our Have fun with y ke your mini lab and ma rystals! own fantastic c
Brain Activator
Science
FIGYELEM!
. készlet csak 8 éven felülieknek, és Felnőtt felügyelete mellett használható, ugyanis olyan vegyszereket is tartalmaz, melyek adott esetben az egészségre ártalmasak lehetnek. A készletben apró alkatrészek is találhatók, melyek lenyelése ugyancsak veszélyes lehet. Járjunk el tehát körültekintően. Használat előtt olvassuk el az utasításokat, és tartsuk is be azokat mindig. Vigyázzunk, hogy a vegyszerek ne kerüljenek szembe vagy szájba. A képek csak illusztrációs célt szolgálnak, egyes részeik vagy a színek a valóságtól eltérőek lehetnek. Ez a tájékoztató mindig legyen kéznél!
Kedves szülők és nevelők! Játék közben a gyerekek különböző kognitív képességeket fejlesztenek. A tudományos tanulmányok kimutatták, hogy amikor szórakozunk, vagy egy kísérlet során felfedezéseket teszünk, egy dopamin nevű neurotranszmitter szabadul fel. A dopaminnak köszönhetők az olyan érzések, mint a motiváció, a büszkeség és a tanulás öröme, és ez az oka annak, hogy bizonyos élmények pozitív érzésekkel társulnak. Így tehát ha a tanulás pozitív élmény, akkor arra ösztönzi az agyat, hogy különböző készségeket fejlesszen ki. Ennél fogva a Science 4you célja az, hogy olyan fejlesztő játékokat hozzon létre, amely elegyíti a szórakozást az oktatással azzal, hogy felkelti a kíváncsiságot és a kísérletező kedvet.. Az alábbiakban láthatjuk, hogy mely készségek fejleszthetők ezen fejlesztő játék segítségével!
Motor skills
Concentration
s ill sk
Vo ca bu la ry
al ci So
Learning
A játékaink egyik legfőbb ereje az oktatásközpontúság. Célunk az, hogy olyan játékokat adjunk a gyerekek kezébe, amelyek fejlesztik a fizikai, érzelmi és szociális készségüket. A Science 4you játékokon belül a Brain activatorról többet is megtudhatunk itt:
R IC
ULU
M
2
1. Kiadás 2015, Science4you S.A. London, United Kingdom. Szerkesztő: Daniela Silva Szerzők: Flávia Leitão and Ana Garcia Társszerző: Joana Gomes Tudomanyos szaklektor: Ana Garcia Kontrolszerkesztő: Joana Gomes Tervezte: Bárbara Gonçalves és Daniela Pinheiro Magyarországon kiadja Négy International Kft., 7635 Pécs, Varju dűlő 15. Felelős kiadó a Kft. ügyvezetője
C UR
www.science4youtoys.co.uk/brain-activator
G OALS e Ke y st ag3 2 an d
Jelen könyv az alábbi tantárgyakra épól, és azokat igyekszik kiegészíteni: - Környezetismeret; - Kémia; - Fizika.
deo
Discover all the online contents that we have for you! www.science4youtoys.co.uk/online Video presentation of the toy
+
Interactive Quiz
Mini scientist
ts
Experimen
Exclusive online promotions
Interactive games
Keresd fel a weboldalunkat és fedezd fel a játékok különböző video prezentációit, a további kísérleteket, a fantasztikus játékokat és a különböző játékok exkluzív online tartalmát. Emellett lehetőséged nyílik arra is, hogy kis tudós legyen belőled, és új kísérleteket találj fel, sőt, akár egy új játékot is. Mindezt a te saját területeden a „tudóspalántán” belül. Jó szórakozást és tanulást a Science 4you-val.
3
Tartalom - Balesetvédelmi előírások - Általános elsősegély nyújtási információk - A készletben található vegyszerek - A használt vegyszerek ártalmatlanítása - Tanácsok a felügyelő felnőttek számára - A készlet tartalma 1. Az anyag a természetben 1.1. Az anyag összetevői 1.2. Az anyag halmazállapotai a)Szilárd halmazállapot b)Folyékony halmazállapot c) Gáz halmazállapot
2. Szilárd anyagok 3.Mi a kristály?
3.1. A kristályok mérete és formája 3.2. Hogyan alakulnak ki a kristályok, és hogyan növekednek? 3.3. A kristályok színe 3.4. Kristálytípusok
4.Mik az ásványok? 4.1. Hogyan ismerjük fel a kristályokat?
5. Mi a különbség az ásványok és a kristályok között? 6.A kristályok és ásványok felhasználása 7. Hogyan készíthetünk saját kristályt? 7.1. Mi az oldat? 7.2. Az oldatok osztályozása
8. Kísérletek 1. Kísérlet Káliumsó kristályok 2. Kísérlet Profi kristálynövesztés: Egyedi kristály nagy méretben 3. Kísérlet Kristálycsillag 4. Kísérlet Kristályokkal kirakott szív 5. Kísérlet Kristálytojás 6. Kísérlet Készíts nyakláncot!
9. Kvíz
5 5 5 5 6 6 7 7 8 9 9 10 11 12 13 14 15 16 18 19 21 22 23 23 24 24 24 26 26 28 30 31 33
Minden jog fenntartva. Tilos ezen kiadvány bármely részét külső rendszerben tarolni vagy átvinni bármely úton, legyen az elektronikus, mechanikus vagy nyomtatott forma, fénymásolni, illetve egyéb módon tarolni a Sience4you Ltd-vel történt előzetes egyeztetés nélkül, es a jogtulajdonos kifejezett engedélye nélkül, vagy a megfelelő reprodukciós jogi szervezetek felhatalmazása nélkül. Bármely engedély nélküli használat vagy a füzet jogainak megsértése eseten a Sience4you Ltd. jogorvoslatért fordul a megfelelő hatóságokhoz, nem kizárva az esetleges büntetőjogi eljárás kezdeményezését
4
BALESETVÉDELMI ELŐÍRÁSOK
- A balesetvédelmi előírások mindig legyenek kéznél! - Ne engedj kisgyerekeket és állatokat a kísérleti terület közelébe, és mindenkin legyen védőszemüveg. - Mindig viselj védőszemüveget! - A kísérleti készletet és a keletkezett kristályokat tartsd elzárva, hogy 8 év alatti kisgyerek ne férhessen hozzá! - Használat után tisztíts meg minden eszközt. - Győződj meg arról, hogy minden tartály teljesen zárva van, és ügyelj rá, hogy megfelelően tárold használat után. - Az üres tartályokat a megfelelő helyre szabad csak kidobni - A kísérletek elvégzését követően mindig kezet kell mosni! - Ne használj olyan eszközt, amely nincs a felszerelésben, vagy nem ajánlottuk a használati utasításban. - Ne egyél vagy igyál a kísérleti területen. - Ügyelj rá, hogy a vegyszerek ne kerüljenek a szemedbe és a szádba.. - Ne kend az oldatokat vagy anyagokat a bőrödre. - Ne növesz kristályokat ott, ahol enni, inni szoktál. - Óvatosan bánj a forr vízzel és forró oldatokkal! - Ügyelj arra, hogya növesztés alatt álló kristályokat tartsd elzárva, hogy 8 év alatti kisgyerek ne férhessen hozzá. - A tartályok legyenek lezárva, és tárold őket biztonságos helyen. Figyelem. A készlet gipsz port tartalmaz. - Ne vagyük a gpiszet a szánkba! - Ne lélegezzük be a gipsz port! - Ne kenjük a gipszet a bőrünkre!
