0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как вырастить кристалл из медного купороса в домашних условиях

Это вещество принадлежит к классу солей, а значит его раствор легко может быть превращен в твердое вещество посредством процесса кристаллизации. Выращивание камня из него, как правило, происходит значительно быстрее, чем при использовании таких материалов, как поваренная соль или сахар. К тому же кристаллы из медного купороса получаются красивого синего цвета. При грамотном выращивании они приобретают правильную многогранную форму, поэтому наблюдать результат собственного опыта бывает очень интересно и приятно.

Еще одним доводом в пользу выбора именно этого материала может быть его доступность. Купить баночку с медным купоросом можно в любом магазине, специализирующемся на торговле принадлежностями для садоводов и дачников.

Выращивание кристаллов из медного купороса (CuSO4·5H2O)

Достать медный купорос (сульфат меди) можно в любом магазине, где продаются удобрения. С виду это мелкие кристаллы в виде порошка яркого синего цвета.

  • медный купорос — 0,2 г;
  • дистиллированная вода;
  • фильтровальная бумага;
  • стеклянная или пластиковая ёмкость.

Перед покупкой нужно внимательно осмотреть порошок, чтобы в нём не было комков и кристаллов зелёного цвета. Это признак попадания влаги, и такой купорос не подходит для выращивания.

Раствор качественного купороса будет ярко-синим.

Ёмкость для выращивания может быть из стекла или пластика. Практика показывает, что выбор всё же лучше делать в пользу пластика, так как к нему кристаллы слабее прилипают.

  1. Для начала понадобиться около 100 г купороса, которые заливают небольшими порциями горячей воды, постоянно помешивая. На дне должны появиться нерастворившиеся кристаллы сульфата меди.
  2. Далее пропускаем ещё тёплый раствор через фильтровальную бумагу и ставим его в прохладное место.
  3. Через 24 часа на дне раствора образуются кристаллики. Выбираем самые крупные из них и ещё раз фильтруем раствор. Кристаллы нельзя трогать руками, чтобы не оставить потожировые следы, которые тормозят рост. Если нужно поправить кристалл в ёмкости, используйте медицинские перчатки.
  4. Затем кладём отобранные кристаллы в чистый раствор. Здесь два варианта: положить кристаллы на дно (они будут расти в длину и ширину) или подвесить их на рыболовную леску (будут расти по всему объёму).
  5. Ёмкость накрываем листом бумаги, что ускорить рост кристалла.


Каждые 5–7 дней раствор фильтруем и удаляем мелкие кристаллики. Чистую жидкость заливаем к растущему кристаллу. В результате через месяц должны получиться кристаллы до 3–4 см в поперечнике.

Видео: как вырастить кристалл из медного купороса

Как самостоятельно вырастить кристаллы из обычной поваренной соли и воды?

Как с помощью соли вырастить кристалл? Кристаллы получают как из поваренной соли, так и из морской. Многие предпочитают последний вариант, т. к. камни из морской соли получаются более прочные, а время созревания слегка сокращается.

Кристалл из соли

Выращивание кристалла пошагово (см. видео):

  1. взять чистую емкость, налить в нее воду, подвергшуюся процессу дистилляции;
  2. всыпать много соли (при перемешивании придется приложить усилия);
  3. после того, как соль перемешали, раствор нужно подержать на паровой бане;
  4. соленую жидкость охладить, пропустить через фильтровальную бумагу для отделения осадка;
  5. взять кристаллик соли, привязать к концу нити и поместить в процеженный раствор (вместо соляного кристаллика можно использовать небольшой пластмассовый шарик или кубик, предварительно замоченный в растворе и высушенный);
  6. противоположный край нити привязать к палочке или карандашу, длина которого превышает диаметр горлышка емкости;
  7. установить палочку с нитью на горловине посуды, чтобы кристаллик свисал над раствором;
  8. накрыть емкость бумагой или дышащей тканью;
  9. поставить в место, не подверженное перепадам температур.

Кристалл из соли

Уже через месяц магический кристаллик увеличится до размера боба. По истечении 3-х месяцев его диаметр достигнет 3,5 см. Далее солевой камень будет продолжать рост. За процессом выращивания кристалла удобно наблюдать, если он находится в прозрачной посуде. Когда он увеличится до нужного размера, кристалл медленно извлекают и обтирают салфеткой. Чтобы придать своему камешку прочности, следует покрыть его нецветным маникюрным лаком.

