Выращивание кристаллов проект

Как сделать кристалл из медного купороса

Сульфат меди можно приобрести и в специализированных лабораториях. Из такого купороса вырастет темно-синий кристалл, похожий на драгоценный камень.

Емкость для рабочего раствора

Посуду используют стеклянную, так как другие материалы вступают в химическую реакцию с раствором. Отлично подойдет поллитровая банка с широким горлышком. После опыта категорически запрещается использовать ее в пищевых целях.

Основа для кристаллизации

В качестве основы применяют тонкую шерстяную нитку синего или черного цвета. Взрослый кристалл полупрозрачен, и основа не должна испортить результат. Альтернативой может быть тонкая медная проволока, предварительно зачищенная наждачной бумагой.

Вода

Если в опыте вы используете медный купорос из хозяйственного магазина, воду нужно будет прокипятить. Для эксперимента с очищенным купоросом используют дистиллированную воду.

Средства защиты

Купорос токсичен, и работать без перчаток с ним нельзя. На детей младшего школьного возраста желательно надеть медицинскую маску.

Карандаш или палочка для закрепления основы

На ней вы подвесите нитку, на которой будет расти кристалл.

Прозрачный лак для ногтей

Чтобы сохранить кристалл

Одноразовая пластиковая ложка

Важно! Работа проводится только под наблюдением взрослых. По окончании процесса руки необходимо тщательно вымыть под проточной водой. Нельзя пробовать кристалл или порошок на вкус. В случае попадания медного купороса в глаза их нужно промыть большим количеством воды.

Как сделать кристалл: этапы работы

Рабочий раствор высокой концентрации

В воду, нагретую примерно до 80 градусов, по ложке добавляем медный купорос. Жидкость приходится постоянно помешивать, чтобы порошок полностью растворился. Важно поддерживать постоянную температуру воды, в этом может помочь водяная или песчаная баня. Если сульфат меди перестал растворяться и оседает на дне, значит, раствор готов. В среднем на 300 мл воды уйдет 200 грамм вещества.

Выращивание кристаллов сегодня возможно в домашних условиях. Создать собственный кристалл способен любой человек, используя такие простые ингредиенты, как соль, лимонная кислота, сахар, сода. Большинство кристаллов используются в декоративных целях, а красивые камешки из сахара можно подавать вместо рафинада.

Что нужно для выращивания кристаллов в домашних условиях?

Для выращивания кристалла потребуется от 1 до 7 месяцев в зависимости от желаемых габаритов. Прежде чем начинать его изготовление, необходимо позаботиться о создании подходящих условий. В помещении не должно быть влажности и значительных перепадов температур. Также надо подготовить инвентарь для создания раствора:

  • емкость из эмали либо стекла требуемого объема;
  • палочка для размешивания из дерева, эмали либо стекла;
  • фильтровальная бумага либо качественные салфетки.

Для изготовления камня понадобятся вода и ингредиенты, указанные в избранном рецепте. Можно воспользоваться готовым набором для производства камней, который есть в продаже. Во время процесса создания камня необходимо надеть резиновые перчатки, головной убор (платок, медицинский чепчик). Соблюдение этих мер предотвратит попадание волос в жидкость и убережет руки от воздействия концентрата. При воздействии раствора на воспаленную или пораненную кожу возникают болевые ощущения и состояние кожных покровов усугубится.

Как самостоятельно вырастить кристаллы из обычной поваренной соли и воды?

Как с помощью соли вырастить кристалл? Кристаллы получают как из поваренной соли, так и из морской. Многие предпочитают последний вариант, т. к. камни из морской соли получаются более прочные, а время созревания слегка сокращается.

Выращивание кристалла пошагово (см. видео):

  1. взять чистую емкость, налить в нее воду, подвергшуюся процессу дистилляции;
  2. всыпать много соли (при перемешивании придется приложить усилия);
  3. после того, как соль перемешали, раствор нужно подержать на паровой бане;
  4. соленую жидкость охладить, пропустить через фильтровальную бумагу для отделения осадка;
  5. взять кристаллик соли, привязать к концу нити и поместить в процеженный раствор (вместо соляного кристаллика можно использовать небольшой пластмассовый шарик или кубик, предварительно замоченный в растворе и высушенный);
  6. противоположный край нити привязать к палочке или карандашу, длина которого превышает диаметр горлышка емкости;
  7. установить палочку с нитью на горловине посуды, чтобы кристаллик свисал над раствором;
  8. накрыть емкость бумагой или дышащей тканью;
  9. поставить в место, не подверженное перепадам температур.

Уже через месяц магический кристаллик увеличится до размера боба. По истечении 3-х месяцев его диаметр достигнет 3,5 см. Далее солевой камень будет продолжать рост. За процессом выращивания кристалла удобно наблюдать, если он находится в прозрачной посуде. Когда он увеличится до нужного размера, кристалл медленно извлекают и обтирают салфеткой. Чтобы придать своему камешку прочности, следует покрыть его нецветным маникюрным лаком.

Такие кристаллы возможно изготовить своими руками даже ребенку. В детских магазинах реализуют наборы для выращивания искусственных камней различных цветов.

