Sadržaj
Kristali se pojavljuju kada tvar pređe iz agregatnog stanja u kruto. Glavni uvjet za stvaranje kristala je smanjenje temperature na određenu razinu, ispod koje čestice (atomi, ioni), izgubivši višak toplinskog kretanja, pokazuju svojstvena kemijska svojstva i grupiraju se u prostornu rešetku.
Metode i čimbenici nukleacije kristala
Na temperaturama izmjerenim u tisućama stupnjeva, niti jedna od tvari poznatih u prirodi ne može postojati u kristalnom stanju. Drugi važan uvjet je pritisak. Temperatura i tlak su termodinamički uvjeti za postojanje kristalne tvari. Jako zagrijana tvar, kada se ohladi, može proći kroz faze plinovite smjese, tekućine, taline, krutog stanja. Stoga su moguća tri načina stvaranja kristala.
- Kristalizacija sublimacijom - prijelaz izravno iz plinovitog stanja u kruto. U tom slučaju kristali nastaju izravno iz pare, zaobilazeći tekuću fazu. Primjer je sublimacija i rekristalizacija joda. U prirodi se taj proces događa u kraterima, vulkanskim pukotinama (naslage amonijaka, sumpora itd.). Zimi, uz vedro mrazno vrijeme, u zraku se stvaraju pahulje.
- Kristalizacija u čvrstom stanju - prijelaz iz krutog u kruto stanje. Ovdje su moguća dva procesa. Prvi - od amorfne može nastati kristalna tvar. Tako se staklo i vulkanske stijene koje sadrže staklo s vremenom kristaliziraju. Drugi proces - rekristalizacija: struktura nekih tvari se uništava i stvaraju se novi kristali različite strukture. Fenomeni prekristalizacije rasprostranjeni su u prirodi i dovode do stvaranja novih minerala, stijena i ruda. Sve metamorfne stijene su u jednom ili drugom stupnju rekristalizirane. Pod utjecajem temperature, tlaka i drugih čimbenika vapnenac se, na primjer, pretvara u mramor, glinene stijene - u filite i kristalne škriljevce, kvarcne pješčenjake - u kvarcite.
- Kristalizacija iz talina i otopina - glavna metoda stvaranja kristala u prirodi. Tako nastaju masivne kristalne stijene - graniti - od vatrene tekuće silikatne taline (magme). Kristali soli talože se na dnu jezera, uvalama i u moru. Umjetni kristali uzgajaju se iz talina i otopina (na primjer, tehničko i drago kamenje: piezokvarc, karborund, rubin, dijamant, safir itd.).
Dakle, glavni uvjet za nukleaciju je hipotermija ili prezasićenje. Jezgra kristala je hipotermija ili prezasićenje. Nukleacija kristala može se nastaviti sama od sebe. No ponekad je za rast kristala dovoljna prisutnost najmanjih kristala same kristalizirane tvari ili čestica drugih krutih tvari koje su joj bliske u strukturi. Proces stvaranja kristala je nagli, s oslobađanjem energije, s preslagivanjem čestica, s naglom promjenom početnih svojstava. Sposobnost kristalizacije različitih tvari nije ista, određena je brojem kristalizacijskih centara nastalih u jedinici vremena po jedinici volumena i brzinom rasta kristala.Pri velikoj brzini stvaranja centara kristalizacije pojavljuju se mnogi mali kristali; pri malom broju centara pojavljuju se veliki kristali.
Kako uzgajati kristal soli kod kuće?
Možete samostalno provoditi pokuse na rastućim kristalima. Prethodno se priprema vagani dio jedne ili druge soli (stipsa, bakreni sulfat itd.). Uvaženi dio ulijte u kemijski staklenu ili porculansku čašu i ulijte potrebnu količinu vode pomoću graduirane čaše. Pokrivajući čašu okruglim (satnim) staklom, zagrijte njezin sadržaj kako biste ubrzali otapanje soli u vodi. Zatim filtrirajte dobivenu otopinu.
Tablica 1 - Topljivost soli (u gramima) u 100 cm3 vode.
|
Temperatura, ⁰S |
Alum kalijev aluminij KAl 12H2O | Natrijev nitrat
NaNO3 |
Magnezijev sulfat
MgSO4 7H2O |
Bakar sulfat
CuSO4 5H2O |
| 0 | 3,9 | 73 | 76,9 | 31,6 |
| 10 | 9,5 | 80,6 | 93,8 | 37 |
| 20 | 15,1 | 88,5 | 115,9 | 42,3 |
| 30 | 22 | 96,6 | 146,3 | 48,8 |
| 40 | 30,9 | 104,9 | 179,3 | 56,9 |
Filtriranu tekućinu stavite u posebnu čašu sa širokim dnom i niskim stijenkama. U staklu se otopina intenzivno hladi i isparava, što olakšava karakterističan oblik stakla koji stvara veliku površinu isparavanja. Kao rezultat hlađenja i isparavanja, prvo se dobije zasićena otopina, a zatim prezasićena otopina (sadrži višak otopljene tvari). Istodobno, kristali počinju ispadati u kristalizatoru. Sljedeći dan (nakon pripreme otopine) trebate odabrati nekoliko ili jedan od ispuštenih kristala, pažljivo ispustiti otopinu u čisti kristalizator i tamo staviti odabrane kristale - "doručke". "Doručak" su čestice koje mogu izazvati kristalizaciju. Da bi se dobio dobro izrezan (izometrijski) kristal, potrebno ga je uzgajati na kosi ili svilenoj niti. Kristali uzgojeni na dnu posude, ograničeni rastom, poprimit će nepravilni oblik (spljošteni, produženi). Nakon određenog vremena, kad otopina postane mala, treba pripremiti svježu otopinu i prenijeti kristal u nju. Popis opreme za uzgoj kristala: reagensi, žbuka (porculan), vaga s utezima (farmaceutska), dvije čaše (kemijske ili porculanske), čaša, plamenik, azbestna mreža, okruglo staklo za sat, staklena šipka za postavljanje otopine, lijevak, filter papir, stalak za lijevak, staklo sa širokim dnom, pinceta, termometar. Prikladan materijal za proizvodnju dobro oblikovanih kristala je stipsa. Topljivost aluma u vrućoj vodi je mnogo veća nego u hladnoj vodi, pa proces možemo ubrzati hlađenjem zasićene otopine. Otopiti stipsa u vrućoj vodi do granica topljivosti; dobivate zasićenu otopinu. Iskustvo pokazuje da se 25 g stipsa može otopiti u 200 g vruće vode. Kristali pravilnog oblika karakteristični za alum - oktaedre - rastu na svilenim nitima umočenim u otopinu. Uklonite male i nepravilne kristale iz niti i ostavite jedan bolji, koji će se postupno nakupljati. Tvar stipsa ravnomjerno se taloži na rubovima slobodno rastućeg kristala. Kad se zasićena otopina (75 g krom-stipsa na 20 g vode) ohladi na temperaturu od 11 ° C, kore sitnozrnatih kristala ispadaju na dno posude. Pravilni kristali krom -stipsa u obliku ljubičastih oktaedara rastu na niti umočenima u otopinu. Kristali aluminijskog stipsa mogu rasti u otopini kroma i obrnuto, jer oba imaju istu vrstu prostorne rešetke. Stavite ljubičasti krom kristal alum koji raste na nizu u zasićenu otopinu aluminijskog stipsa - dobit ćete dvoslojni kristal s ljubičastim unutarnjim oktaedrom i bezbojnim vanjskim.
