क्रिस्टल के सामान्य गुण. क्रिस्टल के अनोखे गुण
क्रिस्टल के मुख्य गुण - अनिसोट्रॉपी, समरूपता, स्वयं जलने की क्षमता और निरंतर पिघलने वाले तापमान की उपस्थिति - उनकी आंतरिक संरचना द्वारा निर्धारित की जाती है।
चावल। 1. अनिसोट्रॉपी का एक उदाहरण खनिज डिस्टीन का एक क्रिस्टल है। अनुदैर्ध्य दिशा में इसकी कठोरता 4.5 है, अनुप्रस्थ दिशा में यह 6 है। © पेरेंट गेरी
इस गुण को असमानता भी कहा जाता है। यह इस तथ्य में व्यक्त किया गया है कि क्रिस्टल के भौतिक गुण (कठोरता, शक्ति, तापीय चालकता, विद्युत चालकता, प्रकाश प्रसार गति) विभिन्न दिशाओं में समान नहीं हैं। गैर-समानांतर दिशाओं में क्रिस्टलीय संरचना बनाने वाले कण एक दूसरे से अलग होते हैं अलग-अलग दूरियाँजिसके परिणामस्वरूप ऐसी दिशाओं में क्रिस्टलीय पदार्थ के गुण भिन्न-भिन्न होने चाहिए। स्पष्ट अनिसोट्रॉपी वाले पदार्थ का एक विशिष्ट उदाहरण अभ्रक है। इस खनिज की क्रिस्टलीय प्लेटें केवल इसकी लैमेलरिटी के समानांतर विमानों के साथ आसानी से विभाजित होती हैं। अनुप्रस्थ दिशाओं में, अभ्रक प्लेटों को विभाजित करना अधिक कठिन होता है।
अनिसोट्रॉपी इस तथ्य में भी प्रकट होती है कि जब एक क्रिस्टल किसी विलायक के संपर्क में आता है, तो दर रासायनिक प्रतिक्रिएंअलग-अलग दिशाओं में अलग-अलग। परिणामस्वरूप, विघटन पर प्रत्येक क्रिस्टल अपना स्वयं का क्रिस्टल प्राप्त कर लेता है विशिष्ट रूप, जिन्हें नक़्क़ाशी आकृतियाँ कहा जाता है।
अनाकार पदार्थों की विशेषता आइसोट्रॉपी (समतुल्यता) है - सभी दिशाओं में भौतिक गुण समान रूप से प्रकट होते हैं।
वर्दी
यह इस तथ्य में व्यक्त किया गया है कि अंतरिक्ष में समान रूप से उन्मुख किसी क्रिस्टलीय पदार्थ का कोई भी प्राथमिक आयतन, उनके सभी गुणों में बिल्कुल समान है: उनका रंग, द्रव्यमान, कठोरता आदि समान है। इस प्रकार, प्रत्येक क्रिस्टल एक सजातीय है, लेकिन साथ ही एक अनिसोट्रोपिक शरीर भी है।
समरूपता न केवल क्रिस्टलीय निकायों में निहित है। ठोस अनाकार संरचनाएँ सजातीय भी हो सकती हैं। लेकिन अनाकार पिंड स्वयं बहुफलकीय आकार नहीं ले सकते।
आत्मसंयम की क्षमता
स्व-काटने की क्षमता इस तथ्य में व्यक्त की जाती है कि किसी क्रिस्टल से उसके विकास के लिए उपयुक्त माध्यम में उकेरा गया कोई भी टुकड़ा या गेंद समय के साथ किसी दिए गए क्रिस्टल की विशेषता वाले चेहरों से ढक जाती है। यह विशेषता क्रिस्टल संरचना से संबंधित है। उदाहरण के लिए, कांच की गेंद में ऐसी कोई सुविधा नहीं होती है।
एक ही पदार्थ के क्रिस्टल अपने आकार, फलकों की संख्या, किनारों और फलकों के आकार में एक दूसरे से भिन्न हो सकते हैं। यह क्रिस्टल निर्माण की स्थितियों पर निर्भर करता है। असमान वृद्धि के साथ, क्रिस्टल चपटे, लम्बे आदि हो जाते हैं। बढ़ते क्रिस्टल के संगत चेहरों के बीच के कोण अपरिवर्तित रहते हैं। क्रिस्टल की इस विशेषता को कहा जाता है पहलू कोणों की स्थिरता का नियम. इस मामले में, एक ही पदार्थ के विभिन्न क्रिस्टलों में सतहों का आकार और आकार, उनके बीच की दूरी और यहां तक कि उनकी संख्या भी भिन्न हो सकती है, लेकिन एक ही पदार्थ के सभी क्रिस्टल में संबंधित सतहों के बीच के कोण समान परिस्थितियों में स्थिर रहते हैं। दबाव और तापमान का.
पहलू कोणों की स्थिरता का नियम 17वीं शताब्दी के अंत में डेनिश वैज्ञानिक स्टेनो (1699) द्वारा लौह चमक और रॉक क्रिस्टल के क्रिस्टल पर स्थापित किया गया था; बाद में इस कानून की पुष्टि एम.वी. द्वारा की गई थी। लोमोनोसोव (1749) और फ्रांसीसी वैज्ञानिक रोम डी लिली (1783)। पहलू कोणों की स्थिरता के नियम को क्रिस्टलोग्राफी का पहला नियम कहा जाता है।
पहलू कोणों की स्थिरता के नियम को इस तथ्य से समझाया गया है कि एक पदार्थ के सभी क्रिस्टल अपनी आंतरिक संरचना में समान होते हैं, अर्थात। एक ही संरचना है.
इस नियम के अनुसार, किसी निश्चित पदार्थ के क्रिस्टल को उनके विशिष्ट कोणों द्वारा पहचाना जाता है। इसलिए, कोणों को मापकर, यह साबित करना संभव है कि अध्ययन के तहत क्रिस्टल एक या किसी अन्य पदार्थ से संबंधित है। क्रिस्टल के निदान की एक विधि इसी पर आधारित है।
क्रिस्टल में डायहेड्रल कोणों को मापने के लिए, विशेष उपकरणों का आविष्कार किया गया - गोनियोमीटर।
स्थिर गलनांक
यह इस तथ्य में व्यक्त किया जाता है कि जब एक क्रिस्टलीय पिंड को गर्म किया जाता है, तो तापमान एक निश्चित सीमा तक बढ़ जाता है; अधिक गर्म करने पर, पदार्थ पिघलना शुरू हो जाता है, और तापमान कुछ समय तक स्थिर रहता है, क्योंकि सारी गर्मी क्रिस्टल जाली के विनाश में चली जाती है। जिस तापमान पर पिघलना शुरू होता है उसे गलनांक कहा जाता है।
क्रिस्टलीय पदार्थों के विपरीत अनाकार पदार्थों में स्पष्ट रूप से परिभाषित गलनांक नहीं होता है। क्रिस्टलीय और अनाकार पदार्थों के ठंडा (या गर्म करने) वक्रों पर, कोई देख सकता है कि पहले मामले में क्रिस्टलीकरण की शुरुआत और अंत के अनुरूप दो तीव्र विभक्तियाँ होती हैं; अनाकार पदार्थ के ठंडा होने की स्थिति में, हमारे पास एक चिकना वक्र होता है। इस आधार पर क्रिस्टलीय को अनाकार पदार्थों से अलग करना आसान है।
क्रिस्टल ठोस पिंड होते हैं जिनका आकार बहुफलकीय होता है, और उन्हें बनाने वाले कण (परमाणु, अणु, आयन) नियमित रूप से व्यवस्थित होते हैं। क्रिस्टल की सतह समतलों द्वारा सीमित होती है, जिन्हें फलक कहा जाता है। फलकों के जंक्शनों को किनारे कहा जाता है, जिनके प्रतिच्छेदन बिंदुओं को शीर्ष या कोने कहा जाता है।
क्रिस्टल के फलक, किनारे और शीर्ष निम्नलिखित संबंध से जुड़े होते हैं: फलकों की संख्या + शीर्षों की संख्या = किनारों की संख्या + 2। ज्यादातर मामलों में, क्रिस्टलीय पदार्थों में स्पष्ट रूप से मुखित आकार नहीं होता है, हालांकि उनके पास एक नियमित आंतरिक क्रिस्टलीय संरचना।
यह स्थापित किया गया है कि क्रिस्टल भौतिक कणों - आयनों, परमाणुओं या अणुओं से निर्मित होते हैं, जो ज्यामितीय रूप से अंतरिक्ष में सही ढंग से स्थित होते हैं।
क्रिस्टलीय पदार्थों के मुख्य गुण इस प्रकार हैं:
1. अनिसोट्रॉपी (अर्थात गैर-समतुल्यता)।
अनिसोट्रोपिक पदार्थ वे होते हैं जिनमें समानांतर दिशाओं में समान गुण होते हैं, और गैर-समानांतर दिशाओं में असमान गुण होते हैं।
क्रिस्टल के विभिन्न भौतिक गुण, जैसे तापीय चालकता, कठोरता, लोच, प्रकाश प्रसार, आदि, दिशा में परिवर्तन के साथ बदलते हैं। अनिसोट्रोपिक निकायों के विपरीत, आइसोट्रोपिक निकायों में सभी दिशाओं में समान गुण होते हैं।
2. आत्म-सीमित करने की क्षमता.
