Поваренная соль. Опыты по выращиванию кристаллов

Комплексные соединения хрома. Соль Рейнеке

Растереть в ступке 8,5 г Бихромата аммония и 10 г Роданида аммония в тонкую смесь. Оставшиеся 40 г роданида аммония нагреть в фарфоровой чашке до 160єС (при этом наблюдается его плавление) и...

Кристаллизация растворов на примере выращивания кристаллов поваренной соли

Опыт № 3. Цель: получить насыщенный раствор поваренной соли. Оборудование: соль, вода, стакан. Ход работы: Приготовил ёмкость-стакан отмерил две части воды и одну часть поваренной соли. Попросил взрослого нагреть мне две части воды...

Лавуазье – один из основателей научной химии

Одна из первых по времени, наиболее важных работ Лавуазье посвящена решению вопроса, можно ли воду превратить в землю. Вопрос этот занимал в то время многих исследователей и оставался нерешённым, когда к нему приступил Лавуазье...

Мир солей

Кислые соли - представляют собой продукты неполного замещения атомов водорода атомами металла. Кислые соли - продукт неполной нейтрализации многоосновных кислот основаниями. От двухосновных кислот (H2 SO4, H2 CO3, H2 S и т.д...

Мир солей

Средние соли можно рассматривать...

Мир солей

Основные соли можно рассматривать как продукт неполного замещения гидроксильных групп основания или амфотерного гидроксида на кислотные остатки. Основные соли - продукт неполной нейтрализации многокислотного основания кислотой...

Мир солей

Двойные соли можно рассматривать как продукт замещения атомов водорода многоосновной кислоты на атомы разных металлов, или как продукт замещения гидроксильных групп многокислотного основания на кислотные остатки разных кислот...

Мир солей

Комплексные соли- соли, в состав которых входят комплексные ионы. (Комплексными называются соединения, в которых хотя бы одна ковалентная связь образовалась по донорно-акцепторному механизму.) Например...

Определение аскорбиновой кислоты в реальном препарате

Для анализа мною было сделаны опыты, которые описывают два метода: йодометрия и кулонометрия. 1) Йодометрия. Аскорбиновая кислота (витамин C, C6H8O6, ниже обозначается как AscH2) - слабая кислота, которая диссоциирует по двум ступеням: AscH2 AscH? + H+ Ka1 = 6...

Синтез и свойства 4-замещенных 5Н-1,2,3-дитиазолов

Наиболее важное и интенсивно исследующееся до настоящего времени соединение класса 1,2,3-дитиазолов - соль Аппеля 1а была впервые получена реакцией ацетонитрила с монохлоридом серы и описана как нестабильный 2,3,4-трихлор-1,2,3-дитиазол...

Соль Мора

Двойные соли -- это соединения типа KAl(SO4)2·12H2O (алюмокалиевые квасцы). Двойные соли существуют только в твердом виде. При растворении в воде они диссоциируют на ионы, например: KAl(SO4)2 = К+ + Al3+ + 2SO42? Но это происходит не обязательно...

Соль Мора

Соли аммония -- соли, содержащие положительно заряженый ион аммония NH4+; по строению, цвету и другим свойствам они похожи на соответствующие соли калия. Все соли аммония растворимы в воде, полностью диссоциируют в водном растворе...

Физические и химические свойства натрия

Соли щелочных металлов бесцветны (если они не содержат окрашенных анионов). Они почти все легко растворимы; только литий образует несколько большее число довольно трудно растворимых солей. Водные растворы солей содержат бесцветные...

Фосфор и его соединения

а) Фосфористая кислота H3PO3. Безводная фосфористая кислота Н3РО3 образует кристаллы плотностью 1,65 г/см3, плавящиеся при 74°С. Структурная формула:...

Химия и технология производства 2–нафтола щелочным плавлением

Щелочное плавление? - соли ведут в закрытом чугунном котле 6 с якорной мешалкой. Емкость котла 2500 - 5000 л в зависимости от масштабов производства. На 2...

Вооружимся лупой и внимательно рассмотрим какое-нибудь порошкообразное тело (соль, сахарный песок, соду, лекарственные порошки и т. п.). Мы увидим, что отдельные крупинки этих порошков представляют собой тела, ограниченные плоскими, как бы шлифованными гранями. Эти грани образуют между собой определенные углы, у разных веществ, вообще говоря, разные (рис. 439). Наличие таких естественных граней служит признаком того, что вещество находится в кристаллическом состоянии.

Рис. 439. а) Кристаллик льда имеет форму шестиугольной призмы, боковые грани которой образуют углы . б) Кристалл поваренной соли имеет форму куба

Иногда тело представляет собой один кристалл. Примером этого могут служить крупинки сахарного песка. Такие тела называют монокристаллами или просто кристаллами. Некоторые вещества могут образовывать весьма большие кристаллы (рис. 440), иногда очень правильной формы. В других случаях тело представляет собой множество мелких, причудливым образом сросшихся между собой кристаллов, иногда чрезвычайно мелких. Примером этого может служить кусок сахара-рафинада, кусок любого металла и т. п. Такие тела называют поликристаллическими.

Рис. 440. Крупный кристалл кварца (горного хрусталя), найденный на Урале

Естественное образование граней на кристалле - только один из признаков кристаллического состояния вещества. Наиболее общим признаком является различие физических свойств тела по разным направлениям. Прежде всего бросается в глаза неодинаковая механическая прочность в разных направлениях кристалла. Кристаллы легче всего раскалываются по определенным плоскостям. Например, кристаллы слюды, имеющие вид тонких пластинок, очень легко разделяются на еще более тонкие пластинки. Если разбить кристалл соли, показанный на рис. 439, б, то получатся более мелкие кристаллы той же формы. Тела, состоящие из одного или нескольких одинаково расположенных кристаллов, легче деформируются в одном направлении, чем в другом. Это, например, относится к кускам льда (рис. 441). По своим механическим свойствам брусок из озерного или речного льда похож на стопу стеклянных пластин, соединенных не вполне затвердевшим клеем.

