Исследовательская работа "Выращивание кристаллов в домашних условиях"

Муниципальное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №4

города Ростова Ярославской области

Исследовательская работа

на тему:

“Выращивание кристаллов в домашних условиях”

Выполнил:

Ученик 9 «А» класса

Иванов Дмитрий

Руководитель:

Мячина Г. В. – учитель химии;

Бирюкова Т.А – учитель биологии

2020 год

Содержание

Введение…………………………………………………………3

Теоретическая часть

§1 Что такое кристалл. Разновидности кристалла.…………...4

§2. Применение кристаллов ………………………….………..5

Экспериментальная часть

1опыт. Выращивание кристаллов из набора «Лучистые кристаллы»………………………………………………………........7

2опыт. Выращивание кристалла из раствора медного купороса………………………………………………………………8

Заключение………………………………………………..……10

Литература……………………………………………………..11

Приложение……………………………………………….…...12

Введение

Тема выращивания кристаллов становится все более актуальной для всего человечества. В настоящее время кристаллы буквально вошли в каждый дом. В сердце каждого телевизора, сотового телефона, компьютера находится кристалл. Сейчас мы знаем, что даже некоторые части нашего организма кристалличны, например, роговица глаза. Мир кристаллов и мир людей стали неразрывны.

Актуальность работы: кристаллы играют большую роль в жизни человека. Их используют в качестве украшений, элементов декора. Они имеют широкое применение в науке и технике, поэтому трудно назвать такую отрасль производства, где не использовались бы кристаллы. И зная структуру кристаллов, можно управлять их свойствами.

Гипотеза: даже ребенок самостоятельно сможет вырастить кристалл из медного купороса в домашних условиях.

Цель проекта: научиться выращивать кристаллы из медного купороса в домашних условиях.

Задачи проекта:

• Изучить происхождение кристаллов, их разновидности.

• Выяснить, где и как применяются кристаллы.

• Определить способ выращивания кристаллов в домашних условиях.

• Подобрать дома доступное оборудование и сырье для выращивания кристаллов.

• Познакомиться с мерами безопасности при проведении опытов.

• Вырастить кристаллы из медного купороса.

Теоретическая часть

§ 1. Что такое кристалл. Разновидности кристалла.

Кристаллы (от греч. κρύσταλλος первоначально «лёд», в дальнейшем «горный хрусталь; кристалл») — твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку — кристаллическую решётку.¹

Кристаллы — это твёрдые вещества, имеющие естественную внешнюю форму правильных симметричных многогранников, основанную на их внутренней структуре, то есть на одном из нескольких определённых регулярных расположений составляющих вещество частиц (атомов, молекул, ионов).

Все кристаллы делятся на две большие группы: идеальные и реальные. Идеальные кристаллы – математическая модель, которой пользуются ученные, чтобы описать свойства настоящих кристаллов. Реальные кристаллы – те, с которыми мы сталкиваемся в жизни. Они имеют различные примеси, шероховатые поверхности, могут иметь неправильную форму. Так же кристаллы делят на группы по их происхождению: природные (естественные) и искусственные (выращенные человеком). Природные кристаллы вырастают в недрах планеты в естественных для роста условиях. Искусственные кристаллы выращиваются в лабораториях или домашних условиях. Например, кристаллы поваренной соли можно вырастить дома. Кристаллы рубина (фото 1) могут быть выращены как самой природой, так и в лаборатории людьми. Но существуют кристаллы, например, парателлурит (фото 2), которые не вырастают в природе, их можно получить только в лабораторных условиях.

Кристаллические тела могут быть монокристаллами и поликристаллами. Монокристаллом называют одиночный кристалл. («моно» - один) Поликристаллом называют совокупность сросшихся друг с другом хаотически ориентированных маленьких кристаллов. («поли» - много).

В древности люди думали, что кристаллы горного хрусталя и кристаллы льда это одно и то же, только лёд замерзает мгновенно, а горный хрусталь при сильном морозе. И лёд становится хрусталём через тысячу лет, а хрусталь становится алмазом через тысячу веков. Поэтому кристаллы наделялись множеством таинственных свойств: исцелять болезни, влиять на судьбу человека. Представления о кристаллах, их строении и свойствах развивались на протяжении нескольких веков. Точкой отсчета истории кристаллов может быть известие о существовании изумрудов в Индии за 2 тыс. лет до н. э., алмазов за 1000-500 лет до н. э., рубинов Цейлона за 600 лет до н. э. Кристаллы, в переводе с греческого языка, (krystallos) лёд. По данным энциклопедии, кристалл - это твердое тело. Кристаллики растут, присоединяя частицы вещества из жидкости или пара.

§ 2. Применение кристаллов.

Применение кристаллов в науке и технике очень разнообразны. Например, каменная соль давно вошла в жизнь человека. Мы называем ее в быту просто солью. Невозможно представить, как бы мы без нее обходились. В древности страны куда, только ее не завозили, платили цену, равную золоту: за килограмм соли - килограмм золотого песка.

Самый твердый и редкий из природных минералов – алмаз (фото 3)-используется как украшение. Так же из-за его исключительной твердости многие режущие инструменты покрывают смесью алмазного порошка и клейкого вещества. Алмазным порошком шлифуют и полируют твердые камни, закаленную сталь, твердые и сверхтвердые сплавы.

Рубин и сапфир (фото 4) относятся к самым красивым и дорогим из драгоценных камней. Но у них есть и другие применения. Вся часовая промышленность работает на искусственных рубинах. Рубины используют в лазерах, так как его кристалл усиливает свет. Лазер светит ярче тысячи солнц! Сапфир прозрачен, поэтому из него делают пластины для оптических приборов.

Кристаллы кремния и германия входят в состав полупроводниковых диодов, которые есть в каждом компьютере и мобильном телефоне.

Так же в технике нашел свое применение материал поляроид (фото 5) – тонкая прозрачная пленка, заполненная крохотными игольчатыми кристаллами. Поляроидные пленки используют в поляроидных очках, так как они гасят блики отраженного света. Это важно для полярников, которым приходится смотреть на ослепительный снег, а так - же для водителей автотранспорта.

Экспериментальная часть

Правила техники безопасности при работе.

Важно!! Нужно обязательно помнить, что это химические реактивы, поэтому работать с ними нужно соблюдая меры предосторожности:

1. Дети должны проводить опыты по выращиванию кристаллов только в присутствии взрослых;

2. Соли необходимо держать подальше от детей и домашних животных во избежание отравления;

3. Соли и инвентарь, применяемые для выращивания кристаллов нельзя использовать для приготовления и приема пищи;

4. Не принимайте пищу во время проведения опытов;

5. Избегайте попадания солей в рот и глаза, но если это произошло тщательно промойте рот и глаза большим количеством воды из-под крана;

6. Опыты проводите лучше в специальной одежде, которую не боитесь испачкать, т.к. многие соли могут оставить несмываемые пятна;

7. При проведении опытов лучше всего использовать резиновые перчатки т.к. соли могут вызывать раздражение на руках, а некоторые даже являются токсичными;

8. Растворы солей вообще не следует вдыхать/нюхать никакими способами;

9. Не используйте банки для выращивания разных солей, иногда соли сложно вымываются и остатки могут вступить в нежелательные реакции с другими солями;

10. После проведения опытов обязательно вымойте руки и умойтесь;

11. Не используйте железные ложки и резервуары для кристаллизации.²

1опыт. Выращивание кристаллов из набора «Лучистые кристаллы»

В набор входит

1. Инструкция

2.Кристаллический порошок

3.Каменная основа

4.Активатор роста кристаллов

5.Контейнер для выращивания кристаллов

6.Деревянная палочка для размешивания

7.Перчатки

Согласно инструкции я собрал поддон, вставил картонные полоски и вылил раствор. Кристаллы начали расти практически сразу. В течении 3 часов полоски полностью покрылись кристаллами.

Вывод по 1 опыту.

Вырастить кристаллы из готового набора не сложно. Это может сделать любой ученик, даже младший школьник. Кристаллы получились красивые, но через несколько дней они развалились.

2опыт. Выращивание кристалла из раствора медного купороса

1. C начала готовим раствор. Наливаем в банку или стакан примерно 200 мл горячей воды, температура более 70 градусов. Начинаем понемногу добавлять медного купороса. Насыпаем столовую ложку, размешиваем. Добавляем еще ложку, снова размешиваем. Делаем так до тех пор, пока наш раствор не будет насыщенным.

2. Процеживаем раствор через платочек

3. Берём несколько маленьких частичек медного купороса и посыпаем в банку, для того что бы на них начал образовываться наш кристалл.

4. Накрываем баночку салфеткой или бумажкой и оставляем на сутки.

5. Прошли сутки, теперь из баночки извлекаем слой кристаллов, который нарос за сутки. Для этого можно использовать пинцет или палочку.

6. Раскладываем кристаллы, что бы они немного подсохли.

7. Тем временем готовим новый раствор. Наливаем в банку или стакан примерно 200 мл горячей воды, температурой более 70 градусов. Начинаем по немного добавлять медного купороса. Насыпаем столовую ложку, размешиваем. Делаем так до тех пор, пока наш раствор не будет очень перенасыщенным.

8. Берём нитку и обрезаем, возьмём кристалл и привязываем к нитке, после привязываем конец нитки к палочке.

9. Опускаем в раствор, кристалл не должен касаться стенок сосуда или его дна. Поэтому привяжем нитку к палочке по -середине. Положим палочку поперек горлышка стакана

10. Оставляем стакан с подвешенным кристаллом в покое и ждем, пока начнут образовываться кристаллы.

11. Когда кристалл достигнет нужного размера, достаем его из раствора, обрезаем нитку. 

12. Для того чтобы наш кристалл не распался, можно покрыть его бесцветным лаком для ногтей. 

В ходе работы я допустил несколько ошибок:

1.Я взял за место одной затравки, все сросшиеся кристаллы воедино, так делать не нужно.

2. После нескольких прошедших дней, я долил воды в стакан, так как вода имеет свойства испарения, и мой кристалл стал касаться стенок сосуда, после чего кристалл испарился.

После я повторил эксперимент, и всетаки вырастил кристалл.
В результате проведенных исследований гипотеза полностью подтверждается: мне удалось вырастить кристаллы медного купороса в домашних условиях.  

Заключение

Во время выполнения эксперимента я увидел, что мир кристаллов яркий и разнообразный. Каждый кристалл отличается формой и оттенком, строением кристаллической сетки. Кристаллы и очень красивы, они помогают в науке, химии и других областях жизни человека.

Выращивание кристаллов не простая работа, но довольно интересная и познавательная. И абсолютно любой человек у себя дома самостоятельно сможет вырастить кристаллы соли. Ведь в таком эксперименте человек не нуждается ни в каких специальных лабораториях, принадлежностях. Поэтому человек может сам вырастить красивый кристалл.

Кристалл у меня выращивался из медного купороса. В ходе исследовательской работы я самостоятельно сумела вырастить собственные кристаллы соли, хотя я совершил много ошибок, поэтому у меня получились кристаллы небольших размеров. Вырастить кристалл из готового раствора проще, кристаллы получаются красивее. И моя гипотеза подтвердилась.

Работа по выращиванию кристаллов сделала меня более наблюдательным, расширила мой кругозор, приобщила к науке. Во время работы я получил много положительных эмоций и ярких впечатлений

Литература

1. Большая детская энциклопедия: Химия, сост. К. Люцис. М. : Русское энциклопедическое товарищество. 2000.

2. Большая иллюстрированная энциклопедия эрудита «Издательство МАХАОН» 2006г.

3. https://mschistota.ru/sredstva/mednyj-kuporos.html

4.https://grbnt.ru/prochee/mednyj-kuporos-vred-dlya-cheloveka-simptomy-otravleniya-medyu-posledstviya-i-oslozhneniya.html

5. https://school-science.ru/3/11/32860

6.https://school-science.ru/3/8/31707 7.

Приложение Полученные результаты:

Фото 1. Фото 2.

Фото 1. Фото 2.

Фото 3. Фото 4.

Фото 1. Фото 2.

Фото 3. Фото 4.

Фото 5. Фото 6.

1^ https://school-science.ru/3/8/31707

22 http://kristallov.net/tehnica_bezopasnosti.html