Die Herstellung und Beobachten Crystals
Zinnober, Dolomit - Quarz, Tongren Mine, Wanshan, Tongren Präfektur, Provinz Guizhou, China (Bild von Rob Lavinsky, Creative Commons)
Kleine Kinder haben oft eine Faszination mit Edelsteinen und Kristallen, nicht nur als Wertgegenstände in ihrer Fantasie und Spiel, sondern auch als Objekte der Schönheit und Verwunderung. In dieser Aktivität werden die Kursteilnehmer über Kristallstruktur erfahren, vergleichen, die kristalline Struktur von realem und künstlichen Zucker und wachsen und ihre eigenen Kristalle unter dem Mikroskop beobachten.
Klassenstufen
LEHRER HINTERGRUND
NaCl-Kristallstruktur. Lila Na + -Ionen und Cl grün - Ionen
Ein Kristall (oder kristalliner Feststoff) ist ein Material, das seine Atome, Moleküle oder Ionen in einer hochorganisierten dreidimensionalen Muster angeordnet sind. Das Wort kommt aus dem Griechischen krustallos (Eis oder Bergkristall). Wenn sich Eis bildet, wird es als winzige Kristalle beginnt, die schließlich miteinander verschmelzen eine polykristalline Struktur zu bilden. Ein Eiswürfel ist kein echter Kristall, da das periodische Muster von Wassermolekülen an der Grenzfläche zwischen jeder Komponente Kristall gebrochen. Allerdings ist eine einzelne Schneeflocke ist ein echter Kristall. Salze, wie NaCl (Natriumchlorid oder Speisesalz) bilden auch wahr Kristalle, ebenso wie Tafelzucker (Saccharose) und Zuckerersatzstoffe viele. Ionische Substanzen, wie Salze, Form-Kristalle aus alternierenden positiven und negativen Ionen, die Bindungen basierend auf starke elektrostatische Anziehung bilden. Ihre Kristalle haben hohe Schmelzpunkte und sind guter elektrischer Leiter, wenn gelöst oder in ihrem geschmolzenen Zustand. Polar kovalente Substanzen, wie Saccharose, bildet Kristalle basierend auf schwächerem London oder Dipol-Dipol-Wechselwirkungen. Ihre Kristalle neigen dazu, niedrigere Schmelzpunkte zu haben und sind nicht besonders guter Leiter der Elektrizität.
LERNZIELE
(Studenten werden in der Lage zu)
Studenten sollten bereits mit Staaten von mater (beispielsweise Feststoffe, Flüssigkeiten, Gase) kennen; physikalische vs. chemische Eigenschaften; und Beobachtung vs. Folgerung. Sie sollten auch mit einfachen Mikroskopie und die Mikroskopen vertraut sein, die in diesen Aktivitäten verwendet werden.
Sequenzierung von UNTERRICHT
Bevor diese Aktivitäten beginnen, sollten Studenten bereits Grund Mikroskopie Unterricht hatte und sollte bereits mit der Zusammensetzung und Zustände der Materie vertraut sein. Die Aktivitäten in dieser Lektion können in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden, sollten aber durch den vorwegnehmenden Satz vorangestellt werden.
ERWARTET Zeit für die Fertigstellung
Der vorbeugende Satz und Aktivität 1 können in 30 bis 50 Minuten abgeschlossen werden. Aktivität 2 kann in 15-30 Minuten, je nach Ausstattung und das Wetter (oder es in 15 Minuten und erlaubt werden kann, über Nacht trocknen einrichten) abgeschlossen sein. Aktivität 3 kann in 15-30 Minuten durchgeführt werden.