Рис. 441. а) Брусок , вырезанный определенным образом из большого кристалла льда, положенный на две опоры, при действии на его середину силы медленно прогибается, б) Такого же размера брусок , вырезанный в направлении, перпендикулярном к направлению , при действии той же силы сохраняет свою форму, а при увеличении силы разрушается

Теплопроводность некоторых кристаллов по различным направлениям также неодинакова. Покроем кристаллик гипса и стеклянную пластинку тонким слоем парафина и прикоснемся к ним накаленной иглой. Мы увидим, что вокруг иглы парафин расплавится, причем площадь, где парафин расплавился, на кристалле имеет вид эллипса (рис. 442), в то время как на стекле получается круг. Это и доказывает, что, в отличие от стекла, кристалл гипса проводит тепло в разных направлениях неодинаково.

Рис. 442. а) При прикосновении раскаленной иглы к точке тонкой пластинки на противоположной стороне плавится парафин, б) Пластинка - кристалл гипса; площадь, на которой расплавился парафин, имеет форму эллипса, в) Пластинка стеклянная; площадь имеет форму круга

Многие кристаллы при нагревании расширяются неодинаково в разных направлениях. Для характеристики таких кристаллов в отношении теплового расширения требуется знать не один, а три коэффициента линейного расширения (например, по трем взаимно перпендикулярным направлениям). Интересно отметить, что некоторые кристаллы при нагревании по одним направлениям расширяются, а по другим сжимаются (в этих направлениях коэффициенты линейного расширения являются отрицательными величинами; примерами таких кристаллов являются кристаллы графита или теллура). Оптические и электрические свойства кристаллов также зависят от направления.

Образование плоских граней у кристаллов - проявление сходного свойства кристаллов в отношении роста. Если бы кристалл рос по всем направлениям с одинаковой скоростью, то, очевидно, получилось бы тело в форме шара. Надо отметить, что зависимость свойств кристаллов от направления не всегда имеет место для всех свойств. Например, кристалл меди, имеющий форму куба, характеризуется по всем направлениям одной и той же электропроводностью и теплопроводностью, но упругость его зависит от направления.

В отношении различия свойств по разным направлениям кристалл напоминает собой кусок дерева. Дерево тоже легко раскалывается вдоль волокон, тогда как в направлении, перпендикулярном к волокнам, оно значительно более прочно. Дерево также имеет различную теплопроводность в разных направлениях (вдоль волокон и поперек их) и т. д. Однако между свойствами кристалла и дерева есть очень важное различие.

Строение дерева в середине ствола и в его наружных частях различно; ствол имеет сердцевину, вблизи нее годовые кольца малы, вдалеке - больше. Таким образом, дерево неоднородно. Кусок дерева от сердцевины имеет одни свойства, годен на одни поделки; кусок, близкий к коре, имеет более плоские слои и подходит для других изделий (рис. 443). Кристаллы же - совершенно однородные тела. У кристалла нет «середины», все части куска кристалла имеют одни и те же свойства.

Рис. 443. Строение дерева вблизи сердцевины и вблизи края различно

Все вышесказанное относится к монокристаллам. С поликристаллическими телами дело обстоит иначе. Так как они представляют собой беспорядочные скопления много численных мелких кристаллов, то однородность их значительно меньше, чем у монокристаллов. С другой стороны, в поликристаллах не наблюдается различия в свойствах по разным направлениям. Объясняется это тем, что по любому направлению, проведенному внутри тела, встречается множество кристалликов, повернутых самым различным образом. Поэтому электропроводность, теплопроводность и вообще любое свойство тела являются некоторой средней величиной, относящейся ко всем этим многочисленным кристалликам. Это среднее значение одинаково для всех направлений внутри тела.

Размеры кристалликов, из которых состоит поликристаллическое тело, существенно влияют на прочность этого тела. Один и тот же материал (например, сталь определенного состава), состоящий из мелких кристалликов, обычно прочнее, чем тот же материал, состоящий из более крупных кристалликов. Если, например, в вольфрамовой нити, из которой изготовляют волосок лампы накаливания, образуется кристаллик настолько большой, что он займет все сечение нити, то волосок сломается непременно в этом месте. Иногда кристаллики, срастаясь между собой, образуют волокна. Это способствует увеличению прочности. Мы видим теперь, что строение поликристаллического тела имеет огромное значение для техники.

Итак, поликристаллическое тело с беспорядочно расположенными кристалликами по своим свойствам похоже на некристаллическое тело. Это было одной из причин, почему раньше считали, что кристаллическое состояние не очень распространено в природе. В 1912 г. был открыт новый способ исследования строения тел - при помощи рентгеновских лучей. Этим методом было установлено, что подавляющее количество окружающих нас тел - все металлы, все минералы, растительные волокна, белковые вещества, сажа и т. д. - состоит из кристаллов, иногда настолько, мелких, что их нельзя рассмотреть даже в микроскоп, дающий большое увеличение.

264.1. Рассмотрите в сильную лупу изломы разных металлов: чугуна, меди и т. п. Найдите в них грани мелких кристаллов, составляющих данный кусок металла.

1. Соль, которую мы употребляем в пищу, называется поваренной. Соль применяется для сохранения мяса, овощей, грибов и других продуктов, используется для приготовления соды, мыла.

