¿Es posible cultivar cristales en casa? Intentemos juntos encontrar la respuesta a esta pregunta, proponer métodos para realizar este experimento.
Sabemos perfectamente que en la naturaleza se pueden encontrar cristales de varias formas y tamaños. En invierno, los copos de nieve decoran ventanas, ramas de árboles. Algunos de los cristales son productos de desecho de ciertos organismos.
Introducción
Por ejemplo, el crecimiento de cristales es típico de los moluscos que caen en la concha. Después de 5-10 años, se forma una hermosa perla, única en apariencia y brillo único.
Los zafiros, rubíes, diamantes y otras piedras preciosas pueden considerarse cristales. La importancia de los cristales naturales en la industria, la ciencia, la electrónica, la óptica es grande.
Cultivar cristales en casa es una actividad divertida para los químicos investigadores principiantes. Es seguro, por lo que es adecuado incluso para estudiantes de primaria.
A través de una preparación meticulosa, una ejecución meticulosaexperimento, se lleva a cabo la formación y el desarrollo de las habilidades para realizar experimentos.
Es importante comenzar a cultivar cristales después de ideas sobre los estados agregados de la materia, formas de controlar el proceso de crecimiento de los cristales.
Si la cristalización avanza a un ritmo lento, puede contar con obtener un cristal grande. Al aumentar la velocidad del proceso, se puede esperar obtener pequeños cristales policristalinos.
Información importante
The Crystal Growing Project se puede iniciar con términos y conceptos teóricos. Los cristales son el estado sólido de la materia. Se caracteriza por una cierta forma, el número de caras asociadas con los detalles de la disposición de los átomos. Los cristales de la misma sustancia siempre tienen la misma forma, pero se permiten diferencias de tamaño.
El crecimiento de cristales está asociado con un cambio en los parámetros termodinámicos de la solución, la transición de la solución a un estado sólido de agregación.
En la naturaleza, existen muchas sustancias diferentes que pueden formar cristales.
Por ejemplo, cultivar cristales de agua implica bajar la temperatura. Cuando el agua se congela, forma copos de nieve o cristales de hielo. De acuerdo con un esquema similar, la formación de cristales minerales se lleva a cabo durante ciertos procesos de formación de rocas.
Cantidades significativas de rocas fundidas y calientes en el interior de la tierra son soluciones minerales.
Al empujarlos hacia la superficietierra, se produce un enfriamiento lento, que conduce a una transición a una forma sólida.
Por ejemplo, el granito de montaña contiene cristales de minerales: feldespato, cuarzo, mica. Hace millones de años, el granito existía como una masa fundida de minerales. En nuestro tiempo, hay varias rocas fundidas en la corteza terrestre, con el enfriamiento gradual de las cuales se forman varios tipos de cristales.
Los métodos para hacer crecer los cristales varían y dependen de la estructura química de la sustancia, la temperatura y el uso de componentes adicionales.
Especificaciones del proceso
El proceso se puede dividir en varios puntos separados:
- natural, asociado a la educación en la naturaleza;
- artificiales.
La segunda opción es demandada en los siguientes casos:
- para fines científicos y técnicos;
- al realizar trabajos extracurriculares, prácticos y experimentales;
- formación aleatoria de cristales.
¿Cómo puede tener lugar el crecimiento de cristales en este último caso? La química considera esta variante de cristalización como un resultado no deseado del experimento, en el que en este caso no hubo control por parte del investigador. La cristalización espontánea se observa en presencia de procesos físicos o químicos adicionales: evaporación del solvente, oxidación de los componentes de la solución.
Características físicas y químicas
Cristales en crecimientode la sal se explica por la solubilidad de la sustancia en solventes, acompañada por la destrucción de la estructura cristalina. El calor requerido para tal proceso se toma del medio ambiente. Por ejemplo, en el caso de disolver tiocianato de amonio NH4SCN y yoduro de potasio, el cambio de temperatura se puede sentir por contacto directo con el tubo de ensayo.
Además, cultivar cristales de sal en casa está asociado con la difusión. Por ejemplo, tomando varios cristales de permanganato de potasio (permanganato de potasio) y disolviéndolos en agua, se puede observar cómo se forman remolinos rosas sobre el volumen del cilindro. Con agitación vigorosa, toda la solución adquiere un color rosa uniforme. Si está congelado, puede contar con obtener hermosos cristales de permanganato de potasio.
El cultivo de cristales para niños se considera mejor con cloruro de sodio, sulfato de cobre (2).
Aspectos importantes
Al seleccionar material para trabajos experimentales, es importante tener en cuenta ciertos hechos:
- El material de partida no debe ser tóxico. Por ejemplo, el proyecto para niños "Cultivando cristales en casa" no permite el uso de cianuro de potasio, sulfato de sodio, ya que la hidrólisis de dichas sales libera compuestos tóxicos que pueden causar intoxicaciones.
- Las sustancias elegidas deben dar resultados estables. Por ejemplo, los cristales de sulfato de sodio, alumbre de hierro-amonio y cromo-potasio, sales de manganeso, con pérdida de humedad, se convierten en polvos anodinos y, por lo tanto, seno están incluidos en el kit de cultivo de cristales.
- Coste aceptable y disponibilidad de reactivos seleccionados. ¿Cómo se pueden cultivar cristales? Los kits para niños incluyen componentes accesibles, así como instrucciones detalladas para realizar trabajos prácticos.
- Uso de sustancias estables. No se recomienda la elección de sustancias que sufran hidrólisis reversible. Así, las sales de amonio, que son altamente higroscópicas, reaccionarán con el agua, por lo que será difícil esperar obtener el resultado deseado.
¿Qué más debe saber un joven alquimista? El crecimiento de cristales implica una cierta secuencia de acciones (algoritmo). Solo si se cumplen todos los requisitos y etapas de trabajo, puede contar con obtener el resultado deseado.
Guardar los cristales preferiblemente en el frigorífico, para no provocar su destrucción. Hay algunas sustancias que pueden existir en forma cristalina estable durante un período de tiempo bastante largo.
Por ejemplo, la mejor opción para los escolares es hacer crecer cristales de sulfato de cobre, sal. Estos componentes están disponibles en un rango de precios adecuado a sus características químicas, físicas y biológicas.
Con una capa adicional de los cristales resultantes con un barniz incoloro, puede extender significativamente su "vida útil".
Equipo requerido
¿Cómo hacer crecer cristales? Los juegos para niños incluyen cristalería química: vasos resistentes al calor,papel de filtro, embudo, varilla de vidrio, reactivos.
Si el experimento se lleva a cabo en casa, se puede usar papel higiénico (servilletas) en lugar de papel de filtro, y una olla vieja colocada sobre una estufa eléctrica puede desempeñar el papel de un baño de agua.
Una alternativa a un embudo químico real es el cuello de una botella de plástico vieja.
¿Qué más es importante tener en cuenta al realizar un experimento de cultivo de cristales? Además del cultivo directo, es importante adquirir las habilidades para preservar el resultado de las actividades experimentales.
Opciones de educación
Hay tres opciones diferentes para la formación de cristales:
- del derretimiento;
- de la solución;
- de la fase gaseosa.
Como ejemplo de cristalización a partir de un estado fundido, podemos observar la aparición de hielo del agua, así como la formación de rocas volcánicas.
El crecimiento de cristales de vitriolo es un ejemplo típico de la transición de una fase líquida a un estado sólido de agregación.
En el caso del enfriamiento de un vapor o gas, debido a las fuerzas eléctricas de atracción, se observa la asociación de átomos o moléculas en un estado cristalino. Entre las opciones más comunes para la producción artificial de monocristales, que pueden ser realizadas por estudiantes de primaria, destacamos el cultivo de cristales a partir de sulfato de cobre. La complejidad del proceso radica en la insignificante velocidad de su flujo.
Un ejemplo de trabajo de proyecto estudiantil
La relevancia del tema es que se le dioinstrucciones detalladas para el cultivo de cristales, así como resultados específicos.
La hipótesis del proyecto: se pueden cultivar cristales hermosos y únicos en casa.
El objetivo del proyecto: cultivar cristales de sal por nuestra cuenta.
Objetivos del proyecto:
- analizar información teórica sobre la pregunta de investigación;
- revelar el valor de la sal para la vida humana;
- cultiva cristales de sal con tus propias manos;
- aclarar las condiciones para la formación de cristales;
- evaluar los resultados obtenidos en el transcurso de las actividades prácticas.
Antecedentes históricos
El cloruro de sodio es un producto alimenticio común. En la naturaleza, este compuesto se presenta como el mineral halita, también conocido como "sal de roca". El cloruro de sodio se encuentra en cantidades significativas en el agua de mar. Este compuesto se encontraba en las entrañas de la tierra, en las orillas de los ríos, en las montañas.
Sin una cierta cantidad de sal de mesa, muchos organismos vivos comienzan a morir de hambre. Los depredadores compensan la f alta de cloruro de sodio con la carne y la sangre de las presas, los herbívoros lamen los suelos salados.
10-15 gramos de sal por día es suficiente para una persona (no más de 1 cucharada), un exceso de este químico conduce a enfermedades renales. En la antigüedad, la sal se usaba para hacer monedas, por 5 fichas de sal se podía comprar un esclavo.
En la antigua Roma, a los soldados contratados se les pagaba con sal, no con dinero. Los británicos creían que una solución de cloruro de sodio,salpicado sobre una cosa, previene la desgracia. Era la sal que se consideraba un símbolo de amistad y hospitalidad. Hay un signo popular, según el cual, cuando se dispersa, debes prepararte para el fracaso, una pelea.
En la Rus de Kiev, la sustancia procedía de los lagos salados de los mares Negro y Azov. Era un producto tan caro que solo se servía a invitados nobles.
Hay ciudades que aparecieron en los lugares donde se extraía el cloruro de sodio:
- Solikamsk.
- Solvychegodsk.
- Bursol.
- Solikamsk.
- Soligalich.
- Sol-Iletsk.
Interesante sobre los cristales
La palabra significa "hielo" en griego. Tienen una variedad de formas, estructuras, tamaños. Por ejemplo, las muestras gigantes alcanzan una masa de varias toneladas. Los antiguos creían que el cristal se podía obtener del hielo y los diamantes se podían obtener del cristal. Estaban dotados de propiedades mágicas, creían que los cristales curan enfermedades mortales, afectan el destino y la vida de una persona.
Hay formas especiales de cristales: ramas, plumas, agujas, árboles, flores. Un ejemplo son los patrones en las ventanas en invierno. La gente ha aprendido a cultivar rubíes artificialmente. Las piedras son necesarias para la industria de la joyería, así como para la fabricación de mecanismos de relojería de precisión.
Práctica
El cultivo de cristales de sal no requiere productos químicos especiales. Cada hogar tiene sal para la comida. Los cristales de este compuesto químico soncubos incoloros transparentes. El procedimiento para el cultivo de cristales de sal se dividió en varias etapas:
- Disolver sal en agua tibia. El proceso continuó hasta que llegó ese momento, hasta que la sustancia dejó de disolverse (solución saturada).
- La mezcla preparada se vierte en otro recipiente, en el que se pueden cultivar los cristales finales. Para que las motas no interfieran con el proceso de cristalización, primero se filtra la solución a través de una servilleta o papel higiénico.
- Se ata una pequeña piedra a un hilo, que se sumerge en la solución preparada.
- El contenedor está cubierto con una lámina metalizada para evitar que entre suciedad y polvo.
Puntos importantes
Para obtener cristales grandes y hermosos, no es deseable sacar un guijarro sin una necesidad especial.
Los desechos no deben entrar en la solución saturada, ya que esto conducirá a una disminución en la tasa de cristalización y afectará negativamente el tamaño de las partículas formadas.
No utilices tintes cuando cultives cristales, ya que esto no solo estropeará la solución en sí, sino que también afectará negativamente el resultado final.
A juzgar por las revisiones, los primeros cristales en el hilo se forman 2 o 3 días después del inicio del experimento. Gradualmente, aumentan de tamaño, crecen uno encima del otro. Eventualmente, se forma un cristal transparente bastante grande de cloruro de sodio.
Cultivo de cristales de sulfato de cobre
Para obtener hermosas partículas de sulfatoEl cobre se puede comprar en la ferretería polvo de sulfato de cobre. Esta sustancia se utiliza en la agricultura para combatir los microorganismos nocivos que destruyen los cultivos de hortalizas y frutas.
Debe recordarse que el sulfato de cobre es un compuesto químico activo. ¡Es venenoso! Es necesario lavarse las manos después del proceso de disolución del polvo, así como cuando se trabaja con cristales de sulfato de cobre.
Primero necesitas preparar una solución saturada de esta sal. Para ello, se disuelve el polvo en agua caliente hasta que se detiene el proceso de disolución. A continuación, se une una pequeña piedra (semilla) al hilo, se suspende en un recipiente con una solución de sulfato de cobre para que no toque el fondo. El recipiente se deja abierto durante mucho tiempo, se mantiene la temperatura ambiente. Para evitar que entre suciedad y polvo, el recipiente se puede cubrir con papel de aluminio.
En el curso de la evaporación, aparecerá una costra en la superficie de la solución, que gradualmente se convertirá en cristales azules brillantes. Después de 3-4 días, la "semilla" está cubierta de cristales azules que se asemejan a piedras preciosas. Después de tres semanas, puede obtener un gran cristal de sulfato de cobre.
Si lo deseas, puedes armarte con un conjunto listo para usar de un joven químico, diseñado para hacer crecer una variedad de cristales.
El dihidrógeno fosfato de amonio se utiliza como sustancia, a la que se le añade colorante alimentario en polvo. También en el conjunto hay guijarros necesarios para la "semilla", un recipiente de plástico con tapa y divisiones medidas para el cultivo, pinzas,lupa, paleta agitadora.
Para el experimento se miden 40 ml de agua caliente, luego se vierte la mezcla, se disuelve en agua mientras se agita con una espátula. La roca principal se esparce por el fondo del recipiente, la solución se vierte en el recipiente. Se coloca en un lugar luminoso, por ejemplo, en el alféizar de una ventana. A medida que el agua se evapora, aparecen cristales de sal en forma de aguja en el recipiente. Después de 2-3 semanas, el agua se evaporará por completo, se pueden ver grandes cristales de sal de amonio.
Para cerrar
Al realizar un trabajo de investigación de acuerdo con el algoritmo propuesto anteriormente, se puede contar con la implementación de la tarea. Los cristales cultivados en casa son bastante grandes.
Durante experimentos independientes, un joven químico puede sacar las siguientes conclusiones:
- comparar el proceso de crecimiento de cristales de varias sustancias químicas;
- analizar las diferencias de color, tamaño y forma de los cristales crecidos;
- partículas pueden crecer al eliminar las malas hierbas, eliminando los crecimientos no deseados;
- el proceso de formación de cristales se lleva a cabo a medida que el agua se evapora;
- su forma y tamaño se ven afectados por la temperatura.
A juzgar por las revisiones, los cristales son bastante caprichosos, deben tratarse con cuidado, observando completamente el régimen de temperatura, la secuencia de acciones, el uso de "semillas". Si tiene paciencia, trate con cuidado y cuidado este proyecto, es muy posible cultivar cristales de una forma, color y tamaño inusuales en casa por su cuenta.
No debemos olvidar que las sustancias cristalinas son necesarias para la fabricación de máquinas herramienta, la construcción de casas, fines domésticos.
En las entrañas de la tierra hay piedras de una forma tan ideal, como si alguien las hubiera pulido, pulido, cortado con gran calidad.
Cada uno de nosotros miró con sorpresa los copos de nieve impecables, los pequeños granos de arena en la orilla del río, admiramos las piedras preciosas y semipreciosas.
Es difícil creer que fue la naturaleza, sin ninguna intervención humana, la que creó estas sustancias cristalinas.
En el proceso de actividades prácticas, los estudiantes se familiarizan con materiales teóricos, habilidades de actividades experimentales, estudian las reglas básicas de seguridad.
