Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто
- 30% recurring commission
- Выплаты в USDT
- Вывод каждую неделю
- Комиссия до 5 лет за каждого referral
МОУ «ЛИЦЕЙ» г. Протвино
Исследовательско-эксперементальная
работа по химии
«От кристалла
к кристаллу»
Выполнила: ученица
МОУ «Лицей» 8 класса
Г. Протвино, г-39,
Тел. 31-02-24
Учитель химии высш. категор.:
Назарова Елена Ардалионовна
Г. Протвино, -16,
Тел. 34-00-89
Г. Протвино
2007-2008 уч. год
Цели и задачи
Целью моей работы является изучение кристаллов, групп кристаллов и методов выращивания кристаллов
Задачи:
1) Собрать информационный материал о кристаллах
2) Изучить азы кристаллохимии, группы кристаллов и методы выращивания кристаллов
3) Вырастить кристаллы разными методами
4) Сделать выводы о практическом значении кристаллов
Методы:
1) Экспериментальный метод.
Методика эксперимента представлена в работе.
Содержание:
1. Введение
2. Экспериментальная часть
3. Практическое значение. Выводы.
4. Используемая литература.
Эпиграф
Природа говорит языком математики. Буквы этого языка - круги, треугольники и иные математические фигуры.
Галилео Галилей.
1. Введение
В повседневной практике мы имеем дело не с отдельными атомами или молекулами, а с веществами, которые состоят из большого числа взаимодействующих между собой частиц атомов молекул или ионов. Основные формы, в которых существуют вещества, называют агрегатными состояниями. Обычно различают три агрегатных состояния: твердое, жидкое и газообразное. В данной работе мы имеем дело с твердыми веществами.
По внутреннему строению и физическим свойствам твердые вещества подразделяют на аморфные и кристаллические. Аморфные вещества не имеют упорядоченной структуры, отдельные частицы в них расположены хаотично, недаром слово «аморфоз» переводится с греческого языка как «бесформенный». Примерами таких веществ служат стекла, смолы, большинство полимеров, то есть веществ, состоящих из очень крупных молекул. При нагревании они не плавятся при определенной температуре, а постепенно размягчаются, переходя в жидкость.
Подавляющее большинство твердых веществ, в том числе хорошо знакомые нам поваренная соль и сахар, имеют кристаллическое строение, то есть состоят из кристаллов.
Кристалл (по И.) – это твердое, имеющее упорядоченное, симметричное строение вещество. Кристаллы имеют естественную форму многогранника. Химические связи кристаллов очень упорядочены и симметричны. Кристаллы бывают различных форм и могут быть разделены на семь групп:
|
Кристаллическое состояние характеризуется строгоупорядоченой структурой, поэтому каждый кристалл образует пространственную кристаллическую решетку и имеет определенную характерную форму. Например: кристаллы поваренной соли имеют форму куба, хромокалиевых квасцов форму октаэдров и т. д.
Форму кристаллов изучает кристаллография.
Кристаллография – наука о кристаллах и кристаллическом состоянии вещества. Изучает симметрию, строение, образование и свойства кристаллов. Кристаллография зародилась в древности в связи с наблюдениями над природными кристаллами, имеющими естественную форму правильных многогранников. Кристаллография как самостоятельная наука существует с середины 18 века. В 18-19 вв.
Кристаллы поваренной соли Кристаллы хромокалиевых квасцов
Кристаллохимия изучает пространственное расположение и химическую связь атомов в кристаллах, а также зависимость физических и химических свойств кристаллических веществ от их строения. Будучи разделом химии, кристаллохимия тесно связана с кристаллографией.