Najuspješniji rezultat postiže se uzgojem kristala bakrenog sulfata iz otopine s koncentracijom od 29,2% kada se ohladi na 13,5 ° C. Otopite 82,5 g bakrenog sulfata u prahu u 200 g vode tijekom zagrijavanja. Otopinu propustite kroz papirnati filter. Nakon 14-15 sati taložit će se dobro formirani kristali duljine do 1,5 cm.Uz alum i bakreni sulfat, dobro se kristalizira i kalijev dikromat. Eksperiment s vlastitim licem: oblikujte uzgojeni kristal stipsa (ispunjen) u obliku kugle, umočite ga natrag u zasićenu matičnu otopinu i promatrajte kako raste. Nakon 1-2 dana primijetit ćete da se na lopti pojavljuju lica, a nakon tjedan dana umjesto loptice ponovno se stvara pravilan oktaedar.
Uzgoj kristala vrlo je zanimljiv hobi, pogotovo jer su kristali jako lijepi, a možda se mogu koristiti i u magiji. Članak u nastavku napisao sam, ali koristi znanje stečeno u knjigama o uzgoju kristala - to jest, ovaj članak je prepričavanje njih i vlastitog iskustva (tijekom školskih godina bila mi je godišnjica proučavanja, možda ću se vratiti na ovo).
Tvar ima nekoliko agregatnih stanja, među kojima svi znamo - kruto, tekuće i plinovito. Kristal je
čvrsto stanje materije. Karakterizira ga činjenica da su molekule u njemu raspoređene na određeni način.
Kristali su vrlo lijep, očaravajući prirodni fenomen - mislim da će se mnogi s tim složiti.
U prirodi postoje lijepi dragulji ili ne-drago kamenje ispravnog oblika.
Ljudi su naučili uzgajati umjetne dragulje. Za to je potreban snažan hardver. No, neki se kristali mogu uzgajati kod kuće, bez ikakve opreme. To, naravno, neće biti umjetni dijamanti i rubini, ali kristali soli ili bakrenog sulfata također su vrlo lijepi.
U nastavku ću navesti nekoliko načina za njihovo uzgoj.
Formiranje kristala. Topljivost tvari.Ovdje i u nastavku govorit ćemo o onim kristalima koji se sastoje od tvari topljivih u vodi i koje će se uzgajati u vodi.
Formiranje kristala je postupno "lijepljenje" molekula tvari na mali kristal ili na nešto drugo -
sjeme
... Tako tijekom ovog prianjanja kristal raste. Zadaća uzgajivača kristala je natjerati ovu tvar da se zalijepi. Najjednostavniji način je korištenje rješenja.
Kao što znate, određena količina tvari se otapa u vodi. Ako, recimo, otopite sol u vodi, pa postupno dodajete sve više soli, vidjet ćete da se više ne otapa. Takva otopina (u kojoj su tvari otopljene do granice) naziva se koncentrirana. Za uzgoj kristala potrebna vam je koncentrirana otopina, a zatim morate postupno uklanjati najviše tvari koja se može otopiti u vodi. Tada višak tvari neće imati kamo otići i taložit će se na sjemenu.
Postoje dva načina za to. Prvi je uklanjanje vode, ali ne i same tvari - odnosno isparavanje. Voda isparava, ali tvar ostaje. Dakle, ima manje vode, a ista količina tvari. A budući da je otopina koncentrirana, njezina količina počinje prelaziti maksimum koji voda može sadržavati i dio tvari se taloži.
Drugi način je jednostavno smanjiti topljivost tvari (to jest količinu tvari koja se može otopiti u volumenu vode).
Topljivost tvari nije konstanta, ona ovisi o temperaturi vode. Što je voda toplija, veća je topljivost krute tvari. Stoga, tako što ćete koncentriranu otopinu napraviti u vrućoj vodi, a zatim rashladiti vodu - dobit ćete isti učinak - značajan dio tvari prestat će se "uklopiti" u vodu i taložiti.
Sada postaje jasno kako uzgajati kristale - samo uzmite koncentriranu otopinu neke tvari, ulijte je u staklenku, stavite sjeme i ohladite vodu ili isparite (možete učiniti oboje).
Međutim, postoji još nekoliko važnih točaka.
Brzina stvaranja kristala - ako vodu isparavate prebrzo, tada kristal neće imati vremena za rast, a imat ćete puno malih kristala ili čak kristalnu "mahovinu". Tvari treba vremena da se "zamijesi" u obliku kristala.
A drugo je sjeme. O tome sam već pisao gore.Općenito, materija se nastoji taložiti i kristalizirati na nekim nepravilnostima
ili slična tvar. Ako uzmete glatku staklenku i postavite je da raste bez sjemena, izrast će mnogi mali kristali.
No, ako želite uzgojiti čvrsti kristal, morate se pobrinuti da u staklenci bude manje predmeta. Na primjer, ako ga uzgajate na niti, onda je bolje koristiti glatki konac ili žicu, a ne pahuljasti konac, inače će najvjerojatnije prerasti
mnogo kristala. Iako je dobro koristiti pahuljasti konac za uzgoj kristalne „ogrlice“.
Također jedno od zanimljivih svojstava kristala je njegov oblik. Postoji nekoliko osnovnih oblika kristala. Tako će, na primjer, kubni kristali uvijek rasti iz kuhinjske soli. Naravno, to ne znači da će iz nje izrasti savršena kocka. Obično, ipak, kristali
savršeni su. Ali njegov će se oblik temeljiti na kocki. Odnosno, nepravilnosti i "dodatni" kristali bit će kubični. I neće, na primjer, biti nikako romboidan.
Još jedna stvar, sasvim očita, ali svejedno ću to napisati. Tvar iz koje se uzgaja kristal mora biti homogena i kristalna. Odnosno, kristal se može uzgojiti iz soli, ali morska sol za to neće raditi (budući da je heterogena), baš kao i mnoge organske topljive tvari.
Prvi kristal. Pa, opisao sam određenu teoriju. Sada ću opisati malu praksu. Postoje polikristali i monokristali. Polikristali su skupina mnogih malih kristala. Dakle, kristalna "pretilost" je polikristal. Pojedinačni kristal je jedan veliki kristal. Ako uzmemo u obzir kuhinjsku sol, onda je ovo zapravo puno malih monokristala. A ako mnogi kristali rastu zajedno, tvoreći svojevrsnog "ježa" ili nešto slično, bit će to polikristal.
