Опасен и красив - кристалл медного купороса

XXV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Опасен и красив - кристалл медного купороса

Калистратов Г.С. 1
1МБОУ СОШ №23 г. Коврова
Кононенко Е.А. 1
1МБОУ СОШ №23 г. Коврова
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Вступление

В нашем мире очень много прекрасных предметов. Мир кристаллов – это захватывающий мир многогранников, которые завораживают своим совершенством и красотой геометрических форм. Здесь можно встретить как обычные кристаллы поваренной соли, сахара, так и драгоценные камни, кварц, слюду и кристаллы различных горных пород (фото – см. приложение 1). Даже снежинка является кристаллом. Лёд и снег известны всем, а это кристаллы замерзшей воды. Если снежинку сбросить с рукава пальто, мы не услышим, как она упала, а может быть и сломалась, но вспомните, как скрипит под ногами снег. Это трещат и ломаются миллионы снежных кристаллов. На солнце снег искрится, это отражаются лучи солнца от плоских граней кристалликов снега. Мы возводим здания из кристаллов, употребляем их в пищу и используем для лечения, но самое важное – мы сами частично состоим из кристаллов.

В древности люди думали, что кристаллы горного хрусталя и кристаллы льда — это одно и то же, только лёд замерзает мгновенно, а горный хрусталь при сильном морозе. И лёд становится хрусталём через тысячу лет, а хрусталь становится алмазом через тысячу веков. Поэтому кристаллы наделялись множеством таинственных магических свойств: изумруд спасал мореплавателя от бурь, аметист навевал хорошие сны, алмаз берёг от болезней.

Изучив информацию в интернете и поговорив с мамой, я узнал, что медный купорос – это соль (соль - с химической точки зрения) голубого цвета, не ядовитая для человека (если только ее не кушать) и применяется она не только в садоводстве, но и в медицине, в строительстве и даже в пищевой промышленности! Но самым интересным для меня оказалось то, что каждая отдельная частица этой соли — это кристалл!  

Мне стало интересно создать собственный кристалл, выращенный своими руками, а также изучить вредные и полезные свойства вещества, из которого он будет сделать.

Выдвинутая мной гипотеза предполагает, что, узнав состав и свойства медного купороса, можно понять, опасен он или полезен, а также в домашних условиях возможно создать из этого вещества невероятной красоты голубой кристалл.

Что такое кристаллы

Кристалл в переводе с греческого языка означает «лёд».  Это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определённые упорядоченные положения в пространстве. Кристаллики растут, присоединяя частицы вещества из жидкости или пара.

Кристаллы бывают естественного происхождения – они вырастают на нашей планете без участия человека (горный хрусталь, сахар, поваренная соль, снежинка, алмазы, рубины и другие) и искусственного – выращиваются в лабораториях или домашних условиях (фианит – искусственный бриллиант, стразы, искусственный кристалл кварца и другие) (фото – см. приложение 2).  

Выделяют два вида кристаллов:

Идеальные – у них абсолютно гладкие грани, правильная форма (ромб, конус, призма), и на их рост не оказывалось негативного воздействия. Их придумали учёные для описания свойств настоящих кристаллов.

Реальные – те кристаллы, с которыми мы сталкиваемся в реальной жизни, с различными примесями, неровными гранями, с неправильной формой.

Процесс образования кристалла называется кристаллизацией. Один из методов получения кристаллов является постепенное удаление воды из насыщенного раствора. «Лишнее» вещество при этом кристаллизуется. 

Каждый человек может легко вырастить кристаллы у себя дома. В Интернете можно найти много инструкций по поводу того, как выращивать кристаллы из различных химических веществ. Я решил проверить всё самостоятельно, и в качестве основы взял медный купорос, т.к. он синего цвета, значит и кристалл должен получится очень красивого цвета.

История возникновения медного купороса

В древности медный купорос называли витриолом, что от латинского означает стекло, так как крупные кристаллы напоминали цветное синее стекло. Один из древнеримских писателей Плиний старший описывал заводы в Испании, где медь осаждалась из цементных вод железом. Такое же выделение меди железом производили и в средние века. 

Впервые медный купорос был получен искусственно в 18-ом веке немецким химиком Иоганном Рудольфом Глаубером. Он обработал медные опилки разбавленной серной кислотой и выделил голубые кристаллы, которым дал название «медный купорос». Глаубер первым описал основные свойства этого соединения — растворимость в воде, ядовитость, использование в качестве средство для борьбы с сорняками. 

В Древнем Египте, Риме и Китае медный купорос использовался для окрашивания тканей и изготовления красок. Его также использовали для лечения различных заболеваний, включая кожные инфекции и раны. 

По ещё одной легенде купорос появился во Франции как способ защиты от воров на виноградниках. Растения, обработанные им, выглядели испорченными и непривлекательными для кражи. 