Általános elsősegélynújtási tájékoztató
- Ha a vegyszer szembe kerül, mosd ki szemed bő vízzel, s közben tartsd a szemed nyitva, ha szükséges. Azonnal fordulj orvoshoz!. - Lenyelés esetén: öblítsd ki a szád vízzel, igyál egy kis friss vizet. Nem szabad hánytatni. Azonnal fordulj orvoshoz! - Belégzés esetén: A sérültet vigyük friss levegőre! - Abban az esetben, ha a bőrrel való közvetlen érintkezés égési sérülést okoz: Engedj az érintett területre hideg vizet, legalább 10 percen át. - Kétség esetén azonnal fordulj orvoshoz. Vidd magaddal a vegyszert és a tartályát. - Sérülés esetén mindig forduljunk orvoshoz.. A kihagyott helyre írd fel a legközelebi toxikológiai osztály vagy kórház telefonszámát. Mérgezés esetén bizonyára hasznos tanácsokkal látnak el.
Vészhelyzet esetén hívd a következő számot: Mentők - 104 | Rendőrség - 107 Tűzoltóság - 105 |Általános - 112 A mellékletben található vegyi anyagok Vegyi anyag neve Kálium-alumínium-bisz(szulfát)dodekahidrát (Káliumsó)
Gipsz
vegyi képlete
CAS szám
AlK(SO4)2 . 12H2O
7784-24-9
CaSO4 · 2 H2O
7778-18-9
A használt vegyi anyagok ártalmatlanítása Ha ártalmatlanítani kell valamilyen vegyi anyagot, akkor utána kell olvasni a helyi, illetve országos szabályzatnak. A vegyi anyagokat semmi esetre nem szabad beleönteni a szennyvíz lefolyóba, vagy kiönteni a szemetesbe. További információért forduljunk az illetékes hatósághoz. A csomagoló anyagok ártalmatlanításához keressük fel a megfelelő gyűjtőhelyeket.
5
Tanácsok a felügyeletet biztosító felnőtt részére Olvassuk el az alábbi utasításokat, a balesetvédelmi szabályokat, illetve az elsősegély nyújtási információkat, és legyenek ezek kéznél szükség esetére. Ha nem megfelelő módon használjuk a vegyszereket, azzal sérülést vagy egészségkárosodást okozhatunk. Csak az utasításokban leírt kísérleteket végezzük el. Ez a kísérleti készlet csak 8 éven felüli gyerekek számára alkalmas. Tekintve, hogy a gyerekek képességei meglehetősen eltérőek lehetnek még egy adott korcsoporton belül is, a felnőttek józan belátásra van bízva, hogy melyik kísérleteket találják alkalmasnak és biztonságosnak a számukra. Az utasítások segítségével a felügyeletet végző felnőttek eldönthetik azt, hogy mely kísérletek végzése alkalmas az adott gyerek számára.. A felügyelő felnőtt személynek ismertetnie kell a biztonsági és balesetvédelmi utasításokat a gyereknek, mielőtt nekifognak a kísérletezésnek A kísérlet környezetéből el kell távolítani az akadályokat, és az élelmiszerek sem lehetnek a közelben. Olyan helyen végezzük a kísérletet, amely megfelelő megvilágítással és szellőzéssel rendelkezik, és vízellátása is van. Be kell szerezni egy stabil hőálló tetejű asztalt
A készlet tartalma 1
2
3
7 5
6
4
8
9
10
11
Megnvezés: 1. Fedeles műanyag doboz 2. Káliumsó 3. Gipsz por 4. Petricsésze 5. Szilikon öntőformák 6. Kis műanyag poharak 7.Sárga ételszínezék 8. Kék ételszínezék 9. Nagy műanyag pohár 10. Fa spatulák 11. Pipetták
6
Mennyiség: 1 1 1 1 2 2 1 1 1 3 2
1. Az anyag a természetben Épp úgy, mint bármi más, ami a világegyetemben létezik, a kristályok is, amelyeket készítenek fogunk, anyagból épülnek fel.. 1.1. Az anyag összetevői A görög filozófusok, köztük Démokritosz (ie. 460-tól 370-ig) ragaszkodtak ahhoz az elképzeléshez, miszerint valamennyi anyag nagyon apró oszthatatlan részecskékből épül fel, amelyet ők atomoknak neveznek (az atom görög szó, jelentése oszthatatlan).
2. kép: John Dalton (1766-1844) angol fizikus
Ma már tudjuk azt, hogy az atomok bár nagyon apró méretűek, még kisebb, úgynevezett szubatomikus részecskékből, állnak, ezek a más néven elemi részecskék a következők:
1. kép: az atom ábrázolása
- Protonok – pozitív töltésű részecskék (+1); - Elektronok – negatív töltésű részecskék (-1); - Neutronok – semleges töltésűrészecskék.
Miután a filozófusok megfigyeltek egyes anyagokat, amelyek oszthatóak, mint például a kőzeteket, amelyek apró darabokra törnek, míg végül homok lesz belőlük, elfogadták azt, hogy az anyag egyre kisebb és kisebb részekre osztható. Ez az oszthatóság azonban nem lehet végtelen, valahol határa kell, hogy legyen – ez a határ pedig az oszthatatlan részecske, vagyis az atom. Ennek ellenére, csak XIX. században készült el az első atom modell John Dalton (1766-1844) angol fizikus és kémikus jóvoltából. 3. kép: Az atom és elemi részecskéinek ábrázolása
7
Az elektronfelhő modell szerint (vagy az atompályák modellje szerint) az atom közepén atommag található, ez tartalmazza a neutronokat és a protonokat, ugyanakkor egy elektronfelhő veszi körbe az atommagot, és itt helyezkednek el az elektronok.
Protonokat
Atomok
tartalmaznak
Az anyag halmazállapotát az atomjai elrendeződésének szintje határozza meg..
Elektronokat
Elektron felhőt
4. kép: Az atom összetevői
Az atomban a protonok száma egyenlő az elektronok számával. Ennek következtében az atomok semleges elektromos töltéssel rendelkeznek, mert a protonok töltése ugyanannyi, mint az elektronok töltése, csak éppen ellentétes előjellel, és így ezek kiegyenlítik egymást. Ugyanakkor az atom leadhat vagy felvehet elektronokat, így ionná alakulhat. Ha az atom elektront ad le, akkor kationnak nevezzük, vagyis pozitív töltésű részecskévé válik, hiszen több a protonja, mint az elektronja Ha az atom elektront vesz fel, akkor anionnak nevezzük, mivel negatív töltésű részecskéje van, hiszen több az elektronja, mint a protonja.
8
Mint már tudjuk, az anyag atomokból áll, és ezek pedig elektronokból, protonokból és neutronokból tevődnek össze.. Az anyagot alkotó atomok között erők hatnak egymásra, és ez határozza meg az egyes anyagok halmazállapotát.
