Главная » Хобби и развлечения » Выращивание кристаллов соли лабораторная работа. Практическая работа «Кристаллы

Выращивание кристаллов соли лабораторная работа. Практическая работа «Кристаллы

О.С.ГАБРИЕЛЯН,
И.Г.ОСТРОУМОВ,
А.К.АХЛЕБИНИН

СТАРТ В ХИМИЮ

7 класс

Продолжение. Начало см. в № 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9/2006

Глава 3.
Явления, происходящие с веществами

(окончание)

§ 17. Дистилляция, или перегонка

Получение дистиллированной воды

Вода из-под крана чиста, прозрачна, не имеет запаха… Но чистое ли это вещество с точки зрения химика? Загляните в чайник: в нем легко обнаруживаются накипь и коричневатый налет, которые появляются на спирали и стенках чайника в результате многократного кипячения в нем воды
(рис. 71). А известковый налет на кранах? И природная, и водопроводная вода – это однородные смеси, растворы твердых и газообразных веществ. Конечно, их содержание в воде очень мало, но эти примеси могут привести не только к образованию накипи, но и к более серьезным последствиям. Не случайно лекарства для инъекций готовят только с использованием специально очищенной воды, называемой дистиллированной .

Откуда взялось такое название? Воду и другие жидкости очищают от примесей с помощью процесса, называемого дистилляцией, или перегонкой . Сущность дистилляции состоит в том, что смесь нагревают до кипения, образующиеся пары чистого вещества отводят, охлаждают и вновь превращают в жидкость, которая уже не содержит загрязняющих примесей.

На учительском столе собрана лабораторная установка для перегонки жидкостей (рис. 72).

В перегонную колбу учитель наливает воду, подкрашенную в оранжевый цвет растворимой неорганической солью (дихроматом калия). Так вы воочию убедитесь, что в очищенной воде этого вещества не будет. Для равномерного кипения в колбу бросают 3–4 кусочка пористого фарфора или пемзы (кипелки).
В рубашку холодильника подается вода, а перегонная колба нагревается до кипения содержимого с помощью электронагревателя. Пары воды, попадая в холодильник, конденсируются, и дистиллированная вода стекает в приемник.
Какую температуру показывает термометр? Как вы думаете, через какой отвод в холодильник подается холодная вода, а через какой она сливается?

Дистиллированная вода используется не только для приготовления лекарств, но и для получения растворов, применяемых в химических лабораториях. Даже автомобилисты используют дистиллированную воду, доливая ее в аккумуляторы для поддержания уровня электролита.

А если требуется получить твердое вещество из гомогенного раствора, то используют выпаривание , или кристаллизацию.

Кристаллизация

Один из способов выделения и очистки твердых веществ – кристаллизация. Известно, что при нагревании растворимость вещества в воде увеличивается. Значит, при охлаждении раствора некоторое количество вещества выпадает в виде кристаллов. Проверим это на опыте.

Демонстрационный эксперимент. Помните красивые оранжевые кристаллы дихромата калия, которыми учитель «подкрашивал» воду для дистилляции? Возьмем примерно 30 г этой соли и «загрязним» ее несколькими кристалликами марганцовки. Как очистить основное вещество от внесенной примеси? Смесь растворяют в 50 мл кипящей воды. При охлаждении раствора растворимость дихромата резко понижается, и вещество выделяется в виде кристаллов, которые можно отделить фильтрованием, а затем промыть на фильтре несколькими миллилитрами ледяной воды. Если растворить очищенное вещество в воде, то по цвету раствора можно определить, что марганцовки оно не содержит. Марганцовка осталась в исходном растворе.

Добиться кристаллизации твердого вещества из раствора можно упариванием растворителя. Для этого и предназначены чашки для выпаривания, с которыми вы встречались во время знакомства с химической посудой.

Если испарение жидкости из раствора происходит естественным путем, то для этой цели используют специальные стеклянные толстостенные сосуды, которые так и называются – кристаллизаторы. С ними вы также знакомились в практической работе № 1.

В природе соляные озера – это своеобразные бассейны для кристаллизации. За счет испарения воды на берегах таких озер кристаллизуется гигантское количество соли, которая после очистки попадает к нам на стол.