केवल क्रिस्टलीय पदार्थों में ही यह विशिष्ट विशेषता होती है। मुक्त विकास के साथ, क्रिस्टल सपाट सतहों और सीधे किनारों तक सीमित होते हैं, जो एक बहुफलकीय आकार लेते हैं।
3. समरूपता.
समरूपता किसी समतल या अंतरिक्ष में वस्तुओं या उनके भागों की व्यवस्था में नियमित पुनरावृत्ति है। सभी क्रिस्टल सममित पिंड हैं।
क्रिस्टल संरचना, यानी इसमें व्यक्तिगत कणों की व्यवस्था सममित है। नतीजतन, क्रिस्टल में स्वयं समरूपता के विमान और अक्ष होंगे।
किसी क्रिस्टलीय पदार्थ में भौतिक कण (परमाणु, आयन, अणु) बेतरतीब ढंग से नहीं, बल्कि एक निश्चित सख्त क्रम में रखे जाते हैं। वे समानांतर पंक्तियों में स्थित हैं, और इन पंक्तियों के भौतिक कणों के बीच की दूरी समान है। क्रिस्टल की संरचना में यह पैटर्न ज्यामितीय रूप से एक स्थानिक जाली के रूप में व्यक्त किया जाता है, जो कि पदार्थ का कंकाल है।
एक स्थानिक जाली की कल्पना एक ही आकार और आकार के समानान्तर बड़ी संख्या में समानांतर चतुर्भुज के रूप में करना संभव है, जो दूसरे के सापेक्ष स्थानांतरित हो जाते हैं और मुड़ जाते हैं ताकि वे बिना अंतराल के स्थान को भर दें।
समांतर चतुर्भुज के शीर्ष जिनमें परमाणु, आयन या अणु स्थित होते हैं, स्थानिक जाली के नोड कहलाते हैं, और उनके माध्यम से खींची गई सीधी रेखाओं को पंक्तियाँ कहा जाता है। कोई भी तल जो एक स्थानिक जाली के तीन नोड्स (एक ही रेखा पर नहीं पड़ा हुआ) से होकर गुजरता है, उसे समतल ग्रिड कहा जाता है। एक प्राथमिक समांतर चतुर्भुज, जिसके शीर्षों पर जालीदार नोड होते हैं, इस स्थानिक जाली की कोशिका कहलाती है।
इस प्रकार, क्रिस्टलीय पदार्थ में सख्ती से नियमित (जालीदार) संरचना होती है। नीचे दिए गए चित्र में, आप क्रिस्टल जाली देख सकते हैं: ए) - हीरा, बी) - ग्रेफाइट।
क्रिस्टलीय पदार्थों के सभी सबसे महत्वपूर्ण गुण उनकी आंतरिक नियमित संरचना का परिणाम हैं। इस प्रकार, उदाहरण के लिए, विभिन्न दिशाओं में कुछ गुणों को मापकर क्रिस्टल की अनिसोट्रॉपी को आसानी से समझा जा सकता है। अनिसोट्रॉपी विशेष रूप से क्रिस्टल के ऑप्टिकल गुणों में स्पष्ट रूप से प्रकट होती है, जो उनके अध्ययन के लिए सबसे महत्वपूर्ण तरीकों में से एक का आधार है, जिसका उपयोग खनिज विज्ञान और पेट्रोग्राफी में किया जाता है।
क्रिस्टल की स्वयं-काटने की क्षमता भी उनका एक स्वाभाविक परिणाम है आंतरिक संरचना. क्रिस्टल के चेहरे सपाट ग्रिड के अनुरूप होते हैं, किनारे पंक्तियों के अनुरूप होते हैं, और कोनों के कोने स्थानिक जाली के नोड्स के अनुरूप होते हैं।
स्थानिक ग्रिड में अनंत संख्या में फ्लैट ग्रिड, पंक्तियाँ और नोड्स होते हैं। लेकिन वास्तविक चेहरे केवल जाली के उन सपाट ग्रिडों के अनुरूप हो सकते हैं जिनमें सबसे अधिक जालीदार घनत्व होता है, अर्थात। जिस पर प्रति इकाई क्षेत्रफल का हिसाब होगा सबसे बड़ी संख्याइसके घटक कण (परमाणु, आयन)। ऐसे सपाट ग्रिड अपेक्षाकृत कम होते हैं, इसलिए क्रिस्टल में चेहरों की एक अच्छी तरह से परिभाषित संख्या होती है।
क्रिस्टल के मूल गुण
क्रिस्टल बहुआयामी होते हैं, क्योंकि अलग-अलग दिशाओं में उनकी वृद्धि दर अलग-अलग होती है। यदि वे समान होते, तो एक ही आकृति प्राप्त होती - एक गेंद।
न केवल विकास दर, बल्कि लगभग सभी की संपत्तियाँ अलग-अलग दिशाओं में भिन्न हैं, यानी। क्रिस्टल अंतर्निहित हैं असमदिग्वर्ती होने की दशा ("ए" - नहीं, "निज़ोस" - वही, "ट्रोपोस" - संपत्ति), दिशाओं में असमानता।
उदाहरण के लिए, जब अनुदैर्ध्य दिशा में गर्म किया जाता है, तो कैल्साइट फैलता है (a=24.9·10 -6 o C -1), और अनुप्रस्थ दिशा में यह सिकुड़ता है (a=-5.6 · 10 -6 o C -1)। इसकी एक दिशा भी होती है जिसमें थर्मल विस्तार और संकुचन एक दूसरे की भरपाई करते हैं (शून्य विस्तार की दिशा)। यदि किसी प्लेट को इस दिशा में लंबवत काटा जाता है, तो गर्म होने पर इसकी मोटाई नहीं बदलेगी, और इसका उपयोग सटीक इंजीनियरिंग में भागों के निर्माण के लिए किया जा सकता है।
ग्रेफाइट में, ऊर्ध्वाधर अक्ष के अनुदिश विस्तार इस अक्ष की अनुप्रस्थ दिशाओं की तुलना में 14 गुना अधिक होता है।
अनिसोट्रॉपी विशेष रूप से स्पष्ट है। यांत्रिक विशेषताएंक्रिस्टल. एक स्तरित संरचना वाले क्रिस्टल - अभ्रक, ग्रेफाइट, तालक, जिप्सम - परतों की दिशा में काफी आसानी से पतली पत्तियों में विभाजित हो जाते हैं, उन्हें अन्य दिशाओं में विभाजित करना अतुलनीय रूप से अधिक कठिन होता है। नमक छोटे क्यूब्स में टूट जाता है, स्पैनिश स्पर - रॉम्बोहेड्रोन (विभाजन घटना) में।
ऑप्टिकल गुणों, तापीय चालकता, विद्युत चालकता, लोच आदि की अनिसोट्रॉपी भी क्रिस्टल में होती है।
में पॉलीक्रिस्टल, कई बेतरतीब ढंग से उन्मुख एकल-क्रिस्टल अनाज से मिलकर, गुणों की कोई अनिसोट्रॉपी नहीं है।
एक बार फिर इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि अनाकार पदार्थ भी होते हैं समदैशिक.
कुछ क्रिस्टलीय पदार्थों में आइसोट्रॉपी भी प्रकट हो सकती है। उदाहरण के लिए, घनीय प्रणाली के क्रिस्टलों में प्रकाश का प्रसार समान गति से होता है अलग-अलग दिशाएँ. यह कहा जा सकता है कि ऐसे क्रिस्टल ऑप्टिकली आइसोट्रोपिक होते हैं, हालांकि इन क्रिस्टलों में यांत्रिक गुणों की अनिसोट्रॉपी देखी जा सकती है।
वर्दी - किसी भौतिक शरीर का गुण उसके पूरे आयतन में समान होना। किसी क्रिस्टलीय पदार्थ की एकरूपता इस तथ्य में व्यक्त की जाती है कि समान आकार और समान रूप से उन्मुख क्रिस्टल के किसी भी खंड में समान गुण होते हैं।
आत्म-सीमित करने की क्षमता - अनुकूल परिस्थितियों में क्रिस्टल की बहुआयामी आकार लेने की क्षमता। कोणों की स्थिरता के स्टेनन के नियम द्वारा वर्णित।
समतलता और सीधा-ऊरु . क्रिस्टल की सतह समतलों या फलकों द्वारा सीमित होती है, जो प्रतिच्छेद करते हुए सीधी रेखाएँ - पसलियां बनाती हैं। किनारों के प्रतिच्छेदन बिंदु शीर्ष बनाते हैं।
फलक, किनारे, शीर्ष, साथ ही डायहेड्रल कोण (दाएं, अधिक, तीव्र) क्रिस्टल की बाहरी सीमा के तत्व हैं। जैसा कि ऊपर बताया गया है, डायहेड्रल कोण (ये दो प्रतिच्छेदी तल हैं)। इस प्रकार कापदार्थ स्थिर हैं.
