«Выращивание кристаллов в домашних условиях»

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

«Основная общеобразовательная школа№2»

Муниципальный детский конкурс

научно-исследовательских и творческих работ

«Первые шаги в науке»

Направление: Химия

Тема: «Выращивание кристаллов

в домашних условиях»

Выполнил: Демин Никита, 8кл

Руководитель: Абайханова

Алима Азрет-Алиевна

ст. Кардоникская

2021г.

Содержание

1. Введение__________________________________________________3

2. I.Теоретическая часть________________________________________5

3. 1.1 Кристаллы_____________________________________________5

4. 1.2 Свойства медного купороса и применение____________________5

5. II. Практическая часть_______________________________________7

6. Анализ полученных результатов______________________________10

7. Заключение________________________________________________11

8. Литература_______________________________________________12

Введение.

«Один опыт я ставлю выше, чем тысячу мнений рожденных только воображением».

М.В. Ломоносов

Кристаллы  издавна привлекали внимание людей своей красотой, правильной формой, загадочностью. Эти тела окружают нас всю жизнь, ведь это и лёд, и снег, и снежинки и многие драгоценные и полудрагоценные камни

Интерес к кристаллам проявлял даже такой известный учёный как Ломоносов: «...Одно любопытство довольно побуждает, чтобы знать внутренность российской подземной натуры и оную, для общего приращения наук описав, показать учёному совету».

Мы живём в мире, в котором большая часть веществ находится в твёрдом состоянии. Так что же такое твёрдые тела? Что такое кристаллы? Как растут кристаллы? Можно ли кристалл вырастить в домашних условиях? Как и где они применяются в настоящее время? Какие кристаллы можно назвать драгоценными камнями? Эти вопросы заинтересовали меня, и я попытался найти на них ответы.

Практическое значение моего исследования заключается в привлечении внимания одноклассников к изучению окружающего мира, развитии наших познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе самостоятельного приобретения новых знаний, составлении презентации с фотографиями выращенных кристаллов, видеоролика.

Новизна работы состоит в том, что позволила почувствовать себя в роли экспериментатора и самостоятельно получить образцы кристаллов.

Цели исследования:

1.Изучение технологии выращивания кристаллов в домашних условиях.

2.Выращивание кристаллов и наблюдение за процессом их роста.

Задачи исследования:

1.Дать определение терминам «кристалл», «кристаллизация»;

2.Иучить свойства медного купороса и применение.

3.Выбрать способ, приемлемый для выращивания кристаллов в домашних условиях.

4.Проанализировать полученные результаты. 

5.Создать презентацию и видеоролик по теме проекта.

Гипотеза: мы предполагаем, что в домашних  условиях можно вырастить кристаллы за сравнительно короткое время.

Методы исследования:

1.Изучение и анализ литературы.

2.Использование интернета –ресурсов.

3.Собственный эксперимент.

4.Наблюдение и измерения.

Объект исследования:  кристаллы.

Предмет исследования: процесс кристаллизации.

Практическое значение исследования: 

1. В составлении презентации с фотографиями выращенных кристаллов, видеоролика по теме проекта.

2.В привлечении внимания учащихся к изучению окружающего мира, развитие их познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе самостоятельного приобретения новых знаний, а так же во внеклассных мероприятиях.

Актуальность исследования.

1. Выращивание кристаллов - интересное и увлекательное занятие и самое простое, доступное и недорогое для большинства юных исследователей.

2. Максимально безопасное с точки зрения техники безопасности, что немаловажно для тех, кто проводит эксперименты дома

I. Теоретическая часть

1.1  Кристаллы

Кристалл - по данным энциклопедии -твёрдое тело. Кристаллы, в переводе с греческого языка, (krystallos) «лёд». 

Кристаллизация - это процесс перехода вещества из жидкого состояние в твёрдое кристаллическое с образованием кристаллов.

Мир кристаллов – это сказочно красивый мир. Кристаллы завораживают своим блеском, многообразием форм и цвета. Самым простым примером кристалла являются капельки замёрзшей воды - снежинки. Кристаллы льда могут образовываться за несколько часов, а кристаллы горного хрусталя образуются за много лет.