Соль состоит из отдельных твёрдых крупинок. Отбери среди них наиболее крупные и рассмотри через увеличительное стекло. Ты заметишь, что крупинки имеют форму кубиков с гладкой блестящей поверхностью.

Это кристаллы, соли. Они бесцветны и прозрачны, как стекло. Но если сложить в кучу много кристаллов, то соль приобретает белый цвет.

Попробуй соль на вкус. Она солёная.

Добывают поваренную соль из соляных озёр, из морской воды, из недр земли.

На рисунках ты можешь увидеть, как добывали соль раньше и в наше время.

2. В России много соляных озёр. Самые большие озёра - Эльтон и Баскунчак - расположены к северу от Каспийского моря.

Озеро Баскунчак - одно из величайших в мире соляных озёр. Длина его достигает 20 км, а ширина около 10 км. На дне озера лежат огромные запасы соли. Вода в нём очень солёная.

Добыча соли из соляных озёр до революции была тяжела.

Рабочие стояли голыми ногами в воде и выгребали соль лопатами. Солёная вода разъедала кожу. Теперь соль из озёр черпают машинами.

3. Соль встречается и в земле, где она залегает толстыми слоями. Это каменная соль.

Чистая каменная соль прозрачна, бесцветна и напоминает кусок льда. Но часто она окрашена различными примесями в разные цвета.

От удара каменная соль раскалывается на кристаллы - кубики с гладкой блестящей поверхностью.

Каменная соль иногда залегает очень глубоко, а иногда у самой поверхности земли. На юге Урала, близ города Соль-Илецка под поверхностью земли находится огромный пласт каменной соли. Он тянется на 2 км в длину и более чем на 1 км в ширину.

В Донбассе громадный пласт каменной соли лежит на большой глубине.

Вот как описывает один путешественник добычу каменной соли в Донбассе.

«Входим в подъёмную машину. Она быстро спускается, и мы летим вниз на глубину около 120 метров. Здесь машина останавливается.

Выхожу и оглядываюсь. Передо мной ярко освещенный коридор, такой длинный, что конца его не видно. Коридор проложен в пластах каменной соли.

Стены коридора сероватого цвета. Место, где добывают соль, ярко освещено электрической лампой. Здесь работает машина. Электрический мотор вращает стальную трубу с крепкими, острыми зубцами. Врезаясь в соляную стену, труба быстро вырезает кусок соли до одного метра длиной. Этот кусок разбивают на более мелкие и отвозят их к подъемной машине.

Соль, поднятая на поверхность земли, подаётся на мельницу. Здесь соль перемалывается в порошок. Перемолотую соль грузят в вагоны железной дороги и развозят по разным городам.

Полезное в сети

Известно, что из бисера можно сделать своими руками украшения и другие удивительные и очень красивые изделия. Купить бисер можно в интернет-магазине http://greenbird.ru, в котором можно приобрести качественные материалы для бисероплетения: японский бисер, стеклянные бусины из Чехии, хрустальный жемчуг Сваровски и другие товары.

МОУ «Шахунская гимназия имени А.С. Пушкина»

Исследовательская работа по физике

по теме « Удивительные кристаллы»

Выполнила ученица 8а класса

Астафьева Ангелина

Руководитель: учитель физики

Платова Татьяна Александровна

г. Шахунья

2011 год

Введение……………………………………………………………………………..3

Удивительные кристаллы…………………………………………………….5

Кристаллическая решетка…………………………………………………….8

Применение кристаллов……………………………………………………...12

Глава 2. Эксперимент

Как растут кристаллы и способы их выращивания……………………………….14

Заключение…………………………………………………………………………..16

Литература…………………………………………………………………………...17

Введение

В земле иногда находят камни такой формы, как будто их кто-то тщательно выпиливал, шлифовал, полировал. Это - многогранники с плоскими гранями, с прямыми ребрами. Вот эти-то камни с природной, то есть не сделанной руками человека, правильной, симметричной формы и называются кристаллами. Кристаллы, залегающие в земле, бесконечно разнообразны. Размеры природных многогранников достигают подчас человеческого роста и более. Встречаются кристаллы - лепестки, тоньше тетрадного листа бумаги и кристаллы - пласты в несколько метров толщиной. Бывают кристаллы маленькие, узкие и острые, как иголка, и бывают громадные, как колонны. В некоторых местностях Испании такие кристаллические колонны ставят как столбы для ворот. В музее Горного института в Санкт-Петербурге хранятся кристаллы горного хрусталя (кварца) высотой около метра и весом более тонны, который много лет служил тумбой ворот одного из домов Екатеринбурга. Многие кристаллы идеально чисты и прозрачны как вода. Недаром говорят: (прозрачный, как кристалл), (кристально чистый).

Все кристаллы, окружающие нас, не образовались когда-то раз и навсегда готовыми, а выросли постепенно. Кристаллы бывают не только природными, но так же и искусственные выращиваемые человеком. Зачем же создают еще и искусственные кристаллы, если и так почти все твёрдые тела вокруг нас имеют кристаллическое строение? При искусственном выращивании можно получить кристаллы крупнее и чище, чем в природе. Есть и такие кристаллы, которые в природе редки и ценятся дорого, а в технике очень нужны. Поэтому разработаны лабораторные и заводские методы выращивания кристаллов алмаза, кварца, сапфира и др. В лабораториях выращивают большие кристаллы, необходимые для техники и науки, драгоценные камни, кристаллические материалы для точных приборов, там создают и те кристаллы, которые изучают кристаллографы, физики, химики, металловеды, минералоги, открывая в них новые замечательные явления и свойства. В природе, в лаборатории, на заводе кристаллы растут из растворов, из расплавов, из паров, из твердых веществ. Поэтому представляется важным и интересным изучить процесс образования кристаллов, выяснить условия их образования, вырастить кристаллы без применения специальных приспособлений. Это и определило тему исследовательской работы.