यूलर का सूत्र बाधा तत्वों (केवल सरल बंद रूपों) के बीच संबंध स्थापित करता है:
जी + वी = पी + 2,
G फलकों की संख्या है,
B शीर्षों की संख्या है,
R पसलियों की संख्या है.
उदाहरण के लिए, एक घन के लिए 6+8=12+2
क्रिस्टल के किनारे जाली की पंक्तियों से मेल खाते हैं, चेहरे सपाट ग्रिड से मेल खाते हैं।
क्रिस्टल समरूपता .
महान रूसी क्रिस्टलोग्राफर ई.एस. ने लिखा, "क्रिस्टल अपनी समरूपता से चमकते हैं।" फेडोरोव।
समरूपता - नियमित पुनरावृत्ति समान आंकड़ेया एक ही आकृति के बराबर भाग। "समरूपता" - ग्रीक से। अंतरिक्ष में संगत बिंदुओं की "आनुपातिकता"।
यदि त्रि-आयामी अंतरिक्ष में एक ज्यामितीय वस्तु को घुमाया जाता है, विस्थापित किया जाता है या परावर्तित किया जाता है, और, एक ही समय में, यह स्वयं के साथ बिल्कुल संरेखित होता है (स्वयं में परिवर्तित हो जाता है), अर्थात। उस पर लागू परिवर्तन के लिए अपरिवर्तनीय रहता है, तो वस्तु सममित है और परिवर्तन सममित है।
इस मामले में, संयोजन के मामले हो सकते हैं:
1. समान त्रिभुजों (या अन्य आकृतियों) का संयोजन उन्हें 180 डिग्री तक दक्षिणावर्त घुमाने और एक को दूसरे के ऊपर रखने से होता है। ऐसे आंकड़ों को संगत-समान कहा जाता है। एक उदाहरण समान दस्ताने (बाएँ या दाएँ) है।
कार्य का पाठ छवियों और सूत्रों के बिना रखा गया है।
पूर्ण संस्करणकार्य पीडीएफ प्रारूप में "कार्य की फ़ाइलें" टैब में उपलब्ध है
परिचय
“लगभग पूरी दुनिया क्रिस्टलीय है।
दुनिया में क्रिस्टल और उसके ठोस पदार्थों का बोलबाला है,
सीधे पंक्तियां"
शिक्षाविद फर्समैन ए.ई.
क्या घर पर क्रिस्टल उगाना संभव है? अपने कौशल और क्षमताओं में सुधार करना, रचनात्मक क्षमता दिखाना - एक आधुनिक छात्र के लिए इससे अधिक प्रासंगिक क्या हो सकता है? मैं अपनी क्षमताओं का परीक्षण करना चाहता हूं, सवालों के जवाब ढूंढना चाहता हूं: क्या? कैसे? क्यों? और यह इस कार्य का चुना हुआ विषय है जो मुझे ऐसा अवसर देता है: मैं इसका पता लगा लूँगा! समझाऊंगा! यह कामनवीनता का एक निश्चित पहलू है, क्योंकि मैंने कभी भी अपने हाथों से ऐसा कुछ नहीं किया है - क्रिस्टल मेरी आंखों के सामने "बड़ा" हुआ, मैंने देखा और उसकी देखभाल की। मेरे विचार में, "बढ़ना", क्रिस्टल प्राप्त करना एक चमत्कार पैदा करना है!
कार्य का लक्ष्य: घर पर क्रिस्टल उगाएं और उनके गुणों का पता लगाएं।
कार्य: 1. मुद्दे पर साहित्यिक स्रोतों से जानकारी का अध्ययन करें।
2. कॉपर सल्फेट नमक से एक क्रिस्टल उगाएं।
3. एक उदाहरण का उपयोग करके क्रिस्टल की वृद्धि पर बाहरी परिस्थितियों के प्रभाव का अध्ययन करना
4. विकसित क्रिस्टल के भौतिक और रासायनिक गुणों की जांच करें।
दुनिया में बहुत सारी दिलचस्प और असामान्य चीज़ें हैं। जमीन में कभी-कभी ऐसे आकार के पत्थर पाए जाते हैं, मानो किसी ने उन्हें ध्यान से देखा हो, पॉलिश किया हो, पॉलिश किया हो - ये क्रिस्टल हैं। वे हमारे जीवन में हर जगह पाए जाते हैं, अपनी असामान्यता और रहस्य से आकर्षित करते हैं, अवलोकन और अध्ययन में रुचि जगाते हैं। कुछ क्रिस्टल सुइयों की तरह छोटे, संकीर्ण और नुकीले होते हैं, और कुछ स्तंभों की तरह विशाल होते हैं। कई क्रिस्टल पानी की तरह बिल्कुल शुद्ध और पारदर्शी होते हैं। कोई आश्चर्य नहीं कि वे कहते हैं "क्रिस्टल की तरह पारदर्शी", "क्रिस्टल स्पष्ट"।
पृथ्वी पर रहते हुए, हम क्रिस्टल पर चलते हैं, क्रिस्टल से निर्माण करते हैं, क्रिस्टल को कारखानों में संसाधित करते हैं, उन्हें प्रयोगशालाओं में विकसित करते हैं, प्रौद्योगिकी और विज्ञान में उनका व्यापक रूप से उपयोग करते हैं, क्रिस्टल खाते हैं, उनसे उपचार करते हैं...
प्रयोगशालाओं में अनेक पदार्थों के एकल क्रिस्टल कृत्रिम रूप से प्राप्त किये जाते हैं। सावधानी बरतते हुए, आप घर पर कुछ क्रिस्टल उगा सकते हैं, उदाहरण के लिए, कॉपर सल्फेट के सुपरसैचुरेटेड घोल से धीरे-धीरे पानी निकालकर। इस तरह से मैंने अपने क्रिस्टल विकसित किए, काम को तीन चरणों में विभाजित किया:
"बीज" की तैयारी.
क्रिस्टल वृद्धि का अवलोकन.
शारीरिक और का अध्ययन रासायनिक गुणक्रिस्टल.
वह सॉफ़्टवेयर जिसका उपयोग हमने क्रिस्टल के साथ प्रयोगों के परिणामों को संसाधित करने के लिए किया था: डिजिटल माइक्रोस्कोप, डिजिटल कैमरा, इलेक्ट्रॉनिक संतुलन।
कार्यक्रम: माइक्रोसॉफ्ट ऑफिस पिक्चर मैनेजर, माइक्रोसॉफ्ट फोटो पेंट
निष्कर्ष:
1. हमने कॉपर सल्फेट के क्रिस्टल उगाए हैं: सिंगल क्रिस्टल और पॉलीक्रिस्टल (ड्रूज़)।
2. चुंबकीय क्षेत्र में विकसित एक क्रिस्टल लगभग होता है सही फार्मरोम्बस
3. भौतिक और रासायनिक गुणों का अध्ययन किया गया: कॉपर सल्फेट क्रिस्टल पानी में अच्छी तरह से और शराब में खराब रूप से घुल जाते हैं; लौ में हरे रंग की टिंट की उपस्थिति तांबे के आयनों (CuSO 4) की उपस्थिति को इंगित करती है, चुंबकीय क्षेत्र में विकसित क्रिस्टल का घनत्व 2.07 ग्राम / सेमी 3 है, और चुंबकीय क्षेत्र के बाहर - 2.04 किग्रा / सेमी 3 है; क्रिस्टल का अपवर्तनांक n=1.54; विद्युत चालकता के लिए प्रयोग में क्रिस्टल ने स्पष्ट रूप से स्पष्ट इन्सुलेटर गुण दिखाए, जो आयनिक संरचना वाले क्रिस्टल के सामान्य विद्युत गुणों से पूरी तरह मेल खाता है।
शोध के परिणामस्वरूप, समस्या हल हो गई: हम घर पर कॉपर सल्फेट क्रिस्टल उगाने में कामयाब रहे।
अध्ययन का व्यावहारिक महत्व इस तथ्य में निहित है कि हमारे द्वारा उगाए गए क्रिस्टल का उपयोग रसायन विज्ञान और भौतिकी कक्षाओं में प्रदर्शन के लिए, पेंटिंग, फूल, रचनाएं, फैशनपरस्तों के लिए गहने आदि बनाने के लिए किया जा सकता है। हमारे द्वारा उगाए गए क्रिस्टल से, हमने बनाया : एक ब्रोच, तस्वीरों के लिए एक फ्रेम सजाया और मोमबत्ती स्टैंड, आभूषण बॉक्स सजाया। हमने अपने काम के परिणामों को घर पर क्रिस्टल उगाने की सिफारिशों के साथ प्रकाशित पुस्तिकाओं में प्रतिबिंबित किया और एक प्रस्तुति बनाई जिसका उपयोग पाठों और पाठ्येतर गतिविधियों में भी किया जा सकता है।
अध्याय 1. सैद्धांतिक भाग
क्रिस्टल क्या है?
