«Выращивание кристаллов меди из раствора медного купороса в различных условиях».

КЧР.

Усть – Джегутинский муниципальный район, г. Усть – Джегута.

 Конкурс учебно – исследовательских работ и проектов.

Тема:

«Выращивание кристаллов меди из раствора медного купороса в различных условиях».

                                                                       Автор: Александрова Полина Алексеевна

                                                                  ученица 9 класса

                                                                       МКОУ «СОШ №2 г Усть – Джегуты»

                                                                             Руководитель: Мишечкина

                                                                                Светлана Александровна

                                                                                 учитель химии и биологии

МКОУ «СОШ №2 г Усть – Джегуты».  

                                                                          2017 год.

Оглавление.

1. Введение _______________________________________________________  стр.2
2. Содержательная часть:

а). Методика  и результаты исследования, их анализ ___________________  стр.3

3. Заключение:

а).  Итоги и выводы________________________________________________ стр.5

4. Список использованных ресурсов ___________________________________ стр.7
5. Приложение №1   (фото кристаллов меди) ___________________________ стр.8

Введение.

 Цель работы:

  - вырастить кристаллы меди в школьной лаборатории.

Задачи:

1. Изучить теоретический  материал о методике выращивания кристаллов меди.
2. Вырастить кристаллы меди и сравнить их размеры  и форму в зависимости от способа их получения:

- влияние температуры на образование кристаллов;                                                                            

- влияние толщины слоя поваренной соли;

- влияние размера сосуда;

- влияние толщины железной пластинки.

3. Рассчитать практический выход меди в лабораторных условиях.

Степень изученности проблемы:  недостаточно  изучена.

Краткий литературный обзор: В.А. Крицман, В.В. Станцо. Энциклопедический словарь юного химика.- М.:Педагогика, 1982г. – с.368.; журнал «Химия и химики» №4/2010г. – Журнал Химиков – Энтузиастов. 

Место проведения исследования: МКОУ «СОШ №2 г. Усть – Джегуты», кабинет химии №19.

Сроки проведения исследования: октябрь -  январь 2016 – 2017 учебного года.

2. Содержательная часть:

а). Методы исследования:

1.  Работа с ресурсами.

Изучив теоретический материал по ресурсам, изучила различную методику постановки опыта, узнала, что  ветвистые оранжево - красные кристаллы меди называются дендритами, выяснила, что данный опыт можно проводить довольно продолжительно, от нескольких дней до нескольких месяцев. Взяв на вооружение полученные знания, решила вырастить кристаллы, поменяв условия их выращивания и провести расчет на выход продукта, о чем в исследуемой литературе не упоминалось.

2. Эксперимент, наблюдение, анализ, описание и  обработка материала.

(Приложение № 2 фото проводимых исследований)

 2.1. Постановка опыта по выращиванию кристаллов меди.

Опыт №1.

Выращивание кристаллов меди из раствора медного купороса при обычных условиях в сосуде круглой формы на железной пластинке.

 Положила на дно сосуда круглой формы, немного медного купороса и засыпала его крупнозернистой поваренной солью. Прикрыла соль, кругом вырезанным из фильтровальной бумаги, так, чтобы круг касался стенок сосуда, и опусти на него железную пластинку, через 3 суток на пластинке образуется сплошная пленка, которую образуют мелкие кристаллы меди. Сняв кристаллы меди оранжево-красного цвета с железной пластинки, я рассмотрела их в цифровой микроскоп. Отметила их разную форму, но преобладали кристаллы в виде пера.

Опыт №2.

Выращивание кристаллов меди из раствора медного купороса в сосуде круглой формы при повышенной температуре(450) и в присутствии крупнозернистой поваренной соли на железном круге.

Положила на дно сосуда круглой формы, немного медного купороса и засыпала его крупнозернистой поваренной солью. Прикрыла соль, кругом вырезанным из фильтровальной бумаги, так, чтобы круг касался стенок сосуда. А сверху положила железный круг размером немного поменьше (кружок заранее протерла наждачной бумагой и вымыла). Приготовила горячий насыщенный раствор поваренной соли, налила в сосуд, так, чтобы он закрыл железный кружок. Через трое суток я обнаружила в сосуде красивые, необычные  (игольчатые) оранжево – красные кристаллы меди,  крупных размеров.

