भौतिकी और इलेक्ट्रॉनिक्स के रसायन विज्ञान का उपयोग करके एक मूल उपहार बनाएं

शुभ दोपहर, प्रिय Khabrovites। ऐसा हुआ कि मैं कुछ समय के लिए माइक्रोकंट्रोलर, माइक्रोप्रोसेसर और FPGAs पर आधारित इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के विकास में शामिल रहा हूं। मेरे द्वारा विकसित किए गए उपकरणों में से एक मैं आपके साथ साझा करना चाहता हूं।

विचार

कॉपर सल्फेट (विट्रियल) के बारे में लेख विकिपीडिया के लेखों को देखते हुए मेरे पास यह विचार आया, जिसमें घर पर उगे क्रिस्टल की तस्वीर है।







सोचने की प्रक्रिया में, मैं निम्नलिखित डिवाइस पर आया: कॉपर सल्फेट के विकसित क्रिस्टल को एक पारदर्शी ग्लास सिलेंडर में रोशनी के लिए एक एलईडी और एक छोटे से इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के साथ रखा जाना चाहिए जो एलईडी को नियंत्रित करता है। क्रिस्टल को धीरे-धीरे भड़कना चाहिए जब कोई व्यक्ति इसे अपने हाथ में लेता है, हाथ में होने पर चमकता है, और हाथ से निकलने के कुछ समय बाद यह बाहर निकल जाएगा। इस प्रकार, बाहर निकलने पर हमें एक सुंदर और मूल स्मारिका मिलती है जिसे आप एक लड़की, दोस्तों को दे सकते हैं या इसे एक रखवाले के रूप में रख सकते हैं।



कार्यान्वयन के परिणामस्वरूप, निम्नलिखित प्राप्त किया गया था:







वीडियो में क्रिस्टल, असेंबल्ड डिवाइस और पहले से कनेक्टेड पावर और फर्मवेयर कोड के साथ डिवाइस दिखाई देता है। दुर्भाग्य से, मेरा कैमरा चमकदार नीली चमक के साथ सामना नहीं कर सका, जीवन में यह बहुत अधिक सुंदर दिखता है।



अब मैं इस तरह की डिवाइस बनाने की प्रक्रिया को संक्षिप्त रूप से बताने की कोशिश करूंगा।

चरण 1: क्रिस्टल विकसित करें

भौतिकी के स्कूल पाठ्यक्रम से, हमें याद है कि जलीय समाधानों से नमक के क्रिस्टल को विकसित करना मुश्किल नहीं है। ऐसा करने के लिए, चयनित नमक का एक संतृप्त समाधान बनाने के लिए पर्याप्त है (इस मामले में, तांबा सल्फेट), इसमें एक बीज क्रिस्टल जोड़ें और कुछ दिनों तक प्रतीक्षा करें। बेशक, दो सवाल तुरंत उठते हैं: जहां तांबा सल्फेट प्राप्त करना है और जहां क्रिस्टल बीज प्राप्त करना है। कॉपर सल्फेट को बागवानों के लिए किसी भी दुकान पर खरीदा जा सकता है। अगर मैं गलत नहीं हूं, तो इसका उपयोग या तो कीटों के उपचार के लिए किया जाता है, या पौधों की बीमारियों के उपचार के रूप में। यह 500 ग्राम प्रति 100 रूबल की लागत है। एक जार। इसके अलावा, आप इसे सीधे रासायनिक अभिकर्मकों के एक आपूर्तिकर्ता से खरीद सकते हैं, गुग्लिंग की प्रक्रिया में मैं एक रसायन भर में आया था। मास्को में गोदाम, जहां वे लगभग 120 रूबल प्रति किलोग्राम की कीमत पर विट्रियल को बेचते हैं।

जहां भी आप इसे खरीदते हैं, आप नीले पाउडर के एक बैग के साथ समाप्त होते हैं।







हमारे उद्देश्य के लिए 500 ग्राम पर्याप्त से अधिक होगा।



अगली बात जो हमें ध्यान रखने की जरूरत है वह है बीज का क्रिस्टल। यह एक छोटा सा क्रिस्टलीय क्रिस्टल है जिस पर कॉपर सल्फेट घोल से जम जाएगा, और जो बाद में काफी प्रभावशाली आकार तक बढ़ जाएगा (वैसे, यदि आप चाहते हैं, तो आप एक क्रिस्टल बड़ा कर सकते हैं जो मैंने प्रदर्शित किया, प्रक्रिया अलग नहीं होगी, यह आवश्यक होगा अभी और इंतजार करो)। बीज को हम विट्रियॉल के संतृप्त घोल से प्राप्त करते हैं।

विकिपीडिया तापमान के आधार पर सल्फेट घुलनशीलता के ग्राफ के साथ फिर से बचाव के लिए आता है:







जैसा कि हम देखते हैं, बढ़ते तापमान के साथ, घुलनशीलता काफी बढ़ जाती है, इसलिए एक गिलास और आधा पानी लें, सॉस पैन में डालें और आग लगा दें। पानी को एक उबाल में लाने के लिए आवश्यक नहीं है, 70-80 डिग्री हमारे लिए पर्याप्त है। जब पानी पर्याप्त रूप से गर्म हो जाता है, तो हम लगातार हिलाते हुए, इसमें विट्रियॉल डालना शुरू करते हैं। पानी में कॉपर सल्फेट को तब तक मिलाते रहें जब तक कि उसमें घुल न जाए। इसके बाद, गर्म घोल को किसी भी उपयुक्त डिश में डालें, इसके लिए मैंने वियोला चीज़ से प्लास्टिक की विस्तृत पैकेजिंग का उपयोग किया







