выращивание кристаллов в домашних условиях

Содержание

Введение………………………………………………………………………….3-4 

1. Теоретическая часть…………………………………………………………5-8

1.1. Что такое кристаллы?...................................................................................5-6

1.2. Из истории……………………………………………………………………...6

1.3. Разнообразие кристаллов ……………………………………………………..6

1.4. Кристаллы в нашей жизни. Применение кристаллов…………………….7-8

1.5. Способы выращивания кристаллов в домашних условиях…………………8

2. Практическая часть………………………………………………………...9-11

2.1. Выращивание кристаллов поваренной  соли ……………………………..9

2.2. Выращивание кристаллов поваренной  сахара……………………..           10

Заключение………………………………………………………………………...12

Список использованных источников информации…………………………..13    

Введение

       Кристаллы - удивительные явления природы. Они поражают своей необычностью: размерами, цветом, формой.

Кто не рассматривал песчинки на речном берегу или не любовался снежинками? Кажется, что кристаллы - редкое явление, но на самом деле мы встречаем их везде на протяжении всей своей жизни. Это и драгоценные камни в ювелирных изделиях (алмаз, рубин, сапфир, изумруд - самые дорогие камни),
и корунд на наждачной бумаге, и даже алмазное напыление некоторых напильников, но, что самое главное – мы сами частично состоим из кристаллов. Известный учёный, геолог Александр Евгеньевич Ферсман сказал: «Почти весь мир кристалличен. В мире царит кристалл и его твёрдые, прямолинейные законы».    

       На уроке окружающего мира мы изучали  такое свойство воды, как растворимость.  В одной из ёмкостей мы растворили поваренную соль. После урока ёмкость оставили на подоконнике и забыли про неё. Через несколько дней я  заметила, что на стенках ёмкости появился белый налет.  Мне стало интересно, как так получилось, ведь вода в стакане после растворения соли была прозрачная. Оказалось, как сказала наша учительница, начался процесс кристаллизации. А так как мне нравится узнавать все новое и интересное, экспериментировать, наблюдать, то стало еще интересней и  появилось много вопросов:

- Что такое кристаллизация?

- Как  происходит процесс?

- Что такое кристалл?

- Где встречаются кристаллы?

- Как выглядят?

- Какие бывают кристаллы?

- Можно ли вырастить кристаллы самим, в домашних условиях?

- А, если да, то из чего?

        Решено было ответить на эти вопросы.  Вот так и появилась тема для исследования.

Актуальность исследования заключается в том, что учёные создают новые вещества с уникальными свойствами, без которых невозможен технический прогресс. Так были созданы сверхпрочные кристаллы, применяемые для буровых установок по добыче нефти и газа, синтезированы кристаллы для лазерной медицины и металлообработки. Неотъемлемой частью нашей жизни стали приборы на основе жидких кристаллов. И,  может быть, проведённое мной исследование повлечёт за собой осознанный выбор моей будущей профессии. 

Цель: выращивание кристаллов разных веществ  в домашних условиях и наблюдение за их ростом.

Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи :

• узнать о природе кристаллов и их свойствах;
• проанализировать значение кристаллов в жизни людей;

• освоить методику выращивания кристаллов;

• провести наблюдения за процессом их роста;

• создать мультимедийную презентацию по теме исследования;

Объект исследования: кристаллы

Предмет исследования:  процесс кристаллизации  

Методы исследования:

• работа с источниками информации.
• наблюдение,
• эксперимент,
• фиксирование результатов.

Гипотеза: Предположим, что если кристаллы - это не только красивые минералы и драгоценные камни, может их больше, чем мы думаем. Они могут встречаться повсюду, играть важную роль в жизни человека, значит, их можно вырастить в домашних         условиях.

Практическая значимость исследования состоит в составлении презентации. Результаты  исследования  могут быть использованы на уроках окружающего мира, на внеклассных мероприятиях, на занятиях по внеурочной деятельности, для украшения дома и школы, создания  поделок и сувениров.

Само слово «кристалл» у многих людей ассоциируется, с чем-то удивительным, прекрасным. Я думаю, большинство людей считают: кристаллы, это красивые минералы или драгоценные камни, что они никогда не встречались с ними в жизни, ну разве что в музее, ювелирном магазине или в книжках на картинках.

Я провела опрос среди обучающихся моего класса и мои предположения подтвердились: 16 человек (57,14%) считают, что кристаллы это драгоценные камни, 12 человек (42,85) думают, что кристаллы это красивые минералы.

        Большинство моих одноклассников - 17 ребят уверены, что никогда в жизни им не приходилось встречаться с кристаллами (60,71%). 9 человек думают, что видели кристаллы (32,14%), 2 человека затруднились с ответом 7,14%.

Теоретическая  часть

         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 них, 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?

Что 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 очень 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.

