Содержание

Паспорт проекта…………………………………………………………….. 3 стр.

Обоснование………………………………………………………………….4 стр.

Методика проекта…………………………………………………………....6 стр.

Заключение…………………………………………………………………...9 стр.

Список литературы…………………………………………………………10 стр.

Приложение……………………………………………………………..11 - 15стр.

Паспорт проекта

Полное название проекта

« »

Исследовательский

Ломов Кирилл, учащийся 4 «б» класса

Руководитель проекта

Чуяшова Надежда Александровна, учитель начальных классов

Название организации

МБОУ СОШ Лермонтовского сельского поселения

Адрес организации, телефон

682990 Хабаровский край, Бикинский район, Лермонтовское сельское поселение, ул. Пролетарская – 10 8(42155) 24 – 7 - 62

Цель проекта

Научиться выращивать кристаллы поваренной соли и сахара в домашних условиях.

Сроки создания

январь – март 2016г.

Ожидаемые результаты

В результате исследования и экспериментов у детей сформировано представления о свойствах сахара и соли.

Актуальность

Выращивание кристаллов - увлекательное и познавательное занятие, простое, доступное и недорогое. Кристаллы играли и играют до сих пор немаловажную роль в жизни человека.

Обоснование

На уроках окружающего мира мы узнали, что кристаллы часто встречаются в природе. Например, снежинки, морозные узоры на стеклах окон и иней, украшающий зимой голые ветки деревьев. Все камни - это кристаллы! Причем не только яркие и блестящие драгоценные камни (алмазы, рубины, сапфиры), но и обычные, из которых состоят горы, скалы, ущелья и пещеры. Существуют даже кристаллы, которые можно съесть! Это соль и сахар, которые имеются на каждой кухне. Кристаллы широко применяются в науке, промышленности, оптике, электронике. Но самым интересным для меня оказалось то, что каждая отдельная частица сахара и соли - это кристалл! Оказывается, кристаллы можно вырастить самому! Меня очень заинтересовала эта тема, и мы решили дома вырастить кристаллы из соли и сахара. Ведь он должен получиться очень красивыми!

Так была выбрана тема исследования: « Кристаллизация растворов на примере выращивания кристаллов поваренной соли и сахара в домашних условиях ».

Тема исследования : « Кристаллизация растворов на примере выращивания кристаллов поваренной соли и сахара в домашних условиях »

Актуальность исследования состоит в том, что выращивание кристаллов - увлекательное и познавательное занятие и, пожалуй, самое простое, доступное и недорогое. Кристаллы играли и играют до сих пор немаловажную роль в жизни человека.

Цель работы: научиться выращивать кристаллы поваренной соли и сахара в домашних условиях

Задачи:

1.Узнать, что такое кристаллы.

2.Изучить процесс выращивания кристаллов.

4.Вырастить кристалл из соли и сахара.

5.Проанализировать полученные результаты.

Объектом исследования являются кристаллы.

Предметом исследования - процесс кристаллизации.

Гипотеза исследования : мы предполагаем, что кристаллы соли и сахара можно вырастить дома.

Практическое значение исследования состоит в том, что оно может быть использовано на уроках окружающего мира, во внеклассных мероприятиях , факультативах.

Новизна исследования заключается в представлении выработанных рекомендаций юным исследователям по выращиванию кристаллов в домашних условиях, которые способствуют повышению интереса, активности и самостоятельности в опытно-экспериментальной деятельности, а также познания мира младшими школьниками.

Методы исследования:

Накопление теоретического материала.

Проведение опытно-экспериментальной деятельности с целью получения кристаллов из соли и сахара.

Анализ полученных результатов исследования.

Ожидаемые результаты:

Необходимое оборудование:

Поваренная соль и сахар, ёмкость, где мы будем выращивать наш кристалл, нитка, проволока, палочки из дерева, пищевые красители.

Методика проекта.

Любой школьный проект можно разделить на несколько этапов:

подготовительный

теоретический

практический

Подготовительный этап

Выращивание кристаллов - очень и очень интересное занятие. Но для того, чтобы результат получился действительно красивым необходимо аккуратно выполнять все действия и набраться терпения. Из книг и интернета мы узнали, что выращивать кристаллы можно разными способами, например, охлаждая насыщенный раствор соли. С понижением температуры растворимость большинства веществ уменьшается, и они, как говорят, выпадают в осадок. Сначала в растворе и на стенках сосуда появляются крошечные кристаллы – зародыши. Когда охлаждение медленное, их появляется немного. При быстром же охлаждении таких зародышей образуется больше, и сам процесс идет активнее. Правильных по форме кристаллов при этом не получается, ведь их растет множество и они мешают друг другу. Поэтому нужно взять один из этих кристалликов и использовать его в качестве так называемой затравки. Он будет как магнитик, к которому будут притягиваться и присоединяться частицы вещества из жидкости. Оказывается, даже если наш исходный кристаллик имеет неправильную форму, он рано или поздно сам выправит все свои дефекты и примет форму, свойственному данному веществу. Кристалл соли и сахара должен получиться в форме ромба, что и предстояло нам проверить.

Теоретический этап.

