Картотека опытов по выращиванию кристаллов
картотека по окружающему миру на тему

Муниципальное бюджетное дошкольное образовательное учреждение «Детский сад «Дюймовочка» г. Вуктыл

Составитель: Аносова И.В., воспитатель I квалификационной категории, 2015г.

Как вырастить кристалл?

Кристаллы обладают особой притягательностью: их природные грани отличаются строгой геометрией, которая обычно характерна для предметов, подвергшихся технической обработке.

Для того чтобы создать красивую уникальную вещь самостоятельно следует знать, как вырастить кристалл, и проявить немного терпения. Замечательно, если к выращиванию кристаллов вы приобщите детей, для которых данный процесс кажется настоящим волшебством. Размер кристалла находится в прямой зависимости от времени, затрачиваемого на его выращивание. Если процесс кристаллизации происходит медленно, то образуется монокристалл довольно больших размеров, если быстро – получаются мелкие кристаллы.

Выращивание кристалла — один из самых легких и безопасных химических экспериментов, доступных в домашних условиях. Провести его сможет даже ребенок  старшего дошкольного возраста под присмотром взрослых.

Наградой за усилия станет предмет необычайной красоты, который вы создадите собственными руками.

Виды кристаллов

• Монокристалл – это цельный большой кристалл, например, искусственный камень. Он образуется при условии, что процессы кристаллизации проходят предельно медленно.
• Поликристалл формируется тогда, когда кристаллизация протекает быстро. В таком случае образуется много крошечных кристалликов. Так себя ведут металлы.

Способы выращивания кристаллов

Существует несколько методов выращивания кристаллов.

Охлаждение насыщенного раствора

Этот метод основан на физическом законе, который гласит, что растворимость веществ становится меньше при понижении температуры. Из осадка, образующегося при растворении вещества, сначала появляются крошечные кристаллики, превращающиеся постепенно в кристаллы правильной формы.

• В теплой воде вещество, выбранное для опыта (например, соль), растворяется полностью.
• Температуру раствора понижают: это снижает растворимость соли.
• Образуется нерастворенная соль, которая выпадает в осадок.
• Образование осадка начинается с формирования мелких крупинок и в самом растворе, и на поверхности емкости, в которую он помещен.
• Если в растворе нет посторонних включений (обыкновенных пылинок, ворсинок и т.п.), а остывание происходит постепенно, эти крупинки-кристаллики срастаются в более крупные и правильные по форме кристаллы.
• Быстрое охлаждение вызывает образование сразу множества крошечных кристаллов неправильной формы, которые не соединяются между собой и сдерживают рост друг друга.

Постепенное испарение воды из раствора

Кристалл также вырастет, если из насыщенного раствора будет постепенно удаляться растворитель (вода). Как это сделать и что будет происходить в сосуде?

• Посуду с насыщенным раствором нужно достаточно долго выдерживать при постоянной температуре.
• Следует исключить попадание сора и пыли, а также замедлить испарение воды (для этого достаточно накрыть емкость бумагой).
• Вырастить кристалл можно на каком-либо подвесе посередине емкости (тогда он приобретет правильную форму), либо на дне емкости.
• Если кристалл будет расти на дне, его нужно периодически поворачивать, чтобы добиться симметрии.
• На место испарившейся воды следует добавлять раствор такой же консистенции, что был в начале эксперимента.

Емкость с насыщенным раствором оставляется открытой на довольно длительное время. Следует прикрыть её бумагой, чтобы испарение воды происходило медленно, и раствор был защищен от комнатной пыли. Лучше кристаллик подвесить на нить. Если же он лежит на дне, то растущий кристалл надо время от времени переворачивать. Так как вода постепенно испаряется, то по мере необходимости подливается насыщенный раствор.

Основной принцип в данном случае остается прежним: чем медленнее идут процессы, влияющие на кристаллизацию, тем красивее, крупнее и правильнее получатся кристаллы. Если первоначальный кристалл, выступавший как основа для выращивания, имел неправильную форму, он дополнит недостающие части в ходе роста и примет конфигурацию, типичную для природы его вещества. Так медный купорос в итоге вырастет в ромб, а соли хромокалиевых квасцов образуют октаэдр.

