II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
"ЭТИ УДИВИТЕЛЬНЫЕ КРИСТАЛЛЫ"
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ.
В современном мире, когда кажется когда всё уже открыто, и нет у природы больше тайн и чудес, нет-нет да и встретишь что-то удивительное, непонятное и в тоже время увлекающее в эти тайны…. Очередной встречей с чудесным явлением природы являлось моё знакомство в кристаллами. Впервые услышав о них на уроках Географии и ОБЖ я начала интересоваться их происхождением, многообразием и отличием. Именно это и способствовало возникновению моей исследовательской работы.
Актуальность. В 8 классе с появлением предмета Химия эта работа поможет заинтересовать моих сверстников и одноклассников в изучении довольно сложного, но интересного материала по данной теме.
Цели. Вырастить кристаллы в лабораторных условиях и объяснить их формирование и появление как в природе, так и в организме человека.
Задачи. 1. Объяснить на теоретическом уровне образование, строение и разновидности кристаллов. 2. Рассказать о кристаллах, выращенных во внутренних органах человека. 3. Вырастить кристаллы в лабораторных условиях.
Объекты исследования. Кристаллы образующиеся в природе и выращенные в лабораторных условиях.
Гипотеза. Кристаллы встречаются нам по всюду. Мы ходим по кристаллам, строим из них, выращиваем кристаллы, едим мы кристаллы, лечимся кристаллами…… Так в чём же состоит их уникальность………
Методы исследования. --- сбор теоретического материала --- анализ изученного --- лабораторные опыты.
ГЛАВА 1 Кристаллы в природе.
ГЛАВА 1.1 Образование, строение и разновидности.
Рентгеноструктурный анализ и электронная микроскопия проникли за грань между живой и неживой природой, исследуя биологические объекты. Атомные постройки в кристаллах удалось непосредственно увидеть. Кристалл «ожил»: стало ясно, что многие его свойства определяются не столько строгой правильностью структуры кристаллов, сколько именно нарушениями этой правильности, разнообразными дефектами структуры, которые в кристалле рождаются, размножаются, движутся, взаимодействуют друг с другом... Не застывшая неподвижность идеального кристалла, а процессы движения характеризуют структуру реального кристалла и определяют многие его свойства.
Необычно углубилось познание свойств кристаллов и были открыты многие новые свойства.Появились и расширились новые области кристаллографии: кристаллохимия, многие главы кристаллофизики, учение о симметрии явлений, антисимметрия и цветная симметрия, биологическая кристаллография, учение о нелинейных свойствах…
Сейчас невозможно даже перечислить те сотни наименований синтетических кристаллов, которые выращиваются тоннами на многочисленных заводах в разных странах. Пьезоэлектрики, сегнетоэлектрики, оптические и электрооптические кристаллы, ферромагнетики и ферриты, монокристаллы металлов, полупроводники и сверхпроводники – всего не перечислишь.
Тесно связана кристаллография с физикой, химией, минералогией и геологией, биологией, металловедением, математикой, радиоэлектроникой и самыми различными областями техники.
ГЛАВА 1.2 Кристаллы в природе.
|
«Ум человеческий открыл много диковинного в природе и откроет еще больше, увеличивая тем свою власть над ней...» В. И. ЛЕНИН «Материализм и эмпириокритицизм» |
Кристаллы встречаются нам повсюду. Мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах, выращиваем кристаллы в лабораториях и в заводских установках, создаём приборы и изделия из кристаллов, широко применяем кристаллы в технике и науке, едим кристаллы, лечимся кристаллами, находим кристаллы в живых организмах, проникаем в тайны строения кристаллов, выходим на просторы космических дорог с помощью приборов из кристаллов и растим кристаллы в космических лабораториях.
Что же такое кристаллы? В земле иногда находят камни такой формы, как будто их кто-то тщательно выпиливал, шлифовал, полировал. Это многогранники с плоскими гранями и прямыми ребрами. Правильные и совершенные формы этих камней, безукоризненная гладкость их граней поражают нас. Трудно поверить, что такие идеальные многогранники образовались сами, без помощи человека. Вот эти-то камни с природной симметричной многогранной формой и называются кристаллами. Кристаллы, залегающие в земле, бесконечно разнообразны. Размеры их достигают подчас человеческого роста. Встречаются кристаллы-лепестки тоньше бумаги и кристаллы-пласты в несколько метров толщиной. В музее Горного Института в Санкт-Петербурге хранится кристалл горного хрусталя высотой около метра и весом больше тонны, который много лет служил тумбой у ворот одного из домов в Свердловске.
|
Кристалл горного хрусталя с Полярного Урала. Фото Г.Г. Леммлейна |
Многие кристаллы идеально чисты и прозрачны, как вода. Недаром говорят: «кристально чистый», «прозрачный, как кристалл».
Глава 1.3 Разновидности кристаллических решёток.
