Домашняя практическая работа "Изучение роста кристалла из раствора"

Исследование процесса выращивания кристалла при разной температуре

Подготовила проект:

Шпак София Васильевна

студентка 1-ого курса

18-ой группы

по профессии «парикмахер»

Преподаватель, подготовивший учащуюся:

Фойеева Ольга Юрьевна

        2013 г.

Содержание:

Глава 1 – Вступление

Глава 2 – Определения

Глава 3 – Определение хода работы

Глава 4 -  Опыт

Глава 5 – Заключение, список литературы.

Глава 1 – Вступление

(слайд 1)

(слайд 2)

(слайд 3)

Здравствуйте дорогие гости. Вашему вниманию представлен проект, на тему –

«Исследование выращивания кристалла при разной температуре».

Все мы знаем ещё с пятого класса, что вся наша жизнь непосредственно связанна с Физикой, но мало кто хочет воспринимать данный факт, и опять же школа здесь играет далеко не последнюю роль. Постоянные формулы, задачи, определения – слова, смысл которых некоторым не понятен и по сей день – это всё то, что мы привыкли понимать, когда наш блуждающий нерв улавливает слово «Физика». И лишь единицы, к которым теперь, могу, смело вас заверить отношусь и я, понимают под данным словом, данной наукой, что то действительно прекрасное.

(слайд 4)

Огонь, вода, воздух, земля – четыре составляющих без которых не возможна наша жизнь. Человек вечно может смотреть на то, как горит огонь и улавливать приятный треск камина. На то, как течёт вода в весенних ручьях окутанных первыми цветами, чувствовать тёплый лёгкий ветерок,касающийся нас, и действующий жарким летним днём как спасательный круг. Некоторые не представляют жизни, без мимолётных, но так греющих душу касаний к земле, как к чему то волшебному. Ведь именно из неё мы можем получить те дары природы, без которых не возможна жизнь и представления о красоте, человека.

Конечно же, найдутся люди, у которых при одном только намёке о выше прочтённом, в голове бегущей строкой проплывает слово - «бред». Ведь не навяжешь всем своё мнение. Но я больше чем уверенна и человеческая алчность не даст мне солгать, что ни одна уважающая себя женщина или девушка современного общества, не представляет свою жизнь без украшений. (слайд 5)

Лучшие друзья девушек, камень богини Изиды (утверждение древних египтян), кристалл верности, скромности и целомудрия, и другие драгоценные камни всегда являлись их неотъемлемой частью. Но современная наука, научилась воплощать сие произведения природы искусственным путём.

Кристаллы можно выращивать из всех солей, (слайд 6) а так же, из обычной поваренной соли, из сахара, медного купороса, и многих других веществ.

Сегодня  предоставляется возможность расширить свой кругозор опытами других людей.

Надеюсь, моя практическая работа велит оставить о ней лишь положительные эмоции, потому, перейдём непосредственно к объекту исследования.

(слайд 7)

Глава 2 - Определения

Кристалл–это (слайд 8)

1. Твердое тело, имеющее упорядоченную естественную структуру и форму правильного многогранника.

2. Устарелое значение - то же, что: хрусталь.Стекло, отличающееся особым блеском, красивым звоном и сильно преломляющее свет.

Существует так же понятия такие как «Идеальный кристалл» и «Реальный кристалл» (слайд 9)

Идеальный кристалл

Является, по сути, математическим объектом, имеющим полную, свойственную ему симметрию, идеализированно ровные гладкие грани.

Реальный кристалл

Всегда содержит различные дефекты внутренней структуры решетки, искажения и неровности на гранях и имеет пониженную симметрию многогранника вследствие специфики условий роста, неоднородности питающей среды, повреждений и деформаций. Реальный кристалл не обязательно обладает кристаллографическими гранями и правильной формой, но у него сохраняется главное свойство — закономерное положение атомов в кристаллической решётке.

В повседневной жизни мы часто встречаемся с процессом кристаллизации и образованием различных форм фигур. Например (слайд 10)— красивые ледяные узоры на стеклах окон(слайд 11) зимой или  иней (слайд 12)на голых ветках деревьев. Как и почему это происходит? Поиски ответов на эти вопросы и вызвали интерес к самому процессу кристаллизации.

