Влияние различных факторов на рост и форму кристаллов медного купороса

Введение

Предметом своих исследований мы выбрали влияние различных факторов на рост и форму кристаллов медного купороса, пятиводного сульфата меди (II).

Цель работы состоит в том, чтобы исследовать, как классическая музыка, музыка тяжелого рока, рэпа и национальная музыка, а также энергия нашего сознания и наших слов влияют на темп роста и форму кристаллов медного купороса.

Задачи, поставленные в исследовании, были следующие:
- Вырастить монокристалл медного купороса в обычных условиях;
- Вырастить кристаллы, которые во время роста “слушали” различную музыку;
- Вырастить кристаллы на банках маточных растворов, у которых были приклеены бумаги со словами “спасибо”, “ты урод”, “любимый”;
- Сравнить все кристаллы и сделать вывод: зависит ли форма и рост кристаллов от каких-либо факторов.

В процессе работы над данной темой были проработаны различные научные работы, что позволило нам познакомиться с методикой выращивания кристаллов, затруднение вызвал поиск литературы по предмету исследования.

Мы считаем, что наша работа не настолько актуальна, но новизна работы заключается в том, что до сих пор не изучалась зависимость формы и роста кристаллов медного купороса от тех факторов, которые легли в основу исследований.

В ходе работы был использован такой метод исследования как научный (или демонстрационный) эксперимент.

Выращивание больших монокристаллов медного купороса

Выращивать кристаллы – не пустая забава. Кристаллизация – очень распространенный в химии процесс, редко какое производство без него обходиться.  Конечно, на заводе выращивают кристаллы не ради красоты. Там задача совсем иная. Но если заодно получается красиво, разве это плохо? Например, искусственные ярко-красные рубины выращивают не только для украшений в наручных часах, они играют роль опоры для вращающихся деталей. Теперь научились выращивать и самые твердые на свете кристаллы – синтетические алмазы.

Выращивание кристаллов поистине удивительное занятие и, пожалуй, самое простое, доступное и дешевое, и, что немаловажно, максимально безопасно с точки зрения техники безопасности.

Современная литература по демонстрационному эксперименту, как правило, не всегда указывает на детали в методике по выращиванию кристаллов. Ниже мы излагаем методику по выращиванию кристаллов, которой мы пользовались в ходе нашей работы.

Этот график показывает растворимость некоторых солей в воде. Как показывает практика, наиболее распространёнными среди них являются: хлорид натрия NaCl, медный купорос CuSO₄·5H₂O, квасцы (алюмокалиевые KAl(SO₄)₂·12H₂O, хромокалиевые KCr(SO₄)₂·12H₂O).

Как правило, при выборе материала важны следующие факты:

- доступность и дешевизна;
- вещество должно быть стабильным (в частности, к повышению температуры) и химически чистым;
- способность вещества растворяться в доступном растворителе;
- должен быть известен характер растворения вещества (иногда приходится наблюдать экзо- или эндотермическое растворение);
- вещество не должно вступать в химическую реакцию со средой (здесь имеется ввиду и воздух) и растворителем или давать с ним устойчивую систему, несклонную к кристаллизации (попытки кристаллизовать гидроксиды щелочных металлов, сахарные сиропы к успеху не приведут);
- образующиеся кристаллы должны быть стабильны (на воздухе кристаллы хромокалиевых квасцов, тиосульфата и сульфита натрия выветриваются: теряют кристаллизационную воду, превращаясь в порошок);

Требуемое оборудование:
- химическая посуда (литровые и трехлитровые банки)
- водяная баня (я использовала кастрюлю)
- сосуд для кипячения (трехлитровая банка)
- дистиллированная вода
- леска
- фильтровальная бумага
- дополнительные мелочи, которые требуются при выполнении (воронки, ложка)

Монокристалл медного купороса – это призма, в сечении которой лежит ромб. Основой его выращивания, как пишет любая литература, является насыщенный раствор соли. Однако здесь есть свои нюансы, которые следует оговорить.

Авторы многих книг по выращиванию кристаллов свои методики основывают на следующем:
- приготовлении пересыщенных растворов (самая распространённая) с дальнейшей кристаллизацией в открытом (закрытом: термостат) сосуде;
- испарении насыщенного раствора открытым (закрытым: эксикатор) способом

Мы использовали первый “открытый” вариант.

В данной методике выращивания кристаллов можно выделить несколько подпунктов.

Приготовление маточного раствора

Самое важное: для выращивания кристаллов используют только свежеприготовленные растворы!!!

