Волшебный мир кристалов

муниципальное общеобразовательное учреждение «Гимназия №1»

Информационно-исследовательский проект
«Волшебный мир кристаллов»
Физика

Выполнила:
учащаяся 10 «Б» класса
Кашина Анастасия Александровна
Руководитель:
учитель физики
Фокина Елена Анатольевна

г. Железногорск
2020 г

Содержание: I.Введение.………………………………………………………………..……3

1.1. Актуальность…………………………………………………………………

1.2. Гипотеза………………………………………………………………………

1.3. Цель……………………………………………………………………………

1.4. Задачи…………………………………………………………………………

1.5. Объект исследования………………………………………………………..

1.6. Предмет исследования………………………………………………………

1.7. Методы исследования………………………………………………….........

II.Основная часть………………………………………………………………..

2.1. Теоретическая часть……………………………………………………….

2.1.1. Что такое кристаллы? ……………………………………………………

2.1.2. Как образуются кристаллы? ……………………………………………

2.1.3.Какая форма бывает у кристаллов? ………………………………………

2.1.4. Применение кристаллов…………………………………………………

2.2. Практическая часть…………………………………………………………..

2.2.1. Выращивание кристалла в домашних условиях…………………………..

2.2.2. Результаты работы и выводы………………………………………..

III. Заключение и выводы……………………………………………………….

IV. Список литературы…………………………………………………………..

Приложения………………………………………………………………………

I.Введение

Окружающий нас мир состоит из кристаллов. Они поражают нас своей необычностью: размерами, цветом, формой. Моё знакомство с кристаллами началось с видео в интернете, где показывали способы выращивания кристаллов из различных веществ. Я заинтересовалась этой темой. И решила узнать, что такое кристаллы и можно ли их вырастить самостоятельно в домашних условиях. Так возникла идея исследовательского проекта «Волшебный мир кристаллов».

Актуальность

Выращивание кристаллов - увлекательное занятие, простое, доступное и недорогое для большинства юных химиков. А также безопасное, если следовать инструкции. Выращенные кристаллы можно использовать в качестве подарка. А также, это исследование поможет мне в школе на уроках химии, географии и геометрии.

Гипотеза

Вырастить кристалл в домашних условиях возможно

Цель

Изучить волшебный мир кристаллов и вырастить кристалл в домашних условиях

Задачи

1) изучить материал, посвященный данной теме;

2) отобрать вещества, из которых возможно вырастить кристаллы;

3) познакомиться с методами выращивания кристаллов;

4) провести опыты и наблюдения за процессом роста кристалла, сделать выводы.

Объект исследования: кристаллы.

Предмет исследования: выращивание кристалла в домашних условиях

Методы исследования:

1)изучение информации;

2) наблюдения;

3) сбор и анализ информации;

4) синтез полученных данных и исследований.

Практическая значимость моей исследовательской работы заключается в том, что мою работу можно использовать на уроках физики, химии и геометрии.

II.Основная часть

Что такое кристаллы?

Кристаллы - удивительное и непредсказуемое явление природы. Большая часть твердых веществ вокруг нас - кристаллы. Почти все камни, горные породы, металлы, соль, сахар состоят из кристаллов. Происхождение этого слова так же прекрасно, как и его значение. Много веков назад среди вечных снегов в Альпах, на территории современной Швейцарии, нашли очень красивые, совершенно бесцветные кристаллы, очень напоминающие чистый лед. Это был прозрачный кварц (горный хрусталь). Первоначально это слово употребляли в применении ко всем прозрачным природным твердым телам.

Изучением строения, симметрии, физико-химических свойств, образования и роста кристаллов занимается наука – кристаллография.( Свойства кристаллов)

Как образуются кристаллы?

Кристаллы бывают естественного (зарождаются и вырастают в недрах Земли) и искусственного происхождения (выращиваются человеком). В природе кристаллы образуются тремя путями: из расплава, из раствора и из паров. Когда испаряется («высыхает») соленая вода в кастрюле или сладкий чай в стакане, на стенках кастрюли или на дне стакана остается белый налет. В лупу можно разглядеть в нем мелкие блестящие кристаллики соли или сахара. Это пример кристаллизации из раствора. В природе на дне озер, заливов и в море отлагаются кристаллы солей. Кристаллы могут образоваться и из пара. Морозные узоры на зимнем окне, иней на деревьях – это результат кристаллизации водяного пара. Облака, которые мы видим на небе, — это скопление водяных капель или кристалликов снега. В глубинах нашей планеты находится магма, т. е. сложный раствор-расплав множества различных веществ. Когда массы этих жидких или расплавленных горных пород поднимаются к поверхности земли, они начинают остывать. Так образуются массивные кристаллические породы. В остывающей магме появляются трещины, каналы, пустоты, в которых могут вырасти великолепные многогранники грандиозных размеров. Так, например, в Мексике есть Пещера Кристаллов, которая заполнена гигантскими кристаллами селенита. Наибольший из найденных там кристаллов имеет размер 11 м в длину и 4 м в ширину. В лабораториях выращивают большие кристаллы, необходимые для техники и науки, искусственные драгоценные камни, кристаллические материалы для точных приборов.

Какая форма бывает у кристаллов?

Кристаллы очень разнообразны и по величине, и по форме. Причем их самой характерной особенностью является то, что кристаллы разных веществ отличаются друг от друга по форме. Особенности внешней формы кристаллов зависят от того, в каком порядке уложены «кирпичики» вещества – атомы, молекулы. В книгах я нашел название и рисунки некоторых форм кристаллов: куб, призма (ромбическая и шестигранная), октаэдр, гексагональная бипирамида, усеченная пирамида, параллелепипед, цилиндр, и т.д. Например, кристаллы поваренной соли имеют обычно форму куба (1). Для берилла типична форма призмы с пирамидами (2). Кристаллы алмаза — это восьмигранники с треугольными гранями, так называемые октаэдры (3). Кристаллы льда и горного хрусталя (кварца) напоминают отточенный с двух сторон карандаш (6). Снежинка – кристалл льда, представляет собой правильную шестиугольную призму (7). Различают монокристаллы и поликристаллы. Монокристаллы – это одиночные кристаллы. Природные монокристаллы больших размеров встречаются очень редко. Поликристаллы - это твёрдые тела, состоящие из большого числа маленьких кристалликов. Большинство кристаллических тел являются поликристаллами. Некоторые вещества имеют не одну, а две - три кристаллические формы, или даже больше. Таков, например, углерод. В зависимости от того, как расположены его атомы, он становится либо алмазом - красивым, прозрачным, самым твердым на свете камнем, либо серовато - черным мягким графитом, который мы видим в карандаше. Неправильная форма кристалла – это вынужденная форма. Кристаллу не удастся вырасти многогранным, если соседние кристаллы мешают ему расти свободно. Кристаллы, растущие в больших пустотах и трещинах в земле, не теснят друг друга: именно там образуются великолепные громадные многогранники горного хрусталя, берилла, полевых шпатов и других минералов.

Применение кристаллов

Помимо ювелирной промышленности, существует множество областей применения кристаллов. Все перечислить трудно, можно привести несколько примеров. Самый твердый и самый редкий из природных минералов - алмаз. Благодаря своей исключительной твердости алмаз играет громадную роль в технике. Алмазными пилами распиливают камни. Алмазным порошком шлифуют и полируют твердые камни, закаленную сталь. Сам алмаз можно резать, шлифовать и гравировать тоже только алмазом. Многие детали двигателей в автомобильном и авиационном производстве обрабатывают алмазными резцами и сверлами.

Вся часовая промышленность работает на искусственных рубинах. Новая жизнь рубина - это лазер, чудесный прибор наших дней. Оказалось, что кристалл рубина усиливает свет. Лазер светит ярче тысячи солнц. Лазеры рубина применяются и в глазной хирургии. Мощный луч лазера легко прожигает листовой металл, сваривает металлические провода, прожигает металлические трубы, сверлит тончайшие отверстия в твердых сплавах, алмазе.

Сапфир прозрачен, поэтому из него делают пластины для оптических приборов. Сапфировые стекла используются в гражданском и военном секторах авиации. В научных лабораториях создают сапфировую основу иллюминаторов для самолетов и ракет.

Кремень, аметист, яшма, опал, халцедон— все это разновидности кварца. Мелкие зернышки кварца образуют песок. А самая красивая разновидность кварца - это и есть горный хрусталь, т.е. прозрачные кристаллы кварца. Поэтому из прозрачного кварца делают линзы, призмы и др. детали оптических приборов.

Жидкие кристаллы широко применяются в производстве наручных часов и небольших калькуляторов. Создаются плоские телевизоры с тонким жидкокристаллическим экраном. (Чуть подробнее о молекулярном строении) Приложение

В технике также нашел своё применение поликристаллический материал поляроид, их которого делают поляризационные очки, способные гасить блики отраженного света, пропуская весь остальной свет.

Выращивание кристалла в домашних условиях

Выращивание кристаллов — очень и очень интересное занятие. Но для того, чтобы результат получился действительно красивым необходимо аккуратно выполнять все действия и набраться терпения.

При выращивании кристалла из соли , нужно всегда помнить, что работать с ним детям можно только под присмотром родителей. Хотя соль и не ядовита, но соблюдать меры безопасности необходимо:

1.Не пробовать на вкус

2.Избегать попадания вещества в нос и в глаза.

3.Из посуды, которая была использована в ходе эксперимента, кушать строго запрещено.

4.Во время роста кристаллика не трогать его руками, потому что на нем останутся следы от пальцев, и кристалл будет расти неправильной формы.

5.Всегда мыть руки по окончании опытов.

Необходимое оборудование:

1)поваренная соль

2)ёмкость, где мы будем выращивать кристалл

3)нитка

4)карандаш

Результаты работы и выводы

Я вскипятила воду и налила её в банку. Растворила в воде соль до тех пор, пока она не будет растворяться, и станет оседать на дно банки. Я получила концентрированный раствор соли. Перелила раствор в чистую ёмкость, процедила. Выбрала любой понравившийся более крупный кристаллик поваренной соли, привязала за нитку и подвесила, чтобы он не касался стенок стакана. Уже через пару дней можно заметить значительный для кристаллика рост. С каждым днём он будет увеличиваться.()

III.Заключение и выводы

При выполнении этой работы я выяснила, что мир кристаллов красив и разнообразен. Каждый его представитель уникален по своим свойствам, размерам и особенностям строения. Кроме того, что кристаллы красивы, они играют важную роль в жизни человека. В ходе работы я исследовала очень интересное свойство кристаллов- их рост в искусственной среде. Оказывается, кристаллы можно вырастить дома, без каких- либо усилий. И у меня это получилось! Исследовательская работа мне очень понравилась. В ходе ее выполнения, я познакомилась со способами выращивания кристаллов. Узнала много интересного, познавательного. Но самое главное - самостоятельно вырастила кристаллы соли в домашних условиях.

Список литературы

1)Большая школьная энциклопедия.Т.2.-М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2000.-591с.

2)Полный энциклопедический справочник. – М.: Русское энциклопедическое товарищество, 2002.-928с.

3)Детская онлайн энциклопедия Потому.ру

4)Пикин С.А., Блинов Л.М. Жидкие кристаллы. — М., 1982 http://course-crystal.narod.ru/p31aa1.html

Приложения