Перегонка нефти

Дистилляцию используют не только для очистки веществ от примесей, но и для разделения смесей на отдельные порции – фракции, различающиеся температурой кипения. Например, нефть – это природная смесь очень сложного состава. При фракционной перегонке нефти получают жидкие нефтепродукты: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут и другие. Процесс этот ведут в специальных аппаратах – ректификационных колоннах (рис. 73). Если в вашем городе есть нефтеперерабатывающий завод, вы могли видеть эти химические аппараты, которые непрерывно разделяют нефть на важные и нужные в жизни современного общества продукты (рис. 74).

Бензин – это основное топливо для легковых автомобилей. Трактора и грузовики используют в качестве такового другой нефтепродукт – дизельное топливо (солярку). Топливом для современных самолетов является главным образом керосин. На этом небольшом примере вы можете понять, насколько важен в современной жизни такой процесс, как перегонка нефти.

Рис. 74.
Нефть и нефтепродукты

Фракционная перегонка жидкого воздуха

Вы уже знаете, что любые газы смешиваются в любых соотношениях. А можно ли из смеси газов выделить отдельные компоненты? Задача не из простых. Но химики предложили очень эффективное решение. Смесь газов можно превратить в жидкий раствор и подвергнуть его дистилляции. Например, воздух при сильном охлаждении и сжатии сжижают, а затем позволяют один за другим выкипать отдельным компонентам (фракциям), поскольку они имеют различные температуры кипения. Первым из жидкого воздуха испаряется азот (рис. 75), у него самая низкая температура кипения (–196 °С). Затем из жидкой смеси кислорода и аргона можно удалить аргон (–186 °С). Остается практически чистый кислород, который вполне годится для технических целей: газовой сварки, химического производства. А вот для медицинских целей его нужно очищать дополнительно.

Азот, полученный таким способом, используют для производства аммиака, который в свою очередь идет на получение азотных удобрений, лекарственных и взрывчатых веществ, азотной кислоты и т.д.

Благородный газ аргон используют в особом виде сварки, которая так и называется – аргоновая.

1. Что такое дистилляция, или перегонка? На чем она основана?

2. Какая вода называется дистиллированной? Как ее получают? Где она применяется?

3. Какие нефтепродукты получают при перегонке нефти? Где они применяются?

4. Как разделить воздух на отдельные газы?

5. Чем выпаривание (кристаллизация) отличается от перегонки (дистилляции)? На чем основаны оба способа разделения жидких смесей?

6. Чем отличаются процессы выпаривания и кристаллизации? На чем основаны оба способа выделения твердого вещества из раствора?

7. Приведите примеры из повседневной жизни, в которых применяется выпаривание и дистилляция.

8. Какую массу соли можно получить при выпаривании 250 г 5%-го раствора? Какой объем воды можно получить из этого раствора при помощи дистилляции?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4.
Выращивание кристаллов соли
(домашний эксперимент)

Перед тем как приступить к выполнению работы, внимательно прочитайте ее описание до конца.

Прежде всего выберите подходящую для эксперимента соль. Для выращивания кристаллов подойдет любая хорошо растворимая в воде соль (медный или железный купорос, квасцы и т.д.). Подойдет и поваренная соль – хлорид натрия.

Из оборудования вам понадобятся:

Литровая банка или небольшая кастрюлька, в ней вы будете готовить раствор соли;

Деревянная ложка или палочка для перемешивания;

Воронка с ватой для фильтрования раствора;

Термос с широким горлышком вместимостью 1 л (он нужен для того, чтобы раствор остывал медленно, тогда будут расти крупные кристаллы).

Если нет воронки или нужного термоса, их можно сделать самому.

Чтобы сделать воронку, возьмите пластиковую бутылку из-под напитка и ножницами аккуратно отрежьте ей горлышко, как это показано на рис. 76.

Вместо термоса подойдет обыкновенная стеклянная литровая банка. Поставьте ее в картонную или пенопластовую коробку. Большую коробку брать не нужно, главное, чтобы в нее полностью входила банка. Щели между коробкой и банкой плотно заложите кусочками тряпки или ватой. Чтобы плотно закрыть банку, понадобится пластиковая крышка.