क्रिस्टल शब्द ("क्रिस्टलोस") - ग्रीक मूल. प्राचीन यूनानियों ने बर्फ को क्रिस्टल कहा, और फिर रॉक क्रिस्टल कहा, जिसे वे पथरीली बर्फ मानते थे। बाद में, 17वीं शताब्दी से, सभी ठोस जिनका प्राकृतिक आकार एक समतल बहुफलक जैसा होता है, क्रिस्टल कहलाने लगे। क्रिस्टल वे ठोस होते हैं जिनके परमाणु या अणु अंतरिक्ष में निश्चित, क्रमबद्ध स्थिति रखते हैं। सभी क्रिस्टलों में, सभी ठोस पदार्थों में, कण एक नियमित, स्पष्ट क्रम में व्यवस्थित होते हैं, एक सममित, नियमित दोहराव वाले पैटर्न में पंक्तिबद्ध होते हैं। जब तक यह क्रम है, तब तक एक ठोस शरीर, एक क्रिस्टल है। इसलिए, क्रिस्टल के चपटे फलक होते हैं। क्रिस्टल विभिन्न आकार में आते हैं।
क्रिस्टलीय ठोस अलग-अलग एकल क्रिस्टल के रूप में होते हैं - एकल क्रिस्टल और पॉलीक्रिस्टल के रूप में, जो यादृच्छिक रूप से उन्मुख छोटे क्रिस्टल - क्रिस्टलाइट्स का एक संचय होते हैं, अन्यथा (क्रिस्टलीय) अनाज कहा जाता है। एकल क्रिस्टल अपने गुणों में पॉलीक्रिस्टल से भिन्न होते हैं। एकल क्रिस्टल, एकल क्रिस्टल, सही है ज्यामितीय आकार, वे अनिसोट्रॉपी द्वारा विशेषता रखते हैं, अर्थात, विभिन्न दिशाओं में गुणों में अंतर। पॉलीक्रिस्टल में कई अंतर्वर्धित क्रिस्टल होते हैं, वे आइसोट्रोपिक होते हैं। उदाहरण के लिए, हमारे द्वारा घर पर उगाए गए कॉपर सल्फेट क्रिस्टल यहां दिए गए हैं:
किसी क्रिस्टल की आंतरिक संरचना के दृश्य प्रतिनिधित्व के लिए, उसकी छवि का उपयोग क्रिस्टल जाली की सहायता से किया जाता है। क्रिस्टल जाली - क्रिस्टलीय पदार्थ में परमाणुओं, आयनों या अणुओं की त्रि-आयामी व्यवस्था। परमाणुओं की व्यवस्था कैसे की जाती है, इसके आधार पर, यह या तो हीरा बन जाता है - एक सुंदर, पारदर्शी, दुनिया का सबसे कठोर पत्थर, या एक भूरा-काला नरम ग्रेफाइट जिसे हम एक पेंसिल में देखते हैं।
क्रिस्टल जाली के प्रकार के आधार पर, क्रिस्टल को 4 समूहों में विभाजित किया जाता है:
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ईओण का क्रिस्टल जाली के नोड्स पर विपरीत चिह्न के आयन बारी-बारी से स्थित होते हैं। इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन बल |
सहसंयोजक(परमाणु) जाली स्थलों पर तटस्थ परमाणु क्वांटम यांत्रिक मूल के सहसंयोजक बंधों द्वारा बंधे होते हैं। |
मोलेकुलर धनावेशित धातु आयन जाली स्थलों पर स्थित होते हैं। एक जाली के निर्माण के दौरान, परमाणुओं से कमजोर रूप से बंधे वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को परमाणुओं से अलग किया जाता है और एकत्रित किया जाता है, यानी। पूरे क्रिस्टल से संबंधित हैं. |
धातु तटस्थ अणु जाली स्थलों पर स्थित होते हैं, जिनके बीच परस्पर क्रिया बल इलेक्ट्रॉनों के पारस्परिक विस्थापन के कारण होते हैं। |
1.2.प्रकृति में क्रिस्टल उगाने की विधियाँ।
हर कोई देख सकता था कि जमी हुई खिड़की के शीशे पर बर्फ के क्रिस्टल कैसे दिखाई देते हैं, बढ़ते हैं और धीरे-धीरे अपना आकार बदलते हैं। क्रिस्टल बढ़ते हैं . वे हमेशा नियमित, सममित पॉलीहेड्रॉन में बढ़ते हैं, अगर कुछ भी उनके विकास में हस्तक्षेप नहीं करता है। क्रिस्टलीकरण विभिन्न तरीकों से किया जा सकता है।
1 रास्ता : जब वाष्प संघनित होता है तो क्रिस्टल विकसित हो सकते हैं - इस प्रकार ठंडे कांच पर बर्फ के टुकड़े और पैटर्न प्राप्त होते हैं।
2 रास्ते : संतृप्त गर्म घोल को ठंडा करना या पिघलाना। ज्वालामुखीय चट्टानों के निर्माण की प्रक्रिया भी पिघलने से क्रिस्टलीकरण से संबंधित है। लाखों वर्ष पहले ठंडक के कारण ही पृथ्वी पर अनेक खनिज प्रकट हुए। इस "प्रयोग" का "समाधान" मैग्मा था - पृथ्वी के आंत्र में चट्टानों का पिघला हुआ द्रव्यमान। गर्म गहराइयों से सतह पर आकर मैग्मा ठंडा हो गया। इस शीतलन के परिणामस्वरूप, जो एक हजार वर्षों से अधिक समय तक रह सकता है, उन्हीं खनिजों का निर्माण हुआ जिन पर हम चलते हैं, जिन पर हम चढ़ते हैं। यह प्रक्रिया बहुत लंबी है.
3रास्ता : संतृप्त घोल से धीरे-धीरे पानी निकालना। वाष्पीकरण ("सुखाने") के दौरान, पानी भाप में बदल जाता है और वाष्पित हो जाता है। लेकिन पानी में घुल गया रासायनिक पदार्थइसके साथ वाष्पीकरण नहीं हो पाता और क्रिस्टल के रूप में स्थिर नहीं हो पाता। सबसे सरल उदाहरण नमक है, जो नमकीन पानी के घोल से पानी के वाष्पित होने पर बनता है। और इस मामले में, पानी जितनी धीमी गति से वाष्पित होता है, उतने ही बेहतर क्रिस्टल प्राप्त होते हैं। इस तरह मैंने अपना क्रिस्टल विकसित किया।
एक चुंबकीय क्षेत्र
चुंबकीय क्षेत्र एक विशेष प्रकार का पदार्थ है, जिसे इंद्रियों द्वारा नहीं देखा जा सकता, यह अदृश्य है। पिंडों के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न हो जाता है लंबे समय तकचुम्बकत्व बनाए रखना - चुम्बक, अपने स्वयं के चुंबकीय क्षेत्र वाले पिंड। चुम्बक का मुख्य गुण लोहे या उसके मिश्रधातु से बने पिंडों को आकर्षित करना है। एक स्थायी चुंबक में हमेशा दो चुंबकीय ध्रुव होते हैं: उत्तर (एन) और दक्षिण (एस)। स्थायी चुंबक का सबसे प्रबल चुंबकीय क्षेत्र उसके ध्रुवों पर होता है। जैसे चुंबक के ध्रुव विकर्षक होते हैं, और विपरीत ध्रुव आकर्षित होते हैं। प्राकृतिक (या प्राकृतिक) चुम्बक चुंबकीय लौह अयस्क के टुकड़े होते हैं। द्वारा रासायनिक संरचनाइनमें 31% FeO और 69% Fe 2 O 3 होते हैं।
अध्याय 2. व्यावहारिक भाग.
सुरक्षा नियम:
पदार्थों को बहुत सावधानी से संभालना चाहिए।
किसी भी स्थिति में अनाज को खाद्य उत्पादों में नहीं मिलना चाहिए।
बढ़ते क्रिस्टल के लिए विशेष व्यंजनों का उपयोग करना आवश्यक है।
कॉपर सल्फेट के साथ काम करने के बाद, अपने हाथों को साबुन और पानी से धोना सुनिश्चित करें।
कार्य के चरण:
"बीज" की तैयारी.