Для приготовления маточного раствора мы использовали дистиллированную воду, хорошо вымытую трехлитровую банку. В неё наливали дистиллированную воду, ставили на водную баню и добавляли медный купорос. Когда температура раствора достигнет 85 C и раствор “насытится”, купорос будет оставаться на дне, тогда я перестаю добавлять его. Потом я фильтрую раствор через фильтровальную бумагу в заранее подготовленную чистую литровую банку и оставляю на сутки при комнатной температуре.

На следующий день осматриваем раствор. На дне должен оставаться избыток кристаллов.

Получение кристалла затравки

Раствор аккуратно сливаем в другую банку, а из оставшихся на дне банки кристаллов выбираем подходящие по форме кристаллики.

Потом мы растворяем половину выпавших в осадок кристаллов, затем ставим банку с раствором при комнатной температуре и через 5-10 минут опускаем туда кристаллик-затравку, подвязанный на леске. Спустя сутки, вновь осматривают раствор, стараясь не колыхать стакан, чтобы не вызвать незапланированную кристаллизацию. Если образовалось множество мелких сросшихся бесформенных кристалликов, как после резкого охлаждения, тогда нужно уменьшить количество соли и повторить описанную стадию.

Затравка является исходным кирпичиком для получения монокристалла.

Выращивание монокристалла

Снова готовим насыщенный раствор на основе исходного маточного. Для этого готовый раствор ставим на водяную баню и нагреваем. Чем меньше мы добавим на этом этапе, тем лучше (можно просто нагреть насыщенный раствор, без добавления медного купороса). Греем и перемешиваем. Как только раствор нагрелся, вынимаем банку и снова фильтруем раствор в заранее приготовленную банку. Банку с раствором ставим на выбранное место, и даем 10-20 минут постоять, чтобы жидкость немного успокоилась. Наш раствор не пересыщенный, поэтому “лишние градусы” могут вызвать растворение затравки, что нам не нужно.

Далее следует сказать, что можно вырастить кристалл и без нити. Всё, что для этого требуется – стакан с плоским дном, так как для этой цели затравку аккуратно укладывают на середину дна. Здесь рост кристалла будет ограничен стенками стакана, и преимущественно он будет расти в стороны.

Далее мы следим за ростом кристалла каждый день, ни в коем случае не сотрясая раствор, иначе эта встряска породит в системе мгновенную кристаллизацию. Так многие авторы советую доливать раствор в систему по мере его испарения. Это очень сложная операция, поскольку возникшая сильная диффузия также может вызвать сбои в росте кристалла. Вначале мы увидели, как система “обживает” затравку, как они подстраиваются друг под друга. В итоге мы получили правильный монокристалл.

У кристаллов есть своя особенность, они должны быть гладкими и прозрачными. Однако, при частом прикасании к кристаллу, хранении на открытом воздухе, на свету, мы наблюдаем его помутнение: кристалл выветривается, т.е. теряет входящую в его состав воду. Поэтому хранить кристаллы следует в герметичных пакетах или баночках в холодильнике.

Изучение влияния различных факторов на рост и форму кристаллов медного купороса

Мы занимались выращиванием кристаллов медного купороса в течение года. После нескольких месяцев проб и ошибок нам наконец удалось получить правильный монокристалл, вырастить который, кстати, задача не простая. Но на этом мы не остановились, а решили пойти дальше.

Когда ваше сердце открыто для всего нового, то вы начинаете замечать мелочи, которые могут привести вас к новым открытиям.

Так, однажды посмотрев программу о воде и её свойствах, нам пришла мысль подвергнуть маточный раствор воздействию музыки. Это был первый шаг на пути в новый и неисследованный мир.

Сначала мы не имели ни малейшего представления о том, какую музыку мы будем использовать, и при каких условиях будем проводить наш эксперимент. Но после множества проб и ошибок пришли к заключению, что лучший способ, он же и самый простой – поставить банку с раствором на стол между двух динамиков и включить музыку такой громкости, какую обычно слушает человек.

Кроме того, мы должны были взять раствор, который мы использовали в предыдущих экспериментах.

Результат были интересными.

Любая классическая музыка, воздействию которой мы подвергали раствор, приводила к образованию правильных сформированных кристаллов с отчетливо выраженными характерными чертами.

В противоположность этому раствор, на который воздействовали неистовой музыкой тяжёлого рока, способен был в лучшем случае образовать неправильно сформированные кристаллы ( “химеры” ).

Осетинская музыка, с ее яркими и чистыми интонациями, привела к созданию прекрасных и хорошо сформированных кристаллов.

Но на этом наши эксперименты не закончились.

