Исследовательская работа Тема: УДИВИТЕЛЬНЫЕ КРИСТАЛЛЫ

 «Чем больше вглядываешься в кристалл,

тем  глубже он  затягивает вас в свою глубину очарования»

И.Е.Репин

ВВЕДЕНИЕ

Случалось ли вам слышать слово «кристалл»? Какие кристаллы вам знакомы? Первыми на ум приходят, скорее всего, яркие самоцветы: изумруд, гранат, горный хрусталь. В кристаллах есть что-то удивительное и завораживающее.

В природе, которая нас окружает, много красивых вещей. Одними из них являются кристаллы. Если приглядеться, то можно заметить, что их не мало вокруг нас. Например, сахар, который мы добавляем в чай, поваренная соль, снежинки за окном зимой, разнообразные украшения.

Мне захотелось окунуться в «удивительный мир кристаллов».

Мне стало интересно, а что могу сделать я, чтобы приобщиться к загадочному миру кристаллов? Мне захотелось больше узнать о том, Какие они могут быть? Почему они растут? Ведь это не растение. Чем их нужно «кормить», чтобы быстрее росли? Возможно, ли вырастить кристаллы дома? И попытаться самому вырастить это маленькое чудо.

Поэтому я решил начать свою исследовательскую работу, вооружившись помощью мамы и классного руководителя.

Гипотеза исследования: Если я изучу тему, как выращивают кристаллы, смогу ли я в домашних условиях их вырастить, чтобы они имели разную форму и цвет.

Цель исследования: Познакомиться с разнообразием кристаллов, вырастить кристаллы из растворов солей, определить условия для выращивания кристаллов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить литературу по данной теме; 
2. Отобрать легкодоступные вещества, из которых возможно вырастить кристаллы;
3. Изучить способ выращивания кристаллов в домашних условиях;
4. Провести наблюдения за процессом кристаллизации
5. Вырастить кристаллы различных веществ из растворов;
6. Анализ полученных результатов и соотнесение его с гипотезой. 
7. Анкетирование друзей. 

Предмет исследования: кристаллы. 

Объект исследования: выращивание кристаллов из растворов.

Актуальность работы: работа интересная и познавательная.

Выращивание кристаллов, по истине, увлекательное занятие и, пожалуй, самое простое, доступное и недорогое, максимально безопасное с точки зрения техники безопасности, что немаловажно для тех, кто проводит эксперименты дома.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

1. 1. ЧТО ТАКОЕ КРИСТАЛЛ?

Кристалл –это твёрдые вещества, имеющие естественную внешнюю форму правильных многогранников.

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

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 (1).

1.2.  ПРОИСХОЖДЕНИЕ СЛОВА «КРИСТАЛЛ»

Слово «кристалл» звучит почти одинаково во всех европейских языках.

Много веков назад среди вечных снегов в Альпах нашли очень красивые, совершенно бесцветные кристаллы, напоминающие чистый лёд. Древние натуралисты так их и назвали – «кристаллос» (то есть – лёд);

Представление древних людей о кристаллах было похоже на легенды. 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».

1.3. СТРУКТУРА КРИСТАЛЛА.

Не все кристаллы одинаковы. Существуют монокристаллы и поликристаллы    (Приложение 2). Одиночные кристаллы называются монокристаллами. Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов, называют поликристаллическим.

1.4. КЛАССИФИКАЦИЯ КРИСТАЛЛОВ.

Вырастить кристаллы в домашних условиях можно только из раствора.

1.  ОБРАЗОВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ В ПРИРОДЕ

Горячие расплавленные горные породы выталкиваясь на поверхность земли остывают и образуют кристаллы.

1.  Я хочу рассказать о ПЕЩЕРЕ КРИСТАЛЛОВ-ГИГАНТОВ

Природа продолжает преподносить нам сюрпризы, создавая все новые чудеса. Совсем недавно, в 2000 году, в мексиканской пустыне была открыта необычная пещера, где находятся самые большие природные кристаллыНа глубине 300 метров, в рабочей шахте, шахтеры обнаружили пустоты, в которых их взору открылись огромные кристаллы гипса. «Пещера Кристаллов-Гигантов».