Opisat ću tehniku uzgoja monokristala - to je teže. No, poznavajući princip uzgoja monokristala, možete uzgojiti i polikristale. Naravno, teško je postići idealan monokristal, ali možete postići nešto blizu ovoga. Dakle, opisat ću upute kao
uzgojiti veliki "dragulj". Zadatak je rasti što je moguće ispravnije.
Često se savjetuje da počnete s kuhinjskom soli. No, zapravo je prilično teško i jako dugo. Budući da je najbrži način uzgoja kristala hlađenjem, a topljivost kuhinjske soli vrlo slabo ovisi o temperaturi. Gotovo se toliko soli može otopiti u kipućoj vodi kao u gotovo ledenoj vodi. A metoda isparavanja je jako duga.
Stoga predlažem da počnete s bakrenim sulfatom - možete ga kupiti u željezariji. To je tako plava tvar. Pazi, otrovno je! Stoga s njim rukujte pažljivo, pokušajte ga ne dospjeti na kožu (osobito na ogrebotine) i nemojte ga uopće prosipati.
Proizvodi vrlo lijepe plave kristale. A u vitriolu se topljivost značajno mijenja ovisno o temperaturi, stoga je vrlo pogodan za uzgoj kristala iz njega.
Princip uzgoja je sljedeći.
1. Pripremite svoje sjeme (mali kristal ili veliki koji želite povećati). U nastavku ću opisati gdje ga nabaviti.
Objesite ga u staklenku u kojoj će vam rasti kristal. Važno je objesiti ga kako bi mogao sveobuhvatno rasti. Za vješanje - uzmite konac ili žicu i s jedne strane omotajte kristal, a s druge - olovku ili štapić koji će se staviti na
vrh staklenke (tako da kristal visi prema dolje i nalazi se neposredno ispod središta staklenke). Uzmite žicu s marginom - budući da će kristal rasti, stoga se mogu povećati i dimenzije limenke, a time i visina. To jest, omotajte nekoliko krugova oko olovke. Uzmite konac ili žicu tako da budu što glatkiji. Naravno, ako ih uopće nema, onda to nije kritično (u posljednjem odlomku opisat ću zašto).
2. Uzmite toplu vodu (ali ne kipuću, prebrzo će se ohladiti). Napravite koncentriranu otopinu.Da biste to učinili, ulijte vitriol u staklenku vode i promiješajte. Dodajte kuprose dok se ne prestane otapati. Zatim ispustite vodu u staklenku u kojoj je suspendiran vaš kristal (tako da nema dodatnih kristala). Da, posuđe bi trebalo biti čisto - što čišće to bolje. U protivnom će prljavština stvoriti mnogo sjemenki, a otapanjem u vodi smanjit će integritet tvari. Naravno, styling je teško postići, ali ne biste trebali uzimati prljavo posuđe.
3. Stavite staklenku na toplo mjesto. Zagrijte da se voda ne ohladi prebrzo. Možete čak i pokriti nečim. Sve ovisi o vašoj početnoj temperaturi. Ako nije previsoko, onda možete samo u sobu. Pričekajte da se voda ohladi na temperaturu mjesta na koje ste stavili staklenku. Zatim premjestite staklenku na hladnije mjesto, poput prozora. I tako sve dok temperatura ne postane minimalna (iako ne preporučujem stavljanje vitriola u hladnjak, pa je minimalna temperatura prozora). Općenito, ohladite dok možete. Glavna stvar nije odmah staviti kipuću vodu na prozor.
4. Kad se otopina ohladi, ulijte je u drugu staklenku. Ne znam što ćete učiniti s tim. Možete ispariti tako da dobro (odnosno preostali vitriol u njemu) ne nestane, možete ga izliti (ako nije žao), možete ga zagrijati i otopiti u njemu novi vitriol te ponoviti postupak. Glavna stvar koju trebate je pripremiti kristal za sljedeću sesiju. Obično na njemu (kao i na niti), unatoč svemu, rastu dodatni kristali. To je neizbježno - pogotovo na ovaj način (još uvijek nije najprecizniji način). Ali to nije zastrašujuće - samo morate pažljivo očistiti višak kristala. Učinite to pažljivo, pokušajte ne oštetiti glavni. Zatim ponovite prethodne točke.
Ova metoda zahtijeva vaše sudjelovanje jer je stopa rasta nevjerojatna. Obično govore o nekoliko dana, ali ovdje vidljivi rezultati mogu biti i manje od sat vremena! Ovom brzinom možete uzgajati ogromne kristale. Čuo sam da su navijači podigli takvu da ih nekoliko ljudi može podići! Stoga svakih pola sata trebate preurediti limenku, a zatim promijeniti otopinu.
Naravno, teško da možete biti na dužnosti non -stop, pa dok ste zaposleni, staklenku jednostavno možete ostaviti na mjestu - iako se temperatura neće promijeniti, voda ispari. Ovdje se kaže: "Vojnik spava, služba traje."
Možete uzgajati i polikristale, što je također prilično lijepa stvar. Ako vunenu nit stavite u toplu otopinu i objesite je u luku, dobit ćete izvrsnu ogrlicu (iako je ne preporučam nositi kao ukras).
Sjetva.Prije uzgoja glavnog kristala trebat će vam sjeme. Uzmimo mali kristal. Naravno, možete uzeti male kristale koji se nalaze u staklenci s vitriolom. Ali su premali. Stoga ga jednostavno možete uliti u malu, čistu posudu, poput tanjurića ili nešto slično toploj koncentriranoj otopini vitriola. Otprilike pola sata kasnije, na dnu će se pojaviti mnogi mali kristali. Odaberite najveću i ispravnu.
U početku vam savjetujem da upotrijebite male posude za rast kristala (najmanju staklenku koja postoji) i uzmite osnovnu temperaturu vode ne previsoku, malo veću od sobne. Činjenica je da ako odmah počnete uzgajati mali kristal istom brzinom kao i veliki, tada tamo mogu narasti dodatni kristali veličine slične ili čak veće od samog sjemena. Dakle, dok kristal ne ojača, vrijedi pokazati malo više strpljenja.
Skladištenje kristala.Pa, dobro, evo vas i uzgojili ste svoj kristal. Veliko, točno, lijepo! Mislim da se nećete ugodno iznenaditi kad otkrijete da je prekrivena plavom korom briofita, koja mirno leži na vašoj polici. Za to postoji mnogo razloga - korozija, vlaga itd. Kristal mora biti zaštićen. Upotrijebite zaštitni lak, temeljito ga premažite i posvuda.Možete ga čuvati i na zatvorenim, zaštićenim mjestima, iako ovo nije najbolje rješenje ako ga želite imati na polici. Osim toga, lakiranje će zaštititi od otrovnog vitriola. To ne znači da nakon što ste ga dotaknuli, ne biste trebali prati ruke, ali ipak će opasnost biti mnogo manja. Upamtite također da su kristali vitriola krhki. Nemojte ih tući ili lomiti, inače ćete izgubiti svoje čudo.
