Выращивание кристаллов соли лабораторная работа


Исследовательская работа «Выращивание кристаллов»

Введение

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.

Цель работы:

Вырастить кристаллы и определить, что влияет на рост кристалла.

Задачи:

1. Собрать информацию о кристаллах.

2. Вырастить кристаллы поваренной соли и медного купороса.

3. Выявить наиболее благоприятные условия для роста кристаллов в домашних условиях.

4. Провести работу по анализу выполненных экспериментов, сделать выводы и представить результаты.

Что такое кристалл?

Что такое кристалл? Кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве.

Строение кристаллов.

Все кристаллы состоят из отдельных частиц: молекул и атомов, располагающихся в строгом порядке. Они образуют кристаллическую решетку. Каждому атому отведено место в определенном узле решетки, при этом образуются правильные многогранники. Кристалл может иметь от трех до нескольких сотен граней. Но при этом они обладают замечательным свойством. Все плоские грани пересекаются друг с другом под определенными углами. Углы между соответствующими гранями всегда одинаковы. Например, у кристаллов поваренной соли (NaCl) всегда их грани пересекаются под прямым углом. Кристаллы красивы и разнообразны. Секрет их красоты - в симметрии.

Виды кристаллов.

Кристаллические тела могут быть монокристаллами и поликристаллами.

Монокристаллом называют одиночный кристалл. («моно» - один) Поликристаллом называют совокупность сросшихся друг с другом хаотически ориентированных маленьких кристаллов. («поли» - много)

Если в кристаллическом теле кристаллизация началась одновременно во многих точках вещества и скорость ее была достаточно высока, то мы получим поликристалл. Растущие кристаллики являются препятствием друг другу и мешают правильному огранению друг друга.

Нам удалось вырастить один такой поликристалл. !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Но в данной работе речь пойдет в основном о монокристаллах.

Выращивание кристаллов.

Существуют различные способы выращивания кристаллов. Часто этот процесс требует высоких температур и огромных давлений, но некоторые кристаллы можно выращивать в домашних условиях.

Выращивание кристаллов можно осуществить, постепенно удаляя воду из насыщенного раствора, то есть путем испарения.

Для этого нам потребуется кристаллический порошок, специальная посуда.

Этап 1: Приготовление пересыщенного раствора. Растворить соль, из которой будет расти кристалл, в подогретой воде (подогреть нужно для того, чтобы соль растворилось немного больше, чем может раствориться при комнатной температуре). Растворять соль до тех пор, пока не будете уверены, что соль уже больше не растворяется , то есть раствор насыщен!

Этап 2: Фильтрация раствора. Готовый раствор процеживают через фильтр, сделанный из обычной бумажной салфетки. Насыщенный раствор перелить в другую ёмкость, где можно производить выращивание кристаллов (с учётом того, что он будет увеличиваться).

Этап 3: Помещение затравок. Когда раствор остынет до комнатной температуры, в него добавляют маленькие затравочные кристаллы. Нитку с затравкой привяжите, например, к спичке и положите спичку на края стакана (ёмкости), где налит насыщенный раствор. Кристаллик опустите в насыщенный раствор.

Этап 4: Перенесите ёмкость с насыщенным раствором и кристалликом в место, где нет сквозняков, вибрации и сильного света (выращивание кристаллов требует соблюдения этих условий).

Этап 5: Наблюдение за ростом и формой кристаллов. Теперь нужно подождать. С каждым днём кристаллы будут увеличиваться.

Накройте чем-нибудь сверху ёмкость с кристалликом от попадания пыли и мусора.

Анализ выполненных работ.

Мы провели ряд экспериментов по выращиванию кристалла в домашних условиях.

Наблюдать за ростом кристаллов очень интересно и познавательно.

1. Мы приготовили насыщенный раствор медного купороса, охладили до комнатной температуры и поместили в сосуд с перенасыщенным раствором «затравку». Сосуд плотно закрыли крышкой. На следующий день увидели, что «затравка» растворилась. Снова внесли «затравку» в раствор и вновь «затравка» растворились. Третий раз крышку не закрывали.

Сделали вывод: для роста кристалла необходимо, чтобы с поверхности кристалла шло хорошее испарение жидкости.

2. Следующей опыт был выполнен с целью может ли примесь какого - либо вещества изменить кристалл поваренной соли.

Приготовили насыщенный раствор поваренной соли, добавили акварельной краски красного цвета, затравку и выращивали кристалл.

Исследовали полученный кристалл с помощью лупы и увидели, что углы между гранями у них равные и равны 900 т. е. прямые.

Сделали вывод -примесь только окрашивает кристалл, но не изменяют его структуру. Кристаллы поваренной соли (NaCl) вырастают так, что их грани пересекаются под прямым углом. Что мы и наблюдали.

3. Мы приготовили насыщенный раствор медного купороса, а затем разлили на два сосуда, охладили до комнатной температуры и поместили в сосуды с перенасыщенным раствором «затравки». Один сосуд поместили в холодильник, где температура +30C, а другой поставили около батареи комнатного отопления, где температура +170C. Через один день измеряли массу на электронных весах, данные внесли в таблицу.

Сделали вывод: скорость роста кристаллов, т. е масса на которую увеличилась «затравка» за один день зависит от температуры. Чем выше температура, тем больше скорость роста кристалла.

Результаты измерений массы кристаллов поваренной соли

Время,

сутки

Масса, мг

При t =+17 0C

При t = +3 0C

0

500

500

2

700

500

4

1600

600

6

12400

580

8

16000

600

10

16200

710

12

16800

750

14

17200

780

Средний рост кристалла поваренной соли в теплом месте составил

1, 193 г/сут, а в холодной в холодном – 0,02 г/сут

Результаты измерений массы кристаллов поваренной соли (NaCl)

График роста массы кристалла от времени

Выводы.

- Для роста кристалла необходимо: приготовить насыщенный раствор соли и чтобы с поверхности кристалла шло испарение жидкости. Плотно закрывать крышкой раствор нельзя.

- Скорость роста кристаллов, зависит от температуры. В наших опытах наблюдали, чем выше температура, тем больше скорость роста кристалла.

