Выращивание кристаллов

Администрация г. Улан-Удэ

Комитет по образованию

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 57 имени А. Цыденжапова»

Школьная научно-практическая

конференция учащихся начальных классов

«Первые шаги»

Номинация: Окружающий мир

Тема: «Выращивание кристаллов в домашних условиях»

Автор: Новикова Ульяна, ученица 3 «В» класса

Телефон: _+7 (983) 435-09-11___________

Руководитель: Андреева Ирина Федоровна

Телефон:__+7 (950)_387-24-34____________

г. Улан-Удэ

2019 г.

Оглавление

Стр.

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

1. Многообразный мир кристаллов……………………………………………………..4

   1. Что такое кристалл…………………………………………………………………….4

   2. Виды кристаллов………………………………………………………………………4

   3. Где применяются кристаллы………………………………………………………….4

2. Проведение исследования по выращиванию кристаллов в домашних условиях…5

   1. Подготовительный этап исследования………………………………………………5

   2. Первый этап исследования……………………………………………………………5

   3. Второй этап исследования…………………………………………………………….6

   4. Третий этап исследования……………………………………………………………..7

3. Заключение……………………………………………………………………………..8

4. Список использованной литературы………………………………………………….9

5. Приложения……………………………………………………………………………10

Введение

Актуальность.

Что мы представляем себе, когда слышим слово «кристалл», что-то сверкающее, переливающееся на свету, что-то драгоценное – бриллианты, изумруды, рубины. Но на самом деле почти все окружающие нас привычные вещи это тоже кристаллы. Утром мы пьем чай с сахаром, сыпем соль в суп, любим играть в снежки зимой и строить песчаные замки на берегу моря или реки, а если вдруг заболеем или поранимся, то и тут на помощь придут кристаллы.

Мне стало интересно, как кристаллы помогают человеку, как они образуются и можно ли вырастить кристалл самостоятельно. Выращивание кристаллов – это интересное и увлекательное занятие.

Цель исследования:

Изучение процесса выращивание кристаллов в домашних условиях.

Задачи исследования:

1. Узнать, что такое «кристалл», какие бывают кристаллы;

2. Создать условия, необходимые для выращивания кристаллов;

3. Провести наблюдение;

4. Вырастить кристалл медного купороса;

5. Сделать выводы.

Методы исследования:

1. изучение литературы по теме;

2. эксперимент;

3. наблюдение за процессом образования кристалла.

Объект исследования – кристалл.

Предмет – выращивание кристалла медного купороса в домашних условиях.

Гипотеза исследования: мы предполагаем, что в домашних условиях возможно вырастить кристалл.

1. Многообразный мир кристаллов

1. Что такое кристалл

В самом начале работы мы исследовали литературу по теме. Мы изучили, что такое кристалл.

Кристалл (от греч. κρύσταλλος  — «лёд»,  «горный хрусталь) - это твердое состояние вещества. Кристалл имеет определенную форму, чаще правильного многогранника.

Изучением кристаллов занимается особая наука – кристаллография. Основы ее заложил в XIX веке русский ученый–кристаллограф Е.С. Федоров. Он создал теорию внутреннего строения кристаллов. В XX веке эту теорию подтвердили опыты и исследования, проведенные с помощью рентгеновских лучей. Атомы в кристаллах и впрямь образуют геометрически правильные фигуры.

1. Какие бывают кристаллы

Как и люди, кристаллы имеют индивидуальный внешний облик. Они могут отличаться не только цветом, но и формой. Скажем, кристаллы каменной соли имеют форму кубиков, кристаллы аквамарина – шестигранные призмы, царь камней – алмаз – имеет кристаллическую решетку из восьмигранников.

Также кристаллы отличаются по размеру. Кристаллы могут быть совсем крохотными, так что разглядеть их можно только через микроскоп, и огромные – многометровые, многотонные гиганты.

Кристаллы, образовавшиеся в природе, называют природными, а кристаллы, которые вырастил человек, называются искусственными.