Природа -лучший скульптор, наделяющий окружающие нас предметы непередаваемой красотой. Подобно каждому из нас, кристаллы обладают индивидуальностью – внешним обликом и характером. Многие из них наделены причудливой формой. Поэтому кристаллы, подобно сокровищам, становятся желанными объектами коллекционеров и ценителей прекрасного. Кристаллы зарождаются на подложке (основе) группами или поодиночке. Срастаясь, они образуют друзы. Друза (от нем. druse - «щетка») - это минеральный агрегат из множества плотно сросшихся кристаллов. То есть каждый из кристаллов группы имеет независимую форму, а общее их расположение может быть абсолютно хаотичным. Размеры и количество кристаллов на подложке могут быть любыми. Кристаллы бывают различными по форме и размерам. Многие из них можно увидеть только в микроскоп, но встречаются и гигантские кристаллы массой в несколько тонн. Разнообразие кристаллов по форме очень велико. Кристаллы могут иметь от четырёх до нескольких сотен граней. Кристаллы – это твёрдые тела, которые получают путем перехода из жидкого состояния в твердое. Люди научились получать искусственные кристаллы. Используют их для изготовления ювелирных украшений и в часовых механизмах. Выращивают и самые твердые на свете кристаллы -алмазы.

1.2.Свойства медного купороса и применение.

Сульфа́т ме́ди(II) (медь (II) серноки́слая, традиционное название кристаллогидрата - ме́дный купоро́с) - неорганическое соединение, медная соль серной кислоты с формулой CuSO₄. Нелетучее вещество, не имеет запаха. В безводном виде - белый порошок, очень гигроскопичное. В виде кристаллогидратов - прозрачные негигроскопичные кристаллы различных оттенков синего. На воздухе постепенно выветриваются (теряют кристаллизационную воду). Имеет горьковато-металлический вяжущий вкус. Сульфат меди(II) хорошо растворим в воде. Из водных растворов кристаллизуется в виде голубого пентагидрат CuSO₄·5H₂O — медный купоро́с. Токсичность медного купороса для теплокровных животных относительно невысока, в то же время, он высоко токсичен для рыб. Обладает дезинфицирующими, антисептическими, вяжущими свойствами. Применяется в медицине, в растениеводстве как антисептик, фунгицид или медно-серное удобрение. В машиностроении используется для окраски металлических деталей перед их ручной разметкой. В строительстве водный раствор сульфата меди применяется для нейтрализации последствий протечек, ликвидации пятен ржавчины, а также для удаления выделений солей («высолов») с кирпичных, бетонных и оштукатуренных поверхностей, а также как антисептическое и фунгицидное средство для предотвращения гниения древесины. В сельском хозяйстве медный купорос применяется как антисептик, фунгицид и медно-серное удобрение. Для обеззараживания ран деревьев используется 1 %-ный раствор (100 г на 10 л), который втирается в предварительно зачищенные повреждённые участки. Против фитофтороза томатов и картофеля производятся опрыскивания посадок 0,2 % раствором (20 г на 10 л) при первых признаках заболевания.Раствором сульфата меди поливается почва для обеззараживания и восполнения недостатка серы и меди (5 г на 10 л). Однако чаще медный купорос применяется в составе бордо́ской жидкости - основного сульфата меди CuSO₄·3Cu(OH)₂ против грибковых заболеваний и виноградной филлоксеры. Для борьбы с цветением воды в водохранилищах также используется химическая обработка медным купоросом. В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E519. Используется как фиксатор окраски и консервант. Добавка E 519 исключена из разрешающих документов. Это не гарантирует полную безопасность для потребителей: токсичное соединение меди и серной кислоты производители ряда стран продолжают использовать в составе продуктов питания. В Японии сульфатом меди обрабатывают ламинарию, тогда как E519 присвоен второй класс опасности. В быту применяют для выведения пятен ржавчины на потолке после затоплений. В пунктах скупки лома цветных металлов раствор медного купороса применяется для выявления цинка, марганца и магния в алюминиевых сплавах и нержавейке. При выявлении этих металлов появляются красные пятна.

II Практическая часть.

Целью исследования являлось подтвердить гипотезу о том, что при соблюдении всех правил,  в домашних условиях можно вырастить кристаллы соли.

