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

Медный купорос: формула

Формула медного купороса в химии — CuSO4. Если взять его в качестве исходного сырья, можно вырастить красивый синий кристалл, не добавляя в раствор красителей. Суть кристаллизации данной соли не отличается от процесса, характерного для иных органических и неорганических веществ. Медный купорос, химическая формула которого представлена выше, продается в хозяйственных магазинах.

Вам будет интересно: Пополняем словарный запас: почести — это.

Что нужно знать перед началом опыта?

В данной главе будет дано немного теоретических знаний, которые помогут вам в дальнейшем вырастить кристалл из медного купороса в домашних условиях. Прежде всего нужно разобраться в том, какие процессы должны произойти, чтобы опыт увенчался успехом.

Из уроков химии школьникам известно, что многие жидкие и газообразные вещества способны приобретать твердую консистенцию. Это, как правило, происходит в процессе кристаллизации. Но как же быть, если поставлено задание получить твердое вещество из сахара, соли или медного купороса, которые уже являются таковыми? Наука говорит, что это осуществить вполне возможно. Для достижения данной цели необходимо запустить процесс перекристаллизации. То есть результат опыта можно будет считать удачным, если мелкие камни, растворившись в жидкости, тут же преобразуются в такие же твердые сгустки.

Использование поваренной соли (NaCl) в домашних условиях

Желательно брать обычную каменную соль, которую можно купить в любом продовольственном магазине. С добавками (хлорид калия или йод) не подходит.

  • поваренная соль — 0,2 г;
  • дистиллированная вода;
  • стеклянная ёмкость;
  • фильтровальная бумага.

Поваренная соль одинаково хорошо растворяется в тёплой и холодной воде. Проблема с хлоридом натрия в том, что он образует множество мелких кристаллов. Очень сложно вырастить большой экземпляр, так как он состоит из мелких структур, которые легко разрушаются.

Однако они по-своему красивы благодаря уникальной форме каждого кристалла. К тому же их можно окрасить в различные цвета. Для этих целей подходит краска для принтеров или раствор из содержимого фломастеров.

Принцип выращивания такой же, как с медным купоросом.

Дальнейшее развитие идеи

Если желательно вырастить нарядные бусы, достаточно опустить в насыщенный раствор хлопчатобумажную или шерстяную нить. Вокруг каждой ворсинки будет формироваться отдельный кристалл из медного купороса.

Если необходимо вырастить большой кристалл из медного купороса, придется поступить иначе. Сначала опять-таки необходим насыщенный раствор, но затравка привязывается к леске или синтетической нитке. Это нужно для того, чтобы не формировались мелкие побочные кристаллы. Затравка может быть выбрана из наиболее красивых по форме и цвету кристалликов, упомянутых в первом опыте. Он не должен касаться дна и стенок сосуда. Раствор не должен быть замутненным или содержать мелкий осадок на дне. При постоянной температуре до размера 1 см кристалл вырастет за неделю. Удивительно красиво выглядят кристаллы медного купороса в 5-10 см. Такого результата можно достичь за 1-1,5 месяца. Нужно учитывать, что насыщенный раствор придется периодически доливать, тщательно наблюдая за ростом кристалла. В идеале кристалл будет выглядеть ровным, с четкими гранями, и иметь интенсивный синий цвет.

Для того чтобы кристалл медного купороса сохранялся долго (в обычных условиях кристаллы медного купороса быстро разрушаются), его рекомендуется покрыть защитным слоем бесцветного универсального клея (только не Cyanopan-а и его аналогов) или лака для ногтей. Можно также поместить выращенный кристалл в герметично закрытый стеклянный сосуд.

Выращивание кристалла медного купороса Проект выполнил: Дахневского Никиты Ученик 2 «а» класса МБОУ «Лицей № 6 имени М.А.Булатова » Руководитель: Шаталова И.Н.

Содержание Введение Что такое кристалл Необходимые ингредиенты Выращивание затравки Выращивание поликристалла медного купороса Выращивание монокристалла медного купороса Вывод Список используемой литературы

Введение В мире очень много интересного и необычного. Вот, например, кристаллы. Они встречаются в нашей жизни везде, притягивая своей необычностью и загадочностью, вызывая интерес к наблюдению и изучению. Актуальность исследования: Изучить строение кристаллов и удовлетворить интерес: как растут кристаллы. Выращивание кристаллов интересное и увлекательное занятие для юного исследователя, максимально безопасное для того, кто проводит эксперимент дома.