- Кристаллы поваренной соли (NaCl) могут иметь форму куба, параллелепипеда, призмы или тела более сложной формы, но всегда их грани пересекаются под прямым углом. Примеси, добавленные в раствор, не меняют этого угла.

Применение кристаллов.

Кристаллы – одно из самых красивых и загадочных творений природы. В кристаллах есть что-то удивительное и завораживающее. Они поражают своей четкостью линий, в которой скрывается необыкновенная красота. Кристаллы играли и играют до сих пор немаловажную роль в жизни человека.

Мы живем среди кристаллов, ходим по ним и широко используемых в нашей повседневной жизни. Земная кора на 95% состоит из кристаллов. Мы добываем кристаллы из земных недр, используем в лабораториях, в технике, обрабатываем на фабриках, создаем изделия из кристаллических материалов. Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство у людей. Их цвет, блеск и форма затрагивали чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище. Все природные драгоценные камни, такие, как алмаз, рубин, сапфир и изумруд, кроме опала, являются кристаллическими. Почти все горные породы: гранит, песчаники, известняк – кристаллы. Кристаллы кварца, кальцита и других прозрачных веществ, пропускающих ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, до сих пор применяются для изготовления призм и линз оптических приборов. Полупроводниковые приборы, изготавливаются из кристаллических веществ, главным образом кремния и германия. Полупроводниковые диоды используются в компьютерах и системах связи, а солнечные батареи, помещаемые на наружной поверхности космических летательных аппаратов, преобразуют солнечную энергию в электрическую. Перечень видов применения кристаллов уже достаточно длинен и непрерывно растет. В настоящее время изучением кристаллов занимается наука кристаллография.

Литература:

  1. Бокий Г.Б. Кристаллохимия: Учеб. пособие для вузов/ Г.Б. Бокий – М. : Наука, 1971.
  2. Гегузин Я.Г. Живой кристалл: статья / Я.Г. Гегузин – М. : Наука, 1981.
  3. Шаскольская М.П. Очерки о свойствах кристаллов: очерки / М.П. Шаскольская – М. : Наука, 1978.
  4. Кристаллы: очерки / М.П. Шаскольская – М. : Наука, 1978.
  5. Шафрановский И.И. Симметрия в природе: / И.И. Шафрановский –Ленинград. : Недра, 1985
  6. Интернет

Презентация:

/data/edu/files/n1463076699.pptx (Презентация_Кристаллы)

xn--j1ahfl.xn--p1ai

1.3 Опыты по выращиванию кристаллов

Кристаллизация растворов на примере выращивания кристаллов поваренной соли

Опыт 1. Цель: изучить строение соли путем рассматривания её под лупой. Оборудование: лупа, щепотка соли. Ход работы: Щепотку соли насыпал на блюдце, поднес лупу к соли и увидел мелкие кристаллики. Вывод: поваренная соль состоит из кристаллов...

Кристаллогенезис - возникновение, рост и разрушение кристаллов
Образование кристаллов в природе

В природе кристаллы образуются при различных геологических процессах из растворов, расплавов, газовой или твердой фазы. Значительная часть минеральных видов произошла путем кристаллизации из водных растворов...

Кристаллогенезис - возникновение, рост и разрушение кристаллов
Механизмы роста кристаллов

Существенный вклад в решение вопросов о механизме роста кристаллов внесли разработанные теории роста идеальных кристаллов. В конце XIX в. американским физиком Дж. Гиббсом (1839-1903), французским физиком П. Кюри и русским кристаллографом Г.В...

Кристаллогенезис - возникновение, рост и разрушение кристаллов
Формы роста кристаллов

При различных отклонениях от идеальных условий кристаллизации (например, в вязких, загрязненных или сильно пересыщенных средах) вырастают экзотические образования. Опыт показывает...

Кристаллогенезис - возникновение, рост и разрушение кристаллов
Дефекты кристаллов

Нарушение правильности в расположении частиц, слагающие структуры реальных кристаллов, т.е. отклонения от их идеальной структуры, порождают дефекты. Для исследователя дефект - это источник информации о событиях, произошедших с кристаллом...

Лавуазье – один из основателей научной химии
1.1. Экспериментальные опыты с водой

Одна из первых по времени, наиболее важных работ Лавуазье посвящена решению вопроса, можно ли воду превратить в землю. Вопрос этот занимал в то время многих исследователей и оставался нерешённым, когда к нему приступил Лавуазье...

3.1 Осаждение смешанных кристаллов

При малых концентрациях искомого иона (микрокомпонента) осадок может не образоваться. В этом случае можно добавить подходящий ион (макрокомпонент), который будет реагировать с реактивом...

Описание, изложение, образование кристаллов и структура свойств в области применения кристаллов
1.1 Структура твёрдых кристаллов

Большинство природных или технических твёрдых материалов являются поликристаллическими, т.е. они состоят из множества отдельных, беспорядочно ориентированных, мелких кристаллических зёрен, иногда называемых кристаллитами...

Описание, изложение, образование кристаллов и структура свойств в области применения кристаллов
1.2 Рост кристаллов

Никто не видел, как образуется зародыш кристалла в растворе или расплаве. Можно высказать предположение, что беспорядочно движущиеся атомы или молекулы случайно могут расположиться в таком порядке...

Описание, изложение, образование кристаллов и структура свойств в области применения кристаллов
1.3 Получение твёрдых кристаллов

Развитие науки и техники привело к тому, что многие драгоценные камни или просто редко встречающиеся в природе кристаллы стали очень нужными для изготовления деталей приборов и машин, для выполнения научных исследований...

Описание, изложение, образование кристаллов и структура свойств в области применения кристаллов
1.4 Свойства твёрдых кристаллов

Рассматривая различные кристаллы мы видим, что все они разные по форме, но любой из них представляет симметричное тело. И действительно, симметричность - это одно из основных свойств кристаллов. Симметричными мы называем тела...

