ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ШКОЛА № 000»
ХХIII открытые научные чтения
Учебно-исследовательская работа
Тема: «Кристаллы. Выращивание кристаллов в домашних условиях»
Автор: Ананенков Никита, 25.01.2009
ученик 2 «Б» класса
ГБОУ «Школа № 000»
Руководитель: ,
учитель кафедры начальной школы
ГБОУ «Школа № 000»
Контактная информация ОУ:
115580, Москва, ул. Мусы Джалиля, дом 25
E-mail: *****@***mos. ru
Москва, 2017 год
Содержание
стр.
1. | Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 |
2. | Что такое кристаллы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . ……4 |
3. | Выращивание кристаллов. Что надо знать!. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 |
4. | Практическая часть………... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 |
5. | Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 |
Библиография. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 | |
Приложение 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 | |
Приложение 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 | |
Введение
Впервые узнал я о кристаллах от мамы, когда она жарила мои любимые сырники и посыпала их сахаром. Кристаллы окружают нас повсюду.
Жилые здания, самолеты и ракеты, теплоходы и тепловозы, горные породы и минералы тоже состоят из кристаллов. Мы едим кристаллы, лечимся ими и частично состоим из кристаллов. Кристаллы играли и играют до сих пор немаловажную роль в жизни человека.
Я начал читать про кристаллы, рассматривать их фотографии и картинки. Узнал, что кристаллы можно выращивать из раствора. Это удивительное свойство кристаллических тел! Я подумал, а почему бы и самому не вырастить дома кристалл?
Актуальность исследования для меня в том, что мне это интересно. Я хочу вырастить кристаллы дома, а мама подсказывает, что мне это исследование поможет в старших классах на уроках химии и геометрии.
Объект исследования: кристаллы.
Предмет исследования: процесс кристаллизации.
Гипотеза: я предположил, что если создать определенны условия, то смогу вырастить кристаллы дома.
Цель: вырастить кристаллы в домашних условиях.
Задачи: 1. Из книг и других источников узнать, что такое кристаллы.
2. Изучить условия образования кристаллов.
3. В течение нескольких месяцев выращивать дома кристаллы.
4. Подтвердить или опровергнуть гипотезу.
Методы исследования: изучение и сбор различной информации из книг, энциклопедий, интернета; проведение эксперимента, наблюдение.
Что такое кристаллы?
Большая часть твердых веществ вокруг нас - кристаллы. Почти все камни, почти все горные породы, металлы, соль, сахар состоят из кристаллов. В граните даже без лупы можно легко различить пластинки слюды, кристаллики кварца и полевого шпата. Песок состоит из кристаллов кварца, а мрамор – из кристаллов кальцита. Снежинки - это тоже кристаллы. Составленные из тонких ледяных иголочек, они похожи на звездочки. Узоры на окнах зимой - это тоже кристаллы воды.
Кристаллы (от греч. «кристаллос», первоначально — лёд, в дальнейшем — горный хрусталь) — твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя кристаллическую решётку. (Прил. 1 рис.1)
Не все кристаллы одинаковы. Существуют монокристаллы и поликристаллы. Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов, называют поликристаллическим. Одиночные кристаллы называются монокристаллами.
Кристаллы бывают разной формы, например, похожие на веточки дерева; очень хрупкие, но очень красивые. Многие кристаллы имеют очень интересную структуру. Кристаллы бывают различными и по размерам: многие из них можно увидеть только в микроскоп, но встречаются и огромные. Кристаллы могут иметь от четырех до нескольких сотен граней.
Особое место среди кристаллов занимают драгоценные камни: бриллиант, алмаз, изумруд, сапфир и другие. Они с древнейших времен привлекают внимание человека. Люди научились получать искусственно очень многие драгоценные камни. Например, подшипники для часов уже давно делают из искусственных рубинов. Фианиты –искусственные кристаллы, которые внешне очень похожи на бриллианты, их вообще не существует в природе. (ФИАН – Физический институт Академии наук).
Представление древних о кристаллах было похоже на легенды. Верили, что хрусталь образуется изо льда, а алмаз – из хрусталя. Кристаллы наделялись множеством таинственных свойств: исцелять от болезней, предохранять от яда, влиять на судьбу человека…
Многие кристаллы идеально чисты и прозрачны, как вода. Недаром существуют выражения: «прозрачный, как кристалл», «кристально чистый».
Интересные факты о кристаллах.