क्रिस्टलों को उगाना और उनका अवलोकन करना।
क्रिस्टल वृद्धि (चुंबकीय क्षेत्र) की प्रक्रिया पर विभिन्न कारकों का अध्ययन।
रसायन का अनुसंधान और भौतिक गुणक्रिस्टल.
मुझे बताओ और मैं भूल जाऊंगा.
मुझे दिखाओ और मैं याद रखूंगा.
मुझे इसे स्वयं करने दो और मैं सीख लूंगा।
कन्फ्यूशियस
2.1. चुंबकीय क्षेत्र का पता लगाना।
चूँकि चुंबकीय क्षेत्र अदृश्य है, इसे लोहे के बुरादे और चुम्बकों का उपयोग करके पता लगाया जा सकता है। आइए एक चुंबकीय क्षेत्र के अस्तित्व की पुष्टि करने वाला एक प्रयोग करें।
उपकरण: दो चाप के आकार के चुम्बक, धातु का बुरादा, कागज की एक शीट।
निष्पादन का क्रम: लोहे के बुरादे को कागज की एक शीट पर एक समान परत में डाला जाता था और फिर विपरीत ध्रुवों के साथ एक दूसरे के विपरीत स्थित चुम्बकों पर लगाया जाता था। धातु के बुरादे को एक निश्चित तरीके से व्यवस्थित किया जाता है।
निष्कर्ष:लोहे के बुरादे की सहायता से मुझे चुंबकीय क्षेत्र के आकार का अंदाजा हुआ। लोहे का बुरादा चुंबकीय क्षेत्र में उसकी बल रेखाओं के अनुदिश स्थित होता है।
2.2. "बीज" की तैयारी
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आपको "बीज" तैयार करने के लिए क्या चाहिए: उपकरण: 0.5 जार, कैंची, रेशम का धागा, कार्डबोर्ड, पेपर फ़िल्टर, फ़िल्टर फ़नल, थर्मामीटर, जल स्नान। रासायनिक अभिकर्मक : आसुत जल, नीला विट्रियल(परिशिष्ट 1)। |
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2. हमने कार्डबोर्ड से एक होल्डर काटा, जिस पर हम एक धागा बांधेंगे। सबसे पहले कॉपर सल्फेट का संतृप्त घोल तैयार करें। ऐसा करने के लिए, पानी के स्नान में एक गिलास पानी डालें और लगातार हिलाते हुए थोड़ा सा कॉपर सल्फेट पाउडर डालें। पूरी तरह घुलने के बाद इसमें थोड़ा और पाउडर मिलाएं और अच्छी तरह हिलाएं। इस प्रकार, हमें कॉपर सल्फेट का संतृप्त घोल प्राप्त हुआ। |
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3. तैयार मिश्रण को एक दिन के लिए छोड़ दें. अगले दिन, मिश्रण को फिल्टर के माध्यम से दूसरे जार में डालें। |
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4. एक दिन बाद, कांच के नीचे पहला क्रिस्टल दिखाई दिया - वे सभी मौजूद थे अलग आकार. उनमें से ही हमने उन्हें चुना जो हमें अधिक पसंद थे और जिनका आकार अधिक नियमित था। इनका उपयोग बीज के रूप में किया जाएगा। हम क्रिस्टल को धागे से बांधते हैं - यह बीज है। तैयार नए घोल को एक जार में डालें और बीज को उसमें डुबो दें, कागज से ढक दें और उगने के लिए छोड़ दें। |
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"बीज" - क्रिस्टलीकरण का केंद्र, क्रिस्टल की वृद्धि इसकी गुणवत्ता पर निर्भर करती है।
2.3 चुंबकीय क्षेत्र के अंदर और बाहर क्रिस्टल वृद्धि का अवलोकन।
अध्ययन के लिए, समान मात्रा में कॉपर सल्फेट घोल से दो समान कप तैयार किए गए। हमने एक जार को चुंबकीय क्षेत्र में रखा (हमने इसका उपयोग किया)। स्थायी चुम्बक), और दूसरा - चुम्बकों से दूर। स्थितियाँ - तापमान और प्रकाश की स्थिति, जिसमें घोल वाले जार स्थित थे, वही थे।
चुंबकीय क्षेत्र के अंदर और बाहर क्रिस्टल की वृद्धि और आकार का अवलोकन
अवलोकनों का परिणाम: कॉपर सल्फेट का एक बड़ा पर्याप्त एकल क्रिस्टल एक चुंबकीय क्षेत्र में विकसित हुआ, और इसके बाहर एक क्रिस्टल एक विचित्र रूप में विकसित हुआ - एक ड्रूस।
निष्कर्ष।क्रिस्टल के विकास की प्रक्रिया चुंबकीय क्षेत्र की क्रिया के प्रति संवेदनशील साबित हुई। क्रिस्टल गहरे नीले रंग का था और इसमें एक बेवल वाले समान्तर चतुर्भुज का आकार था। क्रिस्टल की भुजाएँ सम हैं। एक अन्य जार में, 5-6 सेमी आकार का एक ड्रूज़ काल्पनिक रूप से बड़ा हुआ - सुंदर आकारऔर संतृप्त भी हो रहा है नीला रंग. अंतर्वर्धित क्रिस्टल के बीच, एक समचतुर्भुज आकार के एकल क्रिस्टल के क्षेत्रों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है (परिशिष्ट 2)।
2.4. रासायनिक गुण
2.5. क्रिस्टल घनत्व मापन
कॉपर सल्फेट क्रिस्टल का घनत्व इस तथ्य के आधार पर निर्धारित किया गया था कि यह शराब में नहीं घुलता है।
उपकरण:इलेक्ट्रॉनिक तराजू, मापने वाला सिलेंडर (बीकर), शराब।
निष्कर्ष:चुंबकीय क्षेत्र में विकसित क्रिस्टल का घनत्व - 2.07 ग्राम/सेमी 3, और चुंबकीय क्षेत्र के बाहर - 2.04 ग्राम/सेमी3. (सारणीबद्ध डेटा से तुलनीय)
2.6. क्रिस्टल के अपवर्तनांक का मापन.
