Методика работы

Выращиваем кристаллы
Расскажи мне, и я забуду,
покажи мне, и я запомню,
вовлеки меня, и я научусь
Китайская мудрость
Учимся выращивать кристаллы. Установить связь между ростом
кристаллов и мочекаменной болезнью. Выяснить факторы, влияющие
на рост кристаллов. Кристаллогидраты. Биологическая роль
кристаллогидратов.
Цели и задачи: обобщить знания о растворах; показать зависимость
свойств от природы химической связи и структуры кристаллических
решеток; провести самостоятельные наблюдения и описать их; научится
выращивать кристаллы, изучить рост кристаллов в природе(растениях,
животных и в организме человека, выявить причины).
Методика работы:
1. В литровую банку налейте горячей воды и порциями, перемешивая,
насыпайте в неё соль до тех пор, пока она не прекратит растворяться.
2. Отфильтруйте полученный раствор соли через воронку с ватой в термос
(остывание должно быть медленным) и закройте его.
3. Через 2-3 ч, когда раствор немного остынет, внесите в него кристаллик соли,
подвешенный на нитке (затравку).
4. Прикройте термос крышкой и оставьте его на неделю, чтобы вырос крупный
кристалл. Для этого оставь один из них.
5. Ежедневно доставайте нитку с затравкой, чтобы наблюдать рост кристаллов.
Ответьте на вопросы: какие явления вы наблюдали – физические или
химические? Как они называются? Опишите форму, цвет и размеры
кристаллов. Прозрачные они или нет? Как влияет температура раствора на
размеры кристалла? Причины роста кристаллов в организме человека
(мочекаменная болезнь) и в растениях?
Региональная конференция
исследовательских работ
обучающихся «Мастера исследований»
Исследовательская работа
ТЕМА
«Выращивание кристаллов»
Работу выполнил: Зарипов Ренат, 8а кл.,
МБОУ «Гимназия п.г.т. Б.Сабы
Сабинского Муниципального района»
Научный руководитель: Учитель химии 1 категории,
Учитель химии МБОУ «Гимназия п.г.т. Б.Сабы
Сабинского Муниципального района»
Миннегалиева Альфия Махмутовна
2012
Расскажи мне, и я забуду,
покажи мне, и я запомню,
вовлеки меня, и я научусь
Китайская мудрость
Опыт 1.
Тема «Выращивание кристаллов соли»
Цели и задачи: обобщить знания о растворах; показать зависимость свойств от
природы химической связи и структуры кристаллических решеток; провести
самостоятельные наблюдения и описать их; научится выращивать кристаллы,
изучить рост кристаллов в природе(растениях, животных и в организме человека,
выявить причины)
Методика работы:
6. В литровую банку налейте горячей воды и порциями, перемешивая, насыпайте
в неё соль до тех пор, пока она не прекратит растворяться.
7. Отфильтруйте полученный раствор соли через воронку с ватой в термос
(остывание должно быть медленным) и закройте его.
8. Через 2-3 ч, когда раствор немного остынет, внесите в него кристаллик соли,
подвешенный на нитке (затравку).
9. Прикройте термос крышкой и оставьте его на неделю, чтобы вырос крупный
кристалл. Для этого оставь один из них.
10.Ежедневно доставайте нитку с затравкой, чтобы наблюдать рост кристаллов.
Ответьте на вопросы: какие явления вы наблюдали – физические или
химические? Как они называются? Опишите форму, цвет и размеры кристаллов.
Прозрачные они или нет?
Опыт 2.
Тема «Получение дендритных кристаллов меди »
Насыпают медный купорос в чистый стакан очень тонким слоем, чтобы он
покрыл дно, утрамбовывают его. Сверху насыпают хлорид натрия – в 3-5 раз
больше. Поверх слоев укладывают круг из фильтровальной бумаги так, чтобы он
вплотную прилегал к стенкам стакана. На фильтр помещают железные
предметы. Удерживая фильтр стеклянной палочкой, наливают медленно и
тоненькой струйкой концентрированный раствор хлорида натрия так, чтобы он
не перевернул фильтр и не перемешал слои. Закрывают стакан фильтровальной
бумагой и оставляют стоять при комнатной температуре.
Кристаллогидраты: история вопроса.
Изучение кристаллогидратов началось с того момента, когда в 1828 г. Ф. Рюдбергер
высказал предположение о существовании гидратов спирта
(например,С2H5OH*3H2O).
В 1865 г. предположение о существовании в водных растворах гидратов было
рассмотрено Д.И. Менделеевым. Изучая взаимодействие спирта с водой, он сделал
вывод об образовании определённых соединений. Он считал, что растворение-это не
только физический , но и химический процесс, что вещества , растворяющиеся в
воде, образуют с ней соединения. На основании проведённых исследований была
разработана его знаменитая гидратная теория растворов.
В 1880 г. Л.Пруст ввёл понятие гидратов как особых соединений растворённого
вещества с водой.
