XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Выращивание кристалла в домашних условиях
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1.ВВЕДЕНИЕ
Кристаллы – поразительные создания природы. Каждый человек в своей жизни хотя бы один раз любовался их невероятным блеском. Они завораживают своими правильными формами, большим разнообразием расцветок. Кристаллы выглядят таким образом, словно их кто – то специально вырезал, отшлифовал и раскрасил. Человечество с древних времен изучает свойства кристаллов. Когда то они возникли из пересыщенных водных растворов. Многие из самых обычных веществ вокруг нас представляют из себя кристаллы. Замерзающая вода превращается в кристаллы льда или снежинки. Каждая отдельная частица соли или сахара – тоже кристалл и мы употребляем их в пищу! Кристаллы можно легко увидеть без микроскопа. Они разной величины и формы. Красивые и загадочные.
Тема выращивания кристаллов становится все более актуальной для всего человечества. В настоящее время кристаллы буквально вошли в каждый дом. В сердце каждого телевизора, сотового телефона, компьютера находится кристалл. Выращивание кристаллов сохраняет природные богатства и ускоряет научно-технический прогресс. Сейчас мы знаем, что даже некоторые части нашего организма кристалличны, например, роговица глаза. Мир кристаллов и мир людей стали неразрывны. Мне захотелось как можно больше узнать об этом чуде природы. Что это такое, как они появляются, какие бывают, чем они отличаются, как долго растут. Я решил попробовать вырастить кристалл в домашних условиях.
Актуальность работы: кристаллы играют большую роль в жизни человека. Их используют в качестве украшений, элементов декора, в науке и технике.
Гипотеза: некоторые кристаллы легко выращиваются в домашних условиях.
Предмет проекта: кристаллы.
Объект проекта: рост кристаллов.
Цель проекта: научиться выращивать кристаллы медного купороса в домашних условиях.
Задачи проекта:
1.Собрать информацию о кристаллах, их разновидностях и применении.
2.Определить способ выращивания кристаллов в домашних условиях.
3.Познакомиться с мерами безопасности при проведении опытов.
4.Вырастить кристаллы медного купороса.
5.Сделать выводы.
2.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
§ 1. Что такое кристаллы. Разновидности кристаллов.
Кристаллы – это твердые тела, которые имеют упорядоченное, симметрическое строение. В переводе с греческого слово «кристалл» означает «прозрачный лед». Вначале так называли горный хрусталь [4]. Главной особенностью кристалла считали его прозрачность, поэтому позднее так стали называть все прозрачные твердые тела. Один из самых авторитетных античных философов Аристотель писал, что «кристаллос рождается из воды, когда она полностью утрачивает теплоту». Римский поэт Клавдиан в 390 году то же самое описал стихами: «Ярой альпийской зимой лед превращается в камень. Солнце не в силах затем камень такой растопить».
Сейчас словом «кристалл» называют все твердые тела с упорядоченной внутренней структурой, которая часто проявляется в виде правильной геометрической формы тела.
Кристаллические тела делятся на два больших вида - монокристаллы и поликристаллы. Твердое тело, состоящее из большого числа одиночных кристалликов, называют поликристаллическим. Одиночные кристаллы называют монокристаллами.
Как можно объяснить появление кристаллов? Составляющие их атомы или более сложные соединения можно представить в виде элементов пазла. Выпускают такие картинки для детей и взрослых – их надо собирать из отдельных кусочков. Каждый кусочек соединяется с соседним, в результате начинает расти целая картинка. Так и кристаллы, ну а их форма завист от того, из каких элементов они сложены [3].
Именно поэтому кристаллы также делят на группы по их происхождению: природные (естественные) и искусственные (выращенные человеком). Природные кристаллывырастают в недрах планеты в естественных для роста условиях. Искусственные кристаллы выращиваются в лабораториях или домашних условиях. Например, кристаллы поваренной соли можно вырастить дома. Кристаллы рубина могут быть выращены как самой природой, так и в лаборатории людьми. Но существуют кристаллы, например парателлурит, которые не вырастают в природе, их можно получить только в лабораторных условиях. (см. Приложение 1)
§ 2. Применение кристаллов.
Применение кристаллов в науке и технике очень разнообразно. Приведу только несколько примеров. Самый твердый и редкий минерал – алмаз – используется как украшение. Так же из-за его исключительной твердости многие режущие инструменты покрывают смесью алмазного порошка и клейкого вещества. Алмазным порошком шлифуют и полируют твердые камни, закаленную сталь, твердые сплавы.
Рубин и сапфир относятся к самым красивым и дорогим из драгоценных камней. Но у них есть и другие применения. Все часы работают на искусственных рубинах. Рубины используют в лазерах, так как его кристалл усиливает свет. Сапфир прозрачен, поэтому из него делают пластины для оптических приборов.