Kristali bakra!Zapravo, ne mogu se uzgajati samo kristali topljivih tvari. Možete uzgojiti pravi kristal bakra! Ne, ne trebate laboratorij i moćnu opremu! Lako je to učiniti kod kuće. Trebate samo malo poznavati kemiju, i to je to. I kao rezultat toga, dobivate pravi kristal bakra. Da, metali su u načelu kristalni, ali bit će čvrsti kristal metala.
Kako je moguće takvo čudo?
Jednostavno je. Razmislite što je sol. Sol je kombinacija metala s kiselinom. Kuhanje ola (onog koje jedemo) rezultat je reakcije natrija i klorovodične kiseline. Bakrov sulfat je rezultat reakcije sumporne kiseline i bakra. Odnosno, za sol se može reći da ima dvije komponente - metalnu i kiselu.
Soli imaju izvanredna svojstva - imaju tendenciju da imaju "najjaču" metalnu komponentu. Stoga, ako sol stupi u reakciju s metalom koji ima veću aktivnost od metalne komponente soli, tada će istisnuti svoj metal iz sebe i uzeti aktivniji. A da biste dobili takvu reakciju, dovoljno je otopiti sol u vodi i staviti aktivni metal u ovu vodu.
Vjerojatno niste vidjeli ovu reakciju s kuhinjskom soli, jednostavno zato što je njezina metalna komponenta, natrij, izuzetno reaktivna. Nekoliko metala je aktivnije od natrija (poput kalija). A metali slične aktivnosti reagiraju sa svime što mogu - ako bacate kalij u vodu, on će brže reagirati s njim - zato se u svom čistom obliku praktički ne pojavljuju.
No, bakar je potpuno pasivan metal (još pasivniji - plemenit, poput zlata).
Tajna je u stavljanju aktivnijeg metala - na primjer željeza - u otopinu bakrenog sulfata. Tada će se bakar početi istiskivati i kristalizirati, a geoezo će postati metalna komponenta soli - i dobit ćete željezni sulfat. Također, aluminij je aktivniji - općenito je užasno aktivan, ali zbog svoje zaštitne ljuske (oksidacije) gotovo ne reagira ni s čim. Ali ako koristite katalizator, on će početi reagirati. Kuhinjska sol će se koristiti kao katalizator - ako uzmete otopinu kuhinjske soli i bakrenog sulfata i bacite tamo komadiće aluminija, tada će voda gotovo prokuhati - takva će burna reakcija biti.
To je dobro za kemijske pokuse, ali loše za zadatak uzgoja kristala - jer će umjesto kristala nastati "tina" - to jest, bezbroj potpuno mikroskopskih kristala. Za uzgoj metalnih kristala potrebno je izuzetno dugo. Općenito, to sam učinio samo jednom, a tada je kristal bio oko milimetra.
Kako bi bakar imao dovoljno vremena za kristalizaciju, potrebno je usporiti proces što je više moguće. Kristal će rasti mjesecima.
Pišem samu tehniku i pružit ću joj teorijsku podlogu.
Najprije uzgojite nekoliko kristala bakrenog sulfata (malih, poput sjemenki). To je potrebno jer se kristali otapaju manje lako od praha. Velike su izborne.
Zatim uzmite dugu staklenku - važna je njezina duljina. Spustite kristale, sipajte kuhinjsku sol gotovo do vrha. Pri samom vrhu postavite aktivni metal - željezo ili aluminij. Napunite hladnom vodom i zaboravite na kristal bakra nekoliko mjeseci. Preporučio bih postavljanje puno takvih kristala odjednom - na ovaj način vjerojatnost uspjeha je veća.
Vidjet ćete kako rješenje postupno raste. Bit će zelene boje, budući da je otopina bakrenog sulfata pomiješana s otopinom natrijevog klorida zelena. Postupno će doći do vrha limenke i reakcija će početi.Zatim, s prekrasne zelene boje, voda je obojana u prljavu hrđavu boju - znači da je reakcija već počela. Bit će spremna kad na dnu praktički nema kristala (vidjet ćete to kroz staklo). Prilikom postavljanja kristala bakra možete eksperimentirati s limenkama različite visine i s drugim parametrima (uključujući metal).
Željezo je općenito bolje prilagođeno za rast kristala bakra, ali je moguć i aluminij (ovdje će sol biti i katalizator i umjerivač).
Kao što možete zamisliti, iz željeznog sulfata možete uzgajati kristale drugih metala, na primjer, željeza.
Kad izvadite kristal, pažljivo izlijte i izlijte sadržaj staklenke u zdjelu. Kristal možda nije na samom vrhu (gdje bi, u teoriji, mogao biti) - mogao bi se izgubiti u soli - na cesti ili na samom dnu. Osim toga, najvjerojatnije će biti mali, pa pretražite sve.
Kasnije ću dati tablice topljivosti (ovisno o temperaturi) i aktivnosti metala.
Iz SurWikija
Kuvatova Nasima
Istraživanje: Datoteka: Crystals.rar
Prezentacija: Datoteka: Crystals.ppt
Izvor (i): Uzgojni kristali i njihova primjena
Ciljevi: saznati i pokazati da kristal, bez obzira na koji se način dobije, poštuje zakon simetrije. Odredite glavna područja primjene kristala.
Zadaci: Stjecanje učenika:
- opće obrazovne vještine: rad sa znanstvenom literaturom, provođenje promatranja, vježba samokontrole i introspekcije.
- posebna znanja i vještine o ovoj temi projekta, sposobnost snalaženja u informacijskom prostoru, samostalnog osmišljavanja znanja.
- istražiti znanja i vještine: formulirati hipoteze, istaknuti probleme, planirati eksperiment u skladu s hipotezom, donijeti zaključke.
Oprema i reagensi: vage, kemijsko stakleno posuđe (čaše, lijevci, tikvice), stalci, žica, filtri, voda, soli (kalijeva stipsa, nikal sulfat, kalijev dikromat, bakreni sulfat, aluminijev nitrat).
Generacija nas, zagušena brojem X, Mjerenje sata na univerzalnim ljestvicama svemira ... Generacija onih koji poznaju dimenzionalnost ludih stranica i ne vjeruju u dogme, anateme i predviđanja ... Oluje slova i brojevi, vizije i snovi ulijeću. - osnove OSNOVA Izmrvljene fragmentima odsjaja, vesele tinte, ali, poput vuka, njuha, jedno smo drugo ... "po zvuku" i "u slogu" .. . Kao što je "po mirisu - uletjelo" ... i ... ranjeni saplemenik je spreman ... A ujutro: "Ćao! Dođi! .. Evo Bogova, evo praga ... - Ne zaboravi na KRISTAL!! - Na VAGU ... - Čekam REZ ... "/ D. Bloshchinsky /
Ažuriranje
Kristal, kao tajanstven i lijep dio prirode, privlačio je pažnju ljudi od davnina.