       Первоначально главную особенность кристаллов видели в их прозрачности и «кристаллами» считали все прозрачные природные твердые тела. Но к сожалению, в природе кристаллы большинства веществ без трещин, загрязнений и других дефектов встречаются редко. Это привело к тому, что люди на протяжении тысячелетий кристаллы называли драгоценными камнями.

         Было подмечено, что кристаллы горного хрусталя и многих других прозрачных минералов обладают гладкими плоскими гранями и имеется симметрия в их расположении. Позже установили, что некоторые непрозрачные минералы также имеют естественную правильную форму характерную для того или иного минерала. В конце концов, кристаллами стали называть все твердые вещества, имеющие природную плоскую огранку.

         Частички, из которых состоит кристалл, в разных веществах выстраиваются и соединяются вместе различными способами. Из-за этого кристаллы могут иметь различные формы и размеры.

       Изучением кристаллов занимается специальная наука  - кристаллография; ее изучают в институтах и университетах, когда уже знают и химию, и физику и некоторые другие науки. О собенно быстро эта наука стала развиваться с использованием рентгеновских лучей,  открытых в конце 18 века, для исследования кристаллов.

       Как образовались красивые кристаллы горного хрусталя, кристаллы гипса нам с вами увидеть в природных условиях невозможно. Искусственные же кристаллы некоторых минералов ученые получают в лабораториях с помощью очень сложных приборов.

Из истории

      Первые сведения о горном хрустале мы находим у римского учёного Плиния Старшего (I век н. э.), величайшего авторитета для учёных древности и средневековья.

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

      Человека, укушенного змеёй, заставляли съесть толчёный изумруд. Можно себе представить, как это помогало больному! Так рассуждать могли только в те времена, когда ещё не умели проверять свои утверждения опытом.

     Англичанин Джером Горсей, (прожил в России с 1573 по 1591 год), посетивший Москву в XVI веке, рассказал в своих записках, как царь Иван Грозный показывал ему свои драгоценные камни: коралл, бирюзу, алмаз, морион (дымчатый горный хрусталь), изумруд, яхонт лазоревый (сапфир), яхонт красный (рубин).

     В древности кристаллам приписывали всякие магические свойства.  Считали, например, что изумруд спасает мореплавателей от бурь. Кристалл аметиста навевает счастливые сны. Алмаз бережёт от болезней. Сапфир помогает при укусах скорпионов. Топаз приносит счастье в ноябре. Гранат - в январе и т.д.

Разнообразие кристаллов

       Кристаллы, которые залегают глубоко в земле, являются бесконечно разнообразными. Размеры таких природных многогранников достигают иногда 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, похожие на величественные колонны.

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

       Многие кристаллы идеально чисты и прозрачны, как вода. Нередко можно услышать выражение «кристально чистый». Кристаллы могут иметь и разные размеры.

       Некоторые минералы образуют кристаллы, которые разглядеть можно только с помощью микроскопа. Другие же образуют кристаллы, вес которых составляет несколько сотен фунтов.

Кристаллы в нашей жизни. Применение кристаллов.

      Оказалось, многие из самых обычных веществ вокруг нас, представляют из себя кристаллы. Мы встречаемся с ними повсюду и даже не подозреваем об этом.

• На улице - если взять маленькую песчинку и мысленно увеличить её до размеров спичечного коробка (и она не будет  содержать примесей) то такая диковинная сосулька будет кристаллом горного хрусталя.
• Кристаллы хрустят у нас под ногами почти полгода (а в полярных областях земли круглый год) покрывая огромные пространства земли  - снег.
• А любимое многими развлечение кататься на коньках, лед - это тоже кристалл!
• На кухне -  едим кристаллы, например, соль или сахар.
• Мы живем в домах из кристаллов – панели многих многоэтажек сделаны из бетона (искусственного камня) в состав которого входит щебень из кристаллического сланца.
• Лечимся кристаллами – лучи от кварцевой лампы используются в медицине для дезинфекции (кварцевыми они называются потому, что сделаны не из обыкновенного стекла, а из кварца).
• Гипс, про этот искусственный камень, думаю слышали многие непоседы.

     Это все примеры минеральных кристаллов. Но ведь многие кристаллы являются продуктами жизнедеятельности организмов.

• Некоторые виды моллюсков обладают способностью наращивать на инородных телах, попавших в раковину, перламутр. За 5-10 лет появляется драгоценный камень жемчуг, имеющий кристаллическое строение.
• В морях и океанах рифы и целые острова сложены из кристалликов углекислого кальция, входящих в состав скелета беспозвоночных животных – коралловых полипов.

      Самый твердый и самый редкий из природных минералов - алмаз. Сегодня алмаз не камень-украшение, а в первую очередь камень-работник. 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, которые вытеснили пленочные фотоаппараты, жидкокристаллические  телевизоры и мониторы постепенно изживают старые (в 1888 г. австрийский ботаник Реинедзер обнаружил, что при нагревании кристалл размягчался и в дальнейшем превращался в настоящую жидкость). 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, железный купорос и медный купорос. 