Опыт №3

Выращивание кристаллов меди из раствора медного купороса в сосуде прямоугольной  формы при повышенной температуре(600) и в присутствии крупнозернистой поваренной соли на железной пластине.

Положила на дно сосуда прямоугольной   формы, немного медного купороса и засыпала его крупнозернистой поваренной солью. Прикрыла соль,  прямоугольником, вырезанным из фильтровальной бумаги, так, чтобы  прямоугольник касался стенок сосуда. А сверху положила  железную пластинку размером немного поменьше (пластинку заранее протерла наждачной бумагой и вымыла). Приготовила горячий насыщенный раствор поваренной соли, налила в сосуд, так, чтобы он закрыл железную пластинку. Через трое суток я обнаружила в сосуде красивые, причудливые оранжево – красные кристаллы меди, довольно крупных размеров.

Опыт №4.

 Выращивание кристаллов медного купороса в сосуде  прямоугольной  формы при повышенной температуре(600) и в присутствии мелкозернистой поваренной соли на железной прямоугольной пластине.

Положила на дно сосуда прямоугольной формы,  4 столовые ложки медного купороса и засыпала его 6 столовыми ложками мелкозернистой поваренной соли. Прикрыла соль,  прямоугольником,  вырезанным из фильтровальной бумаги, так, чтобы прямоугольник касался стенок сосуда. А сверху положила железную пластинку размером немного поменьше (пластинку заранее протерла наждачной бумагой и вымыла). Приготовила горячий насыщенный раствор поваренной соли, налила в сосуд, так, чтобы он закрыл железную пластинку. Через трое суток я обнаружила в сосуде красивые,   многогранные оранжево – красные кристаллы меди, довольно крупных размеров.

3. Расчеты практического выхода меди.

Для проведения исследования и расчета взяла 100 г медного купороса.

• Рассчитаем массу медного купороса.

Mr (CuSO4 • 5 H2O) = 64 +32 + (16 • 4) + 5 (1• 2 +16) = 160 + 90 = 250 (г)

• Рассчитаем массу сульфата меди в кристаллогидрате.

250г CuSO4 • 5 H2O содержит 60г CuSO4

100г CuSO4 • 5 H2O содержит Х г CuSO4

Х (CuSO4) = (100• 160): 250 = 64г сульфата меди содержится в 100 граммах вещества взятых для исследования.

• Рассчитаем теоретический выход кристаллов меди.

          64г        X 1г

Fe + CuSO4 = Cu + Fe SO4

                            160г        64г

                X 1(Cu) = (64• 64) : 160 = 25,6 (г) – по уравнения реакции.

• Практический выход  на момент прекращения опыта составил – 18,900г.
• Рассчитаем практический выход кристаллов меди по сравнению с теоретическим выходом.

               W((CuSO4) = m(CuSO4) практичкая • 100%  / m теоретическую (CuSO4).

               W((CuSO4) = (18,900г • 100% ) : 25,6г = 73,83%.

3. Заключение:

а). Результаты исследований.

б). Выводы:

    Проведя ряд опытов, прихожу к выводу:

1. На образование крупных кристаллов влияет зернистая поваренная соль, чем меньше кристаллы соли, тем крупнее кристаллы меди. По видимому соль замедляла реакцию, чтобы атомы меди достраивали уже образовавшиеся кристаллы. По моему мнению соль выступает в роли ингибитора.
2. На форму кристаллов влияют: форма сосуда, наличие  поваренной соли, независимо от ее  степени измельчения (крупно -  или мелко – зернистая), а также  температура.
3. На воздухе полученные кристаллы темнели, для того, чтобы сохранить их, вынула из сосудов, промыла водой, залила разбавленной серной кислотой и закрыла пробкой.
4.  Выращенные нами кристаллы были смешанными (явление изоморфизма) и имели неправильную форму, так как во время роста кристаллов  изменялись условия (температура, концентрация веществ участвующих в процессе).
5. Получила практически  кристаллы меди массой 18,900г из 100 грамм медного купороса, что составило 73,83% от теоретического выхода, полученные данные указывают на то, что не вся медь, выделившаяся из медного купороса, выделилась в свободном виде, часть ее, вероятно, ушла на образование комплексного соединения – Na2[CuCl4]. Так как голубой раствор в процессе опыта приобрел светло - зеленый цвет, который соответствует данной соли, а также наличие не прореагировавшего медного купороса полностью на момент изъятия кристаллов.