В кристаллических веществах, частицы, из которых построены кристаллы, размещены в пространстве в определенном порядке и образуют пространственную кристаллическую решетку. Обычно на рисунке частицы в кристаллических решетках соединяются воображаемыми линиями. Кристаллическая решетка построена из повторяющихся одинаковых структурных единиц, индивидуальных для каждого кристалла. Такая структурная единица называется элементарной ячейкой. Простейшая элементарная ячейка содержит восемь узлов в вершинах куба. Поскольку к каждой «вершине-узлу» примыкают восемь простейших ячеек, то на каждую простейшую ячейку приходится один атом. Однако элементарную ячейку можно построить и так, чтобы она содержала дополнительные узлы, расположенные внутри объема куба или на его гранях, - такие решетки называются сложными. В зависимости от характера частиц, образующих кристалл, и от вида химической связи между ними, различают четыре типа кристаллических решеток: атомные, ионные, металлические и молекулярные.
Молекулярные кристаллы (а) составлены из молекул, которые слабо связаны друг с другом. Например, кристаллы йода состоят из молекул I2, а в узлах кристаллической решетке льда находятся молекулы H2O. Молекулярную структуру имеют большинство органических соединений, например этиловый спирт C2H5OH, глюкоза C6H12O6, сахар (сахароза) C12H22O11 и др. Многие молекулярные соединения обладают
запахом.
В узлах атомных кристаллических решеток (б) находятся отдельные атомы, связанные друг с другом ковалентными связями. Например, в кристалле алмаза атомы углерода образуют пространственный трехмерный каркас, в котором каждый атом связан с четырьмя другими. Число ближайших соседей атома называют координационным числом. В кристаллах кварца SiO2 каждый атом кремния соединен с четырьмя атомами кислорода, а каждый атом кислорода – с двумя атомами кремния.
Ковалентные связи в атомных кристаллах очень прочные, поэтому вещества с атомными решетками практически не растворимы в воде. Чтобы разрушить ковалентные связи, нужна очень большая энергия, поэтому такие вещества имеют высокие температуры плавления и кипения.
В узлах ионных кристаллов (в) находятся разноименно заряженные ионы, которые удерживаются за счет электростатического притяжения. Координационное число каждого иона зависит от его радиуса.
Ионные кристаллические решетки характерны для веществ с ионной связью: основных оксидов, щелочей, солей. В качестве примера рассмотрим кристаллическую решетку поваренной соли – хлорида натрия. В ней ионы натрия и хлора чередуются таким образом, что каждый ион Na+ находится в окружении шести ионов Cl-, а каждый ион Cl - окружен шестью ионами Na+. Это означает, что координационные числа обоих ионов равны шести.
Вещества с ионными кристаллическими решетками достаточно тугоплавки и часто хорошо растворимы в воде. Они малолетучи и поэтому не имеют запаха. Ионные кристаллы не проводят электрический ток, так как в них нет свободных электронов, а сами ионы не могут перемещаться по кристаллу. Ионные соединения очень хрупкие.
В металлических кристаллах (г) решетка образованна положительно заряженными ионами металлов, между которыми свободно движутся электроны. Размеры всех ионов одинаковы.
2. Экспериментальная часть
Форма кристалла зависит от формы и размера частиц данного вещества (атомов, ионов или молекул), а также от того, как они друг с другом взаимодействуют. При росте кристалла частицы выстраиваются в объеме, а не в плоскости. Если кристаллизация идет очень медленно, получается один большой кристалл, если быстро – множество мелких кристаллов. Вещества, состоящие из одного кристалла, называют монокристаллическими (например, алмаз), а из множества мелких – поликристаллическими (таковы металлы и многие другие вещества).
Мы, в нашей работе, выращивали кристаллы разными способами. Использовали в работе как готовый набор для выращивания кристаллов, так и самостоятельно готовили растворы.
Опыт №1. Кристаллическое дерево.
Мы собрали модель дерева и закрепили ее на подставке. Концы веток были окрашены пищевыми красителями. Затем мы разрезали пакет с прозрачной жидкостью (с помощью которой образуются кристаллы) и вылили её в углубление на подставке. Через три часа мы получили кристальное дерево. Кристаллы формируются за счет всасывания (капиллярности) раствора ветками дерева. Вода испаряется, а кристаллы остаются на ветках.