Neutronokat
Atommagot
1.2. Az anyag halmazállapotai
A részecskék között lehet több vagy kevesebb kötés a hőmérséklettől és a nyomástól függően. Amikor ezek a körülmények megváltoznak, akkor az anyag fizikai állapota is változáson megy keresztül. Bizonyára arról is hallottál, hogy három halmazállapot létezik, szilárd, folyékony és gáz. De tényleg csak ez a három állapot létezik? Nos, igazság szerint az anyag ezen kívül számos más állapotban is található. Ettől függetlenül ezek nagy része igen ritkán, csak szélsőséges körülmények között fordul elő, például az elpusztult csillagok belsejében vagy a világegyetem kialakulásának kezdetén az ősrobbanást követően. Az anyag a leggyakrabban azonban az alábbi három halmazállapotban fordul elő: szilárd, folyékony és légnemű (gáz).
a) A szilárd halmazállapot
5. kép: Jég (szilárd halmazállapot)
Ezekre a halmazállapot változásokra akkor kerül sor, amikor az atomok halmaza megváltozik. Ha a szilárd halmazállapotú anyagot melegítjük, akkor a részecskéinek mozgása megnő, és könnyebben tudnak elmozdulni. Emiatt az atomok közötti kötés gyengébb lesz, és az elrendeződésük lazább, majd átalakulnak folyékony halmazállapotúvá. Ha például a szilárd halmazállapotú jeget melegítjük, akkor vízzé (folyadékká) változik. Ezt a halmazállapot változást olvadásnak nevezzük.
A szilárd halmazállapotú anyagok részecskéi közel vannak egymáshoz, és szabályos minta szerint rendeződnek el.. Erős kötések tartják össze az anyag részecskéit (nem lehet őket összenyomni vagy szétlapítani, állandó az alakjuk, és nem terülnek szét (nem folynak el egyik helyről a másikra, viszont ebben a rögzített állapotban rezegni tudnak. Például az aranygyűrű formája mindig azonos, bárhová is tesszük (a trezorba, az asztalra, a zsebünkbe és így tovább).
7. kép: A jég megolvadása
b) A folyékony halmazállapot Ez az átmeneti állapot a szilárd és a légnemű halmazállapot között. Általában a folyékony halmazállapotban a részecskék távolabb vannak egymástól, mint a szilárd halmazállapot esetén. Ennek köszönhetően könnyebben tudnak mozogni, és képesek arra, hogy elfolyjanak.
6. kép: Aranygyűrű
Más hőmérsékleten és/vagy más nyomáskörülmények között a szilárd halmazállapot megváltozhat. Az ilyen folyamatot halmazállapot változásnak nevezzük.
9
Ebben a halmazállapotban az anyagoknak nincs határozott alakja, a térfogatuk azonban állandó, és nagyon nehéz, szinte lehetetlen összenyomni őket.
c) A gáz (légnemű halmazállapot) A gáz halmazállapotban a részecskék távol vannak egymástól és véletlenszerűen rendeződnek el. A gáz részecskéi gyorsan mozoghatnak minden irányba, mivel nincsenek közöttük kötések, épp ezért szabadon elmozdulhatnak bármilyen irányba.
8. kép: Víz (folyékony halmazállapot)
Ha például egy pohárba vizet öntünk, akkor a víz felveszi a pohár alakját. Mint minden folyadék, a víz is felveszi az edény alakját.
10. kép: A víz párolgása (gáz halmazállapot)
Gázok esetén az anyag formája és térfogata nem állandó, ugyanakkor felveszik a tároló edény alakját.
9. kép: Amikor vizet töltünk a palackból a pohárba
Ha a folyadékokat melegítjük, akkor az atomok mozgása fokozódik, és gyorsabb és rendezetlenebb lesz, szinte szabadon mozognak. Ebben az állapotban a folyadék gázzá alakul. 11. kép: Szublimált jód (gáz halmazállapot)
10
2. Szilárd anyagok Sok szilárd anyag szabályos forma szerint rendeződik el, szemben a gázok és a folyadékok „szabálytalan” elrendeződésével Szilárd halmazállapot
Folyékony halmazállapot
Olvadás
Gáz halmazállapot
Párolgás
Megszilárdulás
Lecsapódás
A részecskék közel vannak egymáshoz, és erők, úgynevezett kötések tartják össze őket, és szabályos mintába rendeződnek
A részecskék messze vannak egymástól, nincs közöttük kötés, és véletlenszerű az elrendeződésük
Kis mozgási szabadság
Nagy mozgási szabadság
12. kép: A részecskék rendeződése a három fő halmazállapotban
Igazság szerint a természetben legtöbb szilárd anyag kristályos szerkezetű, ami azt jelenti, hogy az atomok, molekulák és az ionok geometrikus térelrendeződést vesznek fel Egyes szilárd anyagokban azonban a részecskék elrendeződése véletlenszerű, más szavakkal, az ilyen szilárd anyagok szerkezetét különböző formájú mikrokristályok összessége alkotja. Így jönnek létre az úgynevezett amorf szilárd anyagok (konkrét forma nélküli anyagok). Így tehát amikor egy szilárd anyag szabad szemmel nézve nem tűnik kristályos szerkezetűnek, azt amorfnak nevezzük.
Az amorf szilárd anyagok a műanyag, a gumi, a szén és az egyéb szervetlen anyagok. A szilárd anyagokat azért tudjukszéles körűen használni, mert könnyen formálhatók, amikor magas hőmérsékletnek tesszük ki őket.
13. Kép: Kőszén
11
Az olyan vegyületeket, amelyek ionos kötésűek és megadott szerkezet szerint épülnek fel, kristályoknak nevezzük.
3. Mi a kristály? A kristályok akkor alakulnak ki, amikor a molekulák szabályos minta szerint rendeződnek szilárd szerkezetbe – úgynevezett kristályrácsba. A szilárd anyagok kristályszerkezete egyedi ion, atom és molekula elrendeződés..
14. kép: Gyémánt kristály
Kristályos szilárd anyag Amorf szilárd anyag
NaCI
Na CI
16. kép: A nátrium-klorid (konyhasó) kristályszerkezetének ábrázolása.
Ne feledjük, hogy csak a kristályos szilárd anyagoknak van kristályszerkezete. Ez a 15. kép: A fenti ábrán a kristályos, illetve az amorf szerkezetű szilárd anyagok szerkezetét ábrázoltuk..
A szén a földön található egyik leggyakoribb elem. Megtaláljuk például a tiszta szenet két formában (allotropok): grafit illetve gyémánt formájában. A grafit a ceruzában található sötét, átlátszatlan anyag, amelynek segítségével írni tudunk. A gyémánt átlátszó és kemény (a legkeményebb ismert anyag). Ezek a különbségek abból adódnak, hogy a kétféle szilárd anyagban milyen szerkezetbe rendeződnek az atomok.
12
makroszkopikus (vagyis szemmel látható) szerkezet a molekulák atomi szintű szabályos elrendeződésének eredménye.
TUDTAD…
hogy minden nap kristályokat eszel? Az asztali só (nátrium-klorid) és a cukor (szacharóz) olyan kristályszerkezetű anyagok, amelyekkel nap, mint nap találkozunk.
19. kép: Rózsakvarcból készült elefántszobor
17. kép: Cukor kristályok
TUDTAD…
hogy a hópehely kristályosra fagyott vízből áll? Ezek a kristályok 16 vagy 12 lappal rendelkeznek!
3.1. A kristályok mérete és formája Mint azt már említettük, a kristályok atomi minták szabályos ismétlődéséből tevődnek össze. Az ismétlések száma, illetve a kötések formája azonban rendkívül változó lehet Így tehát a kristályok mérete és formája két fő tényezőtől függ: - a kristályok belső szimmetriájától - a kristályok különböző irányba történő növekedési sebességétől .
