Исследовательская работа на тему: “Как вырастить кристаллы в домашних условиях?”

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение Самарской области средняя общеобразовательная школа с. Надеждино муниципального района Кошкинский Самарской области

Исследовательская работа

на тему:

“Как вырастить кристаллы в домашних условиях?”

Выполнила: Максюткина Валерия

ученица 3 класса ГБОУ СОШ с. Надеждино

Руководитель: Цыцорина Татьяна Васильевна

С.Надеждино

2014

Содержание

Введение

1 Теоретическая часть

1. Из истории
2. Что такое кристаллы?
3. Разнообразие кристаллов

1.4 Как в природе растут кристаллы 1.5 Выращивания кристаллов в домашних условиях

2. Практическая часть

2.1 Условия для выращивания кристаллов 2.2 Выращивание кристалла медного купороса

2.3. Выращивание кристаллов пищевой соли

Заключение

Список использованных источников

Введение

Раньше я думала, что кристаллы – это драгоценные камни – алмазы, самоцветы. Их находят люди в природе. Однажды я вырезала снежинку без серединки, а учительница сказала, что в моей снежинке нарушен закон образования кристаллов. Снежинка, или кристалл, начинает расти с середины, с ядра. А если не будет середины, то и снежинка-кристалл не вырастет. Разве снежинка – это кристалл? Я заинтересовалась этой темой.

Цель: Вырастить кристаллы в домашних условиях.

Задачи:

• Узнать больше о кристаллах

• В домашних условиях получить кристаллы;

• Научиться соблюдать технику безопасности при экспериментах.

Гипотеза: я предполагаю, что вырастить кристаллы в домашних условиях возможно.

1. Теоретическая часть

Многие думают, что кристаллы - это красивые, редко встречающиеся камни. Они бывают разных цветов, обычно прозрачные и, что самое замечательное, обладают красивой правильной формой. Чаще всего кристаллы представляют собой многогранники, стороны (грани) их идеально плоские, рёбра строго прямые. Они радуют глаз чудесной игрой света в гранях, удивительной правильностью строения.

Однако кристаллы - совсем не музейная редкость. Кристаллы окружают нас повсюду. Твёрдые тела, из которых мы строем дома и станки, вещества, которые мы употребляем в быту, - почти все они относятся к кристаллам. Почему же мы этого не видим? Дело в том, что в природе редко попадаются тела в виде отдельных одиночных кристаллов (или как говорят монокристаллов). Чаще всего вещество встречается в виде прочно сцепившихся кристаллических зёрнышек уже совсем малого размера - меньше тысячной доли миллиметра. Такую структуру можно увидеть лишь в микроскоп.

Тела, состоящие из кристаллических зёрнышек, называются мелкокристаллическими, или поликристаллическими ("поли" - по-гречески "много"). Конечно, к кристаллам надо отнести и мелкокристаллические тела. Тогда окажется, что почти все окружающие нас твёрдые тела - кристаллы. Песок и гранит, медь и железо, салол, продающийся в аптеке, и краски - всё это кристаллы.

Есть и исключения; стекло и пластмассы не состоят из кристалликов. Такие твёрдые тела называются аморфными.

Изучать кристаллы - это значит изучать почти все окружающие нас тела. Так что же такое кристаллы?

1.1 Из истории

Слово «кристаллос» в переводе с греческого первоначально означало «лёд», а в дальнейшем «горный хрусталь». Удивительное сходство кристаллов льда и горного хрусталя было подмечено уже очень давно. В древности и в средние века думали, что кристаллы горного хрусталя и кристаллы льда – одно и то же, только лёд замерзает у нас на глазах, а горный хрусталь – лишь при особенно сильном морозе. Предполагали, что лёд становится хрусталём через тысячу лет, а хрусталь становится алмазом через тысячу веков.

Но словом «кристалл» называют не только кристаллы замерзшей воды. Почти все камни, горные породы состоят из кристаллов. Руды металлов и сами металлы, выплавляемые из этих руд, соль, сахар и многое другое вокруг нас – это все кристаллические вещества. Самые красивые среди кристаллов – драгоценные камни.

Первые сведения о горном хрустале мы находим у римского учёного Плиния Старшего (I век н. э.), величайшего авторитета для учёных древности и средневековья.

В древности кристаллам приписывали всякие необыкновенные свойства. Считали, например, что кристалл аметиста навевает счастливые сны. Изумруд спасает мореплавателей от бурь. Сапфир помогает при укусах скорпионов. Алмаз бережёт от болезней. Топаз приносит счастье в ноябре. Гранат – в январе и т. д. Человека, укушенного змеёй, заставляли съесть толчёный изумруд. Можно себе представить, как это помогало больному! Так рассуждать могли только в те времена, когда ещё не умели проверять свои утверждения опытом.

Древние обитатели Америки – инки – поклонялись как божеству большому кристаллу зелёного изумруда.

1.2 Что такое кристаллы?

Кристалл — это твердое состояние вещества. Он имеет определенную форму и определенное количество граней вследствие расположения своих атомов. Частички, из которых состоит кристалл, в разных веществах выстраиваются и соединяются вместе различными способами. Из-за этого кристаллы могут иметь различные формы и размеры

Одиночные кристаллы сразу же узнают по правильности форм. Плоские грани и прямые рёбра являются характерным свойством кристалла; правильность формы несомненно связана с правильностью внутреннего строения кристалла. Если кристалл в каком-то направлении особо вытянулся, значит, и строение кристалла в этом направлении какое-то особенное.

Каждому знаком способ образования кристаллов из пара. Снежинки, морозные узоры на стеклах окон и иней, украшающий зимой голые ветки деревьев, представляют собой кристаллы льда, выросшие из паров воды.

Многие кристаллы являются продуктами жизнедеятельности организмов.

Некоторые виды моллюсков обладают способностью наращивать на инородных телах, попавших в раковину, перламутр. За 5 - 10 лет образуется драгоценный камень жемчуг, имеющий поликристаллическое строение. В морской воде растворено много различных солей. Миллиарды организмов, населяющих моря, строят свои раковины и скелеты из углекислого кальция и кремнезема. Выпадая в осадок, раковины и скелеты умерших организмов образуют мощные пласты так называемых осадочных пород. Рифы и целые острова в океанах сложены из кристалликов углекислого кальция, составляющих основу скелета беспозвоночных животных — коралловых полипов.

Изучением кристаллов занимается специальная (очень непростая) наука  кристаллография; ее изучают в институтах и университетах, когда уже знают и химию, и физику и некоторые другие науки.

1.3 Разнообразие кристаллов

Кристаллы, которые залегают глубоко в земле, являются бесконечно разнообразными. Их часто называют «цветами мира камней». Размеры таких природных многогранников достигают подчас человеческого роста. Встречаются также очень тонкие кристаллы, толщина которых меньше чем у листка бумаги. Но бывают и огромные пласты, толщина которых достигает нескольких метров. Бывают кристаллы маленькие, узкие и острые как иголки, но также могут быть громадной формы, на подобии величественных колонн.

Иногда образуются дендриты - это кристаллы, похожие на веточки дерева; очень хрупкие, но очень красивые.

Многие кристаллы идеально чисты и прозрачны, как вода. Недаром постоянно можно слышать выражения: «прозрачный, как кристалл», «кристально чистый». Кристаллы могут иметь и разные размеры.

Некоторые мине­ралы образуют кристаллы, которые разглядеть можно только с помощью микроскопа. Другие же образуют кристаллы, вес которых составляет не­сколько сотен фунтов.

В природе встречаются кристаллы различной формы, но все их можно разделить на 6 основных систем кристаллов.

1.4 Как в природе растут кристаллы

По размерам природные кристаллы могут быть самыми разными: от микроскопических до весьма крупных вплоть до нескольких метров длиной и в поперечном сечении. Внешний облик кристаллов зависит от того, насколько спокойно происходил их рост. Большинство кристаллов в природе растут медленно - тысячи и миллионы лет. Некоторые кристаллы растут очень быстро, например кристаллы растворимых солей, иногда сублимационных минералов (сера, таблички гематита) в кратерах действующих вулканов.

Кристаллы образуются, когда какое-либо вещество или их комплекс переходит из жидкого или газообразного состояния в твердое. Рост кристалла начинается с образования зародышей и скелетных форм. При длительном равномерном и беспрепятственном поступлении вещества со всех сторон возникают нормальные кристаллические формы, но в большинстве случаев кристаллы стеснены в своем росте соседними телами (соседними кристаллами). Это приводит к образованию несовершенных кристаллов с искаженными гранями, так как поступление растворов, питающих кристалл, происходит с разных сторон неравномерно.

1.5 Выращивания кристаллов в домашних условиях

Выращивание кристаллов - процесс очень интересный, но бывает достаточно длительным. Полезно знать, какие процессы управляют его ростом; почему разные вещества образуют кристаллы различной формы, а некоторые их вовсе не образуют; что надо сделать, чтобы они получились большими и красивыми.

Если кристаллизация идёт очень медленно, получается один большой кристалл (или монокристалл, например при выращивании искусственных камней), если быстро — то множество мелких (или поликристалл, например металлы).

Выращивание кристаллов в домашних условиях производят разными способами. Например, охлаждая насыщенный раствор. С понижением температуры растворимость веществ уменьшается (в основном, это касается безводной соли), и они, как говорят, выпадают в осадок. Сначала в растворе и на стенках сосуда появляются крошечные кристаллы-зародыши. Когда охлаждение медленное, а в растворе нет твёрдых примесей (скажем, пыли), зародышей образуется немного, и постепенно они превращаются в красивые кристаллики правильной формы. При быстром охлаждении возникает много мелких кристалликов, почти никакой из них не имеет правильную форму, ведь их растёт множество и они мешают друг другу.

Растущий кристаллик можно либо подвесить в насыщенном растворе на тонкой прочной нитке, либо положить на дно сосуда. В последнем случае кристаллик периодически надо поворачивать на другой бок. По мере испарения воды в сосуд следует подливать свежий раствор. Даже если нащ исходный кристаллик имел неправильную форму, он рано или поздно сам выправит все свои дефекты и примет форму, свойственную данному веществу, например превратится в октаэдр, если используете соль хромокалиевых квасцов, ромб - если используете медный купорос.

Выращивание кристаллов - процес занимательный, но требующий бережного и осторожного отношения к своей работе. Теоретически размер кристалла, который можно вырастить в домашних условиях таким способом, неограничен. Известны случаи, когда энтузиасты получали кристаллы такой величины, что поднять их могли только с помощью товарищей.

2. Практическая часть

2.1 Условия для выращивания кристаллов

1. Кристаллик нельзя при росте без особой причины вынимать из раствора.

2. Не допускать попадание мусора в насыщенный раствор

3. Отсутствие сквозняков.

4. Неяркий свет.

5. Отсутствие вибрации

6. Терпение

Этапы выращивания кристаллов

1. Приготовление насыщенного раствора. Для этого необходимо взять горячую воду, растворить в ней столько вещества, сколько возможно.

2. Перелить насыщенный раствор в другую посуду через фильтр.

3. Привязать затравку на нитку и опустить в насыщенный раствор.

4. Поставить посуду с насыщенным раствором в место, где нет сквозняков, вибрации и сильного света.

5. Накрыть сверху бумагой и наблюдать за процессом кристаллизации.

2.2 Выращивание кристалла медного купороса

Медный купорос применяют в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями растений, в промышленности - при производстве искусственных волокон, органических красителей и др. Его можно купить в  садоводческих магазинах.

Работать нужно вместе с родителями, т.к. это вещество ядовито. Нужно работать в перчатках и тщательно мыть руки после работы с порошком, растворами или кристаллами медного купороса.

В качестве затравки я использовала маленький кристалл. Закрепила ее на проволоке и опустила в раствор. Потом раствор поставила в темное теплое место.

На следующий день стали появился кристалл медного купороса на дне стакана.

Через 1 месяц, когда кристалл вырос достаточно большим, я вынула его из раствора, обсушила бумажной салфеткой и покрыли кристалл бесцветным лаком, чтобы предохранить от разрушения на воздухе.

2.3. Выращивание кристаллов пищевой соли

1. Налила горячую воду в стакан, насыпала пищевую соль и перемешала. Когда соль растворилась добавила ещё соль и снова перемешала. Повторяла этот этап до тех пор, пока соль не перестала растворяться. Получила насыщенный раствор соли.

2. Перелила полученный раствор в чистый стакан через салфетку.

3. Приготовили затравку. Привязали ее к нитке и опустили в раствор.

4. Далее раствор поставили в темное теплое место.

5. Через 2 суток после начала опыта я заметила, что кристалл начал расти. На нитке появился налет, больше похожий на осадок или пыль. Маленькие кристаллики начали формироваться на пятый день.

6. Через 25 дней я вынула его из раствора, обсушила бумажной салфеткой и покрыла кристалл бесцветным лаком.

Заключение

Моя гипотеза подтвердилась: я вырастила кристаллы в домашних условиях.  Моя работа может быть использована на уроке окружающего мира, во внеклассных мероприятиях. Уже сейчас я хочу быстрее изучать химию в школе, ведь это так интересно!

Своим экспериментом я заинтересовала всех в своей семье. Каждое утро бежали к баночкам папа, мама и брат, удивляясь как растут кристаллы.

Многие мои друзья тоже, заинтересовались моими опытами.

А если появился интерес к способу получения кристаллов, то задача моей презентации выполнена.

Список использованных источников

Литература:

1. Белов Н.В. Энциклопедия драгоценных камней и кристаллов, Минск: «Харвест», 2009

2. Большая книга «Почему». Перевод с итальянского Ольги Живаго, М.: РОСМЭН, 2010

3. Пакулова В.М. Природа. Неживая и живая. М.:«Дрофа», 1998

4. Шалагаева Г.П. Современная энциклопедия начальной школы. М.:«Эксмо», 2006

Интернет- ресурсы:

1. Геология Земли http://www.geologiazemli.ru/articles/112

2. Википедия http://ru.wikipedia.org/wiki/E519

3. Кристаллов.NET http://www.kristallov.net/mineraly.html

4. Мир кристаллов http://www.mirkristallov.com/