Чешский писатель Карел Чапек в своих “Записках из Англии” пишет: “... Есть кристаллы огромные, как колоннада храма, нежные, как плесень, острые, как шипы; чистые, лазурные, зеленые, огненные, черные; математически точные, совершенные, похожие на конструкции сумасбродных, капризных ученых или напоминающие печень, сердце... Есть кристаллические пещеры, чудовищные пузыри минеральной массы, есть брожение, плавка, рост минералов, архитектура и минеральное искусство... И в человеке таится сила кристаллизации... ”
Рассмотрим кристаллы разных веществ. Как отличить их друг от друга? По цвету? По блеску? Нет, это признаки ненадежные. К примеру, кристаллы кварца могут быть бесцветными, золотистыми, коричневыми, черными, сиреневыми, лиловыми. В музее в Санкт - Петербурге хранится коллекция кристаллов природного корунда сорока различных цветов и оттенков: кроваво-красный рубин, лазорево-синий или голубой сапфир, бесцветный лейкосапфир, черный наждак - все это один и тот же минерал корунд или окись алюминия. Приглядевшись к кристаллам внимательнее, нетрудно увидеть их гораздо более характерную особенность: кристаллы разных веществ отличаются друг от друга своими формами.
Нередко образуется поликристалл столь мелкозернистый, что ни в лупу, ни в микроскоп нельзя различить в нем отдельные кристаллики.
Как же убедиться в его кристаллическом строении? Каков же самый характерный, самый основной признак кристалла? Ответ гласит: самая характерная особенность кристалла - это его атомная структура, правильное, симметричное, закономерное расположение атомов. Структура кристалла определяет свойства вещества и его форму. А правильная многогранная форма - это следствие атомной структуры. Плоские грани кристалла отвечают плоским сеткам кристаллической решетки, острые прямые ребра - рядам атомов в решетке. Во всех кристаллических веществах атомы, ионы, молекулы образуют симметричные ряды, сетки и решетки. Правильное повторяющееся расположение частиц обязательно для кристаллов, оно является их основной особенностью, отличающей их от не - кристаллов. Во всех кристаллах, во всех твердых веществах частицы расположены правильным четким строем, выстроены симметричным, повторяющимся узором. Пока есть этот порядок - существует твердое тело, кристалл. Нарушен порядок, рассыпался строй частиц - значит, кристалл расплавился, превратился в жидкость или испарился, перейдя в пар. Одни и те же атомы одного “сорта”, располагаясь по-разному, образуют вещества совсем разных свойств.
Посмотрим, например, на атомы углерода. Сажа или копоть, - мягкий черный порошок, собирающийся на дне кастрюли или в печной трубе, - это углерод. Уголь, древесный или каменный, - это тоже углерод. Графит, мягкий стержень карандаша, выдерживает очень высокие температуры, это кристалл, сложенный из атомов углерода. Есть и другая форма кристаллов углерода - алмаз, самый дорогой и самый красивый из драгоценных камней. Алмаз очень твердый, тверже всех камней на Земле. Им можно резать, шлифовать и сверлить любые твердые камни и металлы. Трудно поверить, что алмаз и графит сложены из одних и тех же атомов углерода. Графит мягкий, непрозрачный, черный. Алмаз твердый, прозрачный, искрящийся всеми цветами радуги. Графит огнеупорный, алмаз легко горит.
ГЛАВА 1.4 Характеристика поваренной соли.
Кубики кристаллов каменной соли не спутаешь с упаковками атомов алмаза и графита.
Кристаллы могут иметь от четырёх до нескольких сотен граней.
Но при о обладают замечательным свойством – какими бы ни были размеры, форма и число граней одного и того же кристалла, все плоские грани пересекаются с друг с другом под определёнными углами. Углы между соответственными гранями всегда одинаковы. Кристаллы каменной соли имеют форму куба, параллепипеда, призмы или тела более сложной формы, но всегда их грани пересекаются под прямыми углами.
ГЛАВА 1.5 Выращивание кристаллов в лабораторных условиях.
ГЛАВА 2 Кристаллы выращенные организмом человека.
Кристаллы не надо специально искать - их можно вырастить в своем организме, нарушая процессы обмена веществ и правила здорового образа жизни. Я хочу рассказать, как человек в своём организме, нарушая правила питания может выращивать тоже кристаллы........
ГЛАВА 2.1 Выращивание кристаллов в желчном пузыре.
Желчнокаменная болезнь (ЖКБ) – это заболевание, характеризующееся образованием камней в желчном пузыре и его протоках вследствие нарушения определенных обменных процессов. Другое название заболевания – холицестит.
Причины образования камней в желчно пузыре
Здоровая желчь имеет жидкую консистенцию и не образует камней. К факторам, провоцирующим их образование, относятся:
-
Повышенный уровень холестерина в составе желчи, из-за чего изменяются её свойства;
-
Нарушение оттока и застой желчи;
-
Попадание в желчный пузырь инфекции и последующее развитие холецистита.
