XIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Выращивание кристаллов в домашних условиях
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Меня зовут Булдаков Александр, 9 лет
Представляю вашему вниманию тему своего исследования: "Выращивание кристаллов в домашних условиях"
Актуальность. Мы живем на Земле, которая сложена из кристаллических пород: мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, выращиваем кристаллы в лабораториях, едим кристаллы. Так, например, горные породы состоят из кристаллов: песчаники, известняк, гранит. Мне нравится экспериментировать, наблюдать и собирать коллекции. Также меня привлекают кристаллы. Мне стало интересно узнать, можно ли вырастить кристаллы в домашних условиях.
Цель: изучить возможность выращивания кристаллов в домашних условиях.
При работе над темой я поставил следующие задачи:
- узнать, о сущности кристалла;
- выяснить, как можно получить кристалл в домашних условиях;
- провести опыт по выращиванию кристаллов;
- провести анкетирование.
- выпустить буклет – памятку для юных исследователей;
- обобщить полученные данные и сделать вывод.
Предмет исследования: процесс кристаллизации
Объект исследования: кристаллы
Методы исследования: сбор и изучение источников, проведение опыта, анализ и обобщение полученных данных.
Практическая значимость:материалы исследования можно использовать на уроках окружающего мира, во внеклассных мероприятиях, на занятиях внеурочной деятельности.
Гипотеза: Я предполагаю, что кристаллы действительно можно выращивать в домашних условиях и для этого в каждом доме найдутся необходимые материалы.
Глава 1. Что говорит наука о кристаллах.
Чтобы раскрыть тему исследования, я обратился к ресурсам Интернета и научным данным книг, журналов.
а) История о кристаллах.
В ходе работы я узнал, что термин «кристалл» происходит от греческого "кристаллос", что означает лёд или горный хрусталь, с которого началась наука о кристаллах. Горный хрусталь впервые был найден в древности среди вечных снегов в Швейцарских Альпах. Первые сведения о горном хрустале мы находим у римского учёного. 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.
В 2000 году, в мексиканской пустыне Чихуахуа была открыта необычная пещера, где находятся самые большие природные кристаллы селенита. Они получили названия «Глаз Королевы», «Пещера Парусов» или «Стеклянная пещера».
б) Как же происходят кристаллы в природе?
Природные кристаллы образуются в ходе определенных породообразующих процессов. В земной коре имеются массы расплавленных горных пород. Когда массы этих жидких или расплавленных горных пород выталкиваются к поверхности земли, при охлаждении они начинают остывать, приобретать твердую кристаллическую форму. 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. В природе существуют сотни веществ, образующих кристаллы. Вода - одно из самых распространенных из них. Замерзающая вода превращается в кристаллы льда или снежинки.
Кристаллы также могут образовываться из пара. Например, пар, который мы выдыхаем при сильных морозах, превращается в небольшие белые хлопья. Во время первых осенних заморозков трава и ветви низкорослых кустарников могут покрыться удивительными кристаллами воды, которая испаряется по мере повышения температуры.
в) Применение кристаллов.
Кристаллы находят довольно широкое применение в технике и быту. Так, благодаря сверхвысокой твердости алмазы, природные и искусственные, используются в промышленности для изготовления высокопрочных режущих инструментов, специальных опорных элементов для особо точных хронометров и других приборов, а ограненные алмазы- бриллианты - считаются самыми дорогими драгоценными камнями. Рубины также являются драгоценными камнями. Они, как и алмазы, широко применяются в часовой промышленности, на фабриках по изготовлению химического волокна. Кристаллы кварца нашли применение в радиотехнике.
Все мы слышали выражение «жидкокристаллический дисплей или экран». Какие же кристаллы считаются жидкими? Так называют не совсем обычные вещества, которые соединяют в себе свойства как жидкости, так и кристаллических тел. От жидких тел они унаследовали текучесть, а от твердых- упорядоченность в ориентации молекул. Самое широкое применение жидкие кристаллы получили в плоских телевизионных кранах, индикаторах часов, калькуляторов, компьютерной технике.
Глава 2. Выращивание кристаллов дома
В ходе исследования выяснил, что кристаллы можно выращивать в домашних условиях, к примеру, из поваренной соли, сахара, медного купороса, соды, бруса и другие. Можно использовать два способа.
1. Метод охлаждения раствора заключается в том, что при охлаждении растворение солей в растворе замедляется, и они выпадают в осадок. Если раствор охлаждается быстро, то получается множество мелких кристаллов, если медленно, то несколько крупных.
2. Постепенное удаление воды из насыщенного раствора путем простого испарения жидкости.
При работе с выращиванием кристаллов следует помнить о собственной безопасности. Для надо соблюдать правила:
1. Нельзя для опытов использовать неизвестные реактивы;
2. Нельзя во время опыта одновременно принимать пищу;
3. Нельзя реактивы для выращивания кристаллов держать в открытом и доступном месте, особенно если у вас маленькие дети и животные;
4. Использовать резиновые перчатки,
5. При попадании раствора солей, кислоты на кожу или в глаза следует промыть все проточной водой, при необходимости обратиться к врачу.
Глава 3. Практическая часть исследования.
1. Мои наблюдения и эксперименты.
Задача: вырастить кристаллы в домашних условиях из соли, медного купороса и готовых наборов по выращиванию кристаллов.
В процессе работы я провел более 10 опытов, часто один опыт являлся продолжением предыдущего.
2. Я понял, что выращивание кристаллов – это искусство, поэтому немного настойчивости, упорства, аккуратности, и можно стать обладателем красивых кристаллов, но нужно обязательно соблюдать правила техники безопасности. Именно поэтому я обратился к своей учительнице.
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.
Вывод:
1. Поваренная соль состоит из кристаллов.
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. Можно вырастить кристаллы при необходимых условиях: наличие насыщенного солевого раствора и ниточки с затравкой.
Выращивание кристаллов из медного купороса
Берем банку с водой, добавляем медный купорос, тщательно перемешиваем до тех пор, пока он будет растворяться. Ёмкость с водой лучше всего постепенно подогревать для более быстрого растворения химиката. В процессе вода начнет менять цвет – от голубого до тёмно синего. После этого в стеклянную банку опускаем «затравку». Это обычная ниточка, привязанная на карандаш. И уже через пару дней мы видим, что на ниточку наросло множество маленьких кристалликов синего цвета. Продолжаем выращивание до тех пор, пока вода не станет светлого цвета, а кристаллы не перестанут расти.
Результат: мы получили кристалл медного купороса. Выращенные кристаллы небольшой формы можно использовать в качестве украшения, например, рамки для фотографий или других предметов.
Заключение:
Кристалл - это твердое состояние вещества. Кристаллы имеют определенную форму, размеры, количество граней, цвета, но большинство из них прозрачные.
В природе кристаллы образуются в момент охлаждения жидкости и её последующего затвердевания. Ученные изобрели быстрые способы выращивания искусственных кристаллов. Их можно вырастить и в домашних условиях.
Я узнал, что мы окружены кристаллами, что в нашей повседневной жизни так же используются кристаллы.
Считаю, что гипотеза доказана. В результате работы Я научился выращивать кристаллы.
Список источников:
1. http://course-crystal.narod.ru/p31aa1.html: Мир кристаллов (дистанционный курс по физике)
2. М.П. Шасколинская. Кристаллы.: Москва. - Наука. Физико-математическая литература, 1995г.
3. Ресурсы интернет.