Institución educativa municipal "MITROFANOVSKAYA SOSHI CON CLASES DE CADETE"

Secretos del crecimiento de cristales.

Investigación

Realizado:

estudiante de octavo grado

Nikitina Lada Alexandrovna.

Supervisor:

Profesor: química "MOU

"Mitrofanovskaya SOSHI

Con clases de cadetes"

Viktorova Raisa Rashitovna

2017-2018

Introducción ………………………………………………………………………….3

1. Parte teórica…………………………………………………………5-

1.1. ¿Qué son los cristales?................................................ ......... ...................................5-6

1.2.Formas de cristal

1.3. De la historia de los cristales.

1.4. Formación de cristales en la naturaleza 6

1.5. Cristales en nuestras vidas……………………. 7

1.6. 8 métodos para cultivar cristales

2. Parte práctica……………………………………………………….9-11

2.1. Cristales de sulfato de cobre en crecimiento…………………………9-10

2.2. Crecientes cristales de dicromato de potasio 12

2.4. Resultados de la investigación, análisis y conclusiones.

3.Conclusión ………………………………………………………… 4. Literatura

5. Solicitud

Introducción

Una vez tuve la oportunidad de visitar el museo geológico y mineralógico de la Universidad Estatal de Transbaikal, donde se presentan más de 20 mil muestras de minerales. Después de esta excursión, el amor por la piedra surgió en un rincón de mi alma. Un cristal pequeño o una drusa grande de cristales, pero cuánta perfección, gracia y armonía contienen. Parece que fueron creados por la naturaleza precisamente para atraer la atención y el amor humanos. Pero los cristales no son creados sólo por la naturaleza; los cristales se obtienen ampliamente en la industria. Muchos cristales son producto de la actividad vital de los organismos vivos. También se pueden obtener en el laboratorio. Decidí intentar hacer crecer yo mismo un cristal de alguna sustancia. Las sustancias disponibles fueron sal de mesa, sulfato de cobre y dicromato de potasio. Encontré literatura sobre un tema que me interesaba, lo estudié y me puse a trabajar. Como cualquier investigador, me enfrenté a preguntas: ¿Qué es un cristal? ¿Qué formas hay y cómo se forman? ¿Y por supuesto dónde se utilizan?

Propósito del estudio:Cultivar cristales de sulfato de cobre y dicromato de potasio en el laboratorio..

Tareas:

1.Seleccionar y estudiar literatura sobre el tema de investigación. 2.Cultivar cristales en condiciones de laboratorio. 3. Determinar las condiciones favorables necesarias para el crecimiento de cristales. 4. Descubra el papel de los cristales en nuestras vidas. 5. Haga recomendaciones prácticas para cultivar cristales.

Hipótesis:

SupongoLos cristales cultivados de diferentes maneras y bajo diferentes condiciones serán diferentes entre sí.

Objeto de estudio: cristales.

Tema de estudio:proceso de cristalización.

Métodos de búsqueda:trabajar con fuentes, experimentación, observación, fotografía, comparación, generalización.

Significado prácticoLa investigación es que los resultados pueden utilizarse en clases de física, química, geografía, en actividades extracurriculares, en el trabajo en clubes y en la orientación profesional. Durante el trabajo se forman cualidades como la observación, la paciencia y la capacidad de comparar y generalizar datos experimentales.

Trabajo de laboratorio

Sujeto:"Observación del crecimiento de cristales a partir de una solución"

Objetivo: aprende a crear cristales, observa el crecimiento de un cristal

Información teórica

Hay dos formas sencillas de hacer crecer cristales a partir de una solución: enfriar una solución salina saturada y evaporarla. El primer paso en cualquiera de los dos métodos es preparar una solución saturada. En el aula de física de una escuela, la forma más sencilla es cultivar cristales de alumbre de potasio. En casa, puedes cultivar un cristal de sulfato de cobre o sal de mesa normal.

La solubilidad de cualquier sustancia depende de la temperatura. Normalmente, la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura y disminuye al disminuir la temperatura.

Cuando una solución saturada caliente (a unos 40°C) se enfría a 20°C, contendrá una cantidad excesiva de sal por cada 100 g de agua. En ausencia de centros de cristalización, esta sustancia puede permanecer en solución, es decir. la solución estará sobresaturada.

Con la aparición de centros de cristalización, un exceso de sustancia se libera de la solución, a cada temperatura dada, la cantidad de sustancia que corresponde al coeficiente de solubilidad a esta temperatura permanece en la solución. El exceso de sustancia de la solución precipita en forma de cristales; Cuantos más centros de cristalización haya en la solución, mayor será el número de cristales. Los centros de cristalización pueden ser suciedad en las paredes del recipiente con la solución, partículas de polvo y pequeños cristales de sal. Si les das a los cristales caídos la oportunidad de crecer en un día, entre ellos habrá ejemplares que sean puros y de forma perfecta. Pueden servir como semillas para hacer crecer cristales grandes.

Para hacer crecer un cristal grande, debe agregar un cristal (una semilla, previamente unida a un cabello o un hilo de pescar delgado, previamente tratado con alcohol) en una solución saturada cuidadosamente filtrada.

Es posible hacer crecer un cristal sin semilla. Para hacer esto, el cabello o el hilo de pescar se tratan con alcohol y se sumergen en la solución para que el extremo cuelgue libremente. El crecimiento de cristales puede comenzar al final del cabello o del hilo de pescar.

Si se prepara un cristal de semilla grande para el cultivo, es mejor agregarlo a una solución ligeramente calentada. Una solución que estaba saturada a temperatura ambiente quedará insaturada a una temperatura de 3 a 5 °C por encima de la temperatura ambiente. El cristal semilla comenzará a disolverse en él y perderá sus capas superiores, dañadas y contaminadas. Esto conducirá a un aumento de la transparencia del futuro cristal. Cuando la temperatura baje a temperatura ambiente, la solución se saturará nuevamente y el cristal dejará de disolverse. Si se tapa el vaso con la solución para que el agua de la solución se evapore, la solución pronto se sobresaturará y comenzará el crecimiento de cristales. Durante el crecimiento de los cristales, lo mejor es mantener el vaso con la solución en un lugar cálido y seco donde la temperatura se mantenga constante durante todo el día. Dependiendo de las condiciones experimentales, hacer crecer un cristal grande puede llevar desde varios días hasta varias semanas.

Progreso

1. Lave bien el vaso y el embudo y manténgalos al vapor.

2. Vierta 100 g de agua destilada (o hervida dos veces) en un vaso y caliéntelo a 30°C-40°C. Utilizando la curva de solubilidad que se muestra en la Figura 1, determine la sal de Marte necesaria para preparar una solución saturada a 30°C.

Prepare una solución saturada y viértala a través de un filtro de algodón en un vaso limpio. Cubre el vaso con una tapa o un trozo de papel. Espere hasta que la solución se enfríe a temperatura ambiente. Abre el vaso. Después de un tiempo, los primeros cristales empezarán a caer.

3. Después de un día, escurra la solución a través de un filtro de algodón en un vaso limpio, recién lavado y cocido al vapor. Entre los muchos cristales que quedan en el fondo del primer vaso, elija el cristal más limpio y con la forma correcta. Coloque un cristal de semilla en un cabello o hilo de pescar y bájelo en la solución. Primero limpie el cabello o el hilo de pescar con un algodón empapado en alcohol. También puedes colocar el cristal semilla en el fondo del vaso antes de verter la solución en él. Coloca el vaso en un lugar cálido y limpio. No toque el cristal ni lo mueva durante varios días o semanas. Al final del período de crecimiento, retire el cristal de la solución, séquelo bien con una toalla de papel y colóquelo en una caja especial. No toques el cristal con las manos, de lo contrario perderá su transparencia.

