Нескучная химия: как вырастить дома кристаллы

Почему большинство людей на просьбу назвать самый нелюбимый предмет часто восклицают: «Химия!»? Школа даёт на первый взгляд скучную и непонятную для 13–14-летнего подростка часть этого предмета. Начинать же стоит с самого интересного — кандидат химических наук, педагог Лаборатории естествознания ЗИЛа Денис Жилин рассказывает о том, как вернуть и пробудить интерес к предмету.

Если говорить о химии, то начинать с зазубривания формул и правил точно не стоит. Желательно показать красоту химии, устроить интересные превращения, провести интересные опыты (под контролем опытного химика и с соответствующим оборудованием, разумеется). Например, с отличного опыта по выращиванию кристаллов.

Когда в химических реакциях образуются металлы, они часто представляют собой дендритные кристаллы. Своё название они получили от слова «дендрос» — «дерево», потому что ветвятся, как деревья. Чтобы кристаллы были большими и прочными, они должны расти медленно.

Поэтому процесс роста приходится искусственно замедлять: либо вводя барьеры между реагентами, либо затрудняя поступление реагентов другим способом. В лаборатории естествознания в ЗИЛе школьники исследуют способы выращивания дендритных кристаллов меди в рамках программы поддержки проектной деятельности.

Как провести опыт дома?

На дно стакана насыпают кристаллы сульфата меди где-то на полсантиметра. Заливают водой (или лучше 2–5% раствором соляной кислоты) так, чтобы между кристаллами не оставалось воздуха. Сверху присыпают твёрдым хлоридом натрия (поваренная соль) на один сантиметр.

Заливают концентрированным раствором поваренной соли (можно с примесью кислоты). В раствор кладут вату так, чтобы её слой в 1–2 сантиметра полностью перекрыл кристаллы соли, на вату кладут гранулы олова. Если нет олова, попробуйте железные скрепки, но тогда дендриты вырастут не такие прочные.

Стакан сверху закрывают так, чтобы раствор из него не испарялся, для этого можно смазать края стакана вазелином и положить на него сверху кусок стекла. Оставляют на 3–5 дней, по прошествии этого времени на месте кристаллов сульфата меди появятся дендриты металла.

Читайте также:

Химия в школе: 7 вещей, которые бесят

Обязательно покажите ребёнку такие кристаллы, а лучше найдите хороший кружок по химии, где их можно попробовать вырастить под руководством специалиста, ведь за скучными формулами скрываются настоящие чудеса.

Теперь кратко расскажу, как застывает переохлаждённая вода

При охлаждении воды ниже нуля градусов она может оставаться жидкой. Дело в том, что кристаллы льда (да и любого другого твёрдого вещества) всегда начинают расти из маленьких зародышей, а образование зародышей энергетически невыгодно, ибо у них очень большая удельная поверхность (то есть поверхность в расчёте на единицу массы).

Образование новой поверхности всегда невыгодно, в этом убеждался всякий, кто хоть раз пытался что-нибудь разломать. Жидкость, охлаждённая ниже температуры кристаллизации, называется переохлаждённой жидкостью. Если в неё внести затравку (кристалл твёрдого вещества или что-то твёрдое с развитой поверхностью), на ней немедленно начнётся кристаллизация. При этом выделяется энергия, температура поднимается до температуры кристаллизации, и кристаллизация останавливается.

Поэтому чем сильнее мы переохладим жидкость, тем большее её количество закристаллизуется. В лаборатории мы со школьниками научились достаточно сильно переохлаждать воду, так, что она кристаллизуется почти полностью. Это очень увлекательное зрелище!

В комментариях я постараюсь ответить на все ваши вопросы. Пишите или приходите к нам в лабораторию естествознания.