Описание, изложение, образование кристаллов и структура свойств в области применения кристаллов
2.1 История жидких кристаллов

Первым, кто обнаружил жидкие кристаллы, был австрийский ученый-ботаник Рейнитцер. Исследуя новое синтезированное им вещество холестерилбензоат, он обнаружил, что при температуре 145°С кристаллы этого вещества плавятся, образуя мутную...

Описание, изложение, образование кристаллов и структура свойств в области применения кристаллов
2.2 Типы жидких кристаллов

В зависимости от вида упорядочения осей молекул жидкие кристаллы разделяются на три разновидности: нематические, смектические и холестерические. Нематические кристаллы. В молекулах, имеющих ярко выраженную анизотропную форму...

Определение аскорбиновой кислоты в реальном препарате
1.4 Опыты, растворы и реактивы

Для анализа мною было сделаны опыты, которые описывают два метода: йодометрия и кулонометрия. 1) Йодометрия. Аскорбиновая кислота (витамин C, C6H8O6, ниже обозначается как Asch3) - слабая кислота, которая диссоциирует по двум ступеням: Asch3 AscH? + H+ Ka1 = 6...

Процесс выращивания кристаллов
Способы образования кристаллов

Существует три способа образования кристаллов: кристаллизация из расплава, из раствора и из газовой фазы. Примером кристаллизации из расплава может служить образование льда из воды (ведь вода - это расплавленный лёд)...

him.bobrodobro.ru

Практическая часть

Мои опыты:

1) Кристаллы поваренной соли - процесс выращивания не требует наличия каких-то особых химических препаратов. У нас всех есть пищевая соль (или поваренная соль), которую мы принимаем в пищу. Кристаллы поваренной соли представляют собой бесцветные прозрачные кубики.

Процесс выращивание кристаллов из поваренной соли в домашних условиях я разделила на этапы:

Этап 1:

Растворила соль, из которой будет расти кристалл, в подогретой воде (подогреть нужно для того, чтобы соль растворилось немного больше, чем может раствориться при комнатной температуре). Растворила соль до тех пор, пока стала уверенна, что соль уже больше не растворяется (раствор насыщен!) (Фото №1,2,3).

Этап 2: Насыщенный раствор перелила в другую емкость, где можно производить выращивание кристаллов (с учётом того, что он будет увеличиваться). Раствор процедила через фильтр (я воспользовалась салфеткой, можно взять промокашку или вату). Процеживать раствор обязательно, потому что соринки могут помешать росту красивых кристаллов (Фото№ 4).

Поставила раствор охлаждаться. Чем медленнее он будет остывать, тем крупнее получатся кристаллы. На этом этапе следила, чтобы раствор не особо остывал.

Этап 3: Привязала на нитку камень не больших размеров, нитку привязала к деревянной палочке и положила на края стакана (ёмкости), где налит насыщенный раствор. Камень опустила в насыщенный раствор (Фото №5).

Этап 4: Накрыла сверху ёмкость с кристалликом фольгой от попадания пыли и мусора.

Важно помнить!

  • 1. Кристаллик нельзя (при росте) без особой причины вынимать из раствора
  • 2. Не допускать попадания мусора в насыщенный раствор
  • 3. Периодически (раз в неделю) менять или обновлять насыщенный раствор
  • 4. Не следует раскрашивать раствор, где растёт Ваш кристалл, например красками или чем-нибудь подобным, - это лишь испортить сам раствор, а кристалл всё же не покрасит! Лучший способ получить цветные кристаллы - это подобрать нужную по цвету соль!

Мои первые кристаллики на нитке стали образовываться уже на следующий день (Фото №6), с каждым днем они немного увеличивались, нарастая друг на друга (Фото №7,8,9), и в итоге у меня получился продолговатый не очень крупный белый кристалл (Фото №10,11). В будущем я смогу использовать его в качестве «затравки» для выращивания более крупного кристалла соли.

2) Кристаллы медного купороса

Для того чтобы вырастить очень красивые кристаллы медного купороса, я купила порошок медного купороса в магазине хозяйственных товаров. Его используют для борьбы с вредителями и болезнями растений. Иногда применяют в плавательных бассейнах для предотвращения роста водорослей в воде.

Внимание! медный купорос - химически активная соль! Это вещество ядовито! Нужно тщательно мыть руки после работы с порошком, растворами или кристаллами медного купороса. Его можно проводить только с взрослыми!

  • 1. Приготовила насыщенный раствор медного купороса. В горячей воде растворяла и перемешивала порошок до тех пор, пока он не перестал растворяться (Фото №12,13).
  • 2. Ниточку с маленьким камешком (затравкой) повесила на деревянной палочке так, чтобы она погрузилась в раствор, но не касалась дна (Фото №14).
  • 3. Оставила открытым сосуд с раствором при комнатной температуре на длительный срок, накрыв его листом фольги, -- вода при этом будет испаряться медленно, и пыль в раствор попадать не будет (Фото №15).
  • 4. По мере испарения раствора на его поверхности начала образовываться корка, которая поползла по стенкам сосуда через его край (Фото №16,17).
  • 5. Когда испарилось достаточно много раствора, начали расти красивые блестящие голубые кристаллы. Я внимательно следила за ростом кристаллов день ото дня

Через трое суток после начала опыта на нитке появился кристалл медного купороса, моя «затравка» в виде камня также начала обрастать синими кристаллами похожими на драгоценный камень (Фото№18,19). Через 3 недели у меня вырос достаточно большой кристалл синего цвета (Фото №20,21). В будущем я так же использую этот кристалл для того чтобы вырастить кристалл куда большего размера!

3) Кристалл из набора юного химика «Первые уроки химии»

Набор состоял из:

  • 1. Смесь для выращивания кристаллов. Дигидрофосфат аммония (разновидность соли с добавлением порошкового пищевого красителя).
  • 2. Основная порода (камушки для «затравки»).
  • 3. Пластиковый контейнер для выращивания кристаллов с мерными делениями и крышкой.
  • 4. Измерительный контейнер с делениями.
  • 5. Увеличительное стекло.
  • 6. Пинцет.
  • 7. Лопатка для размешивания.

