Опыты с медным купоросом в домашних условиях: 31 домашний опыт для детей и родителей: медный купорос и другие странные штуки не потребуются

Меднение в домашних условиях — гальваника медью: сталь, вольфрам

• Главная

  »

• Наши технологии

  »

• Меднение

  »

• Меднение в домашних условиях
  »

Содержание статьи:

1. Гальваника медью в домашних условиях: общие сведения
2. Необходимые инструменты
3. Подготовка материала
4. Как правильно подготовить электролит
5. Подготовка материала для меднения
6. Техника безопасности
7. Гальваника в домашних условиях: меднение
8. Метод погружения
9. Покрытие без погружения
10. Особенности гальванопластики

Меднение в домашних условиях – это технологический процесс, позволяющий наносить на металл, а также другие материалы (вольфрам, сталь) слой меди толщиной от 1 до 300 мкм. Покрытие медным слоем обеспечивает хорошую адгезию металла и при увеличении толщины покрытий придает блеск изделиям, устраняет небольшие дефекты, позволяет создавать копии вещи. Удивительно, но все это можно делать и самим. Сегодня мы расскажем, как осуществить меднение металла в домашних условиях.

Гальваника медью в домашних условиях: общие сведения

С технической точки зрения обработка – это электрохимический процесс. В процессе всегда есть два «участника» анод+электролит (источник металла) и деталь.

Технология гальваники медью в домашних условиях достаточно проста. Заключается она в том, что за счет электролита и проводимого через него тока выделяются атомы металла. Они оседают на поверхности, образуя медное покрытие.

Среди основных этапов гальванического меднения в домашних условиях:

• Подготовка поверхности (механическая и химическая).
• Нанесение подслойного покрытия (если необходимо)
• Меднение в соответствующем исходному металлу электролите.

Для декоративного гальванического меднения подойдут электролиты матового и блестящего меднения. После нанесения слоя, можно обработать поверхность в электролитах серебра, золота никеля и т.д.

Необходимые инструменты для меднения в домашних условиях

«Ингредиенты», без которых меднение не состоится, но которые реально подготовить в домашних условиях. Наши гальваники утверждают, что прежде всего, нужны:

• Источник постоянного тока.Выбирается в зависимости от размера изделия.
• Аноды. Анодные пластины выполняют несколько функций. В первую очередь, они подводят в электролит ток, во-вторых, они возмещают убыль металла, уходящего на покрытие изделия.
• Рабочий электролит. Кислотный, щелочной или пирофосфорный раствор. Состав электролита выбирается в зависимости от исходного металла. Необходимо помнить, что любой электролит не универсален и подойдет не для всех работ.

Подготовка материала

Как правильно подготовить простой электролит меднения

Стоит отметить, что гальваника в домашних условиях медью сложна, потому что химические реактивы найти непросто. Компании, реализующие подобные продукты, не продают их без специальных документов. Но вы можете сделать все сами.

Электролит в домашних условиях возможно приготовить только при условии точного соблюдения рецептуры. В состав простейшего электролита входит:

• Дистиллированная вода (или бидистиллят).
• Медный купорос.
• Соляная или другая кислота.

Готовый раствор имеет яркий синий цвет, запаха нет. Допускается наличие некоторого осадка. Важно соблюдать все меры безопасности с химическими реактивами, особенно в домашних условиях: защита рук и глаз в первую очередь. Одежду, на которую случайно мог пролиться раствор, – лучше перевести в разряд дачной.

Хранить такую жидкость лучше в стеклянных бутылках или пластиковых канистрах, а также обязательно указать дату розлива и название раствора. Правильное хранение компонентов избавит вас от возможных проблем. Приготовление электролита должно проходить в чистой пластмассовой или стеклянной посуде.

Подготовка материала для меднения в домашних условиях

Химическое меднение — это альтернатива электрохимическому способу, но не всегда может его заменить. В этом процессе важно тщательно подготовить деталь, бесследно устранив царапины, загрязнения, сколы и т.д. Для того, чтобы обезжирить вещь, можно пускать в ход и чистые растворители, и обезжиривающие растворы.