Как создать кристалл из лимонной кислоты

Метод изготовления камня из лимонной кислоты требует большего количества времени и усилий. Чтобы создать кристалл самостоятельно, необходимо взять 100 мл воды температурой 20°С и растворить в ней 130 г лимонной кислоты. Температура жидкости должна оставаться прежней, поэтому раствор в процессе приготовления необходимо подогревать. С этой целью применяют емкость с горячей водой, опуская в нее посуду с раствором и контролируя нагревание жидкости посредством градусника.

Лимонную кислоту нужно периодически подсыпать в жидкость на протяжении недели, пока она прекратит растворяться. Консистенция напоминает кисель, а на дне посуды осядут мелкие кристаллики. Полученную смесь надо слить в банку через фильтровальную бумагу. Один из осевших на дно кристалликов необходимо обхватить ниткой либо леской и поместить в жидкость.

По прошествии 12 дней кристалл достигнет около 11 см в диаметре. Его можно осторожно извлечь и покрыть прозрачным маникюрным лаком. Если вы планируете вырастить свой камень большего размера, оставьте его в емкости для продолжения роста. Выращивание кристалла из лимонной кислоты представлено в видео.

Инструкция по выращиванию сладких кристаллов из сахара

Кристаллы из сахара съедобны. Для приготовления лакомства понадобятся 5 стаканов сахара, 2 стакана воды, по несколько капель пищевых красителей (по желанию), деревянные палочки, бумажные салфетки.

Чтобы делать сладости правильно, необходимо следовать инструкции:

  1. в эмалированной посуде подогреть ¼ стакана воды, растворить в ней 2,5 ст. л. сахарного песка;
  2. на салфетку высыпать пару ложек сахара, погрузить в него деревянные палочки, смоченные в приготовленном сиропе (важно, чтобы сахар покрыл палочку равномерно, чтобы кристалл вышел симметричным);
  3. дать палочкам полностью высохнуть;
  4. в кастрюле смешать 1,75 стакана воды с 1,8 стакана сахара;
  5. после абсолютного растворения сахара высыпать оставшийся сахарный песок в сироп, держать на огне еще 15 минут;
  6. взять несколько квадратных салфеток, проколоть их палочками по центру;
  7. сироп быстро разлить по стаканам, добавить в каждый немного красителя и поместить туда палочки, которые не должны соприкасаться с дном и краями емкостей.

Салфетки будут служить не только креплением для палочек, но и защитой сиропа от пыли и посторонних веществ. Сахарный раствор нужно выдержать около 14 дней, после чего можно извлекать домашние кристаллы и угощать родных и гостей. Если планируется давать лакомство детям, лучше не добавлять красители или использовать вместо них натуральные соки фруктов и ягод.

Из медного купороса

Волшебные кристаллы синего цвета можно изготовить дома из медного купороса. Для изготовления искусственных камней понадобятся дистилированная вода и сульфат меди, который продается в магазине для огородников. Важно, чтобы медный порошок был однородный по консистенции, имел ровный синий цвет без каких-либо вкраплений.

Перед началом выращивания надо приготовить раствор из 100 г купороса и горячей воды. Жидкость важно вливать постепенно, осторожно размешивая раствор. Должна получиться яркая жидкость, в которой сульфат меди больше не сможет растворяться. Полученную смесь нужно остудить, процедить и поместить в холодное место.

На следующие сутки на дне обнаружатся кристаллики. Необходимо отобрать самый крупный, обвязать его ниточкой и подвесить, погрузив в раствор. Банку нужно покрыть бумагой и выращивать камень несколько недель. Кристалл из медного купороса медленно извлекают, обмывают в холодной воде, высушивают и покрывают прозрачным маникюрным лаком (см. фото). Существуют наборы для выращивания кристаллов на основе медного купороса.

Красивые и цветные кристаллы

Как вырастить красивый кристалл? Для этого необходимо использовать алюминиевые квасцы. Это вещество реализуется через аптеки и продается по низкой цене.

Квасцы (6 ст. л.) нужно смешать с 0,5 л вскипяченной воды до их максимального растворения. После этого смесь нужно оставить на несколько суток. В это время нельзя встряхивать банку или перемешивать раствор: жидкость должна находиться в покое.

Спустя неделю на дне банки образуются кристаллики. Нужно отобрать наиболее крупный, сделать в нем отверстие и подвесить на ниточке. Кристаллик помещают в процеженный раствор, а емкость накрывают плотной бумагой. Через 2 недели камень красивой формы вырастет в несколько раз. Он выглядит весьма привлекательно и имеет ровные грани.

Для изготовления цветных кристаллов можно использовать не только пищевые красители и медный купорос. Чтобы создать красный камень, понадобится вещество под названием гексацианоферрат III (красная кровяная соль). На 100 г порошка надо взять 170 мл воды температурой 95°С и перемешать компоненты.

Для изготовления единичного камня нужно взять кристаллик поваренной соли, повешенный на ниточке, и отправить его в раствор. Чтобы вырастить сад из кристаллов-рубинов, надо положить в емкость гранитный камень. Созревание красного кристалла занимает около месяца. Когда его верхушка покажется над поверхностью воды, камешек извлекают.

Чтобы получить волшебный цветной кристалл из сахара, соли или иных компонентов, можно воспользоваться цветным маникюрным лаком. Также в раствор добавляют красители для пасхальных яиц.

Идея для бизнеса: как выращивать кристаллы рубина, сапфира и других искусственных камней?