1. Где применяются кристаллы

Еще с древних времен люди украшали себя и свои жилища красивыми переливающимися камнями – кристаллами. С развитием науки и техники расширилась область применения кристаллов. Самый твердый и редкий природный минерал – алмаз – широко используется в промышленной технике, существуют даже алмазные пилы, они способны распились даже огромные камни. Детали автомобильных и авиационных двигателей обрабатывают специальными алмазными сверлами.

Рубин и сапфир широко используется в производстве часов. Также рубин применяют в оптике. В 1960 г. был создан первый лазер на рубине. Оказалось, что кристалл рубина усиливает свет. Лазер светит ярче тысячи солнц. Рубин также применяют в лазерной микрохирургии глаза.

1. Проведение исследования по выращиванию кристаллов в домашних условиях.

1. 1.1 Подготовительный этап исследования

Мы выяснили, что в домашних условиях проще всего вырастить кристалл из соли. Кристаллы поваренной соли очень хрупкие, поэтому мы приняли решение вырастить кристалл из соли медного купороса, или по-другому – сульфата меди. [см. Рис.1, Приложение 1]. Медный купорос обладает дезинфицирующими и антисептическими свойствами. Применяется в медицине, в растениеводстве как антисептик или удобрение. Это вещество довольно доступно, мы купили его в магазине для садоводов за 75 рублей (за упаковку 100 грамм). Всего нам понадобилось 4 упаковки. [см. Рис.2, Приложение 1]

Выращивание кристаллов процесс очень увлекательный. Так интересно наблюдать, как из маленькой частички получается настоящий кристалл красивой формы.

Для эксперимента нам понадобилось:

1. Медный купорос (4 упаковки по 100 г)

2. Одноразовые перчатки

3. Две стеклянные банки объемом 0,5 литра

4. Одноразовая ложка

5. Ковш металлический

6. Вода кипяченая и проточная

7. Пластилин

8. Карандаш

9. Катушка ниток (темного цвета)

10. Марля

1. Первый этап исследования

Ход эксперимента: (Фотоотчет см. в Приложении 2-8)

Сначала наливаем воду из-под крана в ковш и ставим на плиту нагреваться. В стеклянную банку наливаем кипяченую воду (300 мл) и ставим банку в ковш с водой. Это называется водяная баня, вода в ковшике нагревается на плите и нагревает нашу воду в стеклянной банке. Вода должна быть горячей, но не кипеть! Постепенно по одной ложке помешиваем в воду порошок медного купороса. Вода начинает менять цвет, сначала становится голубой. Когда мы добавляем ещё порошка, то вода становится ярко синей. На этом этапе нашего эксперимента мы использовали 2 пачки медного купороса.

Хорошо перемешиваем воду с порошком и снимаем с водяной бани.

Отметим, что порошок в воде перестал растворяться, значит, раствор готов.

Возьмём пустую стеклянную банку, и процедим получившийся раствор через марлю.

Посмотрим, что в осадке есть маленькие кристаллики.

Выбираем самый крупный и привязываем его на нитку. Этот кристаллик назовём и основой и будем наблюдать за ним. Нитку привязываем к карандашу и закрепляем на краю банке кусочком пластилина. Банку мы поставили в комнате на полке, температура в комнате постоянная, сквозняков нет.

Важно, чтобы кристалл-основа не касалась стенок и дна банки.

Начинаем наблюдение.

В первые два дня начался активный рост кристалла. Из маленького кристалла размером со спичечную головку, вырос кристалл побольше, его уже хорошо можно рассмотреть через стекло, он приобретает геометрическую форму, похожую на ромб.

С третьего по шестой день рост кристалла замедлился. Мы наблюдаем образование мелких кристаллов на дне банки, они растут одной группой. Также нитка, на которой находится основной кристалл начала активно обрастать кристаллами. Эта группа кристаллов называется поликристаллами – множество сцепленных между собой кристалликов вещества.

1. Второй этап исследования

Мы подумали, что основа перестала расти, потому что ей мешали вновь образовавшиеся маленькие кристаллы. Мы решили обновить раствор, очистить дно банки и нитку от мелких кристаллов.

