SPRAWOZDANIE

„Badanie niektórych własności kryształów – na podstawie wyhodowanego kryształu KCl”

Opracowali: Jakub Dułak, Piotr Bemnarek, IM (grupa 1)

1. Gęstość kryształu KCl

Gęstość kryształu obliczymy w oparciu o prawo Archimedesa. Teoretyczną gęstość natomiast przy użyciu danych krystalograficznych z internetu.

Gęstość teoretyczna:

d_t= (Z*M/V)*1,66 [g/cm³]

gdzie:
Z – liczba cząsteczek w komórce elementarnej,
M – masa molowa(tutaj M_potasu+M_chloru),
V – objętość komórki elementarnej(V=a³)
1,66 – współczynnik zawierający stałą N,
Parametr komórki elementarnej KCl: a=6,2931 A
Liczba cząsteczek w komórce elementarnej = 4
V=a³=249,22A³

d_t= (4*74,6/249,22)*1,66 = 1,987 [g/cm³]

Gęstość wyhodowanego kryształu:

d= m/V [g/cm³]

dane:
masa kryształu= 7,28g

poziom wody w zlewce = 50ml

poziom po zanurzeniu = 54ml

objętość kryształu = 4cm³ (4ml różnicy)

d= 7,28/4 = 1,82 [g/cm³]

Wniosek:

Różnica w gęstości wynika z możliwości występowania defektów i odstępstw wyhodowanego kryształu od idealnego kryształu KCl. Na różnicę składać się mogą również niewłaściwe warunki przeprowadzenia doświadczenia i błędy pomiarowe.

1. Wygląd kryształu KCl

Kryształ jest bezbarwny, miejscowo pojawiają się kolor biały. Widoczna jest u niego płaszczyzna krystalizacji a kolejne zarodki łączyły się ze sobą tworząc większy kryształ o w miarę regularnym kształcie (jednak różnych kierunkach rozrostu).

Wyhodowany kryształ nie odbiegał znacząco wyglądem od innych z grupy, jego wielkość była przyzwoita (wysokość około ~2cm) jednakże w porównaniu z kryształami spotkanymi w internecie wygląda mizernie.

1. Przewodność KCl

Po zbadaniu kryształu omomierzem stwierdzamy, że nie przewodzi on prądu elektrycznego, prawdopodobnie z powodu budowy jonowej. Zatem jest on izolatorem.

1. Badanie niektórych własności optycznych

Przy użyciu polaryzatora i analizatora badaliśmy właściwości optyczne różnych materiałów, poniżej zamieszczamy wnioski:

- Celofan: w zależności od ilości warstw folii, celofan zachowywał się jak kryształ,
występowało zjawisko dwójłomności, i zmieniał barwy

- Mika: przechodzi promieniowanie (jednakże w zależności od ilości warstw, mogą nałożyć się inne orientacje i promieniowanie nie przejdzie)

- Kalcyt: występuje anizotropia optyczna, podwójnie jest załamywane światło

- Szkło: nie przechodzi promieniowanie

- NaCl: przechodzi promieniowanie (optyczna izotropia)

1. Metody dyfrakcyjne badania struktury kryształów

Mając do dyspozycji dwie siatki dyfrakcyjne „discovery” i „unit cell”. Na podstawie kartek ze wzorami i badania przepływu wiązki laserowej przez siatki sformułiśmy odpowiedzi na zadane pytania:

1. Obraz powstający jest prostopadły do linii siatki,

2. A) występują refleksy w kształcie krzyża,

B) występują refleksy w kształcie rombu,

C) refleksy w kształcie koła,

D) refleksy w kształcie tworzą rozproszoną sieć przypominająca koło

3) Obraz dyfrakcyjny jest prostopadły do orientacji sieci punktów,
4) Siatki E i G w siatce ‘Unit Cell’ ,
F i H; A i C w siatce ‘Discovery’,
Im bardziej upakowane są punkty na siatce, tym gęściej występują na obrazie.
5) W niecentrowanej komórce – obraz w formie krzyża; w centrowanej – kwadrat
obrócony o pewien kąt.

1. Badanie struktury kryształów metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego

Pomiar metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego trwał 11 minut i wykonywał pomiar w zakresie kątów 27 – 60 st.

1. Budowanie modeli krystalicznych

Blenda cynkowa - Struktura krystaliczna blendy cynkowej (ZnS) jest to struktura typu α-ZnS – B₃. Jest to sieć typu diamentu. W komórce regularnej zewnętrznie centrowanej złożonej z kationów Zn2+ są 4 aniony S2- w środkach co drugiej 1/8 części komórki.

Struktura krystaliczna lodu. Lód zaliczamy do układu heksagonalnego, w którym atomy tlenu znajdują się w rogach graniastosłupa o podstawie sześciokąta, a w środku nie ma żadnego atomu.

Struktura krystaliczna kwarcu – Kwarc zaliczamy do układów trygonalnych(kwarc niskotemperaturowy) lub do heksagonalnego(wysokotemperaturowy).

1. Gęstość upakowania piasku

Do obliczenia gęstości upakowania piasku będzie nam potrzebne:

- naczynie szklane z piaskiem

- cylinder miarowy z wodą

Należy wlać do cylindra tyle wody, aby poziom mieszaniny wody-piasek się nie zmienił(V piasku = V piasku nasiąkniętego wodą)

V piasku = 28,5 cm3 - odpowiada atomom w sieci krystalicznej

V wody = 20,5 cm3 - odpowiada wolnym przestrzeniom między atomami sieci

gęstość upakowania = V wody/V piasku = 20,5/28,5 = 0,719 ~ 0,72

idealna gęstość upakowania = 0,74

Wnioski:

Gęstość upakowania jest zbliżona do idealnej. Różnica może wynikać m.in. z nieidealnego kształtu ziaren piasku, ich nieidealnego ułożenia względem siebie oraz (chyba-tego będę pewien wieczorem) sił oddziaływania między ziarnami, a cząsteczkami wody.