Лабораторная работа № 3, страница 61 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 2. Механические свойства жидкостей, газов и твёрдых тел. Параграф 15. Строение твёрдых тел. Кристаллические и аморфные тела. Задание 15 - страница 61.

Условие.

Лабораторная работа № 3*

Наблюдение роста кристаллов

Цель работы:

научиться выращивать кристаллы и наблюдать их рост.

Приборы и материалы:

химический стакан, насыщенный раствор поваренной соли, насыщенный раствор медного купороса, кристаллы поваренной соли, кристаллы медного купороса, нитки, стеклянная палочка*, микроскоп с предметным и покровным стёклами*.

Порядок выполнения работы

1. Привяжите к нитке кристаллик поваренной соли.

2. Опустите кристаллик в насыщенный раствор поваренной соли и наблюдайте в течение трёх дней рост кристалла.

3. Повторите опыт с кристалликом медного купороса.

4. Опишите свои наблюдения.

5*. Дополнительное задание. Нанесите на предметное стекло микроскопа с помощью стеклянной палочки раствор поваренной соли. Поместите стекло под микроскоп, добейтесь необходимой резкости и наблюдайте образование кристаллов.

Решение.

Решение

Рост кристаллов происходит из насыщенных или пересыщенных растворов. В данном эксперименте используется насыщенный раствор. По мере испарения растворителя (воды) концентрация растворенного вещества (соли) увеличивается, и раствор становится пересыщенным. Избыток вещества начинает осаждаться на имеющихся центрах кристаллизации. В качестве такого центра выступает кристаллик, опущенный в раствор на нитке (так называемая "затравка"). Молекулы или ионы растворенного вещества присоединяются к кристаллической решетке затравки в строго определенном порядке, благодаря чему кристалл растет, сохраняя свою характерную геометрическую форму.

Наблюдение роста кристалла поваренной соли (пункты 1-2, 4)

При погружении кристаллика поваренной соли ($NaCl$) в ее насыщенный раствор начинается процесс роста. В течение трех дней можно наблюдать, как кристаллик постепенно увеличивается в размерах. Рост происходит неравномерно, но кристалл стремится сохранить свою изначальную форму – куб. Это связано со строением его кристаллической решетки. По мере испарения воды из стакана раствор становится пересыщенным, и избыток соли $NaCl$ откладывается на поверхности затравки. Если испарение происходит медленно, кристалл получается более крупным и с ровными гранями. На дне стакана также могут образовываться новые мелкие кристаллики.

Ответ: В ходе наблюдения было установлено, что кристаллик поваренной соли, помещенный в насыщенный раствор, за три дня заметно увеличился в размерах, сохранив свою кубическую форму. Рост кристалла обусловлен испарением воды и кристаллизацией избытка соли из пересыщенного раствора.

Наблюдение роста кристалла медного купороса (пункты 3, 4)

Опыт с медным купоросом (пентагидрат сульфата меди(II), $CuSO_4 \cdot 5H_2O$) аналогичен опыту с поваренной солью. Затравочный кристаллик медного купороса, имеющий характерный ярко-синий цвет и форму ромбоэдра (или асимметричного параллелепипеда), опускается в насыщенный раствор медного купороса. В течение нескольких дней наблюдается его рост. Кристалл увеличивается в объеме, при этом его грани остаются ровными, а форма сохраняется. Процесс роста также объясняется медленным испарением воды, что приводит к пересыщению раствора и осаждению избытка $CuSO_4 \cdot 5H_2O$ на затравке. Кристаллы медного купороса часто получаются более крупными и правильными по форме, чем кристаллы поваренной соли.

Ответ: В ходе наблюдения было установлено, что синий кристаллик медного купороса, помещенный в свой насыщенный раствор, за три дня увеличился в размерах, сохранив свою характерную ромбоэдрическую форму. Рост кристалла обусловлен кристаллизацией избытка соли из раствора по мере испарения воды.

Наблюдение образования кристаллов под микроскопом (пункт 5*)

При нанесении капли насыщенного раствора поваренной соли на предметное стекло и наблюдении под микроскопом процесс кристаллизации происходит значительно быстрее. Вода из тонкого слоя жидкости испаряется очень быстро. Почти сразу после фокусировки микроскопа в поле зрения начинают появляться центры кристаллизации. Из них быстро вырастают мелкие кристаллики, имеющие четкую кубическую форму. Они соединяются друг с другом, образуя сложные, ветвящиеся структуры, похожие на морозные узоры. Весь процесс занимает всего несколько минут.

Ответ: При наблюдении под микроскопом капли насыщенного раствора поваренной соли было зафиксировано быстрое образование множества мелких кристаллов кубической формы по мере испарения воды. Кристаллы быстро росли и соединялись, формируя узорчатые структуры.