Как мы обновили раствор.

Для начала достаем нитку с основным кристаллом. Аккуратно очищаем нитку, кристалл оказался хрупким, когда мы его очищали от маленьких кристаллов, он раскололся. Мы взяли большую часть и отложили для дальнейшего эксперимента. Раствор из банки переливаем в чистую банку, и моем ее, раствор переливаем обратно. Ставим банку с раствором на водяную баню, прогреваем и по ложке начинаем добавлять порошок медного купороса (100 грамм). То есть мы получили очень насыщенный концентрированный раствор. Размешиваем, снимаем с водяной бани, фильтруем. Опускаем и закрепляем на банке кристалл-основу.

Продолжаем наблюдение. На седьмой день отмечаем очень активный рост кристалла. Восьмой – тринадцатый день – идет незначительный рост. Наблюдаем образование кристаллов на дне и на нитке основного кристалла. Принимаем решение обновить раствор.

2.4 Третий этап исследования

Обновили раствор как написано выше. Продолжаем наблюдение.

Активный рост кристалла идет первые два дня после обновления. Дальше рост замедляется, на дне и на нитке образуются мелкие кристаллы.

Раствор больше решено не обновлять.

Кристалл продолжает понемногу расти. Мы заметили, что сбоку на кристалле начали нарастать маленькие кристаллики. Было принято решение не счищать их, чтобы не повредить большой кристалл.

Наступил двадцать первый день эксперимента. Достаем кристалл из раствора. Кристалл имеет красивую форму, в длину он около 5 см. Даем кристаллу обсохнуть, и покрываем его бесцветным лаком для ногтей, чтобы его сохранить.

Таким образом, наш эксперимент продлился три недели. В результате мы получили монокристалл размером 5 см насыщенного синего цвета с четкими гранями.

По результатам работы мы можем сделать выводы:

1. Кристалл – это твердое вещество, он имеет форму и грани.

2. В результате эксперимента можно получить монокристалл и поликристаллы.

3. Кристалл очень активно растет в насыщенном растворе.

4. Наша гипотеза подтвердилась: в домашних условиях можно вырастить кристалл.

Заключение

В результате исследования мы получили кристалл медного купороса. Таким образом, цель исследования достигнута, задачи выполнены, гипотеза подтвердилась.

Мы узнали, что такое кристалл, и какие они бывают, где кристаллы применяются человеком.

Выращивание кристаллов в домашних условиях – очень увлекательное занятие. Кроме того, эксперименты с выращиванием кристаллов простые и доступные. Мы можем сформулировать ряд рекомендаций по выращиванию кристаллов дома:

• для эксперимента нужно брать кипяченую воду. Если брать воду из-под крана, то содержащиеся в ней примеси создадут неблагоприятную среду для роста кристалла;

• медный купорос начинает растворяться в теплой воде, поэтому мы нагревали жидкость на водяной бане;

• чтобы получить одиночный крупный кристалл – монокристалл – нужно закреплять кристалл-основу так, чтобы он не касался стенок и дна банки;

• нужно обновлять раствор, например, если мы заметили, что кристалл перестал активно расти.

В дальнейшем мы планируем расширить наше исследование и вырастить кристаллы из других веществ, чтобы можно было собрать целую коллекцию.

Список использованной литературы

1. Бушкин А. Большая книга экспериментов для детей и взрослых АСТ: М., 2018

2. Занимательная химия. Л.Савина АСТ: М.,2018

3. Классные эксперименты для детей. Открой дверь в науку. Кристалл Чаттертон М.,2019

4. Орлова Н. Я познаю мир. Драгоценные камни и минералы М., 2018

5. http://www.alto-lab.ru/himicheskie-opyty/kak-vyrastit-kristall/ Занимательная химия. Химические опыты для детей.

6. https://sites.google.com/site/crystallsgrowing/home/articles/main_article Выращивание кристаллов в домашних условиях.

Приложение 1

Рис.1 Порошок медного купороса

Рис. 2 Упаковка сульфата меди 100г.

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

Таблица: Рост кристалла медного купороса.

17