अब हम केवल इंतजार कर सकते हैं। क्योंकि क्रिस्टलीकरण के कोई केंद्र नहीं हैं, दीवारों को छोड़कर, प्रक्रिया में देरी हो सकती है। समाधान के ठंडा होने और वाष्पीकरण के परिणामस्वरूप, बर्तन की दीवारों पर तांबा सल्फेट के छोटे क्रिस्टल अवक्षेपित होने लगेंगे।

फिलहाल हमारा काम पर्याप्त आकार के सबसे सुंदर क्रिस्टल का चयन करना है ताकि इसे एक धागे से बांधा जा सके। एक क्रिस्टल की उपस्थिति स्वाद की बात है, लेकिन मैं व्यक्तिगत रूप से छोटे क्रिस्टल को एकल क्रिस्टल और बड़े अशिष्ट समूहों के लिए पसंद करता हूं। मेरी राय में, 4-5 सिंगल क्रिस्टल से एक ड्र्यूस बढ़ने की प्रक्रिया में, यह एक दर्जन से एक बड़े सिंगल क्रिस्टल या एक समझ से बाहर "हेजहोग" की तुलना में बहुत अधिक सुंदर हो जाता है, इसलिए मैंने सबसे उपयुक्त उम्मीदवारों की तलाश में हर 1-2 घंटे में क्षमता की जांच की।



इसलिए, 4-5 घंटों के बाद, हमें एक छोटा बीज क्रिस्टल मिला। इसे बड़े करीने से एक धागे से बांधा जाना चाहिए (उस पर कोकून लपेटें नहीं, बस एक लूप पर्याप्त है, अन्यथा धागे क्रिस्टल के विकास में हस्तक्षेप करेंगे)। हम एक पेंसिल पर धागे के दूसरे छोर को हवा देते हैं और रसोई के लिए छोड़ देते हैं, दूसरी बार संतृप्त समाधान तैयार करते हैं। इस बार हमें इसे एक उपयुक्त जार में भरने के लिए पर्याप्त पकाने की आवश्यकता है, जिसमें हमारे बीज क्रिस्टल दीवारों को छूने के बिना लटका सकते हैं और विकास के 4 दिनों के बाद भी नीचे। अन्यथा, प्रौद्योगिकी समान है - हम पानी को गर्म करते हैं और इसमें विट्रिओल डालते हैं जब तक कि यह भंग नहीं होता है। अगला, घोल को थोड़ा ठंडा करें और इसे तैयार जार में डालें (जो कि इसे गर्म पानी से थोड़ा गर्म करने के लिए सलाह दी जाती है ताकि दीवारों पर जल्दी से क्रिस्टलीकरण करने से घोल को रोका जा सके) और जार की गर्दन के पार एक पेंसिल रखकर बीज को कम करें और सुनिश्चित करें कि क्रिस्टल दीवारों को नहीं छूता है और नीचे। हमने जार को कुछ गर्म और बहुत ठंडे स्थान पर नहीं रखा है, उदाहरण के लिए, एक शेल्फ पर, और पहला कदम लगभग समाप्त हो गया है!



हम केवल कुछ दिनों तक इंतजार कर सकते हैं जब तक कि क्रिस्टल हमारे लिए आवश्यक आकार तक नहीं बढ़ जाता। लंबे समय तक समाधान से क्रिस्टल को हटाने की सिफारिश नहीं की जाती है, लेकिन विकास प्रक्रिया कैसे हो रही है, यह जांचना और प्राप्त करना काफी संभव है। यह उस पर जमा छोटे क्रिस्टल से धागे को साफ करने के लिए भी चोट नहीं पहुंचाता है ताकि वे बीज के आकार को खराब न करें।



एक बात को ध्यान में रखा जाना चाहिए: पानी के क्रिस्टल अस्थिर होते हैं और अपक्षय के लिए प्रवण होते हैं - उनमें से पानी वाष्पित हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक सुंदर क्रिस्टल धीरे-धीरे एक सफेद कोटिंग के साथ कवर किया जाता है और अंततः पाउडर के साथ टुकड़े टुकड़े हो जाता है। यथासंभव लंबे समय के लिए क्रिस्टल को संरक्षित करने के लिए, निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:



1) क्रिस्टल को वार्निश के साथ कोट करें। यह रामबाण नहीं है, लेकिन यह क्रिस्टल के जीवन को कई महीनों तक बढ़ाएगा।

2) एक सील कंटेनर में क्रिस्टल को स्टोर करें। यह या तो नहीं बचाएगा, लेकिन पहली विधि के संयोजन में, यह क्रिस्टल को जीवन का एक वर्ष देगा, या इससे भी अधिक।

3) सबसे अच्छा तरीका है एक स्पष्ट कार्बनिक तरल के साथ क्रिस्टल को भरना, उदाहरण के लिए, किसी प्रकार का स्पष्ट तेल। ऐसे बर्तन में, क्रिस्टल बहुत लंबे समय तक चलेगा।



यह सब अभी के लिए है, अगले दो लेखों में हम डिवाइस के डिजाइन, इसके इलेक्ट्रॉनिक भाग और फर्मवेयर के विकास के बारे में बात करेंगे।



भाग २

भाग ३