1.Цель работы
Изучить процесс кристаллизации микромодели – кристаллизации раствора соли Pb(NO3)2 или K2Cr2O7, NH4Cl, NaCl.
Изучить три периода процесса кристаллизации.
Изучить зависимость процесса кристаллизации от числа центров и скорости роста кристаллов.
1.4. Изучить строение реального слитка
2. Приборы и материалы
Биологический микроскоп.
Плоские стекла.
Насыщенный раствор соли Pb(NO3)2 или K2Cr2O7, NH4Cl, NaCl.
Рис.3. Оптическая схема и общий вид биологического микроскопа.
3.Методика выполнения работы
3.1. Изучить процесс кристаллизации из раствора соли, вызванный испарением. Для приготовления пересыщенного раствора соли одну из солей растворяют в воде при температуре 70-80 0С. В работе используют горячий раствор соли.
3.2. Процесс кристаллизации солей изучается с помощью биологического микроскопа (рис. 3б), состоящего из плиты 1, соединенной с колонкой микроскопа 2 шарниром 3, тубуса 4, который может передвигаться вращением винта 5, объектива 6, окуляра 7, предметного столика 8, микроскопического винта и зеркала.
Грубую наводку микроскопа на фокус производят подниманием (но не опусканием) тубуса 4 с помощью винта 5, смотря при этом одним глазом в окуляр. Точное фокусирование осуществляется вращением микроскопического винта 9.
3.3. Увеличение микроскопа не должно быть более 100. На предметный столик микроскопа помещают плоское стекло, на которое нанесена крупная капля насыщенного раствора соли. При этом необходимо следить, чтобы капля раствора сохраняла свою выпуклую форму за счет поверхностного натяжения. Только в этом случае процесс будет правильно моделировать процесс реального охлаждения расплавленного металла.
На рис. 3 также показана схема хода лучей в микроскопе. Лучи от естественного или искусственного источника света, отразившись от зеркала 11, проходят через каплю в объективе 6, освещая ее. Полученное в объективе изображение капли рассматривается с помощью окуляра 5.
3.4. Рассмотреть первый период кристаллизации. По мере испарения жидкости концентрация раствора изменяется, и раствор постепенно приходит в состояние насыщения. Наибольшее испарение будет у краев капли, откуда и начинается кристаллизация. В течении первого периода кристаллизации у краев капли образуется корка, состоящая из мелких кристаллов правильной формы, т.к. сильное охлаждение вызывает большое число зародышей кристаллизации.
3.5. Рассмотреть второй период кристаллизации. Во второй период кристаллизации растут крупные кристаллы, так называемые столбчатые кристаллы. Здесь мы имеем большую скорость кристаллизации и ограниченное число зародышей.
3.6. Рассмотреть третий период кристаллизации. В третий период кристаллизации, когда капля становится тонкой и испарение из середины идет быстрее, возникают новые кристаллы, беспорядочно ориентированные.
Процесс кристаллизации соли весьма схож с процессом затвердевания металлического слитка.
Содержание письменного отчета
4.1. Цель и методика исследования.
4.2. Схема хода лучей в биологическом микроскопе.
4.3. Кривые зависимости СК и ЧЗ от степени переохлаждения, пояснения к ним.
4.4.Структура затвердевшей капли согласно трем периодам кристаллизации.