"Получение дендридов"

Получение дендритов

Выполнили: ученицы 8 «Б» класса

Заяц Анастасия Сергеевна

Карпенко Дарья Дмитриевна

Научный руководитель : учитель химии

Велиева Любовь Александровна

МБОУ «Лицей№9» город Воронеж

Проблема: Можно ли вырастить дендриты серебра в школьной лаборатории, если использовать металл (медь) стоящий после водорода в электрохимическом ряду металлов. Актуальность нашего исследования в том, что при изучении темы «Реакции замещения» мы поняли, что реакция между металлом и раствором соли практически осуществима; при условии, что металл должен располагаться в ряду активности металлов левее металла, входящего в соль, т.е. быть активнее металла соли. Поэтому медь не вступает в реакцию с раствором соли свинца или железа, но зато вытесняет серебро из раствора нитрата серебра. Cu + 2AgNO3 (p-p) = Cu(NO3)2(p-р) +2Ag

Цель работы : вырастить кристаллы металлического серебра, ознакомится с образованием дендритов

Задачи : 1. Ознакомится со свойствами серебра 2. Получить кристаллическое серебро 3. Ознакомится с понятиями «дендриты», «фракталы» и их применением

Методы исследования: -размышления -изучения литературных источников -наблюдения -практическая часть

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Серебром люди стали пользоваться тогда, когда не было ученых. Золото и серебро довольно часто встречались в самородном виде. В Ассирии серебро считалось «металлом Луны» и было таким же священным, как в Египте золото. Серебро – один из самых удивительных металлов. Он имеет массу вариантов использования в повседневной жизни – от ювелирных изделий, до оздоравливающих приборов.

Серебро используется во всем мире, во многих мировых языках существуют разные названия этого металла. Первые украшения стали появляться в Египте 6000 лет назад. Антибактериальные свойства серебра известны во всем мире. В нашей стране существует способ очистки воды – серебряной ложечкой в чашке. На международной космической станции воды в употреблении только та, что прошла очищение серебром. Влияние серебра на здоровье человека также хорошо известно. Серебро способно повысить гемоглобин и укрепить нервную систему, снимать головные боли и мигрени, преодолеть стрессы.

Что такое дендриты и фракталы? Дендриты – это сложные кристаллические вещества, напоминающие по своему виду ветки дерева. Дендрит представляет собой ветвящееся и расходящееся в стороны образование, возникающее при ускоренной или стесненной кристаллизации в неравновесных условиях, когда кристалл расщепляется по определенным законам. Процесс образования дендритов принято называть дендритным ростом. Дендритами являются снежинки, живописные окислы марганца. Дендриты обладают фрактальными свойствами.

Фрактал – фигура, составленная из нескольких частей, каждая из которых подобна всей фигуре целиком. Фракталы живой природы: капуста, папоротник, раковины. Фракталы широко применяются в компьютерной графике для построения изображений природных объектов. В биологии они применяются для моделирования популяций и для описания систем внутренних органов. Химики научились конструировать фрактальные крупные молекулы – дендримеры. Дендримеры представляют собой сильно разветвленные макромолекулы, включающие центральное ядро, промежуточные повторяющиеся единицы и концевые функциональные группы. Дендримеры могут служить своеобразными контейнерами для создания системы металлических наночастиц практически одинакового размера, которые могут использоваться как катализаторы химических реакций, при изготовлении электронных устройств, специальных открытий, в медицине в качестве носителей для направленной доставки генов или лекарственных веществ. Химики помещают внутрь дендримера магнитные наночастицы. Затем вводят соли металлов платины, из которых восстанавливаются металлы . Такая молекула используется при катализе для получения витаминов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Выращивание кристаллов серебра

• Приготовили в чистом лабораторном стакане 1% раствор нитрата серебра. Налили часть раствора в пробирку и опустили спиральную закрученную медную проволоку. Наблюдали и фотографировали получаемый процесс. Сначала проволока потемнела, затем на ней стали осаждаться частицы чистого серебра, частицы как иголочки прилипали друг к другу, они были очень хрупкие, осаждались в виде дендрита. Опыт продолжался более двух часов. Результат: дендрит получился.
• В результате нашего эксперимента мы получили кристаллы металлов: серебра и меди. Очень хорошо заметны кристаллы серебра, хотя их мало на проволоке. В конечном итоге по истечении шести дней, во второй пробирке вода испарилась и очень хорошо видно образование дендритов цинка. Получилось очень мало чистого серебра, так как раствор соли был разбавленный. В конечном итоге раствор соли становится прозрачным. Это показывает образование дендритов серебра.
• В процессе работы мы познакомились со свойствами серебра. Провели наблюдения за образованием дендритов. Ознакомились с условиями образования дендритов серебра. Узнали применение дендритов и фракталов. Получили дендриты серебра в ходе проведенного эксперимента.
• Техника безопасности : так как нитрат серебра оставляет на коже тёмные пятна, с ним необходимо работать в перчатках.

