IV Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПРОЦЕСС ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ
Абакова А.А.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

«Чем больше вглядываешься в кристалл, тем глубже он затягивает вас в свою глубину очарования»

И.Е.Репин.

Кристаллы - удивительное и непредсказуемое явление природы. Размеры, цвета и формы кристаллов иногда просто поражают своей необычностью. Это и снежинки зимой, и драгоценные камни в ювелирных изделиях. Мы строим дома из кристаллов, также едим кристаллы, лечимся ими, но, что самое главное – мы сами частично состоим из кристаллов. Соль, сахар, снег, лед, глина и песок, сотни других веществ – все это не что иное, как кристаллы.

Мне захотелось узнать больше о кристаллах и найти ответы на вопросы:

- Что такое кристаллизация? Как происходит этот процесс? Что такое кристалл? Где встречаются кристаллы? Как выглядят? Какие бывают? Можно ли вырастить кристаллы самим? А, если да, то из чего и как? Какие факторы влияют на рост кристалла?

А также мне стало интересно, что может повлиять на рост кристалла? Оказалось, магнитное поле имеет воздействие на этот процесс, но я захотела это проверить!

Тема моего проекта «Влияние магнитного поля на процесс выращивания кристаллов»

Цель исследования: вырастить кристаллы из растворов и исследовать влияние магнитного поля на выращивание кристаллов в домашних условиях.

Для того чтобы достичь поставленной цели я поставила перед собой задачи:

  1. собрать, изучить и систематизировать материал о кристаллах, воспользовавшись различными источниками;

  2. познакомиться со способами выращивания кристаллов и научиться выращивать кристаллы в домашних условиях;

  3. провести наблюдения за процессом кристаллизации с воздействием и без воздействия магнитного поля.

  4. обобщить результаты наблюдений.

Гипотеза: я предполагаю, что если воздействовать на процесс кристаллизации магнитным полем, то это повлияет на вид кристалла.

Объект исследования: кристаллы.

Предмет исследования: влияние магнитного поля на процесс выращивания кристаллов в домашних условиях.

Методы исследования:1) сбор информации; 2) наблюдение; 3) эксперимент.

Актуальность исследования: выращивание кристаллов - интересное и увлекательное занятие и, пожалуй, самое простое, доступное и недорогое для большинства юных исследователей, максимально безопасное с точки зрения техники безопасности, что немаловажно для тех, кто проводит эксперименты дома. Тщательная подготовка и выполнение оттачивают навыки в умении аккуратно обращаться с веществами и правильно организовывать свою работу. А также неотъемлемой частью нашей жизни стали приборы на основе жидких кристаллов, поэтому эта тема актуальна для современного человека.

Практическая значимость состоит в создании классной коллекции «Кристаллы», составлении презентации с фотографиями выращенных кристаллов. Результаты исследования могут быть использованы на уроках окружающего мира, во внеклассных мероприятиях, на занятиях внеурочной деятельности.

1. Разнообразный мир кристаллов и их применение.

1.1. Что такое кристаллы?

В недрах земли люди порой находят камни, имеющие удивительную форму – иногда кажется, что их кто-то специально выпиливал, затем полировал, чтобы они приобрели именно такую форму. Правильность и совершенство формы этих камней часто поражают человека своей красотой. Иногда, нам трудно поверить, что они образовались сами без участия человека. Именно такие камни с природной, не сделанной руками человека, правильной, симметричной, многогранной формой и называются кристаллами. Так что же такое кристаллы?

