Практическая работа по химии "Выращивание кристаллов"
Оборудование, реактивы: 2 термостойких химических стакана, толстая нить, затравка, стеклянная палочка для перемешивания, палочка для закрепления нити, фильтр, воронка, чашка Петри, порошок медного купороса, микроскоп, предметное стекло, препаровальная игла, пинцет, кристаллик медного купороса.
- вырастить кристаллы разных солей;
- изучить условия образования кристаллов;
- проанализировать полученные результаты.
Оборудование: 2 термостойких химических стакана, толстая нить, стеклянная палочка для перемешивания, палочка для закрепления нити, фильтр, воронка, чашка Петри, микроскоп, предметное стекло, препаровальная игла.
Реактивы: порошок медного купороса, дистиллированная вода
1. Организационный момент. Объявление темы, постановка цели.
Вводная часть, создание мотивации к восприятию учебного материала
Ребята, прежде чем начать урок, я хочу проверить Ваше эмоциональное состояние. У вас на парте таблички «Шкала эмоционального состояния». Поставьте галочку на таблице из 6 лиц, чье выражение отражает ваше настроение в начале урока.
Сегодня на уроке мы поведем практическую работу «Выращивание кристаллов»
Подобен чуду рост кристалла, Когда обычная вода, Одним мгновением вдруг, стала Сверкающим осколком льда. Луч света, затерявшись в гранях, Рассыплется на все цвета, И нам тогда понятней станет, Какой бывает красота.
Павел Леонтьев
- вырастить кристаллы медного купороса,
- изучить условия их образования,
- рассмотреть структуру кристаллов под микроскопом
- познакомиться с многообразием кристаллов их красотой
Кристаллы, кристаллы, соцветья во мглу погруженной земли. Когда расцвели вы, на свете другие цветы не цвели. Нацежен был мало-помалу Из мрака лучистый хрусталь, чтоб стало под силу кристаллу вместить невместимую даль. Тускла на свету, но как факел кристалла живая свеча пылает во мраке…Во мраке – начало любого луча.
(Испанский поэт и философ Мигель де Унамуно)
I этап: Введение
Учитель: Прежде чем приступить к практической работе, я хочу с Вами побеседовать: А знаете ли Вы, что такое кристаллы? (Вы знакомились с ними по физике)
КРИСТАЛЛЫ – (от греч. krystallos, первонач. – лед), твердые тела, атомы или молекулы которых образуют упорядоченную периодическую структуру (кристаллическую решетку).
– Какие типы кристаллических решеток вы знаете из курса химии? – Поэтому, на какие виды можно поделить все кристаллы, в зависимости от типа кристаллической решетки?
(Демонстрация кристаллических решеток графита, поваренной соли, меди)
– Какими свойствами обладают кристаллы?
(Анизотропия и изотропия) Неодинаковость свойств кристалла в различных направлениях называют анизотропи'ей.
Изотропия, изотропность (от изо. и греч. tropos — поворот, направление), одинаковость физических свойств по всем направлениям (в противоположность анизотропии). Все газы, жидкости и твёрдые тела в аморфном состоянии изотропны по всем физическим свойствам. У кристаллов большинство физических свойств анизотропно. Однако чем выше симметрия кристалла, тем более изотропны его свойства. Так, у высокосимметричных кристаллов (алмаз, германий, каменная соль) упругость, прочность, электрооптические свойства анизотропны, но показатель преломления света, электропроводность, коэффициент теплового расширения и т. д. — изотропны (в менее симметричных кристаллах эти свойства также анизотропны.
– Все кристаллы обладают разными свойствами, как вы думаете, почему у всех кристаллов разные свойства?
Раздел физики, изучающий кристаллы, называется кристаллографией. Кристаллы изучает раздел физики, который называется физикой твердых тел. Кто после школы будет обучаться в техническом ВУЗе, захочет связать свою судьбу с техникой, тот будет подробно изучать этот раздел и узнает много интересного. (Физика твердых тел).
– Как Вы думаете, связана ли наша жизнь с кристаллами, имеют ли они какое-то практическое значение в природе и для человека? Зачем они нам нужны?
