Исследовательский проект "Кристаллы"

Районные практические чтения исследовательского сообщества «Альфа» «Юниор»

Секция: окружающий мир

Исследовательская работа

⁠

Я выращиваю кристаллы

Работу выполнил: Филатов Клим,

ученик 2 «Б» класса

Руководитель: Кузнецова Светлана Владимировна, учитель начальных классов

г. Майский,

2022 год

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………………………………………………………..3

Теоретическая часть.
1.1. Самые интересные факты о кристаллах……………………………………3-4

1.2.Кристаллы в природе………………………………………………………....4

1.3. Структура и свойства кристаллов………………………………………….4

Практическая часть
1. Выращивание кристаллов из сахара в домашних условиях…………………5

2.Выращивание кристаллов из соли в домашних условиях……………………5-7

3.Выращивание кристаллов из соды в домашних условиях…………………...7

4. Выращивание кристаллов из медного купороса в домашних условиях…..7-8

5.Влияние температуры на рост и форму кристаллов………………………..8-9

Заключение………………………………………………………………………..9

Приложение………………………………………………………………………10-14

Введение

В прошлом году я побывал в Крыму, там мы посетили розовое озеро Сасык Сиваш - это самое большое из соленых озер Крыма. Его площадь 70 кв.км. В переводе означает «зловонная грязь», но несмотря на красоту, это озеро знаменито лечебной грязью и солью. Когда оно высыхает образуются большие красивые кристаллы. Мне стало очень интересно, как же образуются кристаллы? Мы привезли с собой кристаллы соли, их можно увидеть на экране. Чёткость линий, необыкновенная красота, их цвет, блеск и форма буквально поразили меня. Восторг переполнял меня, хотелось этим чувством поделиться со всеми. А мама, разделяя со мной мою радость, сказала, что их можно вырастить и самому. Я продолжал изучать влияние соли на организм, а сам всё думал: неужели из обычной соли, которая есть на каждом столе, в каждом доме, может получиться такая красота? Желание попробовать вырастить кристалл в домашних условиях без применения специальных приспособлений охватило не только меня, но и всю нашу семью.
Меня заинтересовал вопрос: возможно ли вырастить кристаллы в домашних условиях?

Цель проекта: вырастить в домашних условиях разноцветные кристаллы. Задачи проекта:

1.Найти и описать самые интересные факты о кристаллах. 2.Собрать информацию о методах выращивания кристаллов. 3.Провести опыт по выращиванию разноцветных кристаллов в домашних условиях. 4.На основе результата опыта сделать выводы об актуальности моей работы для меня лично и для человека в целом.

Гипотеза: я считаю, что каждый может вырастить кристалл в домашних условиях.

Методы исследования: анализ источников информации, наблюдение, опытно-исследовательский метод, обобщение.

Используемые источники информации: ресурсы сети Интернет, беседы с учителем и родителями, экскурсия на розовое солёное озеро в Крыму.

1. 1. Самые интересные факты о кристаллах

Кристаллы - это завораживающие творения природы и человека. Снежинки, морозные узоры на стеклах окон и иней - все это кристаллы. Многие кристаллы – продукты жизнедеятельности организмов. Способностью наращивать на инородных телах, попавших в раковину, перламутр, обладают некоторые виды моллюсков.Через 5-10 лет образуется жемчуг. Кристаллами являются алмазы, рубины, сапфиры и другие драгоценные камни. Кристаллы бывают разных форм и расцветок, они встречаются нам повсюду. Мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах, выращиваем их в лабораториях, широко применяем в технике, науке, оптике.Прочитав литературу по данной теме, я узнал, что кристаллы окружают нас повсюду. Твердые тела, из которых строят дома, делают станки, вещества, которые мы употребляем в быту, - почти все они относятся к кристаллам.В переводе с греческого, слово "кристалл" означал "лед". Однако позже кристалл приобрел и еще одно название - горный хрусталь.Многие из самых обычных веществ вокруг нас представляют из себя кристаллы. Замерзающая вода превращается в кристаллы льда или снежинки. Каждая отдельная частица соли или сахара — тоже кристалл!Самые крупные кристаллы существуют в Мексике, в двух пещерах. На глубине более 300 метров находятся кристаллы длинною в 10-15 м. Состоят они из селенита - прозрачного гипса.Кристаллы воспроизводят сами себя и таким образом растут. Их по праву можно называть "живыми" существами природы.

1. Кристаллы в природе

На сегодняшний день почти все существующие кристаллы выращивают искусственно. Таким образом получают именно то, что необходимо конечному потребителю. Производство кристаллов – один из самых дорогостоящих и красивых бизнесов. Люди, которые выращивают искусственные кристаллы, зарабатывают огромные деньги. Ведь из "ненастоящих" делают такие драгоценные камни как сапфир и рубин.В земле иногда находят камни такой формы, как будто их кто-то тщательно выпиливал, шлифовал, полировал. Правильность и совершенство формы этих камней, безукоризненная поверхность поражают. Трудно поверить, что такие многогранники образовались сами без помощи человека. Вот эти-то камни с природной, то есть не сделанной руками человека, правильной, многогранной формой и называются кристаллами.Кристаллами являются морозные узоры на стеклах окон, иней, украшающий зимой голые ветки деревьев. Моллюски наращивают перламутр на телах, которые попали в раковину, через 5-10 лет образовывается жемчуг. Кристаллами являются алмазы, рубины, сапфиры - драгоценные камни.

1. Структура кристалла и свойства кристаллов

Не все кристаллы одинаковы. Правильность формы кристалла основана на его внутренней структуре – частицы вещества, из которых слагается кристалл (молекулы, атомы и ионы), располагаются в нем в определенной закономерности и образуют периодично – повторяющуюся трехмерную пространственную укладку, иначе называемую «кристаллической решеткой».Разнообразие кристаллов по форме очень велико. Кристаллы могут иметь от четырех до нескольких сотен граней. Но при этом они обладают замечательным свойством – какими бы ни были размеры, форма и число граней одного и того же кристалла, все плоские грани пересекаются друг с другом под определенными углами. Углы между соответственными гранями всегда одинаковы. Кристаллы каменной соли, например, могут иметь форму куба, параллелепипеда, призмы или тела более сложной формы, но всегда их грани пересекаются под прямыми углами. Грани кварца имеют форму неправильных шестиугольников, но углы между гранями всегда одни и те же.

Измерение углов между гранями кристаллов имеет очень большое практическое значение, так как по результатам этих измерений во многих случаях может быть достоверно определена природа минерала. Простейшим прибором для измерения углов кристаллов является прикладной гониометр. Кристаллы правильной геометрической формы встречаются в природе редко.Совместное действие таких неблагоприятных факторов, как колебания температуры, тесное окружение соседними твердыми телами, не позволяют растущему кристаллу приобрести характерную для него форму. Кроме того, значительная часть кристаллов, имевших в далеком прошлом совершенную огранку, успела утратить ее под действием воды, ветра, трения о другие твердые тела. Так, многие округлые прозрачные зерна, которые можно найти в прибрежном песке, являются кристаллами кварца, лишившимися граней в результате длительного трения друг о друга.

Практическая часть

Выращивание кристаллов в домашних условиях

Кристаллы выращивают из насыщенных (перенасыщенных) растворов веществ на «затравке». Затравкой или центром кристаллизации может являться кристаллик данного вещества или любой другой центр кристаллизации (волокно). Выращивание кристаллов – это искусство. Поэтому получается не все сразу. Немного настойчивости, упорства, аккуратности, и можно стать обладателем красивых кристаллов.Я решил вырастить кристалл из соли,сахара, соды и купороса.

Опыт №1«Выращивание кристаллов из сахара.Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста кристалла из сахара».