Подготовительные мероприятия

Медный купорос можно приобрести практически в любом хозяйственном магазине. Он активно применяется в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями. Однако не следует забывать о том, что это вещество является токсичным. При работе с медным купоросом в домашних условиях обязательно используйте резиновые перчатки и не допускайте его попадания в пищевод и на слизистые оболочки. По окончании работ тщательно мойте руки в проточной воде.

Из медного купороса можно вырастить настоящее чудо, однако в процесе изготовления не забывайте о технике безопасности

Для того чтобы сделать кристалл, вам понадобятся:

  • вода — если есть возможность, используйте дистиллированную или в крайнем случае кипячёную. Сырая вода из-под крана категорически не подходит из-за содержания в ней хлоридов, которые вступят в реакцию с раствором и ухудшат его качество;
  • медный купорос;
  • стакан;
  • проволока;
  • нить из шерсти — проследите, чтобы она была тонкой. Можно использовать длинный волос. Кристаллы сульфата меди прозрачны, и нитка не должна просматриваться сквозь них.

Помещая затравку в ёмкость с раствором, следите, чтобы она не соприкасалась со стенками или дном сосуда. Это может нарушить процесс роста кристалла и его структуру.

Фотогалерея: варианты кристаллов, выращенных своими руками

Кое-что о жидких кристаллах

Жидкие кристаллы — это вещества, которые ведут себя одновременно как жидкости и как твёрдые тела. Молекулы в жидких кристаллах, с одной стороны, довольно подвижны, с другой — расположены регулярно, образуя подобие кристаллической структуры (одномерной или двумерной).

Часто уже при небольшом нагревании правильное расположение молекул нарушается, и жидкий кристалл становится обычной жидкостью. Напротив, при достаточно низких температурах они замерзают, превращаясь в твёрдые тела.

Регулярное расположение молекул в жидких кристаллах обусловливает их особые оптические свойства. Их свойствами можно управлять, подвергая действию магнитного или электрического поля. Это используется в жидкокристаллических индикаторах часов, калькуляторов, компьютеров и последних моделей телевизоров.

Итак, процесс выращивание кристаллов в домашних условиях разделим на основные этапы:

  1. Растворить соль, из которой будет расти кристалл, в подогретой воде (подогтерть нужно для того, чтобы соль растворилось немного больше, чем может раствориться при комнатной температуре). Растворять соль до тех пор, пока будете уверены, что соль уже больше не растворяется (раствор насыщен!). Рекомендую использовать дистиллированную воду (т.е. не содержащую примесей других солей)
  2. Насыщенный раствор перелить в другую ёмкость, где можно производить выращивание кристаллов (с учётом того, что он будет увеличиваться). На этом этапе следите, чтобы раствор не особо остывал.
  3. Привяжите на нитку кристаллик соли, нитку привяжите например к спичке и положите спичку на края стакана (ёмкости), где налит насыщенный раствор (этап 3). Кристаллик опустите в насыщенные раствор.
  4. Перенесите ёмкость с насыщенным раствором и кристалликом в место, где нет сквозняков, вибрации и сильного света (выращивание кристаллов требует соблюдение этих условий).
  5. Накройте чем-нибудь сверху ёмкость с кристалликом (например бумагой) от попадания пыли и мусора. Оставьте раствор на пару дней.

Важно:

  • кристаллик нельзя при росте без особой причины вынимать из раствора
  • не допускать попадание мусора в насыщенные раствор, наиболее предпочтительно использовать дистиллированную воду
  • следить за уровнем насыщенного раствора, периодически (раз в неделю или две) обновлять при испарении раствор

Первый наивный опыт

Для получения кристаллов медного купороса соответствующего качества нужно приготовить его насыщенный раствор. Обратившись к справочникам, любой желающий обнаружит, что растворимость гидратированного купороса при 20°С составляет 35,6%. Это означает, что 100 мл воды физически не может растворить более 35,6 г соли.

Таким образом, для изготовления 500 мл насыщенного раствора при нормальной комнатной температуре нужно всего 178 г медного купороса. Однако, этот предел легко преодолим. При повышении температуры растворимость в воде большинства солей увеличивается. Не является исключением и медный купорос. При нагревании растворимость CuSO4 постепенно экспоненциально повышается до порога в 65-70°С (такой показатель для обезвоженного медного купороса — приблизительно 1,3). Дальнейший нагрев становится не только бесполезным, но и, часто, губительным для будущего кристалла.