- Кристаллы воспроизводят сами себя и таким образом растут. Их по праву можно называть "живыми" существами природы. Самые большие кристаллы были обнаружены в 2000 году в Пещере кристаллов в шахтовом комплексе Найка, в мексиканском штате Чиуауа. Некоторые из найденных там кристаллов гипса достигают 15 метров в длину, а в ширину — 1 метр.(Прил. 1 рис.2) Самый большой алмаз был найден в Южной Африке в 1905 году. Он весил 621 грамм. В Австрии существует Музей « Хрустальных миров». В Музее экспонаты можно рассмотреть, почувствовать, услышать и даже понюхать. Смертельно опасный кристалл торбернит. (Прил. 1 рис.3) Сколь завораживающе красив этот минерал, столь же он и смертельно опасен. Призмы ?кристаллов торбернита содержат уран и способны вызвать у человека рак. Кроме того, при ?нагревании эти камни начинают медленно испускать опаснейший для здоровья газ радон. Редкий кристалл клиноклаз(Прил. 1 рис.4) имеет один небольшой секрет – при нагревании этот изысканно ?красивый минерал выделяет чесночный запах.? Очаровывающая красота кристаллов халькантита(Прил. 1 рис.5) скрывает смертельную опасность: оказавшись в ?жидкой среде, медь, содержащаяся в этом минерале, начинает стремительно растворяться, ?грозя всему живому, оказавшемуся на ее пути. Всего один небольшой синий камешек способен ?погубить целый пруд со всей его флорой и фауной. Искусственно выращиваемые кристаллы висмута(Прил. 1 рис.6) имеют узнаваемый радужный блеск на своей ?темной поверхности. Такой эффект возникает из-за покрывающей ее оксидной пленки. Кстати, ?оксид-хлорид висмута применяется при создании лаков для ногтей. Так что искусственно выращенные кристаллы ещё и помогают женщинам быть красивыми.
Выращивание кристаллов. Что нужно знать!
Выращивание кристаллов - процесс очень интересный. Процесс образования кристаллов называется кристаллизация. Если кристаллизация идёт очень медленно, получается один большой кристалл (монокристалл), если быстро — то множество мелких ( поликристалл). Для правильного роста кристаллам требуется:
- насыщенный раствор, в котором будет расти кристалл;
- температура выше 20 градусов;
- спокойное место, где будет стоять емкость с насыщенным раствором и кристаллом. Там не должно быть сквозняков, вибраций и сильного света.
Один из методов получения кристаллов является постепенное удаление воды из насыщенного раствора. «Лишнее» вещество при этом кристаллизируется. В этом случае, чем медленнее испарятся вода, тем лучше получается кристалл. Этим методом я и воспользуюсь.
Я буду выращивать кристаллы из соли, сахара и квасцов.
Практическая часть
Выращивание кристаллов из поваренной соли.
Готовим насыщенный раствор. Для этого требуется чистый стакан. В него наливают горячую воду и засыпаем соль небольшими порциями до полного растворения. Когда соль перестанет растворяться, фильтруем и оставляем раствор при комнатной температуре на сутки.( Прил.2 рис.1) Что происходит? Когда мы высыпаем соль в воду, она разбивается на мелкие частицы. Эти частицы очень малы и их невозможно рассмотреть. Жидкость становится раствором этой соли. Такой раствор и называется насыщенным, потому что если добавить ещё соли, то он не растворится. По мере остывания вода испаряется. Так как она уже не может удерживать частицы отдельно, они начинают образовывать соединения. Всё больше частиц соединяются друг с другом, образовывая кристалл.
Спустя сутки осматриваем содержимое – на дне и на стенках образовались небольшие кристаллики (затравки). Из них выбираем один правильной формы.(Прил.2 рис.2)
Привязываем кристалл-затравку на нить. Второй конец нити приматываем к деревянной палочке. Затем затравку располагаем в растворе так, чтобы образующийся кристаллик не касался дна и стенок стакана.(Прил.2 рис.3) Ставим наш стакан в спокойное место и ждем.(Прил.2 рис.4)
Спустя 2 дня кристалл увеличился в размере.( Прил.2 рис.5) На третий день заметили, что на стенках стакана выросли маленькие кристаллики. Их ещё называют кристаллы-скалолазы. Они могут помешать росту кристалла, поэтому их надо аккуратно убирать. (Прил.2 рис.6)
Чтобы кристалл рос быстрее можно каждую неделю готовить новый раствор. (Прил.2 рис.7)
Когда кристалл вырос, мы его вынули из раствора, аккуратно сполоснули водой и высушили. Для того чтобы он не испортился под воздействием влаги и света, мы покрыли кристалл бесцветным лаком для ногтей.(Прил.2 рис.8)
Таким же способом я выращивал кристаллы квасцов и сахара.
Выращивание кристаллов из квасцов.
Квасцы – фосфат аммония – применяются в изготовлении некоторых лекарств, удобрений, а также используются в некоторых видах огнетушителей. Кристаллы квасцов выросли очень быстро. У меня получилось вырастить цветные поликристаллы и монокристаллы, добавив в раствор несколько капель пищевого красителя. (Прил.2 рис 9, рис.10, рис.11)
Выращивание кристаллов из сахара.