Состав медного купороса

Медный купорос, или сульфат меди, состоит из атомов меди, серы и кислорода. Он образует сложную кристаллическую структуру. Формула медного купороса: CuSO4·5H2O, где на одну молекулу сульфата меди приходится пять молекул воды. 

Как работает медный купорос?

Медный купорос работает путем повреждения клеточных стенок грибов, препятствуя их росту и распространению. Микроорганизмы поглощают ионы меди и погибают. Также ионы меди создают защитную плёнку на листьях растений, которая препятствует прорастанию в них спор грибов. 

Рекомендуемая дозировка медного купороса указана на этикетке продукта, так как она может изменяться в зависимости от культуры и поражаемого заболевания. 

Область применения

  1. Медицина. Медный купорос в медицине применяется достаточно активно. Это вещество используется с древних времен. В Древней Греции его использовали для лечения глухоты и воспалений горла. В наше время его используют для лечения: эпилепсии, радикулита, грибка, воспалений суставов и как антисептик – противомикробное средство. Наиболее сильный эффект медный купорос оказывает при лечении опухолей желудка, молочных желез и кишечника. Различные народные средства с его применением эффективно снимают различные воспалительные процессы, ускоряют созревание нарывов, стимулируют иммунитет и другие защитные функции человеческого организма, успокаивают боль и помогают защититься от инфекционных заболеваний.  является прием ванн с его раствором. Еще одно удивительное свойство этого чудесного вещества - избавление от инсулиновой зависимости людей с легкой формой диабета.

  2. Сельское хозяйство. Для борьбы с вредителями, подкормки и удобрения растений и почвы для восполнения дефицита меди. Для уничтожения тины и водорослей на рисовых полях. Кроме того, иногда весной при побелке деревьев в известь добавляют небольшое количество купороса, чтобы защитить деревья от инфекций (фото – см. приложение 3).

  3. Животноводство. В качестве добавки во время кормления скота, для увеличения скорости роста птиц и свиней, а также для профилактики различных заболеваний у животных.

  4. В строительстве.Для пропитки древесины, придания ей огнеупорных свойств и предотвращения появления гнили. А также удаления въевшейся ржавчины и следов соли на кирпичных и каменных стенах.

  5. В домах и быту.Для борьбы с плесенью и гнилью, для выведения пятен ржавчины на потолке после затоплений. А также для очистки воды в плавательных бассейнах, фонтанах, водохранилищах.

  6. Промышленность. Медный купорос используют для производства красок и для окрашивания тканей. Он обеспечивает яркий и стойкий цвет и улучшает качество продукции.

  7. Производство электроники. Медный купорос используется в производстве электроники для изготовления печатных плат и других электронных компонентов. Он обеспечивает высокую проводимость и улучшает качество продукции.

  8. Производство металлов. Медный купорос используется в производстве металлов для извлечения меди из руд и других источников. Он обеспечивает высокую эффективность и улучшает качество продукции.

Риски для здоровья человека и окружающего мира

Сама медь является микроэлементом, который естественным образом содержится в растениях и животных, сульфат меди (медный купорос) - нет. Он может действовать как раздражитель, когда кто-то подвергается его воздействию. При попадании на кожу или в глаза вещество может вызывать ощущение жжения. При попадании в глаза это может привести к зуду, экземе, конъюнктивиту, воспалению или раздражению роговицы (фото – см. приложение 4).

При попадании медного купороса в организм он слабо токсичен, так как вызывает быструю рвоту из-за сильного раздражения желудочно-кишечного тракта. 

При появлении первых недомоганий нужно срочно обратиться в отделение неотложной помощи, чтобы исключить отравление, а также убедиться в отсутствии повреждений головного мозга, печени, почек или слизистой оболочки желудка. Работать с порошком лучше в маске или респираторе и не склоняясь низко над емкостью с препаратом. Вдыхать порошок крайне не рекомендуется.

Медный купорос чрезвычайно токсичен для рыб, поскольку использование сульфата меди в озерах и прудах снижает содержание кислорода в них и приводит к избытку мусора.

Если животное попадает в контакт с медным купоросом (например, при выпасе на полях, на которых только что была проведена обработка растений препаратом), это может развить отравление, вплоть до смертельного исхода. Поэтому необходимо соблюдать рекомендации специалистов и точно дозировать, и применять медный купорос для обеспечения безопасности животных.

Создание кристалла медного купороса

Для выращивания кристаллов из медного купороса в домашних условиях нам потребуется:

  • Медный купорос 100 г.

  • Резиновые перчатки.

  • Маска для лица.

  • Вода (кипяток).

  • Стакан 250 мл – 2 шт.

  • Леска или проволока.

  • Ложка.

  • Картон.

  • Лист бумаги.

  • Марля.

  • Салфетка.

  • Бесцветный лак.