Kristal obično služi kao simbol nežive prirode. Međutim, granicu između živog i neživog vrlo je teško uspostaviti, a koncepti "kristala" i "života" se međusobno ne isključuju.
Prirodni kristali oduvijek su izazivali znatiželju ljudi. Njihova boja, sjaj i oblik utjecali su na ljudski osjećaj za ljepotu, a ljudi su njima ukrašavali sebe i svoje domove. Praznovjerje je dugo bilo povezano s kristalima; kao amajlije, trebali su ne samo zaštititi svoje vlasnike od zlih duhova, već ih obdariti i nadnaravnim moćima.
Kasnije, kada su se isti minerali počeli rezati i polirati poput dragog kamenja, u talismanima su sačuvana mnoga praznovjerja "za sreću" i "njihovo kamenje" koje odgovara mjesecu rođenja. Sve prirodno drago kamenje, osim opala, kristalno je, a mnogi od njih, poput dijamanta, rubina, safira i smaragda, nailaze na lijepo izrezane kristale.
Najpoznatiji primjeri kristala su led, dijamant, kvarc, kamena sol.Većina čvrstih tijela nema pravilan geometrijski oblik poliedra s ravnim površinama i oštrim rubovima karakterističnim za kristale. Riječ "kristal" dolazi od grčkog - "led".
Voda je "univerzalno" otapalo
Voda je najčešće otapalo za krute, tekuće i plinovite tvari. Iz svakodnevnog je života dobro poznato da ako se neke tvari otope u vodi, tada nastaju otopine.
Homogeni homogeni sustavi koji sadrže dvije ili više tvari nazivaju se otopine. Otopine mogu biti ne samo tekuće, već i čvrste, na primjer, staklo, slitina srebra i zlata. Poznata su i plinovita rješenja poput zraka. Najvažnije i uobičajene su vodene otopine.
Prema suvremenim konceptima, otapanje je rezultat kemijske interakcije otapala i otopljene tvari, uz nastanak molekularnih spojeva. U vodenim otopinama ti se spojevi nazivaju hidrati, a u nevodenim otopinama solvati.
Zasićena otopina je otopina koja je u ravnoteži s viškom otopljene tvari. Sadrži najveću moguću količinu otopljene tvari. Koncept "zasićene otopine" treba razlikovati od koncepta "koncentrirane otopine". Koncentrirana otopina je otopina s visokim udjelom otopljene tvari. Ako koncentracija otopine ne dosegne koncentraciju zasićenja u tim uvjetima, tada se otopina naziva nezasićena. Pažljivim hlađenjem vruće zasićene otopine (na primjer, bakrenog sulfata ili Glauberove soli) mogu se dobiti takozvane prezasićene otopine.
Kristali u prirodi
Kristali leda i snijega
Kristali smrznute vode, tj. led i snijeg poznati su svima. Ovi kristali pokrivaju ogromna prostranstva Zemlje gotovo šest mjeseci (i u polarnim regijama i tijekom cijele godine), leže na vrhovima planina i klize s njih ledenjacima, plutaju poput ledenih brega u oceanima.
Ledeni pokrov rijeke, masiv ledenjaka ili ledeni brijeg, naravno, nije jedan veliki kristal. Gusta masa leda obično je polikristalna, tj. sastoji se od mnogih pojedinačnih kristala. Ne možete ih uvijek razlikovati, jer su male i sve su narasle. Ponekad se ti kristali mogu razaznati u topljenom ledu, na primjer, u ledenicama proljetnog ledenog nanosa na rijeci. Tada se može vidjeti da se led sastoji, takoreći, od "olovaka" stopljenih zajedno, kao u presavijenom pakiranju olovaka: šesterokutni stupovi paralelni su jedan s drugim i stoje uspravno prema površini vode; te "olovke" su kristali leda.
Poznato je koliko su proljetni ili jesenski mrazevi opasni za biljke. Temperatura tla i zraka pada ispod nule, podzemna voda i biljni sokovi se smrzavaju, tvoreći iglice ledenih kristala. Ove oštre iglice kidaju osjetljiva tkiva biljaka, lišće se smežura, pocrni, stabljike i korijenje se unište. Nakon hladnih jutarnjih noći u šumi i na polju često možete promatrati kako na tlu raste "ledena trava". Svaka stabljika ove biljke je prozirni šesterokutni kristal leda. Ledene iglice dosežu duljinu od 1-2 cm, a ponekad dosežu i 10-12 cm. Događa se da je tlo prekriveno ledenim pločama koje stoje uspravno. Rastući iz zemlje, ti kristali leda podižu na glavi pijesak, kamenčiće, kamenčiće težine do 50-100 g. Ledene plodove čak i guraju iz zemlje i nose ih male biljke. Ponekad ledena kora obavija biljku, a korijen sija kroz led. Također se događa da četka ledenih iglica zajedno podiže težak kamen, koji se ne može pomaknuti jednim kristalom. Kristalna "ledena trava" svjetluca i gori šarenicom, ali čim se zrake sunca zagriju, kristali se savijaju prema suncu, padaju i brzo se tope.
U mračno proljetno ili jesensko jutro, kada sunce još nije imalo vremena uništiti tragove noćnih mrazeva, drveće i grmlje prekriveno je injem.Kapi leda visjele su na granama. Pogledajte bolje: unutar ledenih kapi možete vidjeti snopove tankih šesterostranih igala - kristala leda. Listovi prekriveni mrazom izgledaju poput četki: poput čekinja, sjajni šesterokutni stupovi ledenih kristala stoje na njima. Šuma je ukrašena nevjerojatnim bogatstvom kristala, kristalne haljine.
Svaki kristal leda, svaka pahulja je krhka i mala. Na snježnim pahuljicama najlakše je provjeriti je li oblik kristala ispravan i simetričan. Oblici zvijezda-pahuljica iznenađujuće su raznoliki, ali njihova je simetrija uvijek ista: samo šest zraka. Zašto? To je simetrija atomske strukture kristala snijega. To se ne odnosi samo na snijeg. Oblici kristala mogu biti vrlo raznoliki, ali simetrija ovih oblika za svaku tvar je ista, određena je simetrijom i pravilnošću atomske strukture date tvari. Pahuljica može biti samo šest zraka - to je simetrija strukture kristala snijega.
Kristali u oblacima
Kristali leda, čijim se bizarnim uzorcima divimo u snježnim pahuljama, mogu uništiti zrakoplov u nekoliko minuta. Ledenje - strašni neprijatelj aviona - također je rezultat rasta kristala.