Живя на Земле, мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах, выращиваем их в лабораториях, широко применяем в технике и науке, едим кристаллы, лечимся ими. Но, кроме того, кристаллы – очень красивое, завораживающее явление природы – я думаю, многие с этим согласятся. Они являются самыми необыкновенными и загадочными камнями. С глубокой древности им приписывают магические, целебные свойства. Ученые утверждают, что кристаллы способны записывать и передавать какую-либо информацию. Способны разговаривать. Федор Михайлович Достоевский утверждал, что красота спасет мир. Глядя на кристаллы и драгоценные камни, испытываешь чувство ликования, радости. Любуясь красотой, люди научились выращивать искусственные самоцветы, кристаллы, например, алмазы, сапфиры, хрусталь. Для этого было создано сложнейшее оборудование. Мы сегодня попробуем вырастить кристаллы в лабораторных условиях, используя оборудование, стоящее у вас на партах. Конечно, мы не сможем получить алмазы, сапфиры, а вот кристаллы медного купороса получить очень просто.
– Ребята, на какие вопросы вы бы хотели услышать ответы на сегодняшнем уроке? (Почему растут кристаллы, где их применяют) – Какую цель мы поставим перед собой? (Вырастить кристаллы, рассмотреть их структуру под микроскопом, ответить на вопрос: почему растут кристаллы?) – Я думаю, что мы вместе ответим на эти ваши вопросы в конце урока. – А вы как вы думаете, почему растут кристаллы? Запишем тему.
II этап: Выполнение работы (Инструкционная карточка для учащихся – Приложение )
Цель: вырастить кристаллы медного купороса, изучить условия их образования.
Проблемный вопрос: почему растут кристаллы?
– Давайте познакомимся с веществом, из которого будем получать кристаллы – медным купоросом.
– Ребята, кто помнит формулу медного купороса? – Каково химическое название этого вещества? Природный минерал, из которого получают купорос называется халькантит, содержащий сульфат меди пятиводный. В природе CuSO4 • 5H2O встречается в виде минерала халькантита. Параллельные агрегаты толщиной до 1 см, переслаивающиеся с желтоватой породой и отдельными кристаллами халькантита. В нижней части образца мелкозернистый сульфидный агрегат. А вот внешний вид медного купороса, у вас в стаканчиках с притертыми крышками. Медный купорос — пятиводный сульфат меди (II) CuSO4 • 5H2O. В древности его называли витриолом (от латинского слова vitrum — стекло), так как крупные кристаллы напоминают цветное синее стекло.
Медный купорос является ядохимикатом II класса опасности, то есть малотоксичное вещество. Его применяют для борьбы с грибковыми и бактериальными заболеваниями растений: опрыскивают томаты от фитофторы, плодово-ягодные, декоративные деревья и кустарники от парши, монилиоза, антракноза и других болезней, а также дезинфицируют раны. Даже борются с грибковыми заболеваниями рыб. (Аквариумисты применяют медный купорос при заболевании рыб бранхиомикозом, гиродактилезом, дактилогирозом, костиозом и одиниозом). Кроме того, его применяют в промышленности при производстве искусственных волокон, органических красителей, минеральных красок, для обогащения руды при флотации, при воронении стали, в гальванопластике.
III этап: Выполнение работы
- приготовление насыщенного раствора;
- фильтрование;
- затравка;
- выращивание монокристалла.
- доливание раствора
– Как вы думаете, какие способы мы будем использовать на уроке?
Кристаллизацию можно вести разными способами. Один из них – охлаждение насыщенного горячего раствора. Этот метод неприменим к веществам, растворимость которых мало зависит от температуры. К таким веществам относятся, например, хлориды натрия и алюминия, ацетат кальция. Испарение воды. Кристаллы могут также расти при конденсации паров – так получаются снежинки и узоры на холодном стекле. Третий способ – выращивание кристаллов из расплавленных веществ при медленном их охлаждении.
1 этап: приготовление пересыщенного раствора.
Итак, приступаем к выполнению 1-го этапа работы, приготовлению пересыщенного раствора.