Experiencia de vídeo.

Experiencia 1. Cultivo de un cristal a partir de sulfato de cobre.

(youtube)461jk7C4Ck8(/youtube)

Experiencia 2. Cultivar un cristal a partir de sal de mesa.

(youtube)bGy_XP1rxxQ(/youtube)

Preguntas de control

1. ¿Qué puede servir como centro de cristalización?

2. ¿Qué explica la tasa de crecimiento desigual de las diferentes caras de una misma cosa?
¿es un cristal?

3. ¿Cómo se puede sobresaturar una solución saturada sin
añadiendo un soluto?

4. ¿Por qué se filtró la solución?

Antes de comenzar a trabajar, lea atentamente su descripción hasta el final. En primer lugar, elija la sal adecuada para el experimento. Cualquier sal que sea muy soluble en agua (sulfato de cobre o hierro, alumbre, etc.) es adecuada para el cultivo de cristales. La sal de mesa (cloruro de sodio) también funcionará.

Equipo que necesitarás:

• un tarro de un litro o una cacerola pequeña, en la que prepararás la solución salina;
• cuchara de madera o palito para revolver;
• embudo con algodón para filtrar la solución;
• termo con cuello ancho con una capacidad de 1 litro (es necesario para que la solución se enfríe lentamente, luego crecerán cristales grandes).

Si no tienes embudo o el termo necesario, puedes hacerlos tú mismo.

Para hacer un embudo, tome una botella de bebida de plástico y use unas tijeras para cortar con cuidado el tercio superior del camino como se muestra en la Figura 92.

Arroz. 92.
Hacer un embudo con una botella de plástico.

En lugar de un termo, bastará con un frasco de vidrio normal de un litro.

Colóquelo en una caja de cartón o poliestireno. No es necesario llevar una caja grande, lo principal es que se ajuste completamente al frasco. Selle bien los espacios entre la caja y el frasco con trozos de trapo o algodón. Para sellar bien el frasco, necesitarás una tapa de plástico.

Prepare una solución salina saturada caliente. Para ello, llena el frasco hasta la mitad con agua caliente (no es necesario que utilices agua hirviendo para evitar quemarte). Agrega sal en porciones y revuelve. Cuando la sal deje de disolverse, deja la solución durante uno o dos minutos para que los cristales no disueltos tengan tiempo de asentarse. Filtre la solución a través de un embudo lleno de algodón en un termo limpio. Cierra el termo con tapa y deja que la solución se enfríe lentamente durante dos o tres horas.

La solución se ha enfriado un poco. Ahora introduzca una semilla en él: un cristal de sal pegado a la punta del hilo. Después de introducir la semilla, tapar el recipiente con una tapa y dejar reposar un rato. Se necesitarán varios días para que crezca un cristal grande.

Por lo general, crecen varios cristales en el hilo. Es necesario eliminar periódicamente los sobrantes para que crezca un cristal grande.

Es importante registrar las condiciones del experimento y su resultado, en nuestro caso, estas son las características del cristal resultante. Si se obtienen varios cristales, se da una descripción del más grande.

Dibuje o fotografíe el cristal resultante (Fig. 93, 94). Examina tu cristal y responde las preguntas.

Arroz. 93. Cristal de sal de mesa
Arroz. 94. Cristales de sulfato de cobre.

• ¿Cuántos días cultivaste el cristal?
• ¿Cuál es su forma?
• ¿De qué color es el cristal?
• ¿Es transparente o no?
• ¿Cuáles son las dimensiones del cristal: alto, ancho, espesor?
• ¿Cuál es la masa del cristal?

Trabajo práctico nº 5.
Limpiar sal de mesa

El objetivo de este trabajo es depurar la sal de mesa contaminada con arena de río.

La sal de mesa contaminada que se le ofrece es una mezcla heterogénea de cristales de cloruro de sodio y arena. Para separarlo es necesario aprovechar la diferencia en las propiedades de los componentes de la mezcla, por ejemplo, la diferente solubilidad en agua. Como sabes, la sal de mesa se disuelve bien en agua, mientras que la arena es prácticamente insoluble en ella.

Coloque la sal contaminada que le dio el profesor en un vaso de precipitados y vierta 50-70 ml de agua destilada. Remueve el contenido con una varilla de vidrio hasta que la sal se disuelva por completo en el agua.

La solución salina se puede separar de la arena mediante filtración. Para ello, monte la instalación como se muestra en la Figura 95. Con una varilla de vidrio, vierta con cuidado el contenido del vaso sobre el filtro. El filtrado transparente fluirá hacia un vaso limpio, mientras que los componentes insolubles de la mezcla original permanecerán en el filtro.

Arroz. 95.
Instalación de filtración

El líquido del vaso es una solución acuosa de sal de mesa. La sal pura se puede aislar por evaporación. Para ello, vierta 5-7 ml del filtrado en una taza de porcelana, colóquelo en el aro de un trípode y caliéntelo con cuidado sobre la llama de una lámpara de alcohol, revolviendo constantemente el contenido con una varilla de vidrio hasta que el líquido se haya evaporado por completo. evaporado. Compare los cristales de sal obtenidos después de la evaporación de la solución con la sal contaminada original. Enumere las técnicas y operaciones que utilizó para limpiar la sal contaminada.

Mis experiencias:

1) Cristales de sal de mesa- el proceso de cultivo no requiere ningún producto químico especial. Todos tenemos sal de mesa (o sal de mesa) que incorporamos a nuestra comida. Los cristales de sal de mesa son cubos transparentes incoloros.

Dividí el proceso de cultivo de cristales de sal de mesa en casa en etapas:

Disolví la sal a partir de la cual crecerá el cristal en agua caliente (es necesario calentarla para que la sal se disuelva un poco más de lo que puede disolverse a temperatura ambiente). Disolví la sal hasta que estuve seguro de que la sal ya no se disolvería (¡la solución estaba saturada!) (Foto No. 1,2,3).

Etapa 2: La solución saturada se vertió en otro recipiente, donde se pueden cultivar cristales (teniendo en cuenta que aumentará). Filtré la solución a través de un filtro (usé una servilleta, puedes usar un papel secante o un algodón). Es necesario colar la solución, porque las motas pueden interferir con el crecimiento de hermosos cristales (Foto No. 4).

Dejé enfriar la solución. Cuanto más lento se enfríe, más grandes serán los cristales. En esta etapa, asegúrese de que la solución no se enfríe demasiado.

Etapa 3: Até una pequeña piedra a un hilo, até el hilo a un palo de madera y lo coloqué en los bordes de un vaso (recipiente) donde se vertió la solución saturada. La piedra se sumergió en una solución saturada (Foto No. 5).

Etapa 4: Cubra la parte superior del recipiente con el cristal con papel de aluminio para evitar que entre polvo y escombros.

¡Importante recordar!

• 1. El cristal no se puede eliminar de la solución (a medida que crece) sin una razón especial.
• 2. No permita que entren residuos en la solución saturada.
• 3. Cambie o actualice periódicamente (una vez por semana) la solución saturada.
• 4. No debes pintar la solución donde crece tu cristal, por ejemplo con pinturas o algo similar; esto solo estropeará la solución en sí, ¡pero no coloreará el cristal! ¡La mejor manera de conseguir cristales de colores es elegir el color correcto de sal!

Mis primeros cristales en el hilo comenzaron a formarse al día siguiente (Foto No. 6), cada día aumentaban un poco, creciendo unos sobre otros (Foto No. 7,8,9), y al final obtuve un alargado. Cristal blanco, no muy grande (Foto N° 10,11). En el futuro puedo usarlo como “semilla” para hacer crecer un cristal de sal más grande.