Начало опыта Через 10 минут
Через два часа Через три часа
Если выращенный кристалл квасцов оставить открытым в сухом воздухе, он, постепенно теряя содержавшуюся в нем воду, превратится в невзрачный серый порошок. Чтобы предохранить кристалл от разрушения, его можно покрыть бесцветным лаком.
Опыт №2. Вырасти кристаллы.
С помощью мерного стаканчика мы отмерили 40 миллилитров горячей воды. Затем мы сыпали кристаллические квасцы до тех пор, пока не получился перенасыщенный раствор. Мы положили камни в колбу в качестве основы для выращивания кристаллов и добавили туда горячий перенасыщенный раствор квасцов. С понижением температуры растворимость веществ понижается, и они выпадают в осадок. Сначала в растворе и на камнях появляются крошечные кристаллы – зародыши. При быстром охлаждении центров кристаллизации возникает много, сам процесс протекает активно. Правильных кристаллов при этом образуется практически мало, так как кристаллы мешают друг другу.
Мы поставили два опыта. Оба дали положительные результаты.
Начало опыта
Через неделю
Через месяц
Опыт№3. Вырасти кристаллическую скалу.
Мы положили известняк в колбу. Налили в колбу уксус, при этом уксус не должен покрывать камень целиком. Через несколько дней, мы увидели, что на известняке выросли кристаллы. Кристаллы формируются путем всасывания (капиллярности) парами известняка. По мере испарения воды минералы, растворенные уксусом, оседают на известняке в виде кристаллов.
Начало опыта Через несколько дней
Опыт№4. Соляные кристаллы.
Мы приготовили перенасыщенный раствор квасцов и наполнили им два стаканчика. Поставили стаканы в теплое место, поместив между ними чашку. Опустили концы веревки в оба стакана так, чтобы ее середина провисала над чашкой. Подождали неделю. Веревка пропиталась соляным раствором, который по мере испарения воды даст рост кристаллам. Веревка служит основой для роста кристаллов.
Начало опыта Через неделю
Опыт№5. Рост кристаллов под микроскопом.
Мы в пробирку налили 4 мл раствора серной кислоты и добавили немного оксида меди (II). Нагрели. Имела место реакция образования медного купороса. Каплю горячего раствора поместили на предметное стекло и наблюдали рост кристаллов медного купороса.
Кристаллы медного купороса под микроскопом
Кристаллы медного купороса в натуральную величину.
2. Практическое значение. Выводы.
Особое место среди кристаллов занимают драгоценные камни, которые с древнейших времен привлекают внимание человека. Невозможно оторвать взгляд от сверкающих всеми цветами радуги алмазов, рубинов, изумрудов, аметистов… Теперь люди многие драгоценные камни научились получать искусственно. Например, подшипники для часов и других точных приборов уже давно делают из искусственных рубинов. А можно создать и такие кристаллы, которых в природе вообще не существует.
Многие видные химики, минерологи и другие ученые начинали свои первые школьные опыты именно с выращивания кристаллов. Опыты эти просты, но их результаты порой могут вызвать удивление и восхищение.
Используемая литература.
1. Энциклопедия для детей. Том 17 Химия./Глав. ред. В. А. Володин. - М.:Аванта+, 2000.
2. С. Общая и неорганическая химия. Учеб. для вузов. – 3-е изд., переработ. и доп. –М.: Высш. шк, 1998.
3. Химия. 8 кл.: Учеб. для общеобразоват. учреждений/ В. В Еремин, А. А. Дроздов, Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин; Под ред. В. В Лунина, Н. Е. Кузьменко. _ М.: Оникс»: «Мир и Образование»», 2006.
4. И. и Ю. Толковый словарь русского языка 80000 слов и фразеологизмов/ Российская АН.; Российский фонд культуры; -3-е изд.; стереотипное – М.:АЗЪ, 1995.
5. Е., В., А., Начала химии. Современный курс для поступающих в ВуЗы._ М.: «Экзамен», 2000г.
6. Набор для выращивания кристаллов CRYSTAL GROWING
Основные порталы (построено редакторами)