Кристаллы используются в устройствах для записи и воспроизведения звука. Кристаллы кремния и германиявходят в состав полупроводниковых диодов, которые есть в каждом компьютере и мобильном телефоне.
Так же в технике нашел свое применение материалполяроид – тонкая прозрачная пленка, заполненная крохотными игольчатыми кристаллами. Поляроидные пленки используют в поляроидных очках, так как они гасят блики отраженного света. Это важно для полярников, которым приходится смотреть на ослепительный снег, а так же для водителей автотранспорта.
Тема выращивания кристаллов становится все более актуальной для всего человечества. В настоящее время кристаллы буквально вошли в каждый дом. В сердце каждого телевизора, сотового телефона, компьютера находится кристалл. Выращивание кристаллов сохраняет природные богатства и ускоряет научно-технический прогресс. Сейчас мы знаем, что даже некоторые части нашего организма кристалличны, например, роговица глаза. Мир кристаллов и мир людей стали неразрывны.
3.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
(выращивание кристалла медного купороса)
Для выращивания кристалла в домашних условиях, мы с мамой решили взять медный купорос. Медный купорос купили в магазине садово-огородного инвентаря, где он продается как средство по борьбе с плесенью.
Чтобы вырастить кристалл необходимо: медный купорос, емкость для выращивания кристалла, чистая вода, бинт. (см. Приложение 2)
ВАЖНО! Нужно помнить, что медный купорос это химический реактив, поэтому дети должны работать с ним только под наблюдением взрослых, наличие перчаток обязательно, по завершении работы нужно вымыть руки с мылом!
Этап 1. Приготовление раствора.
Сначала необходимо приготовить насыщенный раствор. Для этого в банку надо залить горячую воду (60-70 градусов), затем небольшими порциями добавлять медный купорос и размешивать его до тех пор, пока он не перестанет растворяться. Примерно на 300 мл воды положили 100 г медного купороса. (см. Приложение 3)
Этап 2. Фильтрация раствора.
Готовый раствор, остывший до комнатной температуры, необходимо процедить через бинт и перелить в другую ёмкость. Далее нужно накрыть ёмкость листом картона от попадания пыли и мусора и поставить на сутки в спокойное место, где нет сквозняков, вибрации и сильного света. (см. Приложение 4)
Этап 3. Помещение «затравок».
Через сутки на дне стакана уже можно наблюдать выпавшие маленькие кристаллики. Их появляется много, причем часть из них располагается скоплениями, а некоторые - одиночными экземплярами. Для дальнейшей работы необходимо выбрать кристаллы наиболее правильной формы без дополнительных включений или примесей. После того как вы выбрали подходящий кристалл, надо привязать его к нити, нить прикрепить на картонку, и опустить кристаллик в процеженный раствор, так чтобы он не касался стенок и дна емкости. Этот процесс называется «затравка». Перенесите ёмкость с насыщенным раствором и кристалликом в место, где нет сквозняков, вибрации и сильного света (выращивание кристалла требует соблюдения этих условий), чтобы он получился прозрачным, красивым и с ровными гранями. (см. Приложение 5)
Этап 4. Наблюдение за ростом кристаллов.
Далее остаётся только ждать, когда кристалл с каждым днём будет увеличиваться в размере. Каждые два дня надо процеживать раствор. Через три недели выращивание моего кристалла закончилось, так как часть жидкости испарилась. Выросший кристалл необходимо положить на бумажную салфетку, убрать остатки влаги, обработать прозрачным лаком для ногтей, чтобы он не потерял свой красивый цвет и оставался прочным надолго. (см. Приложение 6)
4. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ
Я рассмотрел кристаллы медного купороса и увидел следующее:
Кристалл медного купороса рос в насыщенном растворе, скорость роста от 2-х до 3-х недель.
Кристалл медного купороса имеет вид поликристалла.
Кристалл имеет цвет: насыщенный синий.
Форма кристалла: грани медного купороса больше похожи на параллелограммы.
Рост кристалла: вырос больше в ширину (см. Приложение 7)
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проведённой работы я выяснил, что выдвинутая мной гипотеза полностью подтверждается: мне удалось вырастить кристалл медного купороса в домашних условиях. Выращивание кристаллов - это очень увлекательное занятие. Вырастить искусственный кристалл может каждый.
Результаты проекта:
1.Я учился работать с различными источниками информации – книгами, журналами, энциклопедиями, интернетом.
2.Освоил способ выращивания кристаллов.
3.В течение нескольких недель наблюдал рост кристалла.
4.Рассказал одноклассникам, как можно вырастить кристаллы в домашних условиях.
6.ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
https://moykamen.com/interesnoe/kak-vyrastit-kristall-iz-soli.html
https://lachat.ru/handmade/kak-vyrastit-kristall-v-domashnih-usloviyah
Минералы и драгоценные камни. С. Афонькин – М.: «Тимошка», 2014.
Энциклопедия Кольера, Современная кристаллография. М., 1979-1981
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6
Приложение 7