(Für jedes Studenten-Team)
- Antizipatorische Set (optional): Beispiele von Kristallen (zum Beispiel Quarz, Salz oder Zuckerkristalle, Drusen, Amethyst)
- Aktivität 1: Röhrchen Zucker, kleine Röhre künstlichen Zucker, Digitalmikroskope, Objektträger
- Aktivität 2: Zuckerlösung, schwarzes Tonpapier, kleine Pinsel, digitale Mikroskope
- Aktivität 3: Jeder Student Team muss entweder 1 Becher, Becher oder Behälter von Epson Salz (Magnesiumsulfat) Lösung im Voraus vorbereitet durch den Lehrer oder die Materialien ihr eigenes (z.B. 1-Becherglas, 1 Kochplatte, Epson Salze) herzustellen; 1 Digital-Mikroskop; 1 kleine, saubere Pinsel oder Zahnstocher; 1 Mikroskop-Objektträger
VORBEREITUNG
- Aktivität 1: Etikett genug kleine Röhrchen, so dass jeder Schüler-Team kann zwei Röhren haben; die Hälfte der Rohre mit realem Zucker und der anderen Hälfte mit künstlichem Zucker füllen; eingerichtet lab Stationen mit 1 Röhre jeder Substanz, 1-Mikroskop, 1 Schieben
- Aktivität 2: Zuckerlösung herzustellen durch Mischen von 2 Tassen Zucker in 1 Tasse Wasser und siedenden bis zum vollständigen Auflösung; eingerichtet Laborstationen mit ausreichend Material, so daß jeder Schüler hat 1 Blatt schwarzen Tonpapier und 1 Pinsel, und jeder Teilnehmer hat Team 1 digital Mikroskop und 1 kleine Becher oder eine Tasse Zuckerlösung
- Aktivität 3: Entweder die Epson-Salzlösung im Voraus (Mix 1 Tasse Epson Salz + 1 Tasse Wasser und kochen, bis es vollständig aufgelöst) herzustellen oder bereitzustellen, einen Becher, Heizplatte und Epson Salze für jeden Schüler lab Team; eingerichtet Schülerlabor Stationen mit 1 Mikroskop, 1 Rutsche, 1 sauberem Pinsel oder Zahnstocher
Amethyst Kristall aus Madagaskar (Bild von Didier Descouens, Creative Commons)
Anticipatory SET
- Bewertung Angelegenheit mit den Schülern (zum Beispiel Dinge sind aus Materie, die von Atomen und Molekülen zusammengesetzt ist).
- Bewertung Materiezustände mit Studenten (d.h. Feststoffe, Flüssigkeiten, Gase)
- Zeigen Sie Bilder von Kristallen und / oder laufen um Kristalle für Studenten zu untersuchen
- Fragen Sie die Schüler, was sie bereits über Kristalle kennen. Bitten Sie sie, Beispiele zu liefern (zum Beispiel Salz, Zucker, Schneeflocken)
- Erklären Sie, dass Kristalle sind Feststoffe mit regelmäßig geformten, flachen Seiten. Sie bestehen aus Atomen oder Molekülen, die in symmetrischen dreidimensionalen Muster angeordnet sind,
- Bewertung Mikroskop Betrieb und die Sicherheit
DAS LEHR
Zucker (real - fake) gesehen durch das QX5 Digital Blue-Mikroskop (Bild von M4K)
Aktivität 1: Vergleich verschiedener Arten von Kristallen
- Studenten gießen oder eine kleine Probe des echten Zuckers auf einen Objektträger Löffel und unter dem Mikroskop und eine kleine Probe von künstlichem Zucker auf einen anderen Mikroskop-Objektträger untersuchen.
- Haben sie makroskopische Beobachtungen der 2 Proben. Können sie den Unterschied zwischen den zwei Proben erzählen?
- Als nächstes müssen sie die Proben unter dem Mikroskop untersuchen und eine digitale Fotografie schießen
- Lassen Sie die Schüler beschreiben und notieren Sie die physikalischen Eigenschaften der 2 Proben
- Haben sie eine Datentabelle machen, dass die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen den beiden Typen von Kristallen an. (Sie können diese und ihre digitalen Bilder der Kristalle in ihre Laborberichte enthalten).
Erweiterung: Sie können die Schüler untersuchen haben verschiedene Arten von Zucker wie Fructose, Maltose, Laktose, Glukose-alle von Wissenschaft Versorgungsunternehmen wie Wards Wissenschaft, Sargent-Welcher, Carolina Biologicals). Sie hätten sie auch eine Vielzahl von synthetischen Zucker wie süße One (Acesulfam-Kalium), NutraSweet oder gleich (Aspartam), Truvia oder Stevia (Rebaudiosid A), Sweet'N Low (Saccharin), Splenda (Sucralose) vergleichen -meist verfügbar von Lebensmittelgeschäften. Darüber hinaus könnte man sie die Chemie dieser Substanzen erforschen hat (z Wie ist der wahre Zucker ähnelt sie in der chemischen Struktur? Wie sie chemisch aus den synthetischen Zuckern unterschiedlich sind?)