Изготовление камней может стать неплохой идеей для бизнеса. Кристаллы не являются драгоценными, поэтому соответстующей лицензии не понадобится.

Для массового выращивания искусственных кристаллов нужен специальный аппарат, с помощью которого можно изготовить прочные камни различных цветов. Аппарат Вернейля, названный в честь своего изобретателя, поможет в выращивании кристаллов рубина, сапфира, изумруда, топаза, бриллианта до 30 каратов за считанные часы. Чтобы вырастить кристаллы различных оттенков, необходимо подбирать вид и состав солей – это приходит с опытом. Полученные камни отличаются прозрачностью, красивыми переливами. Они хорошо поддаются шлифовке и огранке. Аппарат для выращивания кристаллов состоит из:

  • воронки, в которую помещается порошок с примесью Al₂O₃ и Cr₂O₃;
  • кислородно-водородной горелки;
  • железной подставки, на которой растет кристалл.

Бизнес по изготовлению самоцветов, в том числе рубинов, весьма прибыльный. Почему? Для производства рубина в 30 карат понадобится всего 3 часа времени, 9 кВт электроэнергии, 0,2 г окиси хрома и 6 г оксида алюминия. В общей сложности затраты на один большой камень составят около 3$. За пару месяцев работы можно окупить стартовые затраты на аппарат (36 тыс. руб.) и емкости (4 тыс. руб). Арендовать помещение необязательно, ведь выращивать кристаллы возможно в домашних условиях.

Важно найти постоянных покупателей, определить для себя рынок сбыта. Продавать свою продукцию можно ювелирным компаниям, специализированным магазинам и частным заказчикам. Сколько единиц товара нужно производить в сутки, предприниматель рассчитает после наработки клиентской базы.

Исследовательская работа на тему: «Как вырастить кристаллы в домашних условиях» презентация к уроку по окружающему миру (3 класс)

Слайд 1

Исследовательская работа на тему: «Как вырастить кристаллы в домашних условиях» Выполнил: Круглов Олег, ученик 3 Б класса МБОУ «Гимназии №131» Руководитель: Белова Татьяна Владимировна, учитель начальных классов МБОУ «Гимназии №131»

Слайд 2

Я очень люблю узнавать все новое и интересное, мне нравится экспериментировать, наблюдать и собирать коллекции.

Слайд 3

Чтобы узнать, что такое кристалл я прочил книги А так же в интернете на сайте онлайн детской энциклопедии Потому.ру. энциклопедия «Всё обо всём» энциклопедия «Что, зачем и почему?»

Слайд 4

Кристалл (от греческого «криос» — лёд) – обычно твердое вещество, имеющее форму правильных многогранников.

Слайд 5

Песок, поваренная соль и сахар – всё это кристаллические тела.

Слайд 6

Кристаллы можно обнаружить даже в банке с вишнёвым вареньем. Они очень красивого цвета и разного размера.

Слайд 7

Мне стало интересно узнать, можно ли вырастить кристаллы в домашних условиях и как это сделать. Я составил план исследования: изучение энциклопедий; рассматривание иллюстраций кристаллов; получение информации о способах выращивания кристаллов; составление анкеты для учащихся начальных классов; анкетирование учащихся начальных классов гимназии №131; подбор оборудования и сырья для эксперимента; эксперименты.

Слайд 8

Выращивание кристаллов в домашних условиях.

Слайд 9

узнать больше о кристаллах; провести анкетирование среди учащихся третьих классов гимназии №131; изучить условия образования кристаллов; подобрать дома оборудование и сырье для выращивания кристаллов; познакомиться с мерами безопасности при выращивании кристаллов; вырастить кристаллы соли и медного купороса;

Слайд 10

1.Я предположил, что кристаллы можно вырастить дома. 2.Кристаллы соли и медного купороса могут появляться при создании определенных условий. 3.Я предположил, что при выращивании кристаллов соли, можно менять цвет кристаллов, используя пищевые красители. 4. Температура окружающего воздуха влияет на рост кристаллов.

Слайд 11

Что такое кристаллы? Как ты думаешь, кристаллы могут расти? Из каких веществ можно вырастить кристаллы? Чем нужно «кормить» кристаллы, чтобы они росли? Возможно, ли вырастить кристалл в домашних условиях? Влияет ли цвет раствора, в котором выращивается кристалл, на цвет выросшего кристалла? Влияет ли температура окружающей среды на рост кристаллов?

Слайд 12

Слайд 13

Многие из учащихся 3 классов нашей школы не знают: что такое кристаллы, из каких веществ их можно вырастить, чем нужно кормить для роста, но думают, что их можно вырастить в домашних условиях, не знают, как влияет цвет раствора на цвет выращенного кристалла, и как влияет температура окружающей среды на рост кристаллов.

Слайд 14

Поэтому я решил рассказать им о кристаллах и научить их выращивать кристаллы в домашних условиях. Но сначала я сам должен попробовать провести эксперимент.

Слайд 15

два стакана; ёмкость с тёплой водой; поваренная соль; медный купорос; нитки; палочки; пищевой краси- тель

Слайд 16

Нельзя при экспериментах пользоваться пищевой посудой, это может привести к отравлению. Нельзя принимать пищу во время проведения опытов. При проведении опытов желательно использовать перчатки и защитную одежду. При попадании раствора на кожу необходимо сразу же промыть то место, куда попал раствор, чистой водой. При попадании растворов в глаза, следует незамедлительно обратиться к врачу!

Слайд 17

Для приготовления раствора я использовал горячую воду (80С) и медный купорос. Насыпал медный купорос в воду и перемешал.

Слайд 18

Затем добавил ещё медный купорос и снова перемешал. Добавлял до тех пор, пока медный купорос уже не стала оседать на дно стакана.

Слайд 19

Сделал «затравку» – кристаллик сульфата меди на ниточке. Перелил раствор в чистую ёмкость, избавившись от излишек медного купороса на дне.

Слайд 20

Погрузил «затравку» в раствор так, чтобы она не касалась дна и стенок стакана.

Слайд 22

Сначала приготовил концентрированный раствор поваренной соли. Добавляя соль в стакан до тех пор, пока очередная порция не перестанет растворяться при перемешивании.

Слайд 23

Подготовил «затравку» с кристалликом соли .

Слайд 24

Перелил концентрированный раствор соли в чистый стаканчик и опустил её в раствор так, чтобы она не касалась дна и стенок стаканчика .

Слайд 27

Я приготовил концентрированный раствор соли и добавил в него пищевой краситель бордового цвета.

Слайд 28

Погрузил в него «затравку» и стал ждать

Слайд 29

Через 10 дней у меня вырос кристалл поваренной соли бордового цвета.

Слайд 31

Мною был приготовлен концентрированный раствор соли в двух стаканчиках. Я погрузил в оба стаканчика «затравку».

Слайд 32

Один стаканчик оставил в помещении при комнатной температуре. Другой я поставил в холодильник.

Слайд 33

Через 10 дней в том и другом стаканчиках у меня выросли кристаллы поваренной соли. При сравнении кристаллов я обнаружил, что кристалл, который рос в холодильнике, был больше, чем кристалл, который рос при комнатной температуре.

Слайд 34

Кристалл растет за счёт нарастания на него веществ из водного раствора соли или медного купороса. Кристаллы различных веществ имеют разную форму (у соли это маленькие кристаллики, кристаллы медного купороса имеют большие грани). Кристаллы растут с разной скоростью: при одинаковых условиях кристалл соли растёт с наименьшей скоростью, чем кристалл медного купороса. Кристалл нужно периодически подкармливать, то есть менять насыщенный раствор соли. Можно изменить цвет кристалла, если добавить в концентрированный раствор пищевой краситель. При низкой температуре кристаллизация происходит быстрее, и вырастают кристаллы в большем количестве.

Проектная работа на тему: «Выращивание кристаллов»

муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Верхнедеревенская средняя общеобразовательная школа»

Льговского района Курской области

Проектная работа

на тему:

«Выращивание кристаллов»

Выполнили: ученик 8 класса

Будников С.

Руководитель: Белых О.В.

с. Вышние Деревеньки, 2016 г

Введение __________________________________________________________________2-3

  1. Теоретическая часть

1 Теория кристаллов_________________________________________________________5-6

1.1 Что такое кристалл?________________________________________________________5

1.2 Происхождение слова «кристалл»___________________________________________5-6

1.3.Структура кристалла_______________________________________________________________6

2 Образование кристаллов___________________________________________________7-11

2.1 Образование кристаллов в природе__________________________________________7-8

2.2 Выращивание кристаллов в промышленности_________________________________8-9

3. Основные свойства кристаллов____________________________________________10-11

II. Практическая часть______________________________________________________12-13

Заключение_________________________________________________________________14

Список литературы___________________________________________________________15

Приложения № 1_____________________________________________________________16

Приложения № 2_____________________________________________________________17

Приложения № 3__________________________________________________________18-20

Приложения № 4__________________________________________________________21-23

Введение

Кристаллы окружают нас повсюду. Кто не рассматривал песчинки на речном берегу или не любовался снежинками? И морозные узоры на стеклах окон и иней, украшающий зимой голые ветки деревьев. В земле иногда находят камни такой формы, как будто их кто-то тщательно выпиливал, шлифовал, полировал. Правильность и совершенство формы этих камней, безукоризненная поверхность — поражают. Трудно поверить, что такие многогранники образовались сами без помощи человека. Вот эти-то камни с природной, то есть не сделанной руками человека, правильной, многогранной формой и называются кристаллами.

Твердые тела, из которых строят дома, делают станки, вещества, которые мы употребляем в быту,- почти все они относятся к кристаллам.

Представление древних о кристаллах было похоже на легенды. Верили, что хрусталь образуется изо льда, а алмаз – из хрусталя. Кристаллы наделялись множеством таинственных свойств: исцелять от болезней, предохранять от яда, влиять на судьбу человека…

Многие кристаллы идеально чисты и прозрачны, как вода. Недаром существуют выражения: «прозрачный, как кристалл», «кристально чистый». Слово «кристалл» происходит от греческого «крюсталлос», то есть «лед». Полагали, что лед, находясь длительное время в горах, на сильном морозе, окаменевает и теряет способность таять.

Актуальность работы: работа интересная и познавательная. Кристаллы 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 до сих пор применяются для изготовления призм и линз оптических приборов. Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках XX века.

Кроме того, кристаллы можно выращивать из раствора. Это удивительное свойство кристаллических тел!