При этом универсального метода нет – разные виды металла подвергаются очистке по-разному:

• Сталь. Обезжиривать сталь можно раствором, содержащим едкий натрий и едкий калий при 70-90 градусов по Цельсию. Это займет около 20-30 минут. Будьте аккуратны, пользуйтесь вытяжкой.

• Медь и сплавы. Обезжиривание осуществляется едким натрием, нагретым предварительно до 40°, около 10 минут.

• Чугун. Для процесса обезжиривания нужен раствор, содержащий едкий натрий, жидкое стекло, карбонат натрия и фосфат натрия при нагревании до 90°.

• Вольфрам. Меднение вольфрама в домашних условиях начинается с чистки предмета от грязи и прочих дефектов наждачной бумагой.

Техника безопасности при меднении в домашних условиях

Несмотря на возможность гальваники в домашних условиях (меднения), процесс остается опасным. В любом гальваническом процессе задействованы токсичные вещества, способные сильно нагреваться. Поэтому нужно неукоснительно соблюдать меры предосторожности.

Первое правило гальваники медью в домашних условиях – работайте только в нежилом, хорошо проветриваемом помещении. Подойдут такие места, как мастерская или гараж. Второе правило – применяемое оборудование нужно заземлить. Третье – это соблюдение личной безопасности.

Для обеспечения собственной защиты при меднении в домашних условиях нужно:

• Постоянно быть в респираторе, чтобы обезопасить дыхательные пути. лучше всего использовать вытяжку.
• Защитить руки прочными прорезиненными перчатками.
• Надеть специальную форму или клеенчатый фартук, противоожоговую обувь.
• Не забыть очки для безопасности зрительных органов.
• Не приносить в помещение еду и питье.

Перед меднением лучше заранее озаботиться прочтением специализированной литературы по данной теме. Желательно посоветоваться со специалистами данного профиля.

Гальваника в домашних условиях: меднение

Почему в гальванике столь востребована именно медь? Она имеет высокую адгезию (иными словами – сцепление) к самым разным материалам. Это значит, что она превосходно держится на изделиях из стали, вольфрама, не отлетая и не скалываясь.

Медь – красивый яркий металл, внешне напоминает самородки розово-красного оттенка. Материал проводит не только тепло, но и электрический ток – отсюда и высокий спрос в сфере электротехники и приборостроении. Однако чистую медь найти сложно. Чаще она поставляется с различными примесями.

Медные покрытия:

• Отличаются малым сопротивлением, что используется в электротехнике
• Скрывает мелкие недочеты поверхности.
• Быстро окисляется, что используют для получения эффекта «антик».

Технологий меднения существует две. Одна происходит путем погружения изделия в раствор электролиты (с подачей тока или без). Второй же способ – это метод селективного нанесения покрытия без погружения в раствор. Рассмотрим оба.

Метод погружения

В домашних условиях поверхность, подвергаемую гальванике, следует скрупулезно образом обработать. Например, наждачной бумагой и щеточкой. После обязательно обезжирьте деталь и промойте.

Дальше:

• Анодную пластину (можно две) помещают в емкость, которую будем называть ванной. На аноды замыкают положительную клемму.
• Между анодами на любом удобном проводнике подвешивается деталь, к ней подводят отрицательный полюс от блока питания.
• Готовый раствор вливается в ванночку – при этом уровень покрытия должен быть выше, чем расположена деталь.
• После подключения электродов к источнику тока выставляют рабочий ток. Это примерно 1 А/кв.дм. покрытия.

Продолжительность работы зависит от необходимой толщины слоя, обычно от 5 минут.

Покрытие без погружения

Данный способ меднения имеет ограничения – чаще всего он подходит для реставрации поверхности. Таким способом можно нанести только небольшую толщину металла. Нет смысла покрывать таким методом изделия, которые можно меднить в ванне.
Порядок действий при гальваническом меднении в домашних условиях:

• Готовят «тампон» для нанесения покрытия. Берут медный проводник и наматывают кусок искусственной ткани (полиэстер подойдет).
• Противоположный конец проводника подсоединяют к положительной клемме источника напряжения.
• Электролитным раствором наполняют емкость – так удобнее окунать карандаш.
• Деталь аккуратно очищают и обезжиривают, а потом помещают в пустую ванночку. Там изделие подсоединяется к отрицательной клемме.
• Тампон смачивают в растворе. Затем им проводят по поверхности изделия, закрашивая ее постепенно.

