Исследовательская работа по теме: "Кристаллы – в жизни людей"

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

Лаишевская средняя общеобразовательная школа

Конкурс исследовательских работ

младших школьников «Аленький цветочек»

           Кристаллы – в жизни людей

Естественнонаучное направление

    Работу выполнила:

Ухварова Екатерина,

ученица 4 класса

Руководитель:

Рубцова Ольга Александровна,

учитель начальных классов

тел. 89041961869

Ульяновск

2014

Актуальность исследования: 

       Царство минералов , и в том числе кристаллов, - это основа всего физического мира и жизни. Кристаллы сами по себе – наиболее распространенные и устойчивые материальные образования. Красота, поразительные цвета и форма кристаллов всегда привлекали внимание людей, но их ценность отнюдь не ограничивается только этим.

Цель исследования:

• Изучить природу формирования кристаллов;
• Изучить роль кристаллов в  сказаниях и преданиях, узнать о необычных свойствах, приписываемых кристаллам человеком
• Вырастить кристалл

Гипотеза: 

         Красота и необычные свойства кристаллов  были подмечены человеком еще в древности. Они играли и играют важную роль в жизни людей, в науке и технике, а также выступают символы магии и колдовства. Легенды и сказания повествуют нам о мистических и целебных свойствах кристаллов.

1. Методы проведения исследования:

• Теоретический - поиск материалов в энциклопедия, Интернет-ресурсах
• Практический  - проведение опыта по выращиванию кристаллов из соленого раствора
• Анализ полученных результатов
• Обработка и представление результатов исследования в виде презентации (с помощью родителей);
•  Оформительский – создание компьютерной презентации и оформление постера,

2. План выполнения исследования:

• С помoщью литературы и Интернет-ресурсов узнать о том, как зарождаются и растут кристаллы в природных условиях
• Провести исследование относительно отношения человека к свойствам кристаллов на прoтяжении истории, их роли в сказаниях и преданиях
• Провести эксперимент по выращиванию соленого кристалла
• Оформить материалы исследования

3. Результаты:

• В результате проведения исследования были обнаружены интересные данные о необычайных и даже мистических свойствах кристаллов, которыми наделяли и в которые верили многие  поколения людей;
• Изучены методы выращивания кристаллов;
• Также в процессе исследования был выращен соляной кристалл.

4. Список использованной литературы:

• Н.В. Белов «Энциклопедия драгоценных камней и кристаллов», Минск, «Харвест», 2009
• Н.Орлова «Я познаю мир: Драгоценные камни и минералы: Детская энциклопедия », Москва, ООО «Издательство Астрель», 2003
• К.Лазье «Детская энциклопедия: Тайны природы», Москва, «Махаон», 2008

Что такое кристаллы

КРИСТАЛЛЫ – вещества, в которых мельчайшие частицы (атомы, ионы или молекулы) «упакованы» в определенном порядке, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку — кристаллическую решётку. В результате при росте кристаллов на их поверхности самопроизвольно возникают плоские грани, а сами кристаллы принимают разнообразную геометрическую форму. Каждый, кто побывал   на выставке минералов, не мог не восхититься изяществом и красотой форм, которые принимают «неживые» вещества.

      А кто не любовался снежинками, разнообразие которых поистине бесконечно! Еще в 17 в. 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.

       Интересно происхождения слова «кристалл» (оно 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. 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 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

        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 – кристаллы, которые внешне очень похожи на бриллианты.

       И хотя, говоря о кристаллах, мы чаще всего представляем себе сверкающие, излучающие свет и цвет кристаллы драгоценных камней – топазов, рубинов, аметистов, бриллиантов, но на самом деле почти весь мир кристалличен, и с кристаллическими веществами мы встречаемся на каждом шагу – дома, в школе. На улице. Мы едим кристаллы, например, соль или сахар, мы ходим по кристаллам, так что они хрустят под нашими ногами, живем под крышей из кристаллов, лечимся кристаллами. Соль, сахар, снег, лед, глина и песок, сотни других веществ – все это ничто иное, как кристаллы. Кристаллическую структуру имеют все металлы. Почти все горные породы сложены из кристалликов различных минералов.

       Войти в мир кристаллов – это словно бы спуститься на некоторое время в сказочные подземные мастерские гномов, чтобы услышать истории о знаменитых камнях: «Кох-и-норе», как и человек, имеющем собственное имя, изумруде, останавливающем землю и т.п.

       Все камни, встречающиеся в природе – драгоценные, полудрагоценные, поделочные – это представители царства минералов. Что же такое минерал?

       Если взять кусок любой горной породы, то можно заметить, что она состоит из множества зернышек. Одни из них очень похожи друг на друга, но есть совершенно разные. Например, в куске гранита мы можем увидеть то сероваты просвечивающие зерна кварца, то красные или серые зерна полевого шпата, а то вдруг блеснут чешуйки слюды. Это минералы. В одних породах они видны сразу, невооруженным глазом, а в других настолько мелкие, что их можно разглядеть только под микроскопом.

Но даже самые мелкие невзрачные зернышки минералов находятся в кристаллическом состоянии. То есть минералы – это твердые кристаллические тела, образованные природой в определенных условиях.

       Минералы состоят из химических элементов. Причудливо сочетаясь в разных количествах, химические элементы, словно из мельчайших кирпичиков, строят удивительные постройки- минералы. Но это очень строгие, выстроенные по определенным законам здания, а не беспорядочные груды кирпичей. Например, кислород в двойном количестве с кремнием дает кварц. Хлор, сочетаясь с натрием, дает поваренную соль.

       Как из одних и тех же кирпичей можно построить совершенно разное – дворец для принцессы или домик для кума Тыквы, так и один и тот же минерал может встречаться в различных видах. Хотя сами кирпичи при этом состоят из одних и тех же элементов.

      Сейчас наука насчитывает около 3 000 различных минералов. Правда, основных, наиболее часто встречаемых, намного меньше – около 300.

         Минералы, накапливаясь, образуют горные породы, например, гранит.

Образование минералов – это очень сложный и таинственный процесс, который почти всегда происходит в недрах земного шара. Этот растянутый на тысячелетия процесс связан с застыванием и кристаллизацией магмы. Застывая, она внедряется в толщу земной коры или изливается на поверхность земли при извержении вулканов. Когда магма поднимается вверх, в ней начинается процесс кристаллизации минералов. Ведь в огненно-жидком расплаве магмы есть все известные нам химические элементы. Так образуются полевые шпаты, кварц, слюды, кристаллы турмалина и многие другие минералы.

     А можно ли считать минералом кристалл, выращенный дома? Конечно нет. Ведь он вырос в искусственных условиях. И то же самое мы скажем о выращенных искусственно ювелирных кристаллах – алмазах, сапфирах, рубинах, хотя химический состав их будет такой же, как у природных камней, но это будут не минералы, а синтетические камни.

       Наука, которая изучает минералы, называется минералогией.

Кристаллы любых веществ, и минералов в том числе, вырастают в растворах, парах или газах. Удивительно и загадочно появление кристалла. Как будто из ничего, сам собой вдруг возникает маленький кристаллик. Он растет, словно живой, и никто не ухаживает за ним, никто не помогает. Но конечно же, это только кажется, что возникает кристаллик из ничего. Сначала несколько частичек, из которых состоит жидкость или газ, встретившись, образуют кристаллический зародыш. Постепенно, а иногда и быстро,  к нему присоединяются другие частички, и кристалл начинает увеличиваться. Кирпичик на кирпичик в строгом, стройном порядке ложатся друг на друга – и вот, кристалл вырос.

     Кристаллы минералов могут быть разными: и совсем крохотными, так что разглядеть их можно только через микроскоп, и огромными – многометровыми, многотонными гигантами.

Каменная соль

      Это не сказка и не сон. Белый город, весь полупрозрачный, искрящийся. Белые улицы, площади, церкви. А вокруг – прозрачные скаля и сталактитовые столбы, похожие на чудовищ. И построен этот город из необычного материала – все здесь вырезано и высечено из каменной соли. Лизни стенку постройки и удостоверишься- соленая!

       Этот соляной город находится близ города Кракова, в соляных шахтах. Каменная соль легко поддается обработке. Искусные резчики украсили город-музей множеством соляных фигур.

       На волшебную красоту подземного дворца приезжают посмотреть туристы со всего мира. А в окрестностях колумбийской столицы есть подземный кафедральный собор, выпиленный из соли. Он почти такой же огромный, как собор Парижской Богоматери. В этом соборе музыканты любят проводить свои концерты, потому что акустика великолепная.

       Каменная соль давно и навечно вошла в жизнь человека. Мы называем ее в быту просто солью, а в химии – хлористым натрием, то есть соединением металла натрия и газа хлора,  в технике поваренной, или пищевой, солью. А в минералогии? В минералогии ее называют галитом. Минерал галит – это природные кристаллы хлорида натрия, которые почти всегда встречаются в виде кубов. Хотя бывают иногда и другие формы. Размеры кристаллов достигают десяти сантиметров. Они могут встречаться и в ископаемом состоянии, и в современных осадках, отдельно или в сочетании с другими минералами.

Ни с чем не сравнимый вкус соли человек оценил давно. Страны, куда ее завозили, платили цену, равную золоту: за килограмм соли – килограмм золотого песка. Она была основной единицей обмена долгие века в Центральной Африке, на Новой Гвинее.

     Солью выдавали зарплату римским легионерам. «Соленое жалование» получали за свой ратный подвиг и крестоносцы, и это воспринималась как самая достойная награда.

      Есть предположение, что слово «солдат», которое произошло от латинского «солидус» - монета – корнем своим тоже связана с солью. Такое же предположение имеет и происхождение итальянского слова «сольди» - мелкая монета.

       Важная персона по имени соль играла решающую роль и в политической жизни народов. Соль была причиной кровопролитных войн. Древнеримский историк Тацит описывает кровопролитное сражение между хеттами и германдурами. Что же не поделили между собой эти два храбрых народа? Соль. Соляные промыслы в устье реки Тибр были такде причиной постоянных войн римлян с соседними племенами. Ведь это все равно что биться за месторождение рубинов или золота.

      Основной источник соли – это ее запасы в морях и океанах. Отсюда она начинает свое путешествие над землей, по земле и в самой земле. Около 20 кубических километров содержится ее вводе всех морей и океанов. А.Е.Ферсман пишет: «Если всю эту соль сложить в один ящик, то обе стороны основания были бы равны 1000, а высота 20 километрам. Чтобы лучше понять эти цифры, скажем, что этим количеством соли можно было бы покрыть всю европейскую часть СССР слоем 4-5 километров!»

     Почему из морей и океанов смогли образоваться огромные скопления чистейшей соли? В далеком геологическом прошлом огромные бассейны соленакопления занимали обширные пространства Европы, Азии, Америки, некоторых зон Атлантического и Индийского океанов. Моря исчезли, а мощные пласты каменной соли остались в виде соленых гор, громадных масс соли, толщиной до 1000 километров.

     Немало соли растворено в Мировом океане. Вообразим на минуту, что вдруг вода всех морей и океанов испарилась. Знаете, сколько соли оказалось бы на их месте? Столько, что из нее можно было бы построить стены толщиной в 1 и высотой в 280 метров, и эта стена опоясала бы нашу планету по экватору!

      Европейские соляные месторождения образовались больше 200 миллионов

 лет назад. Именно тогда океанические воды вторглись с северо-запада и затопили обширные территории Центральной и Северной Европы. Образовалось море, впитавшее в себя бассейны, в которых происходило осаждение солей. Климат Европы в ту далекую эпоху был жарким и сухим. Поэтому вода из моря испарилась, а растворная в них соль выпала в осадок. Так постепенно сформировались залежи каменной соли.

      Огромные залежи каменной соли не всегда представляют собой толстые горизонтальные пласты.  Иногда соленые месторождения имеют купольную форму. Их основания находятся на глубине 5-8 километров, а вершина может подниматься до земной поверхности или даже выступать из нее. Почему и как образуются соленые купола? В недрах Земли при сильном давлении и высокой температуре соль становится мягкой и пластичной. Коэффициент теплового расширения у нее больше, чем у других пород, поэтому при нагревании она расширяется сильнее и в конце концов выжимается наверх. Особенно часто соленые купола возникают там, где земная кора ослаблена. Крупные купола, похожие на гигантские белые шлемы, есть во многих районах земного шара.

      Соль называют минералом жизни, и вполне заслуженно. Она входит в состав всех блюд. Даже сладкие пирожные будут не такими вкусными, если забыть положить в них немного соли. Но соль это не только очень важный пищевой продукт. Без нее невозможен правильный обмен веществ в организме. Человек ежедневно получает не меньше 20 грамм соли, а в год это составляет 6-7 килограммов.

      И еще одно важно свойство соли: она лечит. Это известно с давних времен. Известно, что при многих болезнях африканские племена употребляли кровь только что убитых животных, потому, что больше всего соли в плазме крови. «Соль облегчает и врачует нервные расстройства, лом в плечах и пояснице, колотье в боку, резь в желудке», - писал Плиний. В наше время соль часто называют «белой смертью» и пророчат большие беды тому, кто слишком ею увлекается. Но известно и другое: соледобытчики почти не болеют гриппом, простудами. Среди них вообще не встречаются люди, страдающие аллергией и бронхиальной астмой. Поэтому в соленых шахтах создают подземные санатории, лечебницы. Оказывается, в них всегда наблюдается постоянная температура, влажность и давление и напрочь отсутствуют микроорганизмы, вызывающие аллергические заболевания, в том числе и астму.

      Природа-матушка за двадцатый хищный век очень поистратилась. Многие необходимые человеку природные вещества оказались в списке дефицитных. Но с солью все в порядке. Соленой голод человечеству не грозит. Запасы ее огромны. Одно только знаменитое озеро Баскунчак в Астраханской области содержит около миллиона тонн соли. Этой соли нам хватило бы на 400 лет – ведь едим-то мы ее понемножку.

Практическая часть

        Познакомившись с волшебным миром кристаллов, возникло очень большое желание самой пронаблюдать волшебство роста этих удивительных созданий природы. распространенный в быту кристалл – соль.

Для опыта нам понадобились стаканчики, тарелка, кристаллики соли и ленточка.

       В стаканчики мы налили горячую воду и добавили туда соль. После этого тщательно размешали жидкость до полного растворения соли.

Поле этого мы поставили стаканы в теплое место, опустив концы ленточки в стаканчики, и оставили их на некоторое время.

За это время ленточка впитала соляной раствор, находящийся в стаканчиках. Затем этот соляной раствор начал выделяться сначала из серединной части ленточки, а потом и из более удаленных от середины участков.

       Выделяемые капли содержали в себе большую концентрацию соли. И по мере испарения воды на ленточке начали образовываться соляные кристаллы. И с течением времени ленточка полностью обросла соляными кристаллами.

И даже, как можно заметить из фотографий, кристаллы соли начали расти даже на стенках стаканчиков. Если внимательно присмотреться, то можно заметить, что кристаллики соли имеют кубическую форму.

Я   заинтересовалась темой кристаллов и сама хочу вырастить несколько экземпляров.