Цель работы: провести исследование по выращиванию кристаллов поваренной соли и медного купороса в домашних условиях.

Гипотеза исследования: я предположил, что кристаллы могут появляться при создании определенных условий; значит, если изменить условия кристаллизации и растворить различные вещества, то можно получить кристаллы разной формы и цвета в домашних условиях.

Объектом исследования являются кристаллы.

Предметом исследования–процесс кристаллизации.

Задачи исследования:

  1. Проанализировать текстовый и иллюстративный материал по данной теме.

  2. Изучить условия образования кристаллов, их формы, цвета.

  3. Выполнить опытно-экспериментальную работу по изученным методикам.

  4. Проанализировать полученные результаты.

Методы исследования:

  • Накопление теоретического материала.

  • Проведение опытно-экспериментальной деятельности с целью получения кристаллов из поваренной соли и медного купороса.

  • Анализ полученных результатов исследования.

  1. Теоретическая часть

1 Теория кристаллов

1.1 Что такое кристалл?

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.

Вы, конечно, обращали внимание на бесконечное разнообразие снежинок. Еще в 17 веке знаменитый астроном Иоганн Кеплер написал трактат «О шестиугольных снежинках», а спустя три столетия были изданы альбомы, в которых представлены коллекции увеличенных фотографий тысяч снежинок, причем ни одна из них не повторяет другую (рис 1).

Рисунок 1 – Разнообразие снежинок.

Кристаллы – вещества, в которых мельчайшие частицы (атомы, ионы или молекулы) «упакованы» в определенном порядке. В результате при росте кристаллов на их поверхности самопроизвольно возникают плоские грани, а сами кристаллы принимают разнообразную геометрическую форму. ,

1.2 Происхождение слова «кристалл»

Слово «кристалл» звучит почти одинаково во всех европейских языках. Много веков назад среди вечных снегов в Альпах, на территории современной Швейцарии, нашли очень красивые, совершенно бесцветные кристаллы, очень напоминающие чистый лед (рис.4). Древние натуралисты так их и назвали – «кристаллос», по-гречески – лед; это слово происходит от греческого «криос» – холод, мороз. Полагали, что лед, находясь длительное время в горах, на сильном морозе, окаменевает и теряет способность таять. 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.

Аналогичный вывод сделали в древности в Китае и Японии – лед и горный хрусталь обозначали там одним и тем же словом. И даже в 19 в. поэты нередко соединяли воедино эти образы:

Едва прозрачный лед, над озером тускнея,
Кристаллом покрывал недвижные струи.

А.С.Пушкин. К Овидию ,

1.3 Структура кристалла

Кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве. Поэтому кристаллы имеют плоские грани. Например, крупинка обычной поваренной соли имеет плоские грани, составляющие между собой прямые углы. Это можно заметить, рассматривая соль с помощью лупы. А как геометрически правильна форма снежинки! В ней также отражена геометрическая правильность внутреннего строения кристаллического тела – льда.

Не все кристаллы одинаковы. Существуют монокристаллы и поликристаллы. Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов, называют поликристаллическим. Одиночные кристаллы называются монокристаллами.

Соблюдая большие предосторожности, можно вырастить металлический кристалл больших размеров – монокристалл. В обычных условиях поликристаллическое тело образуется в результате того, что начавшийся рост многих кристаллов продолжается до тех пор, пока они не приходят в соприкосновение друг с другом, образуя единое тело.

К поликристаллам относятся не только металлы. Кусок сахара, например, тоже имеет поликристаллическую структуру. Большинство кристаллических тел – поликристаллы, так как состоят из множества сросшихся кристаллов. Одиночные кристаллы — монокристаллы, так как имеют правильную геометрическую форму, и их свойства различны по разным направлениям.,

Кристаллы образуются при охлаждении расплавов или насыщенных растворов (с понижением температуры растворимость обычно уменьшается и при испарении растворителя). Иногда кристаллы образуются непосредственно при охлаждении паров (снег) или на холодных поверхностях (сублимация). Кристаллы растут с ограниченной скоростью, так как частицы вещества отлагаются, образуя грани.

2 Образование кристаллов

2.1 Образование 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 (рис.1). Мегакристаллы селенита были сформированы гидротермальными жидкостями, исходящими от пещер, расположенных ниже.

Рисунок 1 – Пещера кристаллов

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.

Но не только это мешает спелеологам в путешествии по пещере гигантских кристаллов. Нагромождения кристаллов так причудливо сплетены, что порой между ними нельзя пройти человеку, но разрушать эту красоту у ученых и исследователей рука не поднимается.

Увидеть это природное чудо света все же возможно – здесь нам на помощь приходит фотография (Приложение А), но она, к сожалению, не может полностью передать «холодную» кристаллическую красоту подземных пустот, заполненных огромными кристаллами.

Исследователи уверены, что подобных пещер в мексиканской пустыне еще несколько, и они ждут своих первооткрывателей!

2.2 Выращивание кристаллов в промышленности

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. Данный метод, с некоторыми изменениями, до сих пор остается одним из самых распространенных способов выращивания кристаллов ювелирного качества.

Схема аппарата Вернейля

и монокристалл корунда, полученный этим методом.