Что же такое кристаллы? Кристаллы, в переводе с греческого языка, (krystallos) «лёд». По данным энциклопедии, кристалл - это твердое тело. Кристаллики растут, присоединяя частицы вещества из жидкости или пара. Кристаллы бывают естественного происхождения и искусственного, выращенные в специально-созданных условиях.

Кристалл - это твердое состояние вещества. Он имеет разную форму и разное количество граней. Это зависит от расположения атомов.

Кристалл можно наблюдать среди камней. Кристаллы, которые залегают глубоко в земле, очень разнообразны. Их часто называют «цветами мира камней». Размеры таких камней достигают человеческого роста. Встречаются также очень тонкие кристаллы, толщина которых меньше чем у листка бумаги. Но бывают и огромные, толщина которых достигает нескольких метров. Бывают кристаллы маленькие, узкие и острые как иголки, но также могут быть громадной формы.

Если посмотреть в микроскоп на сахарный песок: можно увидеть, что это мелкие, но очень правильные кристаллы, блестящие, прозрачные, с плоскими гранями. Кусковой сахар тоже состоит из мелких кристалликов, спрессованных вместе. Изредка в продаже можно увидеть и большие кристаллы сахара.

Обыкновенная столовая, или поваренная, соль, без которой человек не может обойтись, также состоит из кристаллов. В пищу мы употребляем очень мелкие кристаллики соли (размолотая соль), в земле же соль встречается иногда в виде очень больших кристаллов – каменной соли.

Мы с одноклассниками с интересом рассматривали через лупу сахар и соль и действительно были видны кристаллы, из которых они состоят. В некоторых пустынях встречаются целые горные хребты, которые представляют собой гигантские залежи кристаллической каменной соли. И у них причудливая и удивительная форма соляных скал. (Приложение №1)

Ещё один вид кристаллов все хорошо знают. Это – кристаллы замерзшей воды, то есть лёд и снег.

Но как же в действительности образуются кристаллы?

В Интернете можно найти много инструкций по поводу того, как выращивать кристаллы из различных химических веществ. Я решил проверить все самостоятельно, и в качестве основы взял обычную поваренную соль, сахар которые можно найти на любой кухне.

Практический этап

Проанализировав текстовый материал и определив методы исследования, я провел экспериментальную работу по выращиванию кристаллов в домашних условиях.

Опыт №1 Выращивание кристаллов из поваренной соли.

Берём соль, разводим раствор в ёмкости и ставим её в кастрюлю с тёплой водой, пока не раствориться. Добавляем ещё соль и снова перемешиваем. Повторяем этот этап до тех пор, пока соль не будет растворяться, и станет оседать на дно стакана. Мы получили насыщенный раствор соли. Переливаем его в чистую ёмкость. Выбираем любой понравившийся более крупный кристаллик поваренной соли, привязываем за нитку и подвешиваем, чтобы он не касался стенок стакана. Уже через пару дней можно заметить значительный для кристаллика рост. С каждым днём он будет увеличиваться.

Результат: мы получили кристалл поваренной соли.(Приложение №2)

Опыт №2 Выращивание кристаллов из сахара .

В горячую воду всыпаем 2 столовые ложки сахара и хорошо перемешиваем, если сахар полностью растворился, добавляем еще немного. Когда на дне стакана останется нерастворимый осадок, значит раствор готов. Аккуратно наливаем по 2 столовые ложки раствора на каждое блюдце. Чтобы получить цветные кристаллы можно капнуть немного пищевого красителя. Через пару дней начнут расти кристаллы. Ждем еще несколько дней и любуемся получившимися кристаллами.

Результат: мы получили цветные кристаллы сахара. (Приложение №3)

Заключение

В ходе эксперимента я установил, что кристаллы могут быть получены искусственным путем в домашних условиях.

В результате проведенного исследования мне удалось познакомиться с процессом искусственного образования и роста кристаллов. В отличие от природных явлений человек может управлять процессом образования и роста кристаллов, тем самым в тысячи раз быстрее может получать кристаллы заданной величины, формы и в нужном количестве.

В дальнейшем я планирую продолжить изучение увлекательного процесса роста кристаллов. Предлагаю и вам поближе познакомиться с удивительным и волшебным миром кристаллов. Я увидел: каждое вещество образует кристаллы со своими индивидуальными свойствами, своей индивидуальной формой, различного цвета, тем самым доказал гипотезу.

Список литературы и интернет - ресурсы

1 .Большая детская энциклопедия: Химия / сост. К. Люцис. М.: Русское энциклопедическое товарищество. 2000.

2.Владимиров А. В. Солёное золото: Научно- худож. литература. М.: Дет. лит.1986.

3.Девяткин В.В. Химия для любознательных или о чём не узнаешь на уроке. Ярославль: Академия Холдинг. 2000.

Приложение №2

Подготовка соляного раствора

Кристаллы соли

Приложение №3

Подготовка концентрированного раствора воды и сахара с добавлением пищевых красителей

Кристаллы сахара

"Кристаллизация растворов на примере выращивания кристаллов поваренной соли, сахара и медного купороса в домашних условиях".

Дата публикации: 06.08.2015

Краткое описание:

предварительный просмотр материала

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Краснощёковская средняя общеобразовательная школа № 1»

«Кристаллизация растворов на примере выращивания кристаллов поваренной соли, сахара и медного купороса в домашних условиях».