Цель: научиться выращивать кристаллы из сахара в домашних условиях.

Мне понадобилось: вода; сахар; палочки из дерева; прозрачные стаканы; пищевые красители; плотная бумага; кастрюля.

Берем 1/4 стакана воды и две ложки сахара. Смешиваем, доводим на огне до получения сиропа. Макаем деревянную палочку в сироп и немного обсыпаем сахаром. Подобным образом делаем требуемое количество заготовок и оставляем их до полного высыхания на ночь.В кастрюле из 2 стаканов воды и 5 стаканов сахарного песка на небольшом огне, постоянно помешивая, готовим сахарный сироп. После этого оставляем сироп немного остыть. Берем кусочки бумаги чуть больше диаметра наших стаканов и протыкаем их палочками. Главное, чтобы бумага плотно зафиксировалась на палочке. Бумага будет являться держателем и крышкой для стакана.Остывший, но еще горячий сироп разливаем по стаканам. Добавляем немного пищевого красителя, тогда кристаллы в итоге получатся цветными. Опускаем в стаканы наши палочки с бумагой и оставляем в покое до созревания кристалла. Важно при этом не касаться стенок и дна! Каждый день кристаллы увеличиваются и через 7 дней уже все готово!Полученные сахарные кристаллы красивы, и еще они очень вкусные!

Опыт №2 «Выращивание кристаллов соли.Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста кристалла поваренной соли».

Цель: научиться выращивать кристаллы из соли в домашних условиях.

Мне понадобилось: вода; соль;емкость для выращивания кристаллов (банка), палочка или ложечка для перемешивания, фильтр. Я взял стаканы, налил в них воды до половины и растворил соль. В первом стакане - столовую ложку, во втором – десертную ложку, в третьем – чайную.  Поставил их в своей комнате на стол.

1. В банку наливаем 300 мл горячей воды.

2. В воде растворяем соль до тех пор, пока соль не перестанет растворяться (готовим концентрированный раствор).

3. В банку с раствором помещаем основу – затравку для кристалла (кристаллик соли).

4. Банку с раствором плотно закрываем. Через 24 часа крышку снимаем.

5. Через неделю появляется кристалл.

6. Как только кристалл достиг нужных размеров, извлекаем из банки и высушиваем его.

Дневник наблюдений:

Вывод: 

В ходе опыта я выяснил: чем концентрированней раствор соли, тем кристаллы образуются быстрее.

Сначала я приготовил концентрированный раствор соли, внося соль в стакан с водой, - до тех пор, пока очередная порция соли не перестала растворяться при перемешивании.Полученный концентрированный раствор перелил в стаканчик и туда же подвесил на нитке кристаллическую "затравку" - маленький кристаллик той же соли - так, чтобы он был погружен в раствор. На этой "затравке" и предстоит расти будущему кристаллу.Стакан  с раствором оставил открытым, где не бывает сквозняков. И стал следить за ростом кристаллов. Через 8 дней края стаканчика с раствором соли покрылись красивым белоснежным соленым налетом, с виду очень напоминало снег. Ниточка тоже стала вся заснеженная, а внутри нашей баночки на ниточке образовался настоящий кристалл соли в виде маленького кубика.Образование кристалла – это постепенное «налипание» молекул вещества на мелкий кристалл. Так, во время такого налипания кристалл рос.

Вывод: В домашних условиях действительно можно вырастить красивый кристалл соли.

Опыт № 3«Выращивание кристаллов из пищевой соды в домашних условиях»

Цель: научиться выращивать кристаллы из пищевой соды в домашних условиях.

Мне понадобилось: 2 стакана, нить из шерсти 35 см, ложка, 2 скрепки, блюдце, фотоаппарат (для фотографирования этапов опыта).,горячая вода, пачка пищевой соды.

Ход работы:

1. В каждый стакан налили горячую волу до половины.

2. Добавили по 6 чайных ложек соды и тщательно перемешали.

3. Когда сода растворилась полностью, добавили еще по 2 ложки, пока не образовался нерастворимый осадок.

4. Между стаканами поместили блюдце.

5. К концам нити прикрепили скрепки. Они выполняют роль якоря. Концы нити опустили в стаканы.

6. Расположили нить так, чтобы она провисла, ноне соприкасалась с блюдцем.

7. Кристаллы образуются и на блюдце, куда стекает раствор с нитки.

Опыт №4«Выращивание кристаллов из медного купороса в домашних условиях»

Цель: научиться выращивать кристаллы медного купороса в домашних условиях.

Мне понадобилось: емкость для выращивания кристаллов (банка), палочка или ложечка для перемешивания, фильтр, фотоаппарат (для фотографирования этапов опыта),вода, порошок медного купороса.

Ход работы:

1. Высыпаем порошок медного купороса в стеклянную банку.

2. Кипятим 150 мл воды и выливаем кипяток в банку.

3. В течение 2-3 минут интенсивно мешаем деревянной палочкой горячую воду до полного растворения порошка.

4. Опускаем основу для роста кристалла на дно банки (нитку с привязанным к концу кристаллом медного купороса), закрываем крышкой.

5. Через 24 часа снимаем крышку и оставляем кристалл расти.

6. Ждём, когда кристаллы нарастут на нитку.

7. Аккуратно извлекаем нитку с кристаллами из банки. Высушиваем их.

Выводы:

Я рассмотрел кристаллы из пищевой соды, медного купороса, сахара, поваренной соли. Вот какие выводы я сделал:

• Кристаллы имеют разный цвет: у медного купороса – голубой, кристаллы из поваренной соли прозрачные, кристаллы из соды – белые, кристаллы из квасцов получились разного цвета, а кристаллы из набора – сиреневые.

• Они имеют разную форму: грани медного купороса похожи на ромбы, кристаллы поваренной соли похоже на бусинки с квадратными гранями, кристаллы из соды плотные и очень близко расположены друг к другу.

• Потребовалось разное время для выращивания кристаллов: кристаллы медного купороса и соли росли 5 дней, а кристаллы из сахара и соды почти 2 недели.

5. Влияние температуры на рост и форму кристаллов

 Мне не хватало терпения, хотелось, чтобы кристаллы соли росли быстрее. Я попробовал переставлять стаканчик, в котором рос мой кристалл, на батарею. И заметил: затравка растёт, кристалл образуется, действительно, быстрее и  больше, но его края нечёткие и форма непонятная. При этом очень быстро испарялся и раствор соли.Затем я поместил стаканчик  в холодильник. Заметил, что в первый день кристалл увеличился в размере очень заметно, потом 2 дня он увеличивался незначительно. А через неделю его рост совсем прекратился.Поэтому самой оптимальной температурой для роста кристаллов соли является комнатная температура 21-22˚, когда кристалл растёт неторопливо, раствор испаряется постепенно. Зато грани кристалла получаются острыми, ровными, чёткими

Вывод: При низкой температуре кристаллы растут быстро, но их форма может оказаться неправильной.Теперь, когда кристалл вырос достаточно большим, я хочу сохранить результат своей работы на память. В литературе я уже прочитал, как это можно сделать. Я выну его из раствора, обсушу мягкой тряпочкой или бумажной салфеткой. Обрежу нитку и покрою  грани кристалла бесцветным лаком, чтобы предохранить от "выветривания" на воздухе.

Заключение

Говоря о кристаллах, мы чаще всего представляем себе сверкающие, излучающие свет и цвет кристаллы драгоценных камней – топазов, рубинов, аметистов, бриллиантов. Но на самом деле почти весь мир состоит из кристаллов. Соль и сахар, снег, лед, глина и песок, сотни других веществ – все это не что иное, как кристаллы.В результате проведенного исследования гипотеза полностью подтвердилась: мне удалось вырастить кристаллы в домашних условиях. Кристаллы растут в насыщенном растворе при постепенном испарении жидкости.Искусственное выращивание кристаллов имеет огромную ценность для человека, так как такие кристаллы широко применяются в науке, технике, оптике.Результаты моего исследования могут быть использованы на уроках окружающего мира, а также интересны другим ребятам.Полученные в процессе исследования знания, навыки и умения обязательно.При выполнении этой работы я выяснил, что мир кристаллов красив и разнообразен. Каждый его «представитель» уникален по своим свойствам, размерам и особенностям строения.

Кристаллы красивы!

ПРИЛОЖЕНИЕ

Всем, кого заинтересовала тема моих исследований, я разработал ряд советов:

1. Для того, чтобы кристаллы получились как можно более красивыми необходимо приготовить чистый раствор.

2. Обязательно необходимо профильтровать раствор после его приготовления.

3. Во избежание попадания пыли накрыть ёмкость с раствором листком бумаги.

4. Никогда не следует брать кристалл руками: на руках постоянно присутствует слой кожного сала, который при попадании на растущую грань кристалла препятствует росту этой грани.

5. После каждой новой порции соли раствор тщательно перемешивают

6. Через несколько дней на дне стакана появляются первые кристаллики. Обычно они все имеют разную форму. Именно из них и отбираются те, которые больше нравятся и которые имеют более правильную форму. Эти кристаллики будут использованы в качестве затравки.

7. Раствор со временем испаряется, поэтому нужно время от времени добавлять раствор по мере необходимости.

8. Выращивание сростков кристаллов.

9. Выращивание кристаллов – это искусство. Поэтому получается не все сразу. Немного настойчивости, упорства, аккуратности, и можно стать обладателем красивых кристаллов.

10. Есть некоторые особенности их хранения. Кристаллы на воздухе начинают тускнеть, могут уменьшаться в размерах и даже разрушаться. Чтобы предохранить кристаллы от разрушения, можно покрыть их бесцветным лаком.

Опыт №1«Выращивание кристаллов из сахара»

Цель: научиться выращивать кристаллы из сахара в домашних условиях.Мне понадобилось: вода; сахар; палочки из дерева; прозрачные стаканы; пищевые красители; плотная бумага; кастрюля.

Опыт №2 «Выращивание кристаллов соли. Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста кристалла поваренной соли»

Ц ель: научиться выращивать кристаллы из соли в домашних условиях.Мне понадобилось:вода; соль; емкость для выращивания кристаллов (банка), палочка или ложечка для перемешивания, фильтр.

Опыт № 3«Выращивание кристаллов из пищевой соды в домашних условиях»

Цель: научиться выращивать кристаллы из пищевой соды в домашних условиях.

М не понадобилось: 2 стакана, нить из шерсти 35 см, ложка, 2 скрепки, блюдце, фотоаппарат (для фотографирования этапов опыта).,горячая вода, пачка пищевой соды.

Опыт №4. «Выращивание кристаллов из медного купороса в домашних условиях»

Ц ель: научиться выращивать кристаллы медного купороса в домашних условиях.

Список используемой литературы

1. Аликберова Л.Ю. Занимательная химия: Книга для учащихся, учителей и родителей. М.: АСТ-ПРЕСС. 1999.

2. Девяткин В.В. Химия для любознательных или о чём не узнаешь на уроке. Ярославль: Академия Холдинг. 2000.

3. Леенсон И.А. Занимательная химия. М.: Дрофа. 1996.

4. Большая детская энциклопедия: Химия / сост. К. Люцис. М.: Русское энциклопедическое товарищество. 2000.

5. http://www.kristallikov.net/page6.html

6. http://chemistry-chemists.com/N1_2014/ChemistryAndChemists_1_2014-P10-1.html

7. http://crestalls.ucoz.ru/index/vyrashhivanie_kristallov_v_domashnikh_uslovijakh/0-13

8. http://about-crystall.ru/

12