크리스탈 오랫동안 자연, 예술 및 산업 세계에서 가장 매력적인 모양 중 하나였습니다. 단어를 생각할 때 우아한 볼룸 샹들리에, 직접 찾은 석영 또는 소금 조각을 상상할 수 있습니다.
결정 물질의 미세한 구조를 검사하기 위해 현미경을 사용하지 않아도 아마 충격을받을 것입니다. 대부분의 규칙적인 각도와 엄격한 규칙을 준수하면서 환상적인 배열을 모양.
화학에서 결정은 거의 항상 고체 인 결정 형태를 취하는 물질입니다. 이런 종류의 구조의 특징은 일종의 반복되는 소단위이며, 일반적으로 원자핵은 기하학적 큐브의 중심과 큐브의 모서리 또는 중심에 다른 전하를 전달하는 이온 측면.
전 세계 화학 실험실에서 인기있는 DIY 크리스탈 중 하나는 명반. 대부분의 슈퍼마켓에서 쉽게 구할 수있는이 물질로 작업하는 것은 특정 용액의 거동과 일반적으로 결정 형성에 익숙해지는 좋은 방법입니다.
크리스탈이란?
결정을 완전히 이해하기 전에 한 걸음 물러서서 화학자와 물리학자가 어떻게 분류하는지 검토하는 것이 좋습니다. 물질의 상태. 물질 상태의 변화는 물질의 화학적 구성의 변화 (즉, 분자가 변하지 않음)가 아니라 물질의 물리적 배열의 변화입니다.
물질의 세 가지 표준 상태는 분자 운동 에너지를 증가시키는 순서로 고체, 액체 과 가스.
분자가 고체 형태이면 분자의 총 및 평균 운동 에너지 (KE)가 동일한 양의 물질이 액체 상태에서 수행되며, 이는 다시 기체 상태보다 낮은 KE를 특징으로합니다. 물질.
종종 핵이 서로에 대해 이동할 자유가 거의없는 고체 형태의 분자는 격자라고하는 규칙적이고 반복적 인 패턴을 형성합니다.
이러한 작은 (실제가 아닌 개념적) 격자는 분자 한두 개에 불과하지만 그 속성은 "매크로"세계로 크게 확장됩니다. 살펴보면 석영은 눈을 즐겁게하는 기하학적 각도와 선을 가진 "일반적인"종류의 암석임이 분명합니다. 다른 크리스털 (대부분 합성, 포획, 반사 및 굴절)은 시각적으로 매력적인 방식으로 빛을 반사하며 보석, 건축 및 기타 분야에서 인기가 있습니다.
- 일부 결정은 실온에서 액체 상태로 존재합니다. 액정 다이오드 (LCD) 일부 최신 디스플레이 시스템에 사용됩니다.
솔루션이란?
결합 된 이온 (하전 된 원자 또는 분자)으로 구성된 분자가있는 고체를 액체에 넣을 때 고체가 깨질 수 있으며 고체 물질의 구성 원자 또는 분자가 전체적으로 고르게 분산 될 수 있습니다. 액체. 이 경우 결과를 솔루션이라고합니다. 물이 액체 일 때이를 수용액이라고합니다.
- 이 맥락에서 액체는 용제, 그리고 고체는 용질.
주어진 양의 물 또는 다른 용매에 용해 될 수있는 용질의 양은 예상대로 한정되어 있습니다. 많은 경우 주어진 용매에서 주어진 물질의 용해도는이 화학 반응이 일어나는 온도에 따라 달라집니다.
일반적으로 온도가 상승하면 용해도가 증가하고 온도가 떨어지면 용해도가 감소합니다. 이것은 주어진 양의 용질에 대해 용액이 한 온도에서 형성 될 수 있지만 고체는 낮은 온도에서 존재한다는 것을 의미합니다.
용액에 더 이상 용질이 용해되지 않는 지점에서 용액을 가득한, 결정 형성을위한 조건이 마련되어 있습니다. 더 많은 용액을 추가하면 (또는 경우에 따라 용액이 냉각되는 경우) 용액이 현재와 같이 더 많은 용질이 축적됩니다. 과포화. 점점 더 붐비는 용액에서 용질 분자 사이의 유리한 충돌의 결과로 결정이 형성되기 시작합니다.
