Конкурс исследовательских проектов "Рост кристаллов".

15 МАЯ 2021 (ЕСЛИ НУЖНА ДАТА)

учитель химии

МБОУ Лицей №2 Купинского района

МБОУ Лицей №2 Купинского района

Цель работы

Исследовать процесс кристаллизации, выявить условия, способствующие росту монокристаллов и установить влияние различных факторов на их рост

Задачи

Задача 1. Изучить литературу по теме исследования

Задача 2. Приготовить растворы квасцов для изготовления затравочных кристаллов. Вырастить образцы кристаллов этих солей.

Исследовать:

2.1 влияние примесей (пищевых красителей и тетрабората натрия) на смену формы кристаллов

2.2 условия образования и зависимость окраски кристалла от соотношения в растворе окрашенных и неокрашенных квасцов

2.3 регенерацию кристаллов и процессы зарастания сколов

2.4 образование фантомных кристаллов

2.5 выращивание моно- и поликристаллов медного купороса

Задача 3. Провести эксперименты по установлению влияния температуры на скорость роста кристаллов

Задача 4. Проанализировать полученные результаты

Задача 5. Приготовить презентацию для защиты проекта

Метод: испарение воды

Объект исследования: кристаллы

Предмет исследования: условия и факторы, влияющие на формирование и рост кристаллов

Гипотеза: кристаллы образуются при создании определенных условий, значит, если изменять условия кристаллизации и растворять различные вещества, то можно получить кристаллы разной формы и цвета

Затравочные кристаллы

Выращивание реальных монокристаллов

Масса, г

Дата

21.06

первый

1,02

Дата

29.06

Масса, г

второй

4,56

11.07

-

21.07

-

7,92

-

11,78

-

-

30.07

-

21.07

13,61

10.08

1,32

16,39

15.08

30.07

21,3

21.08

10.08

5,11

7,8

15.08

29,74

10,94

21.08

13,58

Длина ребра – 3 см

Влияние примесей (тетрабората натрия) на рост и форму кристаллов

Дата

Масса затравки

1.08 – 30.08

Масса полученных кристаллов

0,56

(г)

(г)

Длина граней

18,23

0,69

(см)

20,22

1,98

2,2

KCr(SO4)2*12H2О

Масса, г

Дата

1 г буры

18.08

0,45

2 г буры

24.08

3 г буры

3,32

29.08

0,30

3,1

0,27

6,03

2.09

2,87

7, 95

5,82

3,9

6,71

5,18

Влияние примесей на рост и форму кристаллов (красители)

Методика опыта

КAl(SO4)2*12H2O

Приготовили 200 мл раствора КAl(SO4)2*12H2O и добавили 10 мл водного раствора с 5 г

пищевых красителей

массы полученных кристаллов:

m красного= 11,28г

m синего= 4,09г

m зелёного= 3,07 г

кубоктаэдр

октаэдр

Октаэдр со скошенными вершинами

Методика опыта

Приготовили 200 мл раствора КAl(SO4)2*12H2O и добавили по 7 мл

КAl(SO4)2*12H2O

пищевых красителей

массы полученных кристаллов:

m красного= 5,50 г

m жёлтого=8,12г

куб

сростки

№ 3 Рубиновый

Изоморфизм

№ 4 Лавандовый

№ 2 Насыщенно-сиреневый

KAl(SO4)2*12H2O / КСr(SO4)2*12H20

100мл/100мл насыщенных растворов

KAl(SO4)2*12H2O

KAl(SO4)2*12H2O / КСr(SO4)2*12H20

(затравка алюмокалиевая) №1

100 мл насыщенного раствора

KAl(SO4)2*12H2O / КСr(SO4)2*12H20

m = 22.88 г

100мл/30мл насыщенных растворов

(затравка хромокалиевая)

KAl(SO4)2*12H2O / КСr(SO4)2*12H20

№ 2

(затравка алюмокалиевая) m=17,32 г (полученного кристалла) №3

100мл/25мл насыщенных растворов

100мл/15мл насыщенных растворов

(затравка алюмокалиевая) №4

m = 16.56 г

(затравка алюмокалиевая) №5

m = 10.54 г

m = 7.18 г

№ 1 Тёмно-фиолетовый

№ 5 Лиловый

Выращивание фантомных кристаллов

Методика исследования

Приготовили три цветных затравки: зелёные, синие и красные для выращивания фантомов. Приготовили 3 раствора алюмокалиевых квасцов 100 г на 400 мл. Зелёный фантом- m затравки:0,46 г, m полученного кристалла: 18,04 г.

