Практически ориентиран проект по химия „Отглеждане на дендритни кристали в училище

Изтегли Практически ориентиран проект по химия

"Отглеждане на дендритни кристали в училищна лаборатория".

Юнева Александра, Верешчагина Виктория,

Podybailo Anna, Vereshchagin Dmitry, ученици от 10 клас

ръководител: Верешчагина С.М., учител по химия и биология

Средно училище MOU, с. Федоровка, област Федоровски

Експериментите за получаване на кристали от различни вещества са много популярни сред учениците. Доста е лесно да се отглеждат кристали от меден сулфат в лабораторни условия. С бавното изпаряване на вода от разтвор на меден сулфат се получават красиви кристали под формата на правилни многогранници с различни форми. Кристалите от никелов сулфат изглеждат красиви.
В методическата литература разновидностите на кристалите са широко обхванати, но вниманието ни беше привлечено от кристали-дендрити и методи за тяхното приготвяне.

Цел на изследването: за изучаване на характеристиките на дендритни кристали, методи за тяхното израстване и отглеждане на дендритни кристали в училищна лаборатория.

Изследването е проведено на няколко етапа:

Теоретична част. Изследване на общите характеристики на дендритните кристали и методи за тяхното получаване.
експериментална част. Отглеждане на дендритни кристали в училищна лаборатория.
Анализ на свършената работа.

На теоретичен етап бяха проучени общите характеристики на дендритните кристали и методите за тяхното получаване.

В твърдо състояние повечето вещества имат кристална структура. Това е лесно да се провери чрез разделяне на парче материя и изследване на полученото прекъсване. Обикновено при счупване (например в захар, сяра, метали) малки кристални повърхности, разположени под различни ъгли, са ясно видими, блестящи поради различното им отражение на светлината.

Кристалите могат да растат не само от разтвори или стопилки, но и от пара. Всеки може да наблюдава този процес в мразовито време, като диша върху повърхността на студено стъкло. Първите ледени кристали върху стъклото винаги са шестлъчеви звезди или шестоъгълни стъбла, които, нараствайки и взаимодействайки помежду си, образуват скелетни или разклонени кристали, наречени дендрити.

Дендритите често се образуват по време на кристализация на металите, отнасящи се до обемни дефекти.

В музея на Артилерийската академия в Санкт Петербург има дендрит, израснал в кухина от стотонен метален слитък и открит от изключителния руски металург Д.К. Чернов през 1878г. известният "кристал Чернов", най-големият от всички известни метални дендрити, послужи като убедително доказателство за кристалната структура на металите.

И така, какво представляват дендритните кристали?

Дендрити (гръцки) - естествено изображение върху камък, подобно на дърво (обяснителен речник на Дал)

Дендритът е кристалит, отгледан от стопилка с дървовидна структура. Ръстът на дендритен кристал се реализира в повечето случаи върху леярски блокове и дървени стърготини. За първи път дендритни кристали в стоманени блокове са идентифицирани и описани подробно през 1870-1880. Д.К. Чернов.

Дендритът е дървовидна кристална формация, намираща се в монокристали и слитъци. Максималната скорост на растеж на кристалите се наблюдава по такива равнини и посоки, които имат най-висока атомна плътност на опаковане.

По време на дендритната кристализация ядрата се развиват с различна скорост в различни кристалографски посоки. Образуването на дендрит е характерно за вещества, които са по-малко склонни към хипотермия и имат висока скорост на кристализация. Например, максималният растеж на кристалните метали и сплави с кристална решетка се осъществява взаимно перпендикулярно на посоките, съответстващи на октаедричните оси. В резултат се образуват клони - дендритни оси от първи ред, отклоняващи се от центъра на кристализация под определени ъгли. При по-нататъшно разглеждане на кристализацията се вижда, че от осите от първи ред под определен ъгъл започват да растат напречни клони - оси от втори ред и от тях - оси от трети ред и т.н.
В металната стопилка се формира дървовиден скелет - бъдещият кристалит. Останалата част от стопилката между дендритните клони кристализира, постепенно наслоявайки се върху клоните. Кристализацията настъпва последно в зоните между осите на дендрита. Размерите на дендритните клони зависят само от един фактор - скоростта на охлаждане в температурния диапазон на кристализация. Кристализираният център е отлито зърно, отгледано от едно ядро (център) със същата кристалографска ориентация. Съседните клони на дендритите могат да бъдат неправилно ориентирани с няколко градуса поради техните завои и изместване по време на кристализация.