В толковом словаре Владимира Даля кристалл — «ископаемое, образующее от природы правильное геометрическое тело; гранка, гранник, самогранник; переиначено в хрусталь, самородное, горное стекло, или белое, граненое стекло». По С.И.Ожегову – это «твердое тело, имеющее упорядоченное, симметрическое строение». Частички, из которых состоит кристалл, в разных веществах выстраиваются и соединяются вместе различными способами. Из-за этого кристаллы могут иметь различные формы и размеры. Существуют монокристаллы и поликристаллы. Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов, называют поликристаллическим. Одиночные кристаллы называются монокристаллами. Изучением кристаллов занимается специальная наука кристаллография; ее изучают в институтах и университетах, когда уже знают и химию, и физику и некоторые другие науки. Кристаллография – это наука о строении, свойствах, образовании и росте кристаллов, которая зародилась в18веке. Как образовались красивые кристаллы горного хрусталя, светящиеся многочисленными сколами увидеть в природных условиях невозможно. Искусственные же кристаллы некоторых минералов ученые получают в лабораториях с помощью очень сложных приборов.

1.2. История происхождения слова «кристалл»

Слово «кристаллос» в переводе с греческого первоначально означало «лёд», а в дальнейшем «горный хрусталь». Удивительное сходство кристаллов льда и горного хрусталя было подмечено уже давно. Первые сведения о горном хрустале мы находим у римского учёного Плиния Старшего (I век н. э.). В древности и в средние века думали, что кристаллы горного хрусталя и кристаллы льда – одно и то же, только лёд замерзает у нас на глазах, а горный хрусталь – лишь при особенно сильном морозе. Предполагали, что лёд становится хрусталём через тысячу лет, а хрусталь становится алмазом через тысячу веков. Но словом «кристалл» называют не только кристаллы замерзшей воды. Почти все камни, горные породы состоят из кристаллов. Соль, сахар и многое другое вокруг нас – это все кристаллические вещества. Самые красивые среди кристаллов – драгоценные камни. В древности кристаллам приписывали всякие необыкновенные свойства. Считали, например, что кристалл аметиста навевает счастливые сны, изумруд спасает мореплавателей от бурь, сапфир помогает при укусах скорпионов, алмаз бережёт от болезней, топаз приносит счастье в ноябре, гранат – в январе и т. д. Человека, укушенного змеёй, заставляли съесть толчёный изумруд. Древние инки поклонялись как божеству большому кристаллу зелёного изумруда.

1.3.Разнообразие кристаллов

Кристаллы, которые залегают глубоко в земле, являются бесконечно разнообразными. Их часто называют «цветами мира камней». Размеры таких природных кристаллов достигают подчас человеческого роста. Встречаются также очень тонкие кристаллы, толщина которых меньше чем у листка бумаги. Но бывают и огромные пласты, толщина которых достигает нескольких метров. Бывают кристаллы маленькие, узкие и острые как иголки, но также могут быть громадной формы, на подобии величественных колонн. Иногда образуются дендриты - это кристаллы, похожие на веточки дерева; очень хрупкие, но очень красивые. Многие кристаллы идеально чисты и прозрачны, как вода. Недаром постоянно можно слышать выражения: «прозрачный, как кристалл», «кристально чистый». Некоторые минералы образуют кристаллы, которые разглядеть можно только с помощью микроскопа.

1.4. Применение кристаллов

Применения кристаллов в науке и технике так многочисленны и разнообразны, что их трудно перечислить. Поэтому ограничусь несколькими примерами. Например, каменная соль давно и навечно вошла в жизнь человека. Мы называем ее в быту просто солью, в технике - поваренной, или пищевой, солью. Ни с чем несравнимый вкус соли человек оценил давно. В древности страны, куда ее завозили, платили цену, равную золоту: за килограмм соли – килограмм золотого песка.

Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство у людей. Их цвет, блеск и форма затрагивали человеческое чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище.

Самый твердый и самый редкий из природных минералов - алмаз. Сегодня алмаз в первую очередь камень-работник, а не камень-украшение. Благодаря своей исключительной твердости алмаз играет громадную роль в технике. Алмазными пилами распиливают камни. Вся часовая промышленность работает на искусственных рубинах. Кристалл кварца используется в телефонных трубках. А самая красивая, самая чудесная разновидность кварца - это и есть горный хрусталь т.е. прозрачные кристаллы кварца. Поэтому из прозрачного кварца делают линзы, призмы и др. детали оптических приборов.

Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках XX века. Неотъемлемой частью нашей жизни стали мобильные телефоны, цифровые фото- и видеокамеры уже вытеснили пленочные фотоаппараты, жидкокристаллические телевизоры и мониторы постепенно изживают старые. (В 1888 году австрийский ботаник Реинедзер обнаружил, что при нагревании кристалл размягчался и в дальнейшем превращался в настоящую жидкость). И сейчас ещё часто люди, рассматривая чудесные, сверкающие, переливающиеся многогранники кристаллов, не хотят верить, что они созданы природой, а не человеком.

2. Выращивание кристаллов в домашних условиях.

2.1 Ход исследования.

Изучив теоретический материал о выращивании кристаллов, я решила вырастить два кристалла на основе медного купороса и во время выращивания проверить один из факторов, влияющих на рост: магнитное поле.

2.2. Практическая часть.

Опыт 1. Выращиваем кристалл из медного купороса в домашних условиях.

Медный купорос можно приобрести практически в любом хозяйственном магазине. Это вещество является токсичным, поэтому в работе необходимы перчатки.

Мне понадобилось:

1. кипяченая вода – 300 мл

2. ёмкость для раствора (я использовала пластмассовый стакан)

3. камни (на них будет расти кристалл)

4. медный купорос 200 г

Сначала нужно залить кипяченую воду (она должна быть как можно горячей, чтобы медный купорос растворился). Затем добавить медный купорос и размешать все до полного растворения.

После этого оставить раствор на час, пока он не остынет. В остывший раствор нужно положить камни (так чтобы они равномерно распределились по дну) и сверху добавить несколько кристаллов медного купороса.

Оставить раствор на несколько недель пока уровень раствора не уменьшится и не будет видна верхняя точка кристалла. Затем раствор можно слить и отделить готовый кристалл.

По такой схеме я вырастила два кристалла и во время выращивания проводила Опыт 2, который проверяет один из факторов, влияющий на рост кристалла.

Опыт 2. Как влияет магнитное поле на рост и форму кристаллов

Стаканчики с растворами я помещаю на приготовленную установку из магнитов, образующих магнитное поле. Другие стаканчики с такими же растворами - вдали от магнитов.

После того как кристаллы выросли, я изучила их под микроскопом. На кристалле, который был под воздействием видны скопления, образованные под действием магнитного поля. Кристалл без воздействия ровный, без скоплений.

Результаты исследования

Кристаллы

Первое появление кристаллов

Форма

Цвет

Размер

Под воздействием магнитного поля

на 1 сутки

неправильная

насыщенный

крупные

Вне действия магнитного поля

на 1 сутки

правильная

ненасыщенный

мелкие

Заключение.

1. Вырастить кристалл дома оказалось очень легко и интересно.

2.Магнитное поле влияет на рост кристалла. Воздействуя на кристаллы в момент их роста магнитным, а возможно и электромагнитным полем, можно получать кристаллы различной формы.

Библиографический список.

  1. Белов Н.В. Энциклопедия драгоценных камней и кристаллов, Минск: «Харвест», 2009. - 159с.

  2. Большая книга «Почему». Перевод с итальянского Ольги Живаго, М.: РОСМЭН, 2008. -320с.

  3. Даль В.И. Толковый словарь живого великорусского языка: В 4 т.Т. 2-Олма-Пресс, 2001. - 672

  4. Ожегов С.И. Словарь русского языка/Под ред. Н.Ю. Шведовой.М.: Рус.яз.,1989,750с.

  5. Шалагаева Г.П. Современная энциклопедия начальной школы. М.: «Эксмо», 2006. -128

  6. Я познаю мир. Детская энциклопедия: клады и сокровища. -М.: Олимп; ООО «Фирма «Издательство АСТ», 2000. -224с.

Интернет- ресурсы:

1. Геология Земли http://www.geologiazemli.ru/articles/112

2. Кристаллов.NET http://www.kristallov.net/mineraly.html

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