Расскажите порядок действий.
– Какой раствор называется насыщенным? – Пересыщенным? – Как вы думаете, зачем мы нагревали воду? – Что такое растворение? – Каким оборудованием будем пользоваться? – Какие правила нужно соблюдать при выполнении любой практической работы? – Давайте повторим правила ТБ, которые нужно соблюдать при работе в химическом кабинете
– Какое химическое оборудование мы будем использовать на практической работе? – Можем мы уже сейчас определить одну из причин роста кристаллов? (Охлаждение, кристаллизация, то есть при охлаждении частицы становятся тяжелыми) – Какой пример можно привести пример из жизни, в природе об образовании кристаллов? – Например, представим осень, идет дождь, вдруг температура понизилась, стала –1 o С, пошел снег. – Почему? Что произошло в природе? (Произошла кристаллизация. Образование снежинок – кристалликов)
Т.о. стоит измениться температуре, как возникнет кристаллизация – лишнее вещество выкристаллизуется из раствора.
Помните: чтобы кристаллы росли как можно правильно, кристаллизация должна идти медленно. С физической точки зрения, кристалл растет потому, что этого требует второе начало термодинамики: уменьшается свободная энергия системы.
В растворе при охлаждении получается избыток твёрдого вещества. Частицы вещества имеют какую-то определённую форму, энергию и притягиваются тем сильнее, чем ближе им удаётся подойти друг к другу.
2 этап: фильтрование
– Зачем нудно отфильтровать лишнее вещество? (Оно будет мешать образованию кристалла). Для фильтрования используем фильтр, изготовленный своими руками из салфетки. – Кто помнит, как мы это делали в 8 классе? (Фильтруем) – Ребята, я слежу за вашей работой, правильно ли вы выполняете практические действия, оценка будет складываться общая: из теоретической части, практической части, техники безопасности. – Я вижу, что многие уже отфильтровали раствор. – Каков будет следующий этап работы?
3 этап: затравка
– Затравка. Что такое затравка? (Для затравки я приготовила вам кнопку. Кто-то может сделать свою затравку). – Привяжите ее на нитку и опустим в раствор, чтобы не касалось дна и стенок сосуда. – А теперь мы будем наблюдать за ростом кристаллов и записывать наблюдения в таблицу. – Ребята, а как Вы думаете, кристаллики должны иметь определенную форму или нет? – Каждое вещество образует кристалл определенной формы.
Вывод: кристаллы растут из растворов при охлаждении, испарении воды, на образование кристалла влияет энергия притяжения частиц. Уменьшается свободная энергия системы (Из закона физики).
IV этап: Проект на тему «Экспедиция в мир кристаллов». (Выступления учащихся)
К сегодняшнему уроку группа учащихся из 3-х человек подготовила проект по теме «Экспедиция в мир кристаллов», провела свои исследования. Давайте послушаем их. Пока у нас будут расти кристаллы.
V этап: Кристаллы под микроскопом
Давайте посмотрим, нет ли кристаллов у вас в сосудах? Рассмотрим кристаллы под микроскопом, какую структуру они имеют. – Итак, нашли вы ответы на поставленные вопросы, в начале урока? (Почему растут кристаллы?) – Подготовьте микроскоп к работе. Положите кристаллик на предметное стекло и рассмотрите его сначала при малом увеличении, а затем при большом, у кого позволяет микроскоп. – Какова форма кристалла медного купороса? (Медный купорос образует прекрасно оформленные кристаллы в форме косых параллелепипедов).
VI этап: посмотрим последние достижения науки в нашей стране. (Просмотр видеофильма)
VII этап: выводы:
– Цель урока достигнута. Мы познакомились со способами получения кристаллов, с причинами их роста, многообразием кристаллов и их применением.
– Итак, мир познания кристаллов на сегодняшнем уроке закончен, но он будет продолжен на следующих уроках, мы будем наблюдать за ростом кристаллов. Если кто-то хочет получить более глубокие знания о кристаллах, можете прочитать литературу, рефераты, подготовленные Купченко.