Цель исследования – изучение влияния различных факторов и условий на процесс роста кристаллов из растворов и расплавов солей.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи :

1) изучить специальную литературу и ресурсы Internet, посвященные данной теме;

2) отобрать вещества, из которых возможно вырастить кристаллы;

3) проследить за ростом кристаллов с помощью микроскопа;

4) вырастить большие кристаллы медного купороса и поваренной соли способом испарения растворителя, способом постепенного снижения температуры растворов;

5) исследовать зависимость формы кристалла от условий кристаллизации.

Гипотеза:

Кристаллизация в природе – длительный процесс, чистые кристаллы, без включений – редкость; в лабораторных условиях можно вырастить кристаллы многих веществ за сравнительно короткое время.

Практическая значимость:

Результаты исследования могут быть использованы учителями для проведения уроков по теме «Кристаллы» и просто любознательными людьми для расширения кругозора.

Методы:

Химические опыты по выращиванию кристаллов в домашних условиях.

Фотографирование.

Изучение литературы.

ГЛАВА 1

Удивительные кристаллы

Большинство веществ в умеренном климате Земли находится в твердом состоянии. В отличие от жидкостей твердые тела сохраняют не только свой объем, но и форму, так как положение в пространстве частиц, составляющих тело, стабильно. Из-за значительных сил межмолекулярного взаимодействия частицы не могут удалиться друг от друга на значительное расстояние.

По характеру относительного расположения частиц твердые тела делят на три вида: кристаллические, аморфные и композиты. Принадлежность твердых тел к одному из трех видов определяется их химическим составом. Разная пространственная конфигурация отдельных молекул предопределяет различие пространственной структуры, возникающей при их объединении в твердое тело.

При наличии периодичности в расположении атомов (дальнего порядка) твердое тело является кристаллическим.

Слово «кристалл» происходит от греческого «крюсталлос», что означает лёд. В древности было подмечено сходство кристаллов льда и горного хрусталя: бесцветные прозрачные шестигранные «карандашики» с острыми пирамидками на концах. Полагали, что лёд, находясь длительное время в горах, на сильном морозе, окаменевает и теряет способность таять. Много ценных наблюдений над кристаллами было сделано древними фармацевтами в процессе приготовления лекарств. И это понятно, поскольку в таких случаях обычно прибегали к процедурам, которые мы теперь называем кристаллизацией. Кристаллы наделялись множеством таинственных свойств: исцелять от болезней, предохранять от яда, влиять на судьбу человека…

Кристаллы имеют правильную геометрическую форму, которая является результатом упорядоченного расположения частиц, составляющих кристалл.

Кристаллические тела можно разделить на две группы: монокристаллы и поликристаллы.

Монокристаллы - это твердые тела, частицы которых образуют единую кристаллическую решетку. Кристаллическая структура монокристалла обнаруживается по их внешней форме.

Поликристаллы агрегаты из большого числа маленьких кристаллов, ориентированных друг относительно друга хаотически. Большинство твердых технических материалов являются поликристаллическими.

Монокристалл Поликристалл

Блестящие и ровные грани кристаллов выглядят так, как будто над ними поработал искусный шлифовальщик (рис.1). Отдельные части кристалла повторяют друг друга, образуя красивую правильную форму (рис. 2).

Рис. 1 Рис. 2

Разнообразие кристаллов по форме очень велико. Кристаллы могут иметь от четырёх до нескольких сотен граней. Но при этом они обладают замечательным свойством, – какими бы небыли размеры, форма и число граней одного и того же кристалла, все плоские грани пересекаются друг с другом под определенными углами. Углы между соответственными гранями всегда одинаковы.

Посмотрим в лупу на сахарный песок: мы увидим, что это мелкие, но очень правильные кристаллы, блестящие, прозрачные, с плоскими сторонами – гранями (рис.3).

Приглядевшись, например, к выращенным кристаллам соли внимательно, мы видим, что они построены из «кирпичиков», плотно приложенных друг к другу. Разбив кристалл, мы можем наблюдать, что он разлетится на кусочки разной величины. Рассмотрев их внимательно, обнаружим, что эти кусочки имеют правильную форму, вполне подобную форме большого кристалла – их родителя. Для кристаллов поваренной соли типична форма кубиков (рис.4), для медного купороса – ромбов (рис.5), для йодида свинца – ровных шестиугольников (рис.6).

Рис.4 Рис.5 Рис.6

Существуют особые формы кристаллов: иглы, перья, ветки, цветы, деревца и т.п. Примерами таких причудливых кристаллов служат всем известные ледяные узоры на окнах и узоры из раствора хлорида аммония (рис.7). У каждого вещества есть своя характерная форма кристаллов, по которой его можно узнавать.

Рис.7

Кристаллическая решетка

Регулярное расположение частиц с периодической повторяемостью в трех измерениях, называется пространственной (кристаллической) решеткой.

В кристаллическом твердом теле в отличие от жидкости и газа частицы располагаются упорядоченно, колеблясь вблизи узлов кристаллической решетки. Принцип построения кристаллической решетки можно представить следующим образом. Отдельные атомы группируются в идентичные элементарные блоки по принципу плотной упаковки. Получившиеся блоки объединяются, образуя общую геометрическую конструкцию – кристаллическую решетку.

Существует всего семь основных блоков, которыми можно заполнить трехмерное пространство (без пропусков) и из которых могут быть сконструированы все кристаллы (табл. 1).

Основные элементы (ячейки) кристаллических решеток решёток Брама

Кубическая

Тетрагональная

Гексагональная

Ромбоэдрическая

Ромбическая

Моноклинная

Триклинная

Таблица 1

Простейший строительный блок (куб) допускает три способа размещения атомов: по углам (простая кубическая решетка), в центре куба {кубически центрированная решетка) и в центре граней {гранецентрированная решетка). Простая кубическая решетка характерна для соли NaCl (рис. 8, а). Электронные оболочки атомов, образующих такую решетку, касаются друг друга, заполняя лишь 52% пространства. Кубическая центрированная решетка, характерная для Fe и Na; заполняет 68% пространства (рис. 8, б).

Наиболее плотная упаковка (74% пространства) достигается при гранецентрированной решетке, которая характерна для Ag, Au, Ni, Си, Al, Sn (рис. 8, в). Такое же наиболее плотное заполнение пространства возможно при гексагональной решетке, характерной для Zn и инертных газов (рис. 8, г). В этой решетке нет ничего экзотического: именно так укладывают сливы, апельсины и пушечные ядра.

Рис. 8

Типы кристаллических решеток :

а) кубическая;

б) кубическая центрированная;

в) гранецентрированная;

г) гексагональная.

Некоторые вещества, имеющие одинаковый химический состав, отличаются по физическим свойствам из-за различия структуры их кристаллических решеток.

Полиморфизм - существование различных кристаллических структур у одного и того же вещества.

Алмаз, графит и фулерен - три разновидности углерода, имеющие разную кристаллическую структуру (рис. 9).

Рис.9

В результате нагревания в вакууме при температуре около 150 °С алмаз превращается в графит.

Плотность расположения частиц в кристаллической решетке не одинакова по различным направлениям. Это приводит к зависимости свойств монокристаллов от направления - анизотропии.

Анизотропия - зависимость физических свойств вещества от направления.

Физические свойства поликристаллов не зависят от направления; они изотропны.

Изотропия – независимость физических свойств вещества от направления .

Кристаллы могут иметь и разные размеры. Некоторые минералы образуют кристаллы, которые разглядеть можно только с помощью микроскопа. Другие же образуют кристаллы, вес которых составляет несколько сотен фунтов.

Изучение внешней формы кристаллов началось прежде изучения симметрии, однако только после вывода 32 видов симметрии появилась надежная основа для создания геометрического учения о внешней форме кристаллов. Основным его понятием является понятие простой формы (рис.10).

«Простой формой называется многогранник, который может быть получен из одной грани с помощью элементов симметрии (оси, плоскости и центра симметрии)».

Рис. 10. Простые формы (а) кристаллов и некоторые их комбинации

Простые формы могут быть общими и частными в зависимости от того, как расположена исходная грань по отношению к элементам симметрии. Если она расположена косо, то простая форма, полученная из нее, будет общей. Если же исходная форма расположена параллельно или перпендикулярно к элементам симметрии, то получается частная простая форма.

Простые формы так же могут быть закрытыми и открытыми.

Закрытая форма может одна образовать кристаллический многогранник, в то время как одна открытая простая форма замкнутого многогранника образовать не может.

Каждая грань кристалла представляет собой плоскость, на которой располагаются атомы. Когда кристалл растет, все грани передвигаются параллельно сами себе, так как на них откладываются все новые и новые слои атомов. По этой причине, параллельно каждой грани в структуре кристалла располагается огромное количество атомных плоскостей, которые когда-то в начальных стадиях роста тоже располагались на гранях кристалла, но в процессе роста оказались внутри него.

Ребра кристалла представляют собой прямые, на которых атомы располагаются в ряд. Таких рядов в кристалле тоже огромное количество и они располагаются параллельно действительным ребрам кристалла.

Кристаллы правильной геометрической формы встречаются в природе редко. Совместное действие таких неблагоприятных факторов, как колебания температуры, тесное окружение соседними твердыми телами, не позволяют растущему кристаллу приобрести характерную для него форму. Кроме того, значительная часть кристаллов, имевших в далеком прошлом совершенную огранку, успела утратить ее под действием воды, ветра, трения о другие твердые тела. Так, многие округлые прозрачные зерна, которые можно найти в прибрежном песке, являются кристаллами кварца, лишившимися граней в результате длительного трения друг о друга.

1. Применение кристаллов

Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство у людей. Их цвет, блеск и форма затрагивали человеческое чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище. С давних пор с кристаллами были связаны суеверия; как амулеты, они должны были не только ограждать своих владельцев от злых духов, но и наделять их сверхъестественными способностями. Позднее, когда те же самые минералы стали разрезать и полировать, как драгоценные камни, многие суеверия сохранились в талисманах "на счастье" и "своих камнях", соответствующих месяцу рождения. Все природные драгоценные камни, кроме опала, являются кристаллическими, и многие из них, такие, как алмаз, рубин, сапфир и изумруд, попадаются в виде прекрасно ограненных кристаллов. Украшения из кристаллов сейчас столь же популярны, как и во время неолита.
Опираясь на законы оптики, ученые искали прозрачный бесцветный и бездефектный минерал, из которого можно было бы шлифованием и полированием изготавливать линзы. Нужными оптическими и механическими свойствами обладают кристаллы неокрашенного кварца, и первые линзы, в том числе и для очков, изготавливались из них. Даже после появления искусственного оптического стекла потребность в кристаллах полностью не отпала; кристаллы кварца, кальцита и других прозрачных веществ, пропускающих ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, до сих пор применяются для изготовления призм и линз оптических приборов.