Основной причиной образования конкрементов является нарушение состава желчи – баланса между холестерином и желчными кислотами. Желчь с избытком холестерина и дефицитом желчных кислот называется литогенной.
При снижении сократительной функции желчного пузыря происходит оседание холестериновых хлопьев, из которых в дальнейшем формируются сгустки – холестериновые камни.
При длительном застое желчи холестериновые выпадают в осадок, что постепенно приводит к образованию так называемого «песка», частицы которого со временем увеличиваются в размерах и соединяются между собой в более конкременты.
По химическому составу различают холестериновые, известковые, пигментные и смешанные конкременты. Камни, состоящие из одного компонента, встречаются относительно редко. Большинство камней обладают смешанным составом с преобладанием доли холестерина. Камни с преобладанием пигментов обычно содержат значительную долю примеси известковых солей, поэтому их называют пигментно-известковыми. Структура камней может быть кристаллической или слоистой, консистенция – твердой или восковидной. В большинстве случаев желчный пузырь одного пациента содержит камни с различным составом и структурой.
Размеры камней варьируются в очень широких пределах, от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров, и могут достигать величины лесного ореха или куриного яйца. Иногда один камень занимает всю полость растянутого жёлчного пузыря и имеет вес до 70-80 грамм. Форма желчных камней также может быть любой.
Камни с диаметром 1-2 мм могут проходить по желчным протокам, при наличии более крупных конкрементов возникают последствия и симптомы, описанные выше. В медицине зафиксирован факт, когда один желчный пузырь содержал около 7000 камней.
ГЛАВА 2.2 Диета при желчнокаменной болезни
Состав рациона имеет большое значение при данном заболевании. Рекомендуется придерживаться дробного питания, принимать пищу 5-6 раз в день. Сам прием пищи оказывает желчегонное действие, поэтому поступление в желудок небольшого количества еды в одни и те же часы стимулирует отток желчи и препятствует её застою. Но при большой порции еды желчный пузырь может инстинктивно сократиться, и это вызовет обострение.
В рационе должно быть достаточное количество животного белка, животные жиры также не воспрещаются, но обычно переносятся плохо, поэтому отдавать предпочтение растительным жирам. При желчнокаменной болезни полезно употреблять продукты, богатые магнием.
Рекомендуемые продукты:
-
Постное мясо и рыба;
-
Сыр, творог, молоко с жирностью не более 5%;
-
Крупы, особенно греча и овсянка;
-
Фрукты и овощи: тыква, морковь, кабачок, цветная капуста, яблоки, арбуз, чернослив;
-
Компоты, морсы, минеральная вода, соки из черники, граната, айвы.
Рекомендуется исключить из меню следующие продукты и блюда:
-
Жирные сорта мяса (свинина, баранина, говядина) и рыбы, а также сало, печень и субпродукты;
-
Колбасы, копчености, консервы, соленья;
-
Сливочное масло (ограничить, желательно добавлять в кашу);
-
Бобовые, редьку, редис, баклажаны, огурцы, артишоки, спаржу, лук, чеснок;
-
Жареные, кислые и острые блюда;
-
Наваристые бульоны;
-
Кофе, какао и алкоголь.
Профилактика:
Чтобы предотвратить образование желчных камней, следует:
-
Избегать обильной пищи с высоким содержанием жиров и холестерина;
-
При наличии лишнего веса или ожирения соблюдать низкокалорийную диету и заниматься физкультурой, чтобы вес снижался постепенно;
-
Нормализовать обменные процессы: снизить выработку печенью холестерина и стимулировать секрецию желчных кислот. Для этого назначаются такие препараты, как зиксорин, лиобил.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом проведя опыты по выращиванию кристаллов, я убедилась, что в природе много ещё тайн, которые человек может создавать собственными руками и при изучении химии, мне будет более проще работать по данному вопросу. Кроме этого в моей работе большая заслуга принадлежит межпредметным связям между химией, биологией и ОБЖ. Эта работа позволила мне провести тонкую взаимосвязь между учебными предметами и ребятам младшего возраста повысить интерес в изучении данных предметов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
-
«Детский мир от «А» до «Я»: М. Скиф-Алекс,1993.
-
Мои первые научные опыты. ЗАО «Издательство Кристина-Новый век», 2003.
-
Шалаева Г.П. и др. Большая энциклопедия начальной школы. М.: Слово, Эксмо, 2006.
-
Шаскольская М.П. «Кристаллы», М.: «НАУКА» Физико-математическая литература, 1978.
-
Шафрановский И.И. «Симметрия в природе», Издательство «НЕДРА» Ленинградское отделение, Ленинград, 1968.
-
http://ligis.ru/librari/891.htm
-
http://www.rasteniya-lecarstvennie.ru/4423-dieta-pri-mochekamennoy-bolezni-u-lyudey.html
-
http://medside.ru/mochekamennaya-bolezn-pochek