Видеозапись опыта по выращиванию дендритов меди.
Получение дендритных кристаллов меди.
Насыпают медный купорос в чистый стакан очень тонким слоем, чтобы он покрыл дно, утрамбовывают его. Сверху насыпают хлорид натрия - в 3-5 раз больше. Поверх слоев укладывают круг из фильтровальной бумаги так, чтобы он вплотную прилегал к стенкам стакана. На фильтр помещают железные предметы. Удерживая фильтр стеклянной палочкой, наливают медленно и тоненькой струйкой концентрированный раствор хлорида натрия так, чтобы он не перевернул фильтр и не перемешал слои. Закрывают стакан фильтровальной бумагой и оставляют стоять при комнатной температуре.
Практически сразу слои солей окрасятся в зелёный цвет, что связано с образованием в слоях хлорида меди(II) СuС12. Затем начнут образовываться в слое хлорида натрия розовые нити-дендриты меди, которые иногда приобретают удивительный вид папоротниковых и еловых веточек.
Когда понадобится вынуть кристаллы, то:
• сначала удаляют магнитом оставшееся железо;
• аккуратно сливают раствор;
• переносят пинцетом и пластмассовой ложкой слой хлорида натрия и кристаллы меди в заранее приготовленный чистый стакан.
Затем несколько раз заливают кристаллы тёплой водой, чтобы растворить хлорид натрия. Когда соли не останется, а промывочный раствор будет прозрачен, кристаллы промывают 30%-ным раствором серной кислоты. Хранят кристаллы в таком же растворе серной кислоты в стеклянной банке с притёртой пробкой, с очень малым содержанием воздуха. На воздухе кристаллы неустойчивы, теряют яркий розовый блеск и разрушаются.
Таблица 1. Возможные химические реакции при выращивании кристаллов меди в системе CuSO4∙5H2O/NaCl/Fe
№ Молекулярная химическая реакция Тип реакции Наблюдаемые изменения
1 2CuSO4 + 2H2O ⇄(CuOH)2SO4↓+ H2SO4 реакция обмена (гидролиз)
2 CuSO4 + 2NaCl ⇄ Na2SO4 + CuCl2 реакция обмена позеленение слоёв солей
3 CuCl2 + H2O ⇄ Cu(OH)Cl↓ + HCl реакция обмена (гидролиз)
4 CuCl2 + Fe = FeCl2 + Cu↓ реакция замещения рост кристаллов меди
5 4Fe + 2O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3 реакция соединения ржавление железа
6 FeCl2 + H2O ⇄Fe(OH)Cl↓ + HCl реакция обмена (гидролиз)
7 4Fe(OH)Cl + 2H2O+ O2 = 4Fe(OH)2Cl↓ реакция соединения бурение раствора
8 Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑ реакция замещения выделение пузырьков газа
9 Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑ реакция замещения выделение пузырьков газа
10 Cu + CuCl2 = Cu2Cl2↓ реакция соединения
11 2FeSO4 + 2H2O ⇄(FeOH)2SO4↓+ H2SO4 реакция обмена (гидролиз)
12 4FeSO4 + 2H2SO4 + O2 = 2Fe2(SO4)3+ 2H2O бурение раствора
13 Fe2(SO4)3 + 2H2O ⇄2Fe(OH)SO4↓+ H2SO4 реакция обмена (гидролиз)
14 4FeCl2 + 4HCl + O2 = 4FeCl3 + 2H2O бурение раствора
Комментарии
Кристаллические и аморфные вещества
Дендрит (греч.) — природное изображение на камне, похожее на деревце (толковый словарь Даля).
Дендрит [dendrite] — выросший из расплава кристаллит с древовидным строением. Дендритный рост кристаллов реализуется в большинстве случаев на литье слитков и опилок. Впервые дендритные кристаллы в стальных слитках были выявлены и подробно описаны в 1870-1880 гг. Д. К. Черновым.
Дендрит — это древовидные кристаллические образования, обнаруживаемые в монокристаллах и слитках металлов, полуметаллов,
Причина образования дендритов - очень быстрый рост в условиях переохлаждения, т. е. отрицательный температурный градиент перед фронтом кристаллизации.
К дендритам относятся и снежные кристаллы. Слово «кристалл» в переводе с греческого языка означает «лёд». Понятие «дендрит» впервые появилось для обозначения формы именно ледяного кристалла. Одной из первых работ по кристаллизации и симметрии был труд И.Кеплера «О шестиугольных снежинках», опубликованный в 1611г. Лёд изучали М.Фарадей, лорд Кельвин и многие другие выдающиеся естествоиспытатели.
Снежный кристалл – наименьшая структурная единица снежинки, например дендрит или пластинка. Снежинкой же может называться как отдельный кристалл, например, в форме звёздочки или пластинки, так и более крупное образование из нескольких кристаллов, например, пространственный дендрит. Жизнь снежинки начинается с того, что в облаке водяного пара при понижении температуры образуются кристаллические зародыши льда. Центром кристаллизации могут быть пылинки, любые твердые частицы или даже ионы. Температура и влажность вокруг зародыша одинаковы, поэтому на поверхности зародыша начинают расти одинаковые ледяные иголочки – боковые отростки, на них в свою очередь вырастают, как на дереве, боковые отростки – веточки. Подобные кристаллы и называют дендритами, т.е. похожими на дерево.