Aktivität 2: Herstellung von Zucker „Schnee“ Crystals
- Sagen Sie die Klasse, die sie Bilder mit einer „Farbe“ aus Zuckerwasser werden zu machen. Erklären Sie, dass die Farbe zunächst wie Wasser aussehen wird, sondern dass ihre Bilder als das Wasser verdunstet entwickeln, hinter Zuckerkristalle verlassen
- Lassen Sie die Schüler malen ihre Bilder auf ein schwarzes Blatt Tonpapier mit der Zuckerlösung als ihre „Farbe“. Erinnern Sie sich, dass ihre Bilder zunächst unsichtbar sein, so müssen sie sich vorstellen, was sie aussehen wird, wenn entwickelt.
- Haben sie ihr bemaltes Papier über eine Heizung oder in einem hellen Fenster halten das Wasser zu verdampfen und damit die Kristalle wachsen. (Wenn Sie keine Heizung oder der Tag ist kühl und bewölkt, können Sie die Bilder über Nacht verlassen zu entwickeln und am nächsten Tag zu beenden)
- Die Schüler können unter den digitalen Mikroskopen an dem einzelnen Kristalle aussehen und Bilder der Kristalle unter geringer oder mittlerer Vergrößerung nehmen.
Aktivität 3: Herstellung der Salzkristalle
- Stellen Sie die Mikroskope, so dass sie bereit sind, Zeitraffer-Filme zu nehmen
- In gleiche Mengen von Epson Salz und Wasser in einem Becher
- Wärme auf einer Heizplatte, Herd oder Mikrowellen bis das Salz löst sich beim Rühren
Hinweis: Die Schritte 2-3 kann für die Schüler im Voraus durch den Lehrer und zur Verfügung gestellt getan werden, oder sie können von den Schülern während des Unterrichts durchgeführt werden.
- Mit einem sauberen Pinsel oder Zahnstocher, verteilt um einen dünnen Film der Lösung auf einem Glasobjektträger
- Da es sich abkühlt, wird das Magnesiumsulfat auf dem Objektträger innerhalb weniger Minuten kristallisieren
- Lassen Sie die Schüler einen Zeitraffer-Film der Kristalle machen, wie sie auf der Folie bilden
Extension (polarisiertem Video von Epson Salzkristallbildung): Der zweite Film mit dem dunklen Hintergrund (Polarisationsmikroskopie, 5,3 MB) mit zwei billigen Blechen polarizers- eine auf der Bühne platziert (und klebte) und auf dem anderen Seite geklebt oder gehalten zwischen die Probe und das Mikroskopobjektiv. Der Winkel muss angepasst werden, so dass der Bildhintergrund erscheint dunkel und hell erscheint der Kristall (dies ist eine spezielle Technik Polarisationsmikroskopie genannt).
Polarisationsmikroskopie ist ein kompliziertes Thema, auch für Kinder vorgeschoben. Aber wenn Sie wollen wissen, wie das funktioniert, klicken Sie auf [2].
Angepasst von Microscopy4Kids und „Crystal-Aktivitäten,“ Wissenschaft für Kinder, (7/13/13).
Fragen zur Diskussion
Aktivität 1
Activity 2
- Warum haben Bilder erscheinen auf dem Papier, nachdem es aufheizt? (Antwort: Die „Farbe“ war eine Lösung von Zucker und Wasser die Wärme des Wasser verursacht zu verdampfen, die Zuckermoleküle verursacht Kristalle zu bilden.).
- Halten Sie es für möglich, Ihre Malerei zu „löschen“? Wenn ja, wie könnte es getan werden? (Antwort:. Mit Wasser spült Dies würde einige des Zuckers führt zurück in Lösung zu gehen, während die Kraft des Wassers das Papier schlagen würde einige der Kristalle abstoßen).
- Was geschah mit der Bewegung des Zuckermoleküls als das Wasser verdampft und die Kristalle gebildet? (. Sie verlangsamt)
- Ist es möglich, den Zucker in fester Form in eine Flüssigkeit zu konvertieren? (AM. Zugabe von Wasser würde den Zucker aufzulösen, ist es aus ausgefällten Kristalle zu einer wässrigen Lösung von Zucker Umwandlung jedoch fester reiner Zucker kann durch ausreichende Wärme auf Flüssigkeit reinen Zucker umgewandelt werden).