В 1889 г. началось систематическое изучение кристаллогидратов с классических
работ Б.Розебома с кристаллогидратами солей CaCl2 и FeCl6.
Кристаллогидраты в природе.
Кристаллогидраты представляют не просто научный интерес, они встречаются в
природе и занимают важное место в жизни людей. В природе встречаются
гидратированные алюмосиликаты-цеолиты. Цеолиты составляют группу водных
алюмосиликатов, насчитывающую более 30 минералов, преимущественно
алюмосиликатов кальция, реже-натрия или бария. Для них характерно присутствие
цеолитной воды, которая может быть удалена при нагревании без разрушения
структуры минерал (от греч.цео-вскипать).Постепенное удаление воды из цеолитов
приводит к появлению в них полостей-пустот и каналов. Интересно, что в
определённых условиях цеолиты могут поглощать воду. Кроме того, они могут
поглощать спирты, аммиак, сероводород и др. Цеолиты способны обмениваться
ионами и замещать одни ионы на другие. Это свойство используется в
искусственных цеолитах (например Na2 [Al2Si3O10]*2H2O –натролит).
В растительных клетках часто встречаются оксалата кальция. В отличие от
животных, которые выделяют избыток ионов во внешнюю среду вместе с мочой,
растения, не имеющие развитых органов выделения, вынуждены почти целиком
накапливать их в тканях. Поэтому обычно считают, что кристаллы оксалата конечный продукт жизнедеятельности протопласта, образующийся как
приспособление для выведения из обмена веществ излишков кальция, а также
ядовитой для растений щавелевой кислоты. В соответствии с этим кристаллы
образуются в больших количествах в тех органах и тканях, которые растения
время от времени сбрасывают (листья и кора).
У животных также известно образование кристаллогидратов в организме. В
отличие от растений у животных и человека образование происходит не в
клетках, а в полостях. Но это образование солей уже не норма, а нарушение
обмена веществ.
Мочекаменная болезнь-это заболевание, при котором может происходить
образование камней в органах мочевыделительной системы. Мочевые камни
состоят из мочевокислых солей, оксалатов кальция – соли щавелевой кислоты
(CaC2O4 * 2H2O),фосфатов и гидрофосфатов (CaHPO4 * 2H2O),Ca(H2PO4)2 * H2O).
Щавелевая кислота содержится – щавель, бобовые (горох, фасоль), шпинат,
кислица. Поэтому употребление продуктов с содержанием щавелевой кислоты
должно быть умеренным. Результат – камни из желчного пузыря.
Значение кристаллогидратов
В природе кристаллогидраты часто выполняют роль естественного хранилища
газов. Так, в районах вечной мерзлоты обнаружены на значительной глубине
твёрдые газовые гидраты метана - важный источник ценного сырья. В настоящее
время повышенное внимание к этим соединениям обусловлено открытием в
недрах Земли и на дне Мирового океана громадного резерва топлива в виде
газовых гидратов, распространенных по всему миру и поэтому доступных для
большинства стран, и появившейся затем серией исследований. Образование и
разрушение газовых гидратов используются, например, для разделения газов
(углеводороды, благородные газы), изомеров, для опреснения морской воды.
Купоросы и их применение в народном хозяйстве
Медный купорос применяют как протраву при крашении тканей, для
консервирования древесины, протравливания семян. Известный фунгицид
бордоская жидкость представляет собой смесь растворов медного купороса и
известкового молока. В медицине разбавленный (0,25%-ный) раствор медного
купороса применяют как антисептическое и вяжущее средство, 5%-ный раствор –
при ожогах белым фосфором, а 0,5%-ный раствор – внутрь при отравлениях
белым фосфором. Это применение основано на переводе фосфора в
нерастворимый фосфид. Процесс можно передать уравнением:
18P + 20CuSO4 +32H2O = 8H3PO4 + 5Cu + 5Cu3P2 + 20H2SO4.
Малые дозы медного купороса(несколько капель 1%-ного раствора в молоке)
назначают иногда при анемии для усиления кроветворения.
Водные растворы железного купороса обладают восстановительными
свойствами, что используется в аналитической химии. Железные купорос в виде
растворов применяют как компонент электролитов в гальванотехнике, для
пропитки древесины, чтобы предохранить ее от гниения, для получения
железосодержащих пигментов. В медицине железный купорос входит в состав
антианемических средств, назначаемых при нехватке в организме железа.
Цинковый купорос применяют в производстве вискозы, в качестве
микроудобрения, как добавку к кормам, для пропитки древесины (например,
шпал), чтобы предохранить от гниения. Раствор цинкового купороса –
электролит при выделении цинка электролизом в процессах цинкования металлов
для их защиты от коррозии. В медицине цинковый купорос применяют как
антисептическое и вяжущее средство при конъюнктивитах (глазные капли),
хроническом ларингите (смазывание 0,5%-ным раствором).
Результаты работы. Выращенные кристаллы поваренной соли и медного
купороса.