Приготовьте горячий насыщенный раствор соли. Для этого заполните банку наполовину горячей водой (кипяток брать не нужно, чтобы не обжечься). Порциями добавляйте соль и перемешивайте. Когда соль перестанет растворяться, оставьте раствор на одну-две минуты, чтобы нерастворившиеся кристаллы успели осесть. Отфильтруйте горячий раствор через воронку с ватой в чистый термос. Закройте термос крышкой и оставьте раствор медленно остывать два-три часа.

Раствор немного остыл. Теперь внесите в него затравку – кристаллик соли, подвешенный на нитке. После того как ввели затравку, прикройте сосуд крышкой и оставьте на продолжительное время. Чтобы вырос крупный кристалл, потребуется несколько дней или даже недель.

Обычно на нитке вырастает несколько кристаллов. Нужно периодически удалять лишние, чтобы рос один большой кристалл.

Важно записывать условия проведения эксперимента и его результат, в нашем случае это характеристики полученного кристалла. Если получилось несколько кристаллов, то приводят описание самого большого.

Изучите полученный кристалл и ответьте на вопросы.

Сколько дней вы выращивали кристалл?

Какова его форма?

Какого цвета кристалл?

Прозрачный он или нет?

Размеры кристалла: высота, ширина, толщина.

Масса кристалла.

Зарисуйте или сфотографируйте полученный кристалл.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5.
Очистка поваренной соли

Целью данной работы является очистка поваренной соли, загрязненной речным песком.

Предложенная вам загрязненная поваренная соль представляет собой гетерогенную смесь кристаллов хлорида натрия и песка. Для ее разделения необходимо воспользоваться различием в свойствах компонентов смеси, например различной растворимостью в воде. Как известно, поваренная соль растворяется в воде хорошо, в то время как песок в ней практически нерастворим.

В химический стакан поместите выданную учителем загрязненную соль и налейте 50–70 мл дистиллированной воды. Перемешивая содержимое стеклянной палочкой, добейтесь полного растворения соли в воде.

Раствор соли от песка можно отделить фильтрованием. Для этого соберите установку как показано на рис. 77. С помощью стеклянной палочки осторожно перелейте содержимое стакана на фильтр. Прозрачный фильтрат будет стекать в чистый стакан, нерастворимые компоненты исходной смеси останутся на фильтре.

Жидкость в стакане – это водный раствор поваренной соли. Выделить из него чистую соль можно выпариванием. Для этого 5–7 мл фильтрата налейте в фарфоровую чашку, поместите чашку в кольцо штатива и осторожно нагревайте на пламени спиртовки, постоянно перемешивая содержимое стеклянной палочкой.

Сравните кристаллы соли, полученные после выпаривания раствора, с исходной загрязненной солью. Перечислите, какие приемы и операции вы использовали для очистки загрязненной соли.

МОУ «МИТРОФАНОВСКАЯ СОШИ С КАДЕТСКИМИ КЛАССАМИ»

Тайны выращивания кристаллов

Исследовательская работа

Выполнила:

Обучающаяся 8 класса

Никитина Лада Александровна.

Руководитель:

Учитель: химии «МОУ

«Митрофановская СОШИ

С кадетскими классами»

Викторова Раиса Рашитовна

2017-2018

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

1. Теоретическая часть …………………………………………………………5-

1.1. Что такое кристаллы...................................................................................5-6

1.2.Формы кристаллов

1.3. Из истории кристаллов

1.4. Образование кристаллов в природе 6

1.5. Кристаллы в нашей жизни.……………………. 7

1.6. Способы выращивания кристаллов 8

2. Практическая часть ……………………………………………………….9-11

2.1. Выращивание кристаллов медного купороса…………………………9-10

2.2. Выращивание кристаллов дихромата калия 12

2.4. Результаты исследования, анализ и выводы

3.Заключение ………………………………………………………… 4. Литература

5. Приложение

Введение

Мне однажды пришлось побывать в геолого-минералогическом музее Забайкальского госуниверситета, где представлены более 20 тысяч образцов минералов. После этой экскурсии у меня в уголке души зародилось любовь к камню. Маленький кристалл или большая друза кристаллов, а сколько в них совершенства, изящества и гармонии. Кажется, что созданы они природой именно для того, чтобы привлечь к себе внимание и любовь человека. Но ведь кристаллы создаются не только природой, кристаллы широко получают в промышленности. Многие кристаллы-продукты жизнедеятельности живых организмов. Также их можно получить лабораторным путём. Я решила сама попробовать вырастить кристалл какого-либо вещества. Доступными веществами оказались поваренная соль, медный купорос, дихромат калия. Нашла литературу по интересующей меня теме, изучила и занялась работой. Как перед любым исследователем, передо мной возникли вопросы: Что такое кристалл? Какой формы бывают и как они образуются? И конечно где они используются?

Цель исследования: Вырастить кристаллы медного купороса и дихромата калия в лабораторных условиях .

Задачи:

1.Отобрать и изучить литературу по теме исследования. 2.Вырастить в лабораторных условиях кристаллы. 3.Определить благоприятные условия необходимые для выращивания кристаллов. 4.Выяснить роль кристаллов в нашей жизни 5. Составить практические рекомендации по выращиванию кристаллов.

Гипотеза:

Предполагаю, что кристаллы, выращенные разными способами и в разных условиях, будут отличны друг от друга.

Объект исследования: кристаллы.

Предмет исследования: процесс кристаллизации.

Методы исследования: работа с источниками, эксперимент, наблюдение, фотосъёмка, сравнение, обобщение.

Практическое значение исследования в том, что результаты можно использовать на уроках физики, химии, географии, во внеклассных мероприятиях, в кружковой работе в профориентации. При проведение работы формируются такие качества как наблюдательность, терпение, умения сравнивать и обобщать данные эксперимента.

Мои опыты:

1) Кристаллы поваренной соли - процесс выращивания не требует наличия каких-то особых химических препаратов. У нас всех есть пищевая соль (или поваренная соль), которую мы принимаем в пищу. Кристаллы поваренной соли представляют собой бесцветные прозрачные кубики.

Процесс выращивание кристаллов из поваренной соли в домашних условиях я разделила на этапы:

Растворила соль, из которой будет расти кристалл, в подогретой воде (подогреть нужно для того, чтобы соль растворилось немного больше, чем может раствориться при комнатной температуре). Растворила соль до тех пор, пока стала уверенна, что соль уже больше не растворяется (раствор насыщен!) (Фото №1,2,3).

Этап 2: Насыщенный раствор перелила в другую емкость, где можно производить выращивание кристаллов (с учётом того, что он будет увеличиваться). Раствор процедила через фильтр (я воспользовалась салфеткой, можно взять промокашку или вату). Процеживать раствор обязательно, потому что соринки могут помешать росту красивых кристаллов (Фото№ 4).

Поставила раствор охлаждаться. Чем медленнее он будет остывать, тем крупнее получатся кристаллы. На этом этапе следила, чтобы раствор не особо остывал.

Этап 3: Привязала на нитку камень не больших размеров, нитку привязала к деревянной палочке и положила на края стакана (ёмкости), где налит насыщенный раствор. Камень опустила в насыщенный раствор (Фото №5).

Этап 4: Накрыла сверху ёмкость с кристалликом фольгой от попадания пыли и мусора.

Важно помнить!

1. Кристаллик нельзя (при росте) без особой причины вынимать из раствора
2. Не допускать попадания мусора в насыщенный раствор
3. Периодически (раз в неделю) менять или обновлять насыщенный раствор
4. Не следует раскрашивать раствор, где растёт Ваш кристалл, например красками или чем-нибудь подобным, - это лишь испортить сам раствор, а кристалл всё же не покрасит! Лучший способ получить цветные кристаллы - это подобрать нужную по цвету соль!

Мои первые кристаллики на нитке стали образовываться уже на следующий день (Фото №6), с каждым днем они немного увеличивались, нарастая друг на друга (Фото №7,8,9), и в итоге у меня получился продолговатый не очень крупный белый кристалл (Фото №10,11). В будущем я смогу использовать его в качестве «затравки» для выращивания более крупного кристалла соли.

2) Кристаллы медного купороса

Для того чтобы вырастить очень красивые кристаллы медного купороса, я купила порошок медного купороса в магазине хозяйственных товаров. Его используют для борьбы с вредителями и болезнями растений. Иногда применяют в плавательных бассейнах для предотвращения роста водорослей в воде.

Внимание! медный купорос - химически активная соль! Это вещество ядовито! Нужно тщательно мыть руки после работы с порошком, растворами или кристаллами медного купороса. Его можно проводить только с взрослыми!

1. Приготовила насыщенный раствор медного купороса. В горячей воде растворяла и перемешивала порошок до тех пор, пока он не перестал растворяться (Фото №12,13).
2. Ниточку с маленьким камешком (затравкой) повесила на деревянной палочке так, чтобы она погрузилась в раствор, но не касалась дна (Фото №14).
3. Оставила открытым сосуд с раствором при комнатной температуре на длительный срок, накрыв его листом фольги, -- вода при этом будет испаряться медленно, и пыль в раствор попадать не будет (Фото №15).
4. По мере испарения раствора на его поверхности начала образовываться корка, которая поползла по стенкам сосуда через его край (Фото №16,17).
5. Когда испарилось достаточно много раствора, начали расти красивые блестящие голубые кристаллы. Я внимательно следила за ростом кристаллов день ото дня

Через трое суток после начала опыта на нитке появился кристалл медного купороса, моя «затравка» в виде камня также начала обрастать синими кристаллами похожими на драгоценный камень (Фото№18,19). Через 3 недели у меня вырос достаточно большой кристалл синего цвета (Фото №20,21). В будущем я так же использую этот кристалл для того чтобы вырастить кристалл куда большего размера!

3) Кристалл из набора юного химика «Первые уроки химии»

Набор состоял из:

1. Смесь для выращивания кристаллов. Дигидрофосфат аммония (разновидность соли с добавлением порошкового пищевого красителя).
2. Основная порода (камушки для «затравки»).
3. Пластиковый контейнер для выращивания кристаллов с мерными делениями и крышкой.
4. Измерительный контейнер с делениями.
5. Увеличительное стекло.
6. Пинцет.
7. Лопатка для размешивания.

Опыт заключался в следующем:

1. С помощью измерительного контейнера отмерила 40 мл. горячей воды.
2. Насыпала специальную смесь для выращивания кристаллов в измерительный контейнер. Растворила смесь в воде, слегка помешивая ее лопаткой (Убедилась в том, что вещество растворилось!) (Фото №22).
3. Рассыпала основную породу по дну контейнера для выращивания кристаллов.
4. Вылила приготовленный раствор в контейнер с основной породой (Фото №23).
5. Поставила контейнер в светлое место с хорошим притоком воздуха (подоконник) (Фото №24,25)

По мере испарения воды у меня появлялись игольчатые кристаллики.

Через две недели, после полного испарения раствора, я на дне контейнера получила готовые достаточно крупные кристаллы. Стенки контейнера так же были облеплены кристаллами (Фото №26,27,28,29).

практическая работа

1.3 Опыты по выращиванию кристаллов

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.

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.

Кристаллизация растворов на примере выращивания кристаллов 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...

В природе кристаллы образуются при различных геологических процессах из растворов, расплавов, газовой или твердой фазы. Значительная часть минеральных видов произошла путем кристаллизации из водных растворов...

Кристаллогенезис - возникновение, рост и разрушение кристаллов

Существенный вклад в решение вопросов о механизме роста кристаллов внесли разработанные теории роста идеальных кристаллов. В конце XIX в. американским физиком Дж. Гиббсом (1839-1903), французским физиком П. Кюри и русским кристаллографом Г.В...

Кристаллогенезис - возникновение, рост и разрушение кристаллов

При различных отклонениях от идеальных условий кристаллизации (например, в вязких, загрязненных или сильно пересыщенных средах) вырастают экзотические образования. Опыт показывает...

Кристаллогенезис - возникновение, рост и разрушение кристаллов

Нарушение правильности в расположении частиц, слагающие структуры реальных кристаллов, т.е. отклонения от их идеальной структуры, порождают дефекты. Для исследователя дефект - это источник информации о событиях, произошедших с кристаллом...

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...

Микрокристаллоскопия

При малых концентрациях искомого иона (микрокомпонента) осадок может не образоваться. В этом случае можно добавить подходящий ион (макрокомпонент), который будет реагировать с реактивом...

Большинство природных или технических твёрдых материалов являются поликристаллическими, т.е. они состоят из множества отдельных, беспорядочно ориентированных, мелких кристаллических зёрен, иногда называемых кристаллитами...