VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Выращивание кристаллов в домашних условиях..
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Каждую зиму я любуюсь узорами, которые рисует мороз на оконных стеклах и за инеем, который украшает зимой голые ветки деревьев. Всё это кристаллы! Кристаллы – это твердые тела, которые имеют упорядоченное, симметрическое строение. В переводе с греческого слово «кристалл» означает «прозрачный лед». Вначале так называли горный хрусталь. Горный хрусталь принимали за лед, который так сильно замерз, что уже не тает. Главной особенностью кристалла считали его прозрачность, поэтому позднее так стали называть все прозрачные твердые тела. Сейчас словом «кристалл» называют все твердые тела с упорядоченной внутренней структурой, которая часто проявляется в виде правильной геометрической формы тела.
Все кристаллы делятся на две большие группы: идеальные и реальные. Идеальные кристаллы – математическая модель, которой пользуются ученные, чтобы описать свойства настоящих кристаллов. Реальные кристаллы – те, с которыми мы сталкиваемся в жизни. Они имеют различные примеси, шероховатые поверхности, могут иметь неправильную форму.
Так же кристаллы делят на группы по их происхождению: природные (естественные) и искусственные (выращенные человеком). Природные кристаллы вырастают в недрах планеты в естественных для роста условиях. Искусственные кристаллы выращиваются в лабораториях или домашних условиях.
Оказывается, многие из самых обычных веществ вокруг нас, представляют собой кристаллы. Мы встречаемся с ними повсюду и даже не подозреваем об этом.
На улице - если взять маленькую песчинку и мысленно увеличить её до размеров спичечного коробка (и она не будет содержать примесей), то такая диковинная сосулька будет кристаллом горного хрусталя.
Кристаллы хрустят у нас под ногами, почти полгода покрывая огромные пространства земли - снег. На кухне - едим кристаллы, например, соль или сахар.
Это все примеры минеральных кристаллов. Но ведь многие кристаллы являются продуктами жизнедеятельности организмов. Некоторые виды моллюсков обладают способностью наращивать на инородных телах, попавших в раковину, перламутр. За 5-10 лет появляется драгоценный камень жемчуг, имеющий кристаллическое строение.
В морях и океанах рифы и целые острова сложены из кристалликов углекислого кальция, входящих в состав скелета беспозвоночных животных – коралловых полипов.
Кристаллы принято относить к неживой природе. Но границу между живым и неживым провести очень сложно.
Простые организмы – вирусы, могут соединяться в кристаллы. Конечно, в кристаллическом состоянии они не подают никаких признаков живого, но когда внешние условия становятся благоприятными, например, вирусы попадают внутрь клетки организма, они оживают и начинают размножаться.
Существуют кристаллы, которые можно даже съесть! Это поваренная соль и сахар, которые имеются на каждой кухне. Ведь каждая отдельная частица этих веществ - это кристалл!
Я очень люблю узнавать все новое и интересное, мне нравится экспериментировать и наблюдать, поэтому, не смотря на то, что выращивание кристаллов хорошо изучено, мы решили вырастить кристаллы из различных доступных веществ - обычной поваренной соли и сахара, а также из медного купороса. Ведь он должен получиться очень красивым!
Актуальность моей работы состоит в том, что выращивание кристаллов – это увлекательное занятие, самое простое и доступное для большинства ребят. Кристаллы можно выращивать различной формы и цвета в любое время года.
Цель: вырастить кристаллы поваренной соли, сахара и медного купороса в домашних условиях.
Гипотеза: кристаллы поваренной соли, сахара и медного купороса можно вырастить дома.
Задачи:
1. Узнать, что такое кристаллы.
2. Изучить способы выращивания кристаллов.
3. Вырастить кристаллы соли, сахара и медного купороса.
4. Наблюдать за ростом кристаллов.
5. Подвести итоги работы.
Объект: кристаллы.
Предмет: процесс образования кристаллов.
Методы:
1. Изучение литературы.
2. Опрос.
3. Эксперимент.
4. Наблюдение.
5. Сравнение.
1. ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ
1.1. Результаты опроса.
В начале своего исследования я опросила своих одноклассников, учителей и родителей. Меня было интересно узнать, что такое кристаллы и можно ли кристаллы вырастить дома?