Alum: 공식, 사실 및 수치
명반 명반 결정의 모양과 성장을 쉽게 생산, 제어 및 관찰 할 수 있으므로 이러한 고체가 어떻게 형성되는지 학습하는 데 유용한 결정입니다. Alum은 특정 화학 공식을 가진 물질이나이 "플래그쉽"화합물을 포함하는 화학 물질의 종류를 가리킬 수 있습니다. 가장 일반적으로 "alum"이라는 이름으로 사용되는 화학 물질은 실제로 칼륨 명반.
칼륨 명반의 공식은 KAl (SO4)2⋅12 시간2영형. 이것은 황산 알루미늄 칼륨 분자 인 KAl (SO4)2, 12 개의 물 분자로 둘러싸여 결정 격자 구조의 한 단위를 생성합니다. 그러나 공식의 금속은 칼륨 이외의 것일 수 있기 때문에 명반 화학식의 첫 번째 부분은 KCr (SO4)2, 칼 (SO4)2 또는 다른 것.
명반의 분자량 (MW)은 477.4g (g)입니다. 녹는 점은 93 ° C이며 물의 끓는점은 100 ° C에 가깝습니다. 이는 일반적으로 20 ~ 22 ° C 범위의 실온에서 안정적으로 고체 상태를 유지한다는 것을 의미합니다. 흰색에서 무색의 결정을 생성합니다. 그것은 물과 폴리 하이드 록실 알코올 글리세롤과 같이 에틸 알코올에 용해되지 않습니다.
성장하는 명반 결정
기재: 대부분의 슈퍼마켓의 향신료 섹션에서 명반을 찾을 수 있습니다. 그 외에 필요한 모든 것은 유지 관리가 쉽습니다. 사용하는 물이 실제로 증류되었는지, 즉 "순수"하고 공정을 오염시킬 수있는 이온이 없는지 확인하십시오. 다음 항목을 처분 할 수 있어야합니다.
- 증류수
- 여러 개의 작은 그릇 또는 접시
- 끓는 물용 냄비
- 교반 숟가락
증발을 통해 명반 결정 만들기: 앞서 언급 한 자료를 바탕으로 물에 첨가 한 명반이 용해되기 위해 최대한 유리한 조건을 원한다고 생각할 수 있습니다. 결국 용액을 더 빨리 포화시키고 과포화시킬 수있을수록 본격적으로 결정 성장 과정을 더 빨리 시작할 수 있습니다.
소량의 물을 끓인 다음 (약 2 온스 ~ 4 온스 또는 약 100 밀리리터이면 충분 함) 약간 식힌다. 한 숟가락으로 명반을 첨가하고 녹을 때까지 첨가물 사이에 조심스럽게 저어줍니다. 명반이 더 이상 녹지 않을 때까지 작은 단계로 계속하십시오. 이제 솔루션이 과포화되었습니다.
다음으로, 팬 바닥에 녹지 않은 명반이 포함되지 않도록주의하면서 물을 약간 붓습니다. 몇 분 동안 저절로 식힌 다음 냄비에 남은 것을 그릇이나 접시에 넣고 냉장고에 넣으십시오.
이것은 부피와 관련하여 혼합물의 표면적을 최대화하여 물의 빠른 증발과 명반 결정의 성장을 촉진합니다.
연구를위한 후속 조치 및 질문 : 한두 시간 안에 결정이 형성되는 것을 볼 수 있지만 인내심을 가지십시오. 하루가 지나면 진짜 크리스털을 볼 수 있고, 이틀 안에 크리스털 디스플레이를 보게 될 것입니다.
같은 그릇이나 그릇 사이에 크기가 다른 결정이 보이는 이유는 무엇입니까? 온도와 농도 외에 어떤 조건이 명반 분자의 서로 부착을 촉진 할 수 있습니까? 이것들 중 무작위로 설명 하시겠습니까?