ПРОЦЕСС ОБРАЗОВАНИЯ ДЕНДРИДОВ СЕРЕБРА

Начало химического эксперимента

Прошло 30 минут после начала эксперимента

ПРОЦЕСС ОБРАЗОВАНИЯ СЕРЕБРЯНЫХ ДЕНДРИДОВ

Через 2 часа от начала эксперимента

Через 2 часа от начала эксперимента

ВЫРАЩИВАНИЕ ДЕНДРИДОВ МЕДИ

В геологических музеях часто можно увидеть красивые дендриты самородной меди. А можно ли получить похожие дендриты меди в домашней лаборатории? Получить металлическую медь из её соли, например, медного купороса, несложно. Если опустить в раствор медного купороса железный гвоздь, то можно быстро получить металлическую медь, которая будет оседать на гвозде, а ионы железа начнут постепенно переходить в раствор и, вместо медного купороса, в конце концов получится раствор железного купороса.

Выращивание дендритов меди На дно кристаллизатора насыпаем слой медного купороса толщиной 1.5 – 2 см. Затем насыпаем слой поваренной соли. Соли нужно взять втрое больше, чем медного купороса. Сверху насыпаем мелкие железные или стальные предметы: мелкие гвозди, скрепки, кнопки и т.д. Осторожно заливаем насыщенным раствором поваренной соли, охлажденным до комнатной температуры. Накрываем кристаллизатор листочком фильтровальной бумаги для защиты от пыли и ждем… Примерно через неделю можно увидеть рост дендритов меди вдоль стенок кристаллизатора. После того, как дендриты достигнут длины в несколько сантиметров, осторожно промываем содержимое кристаллизатора горячей водой и извлекаем получившиеся дендриты. К сожалению, на воздухе эти дендриты быстро окисляются, кроме того, за счет меди в результате взаимодействия с углекислым газом возникает порошковатый малахит (гидрокарбонат меди). Но можно попробовать сразу после извлечения из кристаллизатора осторожно покрыть дендриты слоем полимерного лака. Возможно, это поможет сделать их более долговечными.

ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

• В процессе работы над исследованием мы познакомились со свойствами серебра; научились поиску литературы, постановке экспериментов в различных условиях, изучили понятия дендриты, фракталы. Провели наблюдения за процессом образования кристаллического серебра. Поставили эксперимент и наблюдали опыт по выращиванию кристаллов серебра в разбавленном растворе нитрата серебра. Мы ознакомились с условиями образования серебра в виде дендритов. В школьной лаборатории были получены дендриты серебра. Для их получения необходим 1% раствор нитрата серебра и металл для осаждения. Узнали применение дендритов, фракталов. Провели эксперимент и наблюдали за процессом образования кристаллического серебра. Наблюдали осаждение кристаллов серебра на медную поверхность. Получили дендриты серебра. Особенно хорошо получились дендриты в пробирке со свежеприготовленным (растворили в горячей воде) раствором нитрата серебра.
• В школьной лаборатории были получены дендриды меди. В отличии дендридов серебра, которые выросли за 2 часа, дендриды меди росли неделю.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

• 1. Стрельникова Л. «Из чего всё сделано». Рассказы о веществе – М.: Яузапресс, 2011- 208с.
• 2. Книга для чтения по неорганической химии, Часть 2, Пособие для учащихся – М.: Просвещение, 1975-458с.
• 3. Популярная библиотека химических элементов. Книга первая, М.: Наука, 1977-483с. 4. Нанотехнологии. Азбука для всех под ред.Третьяков Ю.Д. –М.: Физматлит,2008-279с.
• 4. Нанотехнологии. Азбука для всех под ред.Третьяков Ю.Д. –М.: Физматлит,2008-279с