Цель исследования: выращивание кристалла медного купороса. Задачи исследования: с помощью взрослых найти информацию о кристаллах; выбрать вещество, из которого можно вырастить кристаллы; проследить за ростом кристаллов. Методы исследования: эксперимент; наблюдение.

Проблема Говорят, что кристаллы растут. Почему же они могут расти? Ведь это не растение… Мне стало интересно, можно ли выращивать кристаллы и как это сделать. Гипотеза Если я возьму медный купорос, создам необходимые условия, то смогу сам вырастить кристаллы. Так была выбрана тема моего исследования: «Выращивание кристалла медного купороса в домашних условиях».

Что такое кристалл? Медный купорос в природе Слово «кристалл» в переводе с греческого первоначально означало «лёд» , но словом кристалл называют не только кристаллы замерзшей воды. Почти все камни, горные породы состоят из кристаллов. Самые красивые из кристаллов — это драгоценные камни. Кристалл — это твердое состояние вещества . Он имеет определённую форму и определённое количество граней . Частички (атомы) из которых состоит кристалл, в разных веществах выстраиваются и соединяются вместе разными способами. Из-за этого кристаллы могут иметь различные формы и размеры. В домашних условиях можно выращивать кристаллы из различных веществ: пищевой и морской соли, из селитры, питьевой соды, из сахара и медного купороса. Для своего исследования я выбрал медный купорос . Медный купорос применяют в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями, болезнями растений, в промышленности — при производстве искусственных волокон, органических красителей. Его можно купить в магазине «Все для сада и огорода». В недрах земли люди порой находят камни, имеющие удивительную форму — иногда кажется, что их кто-то специально выпиливал, затем полировал, чтобы они приобрели именно такую форму. Правильность и совершенство формы этих камней, а также безукоризненная поверхность их граней часто поражают человека своей красотой. Иногда смотря на них, нам трудно поверить, что они образовались сами без участия человека. Именно такие камни с природной, не сделанной руками человека, правильной, симметричной, многогранной формой и называются кристаллами. Так что же такое кристаллы?

Читать еще:  Как выращивать гиацинты в домашних условиях к 8 марта?

Затравка Подогреваем дистиллированную воду

Берем медный купорос

Пересыпаем его в емкость. Готовим перенасыщенный раствор.

Добавляем подогретую дистиллированную воду

Получаем раствор медного купороса

Процеживаем его через фильтровальную бумагу в ту емкость, где будем выращивать затравку

Добавляем несколько крупинок медного купороса. Они не должны раствориться

Накрываем крышкой, чтобы не попадала пыль и не испарялась вода

05.11.14 Через одни сутки затравка готова.

05.11.14 Выбираем самые крупные кристаллы. Из которых и будем выращивать кристалл медного купороса.

Делаем заготовку: сквозь картонную крышку привязываем нитку к деревянной палочке 05.11.14

К свободному концу ниточки привязываем самый крупный кристалл из затравки (4 мм.) 05.11.14 05.11.14

05.11.14 На водяной бане делаем перенасыщенный раствор медного купороса

Немного остужаем и помещаем в него затравку на ниточке 05.11.14 5 мм. 06.11.14 За сутки увеличился на 1 см.

06.11.14 Получаем поликристалл медного купороса

За 6 дней вырос до 4 см. 12.11.14 12.11.14

За 2 дня размер не изменился 14.11.14 14.11.14

За 11 дней увеличился на 1см. Общий рост 5 см. 23.11.14 23.11.14

За 39 дней роста вес кристалла составил 135 г. 14.12.12 14.12.12

За 1.5 месяца вырос на 1 см. и 99 граммов 27.01.15 г. 27.01.15 г.

Через 19 дней вырос еще на 44 грамма 15.02.15 г. 15.02.15 г.

А еще через 5 дней увеличился на 76 граммов 20.02.15 г. 20.02.15 г.