Применения кристаллов в науке и технике так многочисленны и разнообразны, что их трудно перечислить. Поэтому ограничимся несколькими примерами.
Самый твердый и самый редкий из природных минералов - алмаз. За всю историю человечества его добыто всего около 150 т, хотя в мировой алмазодобывающей промышленности сейчас работает почти миллион человек. Сегодня алмаз в первую очередь камень-работник, а не камень-украшение. Около 80% всех добываемых природных алмазов и все искусственные алмазы используются в промышленности. Примерно 80% применяемых в технике алмазов идет на заточку инструментов и резцов "сверхтвердых сплавов". Алмазы служат опорными камнями (подшипниками) в хронометрах высшего класса для морских судов и в других особо точных навигационных приборах. На алмазных подшипниках не обнаруживается никаких следов износа даже после 25 000 000 оборотов.

Несколько уступая алмазу по твердости, соревнуется с ним но разнообразию технических применении рубин - благородный корунд, окись алюминия Al 2 O 3 с красящей примесью окиси хрома. Мировое производство искусственных рубинов превышает 100 г. в год. Из 1 кг синтетического рубина удается изготовить около 40 000 опорных камней для часов. Незаменимыми оказались рубиновые стержни на фабриках по изготовлению тканей из химического волокна. На изготовление 1 м ткани из искусственного волокна требуется израсходовать сотни тысяч метров волокна. Нитеводители из самого твердого стекла изнашиваются за несколько дней при протяжке через них искусственного волокна, агатовые способны работать до двух месяцев, рубиновые нитеводители оказываются практически вечными.

Новая область для широкого применения рубинов в научных исследованиях и в технике открылась с изобретением рубинового лазера - прибора, в котором рубиновый стержень служит мощным источником света, испускаемою в виде тонкого светового луча.
Исключительная роль выпала на долю кристаллов в современной электронике. Большинство полупроводниковых электронных приборов изготовлено из кристаллов германия или кремния.

ГЛАВА 2 Эксперимент.

Как растут кристаллы и способы их выращивания.

Почти любое вещество может при известных условиях дать кристаллы. Кристаллы образуются чаще всего из жидкой фазы - раствора или расплава; возможно получение кристаллов из газовой фазы или при фазовом превращении в твердой фазе. Кристаллы выращивают (синтезируют) в лабораториях и на заводах. Можно получать и кристаллы таких сложных природных веществ, как белки и даже вирусы.

Многим известно, что растворимость веществ зависит от температуры. Обычно с повышением температуры растворимость увеличивается, а с понижением – уменьшается. Мы знаем, что одни вещества растворяются хорошо, другие - плохо. При растворении веществ образуются насыщенные и ненасыщенные растворы. Насыщенный раствор – это раствор, который содержит максимальное количество растворяемого вещества при данной температуре. Ненасыщенный раствор – это раствор, который содержит меньше растворяемого вещества, чем насыщенный при данной температуре.

Я использовала самый простой способ выращивания кристаллов медного купороса и каменной соли из раствора. Сначала необходимо приготовить насыщенный раствор. Для этого в стакан наливают воду (горячую, но не кипящую) и в неё насыпают порциями вещество (порошок медного купороса или каменной соли) и размешивают стеклянной или деревянной палочкой до полного растворения. Как только вещество перестанет растворяться, это значит, что при данной температуре раствор насыщен. Потом он будет охлаждаться, когда вода станет постепенно испаряться из него, «лишнее» вещество выпадает в виде кристалликов. Сверху на стакан необходимо положить карандаш (палочку), вокруг которого обмотана нитка. К свободному концу нитки привешивается какой-нибудь груз, чтобы нитка распрямилась и висела в растворе вертикально, не доставая немного дна. Оставить стакан в покое на 2-3 дня. Спустя время можно обнаружить, что нитка обросла кристалликами. Результаты формирования кристаллов методом охлаждения представлены на фотографии.

Заключение

Изучив литературу, посвященную кристаллам, и проведя эксперимент по выращиванию кристаллов, мы пришли к следующим выводам:

кристаллы окружают нас повсюду, «почти весь мир кристалличен»;

кристаллы различных веществ отличаются друг от друга по всей форме;

кристаллы окружающие нас, не образовались когда-то раз и навсегда готовыми, а выросли постепенно: в природе, в лаборатории, на заводе. И мы убедились в этом, вырастив кристаллы, применяя раствор медного купороса, нитрата калия, хлорида кобальта, хлорида аммония и др.

процесс кристаллизации в растворах и расплавах веществ протекает сходным образом;

формы кристаллов зависят от условий кристаллизации – скорости охлаждения, чистоты препарата, формы и материала затравки;

вырастили кристаллы медного купороса и нитрата калия методом охлаждения, используя различные виды затравки.

Искусственные кристаллы очень нужны. Выращивая кристаллы в лабораториях, человек может узнать, как кристаллы рождаются и живут в природных условиях, изучить свойства кристаллов. Кроме того, процесс выращивания кристаллов очень красив и увлекателен.

ЛИТЕРАТУРА:

«Кристаллы. Их роль в природе и науке» Банн Ч. - М.: «Мир», 1977.

«Кристаллография» М.Л. Шаскольская М., «Высшая школа», 1976.

«Кристаллы» М.Л. Шаскольская М., «Наука», 1987.

«Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия 2003» (электронная версия).

Журнал «Наука и жизнь», выпуск 2, 1987.

Кристаллы. Рост, структура, свойства. - М.: «Наука», 1993.