Процесс выращивания кристаллов из медного купороса в домашних условиях разделим на основные этапы:

Этап 1:  

Наливаем кипяченную воду в емкость и добавляем туда  соль.

Этап 2:

Привязываем затравку за нить и помещаем ее в раствор так, чтобы она не касалась дна и стенок посуды. На ней будет происходить рост кристаллов. Второй конец нити привязываем к карандашу и укладываем его сверху на банку.

Этап 3:

Накрываем сверху ёмкость  салфеткой от попадания пыли и мусора. Оставляем раствор

Этап 4:

Ведем наблюдение за ростом кристаллов. Результаты наблюдений фиксируем

Этап 5:

Когда кристаллы приняли красивый вид, вынимаем их из раствора, даем подсохнуть, покрываем бесцветным лаком, чтобы они не разрушались.

Анализ полученных результатов

В результате проделанной мной работы, мы добились реализации, поставленных перед нами задач: 

1. Узнали, что кристалл – это «твердое» тело

2. Познакомились со способами выращивания кристаллов, научились выращивать кристаллы в домашних условиях, используя горячий насыщенный раствор;

3. Проведя наблюдения за процессом кристаллизации, выяснили факторы, влияющие на процесс выращивания кристаллов: на форму кристаллов медного купороса оказывает влияние температура (изменяется форма кристаллов и число граней кристаллов); быстрота роста кристаллов зависит от относительной влажности; скорость роста кристаллов зависит от рода вещества;

4. Поняли, что для появления кристалла необходимо соблюдать точные инструкции и правила техники безопасности.  

Таким образом, выдвинутая нами гипотеза подтвердилась, оказывается, кристаллы можно выращивать в домашних условиях, но необходимо соблюдать некоторые условия, в результате – получился кристалл идеальной формы и очень красивый!

На это нам потребовалось 4 недели, 600г. соли (медный купорос). Результат-друза массой 480г.

  Из выращенного кристалла мы создали презентацию с фотографиями и видеоролик, выступили перед одноклассниками.

В дальнейшем результаты нашего исследования могут быть использованы на уроках окружающего мира и в других классах, во внеклассных мероприятиях, на занятиях кружка в будущем. 

Заключение

Живя на Земле, сложенной кристаллическими породами, мы постоянно имеем дело с кристаллами: ходим по кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах, выращиваем их в лабораториях, широко применяем в технике и науке, едим кристаллы, лечимся ими...

К нашему удивлению мы узнали, что даже некоторые части организма кристалличны, например, роговица глаза, витамины, миелиновая оболочка нервов, белки и даже вирусы – это все кристаллы.

Изучением многообразия кристаллов занимается наука кристаллография. Она исследует  их свойства и строение. Кристаллы зарождаются на подложке (основе) группами или поодиночке. Срастаясь, они образуют друзы. Кристаллы бывают различными по форме и размерам.

Тема «Кристаллы» актуальна, и если в неё вникать глубже, то она будет интересна каждому, даст ответы на многие вопросы.

Эксперимент показал, что кристаллы можно вырастить самому в домашних условиях. Кристаллы растут в насыщенном растворе при постепенном испарении жидкости. Кристаллы медного купороса растут намного быстрее, чем кристаллы поваренной соли и когда много тепла и света. Весь процесс происходит за 3-4 недели. Кристаллы можно выращивать разного размера.

В результате проведенных исследований гипотеза полностью подтверждается: нам удалось вырастить кристалл из медного купороса в домашних условиях.

Литература

1. Проектная деятельность учащихся. Авт.-сост. Н.В. Ширшина. - Волгоград: учитель, 2007. – 184с.

2. Лекции по общей химии. Л.С. Гузей.: Москва «Первое сентября»

3. Мир химии. Занимательные рассказы о химии. Санкт-Петербург. «Мим-экспресс»

4. Петров  К.Н. « Кристаллизация» - Москва, Просвещение,2010.

5. Шалаева Г.П. «Справочник школьника»- Форум, 2009.

6. «Большая энциклопедия школьника» - Москва, 2001.

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

8. http://ru. wikipedia. org/wiki/кристаллы: Википедия