Красный фантом – m затравки: 0,37 г, m полученного кристалла: 20,08 г.

Синий фантом – m затравки: 0,20 г, m полученного кристалла: 19,12 г.

Длины ребер

l грани зелёного фантома= 2,4 см

l грани синего фантома= 2,4 см,2.5 см,3 см.

l грани красного фантома= 2,4 см.

l грани фиолетового фантома= 2.6 см

Методика исследования

Перед началом опыта подготовили затравки из хромокалиевых квасцов, далее сделали раствор из алюмоаммонийных квасцов (48г на 200 мл) и опустили затравки, в результате вокруг затравок сформировались новые кристаллы из алюмоаммонийных квасцов.

№ 5

№ 4

№ 1

№ 3

№ 2

Регенерация кристаллов

Методика исследования

Из предварительного выращенного кристалла изготавливается новая затравка со сколотой/стравленной поверхностью. Раствор:100г/ 400 мл

Масса: 38,16 г ( конечного кристалла)

КAl(SO4)2*12H2O

Методика исследования

Приготовили насыщенный алюмоаммонийный раствор: 100г/400мл

Масса кристалла: 21,27г

Длина грани: 2,27 см

Вывод: при сколе одной из граней кристалла он медленно восстанавливается, возвращаясь в форму октаэдра

Выращивание кристалла со

сдерживающим фактором

Методика исследования

На предварительно выращенную затравку из алюмоаммонийных квасцов наматывали медную проволоку. Далее мы опускали затравку в этот же раствор.

Дата

Масса, г

14.10

10

25.10

22

01.11

46

15.11

58

Влияние температуры на рост кристаллов

Дата

Тепло

02.09.2023

+25

Холод

12.09.2023

1,00

Методика опыта

+10

2,04

0,42

20.09.2023

0,78

Приготовили КAl(SO4)2*12H2O – 100 г/400 мл.

3,41

28.09.2023

9,42

05.10.2023

1.50

1.36

9,52

10.10.2023

1,36

11,96

1,07

KCr(SO4)2*12H2О

Масса, г

Дата

В тепле

02.09.23

2,42

12.09.23

В холоде

20.09.23

6,2

1,22

9,56

3,54

28.09.23

3,72

15,97

05.10.23

22,34

4,08

10.10.23

4,49

30,43

4,81

Выращивание кристаллов медного купороса

Методика

В приготовленные пересыщенные растворы медного купороса с концентрацией 136 г на 250 мл мы опустили затравки так же медного купороса, через 2 недели приготовили ещё раствор медного купороса(105,5г на 300 мл ).

Дата

24.07

Масса, г

0,7

31.07

09.08

6,2

13,79

18.08

32,17

Дата

Масса, г

№ 1

11.07

2,46

19.07

№ 2

15,7

3,71

26.07

28,35

18,23

02.08

10.08

47,16

33,1

64,3

54,33

18.08.

73,58

71,03

81,46

Вывод

1.Кристаллы растут только в насыщенных растворах.

2. Форма кристалла зависит от большого числа внешних факторов, влияющих на форму роста: примеси, температура кристаллизации, пересыщение растворов, форма и размер затравочного кристалла.

3.Чем меньше выбрана затравка, чем она правильнее, тем легче раствору (системе) подстроиться под неё.

4.Чем медленнее протекает кристаллизация, тем кристаллы более прозрачные. При быстром росте и хранении на воздухе кристаллы мутнеют, вы ветриваются, т.е. теряют воду.

5.Кристаллы образуются разной формы из – за различных включений, которые и тормозят рост определённых участков кристаллов.

6.При повреждении кристалла он начинает самостоятельно восстанавливать места повреждения, т.е. регенерировать.

7 .Влияние хромокалиевых квасцов в качестве примеси на скорость роста кристаллов алюмокалиевых квасцов слабое, т.к. эти соли сходны и по структуре, и по хим. свойствам. Можно получить кристаллы разных оттенков, если брать для получения раствора разное соотношение масс растворов квасцов.

8. Скорость роста кристаллов зависит от скорости испарения воды.