Кристаллы сахара никак не хотели расти. Мы приготовили раствор,(Прил.2 рис 12) но ни через день, ни через неделю кристаллы не появлялись. Мы уже совсем забыли о сахарном растворе и стали готовить новый эксперимент с сахаром( о котором расскажу позже) как вдруг на поверхности раствора появились тонкие пластинки.(Прил.2 рис.13) До этого момента прошел почти месяц. Мы выбрали затравку,(Прил. 2 рис.14) привязали к нити и опустили в сахарный сироп.(Прил.2 рис.15)
Кристаллик сахара начал расти. Через каждые два - три дня мы убирали с ниточки и поверхности раствора ненужные кристаллы. Конечно, кристаллик сахара рос не так быстро, как кристаллы квасцов, но достаточно быстро. Он даже догнал по размерам некоторые кристаллы соли. Каждую неделю в растворе стал осаждаться некристаллический сахар, которым затягивало все, даже наш кристалл. Этот сахар мы вынимали, а раствор фильтровали или готовили новый сахарный раствор. Кристалл продолжал расти. (Прил.2 рис. 16)
А теперь о другом эксперименте с сахаром.
Выращивание сахарных кристаллов на шпажках.
Процесс изготовления кристалла начинается с изготовления сахарного сиропа.(Прил.2 рис.17) Макаем деревянную шпажку в сироп и немного обсыпаем сахаром, оставляем их до полного высыхания, например, на ночь.(Прил.2 рис.18)
Прошло некоторое время, наши шпажки просохли и теперь мы можем переходить к с следующей части опыта. На небольшом огне, варим сахарный сироп. После этого, оставляем сироп немного остыть, на это потребуется приблизительно 15-20 минут. Этим временем нарезаем кружки бумаги чуть больше диаметра наших стаканов и протыкаем палочками получившиеся кружки. Главное, чтобы бумага плотно зафиксировалась на шпажке. Бумага будет являться держателем и крышкой для стакана. Остывший сироп разливаем по стаканам.(Прил.2 рис. 19) Опускаем в стакан нашу палочку с кружком бумаги и оставляем в покое до созревания кристалла. Важно при этом не касаться стенок и дна! (Прил.2 рис.20) Для выращивания кристалла потребуется приблизительно неделя. Полученный кристалл из сахара очень хорошо употребить всей семьей на домашнем чаепитии либо просто погрызть в минуты грусти!(Прил.2 рис.21)
Заключение.
При выполнении этой работы я выяснил, что мир кристаллов красив и разнообразен. Каждый его «представитель» уникален по своим свойствам, размерам и особенностям строения. Кроме того, что кристаллы красивы, они играют важную роль в жизни человека.
В ходе работы я исследовал очень интересное свойство кристаллов – их рост в искусственной среде, процесс кристаллизации. Оказывается, кристаллы можно вырастить дома, без каких - либо усилий. (Прил.2 рис.22)
- Моя гипотеза полностью подтвердилась. Для быстрого выращивания нужны оптимальные условия. Если кристаллизация происходит медленно, то вырастет монокристалл, а если быстро – поликристалл. У кристаллов разных веществ разная форма. Скорость образования кристаллов разная. Быстрее всего образуются кристаллы фосфата аммония, затем поваренной соли. Кристаллы сахара растут очень медленно.
За время проведения работы я многому научился и многое узнал. Теперь я знаю, чем кристаллы отличаются от обычных веществ, как выращивать кристаллы и какая у них бывает форма. Конечно, один я не справился, если бы мне не помогали взрослые. Но и я сейчас могу кого-нибудь научить, как можно превратить обычные вещества соль и сахар в необычные кристаллы.
Библиография.
1. Большая детская энциклопедия: Химия / сост. К. Люцис. М.: Русское энциклопедическое товарищество. 2000.
2. Энциклопедия драгоценных камней и кристаллов.- Минск: «Харвест», 2009 г. – 159 с.
3. Что такое. Кто такой: В 3т. Т.2./под ред. , и др. – М., 1993. – 416с.;
4. https://ru. wikipedia. org/wiki/Кристаллы
5. http:///- Мир кристаллов.
Приложение 1.
рис.1 рис.2
рис.3 рис.4
рис.5 рис.6
Приложение 2.
Выращивание кристаллов из поваренной соли.
Рис. 1 рис.2 рис.3 рис.4 рис.5
Рис.6 рис.7 рис.8
Выращивание кристаллов из квасцов.
Рис. 9 рис.10 рис.11
Выращивание кристаллов из сахара.
Рис.12 рис.13 рис.14 рис.15 рис.16
Рис.17 рис.18 рис.19 рис.20 рис.21