TUDTAD…
18. kép: Hópehely mikroszkóp alatt
Sok drágakő, amelyeket ékszerekben használnak, valójában kristály. Ilyen például a gyémánt és a kvarc is.
hogy eddig még nem sikerült megfigyelni két azonos hópelyhet? A hópelyhek akkor alakulnak ki, amikor egy nagyon hideg vízcsepp megfagy az égbolton, és aztán por részecskévé változik, amely ezután jégkristályt hoz létre. Miközben ez a jégkristály a földre hullik, a vízpára megfagy, és ez lesz az a „mag”, amelyből aztán a hópehely kinövi magát. A hópehely formája függ a felhőkben uralkodó nyomástól és a hőmérséklettől. Mivel nem ugyanott alakulnak ki, és különböző irányba hullanak, ezek az állapotok eltérőek, és ettől lesz minden hópehely egyedi.
13
Általában a kristályok csak néhány centiméter hosszúak.
21. kép: A mexikói kristálybarlang 20. kép: Ametiszt kristály
A kristályok növekedésének sebessége és iránya azonban meglehetősen összetett problémakör! Például figyelembe véve, hogy a kristályokat alkotó ionok elektromosan töltött részecskék, ha valamilyen erő vonzerőt gyakorol rájuk, akkor a kristály abba az irányba nő. Minél nagyobb az erő annál gyorsabban formálódik a kristály.
3.2. Hogyan alakulnak ki a kristályok, és hogyan növekednek A kristályok a földkéreg egészében megtalálhatók, ide értve a vulkánok belsejét, a sivatagokat, az erdőket és a tavakat is.
Ha erős kölcsönhatás van ugyanabban az irányban az ionok és az oldószer között, amelyben oldják őket, akkor a kristály növekedése lelassulhat, és kisebb kristályok alakulhatnak ki.
TUDTAD…
hogy Mexikóban találhatók a legnagyobb kristályok? Még pedig többszáz méter mélységben a Naica hegység alatt, amelyet a mexikóiak Cueva de los Cristales-nek (kristálybarlangnak) neveznek.
14
22. kép: Vízkristályok növekedése egy szikla tetején
Ráadásul a kristályok kialakulhatnak sziklák felszínén, de belsejükben is. A kristályok növekedését befolyásoló egyik legfontosabb környezeti tényező a hőmérséklet. Amikor egy folyadék hőmérséklete hirtelen megváltozik, az atomjai és molekulái számára nem áll elegendő idő rendelkezésre, hogy megfelelően rendeződjenek. Az így kialakuló szilárd formákat amorfnak nevezik.
Ha azonban a hőmérsékletváltozás fokozatos, akkor az atomok egy-egy rács elemből indulva rendezett struktúrába szerveződnek. Így alakulnak ki a kristályos szilárd anyagok. Amikor például asztali sót teszünk a vízbe, akkor az atomjai szétválasztódnak. Ezután természetes módon és fokozatosan a víz elpárolog a hőmérsékletnek köszönhetően. Így aztán az atomok meghatározott szerkezeti formába rendeződnek, míg a víz elpárolog.
Hőmérséklet emelkedés Vízzel
Kálium Klór
24. kép: Sókristályok Víz nélkül
23. kép: A nátrium-klorid (NaCl) – konyhasó víz nélküli vizes oldat. A nátrium-klorid két ionból áll, nátriumból és kloridból. Amikor azonban a víz párologni kezd, a két ion kovalens kötést alkot, és így alakulnak ki a nátriumé-klorid molekulák. A molekulák kötésének kialakulását követően jönnek létre a kristályok, amelyekkel mi magunk is gyakran találkozunk. .
3.3. A kristályok színe Mint már korábban említettük, a kristályok makroszkopikus formája meglehetősen változatos. De bizonyára az is feltűnt már neked, hogy egyes kristályok színe is eltérő lehet.
TUDTAD…
hogy vannak olyan emberek, akik kristályokat használnak relaxációs technikáik során? Számos kultúrában úgy tartják, hogy a kristályok gyógyító erővel bírnak.
25. kép: Különböző formájú és színű kristályok.
Azért látjuk különböző színűnek a kristályokat, mert összetételükben különböző vegyi anyagok vannak jelen.
15
Sok kristály színes számos környezeti tényezőnek van kitéve, aminek köszönhetően a kristály képződési folyamat közben.
A kristályok színe függ például attól, hogy az atomok vagy molekulák hogyan verik vissza a fényt. A szín, amit látunk, a tárgyról visszaverődő fény színe.
eflected
light
ZÖLD surface
26. kép: Különféle kvarckristályok
28. kép: A zöld felszín elnyeli az összes színt, kivéve a zöldet.
3.4. A kristályok típusai
TUDTAD…
hogy a kvarc a negyedik leggyakoribb ásvány a bolygónkon? Ez az ásvány körülbelül a földön létező ásványok mennyiségének 12%-át teszi ki!
A kék kvarc például a titán jelenlétének köszönheti a színét.
27. kép: Kék kvarc
16
Mint azt már korábban említettük, a kristályokat lehet úgyis tekinteni, mint rácsalkotó egységek, vagyis 3D-s „dobozok” (molekulák, atomok és ionok) végeláthatatlan ismétlődésére. Ezek a részecskék interakcióba lépnek egymással, és kötéseket alakítanak ki. Ily módon négy szilárd kristálytípust különböztetünk meg: 1) Ionos kristályok: különböző méretű pozitív és negatív töltésű ionok alkotják. Az ionok elektrosztatikus vonzás révén kapcsolódnak össze. Ezek a szilárd anyagok általában meglehetősen kemények, de törékenyek. Például: Al2O3, NaCl és szilikátok.
Image 29. Albite - crystal from the silicate group.
2) Atomos kristályok: A kovalens kötésű
szilárd anyagok atomja kovalens kötéssel kapcsolódnak a szomszédjaikhoz, így valójában egyetlen óriási molekulát alkotnak. Kemények és általában nem oldékonyak, mivel nagyon nehéz oldani az egészen nagy molekulákat.
A kovalens kötéssel rendelkező szilárd anyagok nem vezetik az elektromosságot, mert szerkezetükben nincs elektromosság. Példák: Grafit és gyémánt
30. kép: Grafit
3) Molekuláris kristályok: Mint ahogy a nevük is mutatja, ezek molekulákból állnak. A molekuláris kristályok elektromos vezetők, könnyen átalakulnak más halmazállapotba, általában alacsony az olvadáspontjuk, és meglehetősen puhák. Példák: kén-dioxid (SO2) Jód (I2) és jég.
31. kép: Jód kristályok (I2).
4) Fémes kristályok: fématomokból állnak. Nagy ellenállást tanúsítanak a külső vegyi anyagokkal szemben. Mivel a fématomok külső atomjai nem helyhez kötöttek és rendkívül mozgékonyak, a fémek jól vezetik az áramot és a hőt. Példa: lítium, kalcium és nátrium..
32. kép: Lítium kristályok
TUDTAD…
hogy vannak olyan kristályok, amelyek ártalmasak lehetnek az egészségünkre? Mint azt már tudod, a kristályok csodálatos színét a különböző vegyi anyagok jelenlétének köszönhetjük. Ezek akár halálos veszélyt is jelenthetnek az 4. ember számára, mint például az urán vagy a higany ...
17
4. Mi az ásvány? Az ásványok meghatározására több definíció is létezik, mivel rendkívül gyakori és könnyen fellelhető anyagokról van szó . A legelfogadottabb definíció szerint viszont az ásványok szilárd anyagok, amelyek geológiai folyamatok eredményeként jönnek létre. 33. kép: Tobernit kristályok, más néven „pokoli radioaktív ásványok” mivel uránt is tartalmaznak, amely az egészségre rendkívül ártalmas vegyi anyag.