20.02.2015 г. Под тяжестью кристалла нитка на которой он держался оборвалась 21.02.2015 г. Привязали шнурок, но сделали слишком слабый раствор и кристалл уменьшился на 38 граммов за 1 день

22.02.2015 г. На следующий день переделали раствор. Он оказался с примесями и кристалл покрылся ржавчиной, но вырос на 153 грамма. 25.02.2015 г. Через 3 дна раствор был переделан. Кристалл очистился, но уменьшился на 11 граммов.

06.05.2015 г. Увеличился на 147 граммов за 74 дня.

12.11.14 Монокристалл медного купороса Из затравки выбираем кристалл правильной формы

За 2 дня вырос на 2 мм. 12.11.14 6 мм. 14.11.14 8 мм.

За 9 дней вырос еще на 2 мм. Общий рост 1 см. 23.11.14 23.11.14

За 21 день вырос на 1 см. Общий рост 2 см. 14.12.12 14.12.12

27 января 2015 г. вес 5 граммов ширина 2 см. толщина 1см. Это последний снимок монокристалла, так как при дальнейшем пересаживании была нарушена технология изготовления перенасыщенного раствора (раствор оказался слишком горячим и опущенный в него кристалл растворился.)

Работая над проектом, делая опыты, я пришёл к следующим выводам : • кристалл — это твердое состояние вещества. Он имеет определённую форму, цвет и определённое количество граней; • грани кристалла гладкие и блестящие, а углы между ними прямые, если росту кристалла ничего не мешает, так как примеси в растворе влияют на цвет и форму кристалла; • в домашних условиях можно вырастить кристалл медного купороса. Вывод:

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.

Читать еще:  Как выращивать аквариумные растения из семян дома?

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.

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

Инструкция по выращиванию кристалла

Существует две технологии выращивания кристаллов из медного купороса.

  • Если вы не хотите долго ждать, то можете воспользоваться быстрым способом. По времени это займёт около недели, а в результате вы получите множество небольших кристаллов, закреплённых один на другом, будто колония ракушек-мидий.
  • Второй метод более продолжительный. Он поможет вам вырастить крупный цельный кристалл, похожий на драгоценный камень.

Но оба они основаны на работе с насыщенным раствором вещества.

Читать еще:  Шампиньоны как выращивать в промышленных масштабах

Обратите внимание! Чем выше температура воды, тем быстрее в ней растворяется медный купорос. Но при достижении жидкостью +80С° последующее нагревание никак не влияет на растворимость солей.

Быстрый способ

    Возьмите стакан или банку объёмом 500 мл, добавьте 200 г сульфата меди и залейте их 300 мл воды. Поставьте ёмкость на песчаную баню и начинайте разогревать, постоянно помешивая. Кристаллы медного купороса должны полностью раствориться.

Тщательно растворите медный купорос в тёплой воде

Уберите посуду с песчаной бани, поставьте на плоскость с прохладной поверхностью, например, керамическую плитку. Раствор должен немного остыть. Теперь в него нужно поместить затравку. Ею послужит кристаллик сульфата меди, который нужно выбрать предварительно – самый крупный и ровный.

Поместите затравку в раствор

  • Проследите, чтобы затравка не соприкасалась с внутренними поверхностями стакана. Даже если кристаллик растворится, не переживайте, — это не имеет значения. Охлаждаясь, насыщенный раствор отдаёт соли, которые оседают на нитке. Самое большое количество купороса сосредоточится на дне посуды, поскольку именно в этом месте стакан контактирует с прохладной поверхностью.
  • Насыщенный раствор купороса начнёт образовывать кристаллы на поверхностях

      Извлеките нитку с образовавшимися кристаллами из ёмкости с раствором. Повторите процедуру: поставьте стакан на баню из песка и подогрейте так, чтобы осадок растворился. Отключите нагрев. Не снимая посуды с бани, накройте её подходящей по диаметру крышкой (например, чашкой петри) и дайте раствору немного остыть.

    Нить с первыми кристаллами

    Поместите нитку с кристаллами в раствор, закрепите её так, чтобы она не соприкасалась с дном и стенками. Накройте ёмкость и оставьте на ночь. Утром вы обнаружите в стакане большую гроздь прекрасных кристаллов необычной формы.