 в) Дальнейшие перспективы работы.

• Вырастить кристаллы меди, используя металлы: алюминий, цинк в присутствии активированного угля и песка.
• Сравнить кристаллы, полученные в опытах и подтвердить или опровергнуть утверждение:

а) перехода количества в качество.

    г) Рекомендации.

• Предлагаю использовать данную работу для развития интереса к химии, которая может объяснить различные чудеса с научной точки зрения.
• Развивать познавательный интерес, экспериментальные навыки с учетом техники безопасности.
• Задавайтесь вопросами, находите решения и фактические подтверждения.

Список используемых ресурсов.

1. В.А. Крицман, В.В. Станцо. Энциклопедический словарь юного химика.- М.:Педагогика, 1982г. –368с.;
2. Журнал «Химия и химики» №4/2010г. – Журнал Химиков – Энтузиастов.
3. Новошинский И.И., Новошинская Н.С..Типы химических задач и способы их решения. 8 – 11кл.: Учеб. Пособие для общеобразовательных учреждений. – М.: ООО «Издательство Оникс», 2006.-176с.

Рецензия

      на исследовательскую работу учащейся 9а класса МОУ «СОШ №2 г. Усть-Джегуты» Усть - Джегутинского района Александровой Полины Алексеевны.  

 Работа выполнена по теме: «Выращивание кристаллов меди из раствора медного купороса в различных условиях». Тема рецензируемой работы  раскрывает, механизм получения цветного метала, и его выход при использовании данного метода.  

Исследовательская работа структурно выстроена правильно, логична, четко сформулированы цель и задачи,  отражены исследования научного характера и выводы по работе.  Автор исследовал материал, выходящий за рамки школьной программы, проделаны опыты, сопровождающиеся самостоятельными аналитическими выкладками. Содержание отвечает выбранной теме, которая полностью раскрыта.

        Исследовательская работа четко структурирована, грамотно изложена, прослеживается логическая связь между частями работы и отличается завершённостью. Автором использованы общенаучные термины. Работа отвечает выбранной теме, расширяет рамки программы общеобразовательной школы, и может использоваться на  внеурочных (факультатив, кружок, электив) занятиях по химии.

В работе учащаяся проявила исследовательские качества, самостоятельность в изучении   специализированной литературы, компьютерную грамотность в оформлении работы и создании презентации к защите.

Автором показана глубина практических и теоретических знаний и умение пользоваться различными источниками. 

 Текс изложения последователен и соответствует плану.

     Считаю возможным допустить работу к защите и оценить результаты исследовательской деятельности.

                                                                                          20.01.17

 Рецензент:

Учитель химии и биологии высшей квалификации МКОУ « СОШ №2 г. Усть – Джегуты»

 «Почетный работник общего  образования Р.Ф.»

 ______________________   /Мишечкина С.А./

              (подпись)                              (Ф.И.О.)

Тема исследовательской работы:

««Выращивание кристаллов меди из раствора»

Краткая аннотация.

   В данной работе рассматривается   материал о методике выращивания кристаллов меди в школьной лаборатории,  сравниваются их размеры,  и форма в зависимости от условий в которых они выращивались - это температура, толщина слоя поваренной соли, размер сосуда,  размер кристаллов соли.

Однако в научной литературе  исследователем не  найдено  сведений по  исследованному вопросу.

В данном исследовании, во-первых, был определен  план действий, во-вторых,  апробирована и описана методика выращивания кристаллов в различных условиях, в-третьих,   приведен анализ   количественных и качественных результатов.

Исследование показало, что в ходе   работы были получены кристаллы разной формы и размеров, а также подтверждена  эффективность предлагаемой методики. Особое внимание было уделено  практическому выходу кристаллов меди по сравнению с теоретическим выходом,  это еще  раз   подтвердило справедливость  закона «Перехода количества в качество».

Результаты исследования расширяют знания о  химических реакциях, веществах, их свойствах, превращении их друг в друга при обучении химии и способствуют развитию научного мировоззрения.