Вот что я узнала:
1. Одни считают, что кристаллы - это драгоценные камни, другие думают, что кристаллы это красивые минералы, а некоторые уверены, что никогда в жизни им не приходилось встречаться с кристаллами. И были те, кто затруднились с ответом.
2. Многие считают, что кристаллы можно вырастить дома, но это очень сложно и требует много времени. Некоторые думают, что это не возможно.
1.2. Способы выращивания кристаллов.
Изучив литературу о кристаллах и ответы на мои вопросы, мы провели работу по выращиванию кристаллов в домашних условиях. Самыми популярными веществами для этого являются поваренная соль, медный купорос и сахар.
Способы выращивания кристаллов из различных веществ не слишком отличаются друг от друга:
Приготовить раствор из вещества и воды.
Подготовить кристалл – «затравку». На нем будет расти кристалл.
Опустить «затравку» в раствор и наблюдать за ростом кристалла.
Сухие поваренная соль, сахар и медный купорос состоят из кристаллов. При соприкосновении кристаллов с водой, они растворяются. Быстрее всего кристаллы соли могут образовываться в насыщенном растворе (такой раствор, в котором вещество больше не растворяется). По мере того как вода испаряется, вещество снова образует кристаллы. В домашних условиях можно вырастить кристаллы при соблюдении условий: наличие насыщенного раствора и ниточки с кристаллом-«затравкой». Чтобы жизнь полученного кристалла была долгой, можно покрыть его лаком для ногтей. Он сохранит внутри кристалла воду и не даст ему со временем рассыпаться.
1.3. Эксперимент 1. Выращивание кристалла медного купороса (Приложение 1).
Медный купорос – это соль (соль - с химической точки зрения) голубого цвета, применяется она не только в садоводстве, но и в медицине, в строительстве и даже в пищевой промышленности! Медный купорос ядовит, поэтому нужно соблюдать правила: работать в перчатках, не пробовать на вкус и работать вместе со взрослыми!
|
Этапы работы |
Описание |
|
Подготовка к эксперименту |
Что бы вырастить кристалл из медного купороса, нам понадобились: 1. Медный купорос (купили медный купорос в магазине «Садовод»). 2. Вода (лучше использовать кипяченую воду). 3. Стеклянный стакан или банка. 4. Нитка. 5. Палочка или обычный карандаш. 6. Резиновые перчатки. 7. Прозрачный лак для ногтей. |
|
Подготовка кристалла-«затравки» |
Налили в банку воду, затем небольшими порциями добавили соль и размешивали ее до полного растворения. Затем оставили на ночь для так называемой затравки. На следующий день на дне банки образовались кристаллы. Слили раствор, кристаллы достали и выбрали самый большой. К палочке привязали ниточку, к которой подвязали кристаллик (затравку). |
|
Приготовление насыщенного раствора соли. |
Налили в банку воду, затем небольшими порциями добавили соль и размешивали ее до полного растворения. |
|
Выращивание кристалла |
Опустили кристалл в раствор медного купороса. Закрыли салфеткой, чтобы не попадала пыль. Выращивали кристалл 14 дней. |
|
Результат |
Мы получили кристалл медного купороса. Чтобы придать кристаллу еще более привлекательный вид, покрыли его бесцветным лаком для ногтей. Выращенные кристаллы небольшой формы можно использовать в качестве украшения, например, рамки для фотографий или других предметов. |
1.4. Эксперимент 2.Выращивание кристаллов сахара (Приложение 2).