 Попасть в пещеру без специального обмундирования и оборудования невозможно без риска для жизни. Температура воздуха там составляет около 50°C, а влажность – практически 100%! Даже в специальном костюме находиться в этих пещерах можно не очень долго – около часа.

2.  Ну и конечно же интересными являются АЛМАЗЫ ЯКУТИИ

Якутия — край несметных богатств.

Якутия является одной из известных алмазоносных провинций мира.

О сказочных богатствах северного края существуют целые легенды и сказания. В одном из преданий рассказывается о том, что в давние времена небесный Создатель, Творец Земли решил раздать свои сокровища людям, чтобы они служили им, чтобы у людей была широкая и вольготная жизнь, благодать и изобилие. Однако, когда он пролетал над Якутией, ему стало так холодно, что он рассыпал все сокровища над ней. Основное богатство республики — алмазы, «волшебные камни огня». По, мнению экспертов, алмазное сырье здесь одно из лучших в мире и стоит дороже, чем в других странах. 

Самая дорогая алмазная брошь «Букет» находится в Алмазном фонде Якутии. Автор — Гавриил Эверстов ().

Герб республики Саха (Якутии) (). В его центре всадник, Над его головой – ромбовидный орнамент, напоминающий кристаллы алмазов. Кристаллов ровно 7, также как и народов, населяющих наш край: русские, якуты, эвенки, эвены, чукчи, долганы и юкагиры.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1. ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ

Образование кристалла - это постепенное "налипание" молекул вещества на мелкий кристалл.

Сначала образуется маленький кристалл – затравка.

Во время налипания молекул на затравку кристалл растёт.

Ещё до того, как начать выращивать кристаллы нужно помнить о элементарных ПРАВИЛАХ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ:

Теперь можно приступить к выращиванию кристаллов!

Процесс ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ разделим на ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ:

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

ЭТАП 2: Добавить пищевой краситель нужного цвета (при необходимости)

ЭТАП 3: Насыщенный раствор профильтровать

ЭТАП 4: Привяжите на нитку кристаллик соли, нитку привяжите, например, к карандашу и положите карандаш на края банки (ёмкости), где налит насыщенный раствор. Кристаллик опустить в насыщенный раствор.

ЭТАП 6: Перенесите ёмкость с насыщенным раствором и кристалликом в место, где нет сквозняков, вибрации и сильного света (выращивание кристаллов требует соблюдение этих условий).

ЭТАП 7: Накройте чем-нибудь сверху ёмкость с кристалликом (например, бумагой) от попадания пыли и мусора. Оставьте раствор на несколько дней.

2. ЭКСПЕРИМЕНТ  № 1

1) ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛА МЕДНОГО КУПОРОСА

Самые быстрорастущие и красивые кристаллы в моей коллекции. Медный купорос  представляет собой  кристаллы или порошок ярко-синего цвета Медный купорос можно найти в магазине для садоводства.

Наши действия:

Вырос очень красивый синий поликристалл длиной около 6 см, и на дне вырос ещё один кристаллик около 3 см ().

2) ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛА ПОВАРЕННОЙ СОЛИ

Поваренная соль («каменная соль», «пищевая соль» или просто «соль») — пищевой продукт. Мелкие кристаллы белого цвета. Поваренную соль можно найти в любом продуктовом магазине.

Наши действия:

Кристаллы получились прозрачные, очень маленькие, они не сцепились друг с другом и в итоге поликристалл развалился на монокристаллики. Сохранить их не удалось ().

3. ЭКСПЕРИМЕНТ  № 2

Мы решили разнообразить нашу коллекцию кристаллов. И вырастить кристаллы из других веществ. И попробовать разнообразить цветовую палитру - цветов нашего государственного флага – белый, синий и красный, и ещё оранжевый (для разнообразия).

