Est-il possible de faire pousser des cristaux à la maison ? Essayons ensemble de trouver la réponse à cette question, de proposer des méthodes pour mener cette expérience.
Nous savons parfaitement que des cristaux de différentes formes et tailles peuvent être trouvés dans la nature. En hiver, les flocons de neige décorent les fenêtres, les branches d'arbres. Certains des cristaux sont les déchets de certains organismes.
Intro
Par exemple, la croissance des cristaux est typique des mollusques qui tombent dans la coquille. Après 5 à 10 ans, une belle perle s'y forme, unique par son apparence et sa brillance unique.
Les saphirs, rubis, diamants et autres pierres précieuses peuvent être considérés comme des cristaux. L'importance des cristaux naturels dans l'industrie, la science, l'électronique, l'optique est grande.
La culture de cristaux à la maison est une activité amusante pour les chimistes chercheurs débutants. Il est sûr, il convient donc même aux élèves du primaire.
Grâce à une préparation méticuleuse, une exécution méticuleuseexpérience, la formation et le développement des compétences de mise en place d'expériences ont lieu.
Il est important de commencer à faire pousser des cristaux après des idées sur les états agrégés de la matière, les moyens de contrôler le processus de croissance des cristaux.
Si la cristallisation se déroule à un rythme lent, vous pouvez compter sur l'obtention d'un gros cristal. En augmentant la vitesse du processus, on peut s'attendre à obtenir de petits cristaux polycristallins.
Informations importantes
Le Crystal Growing Project peut être lancé avec des termes et des concepts théoriques. Les cristaux sont l'état solide de la matière. Il se caractérise par une certaine forme, le nombre de faces associé aux spécificités de l'arrangement des atomes. Les cristaux d'une même substance ont toujours la même forme, mais des différences de taille sont autorisées.
La croissance des cristaux est associée à une modification des paramètres thermodynamiques de la solution, la transition de la solution vers un état solide d'agrégation.
Dans la nature, de nombreuses substances différentes peuvent former des cristaux.
Par exemple, faire pousser des cristaux d'eau implique d'abaisser la température. Lorsque l'eau gèle, elle forme des flocons de neige ou des cristaux de glace. Selon un schéma similaire, la formation de cristaux minéraux s'effectue au cours de certains processus de formation de roches.
Des quantités importantes de roches fondues et chaudes à l'intérieur de la Terre sont des solutions minérales.
En les poussant vers la surfaceterre, un refroidissement lent se produit, ce qui conduit à une transition vers une forme solide.
Par exemple, le granit de montagne contient des cristaux de minéraux: feldspath, quartz, mica. Il y a des millions d'années, le granit existait sous la forme d'une masse fondue de minéraux. À notre époque, il existe diverses roches en fusion dans la croûte terrestre, avec le refroidissement progressif desquelles divers types de cristaux se forment.
Les méthodes de croissance des cristaux varient et dépendent de la structure chimique de la substance, de la température, de l'utilisation de composants supplémentaires.
Processus spécifiques
Le processus peut être divisé en plusieurs points distincts:
- naturel, associé à l'éducation dans la nature;
- artificiel.
La deuxième option est demandée dans les cas suivants:
- à des fins scientifiques et techniques;
- lorsqu'il effectue des travaux parascolaires, pratiques et expérimentaux;
- formation de cristaux aléatoires.
Comment la croissance des cristaux peut-elle avoir lieu dans ce dernier cas ? La chimie considère cette variante de cristallisation comme un résultat involontaire de l'expérience, dans laquelle dans ce cas il n'y avait aucun contrôle de la part du chercheur. La cristallisation spontanée est observée en présence de processus physiques ou chimiques supplémentaires: évaporation du solvant, oxydation des composants de la solution.
Caractéristiques physiques et chimiques
Faire pousser des cristauxdu sel s'explique par la solubilité de la substance dans les solvants, accompagnée de la destruction de la structure cristalline. La chaleur nécessaire à un tel processus est prélevée dans l'environnement. Par exemple, dans le cas de la dissolution de thiocyanate d'ammonium NH4SCN et d'iodure de potassium, le changement de température peut être ressenti par contact direct avec le tube à essai.
De plus, la croissance de cristaux de sel à la maison est associée à la diffusion. Par exemple, en prenant plusieurs cristaux de permanganate de potassium (permanganate de potassium) et en les dissolvant dans de l'eau, on peut observer comment des tourbillons roses se forment sur le volume du cylindre. Sous agitation vigoureuse, toute la solution acquiert une couleur rose uniforme. S'il est congelé, vous pouvez compter sur de beaux cristaux de permanganate de potassium.