2) Cristales de sulfato de cobre.

Para producir cristales de sulfato de cobre muy hermosos, compré polvo de sulfato de cobre en una ferretería. Se utiliza para controlar plagas y enfermedades de las plantas. A veces se utiliza en piscinas para evitar el crecimiento de algas en el agua.

¡Atención!¡El sulfato de cobre es una sal químicamente activa! ¡Esta sustancia es venenosa! Debe lavarse bien las manos después de trabajar con polvos, soluciones o cristales de sulfato de cobre. ¡Solo se puede hacer con adultos!

• 1. Se preparó una solución saturada de sulfato de cobre. Disolví y revolví el polvo en agua caliente hasta que dejó de disolverse (Foto N° 12,13).
• 2. Colgué un hilo con una pequeña piedra (semilla) en un palo de madera para que se sumergiera en la solución, pero no tocara el fondo (Foto No. 14).
• 3. Dejé el recipiente con la solución abierto a temperatura ambiente durante mucho tiempo, cubriéndolo con una hoja de papel de aluminio; el agua se evaporará lentamente y el polvo no entrará en la solución (Foto No. 15).
• 4. A medida que la solución se evaporaba, comenzó a formarse una costra en su superficie, que se arrastraba por las paredes del recipiente hasta su borde (Foto No. 16, 17).
• 5. Cuando se había evaporado una cantidad suficiente de solución, comenzaron a crecer hermosos cristales azules brillantes. Seguí de cerca el crecimiento de los cristales día a día.

Tres días después del inicio del experimento, apareció un cristal de sulfato de cobre en el hilo, mi “semilla” en forma de piedra también comenzó a cubrirse de cristales azules similares a una piedra preciosa (Foto No. 18, 19) . Después de 3 semanas, me creció un cristal azul bastante grande (Foto No. 20,21). ¡En el futuro, también usaré este cristal para hacer crecer un cristal mucho más grande!

3) Cristal del set del joven químico “Primeras lecciones de química”

El conjunto estuvo compuesto por:

• 1. Mezcla para hacer crecer cristales. Fosfato dihidrógeno de amonio (un tipo de sal con la adición de colorante alimentario en polvo).
• 2. Roca básica (guijarros para “semilla”).
• 3. Recipiente de plástico para cultivo de cristales con divisiones medidoras y tapa.
• 4. Recipiente medidor con divisiones.
• 5. Lupa.
• 6. Pinzas.
• 7. Espátula para revolver.

La experiencia fue la siguiente:

• 1. Con un recipiente medidor, medí 40 ml. agua caliente.
• 2. Vierta una mezcla especial para hacer crecer cristales en el recipiente medidor. Disolví la mezcla en agua, revolviendo ligeramente con una espátula (¡me aseguré de que la sustancia se hubiera disuelto!) (Foto No. 22).
• 3. Esparció la roca base en el fondo del recipiente para cultivar cristales.
• 4. Vertí la solución preparada en el recipiente con la roca base (Foto No. 23).
• 5. Colocó el recipiente en un lugar luminoso y con buen flujo de aire (alféizar de la ventana) (Foto No. 24,25)

A medida que el agua se evaporaba, aparecieron cristales en forma de agujas.

Dos semanas más tarde, después de que la solución se había evaporado por completo, aparecieron cristales bastante grandes en el fondo del recipiente. Las paredes del contenedor también estaban cubiertas de cristales (Foto No. 26,27,28,29).

En el laboratorio de la escuela y en casa, puedes conseguir hermosos monocristales o grupos de pequeños cristales y cubrir con ellos varios objetos (clips, figuras de hilo, papel). ¿Cómo hacer crecer cristales a partir de sal disuelta en agua? Cualquiera que quiera llevar a cabo este interesante experimento deberá tener cuidado, estar atento y seguir las instrucciones al pie de la letra.

¿Qué es la cristalización?

Cuando una sustancia se disuelve en agua, sus partículas se disuelven. El fenómeno opuesto se llama "cristalización". Este proceso está asociado con un cambio en la solubilidad de una sustancia a diferentes temperaturas. Con el enfriamiento gradual, los cristales se caen de la solución saturada. La forma de las partículas resultantes es similar a cubos, rombos con bordes rectos y afilados y lados lisos. Para el experimento son adecuados varios compuestos: cloruro de sodio, azúcar, dicromato de potasio, sulfato de cobre y otras sustancias. Producen cristales de diferentes formas y colores. El más accesible de los compuestos solubles en agua es la sal de mesa. La sustancia es segura para los humanos y no provoca quemaduras si entra en contacto con la piel o el interior del cuerpo. Averigüemos cómo hacer crecer rápidamente cristales de sal.

Al realizar el experimento, deberá seguir reglas simples. Esto te permitirá obtener cristales grandes y de forma regular en poco tiempo:

utilice agua desmineralizada o destilada;

cultivar cristales de sustancias con buena solubilidad;

realizar el experimento en recipientes limpios;

filtrar la solución (puedes usar una toalla de papel).

Puedes observar el proceso, pero no debes agitar ni mover el recipiente. Mucha gente está interesada en cómo hacer crecer cristales de sal para que tengan un tamaño determinado. Todo depende de la temperatura a la que se encuentre la solución saturada, así como de la presencia de partículas e impurezas no disueltas.

Con un enfriamiento lento, se caen cristales grandes y con un enfriamiento rápido, se caen muchos cristales medianos y pequeños. Para enfriar, deja el frasco con la solución en una habitación fría o colócalo en un recipiente con agua y trozos de hielo.

¿Qué equipo se necesitará para el experimento?

El trabajo de laboratorio "Cultivo de cristales de sal" se puede realizar con éxito en casa. Necesitará elementos y sustancias muy simples:

matraz de vidrio o vaso (puedes llevar un frasco);

cacerola para calentar al baño maría;

un recipiente con agua fría en el que se enfriará la solución saturada;

varilla para revolver (vidrio o madera);

embudo y papel de filtro (toalla de papel);

termómetro de agua;

alambre de cobre, clip para papel;

hilos;

palito de helado o lápiz;

medio vaso de sal de mesa;

agua desmineralizada.

¿Cómo hacer cristales de sal? Instrucciones para el trabajo de laboratorio.

Seleccione de antemano los cristales más grandes de sal de mesa, que servirán como partículas de semillas. Átalos a un hilo y envuélvelo alrededor de un palito de helado (lápiz). Deja esta pieza a un lado por ahora y prepara una solución saturada. Será necesario el uso de un dispositivo de calefacción. Tenga cuidado de no derramar agua caliente ni quemarse con el quemador.

• presentación en la escuela sobre el tema “Soluciones”;
• elaboración de un informe sobre el trabajo de laboratorio;
• decorar un periódico mural festivo;
• hacer juguetes de Año Nuevo para el árbol de Navidad;
• regalos para amigos, profesores, padres;
• creación de una colección de cristales crecidos.

Trabajo de laboratorio a domicilio sobre el tema "Observación del crecimiento de cristales a partir de una solución".

El trabajo de laboratorio está destinado a estudiantes de primer curso de formación profesional secundaria.

Ver el contenido del documento
“Trabajo de laboratorio en casa sobre el tema “Observación del crecimiento de cristales a partir de una solución””

Trabajo de laboratorio en casa.

BLOQUE 2. FÍSICA MOLECULAR. TERMODINÁMICA

Tema 2.2. Estados agregados de la materia y transiciones de fase.

Sujeto " Observación del crecimiento de cristales a partir de la solución.»