(слайд 13)Многие монокристаллы и поликристаллы широко применяются в кристаллографии, кристаллооптике, радиотехнике, в запоминающих устройствах, для измерения слабых температур, (слайд 14)в технике управления световыми лучами, в обработке материалов, в бурении, в часах, в точных приборах.

Кристаллы имеют плоские грани.(слайд 15)Например, крупинка обычной поваренной соли имеет плоские грани, составляющие друг с другом прямые углы.

Кристаллическую структуру имеют металлы. Если взять сравнительно большой кусок металла, то на первый взгляд его кристаллическое строение никак не проявляется ни во внешнем виде куска, ни в его физических свойствах. Металлы в обычном состоянии не обнаруживают анизотропии.

(слайд 16)

Дело здесь в том, что обычно металл состоит из огромного количества сросшихся друг с другом  маленьких кристалликов.(слайд 17)Свойства каждого кристаллика зависят от направления, но кристаллики ориентированы по отношению друг к другу беспорядочно. В результате в объеме, значительно превышающем объем отдельных кристалликов, все направления внутри металлов равноправны и свойства металлов одинаковы по всем направлениям.

Твердое тело, состоящее из большого числа одиночных кристалликов, называют поликристаллическим. Одиночные кристаллы называют монокристаллами.

(слайд 18)

К поликристаллам относятся не только металлы. Большинство кристаллических тел — поликристаллы, так как они состоят из множества сросшихся кристаллов. Одиночные кристаллы — монокристаллы имеют правильную геометрическую форму, и их свойства различны по разным направлениям.

Жидкие кристаллы — вещества, которые ведут себя одновременно как жидкости и как твёрдые тела. Молекулы в жидких кристаллах, с одной стороны, довольно подвижны, с другой — расположены регулярно, образуя подобие кристаллической структуры (одномерной или двумерной). Часто уже при небольшом нагревании правильное расположение молекул нарушается, и жидкий кристалл становится обычной жидкостью. Напротив, при достаточно низких температурах жидкие кристаллы замерзают, превращаясь в твёрдые тела. Регулярное расположение молекул в жидких кристаллах обусловливает их особые оптические свойства. Свойствами жидких кристаллов можно управлять, подвергая их действию магнитного или электрического поля. Это используется в жидкокристаллических индикаторах часов, калькуляторов, компьютеров и последних моделей телевизоров.

Соблюдая большие предосторожности, можно вырастить 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 – поликристалл.

Чтобы вырастить кристалл, полезно знать, какие процессы управляют его ростом; почему разные вещества дают кристаллы различной формы, а некоторые вовсе не образуют кристаллов; что надо сделать, чтобы кристаллы получились большими и красивыми.

Если кристаллизация идёт очень медленно, то получается один большой кристалл, если быстро — множество мелких кристаллов Выращивание кристаллов производят разными способами:

1. Охлаждение насыщенного раствора.

(слайд 19)

С понижением температуры растворимость большинства веществ уменьшается, и они, как говорят, выпадают в осадок. Сначала в растворе и на стенках сосуда появляются крошечные кристаллы-зародыши. Когда охлаждение медленное, а в растворе нет твёрдых примесей (скажем, пыли), зародышей образуется немного, и постепенно они превращаются в красивые кристаллы правильной формы. При быстром охлаждении центров кристаллизации возникает много, сам процесс идёт активнее и правильных кристаллов при этом не получится.

2. Постепенное удаление воды из насыщенного раствора

В этом случае, чем медленнее удаляется вода, тем лучше получаются кристаллы. Можно оставить открытый сосуд с раствором при комнатной температуре на длительный срок — вода при этом будет испаряться медленно (особенно если сверху положить лист бумаги или прикрыть марлей). Растущий кристалл можно либо подвесить в насыщенном растворе на тонкой прочной нитке, либо положить на дно сосуда. В последнем случае кристалл периодически надо поворачивать на другой бок. По мере испарения воды в сосуд следует подливать свежий раствор.

3. Быстрое удаление  воды из насыщенного раствора

(слайд 20)

В этом случае кристаллы получаются правильной формы, с острыми гранями, но мелкими. (Раствор находился в широком сосуде рядом с нагревателем).

