Исследовательско-экспериментальная работа «Растим кристаллы сами».

И сследовательск о-экспериментальная работа «Растим кристаллы сами».

эпиграф

• На солнце щурился малыш, вертя в руке кристалл:

Вот так посмотришь -камень рыж,

А так посмотришь- ал,

А так посмотришь камень –желт…

Малыш еще не знал,

Что мир, в который он пришел-один большой кристалл.

И жизнь, что будет впереди, окажется такой:

Из детства смотришь- цвет один,

Из старости –другой.

Актуальность:

Многие думают, что кристаллы – это красивые, редко встречающиеся камни. Однако кристаллы – совсем не музейная редкость. Кристаллы окружают нас повсюду. Изучать кристаллы – это значит изучать почти все окружающие нас тела. В ходе изучения темы «Кристаллические тела» у нас появился интерес к вопросу выращивания кристаллов в домашних условиях. И нам захотелось своими руками вырастить красивые кристаллы и проследить процесс их роста. В результате этого возникла необходимость создания справочно-информационной базы для этой цели . И мы решили провести исследовательскую работу по теме «Растим кристаллы сами»

Проблема:

• Как вырастить кристаллы в домашних условиях?

Цель:

• научиться выращивать кристаллы разных веществ в домашних условиях и п ронаблюдать особенности роста кристаллов в зависимости от освещенности, скорости охлаждения и характера центра кристаллизации

Задачи (способы решения)

- осуществить поиск информации по обозначенной проблеме;

- осуществить планирование экспериментальной части проекта:

- подобрать доступное сырье для производства кристаллов;

- подобрать необходимое оборудование для эксперимента;

- познакомиться и применить необходимые меры технической

-безо пасности и защиты при проведении эксперимента;

-провести анализ полученных результатов;

- выбрать форму отчета о проделанной работе;

- представить отчет в ходе проведения недели физики и

- подготовить выступление в виде презентации на

научной конференции.

Гипотеза:

• В домашних условиях из поваренной соли и медного купороса можно вырастить самые красивые и быстрорастущие кристаллы.

Методы исследования:

• Работа с научной литературой.
• Проведение эксперимента.
• Ведение дневника наблюдений.
• Анализ полученных результатов и соотнесение его с гипотезой

Характер исследования:

• прикладной

Информационно-техническое обеспечение:

• набор необходимого лабораторного оборудования;
• набор химических веществ для выращивания кристаллов;
• методические пособия для проведения физического практикума;
• научно-популярные издания по данному вопросу.

Координаторы:

преподаватели физики:

- Пышкина Раиса Васильевна,

- Колмыкова Светлана Владимировна

Состав участников :

• Есаян Сюзанна
• Нефедов Денис
• Машутиков Виктор
• и другие обучающиеся первого курса

Время работы над проектом:

• 1 месяц.

Информационная карта.

Роль учителя

№ п/п

Содержание этапа

Название этапа

Направляющая

Выбор темы, поиск информа-ции, планировае этапов дея-тельности

Организационный

1

Поиск источников инфор-мации, изучение литературы, сбор необходимых сведений

Поисково-исследовательский

2

Наблюдательная

Выращивание кристаллов, фотографирование их, оформление презентации

Практический

3

Обучающая(консультационная

Сотрудничество

Выступление на конференции

Представление

4

Инструкция

• При изучении литературы о кристаллах мы выработали инструкцию по выращиванию кристаллов в домашних условиях

Способ 1. Выращивание сростков кристаллов

• Налить в сосуд 500 мл горячей вскипячённой воды. Присыпать туда соль, из которой собираемся растить кристаллы (медный купорос, алюмокалиевые квасцы и.т.д.) и тщательно размешать. Сделать раствор пересыщенным (так, чтобы в нем больше нельзя было растворить соли), а также профильтровать его. Опустить в раствор нитку так, чтобы она не касалась стенок и дна банки и не закрывать горло сосуда, иначе вода не сможет испаряться. Далее поставить сосуд с ниткой остывать, и уже через несколько часов можно увидеть наросшие на нитку кристаллики. Дать пару дней им подрасти, потом вынуть из раствора обросшую кристалликами нитку. Далее можно подогреть сосуд с раствором до кипения, стараясь растворить осадок соли на дне сосуда (если этого не будет хватать до насыщения раствора, добавить еще соли). После того, как донасытится раствор, дать ему выстояться 3-5 часов, а затем опустить туда нитку с кристалликами. Так порастить её ещё пару дней. Эту процедуру можно повторять до тех пор, пока не удовлетворимся размером сростка кристаллов.

Химический стакан с насыщенным раствором поваренной соли и нитка с "затравкой" для роста кристаллов. Через трое суток после начала опыта (фото справа) нитка, опущенная в насыщенный раствор, превратилась в "ожерелье" из кристаллов хлорида натрия.

• Такие нитки по красоте могут соперничать с искусственно ограненными бусами, но, к сожалению, кристаллы, выращенные из водных растворов, обычно очень быстро тускнеют и легко разрушаются (смажьте изделие подсолнечным маслом или покройте лаком).
• Можно сделать фигурки из кристаллов. Для этого надо приготовить каркас из проволоки, обмотанной обычными нитками или ватой, окунуть его в насыщенный раствор, тут же вынуть и просушить при комнатной температуре. Нитки пропитаются раствором и при высыхании на них образуются мельчайшие кристаллики, которые в дальнейшем послужат "затравками". А дальше опустить этот каркас в раствор и наращивать на нем кристаллы. Если опустить в раствор разборную синтетическую елочку, предварительно обмотав ее ствол и ветви нитками, то можно вырастить "заснеженную" елку. В результате экспериментов, можно получить целую коллекцию сувениров.

Способ 2. Выращивание одиночных кристаллов.

• Сделать насыщенный раствор поваренной соли (как об этом говорилось выше). Опустить в него нитку и дать сосуду постоять денёк, чтобы нитка обросла кристалликами. Затем вынуть из раствора обросшую нитку, и отломить наиболее ровный и крупный кристаллик. Привязать кристаллик на другую нитку и опустить его в раствор (в качестве затравки) так, чтобы он находился по центру сосуда (Простейшая установка для выращивания кристаллов из водных растворов состоит из стеклянной банки, крышки, раствора и исходного кристаллика (зародыша) ).
• Теперь дело времени: одиночные кристаллы должны расти как минимум несколько недель. Все дело в том, что раствор поднасыщать нельзя, так как наш одиночный кристалл может обрасти мелкими кристалликами-паразитами. Если за длительное время жидкость потихоньку испаряется, то приготовьте в другом сосуде насыщенный раствор той же соли, дайте ему отстояться денек и прилейте его в наш сосуд, где растет кристалл.
• Почти любое вещество может при известных условиях дать кристаллы. Кристаллы можно получить из раствора или из расплава данного вещества, а также из его паров.

Химический стакан с раствором медного купороса и нитка с "затравкой" для выращивания кристаллов. Через трое суток после начала опыта на нитке появился кристалл медного купороса, похожий на драгоценный камень,который используется в качестве «затравки».

• Одиночные кристаллы,

выращенные с помощью затравки

Способ 3. Выращивание кристаллов при изменении температуры .

• Известно, что растворимость веществ зависит от температуры. Обычно с повышением температуры растворимость увеличивается, а с понижением – уменьшается. Одни вещества растворяются хорошо, другие - плохо. При растворении веществ образуются насыщенные и ненасыщенные растворы. Насыщенный раствор – это раствор, который содержит максимальное количество растворяемого вещества при данной температуре. Ненасыщенный раствор – это раствор, который содержит меньше растворяемого вещества, чем насыщенный при данной температуре.

• Итак, допустим мы приготовили насыщенный раствор, скажем, сахара при температуре 30°С и начинаем охлаждать его до 20°С. При 30°С мы смогли растворить в 100 г воды 223 г сахара, при 20°С растворяется 205 г. Тогда при охлаждении от 30 до 20°С 18 г окажутся "лишними" и, как говорят, выпадут из раствора. Итак, один из возможных способов получения кристаллов состоит в охлаждении насыщенного раствора.

• Можно поступить иначе. Приготовить насыщенный раствор соли и оставить его в открытом стакане. Через некоторое время появятся кристаллики. Почему они образовались? Внимательное наблюдение покажет, что одновременно с образованием кристаллов произошло еще одно изменение – уменьшилось количество воды. Вода испарилась, и в растворе оказалось "лишнее" вещество. Итак, другой возможный способ образования кристаллов – это испарение раствора.

Зависимость условий кристаллизации от внешних факторов

Центр кристаллизации

Внешние условия

Хлопчатобумажная нить

Размер и количество образующихся кристаллов

темнота

небольшое количество достаточно крупных кристаллов правильной формы

освещение

небольшое количество достаточно крупных кристаллов, сравнительно много сростков

быстрое охлаждение

Шерстяная нить

медленное охлаждение

большое количество мелких сросшихся кристаллов, локализующихся в основном не на центре кристаллизации

единичные крупные кристаллы на центре кристаллизации

темнота

большое количество средних по размеру кристаллов на центре кристаллизации

освещение

средние сросшиеся кристаллы на центре кристаллизации

быстрое охлаждение

большое количество мелких кристаллов на центре кристаллизации

медленное охлаждение

небольшое количество средних по размеру кристаллов на центре кристаллизации

Выводы

• Вырастили красивые кристаллы из поваренной соли и медного купороса и пронаблюдали рост и развитие кристаллов. Выяснили зависимость роста от особенностей центров кристаллизации, наличия на них дефектов и неоднородностей, а также различий в освещенности и скорости охлаждения раствора .

Фотогалерея выращенных нами кристаллов

Машутиков – кулинарная 13

Спасибо за внимание