1) formación de motivación positiva para la actividad independiente;

2) desarrollo de habilidades creativas, interés cognitivo;

3) desarrollar habilidades para adquirir y aplicar conocimientos de forma independiente, observar y explicar fenómenos, desarrollar habilidades experimentales, utilizar instrumentos, instrumentos, literatura de referencia, procesar los resultados de la observación;

4) formación del conocimiento científico sobre hechos, conceptos y métodos experimentales.

El procedimiento para organizar el trabajo práctico.

1. Etapa preparatoria

1.1. Instrucciones para estudiar.

La tarea se entrega a los estudiantes dos meses antes de que el trabajo se presente para su evaluación.

Tema: "Observación del crecimiento de cristales a partir de una solución"

Equipo: agua destilada, vidrio, recipiente para sulfato de cobre, varilla de vidrio, solución saturada de sal, sulfato de cobre.
Objetivo: investigar un método para cultivar cristales de sal, sulfato de cobre, basado en la evaporación de una solución saturada a temperatura constante; Adquirir habilidades para cultivar cristales.

El esquema experimental para el crecimiento de cristales de sulfato de cobre y sal de mesa es idéntico, por lo que a continuación se muestra un algoritmo que se puede utilizar para ambos experimentos.

1 . Tome sulfato de cobre en polvo (cloruro de sodio) y un vaso limpio de agua destilada caliente (casi hirviendo).

2 . Vierta polvo de sulfato de cobre (cloruro de sodio) en el agua, revolviendo con una varilla de vidrio. Luego agregue más y revuelva nuevamente. Y así sucesivamente hasta que el polvo deje de disolverse. Si es necesario, filtrar la solución resultante.

3 . Haga un nudo al final del hilo (o haga una cuenta), ate el otro extremo del hilo a un palo de madera y baje el nudo al agua para que no toque el fondo.

4. Colóquelo en un lugar donde la solución se enfríe lentamente (entonces los cristales tendrán la forma correcta). Cuando la solución se haya enfriado por completo, colóquela en un lugar fresco y oscuro. Después de un par de días, aparecerán pequeños cristales de semillas en el hilo.

5 . Saca los cristales. Si el tamaño es suficiente para usted, trátelos con barniz incoloro para evitar su destrucción. De lo contrario, vierta la solución anterior y repita el procedimiento con el vaso y la solución nuevamente, cuando la solución se haya enfriado, coloque pequeños cristales en esta nueva solución y espere a que crezcan más.

Cabe señalar que el tamaño del cristal depende del volumen del vaso y de la cantidad de polvo.

1.2. Lectura analítica con fines de sistematización.

1.3. Preguntas y tareas para el autoexamen.

1. ¿Cómo se llama un cristal?

2. ¿Qué propiedades tienen los cristales?

3. ¿Qué se llama red cristalina?

4. ¿Qué papel juegan los cristales en nuestras vidas?

5. ¿Qué son los cristales líquidos?

6. ¿Qué factores pueden influir en el crecimiento de cristales en casa?

1. Myakishev G.Ya., Bukhovtsev B.B., Sotsky N.N. Física. Libro de texto para décimo grado. – M. Prosveshcheniye, 2014, páginas 238-242

2. Zhdanov L.S., Zhdanov G.L. Física. Libro de texto para educación secundaria especial.

Instituciones educacionales. – M.: Escuela Superior, 1990

3. Gran enciclopedia ilustrada “Ciencia y tecnología”. De inglés A. V. Nemirova.
4. Enciclopedia infantil “¿Qué es? ¿Quién?" Volumen 2. Editorial "Pedagogía"

El escenario principal es la realización de trabajos prácticos en casa.

2.1. Formación en seguridad y salud

sobre protección laboral durante el trabajo de laboratorio

y taller de laboratorio en física

Requisitos de seguridad antes de comenzar a trabajar.

2.1. Estudiar detenidamente el contenido y procedimiento para la realización de trabajos de laboratorio o trabajos prácticos de laboratorio, así como las técnicas seguras para su implementación.

2.2. Prepare el lugar de trabajo para el trabajo, retire los objetos extraños. Coloque los aparatos y equipos de forma que se evite que se caigan o vuelquen.

Requisitos de seguridad durante la operación.

3.1. No pruebe la solución de crecimiento de cristales.

3.2. Reproducir el algoritmo para realizar trabajos prácticos e identificar áreas problemáticas.

3.3. Realización independiente de trabajos prácticos.

3.4. Elaboración de informes.

3. Reflexión sobre los resultados alcanzados. Análisis de errores cometidos y predicción de acciones futuras.

4.Evaluación de laboratorio:

Puede enviar un reportaje (presentación) en vídeo o foto como informe del trabajo realizado.

El trabajo de laboratorio debe incluir:

— Nombre del trabajo de laboratorio (LR)

— Dispositivos y materiales

— Descripción del avance de los trabajos y seguimiento del proceso.

— Tabla de resultados de observación.

— Nivel de independencia (2b)

— Corrección y validez de las conclusiones, explicaciones y descripciones del trabajo. (3b)

— Cristal crecido (8b)

— Uso de material teórico (2b)

Trabajo de laboratorio de cristales de sal en crecimiento.



14. Cristales crecientes de sulfato de cobre, alumbre de cromo-potasio y sal de mesa.

Química en la cocina: nuestros primeros experimentos químicos

Lee atentamente la descripción de la experiencia que tendremos. prácticamente realizar (llamaremos al trabajo experimental la nueva palabra “PRACTICUM”). Para registrar nuestras observaciones elaboraremos un cuaderno (“DIARIO DE LABORATORIO”). Puedes dibujar en este cuaderno lo que obtengas como resultado de la experiencia, para luego escanear los dibujos y enviárselos a tu profesor por correo electrónico. Si tienes una cámara digital a tu disposición, puedes fotografiar todas las etapas del experimento con ella y luego enviar las fotografías al profesor.

• Cristales crecientes de sulfato de cobre, alumbre de cromo-potasio y sal de mesa..

Si no esperas al clima y al cambio de estaciones junto al mar, puedes cultivar hermosos cristales de sal en casa en dos o tres semanas. Para ello necesitarás un frasco de vidrio, alambre e hilo, así como el suministro necesario de sal, cuyos cristales vas a cultivar. Los cristales "de cosecha propia" de sulfato de cobre azul brillante y alumbre de cromo-potasio (púrpura) se ven muy impresionantes; los cubos incoloros de sal de mesa también son buenos.

Primero, prepare la solución más concentrada de la sal seleccionada agregando la sal a un vaso de agua hasta que la siguiente porción de sal deje de disolverse al agitarla. Después de esto, calentar ligeramente la mezcla para asegurar la completa disolución de la sal. Para ello, coloca el vaso en una cacerola con agua tibia.

Vierta la solución concentrada resultante en un frasco o vaso de precipitados; Allí, utilizando un puente de alambre (también se puede hacer un puente con el núcleo de un bolígrafo), colgamos de un hilo una "semilla" cristalina, un pequeño cristal de la misma sal, para que quede sumergida en la solución. Sobre esta “semilla” crecerá la futura exposición de su colección de cristales.

Un vaso de precipitados con una solución saturada de sal de mesa y un hilo con una “semilla” para el crecimiento de cristales. Tres días después del inicio del experimento (foto de la derecha), el hilo, sumergido en una solución saturada, se convirtió en un "collar" de cristales de cloruro de sodio.







Un vaso de precipitados con una solución de sulfato de cobre y un hilo con una “semilla” para hacer crecer cristales. Tres días después del inicio del experimento, apareció en el hilo un cristal de sulfato de cobre, similar a una piedra valiosa.







Coloque el recipiente con la solución abierto en un lugar cálido. Cuando el cristal crezca lo suficiente, retírelo de la solución, séquelo con un paño suave o una servilleta de papel, corte el hilo y cubra los bordes del cristal con barniz incoloro para protegerlo de la "meteorización" del aire.

Así es como se verá un cristal de sulfato de cobre cultivado a partir de una solución.



Siga los pasos descritos aquí. experimentos en casa y luego escribe una carta a tu maestro. En esta carta describe todo lo que tuvo éxito. observar y proporcionar respuestas a las preguntas formuladas aquí. Adjunte a la carta dibujos o fotografías, siempre con una explicación de lo representado en ellos e indicando la fecha en que se realizó el experimento.

Trabajo práctico en química “Cristales en crecimiento”

Secciones: Química

Objetivo:

• Educativo: formación de los conceptos de “cristales, estado cristalino de la materia” a partir de actividades de investigación y búsqueda de problemas,
• estudio de las condiciones de formación de cristales
• De desarrollo: desarrollo de habilidades y habilidades prácticas para trabajar con productos químicos y equipos; Habilidades para aplicar conocimientos teóricos para explicar los fenómenos observados.
• Educativo: educación estética; educación de una personalidad competente, comunicativa y integralmente desarrollada.

Equipos, reactivos: 2 vasos resistentes al calor, un hilo grueso, una semilla, una varilla de vidrio para agitar, una varilla para fijar el hilo, un filtro, un embudo, una placa de Petri, polvo de sulfato de cobre, un microscopio, un portaobjetos de vidrio, una aguja de disección, pinzas, un cristal de sulfato de cobre.

Investigar objetivos:

• cultivar cristales de diferentes sales;
• estudiar las condiciones para la formación de cristales;
• analizar los resultados obtenidos.

Equipo: 2 vasos resistentes al calor, hilo grueso, varilla agitadora de vidrio, varilla fijadora del hilo, filtro, embudo, placa de Petri, microscopio, portaobjetos, aguja de disección.

Reactivos: polvo de sulfato de cobre, agua destilada

1. Momento organizativo. Anunciar el tema, fijar una meta.

Parte introductoria, creando motivación para percibir el material educativo.

Chicos, antes de comenzar la lección, quiero comprobar su estado emocional. Tienes carteles en tu escritorio que dicen "Escala del estado emocional". Coloque una marca de verificación en la tabla de 6 caras cuya expresión refleje su estado de ánimo al comienzo de la lección.

Figura 1. Determina tu estado emocional



Hoy en la lección realizaremos trabajo practico "Cristales en crecimiento"

CRISTALES

El crecimiento de un cristal es como un milagro,
Cuando el agua ordinaria
En un momento, de repente, se volvió
Un resplandeciente fragmento de hielo.
Un rayo de luz, perdido en los bordes,
Se desmoronará en todos los colores.
Y entonces nos quedará más claro
Qué clase de belleza hay.

Propósito de la lección de hoy.:

• crecer cristales de sulfato de cobre,
• estudiar las condiciones de su educación,
• examinar la estructura de los cristales bajo un microscopio
• familiarizarse con la variedad de cristales y su belleza.

Cristales, cristales, inflorescencias.
en la oscuridad de la tierra hundida.
¿Cuándo floreciste en el mundo?
no florecieron otras flores.
Se fue afilando poco a poco
Desde el cristal radiante de la oscuridad,
para que el cristal pueda hacerlo
acomodar la distancia inconcebible.
Atenuado en la luz, pero como una antorcha.
vela viva de cristal
brilla en la oscuridad...En la oscuridad -
el comienzo de cualquier rayo.

(poeta y filósofo español Miguel de Unamuno)

Etapa I: Introducción

Maestro: Antes de empezar con el trabajo práctico quiero hablar contigo: ¿Sabes qué son los cristales? (Los conociste en física)

CRISTALES –(del griego krystallos, originalmente hielo), sólidos cuyos átomos o moléculas forman una estructura periódica ordenada (red cristalina).

– ¿Qué tipos de redes cristalinas conoces de tu curso de química?
– Por tanto, ¿en qué tipos se pueden dividir todos los cristales, según el tipo de red cristalina?

(Demostración de redes cristalinas de grafito, sal de mesa, cobre)

– ¿Qué propiedades tienen los cristales?

(Anisotropía e isotropía) La diferencia en las propiedades de un cristal en diferentes direcciones se llama anisotropía .

isotropía, isotropía (de Yo asi. y griego tropos - giro, dirección), las mismas propiedades físicas en todas las direcciones (a diferencia de anisotropía). Todos los gases, líquidos y sólidos en estado amorfo son isotrópicos en todas las propiedades físicas. En los cristales, la mayoría de las propiedades físicas son anisotrópicas. Sin embargo, cuanto mayor es la simetría del cristal, más isotrópicas son sus propiedades. Así, en cristales muy simétricos (diamante, germanio, sal gema), la elasticidad, la resistencia y las propiedades electroópticas son anisotrópicas, pero el índice de refracción de la luz, la conductividad eléctrica, el coeficiente de expansión térmica, etc. son isotrópicos (en cristales menos simétricos). cristales estas propiedades también son anisotrópicas.

– Todos los cristales tienen propiedades diferentes, ¿por qué crees que todos los cristales tienen propiedades diferentes?

La rama de la física que estudia los cristales se llama cristalografía.
Los cristales son estudiados por una rama de la física llamada física del estado sólido.
Cualquiera que vaya a estudiar en una universidad técnica después de la escuela y quiera conectar su destino con la tecnología, estudiará esta sección en detalle y aprenderá muchas cosas interesantes. (Física del Estado Sólido).

– ¿Crees que nuestra vida está relacionada con los cristales? ¿Tienen algún significado práctico en la naturaleza y para el hombre? ¿Por qué los necesitamos?

Al vivir en la Tierra, caminamos sobre cristales, construimos con cristales, procesamos cristales en fábricas, los cultivamos en laboratorios, los utilizamos ampliamente en tecnología y ciencia, comemos cristales y sanamos con ellos.
Pero, además, los cristales son un fenómeno natural muy hermoso y fascinante; creo que muchos estarán de acuerdo con esto. Son las piedras más inusuales y misteriosas. Desde la antigüedad, se les han atribuido propiedades mágicas y curativas. Los científicos afirman que los cristales son capaces de registrar y transmitir cualquier información. Capaz de hablar.
Fyodor Mikhailovich Dostoievski argumentó que la belleza salvará al mundo. Al mirar cristales y piedras preciosas, se experimenta un sentimiento de júbilo y alegría.
Admirando la belleza, la gente ha aprendido a cultivar gemas y cristales artificiales, por ejemplo, diamantes, zafiros y cristales. Para ello se crearon equipos sofisticados. Hoy intentaremos hacer crecer cristales en el laboratorio, utilizando el equipo que tienes en tu escritorio. Por supuesto, no podremos conseguir diamantes ni zafiros, pero los cristales de sulfato de cobre son muy fáciles de conseguir.

– Chicos, ¿qué preguntas les gustaría que respondieran en la lección de hoy? (Por qué crecen los cristales, dónde se usan)
– ¿Qué objetivo nos marcaremos? (Haga crecer cristales, examine su estructura bajo un microscopio, responda la pregunta: ¿por qué crecen los cristales?)
– Creo que responderemos estas preguntas juntos al final de la lección.
– ¿Por qué crees que crecen los cristales? Anotemos el tema.

Etapa II: Finalización del trabajo (Tarjeta de instrucciones para estudiantes - Solicitud )

Objetivo: cultivar cristales de sulfato de cobre, estudiar las condiciones de su formación.

Pregunta problemática:¿Por qué crecen los cristales?

- Conozcamos la sustancia de la que obtendremos cristales: el sulfato de cobre.



- Chicos, ¿quién recuerda la fórmula del sulfato de cobre?
– ¿Cuál es el nombre químico de esta sustancia? El mineral natural del que se obtiene el vitriolo se llama calcantita y contiene sulfato de cobre pentahidratado.
En la naturaleza, el CuSO 4 · 5H 2 O se presenta en forma del mineral calcantita.. Agregados paralelos de hasta 1 cm de espesor, intercalados con roca amarillenta y cristales individuales de calcantita. En el fondo de la muestra hay un agregado de sulfuro de grano fino.
Y aquí está la aparición del sulfato de cobre, en tus vasos con tapas esmeriladas. Sulfato de cobre- sulfato de cobre (II) pentahidrato CuSO 4 · 5H 2 O. En la antigüedad se llamaba vitriolo (de la palabra latina vitral- vidrio), ya que los cristales grandes se parecen al vidrio azul coloreado.

El sulfato de cobre es una sustancia química tóxica de clase II, es decir, una sustancia poco tóxica. Se utiliza para combatir enfermedades fúngicas y bacterianas de las plantas: los tomates se rocían contra el tizón tardío, los árboles frutales y de bayas, los árboles y arbustos ornamentales se rocían contra la sarna, la moniliosis, la antracnosis y otras enfermedades, y también para desinfectar heridas. Incluso combaten las enfermedades fúngicas de los peces. (Los acuaristas utilizan sulfato de cobre para tratar peces con branquiomicosis, girodactilosis, dactilogirosis, costiosis y odinosis).
Además, se utiliza en la industria en la producción de fibras artificiales, tintes orgánicos, pinturas minerales, para el enriquecimiento de minerales durante la flotación, para el pavonado del acero y en la galvanoplastia.

Etapa III: Finalización de la obra

– El trabajo será problemático y de investigación y se realizará en grupos de 2 personas. Cada grupo tiene instrucciones para el estudio. (Escribe el tema y el propósito en tu cuaderno)
- Lee las instrucciones. (5 min.) Leer y resaltar las principales etapas del trabajo.
– ¿Qué principales etapas de trabajo ha identificado?

• preparar una solución saturada;
• filtración;
• semilla;
• haciendo crecer un solo cristal.
• añadiendo solución

– ¿Qué métodos crees que usaremos en la lección?

La cristalización se puede realizar de diferentes formas. Uno de ellos es enfriar una solución caliente saturada. Este método no es aplicable a sustancias cuya solubilidad depende poco de la temperatura. Tales sustancias incluyen, por ejemplo, cloruros de sodio y aluminio, acetato de calcio.
Evaporación del agua.
Los cristales también pueden crecer cuando el vapor se condensa, creando copos de nieve y patrones en el vidrio frío.
El tercer método consiste en hacer crecer cristales a partir de sustancias fundidas mientras se enfrían lentamente.

Etapa 1: preparación de una solución sobresaturada..

Entonces, pasemos a la primera etapa del trabajo, preparando una solución sobresaturada.

Cuéntanos el procedimiento.

– ¿Qué solución se llama saturada?
- ¿Sobresaturado?
– ¿Por qué crees que calentamos el agua?
– ¿Qué es la disolución?
– ¿Qué equipo usaremos?
– ¿Qué normas se deben seguir a la hora de realizar cualquier trabajo práctico?
– Repitamos las normas de seguridad que se deben seguir al trabajar en una sala de química.

– ¿Qué equipo químico utilizaremos en el trabajo práctico?
– ¿Podemos ahora determinar una de las razones del crecimiento de los cristales? (Enfriamiento, cristalización, es decir, cuando se enfrían, las partículas se vuelven pesadas)
– ¿Qué ejemplo puedes dar de la vida, en la naturaleza, sobre la formación de cristales?
– Por ejemplo, imaginemos otoño, está lloviendo, de repente la temperatura bajó, llegó a -1 o C y empezó a nevar.
- ¿Por qué? ¿Qué pasó en la naturaleza? (Se ha producido cristalización. Formación de copos de nieve - cristales)

Eso. Tan pronto como cambia la temperatura, se produce la cristalización: el exceso de sustancia cristaliza en la solución.

Recordar: Para que los cristales crezcan lo más correctamente posible, la cristalización debe realizarse lentamente.
Desde el punto de vista físico, el cristal crece porque la segunda ley de la termodinámica así lo exige: la energía libre del sistema disminuye.

Cuando se enfría, la solución produce un exceso de sólidos. Las partículas de materia tienen una determinada forma y energía y se sienten atraídas con mayor fuerza cuanto más se acercan unas a otras.

Etapa 2: filtrado

– ¿Por qué resulta tedioso filtrar el exceso de sustancia? (Interferirá con la formación de cristales). Para filtrar utilizamos un filtro hecho por nosotros mismos a partir de una servilleta.
– ¿Quién recuerda cómo hicimos esto en octavo grado? (Filtrar)
– Chicos, estoy observando su trabajo, si realizan correctamente las acciones prácticas, la evaluación consistirá en una evaluación general: la parte teórica, la parte práctica y las precauciones de seguridad.
– Veo que muchos ya han filtrado la solución.
– ¿Cuál será la siguiente etapa de trabajo?

Etapa 3: siembra

- Semilla. ¿Qué es una semilla? (Para la semilla, te he preparado un botón. Alguien puede hacer su propia semilla).
– Átalo a un hilo y bájalo en la solución para que no toque el fondo y las paredes del recipiente.
– Ahora observaremos el crecimiento de los cristales y registraremos las observaciones en una tabla.
– Chicos, ¿qué opinan? ¿Los cristales deberían tener una determinada forma o no?
– Cada sustancia forma un cristal de una forma determinada.

Conclusión: Los cristales crecen a partir de soluciones al enfriarse y evaporarse el agua; la formación de un cristal está influenciada por la energía de atracción de las partículas. La energía libre del sistema disminuye ( De la ley de la física.).

Etapa IV: Proyecto sobre el tema “Expedición al mundo de los cristales”. (Presentaciones de estudiantes)

Para la lección de hoy, un grupo de 3 estudiantes preparó un proyecto sobre el tema "Expedición al mundo de los cristales" y realizaron su investigación. Escuchémoslos.
Mientras tengamos cristales creciendo.

Etapa V: Cristales bajo un microscopio.

¿Veamos si tienes cristales en tus vasos?
Miremos los cristales al microscopio y veamos qué estructura tienen.
– Entonces, ¿encontraste las respuestas a las preguntas planteadas al comienzo de la lección? (¿Por qué crecen los cristales?)
– Prepare el microscopio para su uso. Coloque el cristal en un portaobjetos de vidrio y examínelo primero con un aumento bajo y luego con un aumento alto, si su microscopio lo permite.
– ¿Cuál es la forma de un cristal de sulfato de cobre? (Cobre vitriolo formas bellamente decoradas cristales V forma paralelepípedos oblicuos).

Etapa VI: veamos los últimos logros de la ciencia en nuestro país. (Ver el vídeo)

VII etapa: conclusiones:

– Se ha logrado el objetivo de la lección. Aprendimos sobre los métodos de producción de cristales, las razones de su crecimiento, la variedad de cristales y sus aplicaciones.

– Entonces, el mundo del aprendizaje sobre los cristales en la lección de hoy ha terminado, pero continuará en las próximas lecciones, observaremos el crecimiento de los cristales. Si alguien quiere profundizar en los conocimientos sobre los cristales, puede leer la literatura y los resúmenes preparados por Kupchenko.

Resumen de la lección: calificaciones.

– Todos recibirán buenas calificaciones por las precauciones de seguridad. Gracias por el trabajo.

Comprobando tu estado emocional.

– Marca tu estado emocional al final de la lección en los dibujos.

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Observación del crecimiento de cristales en condiciones de laboratorio.