TUDTAD…
hogy vannak folyékony kristályok is? Van egy különleges halmazállapot a szilárd és a folyékony között. Ezek a kristályok gyakorlatilag folyadéknak látszanak. A molekulák azonban olyan különös módon rendeződnek, hogy folyadékként mozognak. Ezt a folyadékot alkalmazzák például az olyan elektronikus eszközökben, mint a mobiltelefon.
34. kép: A folyadékkristály ábrázolása
18
TUDTAD…
hogy a geológiai folyamat olyan dinamikus folyamat, amelynek során megváltoznak a domborzati viszonyok, illetve a földfelszín? Ezek a változások érinthetik a formát, a szerkezetet vagy az összetételt. A vulkáni kitörések tektonikus mozgások az eróziós hatások illetve a szeizmikus rezgések mindig kihatással vannak az ásványok és a kőzet jellemzőire. Ennélfogva az ásványok szilárd természetes és szervetlen anyagok, amelyek kristályos szerkezettel és meghatározott vegyi összetétellel rendelkeznek. Az ásványban az atomok, kerülnek rendezett, ismétlődő minta szerinti elrendezésbe. Az ásványok előfordulhatnak a természetben egyszeri vagy polikristályos anyagként. Mára már több mint 4000 ásványi anyagot ismerünk, azonban csak mindössze egy tucatnyi áll szinte korlátlanul rendelkezésre, és ezek alkotják a fő kőzet ásványokat. Igazság szerint csak mintegy 30 ásványt nevezhetünk gyakorinak a földkéregben.
A keménység az ásványok fontos tulajdonsága, mivel minden ásvány egy jellemző értéket ad, amely könnyen meghatározható. 4.1. Hogyan ismerhetjük fel a kristályokat Nem szabad megfeledkeznünk arról, hogy amikor egy kőzet kialakul, akkor az atomok geometriai formába rendeződnek, úgynevezett elemi cellákat alkotnak, amelyek egy vagy több kémiai elemből állnak, s ezek alkotják az ásványokat. Ha szeretnénk felismerni az ásványokat, amelyek egy kőzetben jelen vannak, akkor adott fizikai tulajdonságokat figyelünk meg általában, és ehhez nincs szükség nagyon összetett módszerre. A hasítás, a törés, a morzsolódás, a szín, a csillogás és a savakkal való pezsgés például olyan tulajdonságok, amelyek segítenek beazonosítani az ásványi anyagokat.. Az ásványok keménységét az úgynevezett Mohs-féle keménységi skálán mérjük. Ez a skála az ásvány ellenálló képességét méri, amikor a részecskéket a felszínéről eltávolítjuk, más szavakkal, azt a képességet, hogy egy keményebb anyag mennyire tud megkarcolni egy puhább anyagot. Ez a skála 1-től 10-ig terjed, az 1 a nem túl kemény anyagoké, míg a 10-es a legkeményebb anyagé, jelen esetben a gyémánté.
Most már tudod, hogy ennek a skálának a segítségével beazonosíthatod a saját magad által talált ásványt.
1 - Talk(zsírkő) 2 - gipsz 3 - kalcit 4 - fluorit 5 - Apatit 6 - Földpát 7 - Kvartz 8 - Topáz 9 - Korund 10 - Gyémánt
35. kép: A Mohs-féle keménységi skála. Egyes ásványok akár még az emberi körömmel is megkarcolhatók, míg mások hétköznapi tárgyakkal.
TUDTAD…
hogy a kőzetek egy vagy több ásvány természetes összetételéből állnak?
Gránit (kőzet)
Ásványok:
1cm
Kvartz
1cm
Földpát (plagioclase)
fekete csillám (biotit)
36. kép: A gránitot alkotó ásványok
19
Amikor egy ásvány leesik vagy nekiütődik valaminek, akkor apró darabokra törhet. A hasításra olyankor kerül sor, amikor az ásvány sima, fényes felszínű darabokra esik. A repedéses törés viszont szabálytalan felszínű darabkákhoz vezet
37.kép: A kalcit hasítása. A hasítás következtében fényes és sima felszínek is keletkeznek
A karcszín vizsgálatra akkor kerül sor, amikor a porrá őrölt ásvány színe alapján szeretnénk beazonosítani az anyagot
Gyakran elfordul az, hogy az ásvány után a papíron maradt karc-csík színe eltér az ásvány színétől, viszont egy adott ásvány esetén állandó, függetlenül attól, hogy milyen színről van szó. A kvarc például, amely több különböző színben jelenhet meg, mindig fehér csíkot hagy maga után. Ennélfogva tehát a karcszín megbízhatóbb jellemző, mint a szín.. A szín a szemmel legkönnyebben észrevehető tulajdonság. Bár mint korábban említettük, nem biztos, hogy használható az ásványok beazonosításakor. Egyes ásványok azonban mindig ugyanolyan színűek, míg mások különböző, mint például a kvarc, különböző színt vehetnek fel. A fény aalatt azt értjük, ahogy a természetes fény viselkedik az ásvány felszínén. Az ásvány fényét általában az egyéb anyagokkal való összehasonlítás során határozzuk meg. Létezik azonban két nagy kategória, a fémes és a nem fémes fény.
Fémes fény (Pirit)
38. kép: A vörösvasérc karcszín vizsgálata. Az ásvány színe és a karcszín eltérő.
Nem-fémes fény (dolomit)
39.kép: Az ábra azt szemlélteti, hogy mi a különbség a fémes fényű pirit, és a nem fémes fényű dolomit között.
20
Végül egyes ásványok reagálnak a savakkal, aminek köszönhetően be lehet őket azonosítani. A kalcit is ilyen ásvány.
Az ásványok az összetételüktől függően különböző színekben lelhetők fel. Igazság szerint a kristályok színe közvetlenül a fémek színéből adódik, amely az összetételben jelen van, mint ahogy arra korábban már utaltunk.
5. Különbségek az ásványok és a kristályok között.
40. kép: A kalcit felületén széndioxid szabadul fel, ha savval érintkezik..
TUDTAD…
hogy amikor a kőzetek összetételét vizsgáljuk, akkor a föld múltját is tanulmányozhatjuk? A kőzet tulajdonságainak elemzése lehetővé teszi, hogy megfejtsünk bizonyos információkat a föld átalakulásáról a különböző geológiai korokon keresztül. Megtudhatjuk például a magma kémiai összetételéből, hogy milyenek voltak az időjárási viszonyok.
A kristályok és az ásványok két dologban térnek el egymástól a szerkezetükben és a felhasználásuk terén. A kristályok szerkezete számos természetes ásványból épül fel. Az ásványok azok az anyagok, amelyek a kristályokat alkotják. Így megérthetjük, hogy a kristály az a szerkezet, amelyben egy ásvány megjelenik, ugyanakkor az ásványt a kristály anyagaként definiálhatjuk. Két vagy több ásvány rendelkezhet azonos kémiai összetétellel. A kristályosodási folyamat lezajlását követően azonban, teljesen különböző kristályt alkothatnak.
Ha azonos vegyi összetételű ásványok különböző kristályokat alkotnak, azt a tudósok poliformizmusnak (több alakúságnak) nevezik A kristályszerkezet jelentősen befolyásolhatja az ásvány fizikai tulajdonságait. Jó példa erre a gyémánt és a grafit, amelyet már korábban említettünk. 41. kép: Egy kutató kőzetet elemez a természetes közegében.
21
A gyémánt a földön ismert legkeményebb anyag. Mégis annak ellenére, hogy azonos az összetétele a grafittal, utóbbi nagyon képlékeny anyag. A kristályok tanulmányozásával foglalkozó tudományt kristálytannak nevezzük, míg az ásványokkal foglalkozó tudományt ásványtannak..
