X Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Выращивание кристаллов из медного купороса в домашних условиях.
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Однажды мы с мамой смотрели научную передачу и я понял, что в мире очень много интересного и необычного. Вот, например, кристаллы. Они встречаются в нашей жизни везде, притягивая своей загадочностью, вызывая интерес к наблюдению и изучению.
Говорят, что кристаллы растут. Почему же они могут расти? Ведь это не растение.
Я узнал, что в природе найти нужный кристалл сложно, поэтому его можно вырастить искусственно. Например, из медного купороса. Мне стало интересно, можно ли выращивать кристаллы и как это сделать. Мама вспомнила, что когда то в школе они выращивали на уроке физики кристалл из поваренной соли. И мы решили попробовать.
Так была выбрана тема моего исследования: «Выращивание кристаллов из медного купороса в домашних условиях».
Цель исследования: выращивание кристаллов из медного купороса в домашних условиях.
Задачи исследования:
• узнать больше о кристаллах;
• приготовить раствор для выращивания кристаллов из медного купороса;
• в домашних условиях вырастить кристаллы медного купороса измеряя его длину;
Гипотеза:
Мы предположили, что кристаллы медного купороса могут появляться при создании определенных условий. Если изменять условия выращивания кристаллов, то можно получать кристаллы разной формы. Кристаллы можно вырастить в домашних условиях. Предмет исследования: медный купорос.
Методы исследования:
работа с литературой;
работа в сети интернет;
рассматривание иллюстраций;
рассматривание бижутерии из искусственных камней;
получение информации от взрослых;
эксперименты.
3
Литературный обзор
Слово «кристалл» означало в переводе с греческого только «лёд» (6)
Кристаллы многих минералов и драгоценных камней были известны и описаны ещё несколько тысячелетий назад (рис.1).
Кристалл — это твердое состояние вещества. Он имеет определенную форму и определенное количество граней вследствие расположения своих атомов (8).
Образование кристалла - это постепенное "налипание" молекул вещества на мелкий кристалл. Сначала образуется маленький кристалл – затравка. Во время налипания молекул на затравку кристалл растёт (2).
Я узнал, что существует три вида образования кристаллов: из расплавов, из растворов и из насыщенных паров.
В застывающем расплаве образуются кристаллические зародыши, из которых вырастают маленькие кристаллики.
Из насыщенных растворов получают кристаллы поваренной соли, медного купороса, сахара.
Из насыщенных паров образуются снежинки, узоры на стекле, иней на ветках деревьев (5).
Из книг, энциклопедий и из рассказов взрослых я узнал, что кристаллы бывают в природе (природные) и выращенные искусственно в лаборатории (искусственные).
Природные кристаллы вырастают в недрах нашей планеты в естественных для роста условиях (рис.2,3,4).
Искусственные кристаллы выращиваются в лабораториях или в домашних условиях (рис.5,6) (5)
Увидеть кристаллы можно в каждом доме, если заглянуть в солонку или сахарницу.
Посмотрите в лупу на соль и сахарный песок. Каждая крупинка — это тоже кристаллик с ровными, гладкими гранями. В кусковом сахаре очень хорошо видно, как поблескивают отдельные грани слипшихся вместе мелких кристалликов (рис. 7,8).
Люди используют кристаллы в строительстве, при производстве ювелирных изделий, часов, электронных приборов, компьютерной техники.
Вы, наверное, все видели красивые кристаллы на выставках изделий из природного камня, на картинках в книгах и журналах. Какие они красивые и разные (4).
Где же взять столько кристаллов? Люди научились их выращивать в лабораториях.
Меня очень заинтересовало, как можно вырастить кристаллы и можно ли их вырастить дома.
4
2. Ход работы
Мама предложила вырастить кристаллы из медного купороса. Но так как медный купорос токсичен, то нам пришлось соблюдать меры осторожности: использование не пищевой посуды. После работы тщательно промыть руки с мылом.
Выращивание кристаллов — процесс очень интересный, но долгий.
Свой эксперимент я начал 11 ноября 2019 года.
Для своей работы мне понадобилось:
3 пачки по 50 грамм медного купороса,
пол литровая банка горячей воды (рис.9).
В горячей воде я размешал порошок сульфата меди и получил насыщенный раствор синего цвета медного купороса (рис. 10,11).
Насыщенный раствор — это такой раствор, в котором растворяемого вещества находится так много, что оно больше не растворяется (1).
Поставил на сутки банку на окно и прикрыл пленкой, чтобы туда не попала пыль (рис.12).
Через неделю я увидел, что на дно банки осели синие кристаллы. Они были очень красивые, но маленькие. Мне хотелось вырастить большой кристалл.
3. Я процедил насыщенный раствор медного купороса в чистую банку через марлю.
4. Выбрал для затравки самый большой кристалл медного купороса (5 мм). Его я обвязал ниткой. Другой конец нитки привязал к карандашу для того, чтобы кристалл был в подвешенном состоянии, а не опустился на дно банки.
5. Опустил заготовку в насыщенный, процеженный раствор медного купороса и накрыл банку картонкой для того, чтобы туда не попали пыль и мелкие частицы грязи.
При попадании мелкой грязи кристалл мог получиться с дефектами.
6. Поместил банку с раствором на подоконник, где было много света и тепло и стал наблюдать за ростом кристаллов каждый день, фотографировать (рис.13,14,).
В течении нескольких дней я заметил, что кристалл начал расти (рис.15,16,17). На дне банки тоже стали образовываться кристаллы, которые тоже росли. Ещё было заметно, что количество раствора постепенно уменьшается, так как жидкость испаряется.
Тогда я решил сделать дополнительно насыщенный раствор.
7. Для этого опять процедил через марлю и долил в банку с затравкой. Мой кристалл постепенно рос.
Свой эксперимент я закончил 30 января 2020года. Размер кристалла был 7,5 сантиметров (рис.18).
5
8. Я аккуратно извлёк полученный кристалл из банки, обрезал нитку и высушил бумажной салфеткой .
Но тут возникла проблема. Так как кристалл был многогранным, то маленькие кусочки краёв начали отламываться. Мы с мамой решили
посмотреть в интернете, как можно сохранить кристалл. Там было сказано, что его можно покрыть бесцветным лаком для ногтей.
9. Так мы и сделали, покрыли его лаком. Когда кристалл обсох, то он не был уже таким хрупким (рис.19).
Так же мне понравились кристаллы, которые росли на дне банки. Они были разные – плоские, многогранные. Я решил их тоже достать, высушить, обработать лаком. У меня получилась замечательная коллекция синих кристаллов .
Вывод: Эксперимент удался. Кристаллы могут расти в насыщенном растворе, где есть свет и тепло.
6
Заключение
В ходе исследовательской работы мы:
узнали интересное о кристаллах;
• у нас получилось приготовить раствор для выращивания кристаллов из медного купороса;
• нам удалось вырастить кристаллы из медного купороса измеряя его длину;
Таким образом, в результате нашего эксперимента, мы нашли подтверждение нашей гипотезы, кристаллы медного купороса могут появляться при создании определенных условий. Если изменять условия выращивания кристаллов, то можно получать кристаллы разной формы.
Мой эксперимент показал, что кристаллы можно вырастить самому в домашних условиях. Что бы вырастить кристалл нужно: приготовить насыщенный раствор вещества; выделить на следующий день кристалл - затравку; закрепить кристалл-затравку в растворе и ждать.
Форма кристалла зависит от того, как расположены частицы из которых он состоит.
Мне понравилось выращивать кристаллы - это очень увлекательный процесс.
В будущем мне хотелось бы попробовать вырастить красивые кристаллы из других веществ, например сахара, соли.
7
Литература и интернет – источники.
1. Алексинский В. Н «Занимательные опыты по химии" 1995г.
2. Большая детская энциклопедия: Химия, сост. К. Люцис. М. : Русское энциклопедическое товарищество. 2000.
3. Большая иллюстрированная энциклопедия эрудита «Издательство МАХАОН» 2006г.
4. Кантор Б. З «Минерал рассказывает о себе" 1985г.
5. Китайгородский А.И «Кристаллы» 1950г.Кузмичева Г.М. «Основные разделы кристаллографии» 2002г.
6. http :// www. crystalgrowing. com / index _ e.htm
8
Приложение
Рис.1 Кристалл кварца рис.2 кристалл топаза
Рис.3 Горный хрусталь рис. 4 Кристалл снежинки
Искусственные кристаллы
Рис.5 Медный купорос рис.6 Синтетический кварц
(фото из личного архива
Прошина Дениса)
Рис.7 Кристаллы соли под Рис.8 Кристаллы сахара
Микроскопом под микроскопом
9
Для эксперимента мы использовали
Рис.9 Медный купорос
(фото из личного архива
Прошина Дениса)
Процесс приготовления затравки
Рис.10 Приготовление насыщенного Рис.11 Процеживание раствора
Раствора (фото из личного архива (фото из личного архива Прошина Дениса)
Прошина Дениса)
Рис.12 (фото из личного архива Про- Рис.13 Образование затравки (фото
шина Дениса) из личного архива Прошина Дениса)
10
Рис.14 Выбор затравки (фото из личного
Архива Прошина Дениса)
Наблюдение за ростом кристалла
Рис.15 (фото из личного Рис.16 (фото из личного архива
Архива Прошина Дениса) Прошина Дениса)
Рис.17 (фото из личного архива
Прошина Дениса)
Процесс обработки
Рис.18 (фото из личного архива Прошина Дениса)
Рис.19 Мой кристалл
(фото из личного архива Прошина Дениса).