Современная кристаллография, т. 1-4, М., 1979-81




Кристаллизация растворов на примере выращивания кристаллов поваренной соли

Выполнил:

Смородников Денис Викторович

Нерюнгри

• Введение
• 1. Основная часть
• 1.2 Процесс растворения. Насыщенный и ненасыщенный растворы. Кристаллизация. Испарение
• 1.4 О строении кристалла
• 2. Заключение
• 3. Список литературы
• Введение
• Есть в природе вещества, продукты, без которых жизнь человека невозможна. К ним относится соль. Её роль трудно переоценить. Мы каждый день употребляем её вместе с продуктами питания. Она является лечебным средством. Она входит в состав воды, в том числе морской. И так далее. Мы её можем видеть и не видеть. Когда мы берем соль для подсаливания чего-либо, мы её видим. Когда соль попадает в воду, она исчезает. Что же происходит? Я решил изучить некоторые превращения соли, которые, как я выяснил, называются процессами растворения и кристаллизации. Особенно меня заинтересовал вопрос, кристаллизации. Мною была выдвинута гипотеза
• Гипотеза: если создать условия, обеспечивающие кристаллизацию, то можно получить кристаллы поваренной соли и в домашних условиях.
• Цель работы:
• 1.Вырастить кристаллы поваренной соли.
• 2.Познакомиться с условиями кристаллизации поваренной соли.
• В соответствии с поставленными целями были определены следующие задачи.
• Задачи исследования:

1. Провести исследования растворов поваренной соли.

2. Познакомиться с процессом кристаллизации, с понятиями насыщенный и ненасыщенный растворы.

3. Пронаблюдать процесс роста кристаллов поваренной соли.

4. Обобщить полученную информацию о строении кристалла.

Предмет исследования: процесс кристаллизации.

Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования.

Методы: опыты, наблюдение, изучение научно - популярной литературы по теме, обобщение, обработка информации.

Основные направления работ.

1. Сбор информации.

2. Постановка опытов

3. Наблюдения.

4. Обработка результатов.

5. Описание выполненной работы, выводы.

Моя работа поможет научиться выращивать кристаллы в домашних и лабораторных условиях.

1. Основная часть

поваренная соль кристаллизация раствор

1.1 Опыты по растворению поваренной соли

Опыт 1.

Цель: изучить строение соли путем рассматривания её под лупой.

Оборудование: лупа, щепотка соли.

Ход работы:

Щепотку соли насыпал на блюдце, поднес лупу к соли и увидел мелкие кристаллики.

Вывод: поваренная соль состоит из кристаллов.

Опыт 2.

Цель: проверить, что происходит с кристалликом соли в воде?

Оборудование: лупа, щепотка соли, стакан с водой.

Ход работы:

В стакан с водой я положил щепотку соли, размешал, поднес лупу, увидел, что кристаллы соли уменьшаются и на глазах исчезают.

Вывод: при соприкосновении кристаллов соли с водой, они растворяются.

1.2 Процесс растворения. Насыщенный и ненасыщенный растворы. Кристаллизация. Испарение

Растворение - физико-химический процесс, протекающий между твёрдой и жидкими фазами и характеризующийся переходами твёрдого вещества в раствор.

Насыщенный раствор - раствор, в котором растворённое вещество при данных условиях достигло максимальной концентрации и больше не растворяется.

Ненасыщенный раствор- раствор, в котором концентрация растворённого вещества меньше, чем в насыщенном растворе, и в котором при данных условиях можно растворить ещё некоторое его количество.

Кристаллизация - процесс перехода тела из жидкого состояния в твёрдое, причём оно принимает более или менее правильную геометрическую форму кристалла.

Испарение - физический процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное (пар) с поверхности жидкости.

1.3 Опыты по выращиванию кристаллов

Опыт № 3.

Цель: получить насыщенный раствор поваренной соли.

Оборудование: соль, вода, стакан.

Ход работы:

Приготовил ёмкость-стакан отмерил две части воды и одну часть поваренной соли. Попросил взрослого нагреть мне две части воды. Залил горячей водой одну часть поваренной соли в стеклянный стакан и помешивал до тех пор, пока она не перестала растворяться. В стакане растворилась только часть соли. Дальнейшие добавки соли у меня не растворялись и легли на дно стакана в виде осадка. Когда соль совсем перестала растворяться я слил получившийся раствор в другой стакан, чтобы на дно стакана с раствором не попало ни одной крупинки.

Вывод: я получил насыщенный раствор для опыта.

Опыт № 4.

Цель: выращивание кристаллов.

Оборудование: два стакана: стакан №1 с насыщенным раствором поваренной соли, стакан №2 со слабым (ненасыщенным)раствором поваренной соли, две нитки с кристалликами- «затравками».

Ход работы:

Помещаем в каждый стакан нитки с кристалликами- «затравками и начинаем вести наблюдение.

Дневник наблюдений:

1. Что происходит в стакане № 1, определить пока трудно.

2. В стакане № 2 происходит процесс растворения кристалла - «затравки», так как в стакане находится ненасыщенный раствор соли.

1. В стакане № 1 идет процесс кристаллизации.

2. В стакане № 2 кристалл-«затравка» растворился, то есть закончился процесс растворения.

3. Понижение уровня раствора в стаканах связано с испарением воды.

1. Испарением воды продолжается.

Периоды наблюдений	Описание действий	Полученные результаты
Конец 4-й недели	наблюдение	В стакане № 1 кристаллики увеличиваются. В обоих стаканах уровень воды понижается.
Конец 5-й недели	наблюдение	На нитке в насыщенном растворе кристаллики увеличиваются,появляются новые. Уровень раствора в стаканах понижается. На стенках налёт.
Конец 6-й недели	наблюдение	1.В стакане №1 идёт увеличение размеров кристаллов и их количество. 2.В обоих стаканах уровень воды понижается. На освобождающихся стенках стаканов появился налет.