Исследовательская работа

Выполнила: ученица 5 «а» класса

Нагайцева Анастасия

Руководитель: учитель физики

Григоренко Л. П.

Краснощёково

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

Глава I. Что такое кристаллы?……………………………………………...……5

1.1. Структура кристалла………………………………………………………6

1.2. Применение кристаллов и их роль в современном мире………………..7

Глава II. Рост кристаллов………………………………………………………..8

2.1. Рост кристаллов в природе………………………………………………8

2.2. Рост кристаллов в искусственных условиях…………………………..10

Глава III. Выращивание кристаллов из растворов ……………………………12

Глава IV. Собственные исследования………………………………………….14

Заключение……………………………………………………………………….21

Литература……………………………………………………………………….22

Приложение……………………………………………………………………....23

ВВЕДЕНИЕ

Каждую зиму я продолжаю любоваться на затейливые узоры, которые рисует мороз на оконных стеклах. Невозможно отвести глаз от этих художеств непревзойденного мастера. На одном окне узоры напоминают кружева, на другом - прекрасные дворцы и замки, на третьем - удивительный зимний лес. Каждый узор неповторим и уникален. Эти изумительные картины можно рассматривать и рассматривать, и каждый раз видеть что-то новое. Они всегда сказочные и волшебные. И каждый раз, любуясь ими, я вижу что-то свое. Когда я заглядываюсь на зимние узоры на окнах, сердце замирает от восхищения. И каждый раз я задаю один и тот же вопрос: «Как появляется на окнах такая красота?» Общаясь со своими друзьями, я узнала, что этот вопрос интересует не только меня. Поэтому я решила больше узнать.

В сети Интернет я узнала, что лед- это кристаллы и увидела множество кристаллов разных форм и расцветок, узнала, что кристаллы встречаются нам повсюду. Мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах, выращиваем их в лабораториях, широко применяем в технике и науке, едим кристаллы, лечимся ими...

Говорят, что кристаллы растут. Почему же они могут расти? Ведь это не растение…

Я узнала, что в природе найти нужный кристалл сложно, поэтому его можно вырастить искусственно.

Мне стало интересно, можно ли выращивать кристаллы в домашних условиях и как это сделать?

А не попробовать ли вырастить кристаллы самой. Так была выбрана тема моего исследования.

Мне захотелось больше узнать о том, какие бывают кристаллы, как они образуются, чем отличаются. Работа была очень трудоемкой, и из-за этого она становилась еще увлекательнее, потому что в конечном итоге ты сможешь оценить свой труд.

Я предположила, что условия, в которых растут кристаллы, должны влиять на их рост и форму, и решила проверить это на опыте.

Найти ответы на данные вопросы и является целью проекта. В ходе исследования изучена история появления термина «кристаллы», многообразие и строение кристаллов, их применение, способы выращивания кристаллов, научится на практике выращивать кристаллы и, проведя опрос обучающихся 5-8 классов, выявила, что эта тема является актуальной на сегодняшний день.

Считаю, что представленная информация будет интересна и полезна большому количеству слушателей, которые смогут применить полученные знания для проведения исследований.

Актуальность исследования состоит в том, что выращивание кристаллов - увлекательное занятие и, пожалуй, самое простое, доступное и недорогое для большинства юных исследователей, максимально безопасное; объясняется интересом образования различных по форме и цвету кристаллов в любое время года.

Кристаллы играли и играют до сих пор немаловажную роль в жизни человека. Они обладают оптическими и механическими свойствами, именно поэтому первые линзы, в том числе и для очков, изготавливались из них. Кристаллы до сих пор применяются для изготовления призм и линз оптических приборов. Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках XX века.

Кроме того, кристаллы можно выращивать из раствора. Это удивительное свойство кристаллических тел!

Цель работы: вырастить кристаллы разнообразных веществ из растворов в домашних условиях, определить оптимальные условия для выращивания кристаллов.

Для реализации поставленной цели я поставила перед собой следующие задачи:

узнать, что такое кристалл;

изучить свойства кристаллов;

выяснить, какие условия нужно создать для роста кристаллов;

наблюдать процесс роста;

познакомиться с разнообразием мира кристаллов;

определить роль кристаллов в современном мире.

Объектом исследования являются кристаллы.

Предметом исследования - процесс кристаллизации.

Гипотеза исследования: кристаллы могут появляться при создании определенных условий; значит, если изменять условия кристаллизации, то можно получать кристаллы разной формы и цвета в домашних условиях.

Методы исследования:

изучение и анализ литературы;

сбор фактических данных;

анкетирование учащихся;

обработка полученных данных;

проведение и фотофиксация экспериментов;

систематизация и обобщение собранного материала.

Продукты исследования:

презентация;

информационный буклет;

участие в практической конференции

Глава I. Что такое кристаллы?

Кристаллы, в переводе с греческого языка означает «лёд». Кристалл - это твердое состояние вещества. Он имеет определенную форму и определенное количество граней вследствие расположения своих атомов. Все кристаллы одного вещества имеют одинаковую форму, хоть и могут отличаться размерами * .

Возможно, вы считаете, что кристалл - это редкий и красивый минерал или драгоценный камень. Отчасти вы правы. 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 собой кристаллы.