6. A kristályok és ásványok felhasználása Már említettünk néhány példát a kristályokra, például a hó, a kvarc, a só és a gyémánt.. Épp ezért az ásványok különböző funkciókat tölthetnek be, hiszen másfajta anyagokból állnak: egyeseket arra használhatunk, hogy tárgyakat készítsünk belőlük, míg másokat arra, hogy jól működjön a szervezetünk. Mióta az emberek elemezték az ásványokat, nagyon fontosnak tartják őket. Ennek fő oka az, hogy különféle termékeket készíthetünk belőlük.
42. kép: Carl Linnaeus (1707 -1778) a modern rendszertan atyjaként ismert tudós az ásványokat is osztályozta.
TUDTAD…
hogy a különböző ásványokat tartalmazó kőzetek miatt országokat foglaltak el? A történelem során többször előfordult, hogy egyes országokat azért támadtak meg, mert nagy mennyiségű különböző féle természetes ásványkinccsel rendelkeztek A tárgykészítéshez használt leggyakoribb ásványi anyagok az arany és az ezüst.
Az ásványi források az emberiség kezdete óta nagy fontossággal bírnak. Igazság szerint az ásványok nagy részét a kőzetalkotókat már évszázadok óta tanulmányozzák és osztályozzák. Linnaeus, a híres botanikus zoológus és orvos munkásságát követően már kevés új ásványt fedeztek fel
43. kép: Aranytárgyak
22
Igen sokféle ásványi anyag viszont a testünk zavartalan működéséhez szükséges, ilyen például a vázrendszerünk (kalcium), a vérünk (vas), a bőrünk jó állapota (cink) többek között.
Egész biztosan kevertél már össze kakaóport tejjel. Ha az így elkészített kakaóra, mint oldatra gondolunk, akkor a tej az oldószer, és a kakaópor az oldott anyag.
TUDTAD…
hogy az ételben, amit megeszel számos ásványféleség található? Például a tejben kalcium van, ugyanakkor a hús remek vasforrás.
45. kép: Kakaó ital
Az anyag oldhatósága az az anyagmennyiség, amely egy adott mennyiségű oldószerben feloldódik adott hőmérsékleten. 44. kép: Tejtermékek
7.Hogyan készíthetsz saját kristályt? Ha saját kristályt szeretnél készíteni, először is meg kell vizsgálnunk azt, hogy mik azok az oldatok és milyen típusaik léteznek. 7.1. Mi az az oldat? Az oldat két vagy több anyag homogén keveréke, amelyben: - A feloldott anyag az úgynevezett oldott anyag általában csak kis mennyiségben van jelen. - Az anyag, amelyben feloldottuk a fenti anyagot, vagyis az oldószer, általában nagyobb mennyiségben van jelen, mint az oldott anyag.
Az anyag oldhatóságát számos tényező befolyásolja, melyeket fontos figyelembe venni, amikor oldatot készítünk. A hőmérséklet növekedése például fokozza a molekulák mozgását, és az segíti az oldódást. Más szavakkal meleg oldatot könnyebb készíteni, mint hideget. Három típusú oldat van: a folyadék oldat (például a kakaó ital), szilárd oldat, például a bronz, (amely rézből és cinkből készült), illetve gáz oldatok (például a légköri levegő).
23
7.2. Az oldatok osztályozása Az összetételük alapján az oldatokat az alábbi módon osztályozhatjuk: • Telítetlen oldatok: olyan oldat, amelyben kevesebb az oldott részecske, mint az oldószer • Telített oldat: olyan oldat, amelyben már több oldott anyagot nem lehet feloldani, mert egyensúly állapot áll fenn szobahőmérsékleten. • Túltelített oldat: olyan oldat, amely több oldott anyagot tartalmaz, mint amennyit normál körülmények között fel lehetne oldani. Ha azonban ezt az oldatot melegítjük, akkor további oldott anyagot lehet feloldani benne.
IA túloldott oldatokban annak valószínűsége, hogy két oldott anyag molekulája megtalálja egymást, nagyon magas. Épp ezért ha kristályokat szeretnénk létrehozni, akkor ilyen típusú oldatot kell készítenünk.
8. Kísérletek Tudóspalánta, készen állsz arra, hogy saját kristályt készíts? 1. Kísérlet Káliumsó kristályok A káliumsó vízben rendkívül jól oldódik, és kristályosodik szabályos nyolcszögalakú sima felszínű kristályokká..
47. kép: Káliumsó kristályok.
Mire lesz szükséged: • Káliumsó • Víz • Ételszínezék • Egy kis lábas (lehetőleg régi) • Pohár vagy üvegpalack (lehetőleg széles) •Kis mérőpoharak • Fa spatula
Oldószer
Oldott anyag
telítetlen
túltelített
telített 46. kép: Oldat típusok
24
Lépések: 1. Egy kis mérőpohárba adj hozzá 25 ml vizet , majd önts bele a fazékba. Ismételd meg ezt a lépést, amíg 50 ml víz nem lesz a fazékban,. 2. Egy kis mérőpohár segítségével adj hozzá 18 káliumsót, amely 20 grammnak felel meg. Öntsd bele a káliumsót a fazékba.
2x
1x
Ebben a kísérletben a kristálynövekedés csak az általad készített káliumsó oldatban jelenlévő molekuláknak köszönhető. A káliumsó molekulákat csak az oldószer „veszi körbe”, jelen esetben víz.
3. Oldd fel a káliumsót vízben, hogy túltelített oldatot hozz létre 4. Kérj meg egy felnőttet, hogy tegye fel a tűzhelyre a lábast. Kevergesd az oldatot, hogy az összes káliumsó feloldódjon..
Mivel a vízben a molekulák szabadon mozoghatnak, a káliumsó molekulák megtalálják egymást, majd idővel kötés alakul ki közöttük. Egytől-egyig összeállnak és létrehozzák azt, amit a tudósok molekuláris kötésnek neveznek.
Ezzel a nukleáció lezajlott, és ez az első lépés a növekedéshez. 5. Az oldódást követően kérj meg egy felnőttet, hogy öntse át az oldatot a fazékból egy pohárba. 6. Adj egy kis tetszés szerinti ételszínezéket az oldathoz, és keverd össze. 7. Tedd félre pár napra a poharat. Most már csak várnod kell, amíg a víz elpárolog és kialakulnak a káliumsó kristályok. Amikor 8. kialakultak a petricsészébe őket.
teljesen kristályok, teheted
Moleculák
Moleculáris kötés
Nucleáció
Növekedés
48. kép: A kristály nukleációja és növekedése
Az egyéb oldott molekulák kapcsolódnak, majd a kristály növekedni kezd, amíg egyensúlyi helyzet nem alakul ki az oldott molekulák között: ebben az esetben, amíg a káliumsó molekulák kristályban lévő száma és az oldott molekulák száma egyenlő. Ezt az egyensúlyi állapotot könnyebben érjük el az oldat párolgásával.
Magyarázat: Magyarázat: az oldatból a kristállyá való átalakulás kezdeti folyamatát nukleációnak nevezzük. Ez a folyamat annak köszönhetően alakulhat ki, hogy az oldatban molekulák vannak jelen, vagy bizonyos fizikai anyagok, például kő vagy más tárgyak segítségével.