Простой расчет с помощью калькулятора или карандаша и бумаги показывает, что для приготовления 500 мл нагретого насыщенного раствора понадобится 270-300 г исходной соли. Залив горячей дистиллированной водой отмеренное заранее количество CuSO4 при тщательном помешивании, добиваемся максимального растворения соли. Водный раствор при этом имеет насыщенную синюю окраску. На дне, возможно, останется небольшое количество нерастворенного купороса. Его придется отфильтровать через неплотную фильтровальную бумагу, синтетическую гигроскопичную вату или несколько слоев марли.

Оставив отфильтрованный раствор на несколько часов при постоянной нормальной температуре, получаем «россыпь» красивых кристаллов из медного купороса довольно правильной формы. После дополнительной фильтрации и просушки кристаллы на некоторое время смогут занять свое достойное место в помещении.

Процесс выращивания кристаллов из медного купороса, естественно, можно ускорить. Для этого помещаем сосуд с раствором в холодильник. При этом жидкость остается в состоянии устойчивого равновесия. Для образования кристаллов нужен «толчок». Таким «толчком» для гипернасыщенного раствора купороса станет маленький кристаллик (затравка). При этом вокруг кристалла-затравки очень быстро образуются большие друзы маленьких кристаллов.

Выращивание больших монокристаллов медного купороса

Выращивать кристаллы – не пустая забава. Кристаллизация – очень распространенный в химии процесс, редко какое производство без него обходиться. Конечно, на заводе выращивают кристаллы не ради красоты. Там задача совсем иная. Но если заодно получается красиво, разве это плохо? Например, искусственные ярко-красные рубины выращивают не только для украшений в наручных часах, они играют роль опоры для вращающихся деталей. Теперь научились выращивать и самые твердые на свете кристаллы – синтетические алмазы.

Выращивание кристаллов поистине удивительное занятие и, пожалуй, самое простое, доступное и дешевое, и, что немаловажно, максимально безопасно с точки зрения техники безопасности.

Современная литература по демонстрационному эксперименту, как правило, не всегда указывает на детали в методике по выращиванию кристаллов. Ниже мы излагаем методику по выращиванию кристаллов, которой мы пользовались в ходе нашей работы.

Этот график показывает растворимость некоторых солей в воде. Как показывает практика, наиболее распространёнными среди них являются: хлорид натрия NaCl, медный купорос CuSO4·5H2O, квасцы (алюмокалиевые KAl(SO4)2·12H2O, хромокалиевые KCr(SO4)2·12H2O).

Как правило, при выборе материала важны следующие факты:

— доступность и дешевизна;
— вещество должно быть стабильным (в частности, к повышению температуры) и химически чистым;
— способность вещества растворяться в доступном растворителе;
— должен быть известен характер растворения вещества (иногда приходится наблюдать экзо- или эндотермическое растворение);
— вещество не должно вступать в химическую реакцию со средой (здесь имеется ввиду и воздух) и растворителем или давать с ним устойчивую систему, несклонную к кристаллизации (попытки кристаллизовать гидроксиды щелочных металлов, сахарные сиропы к успеху не приведут);
— образующиеся кристаллы должны быть стабильны (на воздухе кристаллы хромокалиевых квасцов, тиосульфата и сульфита натрия выветриваются: теряют кристаллизационную воду, превращаясь в порошок);

Требуемое оборудование:
— химическая посуда (литровые и трехлитровые банки)
— водяная баня (я использовала кастрюлю)
— сосуд для кипячения (трехлитровая банка)
— дистиллированная вода
— леска
— фильтровальная бумага
— дополнительные мелочи, которые требуются при выполнении (воронки, ложка)

Монокристалл медного купороса – это призма, в сечении которой лежит ромб. Основой его выращивания, как пишет любая литература, является насыщенный раствор соли. Однако здесь есть свои нюансы, которые следует оговорить.

Авторы многих книг по выращиванию кристаллов свои методики основывают на следующем:
— приготовлении пересыщенных растворов (самая распространённая) с дальнейшей кристаллизацией в открытом (закрытом: термостат) сосуде;
— испарении насыщенного раствора открытым (закрытым: эксикатор) способом

Мы использовали первый “открытый” вариант.

В данной методике выращивания кристаллов можно выделить несколько подпунктов.

Приготовление маточного раствора

Самое важное: для выращивания кристаллов используют только свежеприготовленные растворы.

Для приготовления маточного раствора мы использовали дистиллированную воду, хорошо вымытую трехлитровую банку. В неё наливали дистиллированную воду, ставили на водную баню и добавляли медный купорос. Когда температура раствора достигнет 85 C и раствор “насытится”, купорос будет оставаться на дне, тогда я перестаю добавлять его. Потом я фильтрую раствор через фильтровальную бумагу в заранее подготовленную чистую литровую банку и оставляю на сутки при комнатной температуре.

