クリスタル - 大小。自宅で楽しい化学体験

結晶 - 大小さまざま。化学実験

化学の面白い実験

結晶の成長については非常に多くのことが書かれており、これらの実験は非常に印象的で簡単に実行できるため、おそらく少なくとも一度は実行し、その原理が何であるかを知っているでしょう。実際には、ここでは複雑なことは何もありません。塩（塩化ナトリウム、硫酸銅または硫酸鉄、ミョウバン、重クロム酸カリウムなど、リストは非常に長いです）の熱い飽和溶液を準備し、過剰が溶解するように慎重に冷却する必要があります。物質は沈殿物に落ちず（そのような溶液は過飽和と呼ばれます）、最終的にシード、つまり糸に懸濁された同じ塩の結晶が導入されます。この後、残っているのは容器を紙で覆い、人里離れた場所に置き、大きな結晶が成長するまで待つだけです。成長には数週間、場合によっては数か月かかる場合もあります。時々しなければならない唯一のことは、蒸発するときに少量の飽和溶液を追加することです。

これらすべては実際に知られています。ただし、実験オプションは多数あり、たとえば硝酸鉛やヨウ化カリウムなどの最も一般的なオプションは選択しません。これらの塩の等量の 10% 溶液を混合すると、容器内でヨウ化鉛の沈殿が形成されます。慎重に液体を排出します。透明な容器で水を沸騰させ、酢で酸性化し、沸騰している間にまだ湿ったヨウ化鉛の沈殿物を加えて振ります。液体がゆっくりと冷えると、その中で金色の結晶が成長します。

同じテーマのバリエーション: 硝酸鉛とヨウ化カリウムの溶液を試験管に注ぎ、内容物を沈殿物と一緒に溶けるまで沸騰させ、蛇口の下で急速に冷ます。この場合、小さな金の結晶が液体中に浮遊して形成されます。

一般に、結晶のサイズは冷却速度に大きく依存します。硝酸カリウム20gを水25mlの入った容器に少しずつ注ぎます。次の分量を加えた後、混合物を振って塩を溶かし、それから次の分量を加えます。塩が溶けなくなったら、容器を少し加熱し、別の分量を加えて振り、再度加熱します。摂取した塩がすべて溶けるまで続けます。溶液を XNUMX つの容器に注ぎ、XNUMX つは空気中で冷やします (さらにゆっくりと冷却したい場合は、厚手の布を何枚か重ねて覆うとよいでしょう)。この容器内ではいくつかの大きな結晶が形成され、状況がうまく組み合わされば XNUMX つの結晶も形成されます。すぐに別の容器を冷水の入った鍋に入れると、その中に小さな結晶がたくさん現れます。これは一般的なルールです。

次の 25 つの実験は非常に印象的であるため、すべてを慎重に準備した上で、安全に聴衆に見せることができます。まずはペリゴ体験です。高さ 30 ～ 1 cm のシリンダーの内側を熱湯で洗い、熱く高濃度の次亜硫酸塩溶液を壁に沿って漏斗を通してシリンダーの 3/450 を満たすように注ぎます。この溶液は以下のように調製される：４５０ｇの次亜硫酸塩を４５ｍｌの水に加熱して溶解する。

300番目の溶液である酢酸ナトリウム（水45mlあたり1g）も、同じ漏斗を通してシリンダーの別の3/XNUMXに熱いまま注ぎます。非常に慎重に注ぎます。この溶液は、以前に注いだ溶液と混合しないでください。最後に、同様に慎重にシリンダーの上 XNUMX 分の XNUMX を熱湯で満たします。これにより、飽和溶液が早期に結晶化するのを防ぎます。

容器の中には、水、酢酸ナトリウムの過飽和溶液、次亜硫酸塩の過飽和溶液の XNUMX つの層があります。シリンダーをガラスで覆い、室温まで冷ましてから実験を開始できます。

次亜硫酸塩の小さな目立たない結晶をワックスでガラス棒の端に取り付けます（ワックスを炎の上で加熱してわずかに溶かします）。観客の前で、素早くスティックを最下層に下ろします。塩の濃度が非常に高いため、すぐに多くの新しい結晶が結晶の周りに積み重なり、花のようなものが形成されます。そして中間層では、次亜硫酸塩結晶の周囲の「異物」は結晶化しません。