क्रिस्टल के विवरण और पहचान में उनके ऑप्टिकल गुणों का बहुत महत्व है। जब प्रकाश किसी पारदर्शी क्रिस्टल पर पड़ता है, तो वह आंशिक रूप से परावर्तित होता है और आंशिक रूप से क्रिस्टल में संचारित होता है। क्रिस्टल से परावर्तित प्रकाश उसे चमक और रंग देता है, जबकि क्रिस्टल के अंदर से गुजरने वाला प्रकाश प्रभाव पैदा करता है जो उसके ऑप्टिकल गुणों द्वारा निर्धारित होता है। जब प्रकाश की एक झुकी हुई किरण हवा से क्रिस्टल में गुजरती है, तो इसकी प्रसार गति कम हो जाती है; घटना किरण विक्षेपित या अपवर्तित है। आपतन कोण के पाप और अपवर्तन कोण के पाप का अनुपात एक स्थिर मान है और इसे अपवर्तनांक कहा जाता है। यह क्रिस्टल की ऑप्टिकल विशेषताओं में सबसे महत्वपूर्ण है और इसे बहुत सटीक रूप से मापा जा सकता है।
अपवर्तक सूचकांक को मापने के लिए, हमने एक स्लिट वाली स्क्रीन से गुजरने वाली प्रकाश की किरण का उपयोग किया। क्रिस्टल को बीम के पथ में रखते हुए, हमने क्रिस्टल से बीम के प्रवेश और निकास पर दो बिंदु चिह्नित किए, फिर हमने उन्हें जोड़ा। अतिरिक्त निर्माण करने के बाद, हमने किरण के आपतन कोण, अपवर्तन कोण को मापा और सूत्र का उपयोग करके, हमने चुंबकीय क्षेत्र में विकसित क्रिस्टल के अपवर्तनांक की गणना की।
2.7 . विद्युत चुम्बकीय गुण
दृश्य विकिरण के साथ प्रयोग करने के बाद, हमने क्रिस्टल की रेडियो तरंगों को अवशोषित करने की क्षमता की जाँच की, अर्थात। अदृश्य विकिरण. ऐसा करने के लिए, हमने रिमोट कंट्रोल को एल्यूमीनियम फ़ॉइल से लपेट दिया, जो रेडियो तरंगों को प्रसारित नहीं करता है। हमने पावर बटन दबाया, लेकिन बोर्ड चालू नहीं हुआ। फिर हमने किरणों के मार्ग के लिए एक संकीर्ण छेद खोला, पावर बटन को फिर से दबाया और बोर्ड चालू हो गया।
बोर्ड को बंद करके, हमने इसे फिर से चालू करने का प्रयास किया, लेकिन इस बार हमने एमिटर को विट्रियल क्रिस्टल से ढक दिया। जब मैंने पावर बटन दबाया तो बोर्ड चालू नहीं हुआ।
निष्कर्ष: 15 मिमी की मोटाई वाला क्रिस्टल रेडियो तरंगों के लिए एक बाधा है।
2.8. चालकता परीक्षण
विद्युत चालकता विद्युत प्रवाह का संचालन करने के लिए कुछ निकायों की संपत्ति है। सभी पदार्थों को प्रवाहकीय विद्युत धारा (कंडक्टर), अर्धचालक और डाइइलेक्ट्रिक्स (इन्सुलेटर) में विभाजित किया गया है।
परिणामी क्रिस्टल की विद्युत चालकता की जांच करते हुए, हमने प्रयोग किया लाइट बल्बमार्ग को ठीक करने के लिए विद्युत प्रवाह. यदि सर्किट में करंट है, तो प्रकाश चालू है; यदि नहीं, तो यह बंद है। 4.5V मान वाला एक वोल्टेज लागू किया गया था।
निष्कर्ष:प्रयोग में क्रिस्टल ने एक इन्सुलेटर के गुण दिखाए, बल्ब नहीं जला, जो आयनिक संरचना वाले क्रिस्टल के सामान्य विद्युत गुणों के साथ पूरी तरह से सुसंगत है।
निष्कर्ष:
एक साधारण स्कूल की भौतिक प्रयोगशाला में, उपकरण का उपयोग करके, हमने वाष्पीकरण द्वारा कॉपर सल्फेट के संतृप्त घोल से क्रिस्टल उगाए, चुंबकीय क्षेत्र के अंदर और बाहर उनकी वृद्धि देखी, गणना की भौतिक विशेषताएं, रासायनिक गुणों की जांच की।
1. हमने कॉपर सल्फेट के क्रिस्टल उगाए हैं: मोनोक्रिस्टल और पॉलीक्रिस्टल।
2. चुंबकीय क्षेत्र का क्रिस्टल की वृद्धि पर एक निश्चित प्रभाव पड़ता है, चुंबकीय क्षेत्र में विकसित क्रिस्टल का आकार लगभग नियमित हीरे जैसा होता है।
3. भौतिक और रासायनिक गुणों का अध्ययन किया गया: कॉपर सल्फेट क्रिस्टल पानी में अच्छी तरह से और शराब में खराब रूप से घुल जाते हैं; लौ में हरे रंग का दिखना तांबे के आयनों की उपस्थिति को इंगित करता है, अर्थात। CuSO4; चुंबकीय क्षेत्र में विकसित क्रिस्टल का घनत्व 2.07 ग्राम/सेमी 3 है, और चुंबकीय क्षेत्र के बाहर - 2.04 किलोग्राम/सेमी 3 है; क्रिस्टल का अपवर्तनांक n = 1.54; विद्युत चालकता के लिए प्रयोग में क्रिस्टल ने स्पष्ट रूप से स्पष्ट इन्सुलेटर गुण दिखाए, जो आयनिक संरचना वाले क्रिस्टल के सामान्य विद्युत गुणों से पूरी तरह मेल खाता है।
निष्कर्ष।
पुरा होना। अनुसंधानमेरे लिए खोला गया अद्भुत दुनियाक्रिस्टल. मेरी दृष्टि में क्रिस्टल मिलना एक चमत्कार है। मेरे लिए यह एक नई और असामान्य बात है. इससे पहले, मुझे नहीं पता था कि मैं क्या करूंगा, मेरे "लेखक" के क्रिस्टल कैसे दिखेंगे और मुझे उनके साथ क्या करना चाहिए। क्रिस्टलों का अध्ययन करते समय, मुझे विश्वास हो गया कि उनके गुण इतने विविध हैं कि हम उनमें से केवल कुछ का ही अध्ययन कर पाए। लेकिन सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि हमें इन क्रिस्टलों का उपयोग मिल गया है। हमारे द्वारा उगाए गए क्रिस्टल का उपयोग रसायन विज्ञान और भौतिकी पाठों में प्रदर्शन के लिए किया जा सकता है। क्रिस्टल से, हमने एक ब्रोच बनाया, एक फोटो फ्रेम और एक मोमबत्ती स्टैंड सजाया, और एक आभूषण बॉक्स सजाया (परिशिष्ट 3)। हमने अपने काम के परिणामों को घर पर क्रिस्टल उगाने की सिफारिशों के साथ प्रकाशित पुस्तिकाओं में प्रतिबिंबित किया और एक प्रस्तुति बनाई जिसका उपयोग पाठों और पाठ्येतर गतिविधियों में भी किया जा सकता है।
शोध के परिणामस्वरूप, हमने समस्या का समाधान किया: हम घर पर कॉपर सल्फेट क्रिस्टल उगाने में कामयाब रहे। मैं विश्वास के साथ कह सकता हूँ कि क्रिस्टल उगाना एक कला है!
यह विषय हमारे लिए बहुत रुचिकर था। क्रिस्टल की दुनिया अद्भुत और विविध हो गई। परिणामस्वरूप, हमारे पास अन्य प्रश्न भी हैं जिनके लिए और अधिक गहन अध्ययन की आवश्यकता है। इसलिए, हम इस विषय का अध्ययन जारी रखने की योजना बना रहे हैं।
भौतिकी एक अद्भुत विज्ञान है, और आपको इसे चरण दर चरण सीखने की आवश्यकता है।
क्रिस्टल उगाने के लिए, केवल ताज़ा तैयार घोल का ही उपयोग करें।
केवल साफ बर्तनों का ही प्रयोग करें।
घोल को छानना सुनिश्चित करें।
विकास के दौरान बिना किसी विशेष कारण के क्रिस्टल को घोल से नहीं हटाया जा सकता है।
मलबे को संतृप्त घोल से दूर रखें। ऐसा करने के लिए इसे फिल्टर पेपर से ढक दें।
समय-समय पर (सप्ताह में एक बार) संतृप्त घोल को बदलें या नवीनीकृत करें।
गठित अंतर्वर्धित छोटे क्रिस्टल को हटा दें।
घोल जितनी धीमी गति से ठंडा होता है, क्रिस्टल उतने ही बड़े बनते हैं। ऐसा करने के लिए आप चश्मे को कपड़े से लपेट सकते हैं।
परिणामी क्रिस्टल को मौसम के विरुद्ध सावधानीपूर्वक रंगहीन वार्निश से ढक दिया जाता है।
ग्रंथ सूची:
1.भौतिकी के गहन अध्ययन वाली कक्षाओं के लिए शारीरिक कार्यशाला। यू.आई. द्वारा संपादित. डिक, ओ.एफ. काबर्डिन। एम; 1993
2. श्रृंखला "एरुडाइट" रसायन विज्ञान, भौतिकी।
3. एम. पी. शस्कोल्स्काया, क्रिस्टल्स। प्रकाशन गृह "विज्ञान"। - एम.: 1978.
4. विश्वकोश शब्दकोशयुवा भौतिक विज्ञानी. - एम.: शिक्षाशास्त्र, 1995।
इंटरनेट संसाधन:
स्कूल-संग्रह.edu.ru
क्लास-फिजिका.नारोड.रू
परिशिष्ट 1
नीला विट्रियल
रासायनिक सूत्र: CuSO 4 * 5H 2 O 1
रासायनिक नाम: कॉपर सल्फेट, कॉपर सल्फेट पेंटाहाइड्रेट (क्यूप्रम्सल्फ्यूरिकम), मेली सल्फेट (II) पेंटाहाइड्रेट
विवरण: नीला क्रिस्टलीय पाउडर
यौगिकों का वर्ग: हाइड्रेटेड लवण
क्रिस्टल का विवरण: नीले क्रिस्टल, पानी में अत्यधिक घुलनशील। गुण . हीड्रोस्कोपिक. पानी, ग्लिसरीन, सल्फ्यूरिक एसिड में घुलनशील। अमोनिया में थोड़ा घुलनशील. नमक हवा में स्थिर रहता है.
क्रिस्टलीय हाइड्रेट की संरचना
कॉपर सल्फेट की संरचना चित्र में दिखाई गई है। जैसा कि देखा जा सकता है, अक्षों के साथ दो SO 4 2− आयन और चार पानी के अणु (विमान में) तांबे के आयन के चारों ओर समन्वित होते हैं, और पांचवां पानी का अणु पुलों की भूमिका निभाता है, जो हाइड्रोजन बांड का उपयोग करके, पानी के अणुओं को एकजुट करता है समतल और सल्फेट समूह।
आवेदन पत्र।
इसका उपयोग कीटों और पौधों की बीमारियों (फंगल रोगों और अंगूर एफिड्स से) को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। कभी-कभी पानी में शैवाल को बढ़ने से रोकने के लिए स्विमिंग पूल में उपयोग किया जाता है।
निर्माण में, कॉपर सल्फेट के एक जलीय घोल का उपयोग जंग के दाग को खत्म करने के साथ-साथ ईंटों से नमक उत्सर्जन को हटाने के लिए किया जाता है। ठोस सतहें; और लकड़ी के क्षय को रोकने के साधन के रूप में भी।
इसका उपयोग खनिज रंग बनाने, दवा में और एसीटेट फाइबर के निर्माण में कताई समाधान के हिस्से के रूप में भी किया जाता है।
में खाद्य उद्योगखाद्य योज्य के रूप में पंजीकृत E519(परिरक्षक).