Ovdje se radi o rastu kristala iz prehlađenih para. U gornjoj atmosferi vodena para ili kapljice vode mogu dugo postojati u prehlađenom stanju. Hipotermija u oblacima doseže -30˚C. No čim leteći avion uleti u ove ohlađene oblake, odmah počinje nasilna kristalizacija. Avion je istog trenutka prekriven hrpom brzorastućih kristala leda.
Kristali u pećinama
Sve prirodne vode - u oceanima, morima, jezerima, potocima i podzemnim izvorima - prirodna su rješenja, sve otapaju stijene koje susreću, a u svim se tim otopinama javljaju složeni fenomeni kristalizacije.
Posebno je zanimljiva kristalizacija podzemnih voda u špiljama. Kap po kap voda prodire i pada sa svodova špilje. Istodobno, svaka kapljica djelomično isparava, a tvar koja se u njoj otopila ostaje na stropu špilje. Tako se na stropu špilje postupno formira mali tuberkul, koji zatim prerasta u ledenicu. Ove su ledenice napravljene od kristala. Jedna kap za drugom stalno pada dan za danom, godinu za godinom, stoljeće za stoljećem. Zvuk njihova pada prigušen je ispod lukova. Ledenice se sve protežu i protežu, a prema njima isti dugi stupovi ledenica s dna špilje počinju rasti prema gore. Ponekad se ledenice koje rastu odozgo (stalaktiti) i odozdo (stalagmiti) sastaju, rastu zajedno i tvore stupove. Tako se u podzemnim špiljama pojavljuju šareni, iskrivljeni vijenci i bizarne kolonade. Podzemne dvorane su bajno, neobično lijepe, ukrašene fantastičnim hrpama stalaktita i stalagmita, podijeljene u lukove rešetkama od stalaktita. U prirodi se kristali nepravilnog oblika nalaze neusporedivo češće od pravilnih poliedra. U riječnim koritima zbog trenja kristala o pijesak i kamenje brišu se uglovi kristala, višestruki kristali pretvaraju se u zaobljene kamenčiće; od djelovanja vode, vjetra, mraza, kristali pucaju, mrve se; u stijenama kristalna zrna međusobno spriječavaju rast i dobivanje nepravilnih oblika.
Fotografije prirodnih kristala u hrani.
Azishskaya na Krasnodarskom teritoriju (Republika Adygea).
Kristali koji rastu odozdo
Kristali koji rastu odozgo
Kolona dvorana izrađena od kristala
Metode uzgoja kristala iz otopina
Kristalizacija pomoću "sjemena"
Fenomen kristalizacije soli nije teško eksperimentalno reproducirati. Otopite prstohvat obične kuhinjske soli u vodi i sipajte slanu vodu na tanjurić. Kad voda ispari, pogledajte kroz povećalo i vidjet ćete da ispravne bijele kockice kristala s prugama na rubovima ostaju na tanjuriću. Kristali kamene (kuhinjske) soli nastali su iz otopine pred vašim očima.Dakle, u minijaturi možete promatrati fenomen kristalizacije otopine, koji se u prirodi, u slanim jezerima i u podzemnim vodama, događa u ogromnim razmjerima.
Zašto se kristali izdvajaju iz otopine? Da bismo to razumjeli, treba se upoznati s nekim svojstvima rješenja.
Pokušajte otopiti kuhinjsku sol u vodi: 70 grama soli otopit će se u fasetiranoj čaši vode, a ako još ulijete sol, prestat će se otapati i taložit će se na dnu. Isto ćete vidjeti i sa šećerom: dvadesetak žličica granuliranog šećera otopiće se u čaši hladne vode, a zatim će se šećer također slegnuti na dno bez otapanja. Samo vrlo specifična količina šećera (194 grama), kuhinjske soli (35 grama) ili bilo koje druge tvari može se otopiti u 100 grama hladne vode. Količina tvari koja se može otopiti u 100 grama vode naziva se topljivost ove tvari u vodi; na primjer, topljivost natrijevog klorida u vodi pri sobnoj temperaturi je 35 grama. Topljivost ovisi o temperaturi. Pokušajte otopiti šećer ne u hladnoj vodi, već u vrućoj vodi i vidjet ćete da se s povećanjem temperature topljivost šećera povećava. Za različite tvari topljivost na različite načine ovisi o temperaturi.
Dakle, pri bilo kojoj temperaturi samo se strogo ograničena količina tvari, određena njezinom topljivošću, može otopiti u vodi.
Uzmite čašu vruće vode i dodajte bilo koju kristalnu tvar koja je topljiva u vodi: hiposulfit, soda, borna kiselina, stipsa. Ako dobijete velike kristale, prvo ih zdrobite u prah. U čašu vruće vode ulijte onoliko praha koliko se može otopiti. Kad se prah potpuno prestane otapati i počne taložiti na dno, dobivenu otopinu ulijte u drugu čašu tako da niti jedno zrno praha ne padne na dno čaše s otopinom. Da biste to učinili, filtrirajte otopinu kroz filter papir ili čistu krpu. U dobivenoj otopini, količina tvari samo odgovara njezinoj topljivosti na određenoj temperaturi; otopina je "zasićena" i više ne može apsorbirati niti jedno zrno tvari. Ova otopina se naziva zasićena. Sada ostavite čašu s otopinom i pustite da se ohladi. S hlađenjem se topljivost gotovo svih tvari smanjuje; dok je naša otopina bila vruća, u čaši vode, recimo, otopljeno je 12 žlica tvari, dok se na sobnoj temperaturi u njoj moglo otopiti samo 10 žlica ove tvari. Dakle, sada će u otopini biti viška tvari. Drugim riječima, pri visokoj temperaturi otopina je bila zasićena, a kada se ohladila, postala je prezasićena. Takva prezasićena otopina ne može dugo postojati, pa se višak tvari oslobađa iz otopine i taloži na dnu stakla. Pregledajte kroz povećalo i vidjet ćete da se talog sastoji od kristala.
Otopljena tvar kristalizira iz prezasićene otopine jer je ima previše u otopini - više nego što otopina može zadržati u sebi.
Prozirni kristali kalijevog stipsa izrasli su iz vodene otopine u roku od nekoliko sati. Za pripremu vodene otopine kalijevog stipsa potrebno je otopiti 48 g kalijevog stipsa, samljevenog u prah, u 400 cm3 vruće vode. Otapate li 60 g stipsa, dobit ćete otopinu prezasićenu na 15 ° C za 12 g. Stoga je potrebno uzeti toplu vodu: više od 48 g ne bi se otopilo u hladnoj vodi. Zasićena otopina počet će se kristalizirati ako u nju uđe bilo kakvo "sjeme". Da biste to učinili, dovoljno je malo otvoriti poklopac staklenke na jednu ili dvije sekunde: čestice stijene prašine iz zraka ući će u otopinu. Igli također možete dodati nekoliko zrna stipsa u otopinu.Kad dođu u prezasićenu otopinu, čestice alum prašine u njoj odmah će početi rasti, a ako je u otopini započela kristalizacija, neće prestati sve dok se ne oslobodi cijeli višak otopljene tvari.