Secciones: Física

Los cristales se encuentran en todas partes de los humanos. Camina sobre cristales, construye con cristales, los procesa en fábricas, los cultiva en condiciones de laboratorio y de fábrica, crea dispositivos y productos a partir de cristales, los usa ampliamente en tecnología y ciencia, come cristales, los trata, los encuentra en organismos vivos. , penetra en los secretos de la estructura de los cristales, se adentra en las vastas extensiones del espacio utilizando instrumentos de cristal y cultiva cristales en laboratorios espaciales.

Entonces, los cristales están en todas partes. Son diversos, hermosos, misteriosos. (Anexo 1). Bueno, ¿quién de nosotros, por ejemplo, no ha admirado los copos de nieve? Las formas de los copos de nieve son infinitamente variadas. El naturalista estadounidense Bentley fotografió copos de nieve bajo un microscopio durante más de 50 años. Recopilé un atlas de varios miles de fotografías de copos de nieve y todas son diferentes, no encontrarás allí un solo par idéntico. (Apéndice 2).

Un lugar especial entre los cristales lo ocupan las piedras preciosas, que han atraído la atención humana desde la antigüedad. El diamante, el rubí, el zafiro y la esmeralda son las piedras más caras y favoritas. Las piedras preciosas sirvieron como medida de la riqueza de príncipes y emperadores. (Apéndice 3).

Queríamos aprender más sobre los cristales, cómo se forman, qué forma y color tienen, e intentamos cultivar cristales nosotros mismos. Por tanto, el objetivo de nuestro trabajo fue observar el crecimiento de cristales en condiciones de laboratorio.

Objetivos del puesto:

• estudiar la literatura sobre este tema y los métodos de cultivo de cristales;
• selección de sales para el cultivo de cristales;
• preparación de soluciones saturadas;
• realizando la parte práctica.

Estudiar artículos sobre la formación de cristales, su crecimiento en condiciones artificiales y realizar experimentos sencillos nos permitió escribir este trabajo.

1. Revisión de literatura
1. Características de los cristales

A veces las piedras se encuentran en el suelo con tal forma, como si alguien las hubiera cortado, molido y pulido con cuidado. Se trata de poliedros con bordes planos y brillantes. Es difícil creer que estos poliedros ideales se formaran solos sin ayuda humana. Estas piedras con una forma regular, simétrica y multifacética se llaman cristales. Los cristales que se encuentran en la tierra son infinitamente variados. Los tamaños de los poliedros naturales a veces alcanzan la altura humana o más. Hay capas de cristal de varios metros de espesor. Hay cristales que son pequeños, estrechos y afilados, como agujas, y los hay enormes, como columnas. (Apéndice 4). En algunas zonas de España, estas columnas cristalinas se utilizan como postes de puertas. El Museo del Instituto de Carreras de San Petersburgo alberga un cristal de roca de aproximadamente un metro de altura y más de una tonelada de peso, que durante muchos años sirvió como soporte en la puerta de una de las casas de Ekaterimburgo.

Muchos cristales son perfectamente puros y transparentes, como el agua. No es extraño que digan “transparente como el cristal”, “claro como el cristal” (Apéndice 5).

Echemos un vistazo más de cerca a los cristales de diferentes sustancias. ¿Cómo puedes diferenciarlos? ¿Por color? ¿Por brillo? No, estas son señales poco confiables. Por ejemplo, los cristales de cuarzo pueden ser incoloros, dorados, marrones, negros, lilas y violetas. Diferentes nombres, pero el mineral es el mismo, el cuarzo, uno de los minerales más comunes en la Tierra, uno de los más utilizados en la industria. (Apéndice 6). Al mismo tiempo, por ejemplo, el cuarzo, el topacio y muchos otros minerales pueden ser transparentes. Además, diferentes muestras del mismo mineral pueden tener colores y tonalidades completamente diferentes.

Mirando más de cerca los cristales, no es difícil ver que su característica es mucho más característica: los cristales de diferentes sustancias se diferencian entre sí por sus formas. Los cubos de cristales de sal de roca no se pueden confundir con columnas de berilo o tabletas de sulfato de cobre. (Apéndice 7). Entonces, ¿tiene cada sustancia su propia forma característica por la cual pueda ser reconocida? Si y no. Sí, cada sustancia tiene formas cristalinas características. Sin embargo, las formas de los cristales de diferentes sustancias pueden ser muy similares. Pero eso no es lo principal. Después de todo, un cristal no siempre crece como un poliedro; sólo lo logra en condiciones favorables, cuando nada interfiere con su crecimiento. ¿Cuál es el rasgo más característico y básico de un cristal? La respuesta es: el rasgo más característico de un cristal es su estructura atómica, la correcta disposición simétrica y regular de los átomos. Pero esta característica la consideraremos en trabajos posteriores.

1. Cómo crecen los cristales en la naturaleza

Los cristales están creciendo. Siempre crecen en poliedros regulares y simétricos si nada interfiere con su crecimiento. ¿Cómo crecen los cristales en la naturaleza?

La solidificación del magma es el proceso de crecimiento de cristales a partir de masas fundidas. El magma es una mezcla de muchas sustancias. Todas estas sustancias tienen diferentes temperaturas de cristalización, y la temperatura de cristalización de cada sustancia cambia dependiendo de las condiciones en las que se encuentra el magma en ese momento y de qué otras sustancias se encuentren en él. Por tanto, al enfriarse y solidificarse, el magma se divide en partes: las primeras en aparecer en el magma y empezar a crecer son los cristales de la sustancia con mayor temperatura de cristalización. Cuanto más lentamente se solidifica el magma, más tiempo tendrán los granos cristalinos de los minerales que lo constituyen para crecer. Por tanto, cuando el magma se solidifica lentamente se forman rocas de grano grueso, y cuando el magma se solidifica rápidamente se forman rocas de grano fino; sin embargo, el tamaño de los cristales también depende de muchas otras razones.

Hace más de quinientos años, los antiguos fabricantes de sal rusos aprendieron a extraer sal de manantiales de sal. El agua de los manantiales de sal es amargamente salada y en ella se disuelven muchas sales diferentes. En verano, cuando el agua del lago se evapora rápidamente bajo los rayos del sol abrasador, comienzan a caer cristales de sal. Estos cristales flotan en la superficie del lago y se depositan en el fondo, en piedras costeras, en tablas o en cualquier objeto sólido que caiga al lago. Incluso una mano sumergida en el lago durante unos minutos queda cubierta por una fina capa de sal. La fuerza de cristalización de las capas de sal es tan grande que, al expandirse, son expulsadas del suelo, colocándose sobre sus bordes.

La sal de mesa común, el cloruro de sodio, del que una persona no puede prescindir, se presenta en forma de cristales muy pequeños, mientras que en la sal molida a veces se encuentra en forma de cristales muy grandes, la llamada sal de roca. Lomonosov en su libro "Sobre las capas de la Tierra" define: "La sal de roca es pura sal de montaña, similar al cristal". (Apéndice 8).