Опыт заключался в следующем:

  • 1. С помощью измерительного контейнера отмерила 40 мл. горячей воды.
  • 2. Насыпала специальную смесь для выращивания кристаллов в измерительный контейнер. Растворила смесь в воде, слегка помешивая ее лопаткой (Убедилась в том, что вещество растворилось!) (Фото №22).
  • 3. Рассыпала основную породу по дну контейнера для выращивания кристаллов.
  • 4. Вылила приготовленный раствор в контейнер с основной породой (Фото №23).
  • 5. Поставила контейнер в светлое место с хорошим притоком воздуха (подоконник) (Фото №24,25)

По мере испарения воды у меня появлялись игольчатые кристаллики.

Через две недели, после полного испарения раствора, я на дне контейнера получила готовые достаточно крупные кристаллы. Стенки контейнера так же были облеплены кристаллами (Фото №26,27,28,29).

Page 2

По итогам выполнения исследовательской работы моя гипотеза подтвердилась, кристаллы, возможно, выращивать в домашних условиях и я сделала для себя следующие выводы:

  • · сравнила процессы роста разных кристаллов;
  • · кристаллы различных веществ имеют разную форму, размер и цвет;
  • · при благоприятных условиях некоторые твердые тела принимают форму кристаллов;
  • · кристаллы могут расти за счет добавления новых слоев, если есть нужное вещество (то есть, чтобы кристалл «рос» красивым за ним нужно ухаживать: убирать соринки, добавлять новый раствор, счищать некрасивые наросты);
  • · кристаллы растут из растворов, когда испаряется вода;
  • · на форму кристаллов соли оказывает влияние температура (изменяется форма кристаллов и число граней кристаллов);
  • · кристаллы различных веществ имеют различные свойства (одни кристаллы окрашиваются, другие - бесцветны; одни кристаллы растут хорошо, другие - плохо).

Результатом исследовательской работы считаю то, что:

Я научилась работать с книгами, узнавать из них то, что до нас уже знали другие люди;

Кристаллы капризны, требуют бережного к ним отношения, соблюдения рецепта и температуры раствора при погружении кристалла для дальнейшего роста. Если всё выполнено, верно, терпеливо и бережно, выращенный кристалл порадует своей красотой, необычной формой, цветом, размером!

В дальнейшем я продолжу изучать эту тему и попробую вырастить кристаллы, придавая им разную форму и больший размер.

Процессы роста разных кристаллов:

Таблица №1: Кристалл поваренной соли.

День

Длина

кристалла

Ширина кристалла

Вес

кристалла

1 день

2,5 см

0,5 см

2 г

5 день

5,5 см

1,0 см

5 г

10 день

7,0 см

1,5 см

8 г

15 день

8,5 см

2,5 см.

10 г

Page 3

Перейти к загрузке файла

  • 1. Аликберова Л.Ю. Занимательная химия: Книга для учащихся, учителей и родителей. М.: АСТ-ПРЕСС. 1999.
  • 2. Большая детская энциклопедия: Химия / сост. К. Люцис. М.: Русское энциклопедическое товарищество. 2000.
  • 3. Девяткин В.В. Химия для любознательных или о чём не узнаешь на уроке. Ярославль: Академия Холдинг. 2000.
  • 4. Леенсон И.А. Занимательная химия. М.: Дрофа. 1996.

5. Интернет-ресурсы.

Фото №1 Фото №2

Фото №3 Фото №4

Фото №5

Фото №6

Фото №7 Фото №8

Фото №9 Фото №10

Фото №11

Фото №12 Фото №13

Фото №14 Фото №15

Фото №16 Фото №17

Фото №18 Фото №19

Фото №20

Фото №21

Фото №22 Фото №23

Фото №24 Фото №25

Фото №26 Фото №27

Фото №28 Фото №29

  Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter

studwood.ru

Исследовательская работа "ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ РАЗЛИЧНЫХ СОЛЕЙ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ"

Государственное учреждение образования

«Средняя школа №20 г.Бреста»

Выращивание кристаллов различных солей

в домашних условиях

Выполнил:

ученик 4 «Б» класса

Евтушенко Геннадий

Руководитель:

Пархоц М.А.

Брест, 2016 г.

Содержание

Содержание

2

Введение

3

Цель и задачи исследования

5

Гипотеза исследования

6

Глава 1. Удивительный мир кристаллов

7

7

    1. Основные свойства кристаллов

8

    1. Рост кристаллов в природе

8

    1. Рост кристаллов в искусственных условиях

10

Глава 2. Практическая часть. Выращивание кристаллов из растворов в домашних условиях

11

2.1. Экспериментальный опыт №1

«Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла поваренной соли».

11

2.2. Экспериментальный опыт №2

«Нахождение оптимальной температуры окружающей среды для выращивания кристаллов дигидрофосфата аммония».

12

2.3. Экспериментальный опыт №3

«Сравнение кристаллов медного купороса и дигидрофосфата аммония».

13

Заключение

14

Список использованной литературы

15

Приложения

16

Приложение 1. Пословицы и поговорки о соли

16

Приложение 2. Таблица «Типы кристаллов»

17

Приложение 3. Рост кристаллов в природе

18

Приложение 4. Экспериментальный опыт №1

«Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла поваренной соли».

19

Приложение 5. Экспериментальный опыт №2

«Нахождение оптимальной температуры окружающей среды для выращивания кристаллов дигидрофосфата аммония».

21

Приложение 6. Экспериментальный опыт №3

«Сравнение кристаллов медного купороса и дигидрофосфата аммония».

23

Введение

Необычное рядом!

Случалось ли вам слышать слово «кристалл»? Спросите себя, какие кристаллы вам знакомы? Первыми намна ум приходят, скорее всего яркие самоцветы: изумруд, кто-то вспомнит лиловый аметист, кто-то вишнёво-красный гранат, а кто-то горный хрусталь,сталактиты и сталагмиты. Не будь этих блестящих разноцветных камней, жизнь потускнела бы, лишившись их красок, их маленьких тайн. В кристаллах есть что-то удивительное и завораживающее. Они поражают своей четкостью линий и симметрией, в которой скрывается необыкновенная красота. Мы сразу заинтересовались данной темой.

Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство людей. Их цвет, блеск и форма затрагивали человеческое чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище. С давних пор с кристаллами были связаны суеверия. Как амулеты, они должны были не только ограждать своих владельцев от злых духов, но и наделять их сверхъестественными способностями. Средневековые алхимики считали, что природные кристаллы были сотворены богом раз и навсегда. Лишь в 17 веке поняли, что минералы растут в водных растворах.

А не вспомнился ли вам минерал, без которого жизни просто не может быть? Не прожить и дня! Что же до тайн – то их у него побольше, чем у знаменитых бриллиантов. К примеру, он может на глазах исчезнуть в воде и проявиться вновь в виде прозрачных кубиков. Он бывает белым, как снег, синим, желтоватымили красноватым. Ради него караваны верблюдов бороздили пустыню, а парусники – водную гладь. Некогда он ценился весьма дорого, подчас дороже золота. А где-то из него попросту изготавливали деньги. Это поваренная соль.

Происхождение слова «соль» связано с Солнцем: старинное славянское название Солнца - Солонь (так, кстати, назывался македонский город - ныне греческий порт Салоники); «идти посолонь» (старинное выражение), которое означает: «идти по Солнцу».

Во многих народных пословицах говорится: «Соль всему голова, без соли и жито - трава», «Соли нет и слова нет», «Без соли стол кривой», «Без соли, без хлеба – половина обеда» (Приложение 1).

Кристаллы соли и других веществ играли и играют до сих пор немаловажную роль в жизни человека. Они обладают оптическими и механическими свойствами, именно поэтому первые линзы, в том числе и для очков, изготавливались из них. Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках XXI века. Достаточно вспомнить, например, нанокристаллы.

Нас заинтересовал вопрос: а что можем сделать мы, чтобы приобщиться к удивительному миру кристаллов? Можем ли мы в домашних условиях вырастить кристалл, что для этого необходимо?

С одной стороны, сведений о кристаллах в литературе очень много, с другой стороны об условиях выращивания и особенностях роста кристаллов в домашних условиях – крайне мало, что подтверждает новизну и актуальность исследования.

Объектом нашего исследования является процесс выращивания кристаллов из растворов различных химических веществ, предметом–кристаллы.

Методы работы: изучение литературных источников по данной проблеме, наблюдение, химический эксперимент, анализ полученной информации и формулировка выводов.

Практическая значимость работы: сведения, полученные в результате проведенного исследования могут представлять интерес для учителей начальных классов, учителей химии и биологии, могут быть использованы ими при проведении факультативных занятий по предмету. Материал может быть интересен для других учащихся, которые также как и я не равнодушны к окружающему и любят «похимичить».

Цель нашего исследования: вырастить кристаллы разнообразных веществ из растворов и сравнить их свойства, определить оптимальные условия для выращивания кристаллов.

Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи:

  • провести анализ литературы по данной теме;

  • отобрать вещества (применяемые в быту) из которых возможно вырастить кристаллы;

  • познакомиться с методами выращивания кристаллов;

  • освоить методику выращивания кристаллических тел из водных растворов;

  • провести наблюдения за процессом кристаллизации;

  • выработать рекомендации по выращиванию кристаллических тел для заинтересовавшихся нашим исследованием.

Гипотеза исследования: Мы предположили, что кристаллы соли могут появляться при создании определенных условий; значит, если изменять условия кристаллизации и растворять различные вещества, то можно получать кристаллы разной формы и цвета.

Глава 1. Удивительный мир кристаллов.

Наверное, все неоднократно видели кристаллы воды - лёд. Узоры на окнах зимой – это тоже кристаллы воды. Множество разных веществ образуют кристаллы: металлы, драгоценные камни, и даже соль или сахар. Кристаллы окружают нас повсюду.

В земле иногда находят камни такой формы, как будто их кто-то тщательно выпиливал, шлифовал, полировал. Правильность и совершенство формы этих камней, безукоризненность их поверхности поражают человеческое воображение. Трудно поверить, что такие многогранники образовались сами без помощи человека.

Что же такое кристаллы? Кристаллы, в переводе с греческого языка, (krystallos) - «лёд». Кристаллики растут, присоединяя частицы вещества из жидкости или пара. Их можно вырастить из растворов различных веществ.

Т.обр. кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве, они имеют плоские грани.

Какими бывают кристаллы? Из специальной литературы мы узнали, что не все кристаллы одинаковы. Иногда образуются дендриты - это кристаллы, похожие на веточки дерева; очень хрупкие, но очень красивые. 

Существуют также монокристаллы и поликристаллы (Приложение 2).

Монокристаллы. В природе иногда встречаются довольно крупные кристаллы, грани которых заметны визуально. Их линейные размеры могут составлять от нескольких мм до 1м. Для полупроводниковой техники сейчас искусственно выращивают монокристаллы.

Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов, называют поликристаллическим.

Люди научились выращивать искусственные кристаллы — рубины. Используют их для изготовления ювелирных украшений и в часовых механизмах. Выращивают и самые твердые на свете кристаллы — алмазы. Но, в домашних условиях, «замахиваться» на подобные глобальные и дорогостоящие проекты мы не стали. Можно вырастить кристаллы из соли, сахара, кальцинированной соды, медного купороса, дигидрофосфата аммония, железного купороса.

    1. Основные свойства кристаллов

К свойствам кристаллов относятся: цвет, симметрия, температура плавления, блеск, форма и рост, твердость, спайность, поверхность скола и другие. Мы остановимся лишь на некоторых из них.

Температура плавления.

Плавление – это переход вещества из твёрдого состояния в жидкое.

Процесс плавления любого кристалла происходит при постоянной температуре, называемой температурой плавления. Например, если взять кристалл льда и положить его в тёплое место, то он растает – расплавится. В процессе плавления температура не повысилась. То же самое можно было бы установить и для любого другого кристалла.

Симметрия.

Идеальные формы кристаллов симметричны. По выражению известного русского кристаллографа Е. С. Фёдорова (1853-1919), «кристаллы блещут симметрией». В кристаллах можно найти различные элементы симметрии: ось симметрии, плоскость симметрии, центр симметрии.

Рост кристаллов.

Кристаллы могут расти как в природе, так и в искусственных условиях.

    1. Рост кристаллов в природе

Минеральные кристаллы образуются в ходе определенных породообразующих процессов. Огромные количества горячих и расплавленных горных пород глубоко под землей в действительности представляют из себя растворы минералов. Когда массы этих жидких или расплавленных горных пород выталкиваются к поверхности земли, они начинают остывать.

Они охлаждаются очень медленно. Минералы превращаются в кристаллы, когда переходят из состояния горячей жидкости в холодную твердую форму. Например, горный гранит содержит кристаллы таких минералов, как кварц, полевой шпат и слюда. Миллионы лет тому назад гранит был расплавленной массой минералов в жидком состоянии. В настоящее время в земной коре имеются массы расплавленных горных пород, которые медленно охлаждаются и образуют кристаллы различных видов.

Природа продолжает преподносить нам сюрпризы, создавая все новые чудеса. Совсем недавно, в 2000 году, в мексиканской пустыне Чихуахуа была открыта необычная пещера, где находятся самые большие природные кристаллы, которые когда-либо создавала природа (Приложение 3а).

Селенит – разновидность гипса, отличающаяся характерным параллельно-волокнистым строением. Свое название селенит получил за красивые желтовато-серебристые лунные переливы на его поверхности (в Древней Греции Селеной называли богиню Луны).

В горе Найса на глубине 300 метров, в рабочей шахте, где велась добыча цинка, серебра и свинца, шахтеры совершенно случайно обнаружили пустоты, в которых их взору открылись огромные кристаллы селенита. Эти невероятно красивые образования, созданные природой, образуют три полости, которые получили поэтические названия «Глаз Королевы», «Пещера Парусов» и «Стеклянная пещера».

Это самые большие из известных на сегодня природных кристаллов – полупрозрачные лучи неимоверной длины до 15 метров, диаметром 1,2 метра, весом не менее 55 тон каждый – волшебно-причудливым образом переплетены между собой и создают в пещере неимоверной красоты пейзаж. Но полюбоваться этой красотой непросто. Попасть в пещеру без специального обмундирования и оборудования невозможно без риска для жизни. Температура воздуха там составляет около 50 градусов Цельсия, а влажность – практически 100%! Даже в специальном костюме находиться в этих пещерах можно не очень долго – около часа.

А в соляных озёрах, на мелководье вода, нагреваясь, испаряется. Соль выпадает в осадок, наращиваясь на дне. Так образуются солончаки, представляющие дно высохших озёр (Приложение 3б).

    1. Рост кристаллов в искусственных условиях

Начиная с XIX века появились технологии выращивания искусственных кристаллов. Некоторые из этих ювелирных камней настолько совершенны, что их крайне сложно отличить от натуральных. Синтетические кристаллы востребованы в промышленности и на рынке ювелирных изделий.

Первые успешные попытки синтеза драгоценных камней приходятся на конец XIX века. В 1877 году Эдмон Фреми и Шарль Фейль получили кристаллы рубина.

В 1902 году Огюст Вернейль смог синтезировать рубины методом плавления в пламени, положив начало промышленному синтезу ювелирных камней.

В искусственных условиях кристаллы выращивают из раствора или из расплава. В домашних условиях кристаллы выращивают из раствора.

Глава 2. Практическая часть. Выращивание кристаллов из растворов в домашних условиях

Кристаллы выращивают из насыщенных (перенасыщенных) растворов веществ на «затравке». Затравкой или центром кристаллизации может являться кристаллик данного вещества или любой другой центр кристаллизации (волокно, камень, проволока).

2.1. Экспериментальный опыт №1

«Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла поваренной соли»

Описание эксперимента

Чтобы вырастить кристаллы соли, мы налили в стаканы не очень горячей воды и медленно засыпали в воду соль, помешивая, чтобы она быстрее растворялась. Раствор процедили через фильтр (мы воспользовались салфеткой, можно взять вату). Процеживать раствор обязательно, потому что соринки могут помешать росту кристаллов. Поставили раствор охлаждаться. Поместили в стаканы с раствором затравку - мелкие камешки. Через 3-4 дня стали заметны образующиеся кристаллы.

Затем мы поставили стакан (3) с раствором в место, где нет сквозняков. Уже через 3 дня камень-затравка оброс кристаллами. Мы внимательно следили, чтобы раствора в банке хватило, для того, чтобы закрыть им кристалл: кристалл должен все время находиться в растворе. Кристаллы выросли за 2 недели, но их можно было бы выращивать и дольше.

Красивые кристаллы получались не сразу. Из книг мы узнали, что во время роста можно корректировать рост кристаллов, удаляя некрасивые наросты. Это делали ножом, соскабливая лишнее. Образование граней можно прекратить, если смазать их вазелином. Когда же опять появится необходимость в росте, рост можно вызвать, удалив вазелин ацетоном.

Первые кристаллы, которые мы достали из раствора, очень быстро подсохли, через час покрылись белым налетом соли, а через несколько дней разрушились. Позже мы узнали, чтобы сохранить кристаллы необходимо сбрызнуть их лаком для волос и хранить в закрытой таре.

Общие сведения о наблюдениях и дневник наблюдений (Приложение 4).

Вывод: в ходе опыта мы выяснили: для того, чтобы вырастить монокристалл поваренной соли, надо 50 мл воды и 30 г соли. Для того, чтобы вырастить красивый поликристалл, надо 50 мл воды и 50г соли.

2.2. Экспериментальный опыт №2

«Нахождение оптимальной температуры окружающей среды для выращивания кристаллов дигидрофосфата аммония»

Описание эксперимента

С помощью мерного стаканчика мы набираем в эмалированный ковшик 200 мл воды и нагреваем воду на плите. Температура воды примерно 70°С. Воду осторожно переливаем в химический стакан и туда всыпаем 120 г дигидрофосфата аммония, а также добавляем пищевой краситель Е122. Для того, чтобы растворение произошло полностью, можно использовать водяную баню.

На дно стаканов с раствором помещаем кусочки плитки и на них насыпаем немного соли. На вторые сутки на дне стаканов образуются небольшие кристаллики - это и будет затравка.