Također možete uzgojiti jedan veliki kristal. Da biste to učinili, mali kristal, "sjeme", morate staviti u ohlađenu otopinu ili donijeti na konac. U početku će se malo otopiti, a zatim će početi rasti.
Ako se predmet koji sadrži puno sjemena stavi u posudu s otopinom, bit će obrastao kristalima. Umočite konac koji sadrži kristalne čestice prašine u otopinu - kristali će se početi taložiti na njima, pa će kao rezultat toga narasti "niz perli" višestrukih kristala. Takve niti mogu se natjecati u ljepoti s umjetno izrezanim perlicama, ali, nažalost, kristali uzgojeni iz vodenih otopina obično vrlo brzo izblijede i lako se uništavaju. To je poteškoća u njihovoj uporabi u tehnologiji.
Od kristala možete napraviti figurice.
Da biste to učinili, morate pripremiti okvir od žice omotan običnim nitima ili vatom, umočiti ga u zasićenu otopinu, odmah ga ukloniti i osušiti na sobnoj temperaturi. Niti su impregnirani otopinom i kad se osuše, na njima se stvaraju sitni kristali, koji će kasnije poslužiti kao "sjemenke". Zatim spustite ovaj okvir u otopinu i na njemu uzgojite kristale. Ako u otopinu stavite sklopivo sintetičko božićno drvce, prethodno omotavši njegovo deblo i grane nitima, možete uzgojiti božićno drvce "prekriveno snijegom". Da biste to učinili, bolje je uzeti ne alum, već kalijev dihidrogenfosfat (KH2PO4) ili amonijev dihidrogenfosfat (NH4H2PO4) - prekrasne kristale koji rastu za uređaje koji kontroliraju Lazarov snop. Njihova topljivost na 100 g vode:
| Na temperaturi | 20˚C | 40˚C |
| KH2PO4 | 22,5 g | 33 g |
| NH4H2PO4 | 36,5 g | 56,6 g |
Glavne primjene kristala
Živeći na Zemlji sastavljenoj od kristalnih stijena, zasigurno ne možemo pobjeći od problema kristalnosti: hodamo po kristalima, gradimo od kristala, obrađujemo kristale u tvornicama, uzgajamo ih u laboratorijima, široko ih koristimo u tehnologiji i znanosti, jedemo kristale, izliječiti ih ... Znanost o kristalografiji bavi se proučavanjem raznolikosti kristala. Sveobuhvatno ispituje kristalne tvari, ispituje njihova svojstva i strukturu. U davna vremena vjerovalo se da su kristali rijetki. Doista, prisutnost velikih homogenih kristala u prirodi rijetka je pojava. Međutim, fino kristalne tvari vrlo su česte. Tako su, na primjer, gotovo sve stijene: granit, pješčenjaci, vapnenac kristalne. Kako su se metode istraživanja poboljšavale, tvari koje su se prije smatrale amorfnima pokazale su se kristalne. Sada znamo da su čak i neki dijelovi tijela kristalni, na primjer, rožnica oka, vitamini, melaminska ovojnica živaca su kristali. Dugi put pretraživanja i otkrića, od dubinskog mjerenja vanjskog oblika kristala, do suptilnosti njihove atomske strukture još nije dovršen. No, sada su istraživači prilično dobro proučili njegovu strukturu i uče manipulirati svojstvima kristala.
Kristali su lijepi, moglo bi se reći nekakvo čudo, privlače k sebi; govore isti "čovjek kristalne duše" o tome tko ima čistu dušu. Kristal znači sjaj svjetlom poput dijamanta ... A ako govorimo o kristalima s filozofskim stavom, onda možemo reći da je to materijal koji je posredna veza između žive i nežive tvari. Kristali se mogu roditi, ostariti, uništiti. Kristal, kad naraste na sjemenu (na embriju), nasljeđuje nedostatke upravo tog embrija. Općenito, mogu se navesti mnogi primjeri koji se uklapaju u takvo filozofsko raspoloženje, iako naravno ovdje ima puno zla ... Na primjer, na televiziji se sada može čuti o izravnoj povezanosti stupnja uređenosti molekula vode riječima, glazbom i da se voda mijenja ovisno o mislima, od zdravstvenog stanja promatrača. Kristali su pronašli svoju primjenu u raznim područjima: za izradu nakita, u tehnologiji, na primjer, rubinski laser, zaslone s tekućim kristalima itd.
Dijamant
Oko 80% svih vađenih prirodnih dijamanata i svih umjetnih dijamanata koristi se u industriji.Dijamantni alati koriste se za obradu dijelova izrađenih od najtvrđih materijala, za bušenje bušotina u istraživanju i rudarstvu, služe kao referentno kamenje u vrhunskim morskim kronometrima i drugim visoko točnim instrumentima. Dijamantni ležajevi ne pokazuju trošenje ni nakon 25 milijuna okretaja. Visoka toplinska vodljivost dijamanta omogućuje njegovu upotrebu kao podlogu hladnjaka u poluvodičkim elektroničkim mikro krugovima. Naravno, dijamanti se koriste i u nakitu - to su dijamanti.
Rubin
Visoka tvrdoća rubina ili korunda dovela je do njihove široke uporabe u industriji. Od 1 kg sintetičkog rubina dobije se oko 40.000 kamenja za satove. Neizostavni su bili vodiči od rubinske pređe u tvornicama umjetnih vlakana. Praktički se ne troše, dok se vodilice pređe od najtvrđeg stakla troše u nekoliko dana kada se kroz njih provuku umjetna vlakna.
Nove perspektive za široku uporabu rubina u znanstvenim istraživanjima i tehnologiji otvorene su izumom rubinskog lasera u kojem rubinska šipka služi kao snažan izvor svjetlosti koja se emitira u obliku tankog snopa.
Tekući kristali
To su neobične tvari koje spajaju svojstva kristalne krutine i tekućine. Poput tekućina, one su tekućine, poput kristala, imaju anizotropiju. Struktura molekula tekućih kristala je takva da krajevi molekula međusobno djeluju vrlo slabo, dok bočne površine međusobno djeluju vrlo snažno i mogu čvrsto držati molekule u jednom cjelini. Tekući kristali koriste se u raznim vrstama kontroliranih ekrana, optičkih roleta, televizora s ravnim ekranom.