25
2. Kísérlet Professzionális kristálynövesztés: különleges kristály nagy méretben Mire lesz szükséged: •Pár darab káliumsó kristály • Üvegpalack az oldattal és a maradék kristállyal • Régi fazék •Lábas állvány •EdényfogóLábas tartó • Fa hurkapálca vagy régi ceruza • Varrócérna •Ragasztószalag • Papírtörlő Lépések: 1. Tegyük be az előző kísérletből megmaradt kristályokat az üvegedénybe és adjunk hozzá még egy kis ételszínezéket.
5. Tedd félre az üveget egy jó időre, és várj, amíg kristályok kezdenek kialakulni 6. Vedd ki a ceruzát és a kristályt az üvegből majd ismételd meg a vízmelegítési folyamatot. Helyezd be többször az üveget a fazékba, amíg végül már egyáltalán már nem lóg be kristály az üvegbe. Tedd be a ceruzát és a kristályt újból az üvegbe, majd várj, amíg kristályosodni nem kezd. Ez a folyamat akár több mint egy hétig is eltarthat, úgyhogy légy türelmes, és a végén egy szép nagyméretű kristályt kapsz 3. Kísérlet Kristálycsillag Mire lesz szükséged:
• Szilikon öntőforma (csillag) • Kis mérőpohár • Nagy mérőpohár • Fedeles műanyag doboz 2.Körülbelül kétujjnyi vizet melegítsünk fel a fazékban, amíg forrni nem kezd. Kérjük felnőtt • Káliumsó • Ételszínezék segítségét ehhez • Gipszpor 3. Mint ahogy már korábban is csináltad, • Fa spatula zárd el a gázt, majd helyezd az üveget a • Pohár fazék közepébe, amíg a teljes tartalma fel • Edény nem melegszik. Ebben az esetben a • Itatós papír kristályok nagyobbak,úgyhogy egy kicsit nehezebb dolgunk lesz a feloldással. Lépések: Előfordulhat, hogy a hevítést többször is meg kell ismételned. 1. A kis mérőpohárba önts káliumsót a 9 ml4. Miközben a káliumsó oldat hűl, vedd ki a dobozból a növeszteni kívánt kristályt, es jelzésig. Ez 10 g-nak 9 ml majd óvatosan kösd hozzá cérnával a felel meg. ceruzához (vagy a hurkapálcához úgy hogy lelógjon róla, de ne essen le, ugyanakkor bele tudjuk lógatni az alumínium oldatba anélkül, hogy leérne az üveg aljára. Igazítsuk be a ceruza helyzetét úgy, hogy megfelelő 2. Egy másik kis mérőpohárba önts gipszport a 25 ml- 25 ml legyen a cérna hossza. es jelzésig, ez 20 g-nak felel meg.
26
3. Mindkét pohár tartalmát öntsd bele a nagy mérőpohárba.
8. Kevergesd, amíg homogén színt nem kapsz. A spatula segítségével tisztítsd le a pohár oldalát, ahová esetleg felragadt egy kis gipsz. 9. Öntsd ki a pohár tartalmát a csillagformába.
4. Válaszd ki a csillag színét úgy, hogy a pipetta segítségével csepegtess ételszínezéket a pohárba. 5. A spatula segítségével keverd össze az alkotóelemeket
10. Hagyd egy óráig száradni. Javaslat: 30 perc után hozzáfoghatsz a következő lépések előkészítéséhez.
6.Az egyik kis mérőpohárba mérj ki 12 ml vizet.
11. Az egyik kis mérőpohárba önts káliumsót a 25 ml-es jelzésig.
Figyelem! Nagyon gyorsan kell végrehajtanod a 7-9-es lépéseket, különben a gipsz megszilárdul a mérőpohárban. Ügyelj rá, hogy a szilikon csillagforma ott legyen a közeledben.
12. Kérj meg egy felnőttet, hogy melegítsen fel fel 250 ml vizet egy pohárban. Nagyon forrónak kell lennie a víznek (60-70 ºC), de nem kell, hogy forrjon. Javaslat: Használhatsz a csapból is forró vizet, csak vigyázz, meg ne égesd magad.
12 ml
7. Öntsd a vizet a nagy mérőpohárba, amelyben már benne van a gipsz, a káliumsó és az ételszínezék keveréke.
25 ml
13. Ügyelve arra, hogy ne égesd meg magad, adj káliumsót a pohár forró vízhez. 14. A spatula segítségével keverd el jól, amíg a káliumsó fel nem oldódik. Ezután adj ugyanolyan színű ételszínezéket az oldathoz, mint amilyen a csillag színe.
27
15.Hagyd hűlni a keveréket 15-20 percig 21. Amikor a csillag megszáradt, fellógatmíg a hőmérséklete kb. 50 ºC-ra nem csökken hatod dísznek valahová. Igazán tetszetős csillogó káliumsó kristálycsillagot kaptál. 16. Amikor a gipsz már száraz, vedd ki a csillagot az öntőformából, majd helyezd a magyarázat: műanyag dobozba. Amikor a vizet felmelegítjük és feloldjuk benne a káliumsót, akkor valójában túltelített oldatot hozunk létre. Mivel az alumínium oldhatósága gyorsan csökken a hőmérséklet csökkenésével, az alumínium kristályosodni kezd. Jelen esetben a káliumsó kristályok rendelkeznek azzal a felülettel, amely lehetővé teszi a nukleációs folyamat megkezdődését. Ennek következtében az oldat molekulái 17. Öntsd a káliumsó oldatot a dobozba molekuláris kötést kezdenek kialakítani a úgy, hogy teljesen lepje el a gipszet. gipsz felszínén, és így keletkezik a gyönyörű csillag. Ne törődj vele, ha a csillag lebegni kezd. 18. Tedd a fedelet a dobozra, majd 24 órán át hagyd pihentetni a csillagot.
24h
72h
19. 24 óra elteltével vedd le az edény fedelét majd hagyd pihenni újabb 72 órán át. 20. Ez idő eltelte után kiveheted a csillagot a műanyag dobozból. Helyezd itatóspapírra egy tálba (szalvéta is megteszi).
4. Kísérlet Kristállyal ékesített szív
Mire lesz szükséged: • Szilikon öntőforma (szív) • Kis mérőpohár • Nagy mérőpohár • Fedeles műanyag doboz • Káliumsó • Ételszínezék • Gipszpor • Fa spatula • Pohár • Edény • Itatós papír Lépések:
Megjegyzés: Öntsd át az oldatot egy új fedeles edénybe, és tedd félre biztonságos helyre.
28
1. A kis mérőpohárba önts káliumsót a 9 mles jelzésig. Ez 10 gnak felel meg.
9 ml
2. Egy másik kis mérőpohárba adj gipszport a 25 ml-es jelzésig, ez 20 g-nak felel meg.
25 ml
8.Kevergesd, amíg homogén színt nem kapsz. A spatula segítségével tisztítsd le a pohár oldalát, ahová esetleg felragadt egy kis gipsz. 9. Öntsd ki a pohár tartalmát a szív formába
3. Mindkét pohár tartalmát öntsd a nagyobb mérőpohárba.
4. Válaszd ki a szív színét, úgy hogy a pipetta segítségével csepegtess ételszínezéket a pohárba. 5.A spatula segítségével keverd össze az alkotóelemeket.
10.Hagyd egy órán át száradni Javaslat: 30 perc eltelte után hozzáfoghatsz a következő lépések előkészítéséhez. 11. Az egyik kis mérőpohárba önts káliumsót a 25 ml-es jelzésig..
6.Az egyik kis mérőpohárba mérj ki 12 ml vizet.
12 ml
Figyelem! Nagyon gyorsan kell végrehajtanod a 7-9-es lépéseket, különben a gipsz megszilárdul a mérőpohárban. Ügyelj rá, hogy a szilikon szív öntőforma ott legyen a kezed ügyében. 7. Öntsd a vizet a nagy mérőpohárba, amelyben már benne van a gipsz, a káliumsó és az ételszínezék keveréke.
25 ml
12. Kérj meg egy felnőttet, hogy melegítsen fel 250 ml vizet egy pohárban. Nagyon forrónak kell lennie a víznek (60-70 ºC), de nem kell, hogy forrjon. Javaslat: Használhatsz a csapból is forró vizet, csak ügyelj, meg ne égesd magad. 13. Ügyelve arra, hogy ne égesd meg magad adj káliumsót a pohár forró vízhez. 14. A spatula segítségével keverd el jól, amíg a káliumsó fel nem oldódik. Ezután adj ugyanolyan színű ételszínezéket az oldathoz, mint amilyen a szív színe. 15. Hagyd hűlni a keveréket 15-20 percig, míg a hőmérséklete kb. 50 ºC-ra nem csökken.
29
16. Amikor a gipsz már száraz, vedd ki a szívet az öntőformából, majd helyezd a műanyag dobozba.
5. Kísérlet Kristálytojás Hogyan készíthetünk kristálytojást? Megtudhatod a kristálynövesztő mini laborod segítségével Mire lesz szükséged:
17. Öntsd a káliumsó oldatot a dobozba úgy, hogy teljesen lepje el a gipszet.
• 2 Tojás • Káliumsó • Tű • Ecset • Kés • Nagy és széles pohár
Ne törődj vele, ha a szív lebegni kezd.
Lépések:
18. Tedd a fedelet a dobozra, majd 24 órán át hagyd pihentetni a szívet.
1. Először el kell távolítanod a tojás tartalmát E célból fúrj kis lyukakat tűvel a tojáshéj a két végén.
24h
72h
19.24 óra elteltével vedd le az edény fedelét, majd hagyd pihenni újabb 72 órát. 20. Ez idő eltelte után kiveheted a szívet a műanyag dobozból. Helyezd itatóspapírra egy tálba (szalvéta is megteszi). Megjegyzés: Öntsd át az oldatot egy új fedeles edénybe, és tedd félre biztonságos helyre. 21.Amikor a szív megszáradt, fellógathatod dísznek valahová. Igazán tetszetős csillogó káliumsó kristály szívet kaptál.
30
Megjegyzés: először a tojás fehérje fog kijönni, öntsd egy tálba a fehérjét, mivel majd szükséged lesz rá a kísérlet végrehajtása során. 2. Amikor üres már a héj, mosd meg jól csapvízzel úgy, hogy a víz bejusson a belsejébe is. 3. Ezután vágd ketté a tojást. Kérj meg egy felnőttet, hogy segítsen. Valószínű, hogy csak kettő tojáshéjat sikerül szépen elvágni, válaszd ki ezeket, és mosd le őket alaposan. 4. Miután megszárítottad, fesd be a tojáshéj belsejét tojásfehérjével (azzal amit félretettél) – ecset segítségével . Megjegyzés: A tojásfehérje lesz a ragasztó! 5. Ezután szórj a tojáshéj belsejébe káliumsót hogy hozzáragadjon a héjhoz.
6.Hagyd száradni egy órán át. 7. Óvatosan, ecsettel távolítsd el a fölös káliumsót (amely nem tapadt fel a tojás falára). 8. Ezután használjuk fel a A 2. és 3. kísérletből megmaradt oldatot. Válassz közülük tetszés szerint.
6.Experiment Készítsünk nyakláncot
Mire lesz szükséged:
• Színes oldatot tartalmazó üveg (és a maradék kristály, ha van ilyen) • 10 cm réz vagy drót 9. Kérj meg egy felnőttet, hogy melegítse fel • Régi fazék az oldatot, hogy a káliumsó ismét feloldódjon. • Fazék állvány • Fazék fogó 10. Hagyd kihűlni a vizet, amíg szobahőmér- • Hurkapálca vagy ceruza • Cérna sékletű nem lesz, majd helyed be a telített • Ragasztószalag oldatot tartalmazó csészébe a tojáshéjat. •Papírtörlő 11. Várj 24 órát. Lépések: 12. Figyeld meg, mi történik.
1. A huzal segítségével készíts tetszőleges formát (például háromszöget, kört, keresztet). 2. Melegítsd fel az 1-es, 3-as vagy 4-es kísérletből megmaradt oldatot, amíg a kristályok fel nem oldódnak. 3. Miközben kihűl az oldat, a drótból hajlított formát akaszd fel cérnára, hogy be lehessen lógatni a folyadékba. Ezután a cérna másik végét kösd a ceruza közepére.. 4.Ezt követően helyezd a ceruzát az üveg vagy pohár tetejére úgy, hogy a drótforma belelógjon az oldatba. 5. Tedd hűvös helyre az edényt, és hagyd, hogy a kristály növekedni kezdjen pár óra elteltével.
31
6. A nyakláncod kész! Tudj róla, hogy ennek hogy ennek a kísérletnek vannak nehéz lépései, úgyhogy elképzelhető, hogy meg kell ismételned a kísérletet, amíg el nem éred a kívánt eredményt.
50.kép: Több különböző színű káliumsó kristály
1.
3.
2.
4.
Magyarázat: Ahogy a korábbi kísérletekből is láthattad, a víz és a káliumsóban lévő alumínium között vegyi reakció játszódik le, amikor az oldat kihűl és kristályok keletkeznek. Ebben a kísérletben a drót körül formálódó kristály alakítja ki a függőt, amelyet gyönyörű nyakláncként használhatsz. Persze fel kell fűznöd egy zsinórrag.
32
9. Kvíz kérdések 1. Milyen halmazállapotban találunk kristályokat a természetben? a) csak szilárd b)szilárd és folyékony c) szilárd és gáz
6.Milyen típusú kristályok jó elektromos szigetelők? a) a kovalens kötésű kristályok b) az ionos kristályok c) a fémes kristályok
2. Az ionos kötéssel összekapcsolódó speciális szerkezetű vegyületeket …. nevezzük a) kristálynak b) amorf szilárd anyagnak c) ásványnak
7. Mit mér a Mohs-féle skála az ásványok felismerésekor? a)A karc b) a hasítást c) a keménységet
8. A kristályok létrehozásához szükségünk van 3.Melyik a leggyakoribb kémiai elem a földön?-a)telített oldatra b)túltelített oldatra c)telítetlen oldatra a) Arany b) Oxigén c) Szén 9. Mi a neve a különböző kristályoknak amelyek azonos szerkezetű, azonos eredetű ásványokból származnak? 4. Milyen jellemzők teszik különlegessé a a) Polimorfok kristályokat? b)Diploidok a)A fényük c) Dimorfok b)az ionos kötésük és a molekulaszerkezetük c) az a tény, hogy egyaránt tartalmazhatnak rendezett és rendezetlen molekulákat.
a) Krisztologóia b) Kristálytan c) Kriasztamográfia
6-a) 7-c) 8-b) 9-a) 10-b) 1-c) 2-a) 3-c) 4-b) 5-b) Megoldás:
5. Az alábbi vegyületek közül melyik kristály? a) hó és kvarckristályok b) kvarc és szén c) gumi és ametiszt
10.Hogy nevezzük a kristályokkal foglalkozó tudományt?
33
ISBN 978-989-751-613-9
9 789897 516139
További információkért keresd fel weboldalunkat:
www.science4youtoys.co.uk