Считается, что дома из подручных средств может вырасти только небольшой кристаллик. Это не так: при должном внимании есть все шансы вырастить дома кристалл любого размера и веса. Фактически для этого достаточно продолжать процедуру кристаллизации, пока не будет достигнут желаемый результат. Конечно, необходимо сразу подобрать подходящую по размеру емкость.

Сохранность кристаллов

Несоблюдение условий хранения может привести к разрушению кристалла. Необходимо ознакомиться с характеристиками выбранного вещества заранее, чтобы избежать разочарования в конце такого долгого и кропотливого труда.

Так, точеные грани кристалла квасцов под действием обычного сухого воздуха потускнеют из-за потери влаги и рассыплются, образовав серый порошок. То же произойдет с сульфатом и тиосульфатом натрия, солями марганца, цинка, никеля, сегнетовой солью. Единственный выход – поместить кристаллы в закупоренные прозрачные сосуды. Некоторые рекомендуют покрывать кристаллы прозрачным лаком, но это только оттягивает срок гибели. А еще — лакированные грани теряют свой первоначальный блеск и выглядят искусственно.

От высокой температуры разрушаются кристаллы, выращенные из медного купороса и алюмокалиевых квасцов. Срок жизни таких кристаллов может продлить хранение в бытовом холодильнике. Однако и тут они продержатся порядка 2-х лет.

Еще одна проблема кристаллов водорастворимых веществ – они разрушаются от перепадов температурного режима из-за влаги, которая в небольшом количестве сохраняется внутри них. По этой причине появляются пятнышки, сколы, происходит оплывание граней, потеря блеска.

Пожалуй, самое устойчивое из популярных для выращивания кристаллов веществ – поваренная соль.

Каким должно быть вещество для домашнего выращивания кристалла?

• Безопасным, нетоксичным. Этому требованию соответствуют далеко не все вещества с кристаллической структурой. Например, цианид калия KCN (или сульфид натрия Na2S) тоже образует кристаллы своей характерной формы. Но проводить с ним опыты в домашних условиях нельзя, потому что он вступает в реакцию окисления с кислородом в составе воздуха и выделяет ядовитые вещества, опасные для человека.
• Второе важное качество – стабильность. То есть выбранное вещество должно вступать с водой в обратимую реакцию. Кроме того, важна устойчивость к колебаниям температуры. Некоторые органические вещества могут необратимо разрушаться при попадании в горячую воду (реакция гидролиза).
• Стоимость реактивов. Как известно, первый опыт (или несколько) может оказаться не очень удачным, потому для начала лучше остановить свой выбор на недорогих и доступных веществах.

Да выращивания кристаллов понадобится много очищенной воды – об этом тоже следует позаботиться заранее.

• Способность растворяться в воде. Перед началом опыта следует узнать, какой расход выбранного вещества на заданный объем воды потребуется. Чтобы вырастить кристалл сахара, например, понадобится растворить в 1 л воды не меньше 2-х кг сахара. Так что лучше предварительно составить график растворимости исходного вещества. Для этого нужно из массы стакана воды вычесть массу того же объема профильтрованного раствора после того, как растворение закончится и температура стабилизируется. Это поможет составить представление о том, сколько вещества для кристаллизации понадобится на заданный объем воды.

Техника безопасности

Для выращивания кристаллов нельзя применять пищевую посуду (исключение – опыты с солью и сахаром). Не следует оставлять рядом пищу: во-первых, потому что реактивы токсичны, во-вторых, из-за сора и крошек, которые при попадании в раствор погубят эксперимент.

При манипуляциях с химическими реактивами следует соблюдать абсолютно все правила, указанные на упаковке. По завершении работы нужно вымыть руки.

Вырастить кристалл дома – довольно просто, интересно и познавательно. Сначала лучше потренироваться на доступных веществах. Если что-то пойдет не так, нужно проверить соблюдение всех условий, необходимых для образования кристалла. Освоив самые простые кристаллы, можно приступать к работе с другими реактивами. Это никогда не надоедает, потому что разные вещества дают кристаллы разной формы и окраски. К тому же, нет двух абсолютно одинаковых кристаллов, а их конфигурацию и размеры можно регулировать по собственному желанию.

Из чего можно вырастить кристалл?

Осуществить выращивание кристаллов возможно из различных веществ: сахара, пищевой соды, поваренной соды. Прекрасно подойдет и другая соль (в смысле химическое соединение), а также некоторые виды органических кислот.

Как вырастить кристалл сахара

Кристаллы сахара можно использовать как украшение стола или леденцы для детей. Но они достаточно дорого обойдутся из-за большого расхода сахара. На 2 стакана воды понадобится в итоге 5 стаканов сахарного песка.

Понадобится: 2 стакана воды, 5 стаканов сахара, деревянные палочки для мини-шашлычков, плотная бумага, прозрачные стаканы, кастрюля, пищевые красители.

Опыт: В четверти стакана воды сварите сахарный сироп с парой столовых ложек сахара. Высыпьте немного сахара на бумагу. Затем нужно обмакнуть палочку в сироп и собрать ею сахаринки. Далее распределите их равномерно на палочке.

Оставьте палочки на ночь сушиться. Утром в 2 стаканах воды на огне растворите 5 стаканов сахара. Минут на 15 можно оставить сироп остывать, но сильно остыть он не должен, иначе кристаллы не будут расти. Потом разлейте его по банкам и добавьте разные пищевые красители. Заготовленные палочки опустите в банку с сиропом так, чтобы они не касались стенок и дна банки, в этом поможет бельевая прищепка.

Далее остается только ждать, наблюдать за процессом, а потом — съесть получившееся лакомство. 

Объяснение: С остыванием воды растворимость сахара понижается, и он начинает выпадать в осадок и оседать на стенках сосуда и на вашей палочке с затравкой из сахарных крупинок.

https://www.adme.ru/zhizn-nauka/5-prostyh-opytov-kotorye-stoit-pokazat-detyam-897310/

Выращивание кристаллов из соли

Поваренная соль – вещество, имеющееся в любом доме. Чтобы вырастить ее прозрачные кубические кристаллы, необходимо приготовить рабочий раствор. 200 мл воды в стеклянном стакане (банке) помещаются в посуду с водой +50…+60 градусов. В стакан высыпается соль, она размешивается и ненадолго оставляется.

Под воздействием тепла соль растворяется. Потом соль добавляется повторно и вновь перемешивается. Процедура повторяется, пока соль не перестанет растворяться и не начнет оседать на дно. Перенасыщенный раствор переливается в чистый сосуд, равный по объему, при этом остатки соли убираются со дна. Выбрав кристалл покрупнее, привязывают его к нитке и подвешивают таким образом, чтобы он не задевал стенки емкости, или выкладывают на дно.

Спустя несколько дней изменения кристаллика станут заметны. Процесс роста может длиться столько времени, пока размеры кристалла не будут вас устраивать. 

Для придания кристаллам цвета вполне можно использовать пищевые красители.

Выращивание кристаллов из медного купороса

Аналогично произрастают сине-зеленые кристаллы медного купороса.

Также делается насыщенный раствор, в который помещается кристалл соли медного купороса. Но так как данное вещество обладает химической активностью, то лучше использовать дистиллированную воду

Как вырастить кристалл из соды?

Два стакана наполняются горячей водой, в каждый насыпается несколько ложек пищевой соды, пока она не перестанет растворяться (образуется осадок). Между стаканами помещается блюдце. На канцелярские скрепки крепится отрезок грубой нити. Одна скрепка цепляется к стенке одного стакана, вторая – к другому. Концы нити должны быть в растворе, а сама нитка - провисать, не задевая блюдца. Чтобы кристаллы хорошо росли, необходимо подливать раствор по мере испарения.

Сейчас в продаже имеются наборы для выращивания кристаллов. Из порошков химических веществ можно получить необычные призматические и игольчатые кристаллы.

Интернет - Источники:

1. http://womanadvice.ru/kak-vyrastit-kristall 
2. https://www.adme.ru/zhizn-nauka/5-prostyh-opytov-kotorye-stoit-pokazat-detyam-897310
3. https://www.tipone.ru/kak-vyirastit-kristall