Проектная деятельность, страница 168 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

Приготовьте дома насыщенный раствор поваренной соли. Профильтруйте его и поставьте на несколько дней в тёплое место. Из образовавшихся на дне сосуда кристаллов выберите наиболее крупный и прозрачный. Раствор ещё раз профильтруйте и положите в него один выбранный кристалл для дальнейшего выращивания. Полученный через несколько дней кристалл принесите в школу для демонстрации на уроке физики.

Для проведения описанного выше эксперимента можно взять специальный набор по кристаллизации.

Для выполнения этого задания и успешного выращивания кристалла поваренной соли (хлорида натрия, NaCl) в домашних условиях, следуйте приведенной ниже развернутой инструкции.

Подготовка к эксперименту: материалы и оборудование

Перед началом работы убедитесь, что у вас есть все необходимое. Чистота посуды и материалов является ключом к успеху.

Список необходимого:

• Поваренная соль (NaCl). Лучше всего подойдет чистая соль крупного помола без добавок (например, йода или агентов против слеживания), так как примеси могут помешать росту правильного кристалла.

• Вода. Желательно использовать дистиллированную воду (продается в аптеках или автомагазинах). Если ее нет, можно взять фильтрованную и прокипяченную воду.

• Две стеклянные банки или термостойких стакана объемом около 0,5-1 л.

• Кастрюля для нагрева воды (для водяной бани).

• Ложка или палочка для перемешивания.

• Фильтр: можно использовать специальную фильтровальную бумагу, несколько слоев марли или бинта, или даже ватный диск.

• Неглубокая тарелка или блюдце для выращивания затравочных кристаллов.

• Тонкая прочная нить (лучше капроновая или шелковая) или леска.

• Карандаш, ручка или любая палочка, которая длиннее диаметра горлышка банки.

• Бумажная салфетка или кусок картона, чтобы прикрыть банку.

Ответ: Подготовлены все необходимые материалы и оборудование для проведения эксперимента.

Приготовление насыщенного раствора и затравочных кристаллов

На этом этапе мы создадим среду для роста кристаллов и получим "затравку" — маленький кристаллик, который станет основой для будущего большого кристалла.

1. Приготовление раствора. Налейте в стеклянную банку около 200-300 мл горячей воды (60-80°C). Проще всего нагреть воду в чайнике, но не используйте кипяток. Для безопасности можно подогревать воду в банке на водяной бане. Начинайте добавлять соль небольшими порциями, постоянно перемешивая, пока она не перестанет растворяться, и на дне не останется небольшой избыток нерастворенной соли. Это означает, что раствор стал насыщенным.

2. Фильтрация. Дайте раствору отстояться 5-10 минут, а затем аккуратно, пока он еще теплый, отфильтруйте его в другую чистую банку. Фильтрация необходима для удаления избытка соли и мелких примесей, которые могут помешать росту одного большого кристалла. Весь нерастворившийся осадок должен остаться на фильтре.

3. Получение "затравки". Небольшую часть отфильтрованного раствора (2-3 столовые ложки) налейте в блюдце. Поставьте блюдце в теплое место, где нет сквозняков, и прикройте салфеткой от пыли. Через 1-3 дня вода частично испарится, и на дне блюдца образуются маленькие кристаллики. Это и есть затравочные кристаллы.

4. Выбор "затравки". Аккуратно слейте остатки раствора из блюдца. Рассмотрите получившиеся кристаллы. Выберите из них один, самый крупный, с наиболее правильной кубической формой и без дефектов.

Ответ: Получен отфильтрованный насыщенный раствор соли и выбран наиболее крупный и прозрачный затравочный кристалл.

Выращивание крупного кристалла

Это самый длительный и ответственный этап. Главные условия успеха — терпение и аккуратность.

1. Подготовка "затравки". Аккуратно, стараясь не повредить, обвяжите выбранный кристаллик-затравку тонкой нитью. Другой конец нити привяжите к середине карандаша.

2. Погружение в раствор. Оставшийся основной объем насыщенного раствора (который вы отфильтровали в банку) должен остыть до комнатной температуры. Перед использованием его крайне желательно еще раз отфильтровать, чтобы гарантированно избавиться от любых случайно образовавшихся кристалликов. Опустите привязанный кристалл в банку с раствором так, чтобы он оказался примерно в центре объема жидкости, не касаясь дна и стенок сосуда. Длину нити можно отрегулировать, наматывая ее на карандаш, который лежит на горлышке банки.

3. Создание условий для роста. Накройте банку салфеткой или картонкой, чтобы защитить раствор от пыли, но оставить возможность для медленного испарения воды. Поставьте конструкцию в место, где нет резких перепадов температуры, вибраций и прямых солнечных лучей. Идеально подойдет полка в шкафу.

4. Наблюдение и уход. Кристалл будет расти очень медленно, по мере испарения воды. Процесс может занять от нескольких дней до нескольких недель. Раз в 5-7 дней рекомендуется осматривать кристалл. Если на дне или стенках банки начинают расти другие, "паразитные" кристаллы, нужно аккуратно вынуть основной кристалл, слить раствор, отфильтровать его заново, промыть банку и вернуть кристалл на место. Это обеспечит рост только одного, основного кристалла.

Ответ: Затравочный кристалл помещен в насыщенный раствор для дальнейшего роста в контролируемых условиях.

Завершение и хранение кристалла

Когда кристалл достигнет желаемого размера, эксперимент можно считать завершенным.

1. Извлечение и сушка. Аккуратно извлеките кристалл из раствора. Обрежьте нить. Промокните поверхность кристалла мягкой тканью или бумажным полотенцем, чтобы удалить остатки влаги. Не трите его, чтобы не повредить грани.

2. Хранение. Кристаллы соли гигроскопичны, то есть впитывают влагу из воздуха. Из-за этого со временем их поверхность может стать матовой и разрушиться. Чтобы сохранить кристалл надолго, его можно покрыть 1-2 слоями бесцветного лака для ногтей. Это создаст защитную пленку.

3. Демонстрация. Теперь ваш рукотворный кристалл готов для демонстрации на уроке физики! Вы можете рассказать о процессе кристаллизации, условиях, необходимых для роста, и строении кристаллических тел.

Для упрощения задачи можно использовать готовые наборы для выращивания кристаллов, которые содержат все необходимые реагенты и подробную инструкцию.

Ответ: Выращенный кристалл извлечен из раствора, высушен, при необходимости покрыт защитным слоем и готов к демонстрации.