|
Этапы работы |
Описание |
|
Подготовка к эксперименту |
Чтобы вырастить сахарный кристалл на палочке нам понадобились: 1. 2 стакана воды 2. 5 стаканов сахара 3. Деревянные палочки для мини-шашлычков 4. Плотная бумага 5. Прозрачные стаканы 6. Кастрюля 7. Пищевые красители, если хотите вырастить разноцветные кристаллы |
|
Подготовка сахарных палочек (кристаллы – «затравки») |
1. Налили в стакан воды на ¼, насыпали пару столовых ложек сахара и на огне довели сахар до полного растворения, получив сироп. Небольшое количество сахара рассыпали на бумажке, и, обмакнув палочку в сироп, обваляли ее в сахаре. Сахаринки должны прилипнуть со всех сторон, тогда кристалл вырастет ровным. Заготовив несколько таких палочек, оставили их до полного высыхания, иначе частички сахара начнут осыпаться, как только попадут в горячий сироп. Если это случится, то кристаллу не за что будет цепляться, а значит, он не сможет расти. Поэтому лучше всего заготовить палочки заранее, например, вечером, оставив их сохнуть на ночь. Затем на наши заготовки надели бумажки. |
|
Приготовление сахарного сиропа |
Затем взяли кастрюлю, вылили в нее 2 стакана воды и 2,5 стакана сахара. Поставили на средний огонь и, помешивая, растворили весь сахар, потом в получившийся сироп высыпали оставшиеся 2,5 стакана сахара и варили сироп до полного растворения. Выключили огонь и оставили сироп на плите минут на 15. |
|
Выращивание кристаллов |
Разлили горячий сироп по прозрачным стаканам. Важно, чтобы сироп не успел остыть, иначе кристаллы не будут расти. Если вы хотите сделать цветные сахарные кристаллы, то добавляем немного пищевого красителя и размешиваем его в сиропе. Опустили заготовку в стакан таким образом, чтобы она не касалась дна и стенок емкости. Бумажка служит как держателем палочки, так и крышкой, защищающей сироп от попадания пыли. Выращивали кристаллы 7 дней. |
|
Результат |
Я с интересом наблюдала за процессом, ведь с каждым днем кристалл увеличивался. У меня выросли вот такие прекрасные кристаллики уже через неделю. А еще сахарные кристаллы можно просто рассасывать как леденец на палочке. |
1.5. Эксперимент 3.Выращивание кристаллов поваренной соли (Приложение 3).
|
Этапы работы |
Описание |
|
Подготовка к эксперименту |
Чтобы вырастить кристаллы из соли на палочке нам понадобились: 1. Поваренная соль. Ее нужно много. Хорошо, если в ней есть большой кристалл для «затравки». 2. Нитка. Это будет основанием кристалла. 3. Жаропрочный стакан. 4. Ложка, чтобы размешивать соль. 5. Бумажная салфетка. 6. Прозрачный лак для ногтей. |
|
Приготовление соленого раствора |
На первом этапе нам необходимо растворить соль в воде. Налили в стакан горячую воду. Добавили в стакан столовую ложку соли. Подождали полного растворения соли в воде. Снова добавили соль в стакан, растворили. Повторяли до тех пор, пока соль не начала оседать на дне стакана. |
|
Подготовка кристалла – «затравки» |
Закрепили ниточку на палочке и завязали узелок на ниточке. В узелок поместили кристалл-«затравку». Он будет служить основой, к которому впоследствии будут «прилипать» мелкие частицы. |
|
Выращивание кристаллов |
Опустили нитку в стакан с солью. Узелок не должен касаться дна или стенок стакана. Накрыли его салфеткой. Это нужно сделать, чтобы исключить попадание в кристалл пыли и грязи. Оставили стакан при комнатной температуре. Выращивали кристалл 14 дней. |
|
Результат |
Достали нитку с кристаллами из стакана, срезали нитку. Чтобы придать кристаллу еще более привлекательный вид, покрыли его бесцветным лаком для ногтей. |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проделав все три эксперимента, я вырастила кристаллы соли, медного купороса и сахара.
Во время работы все свои наблюдения за ростом кристаллов мы записывали в дневнике наблюдений (Приложение 4).
После окончания работы сравнили результаты:
1. Уменьшается объем всех растворов. Это испаряется вода.
2. Кристаллы разной формы, размеров и цвета. Самые крупные – кристаллы медного купороса, самые мелкие – соли. Кристаллы соли в форме куба, кристаллы медного купороса длинные и с заостренным концом, кристаллы сахара разной формы. Кристаллы медного купороса темно-синие и блестящие, кристаллы соли белые и блестящие, кристаллы сахара окрасились в цвет красителей (я думаю, что чистые кристаллы тоже белые). Цвет кристаллов такой же, как цвет раствора.
3. Количество кристаллов разное. Больше всего образовалось кристаллов соли.
4. Кристаллы медного купороса и соли образовались не только на нитке, но и на стенках банки. Кристаллы сахара только на палочках.
5. Кристаллы сахара и соли растут быстрее чем, кристаллы медного купороса. Кристаллы сахара быстрее, чем кристаллы соли. Кристаллы сахара выросли примерно за 7 дней, а кристаллы соли и медного купороса - за 14 дней.