В природе существуют сотни веществ, образующих кристаллы. Вода - одно из самых распространенных из них. Замерзающая вода превращается в кристаллы льда или снежинки.

Минеральные кристаллы тоже 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.

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. Некоторые минералы образуют кристаллы, которые разглядеть можно только с помощью микроскопа. Другие же образуют кристаллы, вес которых составляет несколько сотен фунтов.

_____________________________________________________________

I.1. Структура кристалла

Кристаллы - это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве. Поэтому кристаллы имеют плоские грани. Например, крупинка обычной поваренной соли имеет плоские грани, составляющие между собой прямые углы. Это можно заметить, рассматривая соль с помощью лупы. А как геометрически правильна форма снежинки! В ней также отражена геометрическая правильность внутреннего строения кристаллического тела - льда.

Не все кристаллы одинаковы. Существуют монокристаллы и поликристаллы. Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов, называют поликристаллическим. Одиночные кристаллы называются монокристаллами.

Кристаллы

Монокристаллы

Поликристаллы

1. Медный купорос

2. Поваренная соль

Соблюдая большие предосторожности, можно вырастить металлический кристалл больших размеров - монокристалл. В обычных условиях поликристаллическое тело образуется в результате того, что начавшийся рост многих кристаллов продолжается до тех пор, пока они не приходят в соприкосновение друг с другом, образуя единое тело.

К поликристаллам относятся не только металлы. Кусок сахара, например, тоже имеет поликристаллическую структуру. Большинство кристаллических тел - поликристаллы, так как состоят из множества сросшихся кристаллов. Одиночные кристаллы - монокристаллы, так как имеют правильную геометрическую форму, и их свойства различны по разным направлениям.

Кристаллы образуются при охлаждении расплавов или насыщенных растворов (с понижением температуры растворимость обычно уменьшается и при испарении растворителя). Иногда кристаллы образуются непосредственно при охлаждении паров (снег) или на холодных поверхностях (сублимация). Кристаллы растут с ограниченной скоростью, так как частицы вещества отлагаются, образуя грани.

1.2. Применение кристаллов и их роль в современном мире.

Опираясь на законы оптики, ученые искали прозрачный бесцветный и бездефектный минерал, из которого можно было бы шлифованием и полированием изготавливать линзы. Нужными оптическими и механическими свойствами обладают кристаллы неокрашенного кварца, и первые линзы, в том числе и для очков, изготавливались из них.

Даже после появления искусственного оптического стекла потребность в кристаллах полностью не отпала; кристаллы кварца, кальцита и других прозрачных веществ, пропускающих ультрафиолетовое и инфракрасное излучения, до сих пор применяются для изготовления призм и линз оптических приборов. Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках XX века. Некоторые кристаллы генерируют электрический заряд при деформации.

Первым их значительным применением было изготовление генераторов радиочастоты со стабилизацией кварцевыми кристаллами. Заставив кварцевую пластинку вибрировать в электрическом поле радиочастотного колебательного контура, можно тем самым стабилизировать частоту приема или передачи. Полупроводниковые приборы, революционизировавшие электронику, изготавливаются из кристаллических веществ, главным образом кремния и германия. При этом важную роль играют легирующие примеси, которые вводятся в кристаллическую решетку.

Полупроводниковые диоды используются в компьютерах и системах связи, транзисторы заменили электронные лампы в радиотехнике, а солнечные батареи, помещаемые на наружной поверхности космических летательных аппаратов, преобразуют солнечную энергию в электрическую. Полупроводники широко применяются также в преобразователях переменного тока в постоянный.

Кристаллы используются также в некоторых мазерах для усиления волн СВЧ - диапазона и в лазерах для усиления световых волн. Кристаллы, обладающие пьезоэлектрическими свойствами, применяются в радиоприемниках и радиопередатчиках, в головках звукоснимателей и в гидролокаторах. Некоторые кристаллы модулируют световые пучки, а другие генерируют свет под действием приложенного напряжения. Перечень видов применения кристаллов уже достаточно длинен и непрерывно растет.

Глава II. Рост кристаллов.

Кристаллы могут расти как в природе, так и в искусственных условиях. По данным энциклопедии, кристалл - это твердое тело. Кристаллики растут, присоединяя частицы вещества из жидкости или пара. Кристаллы бывают естественного происхождения и искусственного, выращенные в специально-созданных условиях. И каждый человек, при желании может легко вырастить кристаллы у себя дома.

2.1. Рост кристаллов в природе

Вопрос о происхождении большинства минералов в природе тесно связан со сложной проблемой происхождения и развития Земли.

Многие минералы и горные породы образовались при охлаждении земной коры подобно тому, как образуется лед при замерзании воды. Магма, вещество земной коры в расплавленном состоянии, представляет собой сложный расплав различных веществ, насыщенный различными горячими газами и парами. При охлаждении магмы сначала в ней образовались кристаллы того вещества, температура кристаллизации которого самая высокая. По мере дальнейшего охлаждения происходила кристаллизация других минералов, обладающих меньшей температурой кристаллизации, и так до тех пор, пока вся магма не затвердела. Так, в честности, могли образовываться такие распространенные породы, как граниты.

Рассматривая зернистую поверхность гранита, можно сделать вывод, какой из входящих в его состав минералов образовался раньше других. Зерна этого минерала крупнее и имеют форму, близкую к форме правильных кристаллов, так как им не мешали расти кристаллы других минералов.