Порошковая шихта, состоящая из оксида алюминия с добавлением 2% оксида хрома, помещается в печь. Под ударами молотка шихта попадает вниз, контактирует с кислородом и водородом, достигая в пламени температуры 2000оС. Капли расплавленного материала падают на стержень, на котором образуется шарик кристалла, медленно приобретающий грушевидную форму.

Особое место среди кристаллов занимают драгоценные камни, которые с древнейших времен привлекают внимание человека. Люди научились получать искусственно очень многие драгоценные камни. Например, подшипники для часов и других точных приборов уже давно делают из искусственных рубинов. Получают искусственно и прекрасные кристаллы, которые в природе вообще не существуют. Например, фианиты – их название происходит от сокращения ФИАН – Физический институт Академии наук, где они впервые были получены. Фианиты – искусственные кристаллы, которые внешне очень похожи на бриллианты (рис.2).

Рисунок 2 – Фианит.

Исследователи из США сумели вырастить огромные кристаллы пирофосфата калия. Самый крупный из кристаллов весит 318 килограмм. Он рос в большом баке, где при температуре 65 градусов Цельсия испарялся раствор пирофосфата калия. Молекулы отлагались на затравке размером меньше наперстка, и через 52 дня вырос прозрачный гигант почти без дефектов.

Кристаллы будут использоваться для сооружения сверхмощных лазеров.,

3. Основные свойства кристаллов.

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.

У кристаллов медного купороса имеется лишь центр симметрии, других элементов симметрии у них нет.

Из этого небольшого обзора симметрий различных кристаллов можно сделать вывод, что различные кристаллы обладают разной симметрией.

Закон постоянства углов – основной закон кристаллографии.

В кристаллах одного вещества углы между соответственными гранями всегда одинаковы – так звучит закон постоянства углов.

Что же понимают под соответственными гранями?

В геометрии грани (плоские многоугольники) считаются равными, если они при наложении совпадают всеми своими точками. В кристаллографии равенство граней означает совершенно иное. Грани могут отличаться межу собой по форме и всё-таки считаться равными, если они обладают одинаковыми физическими и химическими свойствами. Установить равенство граней в кристаллографическом смысле удаётся иногда путём внешнего их осмотра. В сомнительных случаях производят травление поверхности кристалла кислотой. На равных гранях рисунок, полученный при травлении, будет одинаковым.

На рисунке одинаковой штриховкой показаны равные (одинаковые) грани.

Все кристаллы имеют кристаллическую решётку.

Взаимодействие частиц в кристалле приводит к тому, что частицы устанавливаются только в определённых положениях, где силы, действующие на них, оказываются скомпенсированными, а потенциальная энергия их взаимодействия становится наименьшей. Такое строение и называют кристаллической решёткой, а положения, в которых могут располагаться частицы, — узлами кристаллической решётки.

Чтобы понять, например, орнамент, надо всего лишь найти закономерность построения и рисунок, который часто повторяется. Аналогично, чтобы представить строение кристалла, достаточно знать строение элементарной ячейки.

Элементарная ячейка – это совокупность минимального числа частиц, регулярно повторяющаяся внутри кристалла. На рисунке показаны элементарные ячейки алмаза, графита, α-железа, β-железа.

Полиморфизм.

Полиморфизм – свойство вещества иметь две (или несколько) различные кристаллические структуры. Ярким примером такого вещества является углерод. Вот вещества, которые представляют собой углерод в чистом виде:

  • Сажа, или копоть, — мягкий чёрный порошок, собирающийся на внешней поверхности кастрюль и сковородок, помещаемых в пламя, или в печной трубе; выбрасываемый из заводских труб чёрными клубами дым.

  • Уголь древесный или каменный – является одним из основных видов топлива.

  • Графит – мягкий стерженёк карандаша, оставляющий след на бумаге.

  • Алмаз – самый дорогой и самый красивый из драгоценных камней. Граненый алмаз называют бриллиантом.,

  1. Практическая часть

Выращивание кристаллов поваренной соли.

Опыт 1: Наша задача – вырастить красивые кристаллы соли из насыщенного раствора.

Процесс выращивания не требует наличия каких-то особых химических препаратов. У нас всех есть пищевая соль (или поваренная соль), которую мы принимаем в пищу. Её также можно назвать и каменной. Кристаллы поваренной соли NaCl представляют собой бесцветные прозрачные кубики. В идеале должны получиться прямоугольные кристаллы (это связано с тем, что NaCl имеет кубическую кристаллическую решетку).

Чтобы вырастить кристалл необходимо подготовить:

— соль;

— воду;

— кастрюлю;

— ложку, чтобы размешивать раствор;

— ёмкость, где будет находиться раствор.

Разведем раствор поваренной соли следующим образом: нальем воду водой (не более 50 °С – 60 °С). Насыпаем пищевую соль в стакан и оставляем на 5 минут, предварительно помешав. За это время соль растворится. Желательно, чтобы температура воды пока не снижалась. Затем добавим ещё соль и снова перемешаем. Повторяем этот этап до тех пор, пока соль уже не будет растворяться, и будет оседать на дно стакана. Мы получили насыщенный раствор соли. Переливаем его в чистую ёмкость такого же объёма, избавившись при этом от излишек соли на дне. Выбираем любой понравившийся более крупный кристаллик поваренной соли и помещаем его на дно стакана с насыщенным раствором. Можно кристаллик привязать за нитку и подвесить, чтобы он не касался стенок стакана. Переносим ёмкость с насыщенным раствором и кристалликом в место, где нет сквозняков, вибрации и сильного света (выращивание кристаллов требует соблюдение этих условий).Накрываем чем-нибудь сверху ёмкость с кристалликом от попадания пыли и мусора.