    Такой кристалл у вас может получиться через сутки

  • Вы можете попробовать придать скоплению кристаллов определённую форму. Для этого нужно вместо нити использовать проволоку. Согните её в виде квадрата, круга, сердечка или звезды. Проволока станет прочным устойчивым каркасом для будущего фигурного кристалла. Если при этом вам понадобится ограничить рост некоторых граней, смажьте их вазелином или жиром.
  • Выращивая кристаллы сульфата меди быстрым способом, вы можете не беспокоиться о затравке: можно и вовсе обойтись без неё. Осадок легко закрепится на нитке.

    Второй способ

    В этом случае вы сможете вырастить крупный кристалл сульфата меди, однако это займёт гораздо больше времени. Кроме того, в отличие от первого способа, выбор затравки принципиально важен. К тому же вам придётся следить, чтобы к ней не прилипали мелкие кристаллики.

    Чем крупнее и ровнее будет выбранный из общей массы кристаллик медного купороса, тем красивее получится конечное изделие.

    Вам понадобятся 200 г тёплой воды и около 110 г медного купороса.

    Инструкция по изготовлению:

    • смешайте купорос и воду в подходящей посуде (стакане или банке), оставьте на сутки. Периодически помешивайте: активное вещество должно полностью раствориться. После этого отфильтруйте раствор через вату или специальную фильтровальную бумагу. Оставшийся на поверхности фильтра осадок можно высушить и использовать снова при необходимости;
    • полученный раствор залейте в чистую ёмкость;
    • выберите кристаллик для затравки, привяжите его к нити (волосу). Второй конец нитки закрепите на палочке, положите её горизонтально на ёмкость. Затравка должна опуститься в раствор в строго вертикальном положении. Посуду накройте кусочком ткани, чтобы внутрь не попадала пыль;

    Подходящий по размеру для затравки кристаллик медного купороса

    • спустя несколько дней вы заметите, что кристалл растёт. Через неделю он достигнет 1 см, а со временем увеличится ещё больше;

    Обязательно накройте ёмкость с раствором и затравкой кусочком ткани

    Во время работы вы можете столкнуться с некоторыми трудностями. Их несложно преодолеть, придерживаясь простых правил.

    • Если в процессе роста внутри ёмкости образуются дополнительные мелкие кристаллики, раствор нужно перелить в чистую посуду и перенести туда основной кристалл.
    • На нитке, удерживающей затравку, со временем могут образоваться мелкие кристаллики. Чтобы этого избежать, поднимите основной кристалл немного выше: меньший отрезок нити будет находиться в контакте с раствором.
    • Вы можете поэкспериментировать и вместо хлопчатобумажной или шерстяной нити использовать капроновую. Подойдёт также тонкая проволока из меди. Но в этом случае затравка будет расти хуже и на процесс роста уйдёт больше времени.
    • Если в помещении, в котором вы проводите эксперимент, повысится температура, затравка может раствориться. Добавьте несколько ложек сульфата меди в раствор и дайте настояться 5–7 часов, регулярно помешивая. Слейте раствор так, чтобы в нём не осталось осадка, и повторите эксперимент.

    Крупный кристалл, полученный путём длительного выращивания

    При воздействии воздуха кристалл медного купороса теряет часть влаги, выветривается и со временем разрушается. Чтобы избежать этого, храните его в плотно закрытой ёмкости в прохладном месте. Специалисты советуют покрывать его бесцветным лаком, — это создаст надёжную защитную плёнку.

    Предлагаем вашему вниманию еще несколько мастер-классов. Кристаллы из медного купороса можно вырастить и несколько иным образом.

    Второй способ заключается в том, чтобы поместить сосуд с «приманкой» в термоизоляционный контейнер или закутать банку в одеяло или другую теплую вещь. Так можно добиться более медленного остывания перенасыщенного раствора. Этот вариант более сложный, чем описанный ранее, но в результате его применения получаются камешки очень правильной формы. Следующий способ, как вырастить кристалл из медного купороса, самый легкий.

    Не нужно изготавливать «приманку». В емкость с перенасыщенным раствором помещается нитка. В этом случае лучше всего выбрать ту, которая сделана из наиболее ворсистого материала. Конец ее привязывается к граненому карандашу, который кладется сверху банки на ее стенки. Кристалл будет образовываться на самой нитке.

    В зависимости от температурных условий, опыт по выращиванию может продлиться от одной недели до нескольких месяцев.

    Ссылка на основную публикацию
    Статьи c упоминанием слов:
    Adblock
    detector