Laser
Praktični dio. Faze rada na projektu.
| Sadržaj djela na pozornici | Aktivnost nastavnika | Aktivnosti učenika |
| Eksperimentiranje | ||
|
Promatra, savjetuje, neizravno upravlja aktivnostima, organizira i po potrebi koordinira pojedine faze projekta. |
|
| Analiza dobivenih podataka i zbrajanje | ||
| Analiza dobivenih podataka i zbrajanje | Korekcija zaključaka sudionika projekta tijekom analize dobivenih podataka. |
|
Primjena
Kristali uzgojeni tijekom istraživačkog rada.
Ove kristale smo uzgajali u siječnju - svibnju 2010.
Nastavljamo s istraživanjem.
Bibliografija:
- Udžbenik iz kemije za sveučilišne pristupnike.-ur. Moskovsko sveučilište, 1985
- Shaskolskaya M.P. Kristali .- M .: Znanost. Glavno izdanje fizičko-matematičke literature, 1985.-208s.
- Pokusi u kućnom laboratoriju.- M.: Znanost. Glavno izdanje fizičko -matematičke literature, 1980, 144 str.
- Myakishev G.Ya. Fizika: Molekularna fizika. Termodinamika. 10. razred: Udžbenik za napredni studij fizike. - 5. izd. - M.: Bustard, 2002.- 352 str .: Ill.
- Kvant: popularno -znanstveni časopis za fiziku i matematiku. M.: Znanost. 1974. godine
- Projektne aktivnosti učenika. Auth.-komp. N.V. Shirshina. - Volgograd: učitelj, 2007..- 184 str.
- Predavanja iz opće kemije. L.S. Guzei: Moskva "Prvi rujan"
- Svijet kemije. Zabavne priče o kemiji. St. Petersburg. "Mim-Express"
RASTI KRISTALI
U KUĆNIM UVJETIMA
Kristal, kao tajanstven i lijep dio prirode, privlačio je pažnju ljudi od davnina.
Kristal obično služi kao simbol nežive prirode. No, granicu između živog i neživog vrlo je teško uspostaviti, a koncepti "kristala" i "života" međusobno se ne isključuju.
Prirodni kristali oduvijek su izazivali znatiželju ljudi. Njihova boja, sjaj i oblik utjecali su na ljudski osjećaj za ljepotu, a ljudi su njima ukrašavali sebe i svoje domove. Praznovjerje je dugo bilo povezano s kristalima; kao amajlije, trebali su ne samo zaštititi svoje vlasnike od zlih duhova, već ih i obdariti nadnaravnim moćima.
Kasnije, kada su se isti minerali počeli rezati i polirati poput dragog kamenja, u talismanima su sačuvana mnoga praznovjerja "za sreću" i "njihovo kamenje" koje odgovara mjesecu rođenja. Sve prirodno drago kamenje, osim opala, je kristalno, a mnogi od njih, poput dijamanta, rubina, safira i smaragda, nailaze na lijepo izrezane kristale.
Najpoznatiji primjeri kristala su led, dijamant, kvarc, kamena sol. Većina čvrstih tijela nema pravilan geometrijski oblik poliedra s ravnim površinama i oštrim rubovima karakterističnim za kristale. Riječ "kristal" dolazi od grčkog - "led".
Priroda kristala
Kristalne tvari su krute tvari u kojima se čestice (atomi, molekule i ioni) povremeno ispravno ponavljaju u tri dimenzije, tvoreći beskonačnu strukturu. Čestice raspoređene u prostoru određenim redoslijedom tvore kristalnu rešetku.
KRISTALNA REŠETKA je pravilan raspored atoma u prostoru, koji određuje specifičnosti stanja tvari koja se naziva čvrsta tvar.
Simetrija i red su karakteristične karakteristike kristala. Simetrična tijela su tijela koja se sastoje od jednakih, identičnih dijelova koji se mogu međusobno kombinirati. Postoji mnogo različitih elemenata simetrije: ravnina, os, središte simetrije, translacija i drugi.
Svi kristali su simetrični. To znači da se u njima mogu pronaći različiti elementi simetrije. Elementi simetrije mogu se međusobno kombinirati samo prema strogim matematičkim zakonima. Takvih kombinacija za kristalne strukture može biti ukupno 230. Nazivaju se "svemirske skupine Fedorov" u čast kristalografa Fedorova, koji je, istovremeno s njemačkim matematičarom Schoenflisom krajem 19. stoljeća. izveo te zakone.
U kristalnoj rešetki može se razlikovati najmanji paralelepiped, čiji se pomak (preveden) cijeli kristal dobiva u tri dimenzije. Takva strukturna jedinica naziva se jedinična ćelija. Ukupno postoji 14 osnovnih trodimenzionalnih geometrijskih ćelija ili rešetki, nazvanih po francuskom znanstveniku koji ih je osnovao, Bravaisu.
Prema vrstama kemijskih veza, kristali se dijele na ionske (obična kuhinjska sol), kovalentne kristale (dijamant, silicij), metalne, molekularne kristale (naftalen). Različite vrste veza u kristalima dovode do razlika u svojstvima krutih tvari.
Kako rastu kristali.
Kristal je krutina koja ima oblik prirodnog poliedra. Kemijske veze kristala vrlo su uređene i simetrične. Kristali dolaze u različitim oblicima. Veliki monokristali pravilnog oblika vrlo su rijetki u prirodi. No takav se kristal može uzgajati u umjetnim uvjetima. Kristalizacija može nastati iz otopine, taline, kao i iz plinovitog stanja tvari. Razmotrite kristalizaciju iz otopine.
U danom volumenu tekućine pri stalnoj temperaturi i tlaku ne može se otopiti više od određene količine određene kristalne tvari.Dobivena otopina naziva se zasićena. Kristal smješten u zasićenu otopinu neće u njoj niti rasti niti se otopiti. Ako povećate temperaturu tekućine, tada i njezinu topljivost
povećava pa raspoloživa količina otopljene tvari više neće zasićivati otopinu. Pokrenut će se kristal stavljen u nezasićenu otopinu
otopiti u njemu. Ako se zasićena otopina ohladi, postaje prezasićena. Zasićene otopine mogu se dugo čuvati u zatvorenim posudama bez kristalizacije. Međutim, dovoljno je ući u rješenje
najmanja čestica kristala, poput otopine, odmah će se početi kristalizirati. Stoga je prezasićenje otopine nužan, ali dovoljan uvjet za kristalizaciju. Za početak kristalizacije
morate zasijati otopinu - mali kristal otopljene tvari. Obično se na taj način uzgaja kristal iz otopine. Prvo se dovoljna količina kristalne tvari otopi u vodi. U tom slučaju otopina se zagrijava dok se tvar potpuno ne otopi. Zatim se otopina polako hladi, čime se prelazi u prezasićeno stanje. U prezasićenu otopinu dodaje se sjeme. Ako se tijekom cijelog vremena kristalizacije temperatura i gustoća otopine održavaju jednakim u cijelom volumenu, tada će tijekom procesa rasta kristal poprimiti ispravan oblik.
Datum dodavanja: 2016-09-06; pregledi: 1456;
Slični članci:
