Исследовательская работа "Удивительные кристаллы"

Управление образования Топкинского муниципального района

Научно-практическая конференция исследовательских работ учащихся

«Первые шаги в науку»

первая ступень (начальные классы)

Удивительные кристаллы

ТОПКИ 2014

Содержание

Введение………………………………………………………………………..…. 3  

Из истории……………………………………………………………………….…4

Разнообразие кристаллов …………………………………………………………5

Применение кристаллов…………………………………………………….……...6

Способы выращивания кристаллов в домашних условиях……………….….....7

Заключение………………………………………………………………………..11

Список источников……………………………………………………………….12

Введение

         Кристаллы - удивительное и непредсказуемое явление природы. Размеры, цвета и формы кристаллов иногда просто поражают своей необычностью. Кажется, что кристаллы - редкое явление, но на самом деле мы встречаем их везде на протяжении всей своей жизни. Это и снежинки зимой, и драгоценные камни в ювелирных изделиях, и корунд на наждачной шкурке, и даже алмазное напыление некоторых напильников. Мы строим дома из кристаллов, также едим кристаллы, лечимся ими, но, что самое главное – мы сами частично состоим из кристаллов. Соль, сахар, снег, лед, песок – все это не что иное, как кристаллы. Нас заинтересовал вопрос: можно ли вырастить кристаллы в домашних условиях?

Гипотеза: мы предполагаем, что вырастить кристаллы в домашних условиях возможно.

Для достижения цели мы должны были решить следующие задачи:

1. Узнать из различных источников :

• Что такое кристалл
• Где встречаются кристаллы в природе
• Как можно  вырастить кристаллы в домашних условиях

2. Собрать свою коллекцию кристаллов
3. Результаты исследования оформить в виде презентации   и выступить на открытом часе общения перед  одноклассниками

В своей работе мы опирались на следующие методы:

• Изучение литературы по теме
• Наблюдение
• Опытно – исследовательский метод

Из истории

В недрах земли люди порой находят камни, имеющие удивительную форму – иногда кажется, что их кто-то специально выпиливал, затем полировал, чтобы они приобрели именно такую форму. Речь идет о многогранниках с плоскими гранями и прямыми ребрами. Правильность и совершенство формы этих камней, а также безукоризненная поверхность их граней часто поражают человека своей красотой. Иногда, смотря на их, нам трудно поверить, что они образовались сами без участия человека. Именно такие камни с природной, не сделанной руками человека, правильной, симметричной, многогранной формой и называются кристаллами. Так что же такое кристаллы?

   Слово «кристаллос» в переводе с греческого первоначально  означало «лёд», а в дальнейшем «горный  хрусталь». Удивительное сходство кристаллов льда и горного хрусталя было подмечено уже давно. В древности и в средние века думали, что кристаллы горного хрусталя и кристаллы льда – одно и то же, только лёд замерзает у нас на глазах, а горный хрусталь – лишь при особенно сильном морозе. Предполагали, что лёд становится хрусталём через тысячу лет, а хрусталь становится алмазом через тысячу веков.

Но словом «кристалл» называют не только кристаллы замерзшей воды. Почти все камни, горные породы состоят из кристаллов. Самые красивые среди кристаллов – драгоценные камни.                              

В древности кристаллам приписывали всякие необыкновенные свойства. Считали, например, что  кристалл аметиста навевает счастливые сны.   Изумруд спасает мореплавателей от бурь

Сапфир помогает при укусах скорпионов.

Алмаз бережёт от болезней.

 Топаз приносит счастье в ноябре.

Человека, укушенного змеёй, заставляли съесть толчёный изумруд.

Древние обитатели Америки – инки – поклонялись как божеству большому кристаллу зелёного изумруда.

Разнообразие кристаллов

        Кристалл — это твердое состояние вещества. Он имеет определенную форму и   определенное количество граней. Частички, из которых состоит кристалл, в разных веществах выстраиваются и соединяются вместе различными способами. Из-за этого кристаллы могут иметь различные формы и размеры.                                                                                                                          

Кристаллы, часто называют «цветами мира камней». Размеры таких природных многогранников достигают подчас человеческого роста. Встречаются также очень тонкие кристаллы, толщина которых меньше чем у листка бумаги. Но бывают и огромные пласты, толщина которых достигает нескольких метров.                                                        

Бывают кристаллы маленькие, узкие и острые как иголки, но также могут быть громадной формы, напоминающие  величественные колонны.

Иногда образуются кристаллы, похожие на веточки дерева; очень хрупкие, но очень красивые.

Многие кристаллы идеально чисты и прозрачны, как вода. Недаром постоянно можно слышать выражения: «прозрачный, как кристалл», «кристально чистый».

Применение кристаллов                                              

              Каменная соль давно и навечно вошла в жизнь человека. Мы называем ее в быту просто солью, в технике -  поваренной, или пищевой, солью. Ни с чем несравнимый вкус соли человек оценил давно. В древности страны, куда ее завозили, платили цену, равную золоту: за килограмм соли – килограмм золотого песка.

Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство у людей. Их цвет, блеск и форма затрагивали человеческое чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище.    

Таблетки – это спрессованные кристаллы. Усвоение, растворение таблеток зависит от того, какими гранями покрыты эти микрокристаллики.

Самый твердый и самый редкий из природных минералов - алмаз. Сегодня алмаз в первую очередь камень-работник, а не камень-украшение.

 Благодаря своей исключительной твердости алмаз играет громадную роль в технике. Алмазными пилами распиливают камни.                                                            

Вся часовая промышленность работает на искусственных рубинах. Кристалл кварца используется в телефонных трубках. А самая красивая, самая чудесная разновидность кварца - это и есть горный хрусталь т.е. прозрачные кристаллы кварца. Поэтому из прозрачного кварца делают линзы, призмы и др. детали оптических приборов.

Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках 20 века.

Неотъемлемой частью нашей жизни стали мобильные телефоны, цифровые фото- и видеокамеры, жидкокристаллические  телевизоры и мониторы.

И сейчас ещё часто люди, рассматривая чудесные, сверкающие, переливающиеся многогранники кристаллов, не хотят верить, что они созданы природой, а не человеком.

Способы выращивания кристаллов в домашних условиях

Удивительно, но выращивать кристаллы можно не только в химических и промышленных лабораториях, но и в домашних условиях. Самые популярные вещества, из которых выращивают кристаллы дома – это поваренная соль, морская соль, сахар и медный купорос. 

Существует всего два способа выращивания кристаллов в домашних условиях:

1. Путем выпаривания воды, в котором находится вещество;

2. Путем изменения температуры воды, охлаждения.

Берется нужное вещество, готовится из него перенасыщенный (концентрированный) раствор, кладется в раствор так называемая затравка, мелкий кристаллик, и путем прилипания молекул вещества на затравку кристаллик растет. А чтобы молекулы прилипали, нужно либо остужать воду, либо выпаривать (можно и то, и другое). Быстрый способ выращивания кристаллов – это медленное охлаждение раствора.

В своей практической части проекта мы использовали второй способ выращивания кристаллов.

Для этого нам потребовалось:

• чистая посуда
• карандаш
• нитка (шерстянная или шёлковая)
• поваренная соль
• медный купорос
• морская соль для ванны
• питьевая сода
• сахар

салфетка или марля

Из источников сети интернет мы узнали условия для выращивания кристаллов:

1. Кристаллик нельзя при росте без особой причины вынимать из раствора.
2. Не допускать попадание мусора в насыщенный раствор
3. Отсутствие сквозняков.
4. Неяркий свет.
5. Отсутствие вибрации
6. Терпение

Мы  нашли необходимую информацию, и теперь можно приступить к практической части нашего исследования.

Как мы выращивали кристаллы пищевой и морской соли

1. Налили горячую воду в стакан, насыпали пищевую соль и тщательно перемешали. Когда соль растворилась, добавили ещё немного и снова перемешали. Повторяли этот этап до тех пор, пока соль не перестала растворяться. Получили насыщенный раствор соли.
2. Перелили полученный раствор в чистый стакан через салфетку
3. Приготовили нитку и опустили её в раствор.
4.  Далее раствор оставили для дальнейшего остывания.
5.  Через 2 суток после начала опыта мы заметили, что кристалл начал расти. На нитке появился налет, больше похожий на осадок или пыль. Маленькие кристаллики начали формироваться на пятый день.
6. Через 25 дней мы вынули его из раствора, обсушили бумажной салфеткой.