       Существует всего два способа выращивания кристаллов в домашних условиях:

1.Метод охлаждения насыщенного раствора;

2.Метод испарения – постепенного удаления жидкости из раствора.

       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.

Практическая часть

      Для выращивания кристаллов нам потребовались:

• чистый стеклянный стакан
• ложка
• нитка
• затравка-кристаллик
• ножницы
• дистилированная вода
• поваренная соль
• сахар
• салфетка

       Условия для выращивания кристаллов

      1. Воду нужно взять дистиллированную, т. е. не содержащую других растворённых в ней солей.

2. Кристаллик нельзя при росте без особой причины вынимать из раствора.

      3. Не допускать попадание мусора в насыщенный раствор.

      4. Отсутствие сквозняков.

      5. Неяркий свет.

      6. Отсутствие вибрации.

      7. Периодически (раз в неделю) менять или обновлять насыщенный раствор.

      8. Терпение.

Выращивание кристаллов пищевой соли.

      В стакан с насыщенным раствором соли была опущена ниточка. Она была оставлена в открытом виде при комнатной температуре.

     Через некоторое время в стакане  на ниточке появились заметные глазу кристаллики соли.

     Опыт по выращиванию кристаллов поваренной соли удался. На третий день размеры солевых кристаллов увеличились.

Выращивание кристаллов сахара.

      В стаканы с насыщенным раствором сахара была опущена ниточка. Она них была оставлена в открытом виде при комнатной температуре.

     Через некоторое время в стакане  ничего не появилось.

     В  стакане с раствором сахара образовалась прозрачная масса похожая на стекло, кристаллы сахара так и не образовались.

     Почему мне не удалось получить кристаллы сахара, я бы так и не узнала, если бы не знакомство с литературой. Я узнала, что кристаллы сахара не образовались потому, что насыщенный раствор сахара получился очень густой, а при охлаждении он загустел еще больше. В таких условиях кристаллы образуются с трудом, либо вовсе не образуются.

Заключение

     В ходе исследовательской работы я узнала, что кристалл – это твердое состояние вещества, имеет определенную форму, цвет и определенное количество граней.

    Познакомилась с разнообразием и применением кристаллов.

    Научилась выращивать кристаллы, используя горячий насыщенный раствор и специальные наборы. Для выращивания кристаллов были использованы разные вещества: поваренная соль, сахар.  Все выращенные мной кристаллы, имеют разную форму и размеры – на это влияет температура.  Росли они с разной скоростью. Дольше всех – кристаллы сахара.   Поняла, 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 терпеливой и трудолюбивой. Ведь много факторов влияет на процесс образования кристалла. Это и степень насыщенности раствора (кристаллы сахара у меня расти не захотели из-за перенасыщенности раствора), это и скорость, с которой остывает раствор вещества, из которого выращивается кристалл. Даже пыль, попавшая в раствор, может свести на нет все старания. Кристалл может достаточно долго храниться при правильной обработке. Я поделилась результатами своего исследования с одноклассниками: создала мультимедийную презентацию. Теперь ребята все знают, что кристаллы  - это не только красивые минералы и драгоценные камни. Их множество. Мы каждый день встречаемся с ними: дома, в школе, на улице. Кристаллы играют не последнюю роль в нашей жизни.

     Таким образом поставленной цели (вырастить кристаллы различных веществ в домашних условиях и понаблюдать за их ростом) я достигла. Гипотеза исследования полностью подтвердилась: кристаллы –это  не только красивые минералы и драгоценные камни, их больше, чем мы думаем. Они могут встречаться повсюду, играть важную роль в жизни человека. Кристаллы многих веществ можно вырастить в домашних условиях.

      Своё исследование мне хотелось бы продолжить. Поэтому я планирую продолжать свои эксперименты с новыми веществами, и ставлю перед собой задачу вырастить монокристаллы больших размеров и создать собственную коллекцию кристаллов. Уверена, что приобретенные знания, умения и навыки обязательно пригодятся в дальнейшей учёбе.

Список использованных источников информации

Литература:

1. Афонькин С.Ю. Минералы и драгоценные камни. Школьный путеводитель.-СПб.: «БКК», 2012 г. – 96 с.
2. Белов Н.В. Энциклопедия драгоценных камней и кристаллов.- Минск: «Харвест», 2009 г. – 159 с.
3. Большая книга «Почему». Перевод с итальянского Ольги Живаго.- М.: РОСМЭН, 2011 г.- 240 с.
4. Журнал «Галилео. Наука опытным путём», №7, 2011 г.
5. Журнал для любознательных «Юный эрудит», №10 (октябрь), 2009 г.
6. Шалаева Г.П. Современная энциклопедия начальной школы.  - Издательство АСТ, 2010 г.- 768 с.
7. Шаскольская М.П.. Кристаллы.  - М.: Наука, 1978 г. – 208 с.

Интернет- ресурсы:

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

2.   http://ru.wikipedia.org/wiki/E519 - ВикипедиЯ – свободная  энциклопедия.

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

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