(слайд 21)Выращивание кристаллов — процесс интересный, занимательный, но требующий бережного и осторожного отношения к своей работе. Время от времени кристаллизатор необходимо чистить: сливать раствор и удалять мелкие кристаллики, наросшие на основном, а также на стенках и дне сосуда. Теоретически размер кристалла, который можно вырастить таким способом, неограничен. Если выращенный кристалл оставить открытым в сухом воздухе, он, постепенно теряя содержащуюся в нём воду, превратится в невзрачный серый порошок. Чтобы предохранить кристалл от разрушения, его можно покрыть бесцветным лаком.

Выращивание кристаллов поваренной соли

Этот процесс не требует наличия каких-то особых химических препаратов. Кристаллы поваренной соли NaCl представляют собой бесцветные прозрачные кубики.

(слайд 22)Глава 3 - Определения хода работы

(слайд 23)Цель исследования: исследование зависимости формы и размеров кристаллов от температуры.

(слайд 24)Задачи исследования:

1.  Вырастить кристаллы при различной температуре

(слайд 25)Оборудование:

Соль, вода, нить,2 стержня (ручки), ножницы, 2 стакана, ложка, прибор для измерения времени (часы).

(слайд 26)Объект исследования:

1.  раствор поваренной соли

(слайд 27)Глава 4 - Опыт

(слайд 28)Насыпала пищевую соль в стакан с водой при температуре 20°С и оставила на несколько минут, предварительно помешав. За это время соль растворилась. Затем добавила ещё соль и снова перемешала. Повторяла этот этап до тех пор, пока соль уже не растворялась и осела на дно стакана. Так я получила насыщенный раствор соли.(слайд 29)Взяла пару ручек, жёлтого и синего цвета, которые, обозначают где и при какой температуре будут находиться сосуды. (слайд 30)Привязала к «стержням» нити, и, сделав на конце затравку в виде узелка, опустила её в раствор.

В итоге у меня получилось два стакана с абсолютно одинаковым содержимым.

(слайд 31)Один стакан, обозначенный синим цветом, я поставила в холодное и тёмное место – погреб.

Другой оставила в комнате температура которой составляет 20 градусов по цельсию.

(слайд 32)Через 2 дня на стенках сосудов образовался налёт и так называемые зародыши кристаллов.

Через неделю на нитях образовалась цепочка кристалловотличающиеся друг от друга цветом и формой кристалликов.

При выполнении опыта нарочно было допущено несколько типичных ошибок как наглядный пример :

Ошибка №1 – стакан нужно было накрыть листком бумаги, что бы внутрь не попадали частички пыли и прочие загрязнения из- вне. Так же, лист бумаги,оставленная на стакане – препятствие, не позволяющее быстрее испаряться раствору, благодаря чему на конце нити образуется кристалл.

Ошибка № 2 –слишком мелкая затравка!!! Если допущена данная ошибка, вырастить кристалл не получиться. Выйдет лишь цепь одинаковых по размеру кристалликов. Но, в двух банальных случаях это не является как таковой серьёзной ошибкой иди большим упущением:

а) – если вы добивались именно этого исхода

б) – если количество и вид так скажем испытуемого превзошли ваши ожидания.

Глава 5 - Заключение

· Результаты исследований показали, что форма и размеры кристаллов зависят от температуры насыщенного раствора, (это можно увидеть по полученным кристаллам).

· Используя эту технологию выращивания кристаллов можно покрыть кристаллами нужного цвета поверхность различных фигур.

(слайд 34)

· В целом процесс выращивания кристаллов из растворов, при котором играет роль диффузия тепла и «питательного» материала, но самое главное-распределение и укладка молекул при выходе их на кристалл, настолько сложен, что в настоящее время невозможно дать количественную оценку скорости роста кристаллов в терминах молекулярных перемещений. Иными словами, до сих пор никто еще не смог, приняв за основу некоторые числовые характеристики, отражающие свойства и движение молекул, успешно рассчитать скорость роста кристалла.

Список литературы:

1.Прохоров А.М. Физика: большой энциклопедический словарь. Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 1998, — 319 с, 330 с.

2.[Электронный ресурс] — Режим доступа — URL: http www.mirkristalkov.com.

3.[Электронный ресурс] — Режим доступа — URL: http www.alhimik.ru.