Моя гипотеза полностью подтвердилась - в домашних условиях можно вырастить кристаллы.
Я убедилась, что выращивание кристаллов дома возможно и это не просто увлекательное занятие, но и наука. Мы можем любоваться кристаллами, созданными природой, а можем получить кристаллы дома. Кроме этого, эксперименты с выращиванием кристаллов простые, доступные, недорогие и относительно безопасны.
Выполняя данную работу, я многому научилась: работать с литературой, выращивать кристаллы, наблюдать изменения, записывать результаты и сравнивать их, делать выводы. Узнала много интересного о том, что такое кристаллы, как и где образуются, какие бывают.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Фотоотчет «Этапы выращивания кристаллов медного купороса»
|
Этапы работы |
Фотография |
|
Подготовка к эксперименту |
|
|
Подготовка кристалла-«затравки» |
|
|
Выращивание кристалла |
|
|
Результат |
Приложение 2
Фотоотчет «Этапы выращивания кристаллов сахара»
|
Этапы работы |
Фотография |
|
Подготовка к эксперименту |
|
|
Подготовка сахарных палочек (кристаллы – «затравки») |
|
|
Приготовление сахарного сиропа |
|
|
Выращивание кристаллов |
|
|
Результат |
Приложение 3
Фотоотчет «Этапы выращивания кристаллов поваренной соли»
|
Этапы работы |
Фотография |
|
Подготовка к эксперименту |
|
|
Выращивание кристаллов |
|
|
Результат |
Приложение 4
«Дневник наблюдений за ростом кристаллов»
|
День эксперимента |
Что наблюдаю? |
||
|
Медный купорос |
Сахар |
Соль |
|
|
1 |
Начало эксперимента. Раствор голубой. Только кристалл – «затравка». |
Начало эксперимента. Раствор мутный. Только кристалл – «затравка». |
Начало эксперимента. Раствор мутный. Только кристалл – «затравка». |
|
2 |
Изменений нет. |
Кристаллы стали больше. Их стало больше. |
Раствор прозрачный. На нити и кромке банки появилось много белых кристаллов. |
|
3 |
Изменений нет. |
Кристаллы стали больше. |
Раствора меньше. На нитке и краях банки много мелких, белых, блестящих кристаллов. |
|
4 |
Раствора стало меньше. Кристалл увеличился. |
Кристаллы стали больше. |
Раствора меньше. Кристаллы на нитке маленькие. Их очень много. |
|
5 |
Раствора стало меньше. Кристалл увеличился. |
Кристаллы стали больше. |
Раствора меньше. Кристаллы на нитке увеличиваются в размерах. Их стало больше. |
|
6 |
Раствора стало меньше. Кристаллов стало больше. |
Кристаллы стали больше. |
Раствора меньше. Кристаллы на нитке стали больше. |
|
7 |
Раствора стало меньше. Кристаллов стало больше (5 штук). |
Кристаллы стали больше, по всей палочке. Желтого и красного цвета. Раствора стало меньше. Работа окончена. |
Раствора меньше. Кристаллы на нитке стали больше. |
|
8 |
Раствора стало меньше. Кристалл увеличился. |
Раствора меньше. Кристаллы на нитке стали больше. |
|
|
9 |
Раствора стало меньше. Кристалл увеличился. |
Раствора меньше. Кристаллы на нитке стали больше. |
|
|
10 |
Раствора стало меньше. Кристалл увеличился. |
Раствора меньше. Кристаллы на нитке стали больше. |
|
|
11 |
Раствора стало меньше. Кристалл увеличился. |
Раствора меньше. Кристаллы на нитке не растут. |
|
|
12 |
Раствора в банке нет. Кристаллы не растут. |
Раствора в банке нет. Кристаллы на нитке не растут. |
|
|
13 |
Раствора в банке нет. Кристаллы не растут. |
Раствора меньше. Кристаллы на нитке не растут. |
|
|
14 |
На нитке образовалось несколько синих, очень твердых, блестящих кристаллов, соединены все вместе. Кристаллы не только на нитке, но и на стенках банки. |
На нитке образовался не один кристалл, а несколько (по всей нитке). Все разного размера, белые и блестящие. Раствора в банке не осталось. По краю банки толсты слой из кристаллов соли. Работа окончена. |
|