ワックスが付いたまったく同じスティックを別の中に置きますが、酢酸ナトリウムの小さな結晶（観客は違いに気づかないはずです）を中間層に配置します。ここでも花が育ちますが、完全に異なります。シリンダーは丁寧に扱えば数回使用できます。

もう 100 つのトリックのような体験は、酢酸ナトリウム単独での体験です。 150〜XNUMX gの塩を熱湯（できればホーローボウルに）に溶かし、ゆっくりと蒸発させます。蒸発を止める必要がある瞬間を正確に捉えようとします。熱い溶液の表面に時々息を吹きかけ、すぐに蒸発を止めます。脂肪に似た膜が現れ始めると、これは組成 CH の結晶水和物を形成するのに必要な塩濃度であることを意味します。₃COONa * 3H₂O. 清潔な薄いグラスに液体を注ぎ、密閉して冷まします。冷却された液体に微量の酢酸ナトリウムシードを添加するだけで十分です。そうすれば液体は即座に結晶化し、氷に似た固体の塊に変わります。火の上で液体をわずかに加熱しすぎて、その中に水分が多すぎる場合は、凍った塊の上に少量の水分が残るので、排水する必要があります。水が足りないと表面に塩がついてしまいます。取り除いても意味がなく、少し水を加えたほうが楽です。

結晶質の水和物を水槽で溶かして冷却することにより、驚く大衆の前でなど、何度でも実験を行うことができます。冷却せずに水が目の前で凍る様子を見て驚かない人はいないでしょうか。それどころか、ガラスはさらに温まり、これにより結晶化熱が放出されます。グラスをひっくり返しても一滴もこぼれません。

実験をトリックとして見せて、気づかれないうちに塩の粒を振り落としてみてください。たとえば、「魔法の杖」の先端から。また、実験の合間には必ずガラスをしっかりと閉めてください。そうしないと、ランダムな塵の斑点でさえ予期せぬ結晶化を引き起こす可能性があります。

この実験の試薬である酢酸ナトリウムは、酢酸とソーダから得られます。自分で準備する場合は、酢酸を水で約XNUMX倍に希釈し、ソーダを少しずつ少しずつ注ぎ、前の部分のソーダの泡が止まるまで待ちます。これを行わないと反応が激しく進み、液体が容器の外に飛び出す可能性があります。

珍しい結晶、金属結晶、銅の結晶も育てます。

硫酸銅の溶液に釘を浸すと、すでに小さな銅の結晶が得られます。非常に小さいため、表面の銅膜はほぼ連続しているように見えます。そして、大きな結晶を調製するには、反応中に放出された銅が結晶上に沈殿して結晶の構築を完了する時間を確保できるように、何らかの方法で反応を遅くする必要があります。徐冷する方法も考えられますが、化学反応が起こらない場合は…。

食卓塩は反応にブレーキとして作用します。硫酸銅の結晶を容器（ガラス瓶など）の底に置き、できるだけ細かい食塩で覆います。吸い取り紙や濾紙から丸く切り取ったものでそれらを覆います。この円は容器の壁に触れるべきです。その上に、紙の上に直接、少し小さい直径の鉄の円を置きます。事前にサンドペーパーで拭き、水洗いしてください。

飽和食塩溶液を瓶に注ぎ、鉄の輪を完全に覆います。それ以外のすべてはあなたの参加なしで進行します。どれくらいの時間待たなければならないかを正確に言うことは不可能です。多くは実験の条件によって異なります。いずれにせよ、XNUMX 時間や XNUMX 時間ではなく、数日かかります。

数日後、器の中に美しい赤い銅の結晶が現れるでしょう。容器の大きさ、硫酸銅の結晶の大きさ、食塩の層の厚さ、実験温度を変えることで、さまざまな形の銅の結晶、時には非常に珍しい形の銅の結晶が得られます。そして時々、樹状突起が成長します - 木の枝に似た、発達が不完全な結晶です。

銅の結晶を受け取ったときと同じ容器に入れたままにしておくと、長持ちしません。取り出して水ですすぎ、希硫酸の入った試験管に移し、蓋をします。これで、クリスタルには何も起こりません。

著者：オルギンO.M.

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