Процесс длится до полного покрытия медным слоем изделия.

Особенности гальванопластики в домашних условиях

Гальванопластика — это процесс нанесения меди на проводящую или непроводящую поверхность изделия с последующим снятием покрытия с негативной матрицы. Таким образом можно получить множество очень точных копий с одного изделия. При этом, есть условие: наращивание меди толщиной не менее 200 мкм, чтобы изделие получилось прочным.

Важно учесть, что, если поверхность изделия не имеет свойств проводника, то потребуется больше усилий – а именно, особое предварительное покрытие графитом, серебром или медью. Основным металлом для осуществления гальванопластики считается медь, но можно выращивать матрицы из серебра чистотой 9999.

Обучение гальванике

Можно сделать вывод, что меднение сегодня — это один из наиболее актуальных гальванотехнических процессов, обучиться которому может каждый. Компания «6 микрон» проводит обучение по направлению «Гальваника» для всех желающих! Вы сможете выбрать удобную для Вас программу обучения, которая лучше всего подойдет для гальваники в домашних условиях и не только. Все интересующие вопросы можно задать по телефону или по электронной почте, наши технологи проконсультируют по курсам для обучения.

Видео руководство по меднению деталей в домашних условиях:

Подробности Вы можете узнать по ссылке://6mkm.ru/uslugi/obuchenie-komplekti-dlya-prodazhi/

Гордиенко Анастасия Вадимовна
Автор материалов
Должность: главный технолог ООО «6 микрон»
Образование: высшее
Опыт работы в гальванике: 13 лет

Наш приоритет — индивидуальный подход к каждому заказу и качество выполняемых работ!

Отправить заявку или задать вопрос:

Ваше имя

Ваш e-mail

Ваш телефон *

Сообщение

Текст с картинки *

Смотрите также:

• Меднение

  10000

  С ценами на услуги по гальваническому меднению можно ознакомиться в конце этой статьи. Процесс гальванического меднения  в большинстве случаев является…

  Tags: покрытия, меднение, меднения, изделия

• Меднение металлов

  10000

  Медь – один из первых материалов, которые смог «приручить» человек. Открытый около четырех тысяч лет назад, этот материал сегодня сохраняет…

  Tags: меднение, меднения, покрытия, металла

• Типы меднения

  10000

  Медные покрытия редко используются как самостоятельные – в основном они нужны для промежуточных слоев перед никелированием, хромированием, серебрением. При этом…

  Tags: меднение, меднения, покрытия

Домашняя лаборатория. Заключение — Играем вместе! — LiveJournal

Вот мы и добрались до заключительной части нашей домашней лаборатории. В первой части мы рассказывали о наиболее зрелищных опытах, для которых не требовалось грабить химическую лабораторию особых химикатов. Во второй части мы постарались собрать наиболее интересные и наглядные опыты с водой. И в заключение поделимся несколькими опытами, которые мы любим показывать на детских праздниках. Для некоторых из них требуются химикаты, но их можно найти на садовых рынках в отделах удобрений.

1. Веселый опыт с газированной водой

Возьмите литровую пластиковую бутылку с газировкой, не открывая, хорошо потрясите ее, так чтобы она стала очень твердой. Положите в морозильник примерно часа на 3.
Теперь нужно очень аккуратно открыть крышку и перелить в стакан. Напиток в стакане начнет мгновенно превращаться в ледяное «пюре». Если этого не произошло — можно немного размешать (например, трубочкой для коктейля) или бросить в стакан кусочек льда — чтобы запустить процесс кристаллизации.
Источник

2. Химические водоросли или коллоидный сад

Для опыта понадобится: стеклянная банка, вода, силикатный клей, медный купорос, железный купорос, стеклянная трубочка с грушей, лопатка или ложечка, пластиковый стакан.
В стеклянный сосуд наливаем силикатный клей, добавляем воду в пропорции 1:1 или 1:2 и перемешиваем.
В пластиковом стаканчике делаем раствор медного купороса с водой.
В стеклянную трубочку с грушей набираем раствор медного купороса и, опуская трубочку на дно сосуда, выпускаем порциями раствор медного купороса.
Насыпаем по щепотке медного и железного купороса в банку.