Уже через пару дней можно заметить значительный для кристаллика рост. С каждым днём он будет увеличиваться. А если проделать всё ещё раз (приготовить насыщенный раствор соли и опустить в него этот кристаллик), то он будет расти гораздо быстрее

Приложение 1

Опыт 2:Цель работы: наблюдать процесс перехода тела из жидкого состояния в кристаллическое

Оборудование: лоток пробирка пакетик с натриевой солью, чашка.

Предварительно натриевую соль (вещество розового цвета) пересыпаем из пакетика в пробирку. Несколько кристалликов оставляем в пакетике. Пробирку помещаем в горячую воду для того чтобы вещество расплавилось. При температуре горячей воды около 70 градусах плавление длится 3-5 минут. Расплавленную соль выливаем в чашку. Спустя 3 минуты туда же помещаем 3-4 кристаллика соли. После того как жидкость охладилась до температуры кристаллизации, наблюдаем за ростом кристаллов вокруг затравок.

Вывод: кристаллы образуются не только на затравках, центрами кристаллизации являются так же примеси и неоднородности поверхности кристаллизатора.Приложение 2

Опыт 3.

«Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла — приложение 3

Вывод: в ходе опыта я выяснил: 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.

Опыт №4

«Сравнение кристаллов медного купороса и поваренной соли».

Для того, чтобы вырастить кристалл медного купороса, я поступал следующим образом: к 50мл очень горячей воды добавлял кристаллы медного купороса до получения насыщенного раствора (30 г). Опускал в насыщенный горячий раствор кристаллик на хлопчатобумажной нити (нить с «затравкой») и ставил раствор в теплое место (вода испаряется, и раствор все время является насыщенным) — Приложение 4

Вывод: у веществ разного химического состава кристаллы имеют разную форму и отличаются по таким свойствам, как симметрия, выращивание, к тому же углы, образованные соответственными гранями, в кристаллах разных веществ будут неравными. Но есть и сходства, например, оба кристалла имеют кристаллическую решётку.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При выполнении этой работы я выяснил, что мир кристаллов 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.

В ходе работы я исследовал очень интересное свойство кристаллов – их рост в искусственной среде. Оказывается, кристаллы можно вырастить дома, без каких- либо усилий. Для быстрого выращивания нужны оптимальные условия. Например, чтобы вырастить кристалл поваренной соли (за короткий срок), нужно поставить стакан с раствором в тёплое место, но раствор приготовить оптимальной концентрации – 50 мл воды и 30-50 г соли. Если кристаллизация происходит медленно, то вырастет монокристалл, а если быстро – поликристалл.

При изучении кристаллов я убедился: свойства их настолько разнообразны, что я смог исследовать лишь некоторые из них.

Вывод:

  • при благоприятных условиях поваренная соль, медный купорос принимают форму кристаллов;

  • кристаллы различных веществ имеют разную форму;

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

  • быстрее и легче кристалл растёт тогда, когда в насыщенный раствор помещается кристалл- «затравка».

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение 1

Выращивание кристаллов

Приложение 2

Приложение 3

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.

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.

1 стакан: Vвода = 50 мл, mсоль = 70 г

2 стакан: Vвода = 50 , m= 50 г

3 стакан: Vвода = 50 мл, mсоль = 30 г

Приложение 4

Общие сведения наблюдений

Температура окружающей среды, в которой находится раствор

Объём воды и масса соли в растворе

Получившийся кристалл

Медный купорос

1 стакан

t= 30°С

Vвода = 50 мл

mсоль = 30г

Кристалл получился голубоватого оттенка, симметричен (монокристалл)

Поваренная соль

2 стакан

t= 30°С

Vвода = 50 мл

mсоль = 30г

Кристалл получился в форме куба (монокристалл)

Дневник наблюдений

День

Совершаемое действие

1 стакан

2 стакан

1 день

Приготовление раствора

Приготовили раствор медного купороса

Приготовили раствор поваренной соли

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 нить с затравкой

4 день

Оценка появившихся кристаллов

На нити появились маленькие кристаллики

Появились кристаллики на нити кубической формы

5 день

Сравнение появившихся кристаллов

Появившиеся кристаллы по размерам больше, чем кристаллы поваренной соли, но всё же маленькие

Кристаллики очень малы по размерам

6 день

Оценка кристаллов

Образовался моно кристалл небольшого размера

Образовался монокристалл

7 день

Сравнение и оценка кристаллов (итог)

В итоге на нити образовался монокристалл средних размеров

На нити образовался небольшой монокристалл

Проект «Выращивание кристалла в домашних условиях»

«Выращивание кристалла в домашних условиях »

Почему мы заинтересовались этой темой?

Зимой мы часто любовались покрытыми инеем деревьями, внимательно рассматривали снежинки во время снегопадов. И на одном из уроков окружающего мира мы узнали, что и иней, и снежинки это кристаллы, которые образовываются из паров воды. Нам стало интересно, а из чего ещё могут образовываться такие красивые кристаллы?