На следующий день осматриваем раствор. На дне должен оставаться избыток кристаллов.

Получение кристалла затравки

Раствор аккуратно сливаем в другую банку, а из оставшихся на дне банки кристаллов выбираем подходящие по форме кристаллики.

Потом мы растворяем половину выпавших в осадок кристаллов, затем ставим банку с раствором при комнатной температуре и через 5-10 минут опускаем туда кристаллик-затравку, подвязанный на леске. Спустя сутки, вновь осматривают раствор, стараясь не колыхать стакан, чтобы не вызвать незапланированную кристаллизацию. Если образовалось множество мелких сросшихся бесформенных кристалликов, как после резкого охлаждения, тогда нужно уменьшить количество соли и повторить описанную стадию.

Затравка является исходным кирпичиком для получения монокристалла.

Выращивание монокристалла

Снова готовим насыщенный раствор на основе исходного маточного. Для этого готовый раствор ставим на водяную баню и нагреваем. Чем меньше мы добавим на этом этапе, тем лучше (можно просто нагреть насыщенный раствор, без добавления медного купороса). Греем и перемешиваем. Как только раствор нагрелся, вынимаем банку и снова фильтруем раствор в заранее приготовленную банку. Банку с раствором ставим на выбранное место, и даем 10-20 минут постоять, чтобы жидкость немного успокоилась. Наш раствор не пересыщенный, поэтому “лишние градусы” могут вызвать растворение затравки, что нам не нужно.

Далее следует сказать, что можно вырастить кристалл и без нити. Всё, что для этого требуется – стакан с плоским дном, так как для этой цели затравку аккуратно укладывают на середину дна. Здесь рост кристалла будет ограничен стенками стакана, и преимущественно он будет расти в стороны.

Далее мы следим за ростом кристалла каждый день, ни в коем случае не сотрясая раствор, иначе эта встряска породит в системе мгновенную кристаллизацию. Так многие авторы советую доливать раствор в систему по мере его испарения. Это очень сложная операция, поскольку возникшая сильная диффузия также может вызвать сбои в росте кристалла. Вначале мы увидели, как система “обживает” затравку, как они подстраиваются друг под друга. В итоге мы получили правильный монокристалл.

У кристаллов есть своя особенность, они должны быть гладкими и прозрачными. Однако, при частом прикасании к кристаллу, хранении на открытом воздухе, на свету, мы наблюдаем его помутнение: кристалл выветривается, т.е. теряет входящую в его состав воду. Поэтому хранить кристаллы следует в герметичных пакетах или баночках в холодильнике.

Способы проведения эксперимента

Существует несколько вариантов выращивания кристаллов медного купороса. К примеру, можно добиться желаемого результата путем охлаждения раствора. При понижении температуры наблюдается уменьшение растворимости. На первом этапе небольшие «зародыши» можно увидеть на стенках сосуда, затем они превращаются в красивые крупные кристаллы.

Присутствие в растворе твердых примесей (пыли, сажи) приводит к искажению формы, поэтому образующиеся кристаллы имеют некоторые искажения в своей форме.

Вторым способом кристаллизации, провести которую можно в домашних условиях, является постепенное удаление из насыщенного раствора воды. Чем медленнее протекает данный процесс, тем крупнее образуются кристаллы.

Как добиться желаемого результата? Можно оставить при комнатной температуре сосуд открытым на продолжительный период, накрыв его обычной бумагой. Скорость испарения воды снизится, а в приготовленный раствор медного купороса не будет попадать пыль.

По мере уменьшения объема раствора, необходимо своевременно подливать новую его порцию.

Выращивание кристаллов из купороса

Очень красивыми получаются кристаллы, выращенные таким способом: в двух разных сосудах готовят насыщенные растворы медного и железного купороса. Вода для приготовления растворов также должна быть максимально чистой — фильтрованной или, в идеале, дистиллированной.

Оба сосуда помещают на водяную баню и нагревают, помешивая, до полного растворения купороса. В процессе охлаждения из железного купороса получаются зеленые кристаллы, из медного — голубые. Зеленый кристалл обвязывают ниткой и аккуратно погружают в раствор медного купороса. Через какое-то время этот кристалл покроется голубым слоем; после этого его вынимают из сосуда и погружают в раствор железного купороса, который даст кристаллу слой зеленого цвета.

Таким образом процедуру погружения в разные сосуды повторяют до тех пор, пока не образуется большой кристалл, состоящий из красивых зеленых и голубых слоев.

Читать еще:  Какие сорта помидор лучше выращивать в краснодарском крае?
Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector