Kryształy w życiu człowiekaZjawisko elektrolizy w procesie tworzenia kryształów na przykładzie octanu miedzi (II).III Liceum Ogólnokształcącego im. Jana Kochanowskiegow Krakowie

Dlaczego rok 2014? lata 2012 – 2014 są związane ze stuletnimi rocznicami jednych z najważniejszych odkryć w krystalografii, 1912r. – odkrycie dyfrakcji promieni rentgenowskich na kryształach przez Maxa von Laue, 1913r. – dyfrakcja promieni rentgenowskich na kryształach jako zjawisko określające położenie atomów w kryształach zostało opracowane przez Williama Henry'ego Bragga i Williama Lawrence'a Bragga, 50. rocznica uzyskania Nagrody Nobla przez Dorothy C. Hodgkin.2014 Międzynarodowym rokiem krystalografii Główną intencją celebrowania obchodów stanowi zamiar promowania wiedzy o krystalografii.Ideą, która przyświecała członkom Organizacji Nardów Zjednoczonych podczas ogłaszania 2014 roku Międzynarodowym Rokiem Krystalografii, jest poszerzenie świadomości na temat roli pełniącej w naszym życiu kryształów.

Co to takiego kryształ? Jak rozumieć termin „elektroliza”? Doświadczenie: przygotowanie, przebieg, obserwacje, wnioski. Rola kryształów w życiu człowieka.Spis treści:Rys. 1. Szkło laboratoryjne

Jest to ciało stałe.Ma najczęściej postać wielościanu. Z podstawowych wiadomości chemicznych wiadomo, iż ma uporządkowaną budowę wewnętrzną. Przykładem kryształu jest diament.KryształyZastanawiając się nad odpowiedzią na pytanie: „Co to jest kryształ?”, najlepszą drogą ku odpowiedzi jest opisanie owej rzeczy, którą nazywa się kryształem (rys. 2, ). Rys. 2. Przykład wyglądu kryształów

Definicja fenomenologiczna - kryształem określa się substancję stałą, która objawia anizotropię choć jednej jego właściwości fizycznej.Definicja strukturalna - kryształ to substancja stała skonstruowana z atomów, jonów lub cząsteczek uporządkowanych w czasie i przestrzeni.Definicja morfologiczna - kryształ stanowi ciało stałe mające własny kształt (postać).Definicja rentgenostrukturalna – wszelka substancja, na której ugięciu ulega promieniowanie rentgenowskie (promieniowanie X) stanowi przykład kryształu.Definicja genetyczna – kryształ to substancja, dla której zmiana stanu skupienia ze stałego na ciekły (lub odwrotnie) jest przemianą fazową zachodzącą w precyzyjnie wyznaczonej temperaturze inaczej nazywaną temperaturą topienia (krzepnięcia).Definicje kryształuIstnieje wiele definicji, które określają co to jest kryształ. Każda zawiera w sobie prawdę, ale pojęcie opisuje w danym aspekcie.Zdj. 1. Kryształy octanu miedzi (II)

ElektrolizaElektroliza jest to:„Zespół przemian na granicach faz przewodnik metaliczny – przewodnik jonowy, zachodzących pod wpływem wystarczająco dużego napięcia elektrycznego przyłożonego do przewodników metalicznych elektrolizera.”Krzysztof M. Pazdro, „Chemia. Podręcznik do kształcenia rozszerzonego w liceach. Część II. Chemia fizyczna”, str. 151

Zdj. 2. Zestaw do elektrolizyRoztwór badanyTransformatorKatodaAnoda

Przebieg doświadczeniaOtrzymywanie kryształów octanu miedzi (II). Zdj. 3 Szkło laboratoryjne potrzebne do przeprowadzenia doświadczenia oraz elektroda miedziana i węglowa

Sprzęt i odczynniki:wodorowęglan sodu NaHCO3 kwas octowy 10% CH3COOH woda H2Omiedź Cuźródło prądu stałego 4,5 - 12 V elektroda węglowa przewody elektryczne zlewkakolba stożkowa lejek sączek krystalizator bagietka szklana29511181013647123Zdj. 4. Sprzęt i odczynniki

Opis czynnościPrzygotowujemy elektrodę miedzianą (zdj. 5), czyli: usuwamy wszelką izolację z drutu miedzianego, za pomocą papieru ściernego oczyszczamy drut z warstwy tlenków, formujemy drut w kształt spirali, podłączamy spiralę w przynajmniej w dwóch miejscach do źródła prądu stałego (w tym wypadku do transformatora).Zdj. 5. Elektroda miedziana

Opis czynnościSporządzamy nasycony wodny roztwór NaHCO3 (zdj. 6). Potencjalną pianę oraz nierozpuszczony NaHCO3 usuwamy poprzez sączenie (zdj. 7).Do naczynia, w którym zostanie przeprowadzona elektroliza, wkładamy obie elektrody. Miedzianą łączymy z dodatnim biegunem , a węglową z ujemnym (zdj. 8). Przesączony roztwór przelewamy do naczynia, w którym znajdują się elektrody. Włączamy transformator (zdj. 9). Kiedy zbyt dużo osadu znajdzie się na elektrodzie miedzianej, oczyszczamy ją w naczyniu z kwasem octowym.Zdj. 6. NaHCO3 Zdj. 7. SączenieZdj. 8. Elektroda miedziana oraz węglowa

Opis czynnościPo 12 godzinach wyłączamy transformator. Usuwamy z roztworu obie elektrody. Oczyszczamy elektrodę miedzianą w tym samym co wcześniej kwasie octowym, takową zawartość naczynia przelewamy do naczynia, gdzie była przeprowadzana elektroliza. Przeprowadzamy dekantację.Zdj. 9. Pomiar napięcia

SpostrzeżeniaReakcje zachodzą gwałtownie (zdj. 10), prócz otrzymywania nasyconego roztworu NaHCO3. Bezbarwny roztwór podczas elektrolizy zabarwia się na niebiesko (zdj. 13). Po przeprowadzeniu dekantacji w naczyniu pozostają niebieskozielone kryształy (zdj. 11). Zdj. 10. Proces elektrolizy.Zdj. 11. Kryształy octanu miedzi (II)

WnioskiNiebieskozielone kryształy to octan miedzi (II) (zdj. 12). Proces elektrolizy umożliwia tworzenie się kryształów hoganitu w warunkach laboratoryjnych (nienaturalnych).Zdj. 12. Kryształy octanu miedzi (II)

Elektroliza w tym doświadczeniuZdj.13. Elektroliza zaraz po włączeniu prądu

Kryształy w życiu człowiekaNie zdajemy sobie sprawy, jak wiele kryształów napotykamy na co dzień.W doświadczeniu został wytworzony octan miedzi (II), który w przyrodzie występuje w postaci minerału – hoganitu. Hoganit wchodzi w skład grynszpanu. Zieleń miedziowa jest to związek chemiczny, który powstaje w wyniku korozji miedzi pod wpływem środowiska zawierającego kwas octowy. Kiedyś używany jako pigment, dziś stosowany do zwalczania szkodników. Zauważamy go nie raz nie zdając sobie sprawy z jego pochodzenia oraz roli w środowisku. Zdj. 14. Kryształy octanu miedzi (II)

Miej oczy otwarte, kryształ czai się na każdym kroku…Ryc.3. Sól kuchenna

Hejwowska Stanisława: „Matura 2013, Chemia”, Operon, Gdynia 2009. Kluz Zofia, Poźniczek Michał: „Chemia”, WSiP, Warszawa 2002. Kluz Zofia, Poźniczek Michał : „Wybieram chemię, cz.1”, Zamkor, Kraków 2007.Pazdro Krzysztof: „Chemia. Podręcznik do kształcenia rozszerzonego w liceach. Część II. Chemia fizyczna”, Oficyna Edukacyjna, Warszawa 2009.Obrazy: obiekty clipart, zdjęcia własne.Bibliografia: