Проект «выращивание кристаллов в домашних условиях»

ПРОЕКТ

«ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ»

Введение

Как-то раз нам подарили упаковку дорогого чая, а к ней прилагались палочки с кристаллами сахара. Это было так красиво и вкусно – размешивать ими чай, что когда палочки закончились, нам захотелось еще. В магазине одна такая палочка стоит 150 рублей, прямо скажем – не дешево.

Я вспомнила, что в школе мы выращивали кристаллы из соли. «Но ведь из сахара наверняка тоже можно», –предположила я и решила вырастить разные кристаллы в домашних условиях.

Может сложиться впечатление, что кристалл — это редкий и красивый минерал или драгоценный камень. Отчасти это так. Изумруды и бриллианты являются кристаллами. Но не все кристаллы редки и красивы. Каждая отдельная частица соли или сахара — тоже кристалл! Многие из самых обычных веществ вокруг нас представляют из себя кристаллы. В природе существуют сотни веществ, образующих кристаллы. Вода — одно из самых распространенных из них. Замерзающая вода превращается в кристаллы льда или снежинки.

Мы окружены кристаллами, хотя и не знаем об этом. Кристаллы есть в каждом доме – это сахар и соль. Лёд и снег известны всем, а это кристаллы замерзшей воды. Если снежинку сбросить с рукава пальто, мы не услышим, как она упала, а может быть и сломалась, но вспомните, как скрипит под ногами снег. Это трещат и ломаются миллионы снежных кристаллов. На солнце снег искрится и «играет», это отражаются лучи солнца от плоских граней кристалликов снега. Само слово «кристалл» - это лед.

Людям было трудно поверить, что кристаллы образуются сами, это казалось слишком странным. Поэтому придумали сказания, мифы и легенды о кристаллах. Так, например, появилась на Урале «Хозяйка медной горы».

1.1 Виды и типы кристаллов

Царь всех кристаллов – алмаз.

Кристаллы бывают очень разными. Существуют кристаллы, которые находятся глубоко в земле. Их часто называют «цветами мира камней». Размеры таких кристаллов иногда достигают человеческого роста. Встречаются также очень тонкие кристаллы, толщина которых меньше чем у листка бумаги. Но бывают и огромные пласты, толщина которых достигает несколько метров. Бывают маленькие кристаллы, узкие и острые как иголки, но также могут быть очень громадными. Иногда образуются кристаллы похожие на веточки дерева, очень хрупкие, но очень красивые. Некоторые минералы образуют кристаллы, которые можно разглядеть только под микроскопом. 

Множество всех кристаллов можно классифицировать, разбить на несколько типов и видов, используя тот или иной характерный критерий классификации.

Рассмотрим несколько из них.

Во-первых, кристаллы следует разделить на две большие группы: идеальные и реальные.

Идеальные кристаллы – это математическая абстракция, используемая учеными для описания свойств настоящих кристаллов. Характерными признаками идеального кристалла являются гладкие грани, строгий дальний порядок, определенная симметрия кристаллической решетки и прочие характерные для кристалла параметры.

Реальные кристаллы – это те кристаллы, с которыми мы сталкиваемся в реальной жизни. Они имеют различные примеси, которые могут понижать симметрию кристаллической решетки, шероховатые грани, могут иметь не правильную форму, дефекты оптических свойств (если кристалл прозрачный). Но есть одно свойство, которое присуще как идеальному, так и реальному кристаллам — это дальний порядок, правило, по которому атомы располагаются в кристаллической решетке.

Еще одним критерием деления кристаллов на виды является их происхождение. По этому критерию кристаллы делятся на природные (естественные) и искусственные (выращенные человеком).

Природные кристаллы вырастают в недрах нашей планеты в естественных для роста условиях.

Искусственные кристаллы выращиваются в лабораториях или в домашних условиях. «Ростовики» сами создают необходимые условия для выращивания того или иного кристалла. К примеру кристаллы медного купороса можно с легкостью вырастить дома. Многие кристаллы могут быть выращены как самой природой, так и людьми, но существует множество примеров кристаллов, которые в природе «не произрастают». Единственный способ получить их — это вырастить в лаборатории.

Кристаллы также можно разделить по чисто эстетико-экономическому критерию на два вида — драгоценные и не драгоценные.

Драгоценные (кристаллы) камни – минералы, обладающие двумя основными характеристиками «драгоценности»: красота и редкость. Названия многих вам известны: алмаз, аметист, рубин, сапфир, изумруд, топаз и т.д.

Кристаллы могут иметь всевозможные формы. Все известные в мире кристаллы могут быть разделены на 32 вида, которые в свою очередь могут быть сгруппированы в шесть видов. Кристаллы могут иметь и разные размеры.

2. Образование кристаллов

Минеральные кристаллы образуются в ходе определенных породообразующих процессов. Огромные количества горячих и расплавленных горных пород глубоко под землей в действительности представляют из себя растворы минералов. Когда массы этих жидких или расплавленных горных пород выталкиваются к поверхности земли, они начинают остывать.

Они охлаждаются очень медленно. Минералы превращаются в кристаллы, когда переходят из состояния горячей жидкости в холодную твердую форму. Например, горный гранит содержит кристаллы таких минералов, как кварц, полевой шпат и слюда. Миллионы лет тому назад гранит был расплавленной массой минералов в жидком состоянии. В настоящее время в земной коре имеются массы расплавленных горных пород, которые медленно охлаждаются и образуют кристаллы различных видов.

Минералы являются частью земной коры, и составляют внутреннюю структуру планеты. Они образуются из расплавленной магмы, находящейся в глубинных слоях Земли, и затвердевающей при выходе. Под воздействием различных природных условий постепенно происходят сдвиги земной коры, отдельные её слои опять опускаются и расплавляются. Кристаллы и есть продукты этого геологического циклического процесса.

Каждый кристалл состоит из миллионов отдельных структурных элементов, называемых монокристаллами и образующих кристаллическую решётку. Элементарная ячейка кристаллической решётки представляет собой квадрат, в каждом углу которого находится атом.

3.Практическая часть

Технологии выращивания кристаллов из различных веществ не слишком отличаются друг от друга. Наиболее популярными веществами для этого являются поваренная соль, медный купорос и сахар.

Проанализировав текстовый материал, мы с мамойпровели экспериментальную работу по выращиванию кристаллов в домашних условиях.

Эксперимент № 1.Выращивание кристаллов из поваренной соли.

Нам потребуется:

Относительно большое количество поваренной соли. При этом среди этого количества должен быть хотя бы один большой кристалл, который будет служить «затравкой».

Нитка. Это будет основанием кристалла.

Прозрачный лак для ногтей.

Жаропрочный стакан и кастрюля.

Ложка, чтобы размешивать соль.

Бумажная салфетка.

На первом этапе нам необходимо растворить соль в воде. Наливаем в стакан воду, помещаем его в кастрюлю, которую также наполняем водой так, чтобы вода из кастрюли не перетекала в стакан. Ставим кастрюлю на огонь. Добавляем в стакан некоторое количество соли (например, столовую ложку). Дожидаемся полного растворения соли в воде. Снова добавляем соль в стакан, растворяем. Повторяем процедуру до тех пор, пока соль не начнет оседать на дне стакана.

Снимаем кастрюлю с огня. Теперь соленую воду нужно перелить в другой стакан не меньшего объема, исключив соляной остаток.

Закрепляем на ниточке или проволоке крупный кристалл соли. Он будет служить основой, к которому впоследствии будут «прилипать» остальные мелкие частицы.

Опускаем нитку в стакан с солью. Кристаллик не должен касаться дна или стенок стакана. Накрываем его салфеткой. Эту нужно сделать чтобы исключить попадание в кристалл пыли и грязи.

Оставляем стакан при комнатной температуре на несколько дней. На данном этапе главное – запастись терпением и не беспокоить солевой раствор в процессе кристаллизации.

Когда вы решите, что ваш кристалл достиг нужного размера и готов, извлекаем его из стакана. Кристалл нужно срезать с основания (нитки).

Чтобы жизнь полученного кристалла была долгой, покрываем его лаком для ногтей. Он сохранит внутри кристалла воду и не даст ему со временем рассыпаться.

Результат: мы получили кристалл поваренной соли.

Вывод:

Поваренная соль состоит из кристаллов.

При соприкосновении кристаллов соли с водой, они растворяются.

Быстрее всего кристаллы соли могут образовываться в насыщенном растворе поваренной соли.

По мере того как вода испаряется, соль снова образует кристаллы.

В домашних условиях можно вырастить кристаллы при необходимых условиях:наличие насыщенного солевого раствора и ниточки с затравкой.

Эксперимент № 2.Выращивание кристаллов из медного купороса.

Нам понадобится:

Медный купорос;

Вода. Лучше использовать кипяченую воду.

​Стеклянный стакан или банка;

​Нитка.

​Палочка или обычный карандаш;

Прозрачный лак для ногтей.

Резиновые перчатки.

При работе с медным купоросом лучше надеть перчатки!

На начальном этапе готовим перенасыщенный раствор. Наливаем в банку или стакан примерно 300 мл воды. Начинаем добавлять медный купорос. Насыпаем столовую ложку, размешиваем. Купорос очень быстро растворится. Добавляем еще ложку, снова размешиваем. Делаем так до тех пор, пока соль не начнет оседать на дне. Раствор получился перенасыщенным. Поместим банку в кастрюлю с водой и поставим кастрюлю на огонь. Необходимо добиться полного растворения купороса в воде.

Пока раствор остывает, приготовим «затравку». Затравкой может быть крупный кристалл медного купороса. Закрепляем затравку на нитке.

Затравку на нитке можно нужно поместить внутрь банки с раствором. При этом затравка не должна касаться стенок сосуда или его дна. Поэтому привяжем нитку к палочке или карандашу по середине. Положим карандаш поперек горлышка банки.

Оставляем конструкцию в покое и ждем, пока начнут образовываться кристаллы. Кристаллы медного купороса растут несколько быстрее, чем соляные или сахарные. Когда кристалл достигнет желаемого размера, извлекаем его из раствора, обрезаем нитку.

Для того, чтобы придать кристаллу еще более привлекательный вид, покроем его бесцветным лаком для ногтей.

Результат: мы получили кристалл медного купороса. Выращенные кристаллы небольшой формы можно использовать в качестве украшения, например, рамки для фотографий или других предметов.

В результате проведенных исследований гипотеза полностью подтверждается: нам удалось вырастить кристаллы поваренной соли, сахара и медного купороса в домашних условиях.

Эксперимент № 3.Выращивание кристаллов из сахара.

Чтобы вырастить сахарный кристалл на палочке нам понадобится:

• 2 стакана воды;

• 5 стаканов сахара;

• деревянные палочки для мини-шашлычков;

• плотная бумага;

• прозрачные стаканы;

• кастрюля;

• пищевые красители, если хотите вырастить разноцветные кристаллы.

Берём ¼ стакана воды, пару столовых ложек сахара и на огне доведем сахар до полного растворения, получив сироп. Теперь небольшое количество сахара рассыпаем на бумажке, и, обмакнув палочку в сироп, обваляем ее в сахаре.

Сахаринки должны прилиплнуть со всех сторон, тогда кристалл вырастет ровным.

Заготовив несколько таких палочек, оставляем их до полного высыхания, иначе частички сахара начнут осыпаться, как только попадут в горячий сироп. Если это случится, то кристаллу не за что будет цепляться, а значит, он не сможет расти. Поэтому лучше всего заготовить палочки заранее, например, вечером, оставив их сохнуть на ночь.

Затем берем кастрюлю, выливаем в нее 2 стакана воды и 2,5 стакана сахара. Ставим на средний огонь и, помешивая, растворяем весь сахар, потом в получившийся сироп высыпаем оставшиеся 2,5 стакана сахара и варим до полного растворения. Выключаем огонь и оставляем сироп на плите минут на 15.

Пока наш сироп остывает, мы подготовим палочки. Берем бумажки и протыкаем шпажкой дырочку посередине. Не делайте дырочку широкой, нам важно, чтобы бумажка плотно сидела на шпажке.

Достаем наши заготовки и надеваем бумажки на них.

Затем разливаем горячий сироп по прозрачным стаканам. Важно, чтобы сироп не успел остыть, иначе кристаллы не будут расти.

Если вы хотите сделать цветные сахарные кристаллы, то добавляем немного пищевого красителя и размешиваем его в сиропе.

Опускаем заготовку в стакан таким образом, чтобы она не касалась дна и стенок емкости. Бумажка служит как держателем палочки, так и крышкой, защищающей сироп от попадания пыли.

То же самое проделываем со всеми остальными заготовками: размещаем их в стаканах и оставляем расти на неделю. Я с интересом наблюдала за процессом, ведь с каждым днем кристалл увеличивался.

У меня выросли вот такие прекрасные кристаллики уже через неделю.

А потом мы устроили чаепитие!

А еще сахарные кристаллы можно просто рассасывать как леденец на палочке.

Проделав все три эксперимента , я вырастила кристалл соли, купороса и сахара . Моя гипотиза подтвердилась, в домашних условиях можно вырастить кристаллы . Но сравнив результаты наблюдений, сделала вывод, что быстрее всего растут сахарные кристаллы. Они выросли за неделю, дольше росли кристаллы соли и купороса. Кристалл соли за…….., а купороса за ………

В результате проведенных исследований гипотеза полностью подтверждается: нам удалось вырастить кристаллы поваренной соли, сахара и медного купороса в домашних условиях.

Выводы:

при благоприятных условиях поваренная соль, сахар, медный купорос принимают форму кристаллов;

кристаллы различных веществ имеют разную форму;

кристаллы различных веществ имеют различные свойства (одни кристаллы окрашиваются, другие – бесцветны; одни кристаллы растут хорошо, другие – плохо).

быстрее и легче кристалл растёт тогда, когда в насыщенный раствор помещается кристалл- «затравка».

Заключение

Задача исследования выполнена. Повышение температуры приводит к быстрому испарению раствора и увеличивает скорость роста кристаллов. Кристаллы растут намного быстрее, когда много тепла и света. Весь процесс происходит за 2-3 недели. Кристаллы можно выращивать разного цвета и размера.

После проделанной работы, я сделала такие выводы:

- я узнала много интересного о том, что такое кристаллы, как и где образуются, какие бывают;

- изучила технологию выращивания кристаллов в домашних условиях;

- вырастила кристаллы из поваренной соли, сахара и медного купороса дома;

Теперь я на собственном опыте убедилась, что выращивание кристаллов дома возможно и это не просто увлекательное занятие, но и наука. Мы можем любоваться кристаллами, созданными природой, а можем получить кристаллы дома.

Выращивание кристаллов в домашних условиях – весьма увлекательное занятие. Кроме этого, эксперименты с выращиванием кристаллов просты, доступны, недороги и относительно безопасн

Список литературы

Алексинский В.Н. Занимательные опыты по химии: Книга для учителя. - М.: Просвещение,1995.

Энциклопедия драгоценных камней и кристаллов.

Интернет ресурсы:

Все о минералах http://urai.net.ru/nano/

Выращивание минералов http://urai.net.ru/crystal/p2aa1.html

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

http://www.areyoutheone.ru/kristally.html

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

http://www.domsovetof.ru/publ/raznye_sovety/sovety_razvlechenija/kak_vyrastit_krasivye_kristally_u_sebja_doma/63-1-0-1533

7