Далее мы задались вопросом, что произойдет, если мы напишем слова вроде “ты красивый”, “ты урод” и “любимый”, на листочках бумаги и обернем их вокруг банок с раствором медного купороса, чтобы слова были обращены к нему.

Мы чувствовали себя будто исследователи, отправляющиеся в путешествие сквозь неизведанные джунгли.

Результаты эксперимента не разочаровали нас. Раствор, которому показывали слова “ты красивый”, образовал красивые кристаллы, в то время, как раствор, которому показывали слова “ты урод”, создал кристаллы, подобные кристаллам раствора, “слушавшего” тяжелый рок.

Дальнейшие эксперименты показывали, что самые красивые кристаллы образовались в растворе, который подвергался воздействию слова “любимый”.

Слово “любимый”

Слова “ты красивый”

Слова “ты урод”

Мы задумались над тем, почему музыка оказывает такое большое влияние на образование кристаллов и почему совершенно различные результаты достигаются в зависимости от того, воздействию каких сказанных или написанных слов подвергается раствор медного купороса. Мы предполагаем, что один из вариантов ответа в том, что всё есть вибрация.

Сегодня квантовая механика подтверждает, что материя – это не более, чем вибрации. Каждая вещь состоит из атомов, а каждый атом – это ядро с вращающимися вокруг него электронами. Количество и форма электронов придают каждому веществу особый набор колебательных частот, то есть каким бы ни было вещество, нет ничего твердого. Вместо этого существуют лишь ядра, окруженные бесконечно вращающейся волной. Все находится в вечном движении колебании (вибрации) на невообразимой скорости. Музыка – это тоже вибрация, она может быть легко понята и истолкована практически каждым. Так, звуки Симфонии №9 Бетховена, грандиозная молитва красоте, создают целительные частоты вибрации. Но как можно объяснить тот факт, что на образование кристаллов оказывают влияние слова, написанные на бумаге и показанные раствору медного купороса? На самом деле написанные слова также излучают уникальные вибрации, которые раствор в состоянии почувствовать, превращая эти колебания в форму.

Вывод, который мы можем извлечь из этого эксперимента, заключается в том, что слова и музыка обладают силой. Вибрации хороших слов и хорошей музыки оказывают положительное воздействие на наш мир, в то время как вибрации, исходящие от негативных, жестких слов, и агрессивной музыки обладают способностью разрушать его.

Люди тоже вибрации или энергетические колебания, и каждый человек вибрирует со своей собственной, уникальной частотой. Более того, каждый из нас обладает “сенсорными способностями” и может улавливать вибрации других. Человек, который испытывает печаль, будет генерировать часто печали, а тот, кто всегда доволен и живет полной жизнью, будет излучать энергию на соответствующей радостной частоте. Человек, который любит других, посылает от себя вибрации любви, а совершающий злые поступки – темные и злые вибрации.

Подобный принцип также применим к различным предметам и даже к местам. Есть, например, места, в которых часто происходят несчастные случаи; места, где процветает бизнес; места, которые просто излучают счастье. Проводя свое исследование, мы еще раз нашли подтверждение вышесказанного, т.е. в течение нескольких месяцев мы старались вырастить кристаллы, соблюдая в точности методику выращивания, но у нас ничего не получилось. И тогда нам пришла мысль поменять место работы. Когда мы поменяли помещение, то первая же попытка вырастить крупные кристаллы оказалась удачной.

На этом наши эксперименты не закончились. Это только первые шаги в познании нового, неизведанного.

Нам кажется, что благодаря этому эксперименту мы получаем очень важный урок. Сейчас стремительно развивающийся век, и мы должны основательно изменить сам образ нашего мышления для того, чтобы изменить тот мир хаоса, в котором живем. Нам надо заботиться друг о друге, о детях, говорить им слова доброты и любви. Это поможет стать им здоровыми и сильными духом.

Заключение

В процессе наших исследований мы пришли к выводам, что воздействие музыки на раствор медного купороса и написанные слова, обращенные к раствору, оказывают определенное влияние на рост и форму кристаллов.

Библиографический список

1. Шаскольская М.П., “Кристаллы” М.
2. Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. “Книга по химии для домашнего чтения”, М., Химия 1994г.
3. Полосин В.С., “Школьный эксперимент по неорганической химии”, УЧПЕДГИЗ, 1959г.
4. Масару Эмото, “Послания воды”, “София”, 2006г.

Автор работы:
Абаева Дана Артуровна, 7 класс

Научный руководитель:
Качмазова Изабелла Андреевна,
учитель химии ГБОУ СОШ №8 г. Беслана

ГБОУ СОШ №8
г. Беслан