¿Ha notado los llamados depósitos calcáreos en las paredes de las teteras y ollas en las que se hierve agua? Raspa la cal y examínala al microscopio: verás que es un cúmulo de cristales muy pequeños. Se asientan en el fondo y las paredes de la tetera como cristales de sales depositados en las aguas de un lago, o como cristales de minerales en las paredes de una “bodega de cristal”. ¿Cómo se forman los cristales de escamas? El agua natural casi siempre contiene algunos minerales disueltos; cuando el agua hierve y se evapora, se liberan en forma de cristales y se depositan en las paredes del recipiente formando una capa de incrustaciones. Cuantas más sustancias extrañas se disuelvan en el agua, más gruesa será la capa de sarro y más rápido se depositará. La incrustación es un fenómeno dañino y, a veces, peligroso. Todo el mundo sabe que una tetera con una gruesa capa de sarro se calienta más lentamente que una tetera nueva. Una capa de cristales en las paredes de la caldera de vapor interfiere con su funcionamiento. Las incrustaciones engrosan las paredes, reducen el volumen útil de la caldera y aumentan el consumo de combustible. Ahora se han desarrollado métodos para combatir las incrustaciones con la ayuda de los llamados agentes antical, que se añaden al agua de la caldera en cantidades insignificantes. Una propiedad característica de los agentes antical es su capacidad para envolver pequeñas partículas de polvo cristalino en una película más fina. No importa cuán delgada sea esta película, no permite que el cristal crezca más. En lugar de una capa densa que cubra toda la superficie interior de la caldera, en su fondo se depositan sedimentos sueltos, que no son difíciles de eliminar.

Particularmente interesante es la cristalización del agua subterránea en cuevas. Gota a gota, el agua se escapa y cae desde las bóvedas de la cueva. Cada gota se evapora parcialmente y deja la sustancia que se disolvió en ella en el techo de la cueva. Así, poco a poco se forma un pequeño tubérculo en el techo de la cueva, que luego crece hasta convertirse en un carámbano. Estos carámbanos están hechos de cristales. Una tras otra, las gotas caen constantemente, día tras día, año tras año, siglos tras siglos. Los carámbanos se estiran y estiran, y las mismas largas columnas de carámbanos del fondo de la cueva comienzan a crecer hacia ellos. A veces, los carámbanos que crecen desde arriba (estalactitas) y desde abajo (estalagmitas) se encuentran, crecen juntos y forman columnas. Así aparecen en las cuevas subterráneas guirnaldas estampadas y retorcidas y extrañas columnatas. Los palacios subterráneos son fabulosamente hermosos, decorados con fantásticos montones de estalactitas y estalagmitas, divididos en arcos por celosías de estalactitas. (Apéndice 9).

En condiciones de frío extremo, “de la boca de una persona sale vapor”. Es el vapor exhalado por una persona que cristaliza en escarcha blanca. Con el frío, las pestañas, los bigotes y las barbas de las personas se cubren de escarcha: esto también es una capa de cristales de nieve. En la tapa de una tetera o cacerola se puede ver cómo el vapor de agua, al caer sobre una superficie fría, se condensa en gotas de agua líquida. Si la temperatura es inferior a cero, entonces el vapor de agua, al enfriarse, no se convierte en líquido, sino inmediatamente en estado sólido, es decir. en cristales de hielo ( Apéndice 10). Las nubes en el cielo no son más que acumulaciones de cristales de hielo o gotas de agua formadas por el vapor de agua que se eleva desde el suelo. Cuando los cristales de agua congelada en las nubes crecen, se vuelven más pesados ​​y eventualmente caen al suelo: nieva. Los cristales de hielo, cuyos intrincados patrones admiramos en los copos de nieve, pueden destruir un avión en pocos minutos. La formación de hielo, un terrible enemigo de los aviones, también es el resultado del crecimiento de cristales.

Los cálculos biliares en el hígado, los cálculos en los riñones y la vejiga y los pequeños depósitos en la úvea del ojo que causan enfermedades humanas graves son cristales.

Se pueden encontrar cristales de sustancias proteicas en las células de la papa y cristales de yeso en algunas algas. E incluso en el organismo animal más simple, la ameba, hay cristales de oxalato de calcio.

Algunos organismos vivos son auténticas “fábricas” de cristales. Los corales, por ejemplo, forman islas enteras formadas por pequeños cristales microscópicos de carbonato de cal.

La piedra preciosa perla también está hecha de pequeños cristales producidos por el molusco ostra perla. Si un grano de arena o un guijarro entra en la concha de una ostra perla, el molusco comienza a depositar nácar alrededor del recién llegado. Capa a capa, el nácar crece sobre un grano de arena formando bolas de perlas.

En China, donde está especialmente desarrollada la pesca de perlas, en las conchas de los moluscos perlados se colocan imágenes de hojalata de Buda, pequeños objetos hechos de hueso y metal; Después de unos años, estos productos se cubren con una capa de nácar.

1. Parte principal
2. Método de cultivo de cristales en condiciones de laboratorio.

¿Por qué también crean cristales artificiales, si casi todos los cuerpos sólidos que nos rodean tienen una estructura cristalina?

En primer lugar, los cristales naturales no siempre son lo suficientemente grandes, a menudo no son homogéneos y contienen impurezas indeseables. Cuando se cultiva artificialmente, es posible obtener cristales más grandes y puros que en la naturaleza.

También hay cristales que son raros y muy valorados en la naturaleza, pero muy necesarios en la tecnología. Por lo tanto, se han desarrollado métodos de laboratorio y de fábrica para cultivar cristales de diamante, cuarzo y corindón. En los laboratorios se cultivan grandes cristales necesarios para la tecnología y la ciencia, gemas artificiales y materiales cristalinos para instrumentos de precisión; Allí también se crean esos cristales y son estudiados por cristalógrafos, físicos, químicos, metalúrgicos y mineralogistas, descubriendo en ellos nuevos fenómenos y propiedades notables. Y lo más importante, al cultivar cristales artificialmente, crean sustancias que no existen en la naturaleza en absoluto, muchas sustancias nuevas con las propiedades necesarias para la tecnología, por así decirlo, cristales "a medida" o "a ojo".

En los laboratorios, los cristales se cultivan a partir de masas fundidas y soluciones, de vapores y de sólidos. Para ello hay muchas formas ingeniosas, dispositivos e instalaciones complejos. El crecimiento de cristales grandes, homogéneos y puros a veces dura muchos meses.

Los cristales se cultivan de diferentes maneras. Por ejemplo, enfriar una solución saturada. A medida que disminuye la temperatura, la solubilidad de la mayoría de las sustancias disminuye y precipitan. Primero, aparecen pequeños núcleos cristalinos en la solución y en las paredes del recipiente. Cuando el enfriamiento es lento, se forman pocos núcleos y poco a poco se convierten en hermosos cristales de forma regular. Con un enfriamiento rápido, se forman muchos centros de cristalización, el proceso en sí se vuelve más activo y no se obtendrán los cristales correctos: después de todo, muchos cristales que crecen rápidamente interfieren entre sí.

Otro método para hacer crecer cristales es eliminar gradualmente el agua de una solución saturada. Y en este caso, cuanto más lentamente se elimina el agua, mejores cristales se obtienen. Puedes dejar un recipiente abierto con la solución a temperatura ambiente durante mucho tiempo, el agua se evaporará lentamente. Especialmente si pones una hoja de papel encima, que también protegerá la solución del polvo. A medida que el agua se evapora de un recipiente abierto, la solución saturada se vuelve sobresaturada. Y en él comienzan a crecer cristales. El cristal en crecimiento se puede colgar de hilos en una solución saturada o colocar en el fondo de un recipiente.

La tasa de crecimiento de los cristales también depende de la cantidad de sal en la solución. La solución en la que crecen los cristales debe estar saturada. Cuando ya se ha formado un núcleo cristalino y comienza a crecer, parte del material disuelto pasa de la solución al cristal y la concentración de la solución cerca del cristal desciende, se vuelve insaturada. Parecería que en este momento el crecimiento del cristal debería detenerse, pero una sustancia de áreas distantes de la solución con mayor concentración comienza a fluir hacia las caras del cristal y el proceso continúa.

1. Parte practica

Para cultivar cristales utilizaremos la tabla de solubilidad de sustancias en 100 gramos de agua.

El número de gramos de solubilidad de una sustancia en 100 g de agua. Tabla 1.