La culture de cristaux pour les enfants est mieux envisagée sur le chlorure de sodium, le sulfate de cuivre (2).
Aspects importants
Lors de la sélection de matériel pour un travail expérimental, il est important de tenir compte de certains faits:
- Le matériel de départ ne doit pas être toxique. Par exemple, le projet « Cultiver des cristaux à la maison » pour les enfants n'autorise pas l'utilisation de cyanure de potassium, de sulfate de sodium, car l'hydrolyse de ces sels libère des composés toxiques pouvant provoquer des intoxications.
- Les substances choisies doivent donner des résultats stables. Par exemple, les cristaux de sulfate de sodium, l'alun de fer-ammonium et de chrome-potassium, les sels de manganèse, avec perte d'humidité, se transforment en poudres indescriptibles et, par conséquent, ilsne sont pas inclus dans le kit de culture de cristaux.
- Coût et disponibilité acceptables des réactifs sélectionnés. Comment faire pousser des cristaux ? Les kits pour enfants comprennent des composants accessibles ainsi que des instructions détaillées pour effectuer des travaux pratiques.
- Utilisation de substances stables. Le choix de substances qui subissent une hydrolyse réversible n'est pas recommandé. Ainsi, les sels d'ammonium, qui sont très hygroscopiques, réagiront avec l'eau, de sorte qu'il sera difficile d'espérer obtenir le résultat souhaité.
Qu'est-ce qu'un jeune alchimiste devrait savoir d'autre ? La croissance des cristaux implique une certaine séquence d'actions (algorithme). Ce n'est que si toutes les exigences et étapes de travail sont remplies que vous pouvez compter sur le résultat souhaité.
Conservez les cristaux de préférence au réfrigérateur, afin de ne pas provoquer leur destruction. Certaines substances peuvent exister sous une forme cristalline stable pendant une assez longue période.
Par exemple, la meilleure option pour les écoliers est de faire pousser des cristaux de sulfate de cuivre, de sel. Ces composants sont disponibles dans une gamme de prix adaptée à leurs caractéristiques physico-chimiques et biologiques.
Avec un revêtement supplémentaire des cristaux obtenus avec un vernis incolore, vous pouvez prolonger considérablement leur "durée de vie".
Équipement requis
Comment faire pousser des cristaux ? Les ensembles pour enfants comprennent de la verrerie chimique: verres résistants à la chaleur,papier filtre, entonnoir, tige de verre, réactifs.
Si l'expérience est réalisée à la maison, du papier hygiénique (serviettes) peut être utilisé à la place du papier filtre, et une vieille casserole posée sur une cuisinière électrique peut jouer le rôle d'un bain-marie.
Une alternative à un vrai entonnoir chimique est le goulot d'une vieille bouteille en plastique.
Qu'est-ce qu'il est important de prendre en compte lors d'une expérience Crystal Growing ? En plus de la culture directe, il est important d'acquérir les compétences nécessaires pour préserver le résultat des activités expérimentales.
Options d'éducation
Il existe trois options différentes pour la formation de cristaux:
- de la fonte;
- depuis la solution;
- de la phase gazeuse.
À titre d'exemple de cristallisation à partir d'un état fondu, on peut noter l'apparition de glace à partir de l'eau, ainsi que la formation de roches volcaniques.
La croissance de cristaux de vitriol est un exemple typique de la transition d'une phase liquide à un état solide d'agrégation.
Dans le cas du refroidissement d'une vapeur ou d'un gaz, dû aux forces électriques d'attraction, on observe l'association d'atomes ou de molécules dans un état cristallin. Parmi les options les plus courantes pour la production artificielle de monocristaux, qui peuvent être réalisées par des élèves du primaire, nous distinguons la culture de cristaux à partir de sulfate de cuivre. La complexité du processus réside dans la rapidité insignifiante de son déroulement.
Un exemple de travail de projet étudiant
La pertinence du sujet est qu'il a été donnédes instructions détaillées pour la croissance des cristaux, ainsi que des résultats spécifiques.
L'hypothèse du projet: de beaux et uniques cristaux peuvent être cultivés à la maison.
L'objectif du projet: faire pousser des cristaux de sel par nous-mêmes.
Objectifs du projet:
- analyser les informations théoriques sur la question de recherche;
- révéler la valeur du sel pour la vie humaine;
- faites pousser des cristaux de sel de vos propres mains;
- clarifier les conditions de formation des cristaux;
- évaluer les résultats obtenus au cours des activités pratiques.
Contexte historique
Le chlorure de sodium est un produit alimentaire courant. Dans la nature, ce composé se présente sous la forme d'halite minérale, également appelée "sel gemme". Le chlorure de sodium se trouve en quantités importantes dans l'eau de mer. Ce composé a été trouvé dans les entrailles de la terre, sur les bords des rivières, dans les montagnes.
Sans une certaine quantité de sel de table, de nombreux organismes vivants commencent à manquer de sel. Les prédateurs compensent le manque de chlorure de sodium avec la viande et le sang des proies, les herbivores lèchent les sols salés.
10-15 grammes de sel par jour suffisent pour une personne (pas plus d'une cuillère à soupe), un excès de ce produit chimique entraîne des maladies rénales. Dans les temps anciens, le sel servait à fabriquer des pièces de monnaie, pour 5 tuiles de sel on pouvait acheter un esclave.
Dans la Rome antique, les soldats engagés étaient payés avec du sel, pas avec de l'argent. Les Britanniques croyaient qu'une solution de chlorure de sodium,éclaboussé sur une chose, prévient le malheur. C'était le sel qui était considéré comme un symbole d'amitié et d'hospitalité. Il existe un signe populaire selon lequel, lorsqu'il est dispersé, vous devez vous préparer à l'échec, à une querelle.
À Kievan Rus, la substance provenait des lacs salés de la mer d'Azov et de la mer Noire. C'était une denrée si chère qu'elle n'était servie qu'aux nobles invités.
Il y a des villes qui sont apparues sur les lieux d'extraction du chlorure de sodium:
- Solikamsk.
- Solvychegodsk.
- Bursol.
- Solikamsk.
- Soligalich.
- Sol-Iletsk.
Intéressant à propos des cristaux
Le mot signifie "glace" en grec. Ils ont une variété de formes, de structures, de tailles. Par exemple, des échantillons géants atteignent une masse de plusieurs tonnes. Les anciens croyaient que le cristal pouvait être obtenu à partir de la glace et que les diamants pouvaient être obtenus à partir du cristal. Ils étaient dotés de propriétés magiques, ils croyaient que les cristaux guérissaient des maladies mortelles, affectaient le destin et la vie d'une personne.
Il existe des formes particulières de cristaux: branches, plumes, aiguilles, arbres, fleurs. Un exemple est les motifs sur les fenêtres en hiver. Les gens ont appris à faire pousser des rubis artificiellement. Les pierres sont nécessaires à l'industrie de la joaillerie, ainsi qu'à la fabrication de mouvements de montres de précision.
Pratique
La culture de cristaux de sel n'implique pas de produits chimiques spéciaux. Chaque maison a du sel pour se nourrir. Les cristaux de ce composé chimique sontcubes incolores transparents. La procédure de croissance des cristaux de sel a été divisée en plusieurs étapes:
- Dissoudre le sel dans de l'eau tiède. Le processus s'est poursuivi jusqu'à ce qu'un tel moment soit venu, jusqu'à ce que la substance cesse de se dissoudre (solution saturée).
- Le mélange préparé est versé dans un autre récipient, dans lequel les cristaux finaux peuvent être cultivés. Pour que les motes n'interfèrent pas avec le processus de cristallisation, la solution est d'abord filtrée à travers une serviette ou du papier toilette.
- Un petit caillou est attaché à un fil, qui est abaissé dans la solution préparée.
- Le conteneur est recouvert d'une feuille métallisée pour empêcher les débris et la poussière de pénétrer à l'intérieur.
Points importants
Afin d'obtenir de gros et beaux cristaux, il n'est pas souhaitable d'extraire un caillou sans besoin particulier.
Les débris ne doivent pas pénétrer dans la solution saturée, car cela entraînerait une diminution du taux de cristallisation et affecterait négativement la taille des particules formées.
N'utilisez pas de colorants lors de la croissance des cristaux, car cela gâchera non seulement la solution elle-même, mais affectera également négativement le résultat final.
À en juger par les critiques, les premiers cristaux sur le fil se forment 2 à 3 jours après le début de l'expérience. Peu à peu, ils grossissent, poussent les uns sur les autres. Finalement, un assez gros cristal transparent de chlorure de sodium se forme.
Culture de cristaux de sulfate de cuivre
Pour obtenir de belles particules de sulfatele cuivre peut être acheté à la quincaillerie en poudre de sulfate de cuivre. Cette substance est utilisée en agriculture pour lutter contre les micro-organismes nuisibles qui détruisent les cultures maraîchères et fruitières.
Il faut se rappeler que le sulfate de cuivre est un composé chimique actif. C'est toxique ! Il est nécessaire de se laver les mains après le processus de dissolution de la poudre, ainsi que lorsque l'on travaille avec des cristaux de sulfate de cuivre.
Vous devez d'abord préparer une solution saturée de ce sel. Pour ce faire, la poudre est dissoute dans de l'eau chaude jusqu'à ce que le processus de dissolution s'arrête. Ensuite, un petit caillou (graine) est attaché au fil, il est suspendu dans un récipient avec une solution de sulfate de cuivre afin qu'il ne touche pas le fond. Le récipient est laissé ouvert pendant une longue période, la température ambiante est maintenue. Afin d'empêcher les débris et la poussière de pénétrer à l'intérieur, le récipient peut être recouvert de papier d'aluminium alimentaire.
Au cours de l'évaporation, une croûte apparaîtra à la surface de la solution, se transformant progressivement en cristaux bleus brillants. Après 3-4 jours, la "graine" est envahie de cristaux bleus ressemblant à des pierres précieuses. Après trois semaines, vous pouvez obtenir un gros cristal de sulfate de cuivre.
Si vous le souhaitez, vous pouvez vous armer d'un ensemble prêt à l'emploi d'un jeune chimiste, conçu pour faire pousser une variété de cristaux.
Le dihydrogénophosphate d'ammonium est utilisé comme substance à laquelle est ajouté un colorant alimentaire en poudre. Également dans l'ensemble, il y a des cailloux nécessaires pour la "graine", un récipient en plastique avec un couvercle et des divisions mesurées pour la croissance, des pincettes,loupe, palette d'agitation.
Pour l'expérience, on mesure 40 ml d'eau chaude, puis on verse le mélange, on le dissout dans l'eau en remuant avec une spatule. La roche principale est dispersée au fond du récipient, la solution est versée dans le récipient. Il est placé dans un endroit lumineux, par exemple sur un rebord de fenêtre. Au fur et à mesure que l'eau s'évapore, des cristaux de sel en forme d'aiguille apparaissent dans le récipient. Après 2-3 semaines, l'eau s'évapore complètement, vous pouvez voir de gros cristaux de sel d'ammonium.
En conclusion
Lors de la réalisation d'un travail de recherche selon l'algorithme proposé précédemment, on peut compter sur la mise en œuvre de la tâche. Les cristaux cultivés à la maison sont assez gros.
Au cours d'expériences indépendantes, un jeune chimiste peut tirer les conclusions suivantes:
- comparer le processus de croissance cristalline de divers produits chimiques;
- analyser les différences de couleur, de taille, de forme des cristaux développés;
- les particules peuvent se développer lors de l'élimination des mauvaises herbes, en se débarrassant des excroissances indésirables;
- le processus de croissance des cristaux s'effectue lorsque l'eau s'évapore;
- leur forme et leur taille sont affectées par la température.
À en juger par les critiques, les cristaux sont assez capricieux, ils doivent être traités avec soin, en respectant pleinement le régime de température, la séquence des actions, l'utilisation de "graines". Si vous avez de la patience, traitez soigneusement et soigneusement ce projet, il est tout à fait possible de faire pousser vous-même des cristaux d'une forme, d'une couleur et d'une taille inhabituelles à la maison.
Il ne faut pas oublier qu'une personne a besoin de substances cristallines pour la fabrication de machines-outils, la construction de maisons, les usages domestiques.
Dans les entrailles de la terre, il y a des pierres d'une forme si idéale, comme si quelqu'un les avait polies, polies, taillées avec une grande qualité.
Chacun de nous a regardé avec surprise les flocons de neige impeccables, les petits grains de sable au bord de la rivière, admiré les pierres précieuses et semi-précieuses.
Il est difficile de croire que c'est la nature, sans aucune intervention humaine, qui a créé ces substances cristallines.
Au cours des activités pratiques, les étudiants se familiarisent avec le matériel théorique, les compétences des activités expérimentales, étudient les règles de sécurité de base.