Зерна кристаллов, образовавшихся позднее, мельче и имеют случайную форму, так как для их роста остались лишь промежутки между зернами ранее выросших кристаллов. Чем медленнее понижалась температура магмы, т. е. чем дольше росли кристаллы, тем крупнозернистее получался минерал.

Каждому знаком способ образования кристаллов из пара. Снежинки, морозные узоры на стеклах окон и иней, украшающий зимой голые ветки деревьев, представляют собой кристаллы льда, выросшие из паров воды.

Многие кристаллы являются продуктами жизнедеятельности организмов. Некоторые виды моллюсков обладают способностью наращивать на инородных телах, попавших в раковину, перламутр. За 5 - 10 лет образуется драгоценный камень жемчуг, имеющий поликристаллическое строение.

В морской воде растворено много различных солей. Мириады организмов, населяющих моря, строят свои раковины и скелеты из углекислого кальция и кремнезема. Выпадая в осадок, раковины и скелеты умерших организмов образуют мощные пласты так называемых осадочных пород.

Рифы и целые острова в океанах сложены из кристалликов углекислого кальция, составляющих основу скелета беспозвоночных животных - коралловых полипов.

Мощные слои известняка в земной коре являются результатом многовековых отложений раковин и панцирей различных организмов. В результате движений земной коры часть известняка оказалась на значительной глубине, где под действием высокого давления и температуры без плавления превратилась в мрамор.

Мрамор является типичным примером видоизмененных - метаморфических - пород. Кристалл обычно служит символом неживой природы. Однако грань между живым и неживым установить очень трудно и понятия «кристалл» и «жизнь» не являются взаимоисключающими. Простейшие живые организмы - вирусы - могут соединяться в кристаллы. Конечно, в кристаллическом состоянии они не обнаруживают никаких признаков живого, так как сложные жизненные процессы в кристаллах протекать не могут. Но при изменениях внешних условий на благоприятные (такими для вирусов являются условия внутри клеток живого организма) они начинают двигаться, размножаться.

Наконец, самое удивительное. Казалось бы, кристалл и живой организм представляют собой примеры осуществления крайних возможностей в природе. В кристалле неизменными остаются сами атомы и молекулы и их взаимное расположение в пространстве, в живом организме не только не существует сколько-нибудь постоянной структуры в расположении атомов и молекул, но даже ни на одно мгновение не остается неизменным его химический состав. В процессе жизнедеятельности организма одни химические соединения разлагаются на более простые, другие сложные соединения синтезируются из простых.

Желчные камни в печени, камни в почках и мочевом пузыре, мельчайшие отложения в сосудистой оболочке глаза, вызывающие серьезные заболевания человека, представляют собой кристаллы.

В клетках картофеля можно найти кристаллы белковых веществ, в некоторых водорослях- кристаллы гипса. И даже в простейшем животном организме - в амебе - имеются кристаллики щавелевокислого кальция.

Некоторые живые организмы представляют собой настоящие "фабрики" кристаллов. Кораллы, например, образуют целые острова, сложенные из микроскопических мелких кристалликов углекислой извести.

Драгоценный камень жемчуг тоже построен из мелких кристаллов, которые вырабатывает моллюск жемчужница. Если в раковину жемчужницы попадает песчинка или камешек, то моллюск начинает откладывать перламутр вокруг пришельца. Слой за слоем нарастает на песчинке перламутр, образующий шарики жемчуга.

В Китае, где особенно развит жемчужный промысел, в раковины жемчужных моллюсков вкладывают жестяные изображения Будды, мелкие изделия из кости, металла; через несколько лет эти изделия покрываются слоем перламутра.

Но при всех химических процессах, протекающих в живом организме, этот организм остается самим собой в течение многих десятков и сотен лет! Более того, потомки каждого живого организма являются удивительно точной его копией!

Следовательно, кристаллы - это не только символ неживой природы, но и основа жизни на Земле.

2.2. Рост кристаллов в искусственных условиях

Зачем же создают еще и искусственные кристаллы, если и так почти все твердые тела вокруг нас имеют кристаллическое строение?

Природные кристаллы не всегда достаточно крупны, часто они не однородны, в них имеются нежелательные примеси. При искусственном выращивании можно получить кристаллы крупнее и чище, чем в природе.

Есть и такие кристаллы, которые в природе редки и ценятся дорого, а в технике очень нужны. Поэтому разработаны лабораторные и заводские методы выращивания кристаллов алмаза, кварца, корунда.

В лабораториях выращивают большие кристаллы, необходимые для техники и науки, искусственные драгоценные камни, кристаллические материалы для точных приборов; там создают и те кристаллы, которые изучают кристаллографы, физики, химики, металловеды, минералоги, открывая в них новые замечательные явления и свойства. А самое главное - искусственно выращивая кристаллы, создают вещества, каких вообще нет в природе, множество новых веществ с нужными для техники свойствами, так сказать, кристаллов "по мерке", или "на глаз".

В лабораториях кристаллы выращивают из расплавов и растворов, из паров и из твердых веществ. Для этого есть много остроумных способов, сложных приборов и установок. Рост больших однородных и чистых кристаллов длится иногда долгие месяцы.