Выводы: 1. В стакане № 1 идет процесс кристаллизации.

2.В обоих стаканах испарение воды продолжается.

3.В стакане №2 тоже начался процесс кристаллизации, но позднее, когда раствор стал насыщенным, и выразился в образовании налёта на стенках стакана.

1. Стакан № 1. Прошёл процесс кристаллизации, выразившийся в образовании кристалликов на нитке и на стенках стакана.

2. Стакан № 2. Образование кристалликов на стенках стакана.

Общие выводы:

1.Поваренная соль состоит из кристаллов.

2.При соприкосновении кристаллов соли с водой, они растворяются.

3.Быстрее всего кристаллы соли могут образовываться в насыщенном растворе поваренной соли.

4.По мере того как вода испаряется, соль снова образует кристаллы.

5.В домашних условиях можно вырастить кристаллы при необходимых условиях. Условиями образования кристаллов соли в домашних условиях являются:

А) наличие насыщенного солевого раствора;

Б) ниточки с затравкой.

1.4 О строении кристалла

Вырастив кристаллы поваренной соли, я обнаружил под лупой, что они имеют правильную форму в виде кубика, в энциклопедии я нашел рисунок кристалла поваренной соли в виде кристаллической решетки. Правильность геометрической формы дает основание для предположения о правильном расположении частиц, образующих кристалл.

Если частицы, из которых состоит кристалл соединить прямыми линиями, то получится «скелет» кристалла - пространственная кристаллическая решетка. Для поваренной соли она представляет собой кубик с ребром, в её узлах расположены молекулы, которые я еще не знаю.

Сравнение фото и рисунка кристалла.

Можно проверить, а у всех ли кристаллов правильная форма кубика? Но это уже тема другого исследования.

2. Заключение

В результате проведенных исследований я узнал, что выдвинутая мною гипотеза полностью подтверждается: нам удалось вырастить кристаллы поваренной соли и в домашних условиях. Быстрее и легче кристалл растёт тогда, когда в насыщенный раствор помещается кристалл- «затравка».

Кроме того, мне понравился процесс выращивания кристаллов - это очень увлекательное занятие. У меня появилось желание украсить веточку сосны и ели «инеем» из кристаллов поваренной соли, поместив веточку в насыщенный раствор поваренной соли, вместо шерстяной нити, и укрепив кристалл - «затравку на веточке». Вот так любой человек в домашних условиях может подарить близким «чудо».

3. Список литературы

1. Шалаева Г.П. и др. Большая энциклопедия начальной школы. М.: Слово, Эксмо, 2006.

2. Гуревич А.Е. и др. физика и химия: пробный учебник для 5 -6 классов для общеобразовательных учреждений. М.: Просвещение, 1994.

3. «Детский мир от «А»до «Я»:М.Скиф-Алекс,1993.

4. Мои первые научные опыты.ЗАО «Издательство Кристина-новый век»,2003.

Подобные документы

Причины и условия кристаллизации материальных частиц. Теории зарождения и роста идеальных кристаллов в работах Гиббса, Фольмера, Косселя и Странского. Описание точечных, линейных, двухмерных и объемных дефектов. История получения искусственных кристаллов.

реферат , добавлен 18.11.2010


Основные виды кристаллов. Естественный и искусственный рост кристаллов. Выращивание кристаллов как физико-химический процесс, требуемое оборудование. Способы образования кристаллов. Выращивание монокристаллов из расплава, растворов и паровой фазы.

реферат , добавлен 07.06.2013


Промышленный процесс кристаллизации сульфата натрия характерен тем, что его себестоимость намного превышает оптовую цену. Повышение экономичности путем снижения общего расхода электроэнергии и удельных затрат пара на стадии дегидратации глауберовой соли.

контрольная работа , добавлен 17.05.2009


Понятие твёрдых растворов, типы их растворимости. Равновесие раствор-кристалл. Кривая кристаллизации. Смешанные кристаллы и соединения. Расчет и построение линии солидуса для системы GaAs-Sn с использованием основных законов и уравнений термодинамики.

курсовая работа , добавлен 04.06.2013


Приготовление растворов полимеров: процесс растворения полимеров; фильтрование и обезвоздушивание растворов. Стадии производства пленок раствора полимера. Общие требования к пластификаторам. Подготовка раствора к формованию. Образование жидкой пленки.

курсовая работа , добавлен 04.01.2010


Выделение серебра из отработанных фотографических растворов путем электролиза. Метод, сорбирующий ионы серебра из растворов. Химические методы регенерации серебра. Осаждение труднорастворимой соли сульфида серебра. Восстановление серебра металлами.

контрольная работа , добавлен 11.10.2010


Практические аспекты изучения клатратообразования. Влияние фактора растворителя на природу строения сольватов. Методы кристаллизации полиморфов. Получение монокристаллов изученных веществ, определение кристаллографических параметров и сбор данных.

дипломная работа , добавлен 25.06.2015


Изучение понятия выращивания искусственных кристаллов – сложного физико-химического процесса, течение которого зависит от многих самых разнообразных факторов, и в котором четко прослеживается атомная природа вещества. Рост из растворов, из газовой фазы.

презентация , добавлен 13.11.2011


Исследование физических и химических свойств хлорида натрия. Изучение правил техники безопасности при работе в химической лаборатории. Обзор титриметрического определения хлоридов, основанного на реакциях образования осадков малорастворимых соединений.

курсовая работа , добавлен 21.05.2012


Изучение понятия, видов и способов образования кристаллов - твердых тел, в которых атомы расположены закономерно, образуя трехмерно-периодическую пространственную укладку - кристаллическую решетку. Образование кристаллов из расплава, раствора, пара.