Вирощування монокристалів з водних розчинів солей

Вирощування монокристалів з водних розчинів солей

Метою даного дослідження було дослідити процес вирощування монокристалів з водних розчинів солей. Компонентом для утворення кристала було взято сіль: Купрум(ІІ) сульфат пентагідрат (мідний купорос) 𝑪𝒖𝑺𝑶𝟒 · 𝟓𝑯𝟐𝑶. −це  прозорі негігроскопічні кристали різних відтінків синього кольору. Мають гіркувато-металевий терпкий смак, на повітрі поступово вивітрюються (втрачають кристалізаційну воду). Речовина з помірною токсичністю. Відноситься до класу небезпеки 4 (малонебезпечна речовина), тому працювати в домашніх умовах було безпечно, але обов’язково потрібно дотримуватися техніки безпеки поводження з хімічними речовинами. 

Перш ніж приступити до вирощування монокристалу, потрібно потрібно підготувати інструмент і матеріали. На перщому етапі потрібно підготувати відповідну наважку мідного купоросу, в таблиці знаходимо коефіцієнт розчинності солі і обчислюємо кількість солі необхідну для приготування насиченого за температури 30-60 C° розчину з розрахунку на 100 г води. Відповідно для ідного купоросу: 45 г на 100 мл води. Ріст кристала буде відбуватися в воді. Вона повинна бути добре очищена від домішок, прокип’ячена та відфільтрована. Посуд для досліду не повинен бути металевим. Так як він може окислюватися через дії соляного розчину. Розмір посуду для вирощування не має значення і обмежується тільки розміром бажаного кристала. Потрібно не допускати в ємності наявність смітинок і сміття, тому що вони будуть перешкоджати наростання солі на основний кристал. Тому перед експериментом посуд слід добре промити і висушити. В якості основи була взята нитку. Додатково знадобиться: дерев'яна палочка для розмішування, паперові рушники, фільтрувальний папір, лійка, безбарвний лак для нігтів і олівець.

Після підготовки інструменту та метеріалу та зважування компоненту для вирощування, переходимо до другого етапу, який включає в себе процес: внесення у посудину з нагрітою водою зважену кількість солі, приготування насичений розчин солі; фільтрації одержаного розчину. Потім залишаємо гарячий розчин для охолодження. Через певний час випадають дрібні кристали. Серед цих кристалів потрібно відібрати зразки найбільш правильної форми, кристали – затравки. Відібраний кристал-затравку прикріпити за допомогою нитки та підвісити в розчин. Посудину поставити в тепле місце, за рахунок випаровування води з розчину починається ріст кристалу.

Ріст кристалу відбувався протягом 45 днів. Готовий кристал дістаємо з розчину, промиваємо та просушуємо серветкою. Розмір кристалу збільшився в три рази від початкових розмірів зародку. Готові кристали мають насичений синій колір, також утворилися відростки та двійники.

Щоб визначити комплекс елементів симетрії та сингонію готового кристалу потрібно намалювати проекцію вирощеного монокристалу в різних площинах. Для мідного купоросу притаманна моноклінна сингонія. Цей тип сингонії характеризується трьома різними за довжиною базовими векторами й двома прямими кутами. Тобто, елементарна комірка — похилий паралелепіпед із прямокутником в основі. Одна вісь другого порядку. a=b=c, α=β=90°≠γ, формула симетрії – 𝐿2 

Для того щоб виміряти кути між гранями кристалів є прилад, який називається прикладним гоніометром. Його можна виготовити із рухомої лінійки та транспортиру. Потрібно прикласти кристал до планки транспортиру у точці кріплення так, щоб грань кристала була перпендикулярна площині лінійки. Повернути лінійку так, щоб друга грань кристала була перпендикулярна площині другої лінійки.і виміряти величину кута між ними за допомогою транспортира.

Результати вимірювань представлені в таблиці:{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Грані: Кути між гранями:160°260°3120°4120°{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}590°

Цей експеримент допоміг детально вивчити процес вирощування, структуру, склад, морфологію та анатомію отриманого кристалу. Також дав можливість удосконалити базові знання з неорганічної хімії, оволодіти прийомами самостійної роботи для підготовки і вирощування монокристалів з водних розчинів солей як науково-експериментального дослідження.