Помещаем стаканы в разные условия: один стакан оставляем на подоконнике (t=20 °С), второй - помещаем в холодильник (t=5 °С), третий – помещаем на кухне рядом с радиатором отопления (t=25 °С).

Общие сведения о наблюдениях и дневник наблюдений (Приложение 5).

Вывод: Во всех стаканах образовались поликристаллы. На стенках стаканов растут друзы. Оптимальная температура для выращивания кристаллов этой соли – 23-25°С.

2.3.Экспериментальный опыт №3

«Сравнение кристаллов медного купороса и

дигидрофосфата аммония»

Описание эксперимента

Для того, чтобы вырастить очень красивые кристаллы медного купороса, мы купили порошок медного купороса в магазине хозяйственных товаров. Его используют для борьбы с вредителями и болезнями растений. Иногда применяют в плавательных бассейнах для предотвращения роста водорослей в воде.

К 200мл горячей воды добавили кристаллы медного купороса до получения насыщенного раствора (120 г). Опустили в насыщенный горячий раствор кристаллик на хлопчатобумажной нити (нить с «затравкой»), поставили раствор в теплое место (вода испаряется, и раствор все время является насыщенным).

По мере испарения раствора на его поверхности начала образовываться корка, которая поползла по стенкам сосуда через его край.

Общие сведения о наблюдениях и дневник наблюдений (Приложение 6).

Вывод:

1) скорость роста монокристаллов дигидрофосфата аммония выше, чем монокристаллов медного купороса;

2) каждое вещество образует кристаллы со своими индивидуальными свойствами, своей индивидуальной формой, различного цвета, тем самым доказали нашу гипотезу;

3) кристалл соли растет за счет нарастания на него из водного раствора соли других кристаллов;

4) грани выросшего кристалла гладкие и блестящие, а углы между ними прямые, если росту кристалла ничто не мешает;

5) если погрузить кристалл в слабый раствор, или в раствор, который не успел остыть, кристалл, к сожалению, разрушается.

Заключение

При выполнении этой работы мы выяснили, что мир кристаллов очень красив и разнообразен. Каждый его «представитель» уникален по своим свойствам, размерам и особенностям строения. Кроме того, что кристаллы красивы, они играют важную роль в жизни человека.

По итогам выполнения исследовательской работы мы сделали для себя следующие выводы:

  • при благоприятных условиях некоторые твердые тела принимают форму кристаллов;

  • кристаллы могут расти за счет добавления новых слоев, если есть нужное вещество;

  • кристаллы растут из растворов, когда испаряется вода;

  • кристаллы могут иметь разную форму (моно- и поликристаллы);

  • на форму кристаллов соли оказывает влияние температура раствора и окружающей среды (изменяется форма кристаллов и число граней кристаллов), количество соли в растворе;

  • кристаллы различных веществ имеют различные свойства (одни кристаллы окрашиваются, другие – бесцветны; одни кристаллы растут хорошо, другие – плохо).

При изучении кристаллов мы убедились: свойства их очень разнообразны, мы смогли исследовать лишь некоторые из них.

Тема кристаллов настолько обширна и разнообразна, что в рамках данной работы невозможно осветить все ее аспекты. Я планирую в дальнейшем продолжить изучение увлекательного процесса роста кристаллов. Например, можно научиться выращивать фантомы (кристалл в кристалле) или получить кристаллы чистой меди, используя медный купорос и раствор хлорида натрия. Или можно изучить теорию японского исследователя доктора Масару Эмото об уникальных свойствах воды. При охлаждении банок воды с разными надписями, позитивными и негативными, получались абсолютно разные снежинки, от красивых до безобразных.

Список использованной литературы:

  1. Аликберова Л.Ю. Занимательная химия: Книга для учащихся, учителей и родителей. М.: АСТ-ПРЕСС. 1999.

  2. Большая детская энциклопедия: Химия / сост. К. Люцис. М.: Русское энциклопедическое товарищество. 2000.

  3. Боровицкий П.И. Краткий справочник преподавателя естествознания. М.: Учпедгиз. 1951.

  4. Владимиров А.В. Солёное золото: Научно-худож. литература. М.: Дет.лит.1986.

  5. Девяткин В.В. Химия для любознательных или о чём не узнаешь на уроке. Ярославль: Академия Холдинг. 2000.

  6. Леенсон И.А. Занимательная химия. М.: Дрофа. 1996.

  7. Энциклопедический словарь химика. М.: Педагогика. 1990.

Интернет-ресурс

http://www.kristallikov.net/page6.html

Приложение 1.

Пословицы и поговорки о соли

Пословицы и поговорки о соли посвящены веществу, без которого нет удовольствия от пищи. Соль вошла не просто в рацион человека, а и в саму его жизнь, став мерилом как физических, так и моральных явлений.

Без воли – силы нет, без соли – вкуса нет

Без денег торговать, как без соли хлебать.

Без соли – что без воли: жизнь не проживешь.

Без соли и стол кривой.

Без соли и хлеб не естся.

Без соли не вкусно, а без хлеба не сытно.

Без соли, без хлеба – половина обеда.

Без соли, без хлеба – худа беседа

Без соли, без хлеба за стол не садятся.

Без соли, без хлеба худая беседа.

Без соли, что без воли: жизнь не проживешь.

Бывает, что и соль закисает.

Быть козе на бузе (буза – каменная соль; т.е. быть на привязи).

Бью челом, да солью, да третьей любовью.

В бобах столько соли, сколько лжи в правде.

В людях форсит, а дома без соли сидит.

В людях чванится, а дома соли нет.

В полнолуние солений не солить, ничего впрок не готовить.

В пословицах нет лжи, в дождевой воде нет соли.

Горсткой соли море не посолить.

Грех куском макать в соль.

Добра соль, а переложить – рот воротит.

Друга узнать – вместе пуд (куль) соли съесть.

Думай не думай, а лучше хлеба-соли не придумаешь.

Еде нужна соль, но в меру.            

Если ты горек – будь как соль, если ты сладок – будь как мед.

Запас соли не просит.

Затеяла кумица трубицы, а нет ни соли, ни мучицы.

И старая кобыла до соли лакома.

Из пресного сделаешь соленое, а соленого не опреснишь.

Изведан друг, коль соли вместе съевши.

Приложение 2.

Таблица «Типы кристаллов»

Монокристаллы

Поликристаллы

Поваренная соль

Галит (соль каменная)

Медный купорос

Медный купорос

Дигидрофосфат аммония

Дигидрофосфат аммония

Красная кровяная соль

Кристаллогидрат нитрата никеля

Сера

Сульфат марганца

Приложение 3.

Рост кристаллов в природе

а) Селенит – разновидность гипса, отличающаяся характерным параллельно-волокнистым строением.

б) Солончаки

Приложение 4.

Экспериментальный опыт №1

«Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла поваренной соли»

Общие сведения наблюдений

Температура окружающей среды, в которой находится раствор

Объём воды и масса соли в растворе

Получившийся кристалл

1 стакан

Температура окружающей среды одинакова, она равна 23 °С

Vвода = 50 мл

mсоль = 70 г

В этом стакане кристалл вырос быстрее всех; по виду – поликристалл (на фото)

2 стакан

Vвода = 50 мл

mсоль = 50 г

Вырос поликристалл средней формы и размеров.

3 стакан

Vвода = 50 мл

mсоль = 30 г

Вырос монокристалл, хоть и маленький, но симметричный и правильной формы; он рос медленнее всех.

Дневник наблюдений

День

Ход эксперимента

1 стакан

2 стакан

3 стакан

1 день

Приготовление раствора

Приготовили раствор, насыпав в воду 70 г вещества

Приготовили раствор, насыпав в воду 50 г вещества

Приготовили раствор, насыпав в воду 30 г вещества

2 день

Оценка изменений, происходящих в растворе

Образовался осадок на стенках сосуда

Тоже самое произошло и в этом стакане

Около воды небольшой осадок на стенке сосуда

Приготовление затравки для раствора

Приготовили кристаллики на нитях, опустили в каждый стакан

3 день

Появление кристаллов

Быстро образовалась друза

Образовывается друза, но меньше, чем в первом стакане

Образовывается монокристалл

4-7 день

Сравнение кристаллов

Большой сросток кристаллов – друза, каждый из кристалликов имеет форму куба

Сросток чуть меньше, чем в первом стакане, но кристаллики имеют кубическую форму

Совсем мелкий монокристалл в форме куба

Приложение 5.

Экспериментальный опыт №2

«Нахождение оптимальной температуры окружающей среды для выращивания кристаллов дигидрофосфата аммония»

Общие сведения наблюдений

Температура окружающей среды, в которой находится раствор

Объём и температура воды, и масса соли в растворе

Получившийся кристалл

1 стакан

tокр. ср. = 22 °С

Vвода = 200 мл

tвода = 20 °С

mсоль = 120 г

Получился небольшой поликристалл

2 стакан

tокр. ср. = 5 °С

Vвода = 200 мл

tвода = 5 °С

mсоль = 120 г

Кристалл вырос чуть-чуть больше

3 стакан

tокр.ср.=26 °С

Vвода = 200 мл

tвода = 25 °С

mсоль = 120 г

Кристалл вырос самый большой из всех этих трёх

Дневник наблюдений

День

Совершаемое действие

1 стакан

2 стакан

3 стакан

1 день

Приготовление раствора; место, где будет стоять стакан с раствором

Приготовили растворы; температура раствора во всех стаканах одинакова, 23°С. Поставили стаканы в разные места (в холодильник, около отопительного прибора и в обычную среду).

2 день

Оценка изменений в р-ре

Во всех стаканах на дне появились маленькие кристаллики; один из них выбрали для затравки.

Измерение температуры раствора

tраств. = 20°С

tраств. = 5°С

tраств. =25°С

3 день

Оценка кристаллов

Во всех стаканах образовались поликристаллы средних размеров

На стенках стаканов растут друзы

4 день

Сравнение и оценка кристаллов

Кристалл образовался самый маленький

Вырастает большой кристалл

Кристалл вырастает меньше, чем кристалл в холодильнике, но больше, чем в обычной среде

Из всех растворов выросли поликристаллы, везде можно рассмотреть симметрию

Приложение 6.

Экспериментальный опыт №3

«Сравнение кристаллов медного купороса и

дигидрофосфата аммония»

Общие сведения наблюдений

Температура окружающей среды, в которой находится раствор

Объём воды и масса соли в растворе

Получившийся кристалл

Медный купорос

1 стакан

t= 25°С

Vвода = 200 мл

mсоль = 120г

Кристалл получился голубоватого оттенка, симметричен (монокристалл)

Дигидрофосфат аммония

2 стакан

t= 25°С

Vвода = 200 мл

mсоль = 120г

Кристалл получился в форме куба

Дневник наблюдений

День

Совершаемое действие

1 стакан

2 стакан

1 день

Приготовление раствора

Приготовили раствор медного купороса

Приготовили раствор дигидрофосфата аммония

2 день

Оценка изменений

Ничего не произошло

На дне появились мелкие кристаллики

3 день

Приготовление затравки для раствора

Взяли кристаллик медного купороса, завязали его на нити, опустили в раствор

Опустили в раствор проволоку с затравкой

4 день

Оценка появившихся кристаллов

На нити появились маленькие кристаллики

Появились кристаллики на проволоке кубической формы

5 день

Сравнение появившихся кристаллов

Появившиеся кристаллы по размерам больше, чем кристаллы дигидрофосфата аммония, но всё же маленькие

Мы удаляем мелкие и оставляем самый крупный

На стенках стакана продолжают расти друзы

Кристаллики очень малы по размерам

На стенках стакана продолжают расти друзы

6 день

Оценка кристаллов

Образовался моно- кристалл небольшого размера

Образовалась группа кристаллов, один из которых отличается по размерам

7 день

Сравнение и оценка кристаллов (итог)

В итоге на нити образовался монокристалл средних размеров

На проволоке образовался монокристалл кубической формы средних размеров

19

multiurok.ru


Смотрите также