प्रकृति में, खनिज चाल्केन्थाइट कभी-कभी पाया जाता है, जिसकी संरचना CuSO 4 * 5H 2 O के करीब होती है।
अलौह धातु स्क्रैप की खरीद के बिंदुओं पर, जिंक, मैंगनीज और मैग्नीशियम का पता लगाने के लिए कॉपर सल्फेट के घोल का उपयोग किया जाता है। एल्यूमीनियम मिश्र धातुऔर स्टेनलेस स्टील. जब उपरोक्त धातुओं का पता लगाया जाता है तो शुद्ध तांबे के लाल धब्बे दिखाई देते हैं।
परिशिष्ट 2
डिजिटल माइक्रोस्कोप से क्रिस्टल का अध्ययन।
परिशिष्ट 3
1 सामग्री विकिपीडिया पृष्ठों से ली गई है
विभिन्न क्रिस्टलों को देखने पर, हम देखते हैं कि वे सभी आकार में भिन्न हैं, लेकिन उनमें से कोई भी एक सममित शरीर का प्रतिनिधित्व करता है। दरअसल, समरूपता क्रिस्टल के मुख्य गुणों में से एक है। हम सममित निकाय कहते हैं जिसमें समान समान भाग होते हैं।
सभी क्रिस्टल सममित हैं। इसका मतलब यह है कि प्रत्येक क्रिस्टलीय पॉलीहेड्रॉन में समरूपता विमान, समरूपता अक्ष, समरूपता केंद्र और अन्य समरूपता तत्व पाए जा सकते हैं ताकि पॉलीहेड्रॉन के समान भाग एक दूसरे के साथ संरेखित हों। आइए समरूपता से संबंधित एक और अवधारणा - ध्रुवीयता का परिचय दें।
प्रत्येक क्रिस्टलीय पॉलीहेड्रॉन में समरूपता तत्वों का एक निश्चित सेट होता है। किसी दिए गए क्रिस्टल में निहित सभी समरूपता तत्वों के पूरे सेट को समरूपता वर्ग कहा जाता है। इनकी संख्या सीमित है. गणितीय रूप से यह सिद्ध हो चुका है कि क्रिस्टल में 32 प्रकार की सममिति होती है।
आइए क्रिस्टल में समरूपता के प्रकारों पर अधिक विस्तार से विचार करें। सबसे पहले, क्रिस्टल में केवल 1, 2, 3, 4 और 6 क्रम के समरूपता अक्ष हो सकते हैं। जाहिर है, 5वें, 7वें और उच्चतर क्रम की समरूपता अक्ष संभव नहीं हैं, क्योंकि ऐसी संरचना के साथ, परमाणु पंक्तियाँ और ग्रिड लगातार स्थान नहीं भरेंगे, परमाणुओं की संतुलन स्थिति के बीच रिक्त स्थान, अंतराल दिखाई देंगे। परमाणु सबसे स्थिर स्थिति में नहीं होंगे और क्रिस्टल संरचना ढह जाएगी।
क्रिस्टल पॉलीहेड्रॉन में कोई भी पा सकता है विभिन्न संयोजनसमरूपता तत्व - कुछ में कम, दूसरों में बहुत। समरूपता के अनुसार, मुख्य रूप से समरूपता की धुरी के साथ, क्रिस्टल को तीन श्रेणियों में विभाजित किया जाता है।
उच्चतम श्रेणी में सबसे सममित क्रिस्टल शामिल हैं, उनमें क्रम 2, 3 और 4 की समरूपता के कई अक्ष हो सकते हैं, 6 वें क्रम की कोई अक्ष नहीं हैं, समरूपता के विमान और केंद्र हो सकते हैं। इन रूपों में एक घन, एक अष्टफलक, एक चतुष्फलक आदि शामिल हैं। इन सभी में एक सामान्य विशेषता है: वे सभी दिशाओं में लगभग समान हैं।
मध्य श्रेणी के क्रिस्टल में 3, 4 और 6 क्रम के अक्ष हो सकते हैं, लेकिन प्रत्येक में केवल एक। दूसरे क्रम की कई अक्षें हो सकती हैं; समरूपता के तल और समरूपता के केंद्र संभव हैं। इन क्रिस्टलों के रूप: प्रिज्म, पिरामिड आदि। आम लक्षण: समरूपता के मुख्य अक्ष के अनुदिश और आर-पार तीव्र अंतर।
क्रिस्टल में से, उच्चतम श्रेणी में शामिल हैं: हीरा, क्वार्ट्ज, जर्मेनियम गार्नेट, सिलिकॉन, तांबा, एल्यूमीनियम, सोना, चांदी, ग्रे टिन, टंगस्टन, लोहा; मध्य श्रेणी में - ग्रेफाइट, रूबी, क्वार्ट्ज, जस्ता, मैग्नीशियम, सफेद टिन, टूमलाइन, बेरिल; सबसे निचले स्तर पर - जिप्सम, अभ्रक, कॉपर सल्फेट, रोशेल नमक, आदि। बेशक, इस सूची में सभी मौजूदा क्रिस्टल को सूचीबद्ध नहीं किया गया है, बल्कि उनमें से केवल सबसे प्रसिद्ध को सूचीबद्ध किया गया है।
बदले में, श्रेणियों को सात समानार्थी में विभाजित किया गया है। ग्रीक से अनुवादित, "सिनगोनी" का अर्थ है "समान कोण"। समरूपता के समान अक्ष वाले क्रिस्टल, और इसलिए संरचना में घूर्णन के समान कोण के साथ, एक समानार्थी में संयुक्त होते हैं।
सबसे पहले, यह क्रिस्टल के दो मुख्य गुणों का उल्लेख करने योग्य है। उनमें से एक अनिसोट्रॉपी है। यह शब्द दिशा के आधार पर गुणों में परिवर्तन को संदर्भित करता है। इसी समय, क्रिस्टल सजातीय निकाय हैं। किसी क्रिस्टलीय पदार्थ की एकरूपता इस तथ्य में निहित है कि उसके एक ही आकार और एक ही अभिविन्यास वाले दो खंड गुणों में समान होते हैं।
आइए पहले विद्युत गुणों के बारे में बात करें। मूल रूप से विद्युत गुणक्रिस्टल को धातुओं के उदाहरण पर माना जा सकता है, क्योंकि धातुएँ, किसी एक अवस्था में, क्रिस्टलीय समुच्चय हो सकती हैं। धातु में स्वतंत्र रूप से घूमने वाले इलेक्ट्रॉन बाहर नहीं जा सकते, इसके लिए आपको ऊर्जा खर्च करने की आवश्यकता होती है। यदि इस मामले में दीप्तिमान ऊर्जा खर्च की जाती है, तो इलेक्ट्रॉन पृथक्करण का प्रभाव तथाकथित फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का कारण बनता है। एक समान प्रभाव एकल क्रिस्टल में भी देखा जाता है। आणविक कक्षा से बाहर निकाला गया एक इलेक्ट्रॉन, क्रिस्टल के अंदर रहकर, क्रिस्टल में धात्विक चालकता (आंतरिक फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव) पैदा करता है। सामान्य परिस्थितियों में (विकिरण के बिना), ऐसे यौगिक विद्युत धारा के संवाहक नहीं होते हैं।
क्रिस्टल में प्रकाश तरंगों के व्यवहार का अध्ययन ई. बर्टोलिन द्वारा किया गया था, जिन्होंने सबसे पहले यह नोटिस किया था कि तरंगें क्रिस्टल से गुजरते समय गैर-मानक व्यवहार करती हैं। बर्टालिन ने एक बार रेखाचित्र बनाया था डायहेड्रल कोणआइसलैंडिक स्पर, फिर उसने क्रिस्टल को चित्रों पर रखा, तब वैज्ञानिक ने पहली बार देखा कि प्रत्येक रेखा द्विभाजित है। उन्हें कई बार विश्वास हुआ कि सभी स्पर क्रिस्टल प्रकाश को विभाजित करते हैं, तभी बर्टालिन ने एक ग्रंथ लिखा "एक द्विअर्थी आइसलैंडिक क्रिस्टल के साथ प्रयोग, जिससे एक अद्भुत और असाधारण अपवर्तन की खोज हुई" (1669)। वैज्ञानिक ने अपने प्रयोगों के नतीजे कई देशों में व्यक्तिगत वैज्ञानिकों और अकादमियों को भेजे। कार्य को पूर्ण अविश्वास के साथ स्वीकार किया गया। इंग्लिश एकेडमी ऑफ साइंसेज ने इस कानून का परीक्षण करने के लिए वैज्ञानिकों का एक समूह आवंटित किया (न्यूटन, बॉयल, हुक और अन्य)। इस आधिकारिक आयोग ने इस घटना को आकस्मिक और कानून को अस्तित्वहीन माना। बर्टालिन के प्रयोगों के परिणामों को भुला दिया गया।
