Изучение кристаллов

Лабораторная работа в 10 классе

«Изучение кристаллов при помощи микроскопа и СЗМ»

Если в старших классах физика преподаётся 5 часов в неделю, то в программу входит

лабораторный практикум. Одна из работ, которую обычно учителя выставляют в десятом

классе «Наблюдение роста кристаллов» Школьникам нравится работа с кристаллами, но если

в школе есть сканирующий зондовый микроскоп, работу можно сделать более современной и

интересной. Конечно, для этого необходимо, что бы в классе несколько учеников обладали

элементарными навыками обращения с СЗМ. Привлекать желающих учащихся желательно

уже в 7-8 классах, сначала просто предлагая просканировать любые доступные вещества:

бумагу, картон, жестяную пластинку. Потом эти дети с интересом берутся за

исследовательскую работу. Использование СЗМ обусловлено тем, что кристаллы многих

веществ, на пример металлов, очень мелкие, по внешнему виду и в оптический микроскоп не

видны их плоские грани. Предлагаемая работа «Изучение кристаллов при помощи микроскопа

и СЗМ» привлекает использованием современной аппаратуры, развивает у учащихся интерес к

научным исследованиям, повышает их самооценку.

Для получения кристаллов из раствора вещества взяты самые обычные, не будет проблем

с поиском реактивов. При желании можно взять в кабинете химии любые растворимые

соли и подобрать вещества так, чтобы получались красивые кристаллы. Для сканирования

можно использовать графит (карандашом чертим по бумаге), вольфрам (кристаллы

образуются на внутренней поверхности стекла перегоревшей лампочки), старую медную

монету.

Лабораторная работа «Изучение кристаллов при помощи микроскопа и СЗМ»

Цель работы: Наблюдение процесса роста кристаллов различных веществ в

перенасыщенном водном растворе, получение фото кристаллов при помощи

сканирующего зондового микроскопа.

Оборудование: микроскоп, сканирующий зондовый микроскоп, предметные стекла,

дистиллированная вода, химические стаканы, стеклянная палочка, насыщенные растворы

поваренной соли, сахара, медного купороса, кусочек стекла от перегоревшей лампочки.

Теоретические сведения

В данном объеме той или иной жидкости при постоянной температуре и давлении

может раствориться не больше определенного количества того или иного

кристаллического вещества. Полученный при этом раствор называют насыщенным.

Кристалл, помещенный в насыщенный раствор, не будет ни расти, ни растворяться в

нем. Если повысить температуру жидкости. то растворимость ее повышается,

поэтому имеющееся количество растворенного вещества уже не будет насыщать

раствор. Кристалл, помещенный в ненасыщенный раствор, начнет в нем растворяться.

Если насыщенный раствор охладить, он станет пересыщенным. Пересыщенные

растворы могут сохраняться в замкнутых сосудах долгое время, не кристаллизуясь.

Однако достаточно попасть в раствор малейшей частице кристалла, как раствор

немедленно начнет кристаллизоваться.

Таким образом, пересыщение раствора является необходимым, но недостаточным

условием для кристаллизации. Чтобы кристаллизация началась, нужно внести в раствор

затравку — небольшой кристалл растворенного вещества.

Сделать раствор перенасыщенным можно, выпарив из раствора часть воды. Если речь

идёт о капле раствора, то можно просто аккуратно подуть на каплю.

Задачи:



Наблюдать образование кристаллов из водного раствора



Выделить внешние признаки кристаллических веществ



Выявить, от чего зависят размеры образовавшихся кристаллов



Получить фото кристаллов вольфрама при помощи сканирующего зондового

микроскопа.

Ход работы:

1. Поместите на столик микроскопа предметное стекло, отрегулируйте освещение и

вращением микрометрического винта добейтесь чёткого изображения поверхности

предметного стекла. Наводку на резкость можно облегчить нанесением на поверхность

стекла метки карандашом.

2. Нанесите на поверхность стекла капельку раствора.

Обратите внимание, где начинают образовываться первые кристаллы.

Найдите в капельке (лучше всего в её центре) кристаллик, оцените его размеры, форму.

Повторите опыт с раствором другой концентрации или ускорив образование кристаллов

(аккуратно подуйте на стекло).

3. Повторите опыт с другими растворами.

4.Получите фото кристаллов вольфрама при помощи сканирующего зондового микроскопа

5.Результаты наблюдений занесите в таблицу:

Вещество

Примерная форма кристаллов

Примерные

размеры

Поваренная соль

Сахар

Медный купорос

Вольфрам

6. Ответьте на вопросы:



Как называется явление зависимости физических свойств кристалла от

направления?



Отличаются ли по форме кристаллы разных веществ?



Какой раствор называют насыщенным?



Как сделать раствор перенасыщенным, не добавляя в него растворяемое вещество?



Как образуются кристаллические зародыши?



От чего зависят размеры и количество образовавшихся кристаллов.



Что называют дефектами кристалла?