Мне хотелось добиться лучшего результата: вырастить кристаллы большего размера и быстрее. На третий день, вытащили кристаллы, подогрели растворы на водяной бане, собрав в них налет со стенок банок, чтобы растворы получились более насыщенным. Тщательно перемешали, растворив вещество, остудили растворы и вновь опустили туда уже выращенные ранее кристаллы. Результат превзошёл все ожидания! Уже вечером я увидел значительный прирост кристаллов.

1) ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛА ХЛОРИДА КАЛИЯ

Калий хлористый –  «Родственник» поваренной соли. Мелкие кристаллы белого цвета. Купить его можно в садоводческом магазине

Технология выращивания та же.

Поликристалл очень похож на кристалл поваренной соли, но в отличие от неё, кристалл калия хлористого – белого цвета, прочный и не рассыпался. (Приложение 9).Размер кристалла около 5 см.

2) ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛА МЕДНОГО КУПОРОСА

Технология выращивания та же. Но получился совсем другой кристалл. В эксперименте  №1 кристалл образовывался как бы вокруг затравки, а в этот раз кристалл рос по длине всей нити, находящейся в растворе ().

Из одного и того же вещества могут вырасти разные по форме кристаллы. Размер кристалла около 11 см.

3) ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛА ДИГИДРОФОСФАТА АММОНИЯ КРАСНОГО ЦВЕТА

Покупали в магазине для садоводства –  удобрение называется «Аммофос», белые круглые гранулы белого цвета.

Технология выращивания та же, на этапе приготовления насыщенного раствора добавили пищевой краситель красного цвета.

В ходе выращивания возникли проблемы. Раствор получился очень мутный, но за сутки вся муть осела на дно банки. Затравка не удержалась на нитке и упала на дно банки. В этой банке кристалл долго не рос. Я предположил, что раствор не достаточно насыщенный. Вновь приготовили раствор. После этого, кристалл вырос за сутки.  Получился он большим и очень красивым – похожим на ёжика. (Приложение 10). Размер кристалла около 11 см.

4) ВЫРАЩИВАНИЕ ОРАНЖЕВОГО КРИСТАЛЛА ХЛОРИДА КАЛИЯ

Цель опыта: выяснить, будет ли кристалл менять цвет в присутствии пищевого красителя. 

Технология выращивания та же, но на этапе приготовления насыщенного раствора добавляем пищевой краситель нужного цвета.

В ходе опыта был выращен красивый кристалл бледно-оранжевого цвета, т.к. был использован краситель оранжевого цвета (Приложение 10). Но кристалл меньшего размера, значит, присутствие красителя замедляло рост кристалла. Размер кристалла около 3 см.

АНКЕТИРОВАНИЕ ДРУЗЕЙ.

Цель анкетирования: изучение значимости исследовательской деятельности для школьников.

В ходе работы было проведено анкетирование. Было опрошено 13 одноклассников (Приложение 8):

1. Знаете ли вы что такое кристалл?    (Да5/Нет8)
2. Хотели бы вы больше узнать о кристаллах?    (Да13/Нет0)
3. Как вы думаете можно ли вырастить кристаллы в домашних условиях?    (Да1/Нет12)
4. Будите ли вы выращивать кристаллы дома, если узнаете, как это делать?    (Да13/Нет0)

Вывод: тема исследовательской работы является интересной. Все опрошенные будут выращивать кристаллы, если узнают, как это делать.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По итогам работы я сделал следующие выводы:

• кристаллы растут из растворов, когда испаряется вода;
• для быстрого и лучшего результата раствор должен быть более насыщенным;
• кристаллы растут быстрее и вырастают больших размеров, если вторично подогреть раствор;
• кристаллы различных веществ имеют различные свойства (одни кристаллы окрашиваются, другие – бесцветны, одни кристаллы растут хорошо, другие – плохо).
• присутствие пищевого красителя замедляет рост кристаллов.

Мне очень нравится выращивать кристаллы. Они очень красивые, поэтому я хочу продолжить эту тему другими опытами. Планирую попробовать вырастить кристаллы из других препаратов. Хочу пополнить свою коллекцию кристаллами других цветов. Кроме того, процесс выращивания кристаллов очень красив и увлекателен!