Инструкция по приготовлению (фото – см. приложение 5):

Вскипятим воду, аккуратно под присмотром старших нальем ее в стакан. Затем насыпаем немного медного купороса в кипяток, помешивая ложкой. Чем горячее вода, тем быстрее растворится купорос. Добавляем вещество до тех пор, пока вода не станет насыщенно-синего цвета. Это означает, что купорос перестал растворяться. Процедим полученную смесь через марлю во второй стакан. Добавим ещё немного порошка в стакан, уже не мешая ложкой. Закрываем стакан листом картона и убираем в темное место на одни сутки.

Достаем стакан и наблюдаем, что на дне образовалось большое кол-во кристаллов. Процеживаем наш раствор через марлю, выкладываем кристаллы на лист бумаги и выбираем самый большой, используя пинцет (фото – см. приложение 6). Аккуратно привязываем к кристаллу леску или проволоку, которую закрепляем на листе картона так, чтобы можно было регулировать её длину. Оставшиеся кристаллы нужно заново залить кипятком для полного растворения. Процеживаем полученный раствор через марлю и опускаем в него кристалл так, чтобы он не дотрагивался дна стакана. Убираем стакан в темное место и раз в несколько дней будем наблюдать рост кристалла. Уже на второй день мы видим, что на проволоке стали появляться маленькие наросты кристалликов. Стакан не трогаем, не трясем, не тревожим содержимое. Чтоб кристалл рос активно, каждые 5–7 дней раствор фильтруем и удаляем мелкие кристаллики.

Если вода будет испаряться и кристаллу не будет хватать жидкости, нужно долить кипятка и добавить медного купороса. Через 4 недели мы видим, что наш кристалл значительно вырос и внешне он очень похож на ромб, что и следовало доказать, исходя из моей гипотезы (фото – см. приложение 7). Достаем кристалл из раствора, выкладываем на салфетку и отрезаем ножницами леску. Покрываем кристалл 2-3 слоями бесцветного лака, чтобы он со временем не разрушился. После того, как лак высохнет, кристалл можно брать в руки. Получился очень красивый синий кристалл, который при разном освещении по-разному играет красками.

В результате своего эксперимента я получил невероятно красивый синий кристалл медного купороса, который можно использовать, например, в качестве украшения – как бусы для куклы или для украшения фоторамки, а можно просто положить его на полку, чтобы любоваться.

Хотел бы заметить, что при работе с медным купоросом необходимо соблюдать меры безопасности: не пользоваться пищевой посудой, после работы обязательно вымыть с мылом руки, лицо, прополоскать рот и сменить одежду. А также важно помнить, кристалл без особой причины нельзя часто вынимать из раствора, не допускать попадания постороннего мусора или каких-либо других жидкостей в стакан.

Выводы

Кристаллы – это очень красивое создание природы. Ими можно любоваться бесконечно. Меня восхищают их яркие цвета, ровные гладкие грани и правильная форма. Такое ощущение, что их кто-то специально вырезал, отшлифовал и раскрасил.

Работая над своим проектом, я узнал, что кристалл — это твёрдое состояние вещества, имеет определённую форму, цвет и количество граней. Познакомился с разнообразием и применением кристаллов. Научился выращивать кристалл, используя горячий насыщенный раствор медного купороса. Создать кристалл своими руками – непростая, но очень познавательная, увлекательная и интересная работа. Я получил огромное удовольствие от выполненной работы, попробовал себя в роли исследователя. Доказал, что выдвинутая мною гипотеза верна. Кристалл из медного купороса, который имеет форму ромба, вырастить возможно в домашних условиях.  А также узнал, что медный купорос иопасен, и полезен одновременно.

Список используемой литературы

  1. Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона.

  2. Учебник по химии общеобразовательной средней школы ФГОС для 8 класса под ред. Габриелян О.С.

  3. Крапивин В.П. «В глубине Великого кристалла».

  4. Медный купорос – что в нем интересного и где он применяется: https://kidschemistry.ru/primenenie-mednogo-kuporosa.html

  5. Видео – урок на:

https://rutube.ru/video/a8c456c9ea6591718caea68ba22d1479/

  1. Монатека – библиотека полезных народных статей: https://monateka.com/article/99136/

  2. Сайт: https://fb.ru/article/529225/2023-vliyanie-mednogo-kuporosa-chto-proishodit-s-organizmom-cheloveka

  3. Сайт: https://ru.ruwiki.ru/wiki/Сульфат_меди(II)

  4. Для чего в саду и огороде применяют медный купорос? https://www.ogorod.ru/ru/now/fertilizers/7506/Dlja-chego-v-sadu-i-ogorode-primenjajut-mednyj-kuporos.htm

Приложение 1

Приложение 2

Кристаллы естественного

происхождения

Кристаллы искусственного

происхождения

Приложение 3

Область применения медного купороса

Приложение 4

Риски для здоровья человека и окружающего мира

Приложение 5

Создание кристалла медного купороса

Приложение 6

Приложение 7

Просмотров работы: 53