Выращивают кристаллы разными способами. Например, охлаждая насыщенный раствор. С понижением температуры растворимость большинства веществ уменьшается, и они выпадают в осадок. Сначала в растворе и на стенках сосуда появляются крошечные кристаллы-зародыши. Когда охлаждение медленное, зародышей образуется немного, и постепенно они превращаются в красивые кристаллы правильной формы. При быстром охлаждении центров кристаллизации образуется много, сам процесс идет активнее, правильных кристаллов не получится: ведь множество быстро растущих кристаллов мешают друг другу.

Классификация кристаллов

Выращивание кристаллов из раствора

Выращивание кристаллов из расплава

Медный купорос

Поваренная соль

Алюмоаммонийные квасцы

Алмаз Сапфир

Берилл Кварц

Гранат Изумруд

Глава III. Выращивание кристаллов из растворов

Почти любое вещество может при известных условиях дать кристаллы. Кристаллы можно получить из раствора или из расплава данного вещества, а также из его паров. Многим известно, что растворимость веществ зависит от температуры. Обычно с повышением температуры растворимость увеличивается, а с понижением - уменьшается. Мы знаем, что 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.
Кристаллы «выпадают» из раствора; надо ли это понимать так, что неделю кристалла не было, а в одно какое-то мгновение он вдруг возник? Нет, дело обстоит не так: кристаллы растут. Не удается, разумеется, обнаружить глазом самые начальные моменты роста. Сначала немногие из беспорядочно движущихся молекул или атомов растворенного вещества собираются в том примерно порядке, который нужен для образования кристаллической решетки. Такую группу атомов или молекул называют зародышем.

Опыт показывает, что зародыши чаще образуются при наличии в растворе каких-либо центров кристаллизации. Центрами кристаллизации могут служить загрязнения на стенках посуды с раствором, пылинки, мелкие кристаллики растворенного вещества. Всего быстрее и легче кристаллизация начинается тогда, когда в насыщенный раствор помещается маленький кристалл - затравка. При этом выделении из раствора твердого вещества будет заключаться не в образовании новых кристалликов, а в росте затравки. Рост зародыша не отличается, конечно, от роста затравки. Смысл использования затравки состоит в том, что он "оттягивает" на себя выделяющееся вещество и препятствует, таким образом, одновременному образованию большого числа зародышей. Если же зародышей образуется много, то они будут мешать друг другу при росте и не позволят нам получить крупные кристаллы. Как распределяются на поверхности зародыша порции атомов или молекул, выделяющихся из раствора?
Как мы уже знаем, в каждом кристаллике атомы или молекулы вещества образуют упорядоченную упаковку и совершают малые колебания около своих средних положений. По мере нагревания тела скорость колеблющихся частиц возрастает вместе с размахом колебаний. Это увеличение скорости движения частиц с возрастанием температуры составляет один из основных законов природы, который относится к веществу в любом состоянии - твердом, жидком или газообразном. Когда достигнута определенная, достаточно высокая температура кристалла, колебания его частиц становятся столь энергичными, что аккуратное расположение частиц становится невозможным - кристалл плавится.

С началом плавления подводимое тепло идет уже не на увеличение скорости частиц, а на разрушение кристаллической решетки. Поэтому подъем температуры приостанавливается. Последующее нагревание - это увеличение скорости частиц жидкости.

В интересующем нас случае кристаллизации из расплава наблюдаются в обратном порядке: по мере охлаждения жидкости ее частицы замедляют свое хаотическое движение; при достижении определенной, достаточно низкой температуры скорость частиц уже столь мала, что некоторые из них под действием сил притяжения начинают пристраиваться одна к другой, образуя кристаллические зародыши. Пока все вещество не закристаллизуется, температура остается постоянной. Эта температура, как правило, та же, что и температура плавления.

Если не принимать специальных мер, то кристаллизация из расплава начнется сразу во многих местах. Кристаллики будут расти в виде правильных, свойственных им многогранников совершенно так же, как мы описывали выше. Однако свободный рост продолжается недолго: увеличиваясь, кристаллики наталкиваются друг на друга, в местах соприкосновения рост прекращается, и затвердевшее тело получает зернистое строение. Каждое зерно - это определенный кристаллик, которому не удалось принять своей правильной формы.

В зависимости от многих условий, и прежде всего от быстроты охлаждения, твердое тело может обладать более или менее крупными зернами: чем медленнее охлаждение, тем крупнее зерна. Размеры зерен кристаллических тел колеблются от миллионной доли сантиметра до нескольких миллиметров. В большинстве случаев зернистое кристаллическое строение можно наблюдать в микроскоп. Твердые тела обычно имеют именно такое мелкокристаллическое строение.
Теперь подумаем о том, как вырастить крупный одиночный кристалл.

Ясно, что требуется принять меры к тому, чтобы кристалл рос из одного места. А если уж начало расти несколько кристалликов, то надо сделать так, чтобы условия роста были благоприятны лишь для одного из них.

Глава IV. Собственные исследования

4.1. Анкетирование

В анкетировании участвовали учащиеся 5-8 классов, в количестве 88 человек. см. прил. 1

Вопрос 1 «Знаете ли вы что такое кристалл?»

Вывод: из 88 учащихся 93 % ответили - «да»

Вопрос 2 «Знаете ли вы, какими бывают кристаллы?»

Вывод: 74% знают о строении кристаллов.

Вопрос 3 «Можно ли вырастить кристаллы, из того что есть дома?»

Вывод: мнения опрошенных учеников практически разделилось поровну;

Вопрос 4 «Знаете ли вы, где применяются кристаллы?»

Вывод: половина опрошенных учеников не знают где применяются кристаллы.

Вопрос 5 «Все ли кристаллы получаются одинаковыми?»

Вывод: 78% опрошенных ответили, что кристаллы неодинаковы.

В ходе анкетирования результаты показали, что учащиеся знакомы с кристаллами, какими бывают кристаллы, знают о строении кристаллов. Но не имеют представления о выращивании кристаллов искусственным способом, а особенно в домашних условиях. А также не знают, где они применяются в жизни человека. Это доказывает актуальность моей исследовательской работы и ее значимость.

4.2 Экспериментальная часть

Следующий этап моей заключался в проведении опытов по выращиванию кристаллов и наблюдении за происходящими явлениями.

Я выращивала кристаллы поваренной соли, сахара и медного купороса.

Выращивание кристаллов - это искусство. Поэтому получается не все сразу. Немного настойчивости, упорства, аккуратности, и можно стать обладателем красивых кристаллов.

Опыт № 1
Цель: получить кристаллы из поваренной соли, сахара и медного купороса.

Для этого мне понадобилось:

3 ёмкости (стеклянные банки).

Поваренная соль, сахар и медный купорос.

3 бусинки.

В стеклянные банки я налила 500 мл холодной чистой воды. Туда небольшими порциями добавила по 100 гр.: в первую - соль, во вторую - сахар, в третью - медный купорос и перемешала. И приготовила насыщенные растворы. Насыщенный раствор - это такой раствор, в котором растворяемого вещества находится так много, что оно больше не растворяется.

На паровой бане нагрела растворы. Привязала к ниткам бусинки «затравки» и опустила в банки.

Ёмкости с растворами я поставила на верхнюю полку шкафа, прикрыла салфетками, чтобы избежать попадания в растворы пыли и грязи. см.прил. фото1

Через три дня я обнаружила, что нить с солевым раствором обросла маленькими кристаллами и на дне тоже появились небольшие кристаллы, края ёмкости были покрыты «инеем» из кристалликов соли. И еще я заметила, что количества воды в банках стало меньше, а кристаллы стали расти быстрее (см.прил. фото2).

Результат: мы получили кристалл поваренной соли.

1. Поваренная соль состоит из кристаллов.

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

Если в банке с солевым раствором появление кристаллов было видно невооруженным глазом, то в банке с сахарным раствором очень долго ничего не происходило, я уже начала думать, что раствор просто превратился в сладкий сироп. Как же я удивилась, найдя крупные красивые блестящие кристаллики сахара на шерстяной нитке!

2. Результат: мы получили кристалл сахара.

1. Сахар состоит из кристаллов.

2. При соприкосновении кристаллов сахара с водой, они растворяются.

3. По мере того как вода испаряется, сахар снова образует кристаллы.

То же самое я повторила с раствором медного купороса.

И только через месяц в растворе с медным купоросом начали расти кристаллы.

3. Результат: мы получили кристалл медного купороса.

1. Медный купорос состоит из кристаллов.

2. При соприкосновении кристаллов медного купороса с водой, они растворяются.

3. По мере того как вода испаряется, медный купорос снова образует кристаллы.

Общие сведения наблюдений

Получившийся кристалл

Температура окружающей среды одинакова, она равна 23 °С

V вода = 500мл

m соль = 100 г

В этом стакане кристалл вырос быстрее всех; по виду - поликристалл.

V вода = 500 мл

m сахара = 100 г

Рос медленнее всех.

V вода = 500 мл

m медного купороса = 100 г

Этот кристалл очень долго сидел на нитке в виде стерженька, но потом очень быстро стал расти, образовав три красивых камня.

Вывод: В результате проведенных исследований гипотеза полностью подтверждается: нам удалось вырастить кристаллы поваренной соли, сахара и медного купороса в домашних условиях (см. прил. фото 3,4,5).

Медный купорос

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

кристаллы различных веществ имеют разную форму;

на форму кристаллов оказывает влияние температура;

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».

В данном эксперименте я увидела, что каждый раствор имеет свой состав, возможно, поэтому кристаллы растут с разной скоростью.

А если взять один раствор, но с разными пропорциями.

Цель: Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла поваренной соли

Для этого мне понадобилось:

3 ёмкости.

Поваренная соль.

Палочка для перемешивания раствора.

3 бусинки.

В стеклянные банки я налила 100 мл холодной чистой воды. Туда небольшими порциями добавила соль: в первую - 60 г, во вторую - 100г, в третью -140 г и перемешала. На паровой бане нагрела растворы. Привязала к ниткам бусинки «затравки» и опустила в банки (см. прил. фото 6).

Общие сведения наблюдений

Температура окружающей среды, в которой находится раствор

Объём воды и масса соли в растворе

Получившийся кристалл

Температура окружающей среды одинакова, она равна 23 °С

V вода = 100 мл

m соль = 60 г

Вырос монокристалл, хоть и маленький, правильной формы; он рос медленнее всех. Время роста 2 месяца.

V вода = 100 мл

m соль = 100 г

Вырос поликристалл средней формы и размеров. Время роста 1 месяц.

V вода = 100 мл

m соль = 140 г

В этом стакане кристалл вырос быстрее всех; по виду - поликристалл. Время роста 2 недели.

Результат: мы получили кристаллы поваренной соли разных размеров (см. прил. фото 7,8,9).

1. Кристаллизация протекает по - разному, в связи с тем, что насыщенность растворов разная.

2. При соприкосновении кристаллов соли с водой, они растворяются.

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

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

5. В домашних условиях можно вырастить кристаллы разных размеров, если менять условия протекания кристаллизации.

Мой эксперимент показал, что кристаллы можно вырастить самой в домашних условиях.

У веществ разного химического состава кристаллы имеют разную форму и отличаются по таким свойствам, как симметрия, выращивание, к тому же углы, образованные соответственными гранями, в кристаллах разных веществ будут неравными (по закону постоянства углов). Но есть и сходства, например, кристаллы имеют кристаллическую решётку.

Кристаллы растут в насыщенном растворе при постепенном испарении жидкости. Кристаллы соли растут быстрее, а кристаллы сахара и медного купороса медленнее.

Кристаллы растут намного быстрее, когда много тепла и света. Весь процесс происходит за 2-3 недели. Кристаллы можно выращивать разного размера.

Мне понравилось выращивать кристаллы - это очень увлекательное занятие. Я узнала много способов выращивания кристаллов.

В будущем мне хотелось бы вырастить красивые кристаллы из других веществ разных цветов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

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. Для быстрого выращивания нужны оптимальные условия. Например, чтобы вырастить кристалл поваренной соли (за короткий срок), нужно поставить стакан с раствором в тёплое место, но раствор приготовить оптимальной концентрации - 100 мл воды и 140г соли. Если кристаллизация происходит медленно, то вырастет монокристалл, а если быстро - поликристалл, таким образом, гипотеза, выдвинутая в начале работы, полностью подтвердилась.

При изучении кристаллов я убедилась: свойства их настолько разнообразны, что я смогла исследовать лишь некоторые из них.

Познакомившись с миром кристаллов, понимаешь, что эта область науки интересна и занимательна. Кристаллы бывают не только природными, но также и искусственные выращиваемые человеком. Так же, как сама природа человек может задать форму, цвет и многие другие свойства кристаллам. В процессе работы мною были проведены опыты по исследованию условий выращивания кристаллов и было замечено, что скорость выращивания кристаллов зависит от:

температуры кристаллизатора;

близости насыщенного раствора к состоянию перенасыщенности;

рода вещества.

Для того чтобы вырастить красивый кристалл необходимо:

постоянно менять раствор на насыщенный;

следить за чистотой раствора (на дне сосуда в, котором выращивается кристалл, тоже образуются кристаллы, и один из них может прирасти к затравке, образовав дефект);

при замене раствора температура должна быть чуть выше комнатной.

Это надо, чтобы предотвратить образование дефектов. Нельзя вырастить красивый и ровный кристалл быстро, для этого надо пожертвовать временем.
При искусственном выращивании можно получить кристаллы крупнее и чище, чем в природе.

Есть и такие кристаллы, которые в природе редки и ценятся дорого, а в технике, очень нужны. А самое главное - искусственно выращивая кристаллы, создают вещества, каких вообще нет в природе.
В облаках, в глубинах Земли, на вершинах гор, в песчаных пустынях, в озерах, морях и океанах, в доменных печах, в аппаратах химических заводов, в научных лабораториях, в клеточках растений, в живых и мертвых организмах - везде встречаем мы кристаллы.

Литература:

1. Большая детская энциклопедия: Химия, сост. К. Люцис. М. : Русское энциклопедическое товарищество. 2000.

2. Владимиров А. В. Солёное золото: Научно-художественная литература. М. : Детская литература. 1986.

3. Долгова А. В., Короленкова Т. Г. «Наша планета Земля» М. : Пилигрим, 1998.

4. Интерактивная энциклопедия «Всё обо всём», М. : Махаон 2007.

5. Леенсон И. А. Занимательная химия. М. : Дрофа. 1996.

6. Энциклопедия для любознательных «Что, зачем и почему? » М. : Махаон 2012.

7. Энциклопедический словарь химика. М. : Педагогика. 1990.

Интернет-сайты:

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение 1

Класс______

1.Знаете ли вы что такое кристалл?

2.Знаете ли вы какими бывают кристаллы?

3.Можно ли вырастить кристаллы из того, что есть дома?

4.Знаете ли вы где применяются кристаллы?

5.Все ли кристаллы получаются одинаковыми?

Результаты проведенного анкетирования

5 класс (22 чел.)

6 класс (22 чел.)

7 класс (22 чел.)

8 класс (22 чел.)

Насыщенный Насыщенный Насыщенный

раствор раствор раствор

САХАРА СОЛИ МЕДНОГО КУПОРОСА

Раствор Раствор Раствор

100 мл воды 100 мл воды 100 мл воды

60гр соли 100гр соли 140гр соли

Если материал вам не подходит, воспользуйтесь поиском