केवल 20 साल बाद, क्रिश्चियन ह्यूजेंस ने बर्टालिन की खोज की सत्यता की पुष्टि की और स्वयं क्वार्ट्ज में द्विअर्थीता की खोज की। बाद में इस संपत्ति का अध्ययन करने वाले कई वैज्ञानिकों ने पुष्टि की कि न केवल आइसलैंडिक स्पर, बल्कि कई अन्य क्रिस्टल भी प्रकाश को विभाजित करते हैं।
उच्चतम श्रेणी के क्रिस्टल, जैसे हीरा, सेंधा नमक, फिटकरी, गार्नेट, फ्लोराइट, प्रकाश को विभाजित नहीं करते हैं। सामान्य तौर पर, उनमें कई गुणों की अनिसोट्रॉपी अन्य क्रिस्टल की तुलना में कम स्पष्ट होती है, और कुछ गुण आइसोट्रोपिक होते हैं। निचली और मध्यम श्रेणी के सभी क्रिस्टलों में, यदि वे पारदर्शी हैं, तो प्रकाश का दोहरा अपवर्तन देखा जाता है।
विभिन्न माध्यमों में प्रकाश की गति में अंतर के कारण अपवर्तन होता है। तो कांच में प्रकाश की गति हवा की तुलना में 1.5 गुना कम है, इसलिए, अपवर्तक सूचकांक 1.5 है।
द्विअपवर्तन का कारण क्रिस्टलों में प्रकाश की गति की अनिसोट्रॉपी है। एक आइसोट्रोपिक माध्यम में, तरंगें सभी दिशाओं में समान रूप से विचरण करती हैं, जैसे कि एक गेंद की त्रिज्या के साथ। क्रिस्टल में, प्रकाश और ध्वनि तरंगेंवे वृत्तों में विचरण नहीं करते हैं, और इन तरंगों की गति, और इसलिए अपवर्तक सूचकांक, अलग-अलग दिशाओं में भिन्न होते हैं।
कल्पना करें कि एक क्रिस्टल में प्रकाश की एक किरण दो भागों में विभाजित हो जाती है, एक "सामान्य" की तरह व्यवहार करता है, अर्थात। गेंद की त्रिज्या के साथ सभी दिशाओं में जाता है, दूसरा - "असाधारण" - दीर्घवृत्त की त्रिज्या के साथ जाता है। ऐसे क्रिस्टल में केवल एक ही दिशा होती है जिसमें कोई द्विअपवर्तन नहीं होता है। साधारण और असाधारण किरणें एक साथ चलती हैं, प्रकाश की किरण विभाजित नहीं होती। इसे ऑप्टिकल अक्ष कहा जाता है। मध्य श्रेणी के क्रिस्टल प्रकाश के संबंध में इस प्रकार व्यवहार करते हैं, इसलिए उन्हें प्रकाशिक रूप से एकअक्षीय कहा जाता है। निम्नतम श्रेणी के क्रिस्टल में, प्रकाश भी दोहरे अपवर्तन का अनुभव करता है, लेकिन पहले से ही दोनों किरणें असाधारण व्यवहार करती हैं, दोनों में सभी दिशाओं में अलग-अलग अपवर्तक सूचकांक होते हैं, और दोनों दीर्घवृत्त की त्रिज्या के साथ फैलते हैं। निम्नतम श्रेणी के क्रिस्टलों को प्रकाशिक द्विअक्षीय कहा जाता है। उच्चतम श्रेणी के क्रिस्टल, जहां प्रकाश गेंद की त्रिज्या के साथ सभी दिशाओं में समान रूप से विचरण करता है, ऑप्टिकली आइसोट्रोपिक कहलाते हैं।
एक द्विअपवर्तक क्रिस्टल से गुजरते हुए, प्रकाश की एक लहर न केवल दो भागों में विभाजित हो जाती है, बल्कि बनने वाली प्रत्येक किरण भी ध्रुवीकृत हो जाती है, एक दूसरे के लंबवत दो विमानों में विघटित हो जाती है। तरंग इसी प्रकार व्यवहार करती है, क्योंकि इसे परमाणु जाली से गुजरना होगा, जिसकी पंक्तियाँ इसके सामने स्थित हैं। इसलिए, यह क्रिस्टल में दो तरंगों में टूट जाता है, जिसमें कंपन तल परस्पर लंबवत होते हैं।
ठोस पदार्थों के लोच, शक्ति, सतह तनाव जैसे गुण परमाणुओं और क्रिस्टल की संरचना के बीच परस्पर क्रिया की ताकतों द्वारा निर्धारित होते हैं। उदाहरण के लिए, अंतरपरमाण्विक संपर्क की शक्तियों का अध्ययन करके, कोई व्यक्ति लोच के मापांक, सामग्री की तन्य शक्ति, क्रिस्टल की बंधन ऊर्जा और सतह तनाव के गुणांक का मूल्य निर्धारित कर सकता है।
इस प्रकार, किसी भी ठोस की विशेषताओं का मूल्यांकन किया जाता है, लेकिन आदर्श आयनिक क्रिस्टल के लिए ऐसा करना सबसे आसान है। ऐसे क्रिस्टल की जाली में, सकारात्मक और नकारात्मक आयन समय-समय पर बदलते रहते हैं। मूल्यांकन करने के लिए, सबसे पहले, एकल अंतर-परमाणु बंधन की ताकत का मूल्य पता लगाना आवश्यक है, जो आयनिक क्रिस्टल में दो आयनों के बीच बातचीत की ताकत से निर्धारित होता है।
परमाणुओं के केंद्रों के बीच की दूरी पर अंतर-परमाणु संपर्क की शक्तियों की निर्भरता एसएनएफइस प्रकार है:
1) परमाणुओं के बीच आकर्षक और प्रतिकारक बल एक साथ कार्य करते हैं। अंतरपरमाण्विक संपर्क का परिणामी बल इन दो बलों का योग है।
2) जब परमाणुओं के बीच की दूरी कम हो जाती है, तो प्रतिकारक बल आकर्षक बल की तुलना में बहुत तेजी से बढ़ते हैं, इसलिए एक निश्चित दूरी होती है जिस पर आकर्षक और प्रतिकारक बल संतुलित हो जाते हैं और परिणामी बल बन जाता है शून्य. अपने आप में छोड़े गए क्रिस्टल में, आयन एक दूसरे से ठीक दूरी r0 पर स्थित होते हैं। यदि परमाणुओं के बीच की दूरी संतुलन से कम है (r, r0 से कम है), तो प्रतिकारक बल प्रबल होते हैं, यदि (r, r0 से अधिक है), तो आकर्षक बल प्रबल होते हैं।
अंतरपरमाण्विक बलों के ये गुण उन कणों पर सशर्त रूप से विचार करना संभव बनाते हैं जो एक दूसरे के साथ बातचीत करते हुए ठोस लोचदार गेंदों के रूप में क्रिस्टल बनाते हैं। क्रिस्टल के तन्य विरूपण से पड़ोसी गेंदों के केंद्रों के बीच की दूरी और आकर्षक बलों की प्रबलता में वृद्धि होती है, जबकि संपीड़न विरूपण से इस दूरी में कमी होती है और प्रतिकारक बलों की प्रबलता होती है।
तन्यता ताकत को आमतौर पर उच्चतम तनाव के रूप में जाना जाता है जिसे कोई सामग्री बिना टूटे झेल सकती है। जब एक नमूना खींचा जाता है, तो तन्य शक्ति तनाव की दिशा के लंबवत खंड के प्रति इकाई क्षेत्र में अंतर-परमाणु आकर्षण के परिणामी बल के अधिकतम मूल्य से निर्धारित होती है।
जब परमाणुओं के केंद्र एक दूसरे से दूरी r1 पर होते हैं, तो अंतरपरमाण्विक संपर्क का परिणामी बल अपने अधिकतम मूल्य तक पहुंच जाता है। जब खिंचाव और भी अधिक बढ़ जाता है, तो अंतःक्रिया बल इतने छोटे हो जाते हैं कि परमाणुओं के बीच के बंधन टूट जाते हैं।
