Исследовательская работа по химии на тему «Выращивание кристаллов» (8 класс)

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

                                                                                         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:

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?

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.

         

Литература:

1.     Журнал «Химия в школе».

2.     П. Кемп, К. Армс «Введение в биологию».

3.       Н. Е. Кузьменко, В. В. Еремин, В. А. Попков «Начала химии».