Во время выращивания кристаллов мы открыли для себя такой интересный факт:  когда вода практически испарилась, а кристаллы были ещё маленькие, мы решили добавить новый раствор. В результате, кристаллы, которые уже выросли – растворились. Возможно раствор, который мы доливали, недостаточно остыл, или был менее концентрированный, чем первоначальный.

Выращивание кристалла медного купороса

Медный купорос применяют в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями растений, в промышленности -  при производстве искусственных волокон, органических красителей. 

Это  вещество ядовито, поэтому нужно работать в перчатках и тщательно мыть руки после работы с порошком, растворами или кристаллами медного купороса.

1. Сделали концентрированный раствор. Для этого взяли теплую воду, растворили в ней столько медного купороса, сколько возможно.

2. Перелили через фильтр в другую чистую емкость.

3.Приготовили  шерстяную нитку и опустили ее в раствор, прикрепив к перемычке из карандаша.

4. Далее наш раствор поставили в темное теплое место.

5. Через трое суток после начала опыта на нитке появился кристалл медного купороса.  
6. Через 3 недели, когда кристалл вырос достаточно большим, мы вынули его из раствора, обсушили бумажной салфеткой и покрыли кристалл бесцветным

лаком, чтобы предохранить от разрушения на воздухе.
Выращивание кристалла питьевой соды

Ещё мы вырастили  кристалл из питьевой соды.

Для этого повторили все этапы работы с солью. Кристаллы на стенках стакана и на нитке появились через сутки. Но росли очень медленно. Через неделю рост вообще прекратился.

Кристаллы пищевой соды белые, непрозрачные, очень хрупкие. Взять в руки невозможно, рассыпаются, похожи на иней.

Выращивание кристалла из сахара

Также  мы пытались вырастить кристалл сахара. Чтобы его вырастить, налили в банку тёплой воды и насыпали в неё сахар, пока он не перестал растворяться. Потом подвесили ниточку. Результат мы пока не можем показать, потому что кристалл сахара растёт очень медленно. И наш опыт ещё продолжается. Надеемся, что кристалл сахара пополнит нашу коллекцию.

Заключение

Работая над проектом, мы узнали, что кристалл – это твердое состояние вещества, имеет определенную форму, цвет и определенное количество граней. Познакомились с разнообразием и применением кристаллов. Научились выращивать кристаллы, используя горячий насыщенный раствор. Для этого мы использовали разные вещества: поваренную соль, морскую соль, медный купорос, сахар, пищевую соду и воду.

Поняли, что для появления кристалла необходимо соблюдать точные инструкции и правила техники безопасности (не растворять вещества в посуде, в которой готовят пищу; при приготовлении насыщенного раствора надо пользоваться прихваткой, чтобы не обжечь руки; иногда работать в перчатках после окончания работы необходимо тщательно вымыть руки), быть терпеливыми и трудолюбивыми.

Из выращенных кристаллов мы изготовили наглядное пособие «Коллекция кристаллов», создали презентацию с фотографиями, выступили перед одноклассниками.

В дальнейшем результаты нашего исследования могут быть использованы на уроках окружающего мира и  в других классах, во внеклассных мероприятиях, на занятиях кружка в будущем.  

        В ходе работы над проектом мы нашли ответы на все поставленные вопросы, сумели вырастить кристаллы, рассказали одноклассникам и другим ребятам об итогах работы.  Многим понравилось, некоторые заинтересовались нашими экспериментами.

Таким образом, мы считаем, что цель и задачи, поставленные нами в начале работы, достигнуты. Гипотеза исследования полностью подтвердилась: кристаллы многих веществ  можно вырастить в домашних условиях.

Мы уверены, что приобретенные знания, умения и навыки обязательно пригодятся в дальнейшей учёбе.

Список использованных источников информации

1. Белов Н.В. Энциклопедия драгоценных камней и кристаллов, Минск: «Харвест», 2009
2. Большая книга «Почему». Перевод с итальянского Ольги Живаго, М.: РОСМЭН, 2010

Интернет- ресурсы:

  1. Геология Земли http://www.geologiazemli.ru/articles/112

2. Википедия  http://ru.wikipedia.org/wiki/E519

3. Кристаллов.NET http://www.kristallov.net/mineraly.html

4. Мир кристаллов http://www.mirkristallov.com/