Итог: через некоторое время после внесения нескольких щепоток медного и железного купороса в раствор силикатного клея с водой, начнет расти «коллоидный сад», который напоминает водоросли. Цвет этих «химических водорослей» зависит от соли металла, который погрузили. Соли меди — светло-голубой цвета, соли железа — темно-зеленый.
Источник

3. Яйцо в бутылке

Для опыта понадобится: вареное куриное яйцо, бутылка с широким горлышком, но меньшим чем диаметр яйца, спички, бумажка.

4. Фараонова змея

Берем сухой спирт, несколько таблеток глюконата кальция, спички. Поджигаем сухой спирт, выкладываем на него таблетки и наблюдаем реакцию. «Растут» змеи очень долго!

5. Много пены из ничего

6. Опыт с цветом

В три прозрачных стакана нальём хорошо заваренный фруктовый чай или сок краснокочанной капусты. Во всех трёх ёмкостях будет розовая жидкость. Затем в один стакан добавим немного кислоты (уксус или лимонная кислота), цвет раствора тут же станет более насыщенным, ярко-красным. А в другой стакан добавим немного щёлочи, раствор мыла. Жидкость в этом растворе тут же станет приобретать зелёный оттенок.
Источник

Очень наглядное видео

7. Опыт с жидкостями

8. Выращиваем кристаллы

Очень красивая реализация

Нам понадобятся яичная скорлупа, квасцы (порошок), белый клей, маленькая кисточка, пластиковый или стеклянный контейнер, краситель для яиц, горячая вода, палочка или ложка, резиновые перчатки, газета.

Процесс:

1. Выбираем большое белое куриное яйцо и избавляемся от его содержимого, затем аккуратно разделяем скорлупу на 2 части, используя небольшие ножницы. Убедитесь, что внутри скорлупа чистая и сухая.

2. Маленькой кисточкой нанесите клей на внутреннюю часть и края скорлупок. Возьмите квасцы и посыпьте поверхность скорлупы, пока она полностью не покроется порошком. Оставьте сушиться на ночь.

3. На следующий день в стеклянном или пластиковом контейнере разведите упаковку краски для яиц на 2 стакана очень горячей воды (практически кипятка). Не забудьте надеть перчатки, чтобы уберечь руки от красителя. Можно использовать и жидкий пищевой краситель, в этом случае хватит 30-40 капель.

4. Затем добавьте в горячей краситель квасцы (3/4 стакана) и помешивайте, пока квасцы не растворятся полностью. Если кристаллики остались на дне контейнера, поместите контейнер в микроволновку на несколько минут до полного растворения.

5. Дайте полученному раствору немного остыть (около 30 минут) и затем окуните скорлупки в раствор, так чтобы внутренняя часть скорлупы смотрела вверх.

6. Поставьте контейнер в безопасное место на ночь – кристаллики начнут расти (чем дольше скорлупки будут находиться в растворе, тем больше будут кристаллы: оптимальное время нахождения в растворе – от 12 до 15 часов).

7. На следующий день осторожно выньте скорлупки из раствора (кристаллы очень хрупкие!), желательно в перчатках. Если кристаллы получились небольшими, можете оставить скорлупки еще на день или два в растворе, чтобы «подрастить» их.

8. Положите все на газету и дайте полностью высохнуть.

Можно вырастить кристаллы, не используя краситель: тогда они будут молочно-белыми, похожими на кварц.
Источник

И вот подробное видео как вырастить идеальный кристалл

Похожие статьи на тему

Домашняя лаборатория
Домашняя лаборатория. Игры и опыты с водой

Tags: Домашняя лаборатория, Подборки, Саша

Сульфат меди — MEL Chemistry

Реагенты

• Сульфат меди(II)

Безопасность

• Наденьте защитные перчатки и очки.
• Проведите эксперимент на пластиковом подносе.
• Соблюдать меры предосторожности при работе с кипящей водой.

Общие правила безопасности

• Не допускайте попадания химических веществ в глаза или рот.
• Держите маленьких детей, животных и тех, кто не носит защитные очки, подальше от экспериментальной зоны.
• Храните этот экспериментальный набор в недоступном для детей младше 12 лет месте.
• Очистите все оборудование после использования.
• Убедитесь, что все контейнеры полностью закрыты и правильно хранятся после использования.
• Убедитесь, что все пустые контейнеры утилизированы надлежащим образом.
• Не используйте оборудование, которое не входит в комплект поставки или не рекомендовано в инструкции по эксплуатации.
• Не заменяйте продукты питания в оригинальной упаковке. Утилизируйте немедленно.

Общая информация по оказанию первой помощи

• При попадании в глаза: Промыть глаза большим количеством воды, при необходимости держать глаза открытыми. Немедленно обратитесь за медицинской помощью.
• При проглатывании: прополоскать рот водой, выпить немного пресной воды. Не вызывает рвоту. Немедленно обратитесь за медицинской помощью.
• При вдыхании: Вынести пострадавшего на свежий воздух.
• При попадании на кожу и при ожогах: промыть пораженный участок большим количеством воды не менее 10 минут.
• В случае сомнений немедленно обратитесь к врачу. Возьмите с собой химикат и его контейнер.
• В случае травмы всегда обращайтесь за медицинской помощью.

Консультации для присматривающих за взрослыми

• Неправильное использование химикатов может привести к травмам и ущербу для здоровья. Проводите только те опыты, которые указаны в инструкции.
• Этот экспериментальный набор предназначен для использования только детьми старше 12 лет.
• Поскольку способности детей сильно различаются даже в пределах возрастных групп, наблюдающие взрослые должны проявлять осторожность в отношении того, какие эксперименты подходят и безопасны для них. Инструкции должны позволять наблюдателям оценивать любой эксперимент, чтобы установить его пригодность для конкретного ребенка.
• Перед началом экспериментов надзирающий взрослый должен обсудить предупреждения и информацию о безопасности с ребенком или детьми. Особое внимание следует уделять безопасному обращению с кислотами, щелочами и горючими жидкостями.
• Территория, окружающая эксперимент, должна быть свободна от каких-либо препятствий и вдали от места хранения продуктов питания. Она должна быть хорошо освещена и проветрена, а также находиться рядом с водопроводом. Должен быть обеспечен прочный стол с термостойкой столешницей.
• Вещества в одноразовой упаковке должны быть израсходованы (полностью) в течение одного эксперимента, т.е. после вскрытия упаковки.

Часто задаваемые вопросы и устранение неполадок

CuSO ₄ не растворяется. Что я должен делать?

Сульфат меди не растворяется полностью в этих условиях, поэтому просто перелейте раствор в чашку Петри, оставив нерастворимый осадок.

Кристаллы растут очень медленно или вообще не растут.

Подожди еще немного — в конце концов ты получишь свои прекрасные кристаллы!

Мои кристаллы получились мелкими и невзрачными.

Возможно, это связано с тем, что они были загрязнены пылью или подвергались воздействию изменения температуры во время их формирования.

Но не расстраивайтесь! Вы можете изменить это. Подождите, пока кристаллы полностью не сформируются. Растворите те же кристаллы в 10 мл кипятка и снова перелейте в чашку Петри. Старайтесь оберегать раствор от пыли и перепадов температуры.

Как сохранить кристаллы?

Если вы хотите, чтобы ваши кристаллы выглядели красиво, покройте их бесцветным лаком для ногтей. После того, как лак для ногтей высохнет, храните кристаллы в закрытом контейнере.

Вещество растворилось не полностью, и когда я налил раствор в чашку Петри, вместе с ним высыпался и осадок. Что я должен делать?

В этом случае слейте раствор обратно в пластиковый стаканчик и ополосните чашку Петри водой. Осторожно перелейте раствор обратно в чашку Петри, на этот раз без осадка.

Другие эксперименты

Горячее и холодное

Пожарная пена

Волшебная жидкость

Поделки из гипса

Пошаговые инструкции

Растворите немного сульфата меди CuSO ₄ в горячей воде. Сульфат меди гораздо лучше растворяется в горячей воде, чем в холодной, поэтому насыщенный раствор можно получить гораздо быстрее, используя тепло.

Дайте раствору CuSO ₄ остыть и испариться.

Утилизация

ТБО утилизируйте вместе с бытовым мусором.

Научное описание

Образовавшиеся в этом эксперименте кристаллы обладают интересной особенностью — в их структуре помимо сульфата меди CuSO ₄ присутствуют молекулы воды H ₂ O . Как ни странно, в кристалле сульфата меди больше молекул воды, чем ионов Cu ²⁺ и SO ₄ ^2-, содержащие сульфат меди CuSO ₄ — соотношение 5 молекул воды на одну CuSO ₄ . Более того, именно наличие молекул воды придает этим кристаллам такой ярко-синий цвет.

Сульфат меди — не единственное соединение, которое образует эти «водянистые» кристаллы. На самом деле есть вещества, которые могут включать в себя несколько молекул воды на одну частицу самого вещества. Стиральная сода, или карбонат натрия Na ₂ CO ₃ , например, обычно содержит десять молекул воды на одну единицу Na ₂ CO ₃ . Химики называют такие вещества кристаллогидратами.

Почему растут кристаллы?

Медный купорос относится к тем веществам, которые лучше растворяются в воде при нагревании. Наоборот, при охлаждении их растворимость уменьшается, что в нашем случае приводит к выпадению сульфата меди в виде красивого голубого кристаллогидрата CuSO ₄ ·5H ₂ O. Так как раствор остывает медленно, кристаллы растут постепенно и могут достигать довольно больших размеров.

Подробнее

Почему раствор сульфата меди имеет тенденцию образовывать кристаллы, а не мелкий порошок? Кристаллы сильно отличаются от аморфных твердых тел (например, углерода или стекла): частицы, из которых они состоят, расположены в строгом геометрическом порядке. Хотя такая четкая комплементарная структура часто естественно неблагоприятна, частицы в кристаллических телах «чувствуют себя» вполне комфортно. Каждый атом сильно связан со своим окружением, и положительные заряды тесно взаимодействуют с отрицательными зарядами.

Последующие действия

Большой кристалл

Мелкие голубые кристаллы медного купороса, без сомнения, радуют глаз. А как насчет выращивания очень большого кристалла? Однако это не так просто.

В качестве емкости используйте пластиковый стаканчик (так его можно будет нагревать так же, как стакан с винной кислотой или сахаром в других опытах набора) или стеклянный стакан. В первом случае понадобится около 30 грамм медного купороса CuSO ₄ *5H ₂ O. Его можно найти в магазине, где продаются удобрения, или в хозяйственном магазине. Если вы решили вырастить очень крупный кристалл и сделать это в мензурке, приготовьте заранее 60-70 грамм медного купороса.

Полностью растворить сульфат меди в горячей воде. Тщательно перемешайте раствор, пока не останется кристаллитов. В качестве «опоры» кристалла используйте кусок медной проволоки, нитку или занозу.

Пожалуйста, наберитесь терпения! Большой кристалл может расти несколько дней!

Кристаллизация в холодильнике

Как температура окружающей среды влияет на скорость и результат кристаллизации? Вы можете исследовать это! Повторите опыт, но приготовьте одновременно две пробирки с раствором медного купороса. В каждый из них вам нужно будет добавить по 5 грамм CuSO ₄ *5H ₂ O, поэтому используйте раствор и кристаллы из основного эксперимента.

Остановить после 9-го шага инструкции. Теперь поставьте одну из пробирок в чашку с горячей водой, как указано в шаге 10, а вторую поставьте в холодильник (температура внутри около 4 С ^или ).

Подождите 1-2 часа. Сравните результаты. Где кристалл стал больше? Где их больше и почему?

Кристаллы NaCl

Попробуйте вырастить кристалл самой обычной поваренной соли — хлорида натрия NaCl.

Растворить 39 г соли в 100 мл кипятка. Тщательно перемешайте раствор, пока не останется кристаллитов. В качестве «опоры» для кристалла лучше всего использовать нитку, намотанную на лучинку — опустите ее конец в раствор. Завяжите пару узлов на конце веревки — может поможет.

Теперь остается только ждать! Убедитесь, что стакан находится в таком месте, где его никто не тряхнет и не уронит.

Это интересно!

Зачем выращивать кристаллы?

Многие химики-синтетики открывают и используют в своей работе различные методы выращивания монокристаллов. Так чем же он привлекателен и выгоден для профессиональных химиков?

Помимо эстетического эффекта («Я синтезировал вещество, и оно образует прекрасные кристаллы!»), существует насущная потребность собирать молекулы новых или неизвестных веществ в идеально упорядоченные монокристаллы. Обычно после синтеза нового соединения химик должен уточнить (подтвердить) его молекулярную структуру. Пока он этого не сделает, никто в мировом научном сообществе не примет его открытия.

Существует множество косвенных методов исследования молекулярной структуры вещества. Например, химики могут подвергать вещество воздействию видимого или инфракрасного света, сильного магнитного поля или другой физической нагрузки, пытаясь понять, в каком порядке его атомы расположены внутри молекул.

Среди этих методов наиболее надежным и распространенным подходом к определению структуры нового соединения является так называемый рентгеноструктурный анализ. Это позволяет исследователям сделать «моментальный снимок» решетки нового вещества. Эта информация, в свою очередь, может сразу ответить на все вопросы о его молекулярном строении. Однако, несмотря на свою эффективность, этот метод имеет очень существенный недостаток: вещество необходимо анализировать в виде монокристалла.

Следует понимать, что каждая молекула, даже если речь идет об очень больших молекулах полимеров или белков, очень и очень мала, обнаружить которую можно только с помощью специального оборудования и в строгих условиях. Таким образом, раскрытие структуры одной молекулы требует дополнительной ловкости. Однако даже в миллиграмме любого вещества содержится огромное количество одинаковых молекул. Если предположить, что все молекулы одинаково реагируют на одно и то же внешнее воздействие, а затем суммировать все эти реакции, то обнаружение этого объемного сигнала станет намного проще.

Как упоминалось ранее, монокристаллы уникальны тем, что составляющие их «блоки» расположены в строго определенном повторяющемся порядке. Он позволяет суммировать реакции молекул на определенное воздействие, так как все они одинаково организованы в пространстве. Метод рентгеноструктурного анализа предполагает, что молекулы вещества реагируют на рентгеновское облучение. После того, как эти лучи достигают молекул вещества, они определенным образом меняют свое направление, которое зависит от расположения атомов в монокристалле.

Далее ученые анализируют узор, созданный дифрагированными лучами, чтобы определить, где в кристалле расположены атомы, вызвавшие такое изменение. Эти знания позволяют выяснить молекулярную структуру вещества. Проще говоря, если атом не входит в состав молекулы, то в большинстве случаев он будет обнаружен вдали от всех остальных атомов в молекуле, на расстоянии более 3,5 ангстрем, что в сто миллионов раз меньше 3,5. сантиметры.

По любопытному совпадению рентгеновские лучи также используются для исследования внутренних структур человеческого тела, а также многих других живых существ. Например, при переломе кости делают рентгенограммы (или просто рентгенограммы) поврежденных частей тела, что позволяет врачу понять, где именно находится перелом и как его эффективно лечить.

Реакция сульфата алюминия и меди(II) | Эксперимент

• Два из пяти

Попробуйте этот практический или демонстрационный урок, чтобы проиллюстрировать вытеснение меди из сульфата меди (II) с помощью алюминиевой фольги

В этом эксперименте учащиеся добавляют алюминиевую фольгу для приготовления пищи в раствор сульфата меди (II) и не наблюдают никакой реакции. Затем они добавляют и растворяют хлорид натрия, вызывая бурную реакцию замещения, которая иллюстрирует реакционную способность алюминия. Раствор сильно нагревается, алюминий растворяется и становится видна красная медь.

Практическое занятие может занять около 30 минут. Флексикамер подойдет, если это нужно сделать в качестве демонстрации и дать учащимся более четкое представление о том, что происходит.

Оборудование

Аппарат

• Защита глаз (очки)
• Коническая колба, 100 см ³

Химикаты

• Алюминиевая фольга, 2 см x 2 см
• Раствор сульфата меди(II), 0,8 М (ВРЕДЕН), 20 см ³
• Хлорид натрия, 2–3 г

Примечания по охране труда и технике безопасности

• Прочтите наше стандартное руководство по охране труда и технике безопасности.
• Всегда используйте защитные очки (очки) и одноразовые нитриловые перчатки.
• Алюминиевая фольга, Al(s) – см. CLEAPSS Hazcard HC001A.
• Раствор сульфата меди(II), CuSO ₄ (водн.), 0,8 M (ВРЕДЕН, ОПАСЕН ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ) – см. карточку опасности CLEAPSS HC027c и книгу рецептов CLEAPSS RB031.
• Хлорид натрия, NaCl(s), (поваренная соль) – см. карточку опасности CLEAPSS HC047b.
• Перед утилизацией убедитесь, что алюминиевая фольга полностью израсходована в результате реакции, чтобы предотвратить продолжение экзотермической реакции в мусорном баке. Используйте большое количество раствора сульфата меди (II) и хлорида натрия, чтобы обеспечить полноту реакции.

Процедура

Источник: Королевское химическое общество

Оборудование, необходимое для иллюстрации реакции между сульфатом меди(II) и алюминием перед добавлением хлорида натрия для разрушения оксидного слоя на алюминиевой фольге

1. Отмерьте примерно 20 см ³ раствора сульфата меди(II) в коническую колбу.
2. Добавьте квадрат алюминиевой фольги.
3. Ищите признаки реакции.
4. Добавьте шпателем хлорид натрия и перемешайте до растворения.
5. Обратите внимание на любые изменения. Если ничего не происходит, добавьте еще хлорида натрия. Произошло ли вытеснение меди из сульфата меди(II)?

Вопросы учащихся и пример таблицы

1. Происходит ли какая-либо реакция перед добавлением хлорида натрия?
2. После добавления хлорида натрия алюминий становится более или менее реактивным?
3. Как влияет на это изменение добавление хлорида натрия?
4. Напишите «да» или «нет», чтобы заполнить таблицу ниже.

Учебные заметки

Алюминий не проявляет свою истинную реакционную способность до тех пор, пока не будет нарушен оксидный слой. Хлорид натрия нарушает этот оксидный слой. Царапины на поверхности оксидного слоя позволяют ионам хлорида вступать в реакцию с алюминием, что влияет на сцепление оксидного слоя. Это позволяет реагировать с сульфатом меди (II). Напомните учащимся, как выглядит медь, чтобы они знали, что ищут.

Ответы на вопросы учащихся

1. Алюминий менее активен, чем медь. Алюминиевая фольга оказалась неспособной вытеснить медь из раствора сульфата меди(II).
2. Теперь алюминий более реактивен, потому что вытесняет медь. Алюминий + сульфат меди (II) → медь + сульфат алюминия
3. Царапины на поверхности оксидного слоя позволяют ионам хлорида вступать в реакцию с алюминием, что влияет на сцепление оксидного слоя. Это позволяет провести простую реакцию обмена с сульфатом меди (II). Защитный оксидный слой образуется мгновенно, когда алюминий подвергается воздействию воздуха.

Дополнительная информация

Это ресурс проекта «Практическая химия», разработанного Фондом Наффилда и Королевским химическим обществом.