Номер 2, страница 214 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Примерные темы учебных проектов. II. Эксперимент и моделирование — основные физические методы исследования природы - номер 2, страница 214.

Условие.

• Выращивание кристаллов поваренной соли (или медного купороса).

Решение.

Выращивание кристаллов в домашних условиях — это увлекательный и познаваемый процесс, демонстрирующий явление кристаллизации из насыщенного раствора. Ниже представлена подробная инструкция для выращивания кристаллов из поваренной соли и медного купороса.

Выращивание кристаллов поваренной соли ($NaCl$)

Кристаллы поваренной соли (хлорида натрия) имеют правильную кубическую форму и получаются бесцветными (прозрачными) или молочно-белыми.

Необходимые материалы и оборудование:
- Поваренная соль ($NaCl$). Желательно использовать чистую соль крупного помола без добавок (йода, антислеживающих агентов).
- Вода. Лучше всего подходит дистиллированная, но можно использовать и фильтрованную или кипяченую.
- Две термостойкие стеклянные банки или стакана.
- Кастрюля для нагрева воды.
- Нитка (лучше хлопчатобумажная) или тонкая леска.
- Карандаш или любая палочка, которая может лежать на горлышке банки.
- Фильтровальная бумага, марля или ватный диск для фильтрации раствора.

Пошаговая инструкция:
1. Приготовление насыщенного раствора. Налейте в кастрюлю стакан воды и подогрейте ее (примерно до 50–60 °C), не доводя до кипения. Начните добавлять соль небольшими порциями, тщательно размешивая до полного растворения каждой порции. Продолжайте добавлять соль до тех пор, пока она не перестанет растворяться и начнет оседать на дне. Это означает, что вы получили насыщенный раствор.
2. Создание затравочного кристалла. Перелейте горячий насыщенный раствор в чистую банку, отфильтровав его через марлю или фильтровальную бумагу, чтобы избавиться от примесей и нерастворившихся частиц. Оставьте банку на несколько дней. По мере остывания и медленного испарения воды на дне образуются маленькие кристаллики. Альтернативный способ – налить немного раствора на блюдце и дать воде полностью испариться. Выберите из получившихся кристалликов самый крупный и ровный — это будет ваша "затравка".
3. Рост основного кристалла. Аккуратно достаньте выбранный кристаллик-затравку. Привяжите его к нитке. Другой конец нитки закрепите на середине карандаша. Оставшийся раствор еще раз отфильтруйте в другую чистую банку. Опустите затравку в отфильтрованный раствор так, чтобы она оказалась примерно в его центре, не касаясь дна и стенок. Карандаш при этом будет лежать на горлышке банки.
4. Уход и наблюдение. Накройте банку листом бумаги или салфеткой, чтобы защитить раствор от пыли, но оставить возможность для испарения воды. Поставьте конструкцию в место без сквозняков и резких перепадов температуры. По мере испарения воды соль из раствора будет оседать на затравке, и кристалл начнет расти. Процесс может занять от одной до нескольких недель. Раз в 1-2 недели рекомендуется фильтровать раствор для удаления мелких "паразитных" кристалликов и поддержания чистоты роста.

Ответ: В результате выполнения этих действий будет выращен монокристалл поваренной соли кубической формы. Его размер будет зависеть от продолжительности эксперимента и соблюдения условий роста (стабильность температуры, чистота раствора).

Выращивание кристаллов медного купороса ($CuSO_4 \cdot 5H_2O$)

Кристаллы медного купороса (пентагидрата сульфата меди(II)) имеют красивую форму асимметричного ромбоэдра и насыщенный синий цвет.

Важно: Медный купорос токсичен! Все работы следует проводить в резиновых перчатках. Не допускайте попадания вещества и его раствора на кожу, в глаза или внутрь. Не используйте пищевую посуду для эксперимента. По окончании работы тщательно вымойте руки.

Необходимые материалы и оборудование:
- Медный купорос ($CuSO_4 \cdot 5H_2O$). Продается в магазинах для сада и огорода как фунгицид.
- Дистиллированная или кипяченая вода.
- Стеклянная или пластиковая посуда (не металлическая!, так как сульфат меди реагирует с большинством активных металлов).
- Леска (предпочтительнее нитки, так как она не впитывает раствор и не окрашивается).
- Остальное оборудование аналогично предыдущему опыту.

Пошаговая инструкция:
Процесс выращивания кристалла медного купороса аналогичен выращиванию кристалла соли.
1. Приготовление насыщенного раствора. В стеклянной банке растворите медный купорос в горячей воде (около 60-70 °C). Добавляйте порошок порциями и размешивайте неметаллической палочкой до тех пор, пока он не перестанет растворяться.
2. Создание затравки. Тщательно отфильтруйте горячий раствор в чистую банку. Дайте ему остыть. На дне образуются мелкие кристаллы. Выберите из них самый крупный и правильной формы для затравки.
3. Рост кристалла. Привяжите кристаллик-затравку к леске и подвесьте его на карандаше в отфильтрованном и остывшем растворе, как и в опыте с солью.
4. Уход и наблюдение. Накройте банку бумагой и оставьте в спокойном месте. Кристаллы медного купороса растут заметно быстрее соляных. Уже через несколько дней вы увидите результат. Раствор также следует периодически фильтровать, чтобы кристалл рос чистым, без дефектов и "паразитных" наростов.

Ответ: В результате будет выращен ярко-синий кристалл медного купороса, имеющий форму ромбоэдра (кристаллическая решетка относится к триклинной сингонии). Размер кристалла будет зависеть от времени и аккуратности проведения опыта.