Aktivität 3
- Die Kristalle werden aus Epson Salz (Magnesiumsulfat) hergestellt, das in Wasser gelöst worden war. Was verursachte die Salzkristalle zu bilden, anstatt bleibt in Wasser gelöst? (AM: das Wasser verdampft)
- Welche Art von Energie verursacht das Wasser zu verdampfen? (AM: thermische Energie oder Wärme)
- Ist dies eine reversible Änderung? Kann man die Kristalle wieder verflüssigt werden? (Antwort:.. Wenn Wasser und Wärme zugeführt werden, kann die Kristalle in Wasser wieder aufgelöst werden, jedoch die Kristalle selbst von fest zu flüssig umgewandelt werden kann, wenn ausreichend Wärme hinzugefügt wird, Dies ist eine wichtige Unterscheidung, die es wert mit den Schülern zu diskutieren ist. das Ausgangsmaterial in dieser Aktivität eine wässrige Lösung von Magnesiumsulfat in Wasser gelöst, MgSO 4 (aq.) die Flüssigkeit war Wasser, nicht MgSO4 (L). jedoch reine MgSO4 Kristalle sind ein fester MgSO4 (s), die geschmolzen werden kann, bilden MgSO4 (L).
- Was passiert mit der Bewegung von MgSO4 Teilchen, wie sie von der festen in den flüssigen Zustand übergehen? (Antwort: sie bewegen sich schneller)
- Wäre es möglich, MgSO4 (en) auf MgSO4 (g) zu konvertieren? Wenn das so ist, wie? (Antwort: Ja, durch Zugabe von noch mehr Wärmeenergie oder Wärme als sie von fest zu flüssig zu konvertieren hinzugefügt wurde).
Neue Generation Science Standards
2-PS1-1-Plan und eine Untersuchung durchführen zu beschreiben und verschiedene Arten von Materialien, die durch ihre beobachtbaren Eigenschaften zu klassifizieren.
2-PS1-4 ein Argument mit dem Nachweis Construct, dass einige durch Heizen oder Kühlen verursachten Änderungen rückgängig gemacht werden können und einige nicht.
4-PS3-2 Machen Sie Beobachtungen den Nachweis zu erbringen, dass die Energie von Ort übertragen werden kann durch Ton, Licht, Wärme und elektrische Ströme zu platzieren.
5-PS1-3 Machen Sie Beobachtungen und Messungen Materialien auf der Basis ihrer Eigenschaften zu identifizieren
MS-PS1-4 ein Modell entwickeln, die vorhersagt, und beschreibt Änderungen in Partikelbewegung, Temperatur und Zustand einer reinen Substanz, wenn thermische Energie hinzugefügt oder entfernt werden
Common Core Staat Standards (CCSS)
CCSS.ELA-Literacy.RI.2.3 Beschreiben Sie die Verbindung zwischen einer Reihe von historischen Ereignissen, wissenschaftliche Ideen oder Konzepte oder Schritte in technischen Verfahren in einem Text.
CCSS.ELA-Literacy.RI.3.3 Beschreiben der Beziehung zwischen einer Reihe von historischen Ereignissen, wissenschaftliche Ideen oder Konzepte oder Schritte in technischen Verfahren in einem Text, Sprache verwenden, die, Sequenz und Ursache / Wirkung bezieht sich auf die Zeit.
CCSS.ELA-Literacy.RI.4.3 Erklären Ereignisse, Verfahren, Ideen oder Konzepte in einem historischen, wissenschaftlichen oder technischen Text einschließlich, was passiert ist und warum, basierend auf spezifischen Informationen im Text.
CCSS.ELA-Literacy.RI.5.3 Erklären Sie die Beziehungen oder Interaktionen zwischen zwei oder mehr Personen, Ereignisse, Ideen oder Konzepte in einem historischen, wissenschaftlichen oder technischen Text auf der Grundlage spezifischer Informationen im Text.
CCSS.ELA-Literacy.RST.6-8.3 Folgen genau ein mehrstufiges Verfahren, wenn Durchführung von Experimenten, die Messungen oder technische Aufgaben. (Klasse 6-8)
CCSS.ELA-Literacy.RST.6-8.9 vergleichen und kontrastiert die Informationen aus Experimenten gewonnen, Simulationen, Video- oder Multimedia-Quellen mit, dass man aus einem Text zum gleichen Thema zu lesen. (Klasse 6-8)