  • Актуальность:

Данная тема является актуальной в связи с тем, что выращивание кристаллов очень интересное и увлекательное занятие. Мы узнаем много нового и интересно, нам нравится экспериментировать, наблюдать. оказывается, тоже являются кристаллами. Мне стало интересно узнать, можно ли вырастить кристаллы в домашних условиях.

  • Гипотеза:

Мы предполагаем, что в домашних условиях действительно можно вырастить некоторые виды кристаллов.

  • Цель проекта:

Провести исследование по выращиванию кристалла поваренной соли, медного купороса.

  • Задачи исследования:

1 .Узнать, что такое кристалл;

2.Какие бывают кристаллы;

3.Создать условия для роста кристаллов и провести эксперимент;

4.Проанализировать полученные результаты.

  • Объект исследования: кристаллы.
  • Предмет исследования: кристаллы поваренной соли.
  • Методы исследования:

1.Изучение литературы;

2.Опыты – наблюдение, исследование, анализ.

Мир кристаллов .

Кристаллы – поразительные создания природы. Нас восхищают их яркие цвета и прозрачность, ровные, гладкие грани и, самое главное, правильная форма. Кристаллы выглядят таким образом, словно их кто-то специально вырезал, отшлифовал и раскрасил…

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!

Люди научились выращивать искусственные кристаллы такие как: рубины, изумруды, бриллианты, которые широко используют в ювелирной промышленности.

В детских энциклопедиях и в интернете есть примеры выращивания кристаллов в домашних условиях.

А почему бы нам не попробовать?

Что такое кристаллы?

Название «кристалл» произошло от двух греческих слов – «холод» и «застывать», т.е. в древности это означало «застывший лед». По данным энциклопедии, кристалл – это твердое тело. Частички, из которых состоит кристалл, выстраиваются и соединяются вместе различными способами. Из-за этого кристаллы могут иметь различные формы и размеры.

Какие бывают кристаллы?

Кристаллы бывают очень разными.

Существуют кристаллы, которые находятся глубоко в земле. Их часто называют «цветами мира камней». Размеры таких кристаллов иногда достигают человеческого роста.

Встречаются также очень тонкие кристаллы, толщина которых меньше чем у листка бумаги. Но бывают и огромные пласты, толщина которых достигает несколько метров.

Бывают маленькие кристаллы, узкие и острые как иголки, но также могут быть очень громадными. Иногда образуются кристаллы похожие на веточки дерева, очень хрупкие, но очень красивые. Некоторые минералы образуют кристаллы, которые можно разглядеть только под микроскопом.

Применение кристаллов.

Применение кристаллов в науке и технике очень разнообразны. Например, каменная соль давно вошла в жизнь человека. Мы называет ее в быту просто солью. Невозможно представить, как бы мы без нее обходились. В древности страны, куда ее завозили, платили цену, равную золоту: за килограмм соли – килограмм золотого песка.

Самый твердый из природных минералов – алмаз. Благодаря своей твердости алмаз играет большую роль в технике. Алмазными пилами распиливают камни. Вся часовая промышленность работает на искусственных рубинах. Рубин применят при создании лазера. Оказывается, кристалл рубина усиливает свет. Лазер светит ярче тысячи солнц!

Кристаллы применяют при создании телефонов, фото и видео камер, жидкокристаллических телевизоров.

Практическая часть.

Опыт № 1

Опыт № 1. Выращивание кристалла поваренной соли.

1. Для эксперимента мы взяли пластиковый стаканчик, горячую воду и соль. Соль добавляли до тех пор, пока она не перестала растворяться.

2. К палочке привяли нитку, на которую потом будут собираться кристаллы. Опустили ее в раствор с солью.

3. Поставили раствор охлаждаться. Чем медленнее он будет остывать, тем крупнее получатся кристаллы.

4. Через 7 дней наш кристалл выглядел вот так.

5. Через 14 дней у нас вырос кристалл поваренной соли.

Вывод: кристалл соли растет за счет нарастания на него из водного раствора соли других кристаллов.

Практическая часть.

Опыт № 2

Опыт № 2. Выращивание кристалла медного купороса.

Медный купорос применяют в сельском хозяйстве для борьбы вредителями и болезнями растений.

1. Для выращивания кристалла медного купороса необходим порошок медного купороса, стеклянная баночка, горячая вода.

2. К баночку налили горячую воду, размешали порошок до полного растворения.

3. Привязали на палочку нитку и опустили ее в раствор. Поставили раствор охлаждаться.

4. Через 7 дней наши кристалл выглядел вот так.

5. Через 14 дней у нас вырос кристалл медного купороса.

Вывод: кристалл медного купороса растет быстрее соли, сам кристалл очень красивый с четкими гранями.

Заключение

Эксперимент показал, что кристаллы можно вырастить самому в домашних условиях. Кристаллы растут в насыщенном растворе при постепенном испарении жидкости. Кристаллы медного купороса растут быстрее, а кристаллы соли медленнее. Кристаллы растут намного быстрее, когда много тепла и света. Весь процесс происходит за 2-3 недели. Кристаллы можно выращивать разного цвета и размера.

В результате проведенных исследований гипотеза полностью подтверждается: нам удалось вырастить кристалл из поваренной соли, кристалл из медного купороса в домашних условиях.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *