Оглавление

Введение………………………………………………………………………………………………. .2

Теоретическая часть

Глава I. Разнообразный мир кристаллов и их применение

1. Что такое кристаллы? …………………………………………………...………………4
2. История происхождения слова кристалл ........................................................................4
3. Разнообразие кристаллов…………………………………………………..……………5
4. Применение кристаллов…………...…………………………..……….………………..5

Практическая часть

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

     2.1. Способы и условия выращивания кристаллов в домашних условиях…….................…….7

Экспериментальная часть……………………………………………………………………………...8

Опыт 1. Выращивание кристаллов медного купороса…………….………………………………...8

Опыт 2. Выращивание кристаллов морской соли……….……..……..……………..………………8

Опыт 3.Выращивание кристалла селитры…………...…………………………………………...…..8

Опыт 4. Выращивание кристаллов питьевой соды……………….……………………………….....8

Опыт 5. Выращивание кристаллов сахара…..……………………………………………...………...8

Опыт 6. Выращивание кристаллов фосфата моно аммония из набора «Чудесная радуга кристаллов»…………………………………………………..……….………………………………..9

Опыт 7. Выращивание кристаллов поваренной соли…..…………………….……………………...9

Опыт 8.Сравнение кристаллов морской и поваренной соли……………………………………….9

Опыт 9.Влияние окрашивания раствора на процесс кристаллизации……………………………..9

Опыт 10.Влияние температуры раствора на процесс кристаллизации……………………………9

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

Литература…………………………………………………………………………………………….12

Приложение…………………………………………………………………………….…………...…..I

Введение

                                                                   «Чем больше вглядываешься в кристалл, тем                      

                                                           глубже он затягивает вас в свою глубину очарования»

                                                                                                                                   И.Е.Репин.

 Кристаллы - удивительное и непредсказуемое явление природы. Размеры, цвета и формы кристаллов иногда просто поражают своей необычностью. Это и снежинки зимой, и драгоценные камни в ювелирных изделиях. Мы строим дома из кристаллов, также едим кристаллы, лечимся ими, но, что самое главное – мы сами частично состоим из кристаллов. Соль, сахар, снег, лед, глина и песок, сотни других веществ – все это не что иное, как кристаллы.

В начале года на уроке окружающего мира мы изучали свойство воды – растворимость.  В одном из стаканов мы растворили поваренную соль. После урока стакан оставили на подоконнике и забыли про него. Через несколько дней мы с удивлением заметили, что на стенках стакана появился белый налет.  Мне стало интересно, как так получилось. Оказалось, как сказала Светлана Семеновна, начался процесс кристаллизации. А так как я очень любознательный, мне нравится узнавать все новое и интересное, экспериментировать, наблюдать, стало еще интересней и появилось много вопросов:

- Что такое кристаллизация?  Как происходит этот процесс? Что такое кристалл? Где встречаются кристаллы? Как выглядят? Какие бывают?  Можно ли вырастить кристаллы самим? А, если да, то из чего и как? Я решил сам попробовать найти ответы на эти вопросы.  Я провел в классе анкетирование, из результатов которого выяснил, что мои одноклассники тоже не знают, что такое кристалл, 2 считают, что это стекло, 3, что это светящийся предмет, а 16 человек оставили вопрос без ответа, 10 человек считают, что их можно встретить в пещерах. Всему классу хочется узнать, как можно больше о кристаллах, и они хотели бы научиться выращивать кристаллы в домашних условиях. Вот так и появился наш проект.

Тема моего проекта «Исследование влияния различных факторов на выращивание кристаллов в домашних условиях»

Цель исследования: вырастить кристаллы разнообразных веществ из растворов и исследовать влияние различных факторов на выращивание кристаллов в домашних условиях.

Для того чтобы достичь поставленной цели я поставил перед собой задачи:

• собрать, изучить и систематизировать литературу, воспользовавшись различными источниками;
• познакомиться со способами выращивания кристаллов и научиться выращивать кристаллы в домашних условиях;
• провести наблюдения за процессом кристаллизации и вывить факторы, влияющие на процесс выращивания кристаллов.
• обобщить результаты наблюдений. 

Гипотеза: я предполагаю, что вырастить кристаллы в домашних условиях возможно.

Объект исследования: кристаллы.

Предмет исследования: влияние различных факторов на процесс выращивания кристаллов в домашних условиях.

 Продукт: фотодневник по выращиванию кристалла в домашних условиях, коллекция кристаллов.

Методы исследования:1) сбор информации; 2) наблюдение; 3) эксперимент; 4) анкетирование.

Актуальность исследования: выращивание кристаллов - интересное и увлекательное занятие и, пожалуй, самое простое, доступное и недорогое для большинства юных исследователей, максимально безопасное с точки зрения техники безопасности, что немаловажно для тех, кто проводит эксперименты дома. Тщательная подготовка и выполнение оттачивают навыки в умении аккуратно обращаться с веществами и правильно организовывать свою работу. А также неотъемлемой частью нашей жизни стали приборы на основе жидких кристаллов, поэтому эта тема актуальна для современного человека.

Практическая значимость состоит в создании классной коллекции «Кристаллы», составлении презентации с фотографиями выращенных кристаллов. Результаты исследования могут быть использованы на уроках окружающего мира, во внеклассных мероприятиях, на занятиях кружка.

Глава I. Разнообразный мир кристаллов и их применение

1. Что такое кристаллы?

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. Правильность и совершенство формы этих камней часто поражают человека своей красотой. Иногда, 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?

В толковом словаре Владимира Даля кристалл — «ископаемое, образующее от природы правильное геометрическое тело; гранка, гранник, самогранник; переиначено в хрусталь, самородное, горное стекло, или белое, граненое стекло». [4,164] По С.И.Ожегову – это «твердое тело, имеющее упорядоченное, симметрическое строение» [7,248] Частички, из которых состоит кристалл, в разных веществах выстраиваются и соединяются вместе различными способами. Из-за этого кристаллы могут иметь различные формы и размеры. Существуют монокристаллы и поликристаллы. Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов, называют поликристаллическим. Одиночные кристаллы называются монокристаллами. Изучением кристаллов занимается специальная наука кристаллография; ее изучают в институтах и университетах, когда уже знают и химию, и физику и некоторые другие науки. Кристаллография – это наука о строении, свойствах, образовании и росте кристаллов, которая зародилась в18веке.  Как образовались красивые кристаллы горного хрусталя, светящиеся многочисленными сколами увидеть в природных условиях невозможно. Искусственные же кристаллы некоторых минералов ученые получают в лабораториях с помощью очень сложных приборов.

1.2 История происхождения слова «кристалл»

Слово «кристаллос» в переводе с греческого первоначально означало «лёд» [7,161], а в дальнейшем «горный хрусталь». Удивительное сходство кристаллов льда и горного хрусталя было подмечено уже давно. Первые сведения о горном хрустале мы находим у римского учёного Плиния Старшего (I век н. э.). 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. Соль, сахар и многое другое вокруг нас – это все кристаллические вещества. Самые красивые среди кристаллов – драгоценные камни [7,161]. 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, гранат – в январе и т. д. Человека, укушенного змеёй, заставляли съесть толчёный изумруд. Древние инки поклонялись как божеству большому кристаллу зелёного изумруда.

1.3.Разнообразие кристаллов

  Кристаллы, которые залегают глубоко в земле, являются бесконечно разнообразными. Их часто называют «цветами мира камней». Размеры таких природных кристаллов 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, на подобии величественных колонн. Иногда образуются дендриты - это 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». Некоторые минералы образуют кристаллы, которые разглядеть можно только с помощью микроскопа.  

1.4. Применение кристаллов                                              

             Применения кристаллов в науке и технике так многочисленны и разнообразны, что их трудно перечислить. Поэтому ограничусь несколькими примерами. Например, 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.    

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 в. Неотъемлемой частью нашей жизни стали мобильные телефоны, цифровые фото- и видеокамеры уже 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.

Глава II. Способы выращивания кристаллов в домашних условиях

2.1. Способы и условия выращивания кристаллов в домашних условиях.

Удивительно, но, оказывается, выращивать кристаллы можно не только в химических и промышленных лабораториях, но и в домашних условиях. Я решил проконсультироваться с учителем химии Николайчук Жанной Дмитриевной. Она рассказала мне   описание опыта по выращиванию кристаллов 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 [1,143], 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.

Я решил воспользоваться 2-м способом:

1. Сделали концентрированный раствор. Для этого взяли теплую воду, растворили в ней вещество, из которого хотим вырастить кристаллы, сколько возможно.

2. Перелили через фильтр в другую чистую емкость.

3.Приготовили затравку-пуговицу. Привязали ее к нитке и опустили в раствор. Чтобы кристаллик равномерно разрастался со всех сторон, пуговицу лучше в подвешенном состоянии держать в растворе. Для этого сделали перемычку из карандаша.

4. Далее раствор поставили в темное теплое место [1,148].

Кроме этого, для выращивания кристаллов мне потребовалось: чистая посуда, карандаш, нитка (шерстяная или шёлковая), поваренная соль, медный купорос, морская соль для ванны, питьевая сода, сахар, селитра, марля, искусственные розы, пуговицы, набор «Чудесная радуга кристаллов».

В ходе работы над проектом, я выяснил, какие факторы влияют на выращивание кристаллов в домашних условиях. Это:1) раствор необходимо поместить в темное теплое место, где нет сквозняков;2) в том месте, где выращиваются кристаллы, не должно быть вибрации;3) прежде, чем опустить затравку в раствор, раствор необходимо остудить;4) температура раствора; терпение.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Выращивание кристалла медного купороса

Медный купорос применяют в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями растений, в промышленности - при производстве искусственных волокон, красителей. Его можно купить в магазине «Все для сада и огорода», «Цветы». Я работал вместе с родителями, т.к. это вещество ядовито. Нужно работать в перчатках и тщательно мыть руки после работы с порошком, растворами или кристаллами медного купороса. Вывод: через трое суток после начала опыта на нитке появился кристалл медного купороса. 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 [1,148].

Опыт 2. Выращивание кристаллов морской соли

 Через 10 суток после начала опыта я заметил, что кристалл начал расти. На нитке появился налет, больше похожий на осадок или пыль. Маленькие кристаллики начали формироваться на пятый день. Через 28 дней мы вынули его из раствора, обсушили бумажной салфеткой и покрыли кристалл бесцветным лаком. Кроме этого, в процессе работы я заметил, что:1) морская соль плохо растворяется и в холодной и в горячей воде; 2) раствор приобретает цвет соли, которую мы взяли, а кристалл нет. Вывод: для выращивания кристалла морской соли нужно длительное время.

Опыт 3. Выращивание кристалла селитры 

Вырастили мы кристалл из селитры (минеральное удобрение для почвы). Для этого повторили все этапы работы с солью. Работал под руководством родителей. Как мы были рады, когда через 3 дня заметили появление кристалла. Но кристалл оказался настолько маленьким и хрупким, что сломался. Мы повторили опыт. Сначала кристалл никак не хотел расти. Он появился только на седьмой день. Через 6 дней кристалл подрос ещё. Через неделю мы закончили опыт, так как кристалл перестал расти. Вывод: кристалл селитры растет очень быстро. Кристалл довольно крупный, прозрачный.

Опыт 4. Выращивание кристалла питьевой соды

Я решил попробовать вырастить кристалл из питьевой соды. Соду добавляют в тесто в качестве разрыхлителя.  Кристаллы на стенках стакана и на нитке появились через сутки. Но росли очень медленно. Через неделю рост вообще прекратился. Вывод: кристаллы белые, непрозрачные, очень хрупкие. Взять в руки невозможно, рассыпаются. Кристаллы на стенках стакана похожи на иней.

Опыт 5. Выращивание кристалла из сахара

Ещё мы вырастили кристалл сахара. Вывод: Кристалл соли растет быстрее, а кристалл сахара с трудом удалось вырастить только за 3 недели. Одиночного кристалла не получилось, но осадочные кристаллы на дне банки достаточно большие.

Опыт 6. Выращивание кристаллов фосфата моноаммония из набора «Чудесная радуга кристаллов»

Фосфата моноаммония - это удобрение, ценится вследствие большой концентрации питательных веществ и очень большой растворимости.

Действовали по инструкции из набора:                                                                                                         

1. Опустили на дно флакона деревянную палочку надписью вниз.
2. Налили кипящую воду до отметки на палочке.
3. Добавили порошок для выращивания кристаллов и размешивали его до тех пор, пока он не растворился.
4. Опустили затравочный кристалл во флакон.  
5. Закрыли флакон пробкой.                              
6. Наблюдали рост кристалла.

Вывод: кристалл начинает расти через несколько часов. Кристаллы выросли небольшие, похожие на осколки стекла.

Опыт 7. Выращивание кристаллов поваренной соли.

Чтобы вырастить кристаллы соли, я налил в стакан горячей воды и стал сыпать в воду соль по 1 чайной ложке, помешивая, чтобы соль быстрее растворялась. Добавлял соль в воду до тех пор, пока она не перестала растворяться. Когда заметил, что соль больше не растворяется, раствор процедил через фильтр (я воспользовался салфеткой). Процеживать раствор обязательно, потому что соринки могут помешать росту красивых кристаллов.  Поставил раствор охлаждаться. Чем медленнее он будет остывать, тем крупнее должны получиться кристаллы. Маленькие кристаллы поваренной соли начали расти через три дня на дне банки. На 7-й день появились маленькие кристаллы на нитке. Вывод: из раствора соли кристаллы в домашних условиях начинают расти быстрее, чем из других веществ. 

Опыт 8. Сравнение кристаллов морской и поваренной соли.

Я решил понаблюдать, кристаллы, каких веществ вырастут быстрее, кристаллы морской соли или поваренной. В процессе наблюдения, я пришел к выводу: форма выращенных кристаллов одинакова, но скорость выращивания кристаллов этих веществ абсолютно разная. Кристаллы морской соли вырастают намного медленнее, чем кристаллы поваренной соли.

 Опыт 9. Влияние окрашивания раствора на процесс кристаллизации.

Я приготовил растворы морской соли и сахара, добавил в них чернила для цветного принтера. Хочу выяснить, как влияет окрашивание раствора на цвет кристаллов, окрасятся они или нет. Наблюдая за кристаллами, я увидел, что кристаллы сахара снаружи окрасились в оранжевый цвет, а когда начал их сушить салфеткой они побелели. Кристаллы морской соли не окрасились.

Опыт 10. Влияние температуры раствора на процесс кристаллизации.

Я приготовил растворы поваренной и морской соли, сахара, каждого вида по два. В первые растворы я опустил затравку сразу в горячую воду, другие растворы я сначала охладил до комнатной температуры. Вывод: 

В результате проведенных опытов, я пришел к следующим выводам:

•  чтобы кристалл «рос» красивым за ним нужно ухаживать: убирать соринки, добавлять новый раствор, счищать некрасивые наросты);
• кристаллы растут из растворов, когда испаряется вода;
• кристаллы различных веществ имеют разную форму;
• на форму кристаллов соли оказывает влияние температура;
•  одни кристаллы окрашиваются, другие – бесцветны; одни кристаллы растут хорошо, другие – плохо.

Заключение

В результате проделанной мной работы, я добился реализации, поставленных перед собой задач: во-первых, узнал, что кристалл – это «твердое тело, имеющее упорядоченное, симметрическое строение» [6, 248]

 во-вторых, познакомился со способами выращивания кристаллов и научился выращивать кристаллы в домашних условиях, используя горячий пересыщенный раствор и специальные наборы;

в-третьих, проведя наблюдения за процессом кристаллизации, выяснил факторы, влияющие на процесс выращивания кристаллов. Понял, что для появления кристалла необходимо соблюдать точные инструкции и правила техники безопасности.

 Таким образом, выдвинутая мной гипотеза подтвердилась, оказывается, кристаллы можно выращивать в домашних условиях, но необходимо соблюдать некоторые условия.

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

Не смотря на то, что я научился выращивать кристаллы различных веществ, ещё столько вопросов осталось без ответа:

- Почему разные вещества дают кристаллы разной формы, а некоторые вовсе не образуют кристаллов?

- Как вырастить одиночный кристалл? 

- Что надо сделать, чтобы кристаллы получились большими и красивыми.

А раз остались вопросы без ответа, я решил продолжить работу над проектом в следующем году. Я уверен, что приобретенные знания, умения и навыки обязательно пригодятся в дальнейшей учёбе.

Литература

1. Аликберова Л.Ю. Занимательная химия: книга для учащихся, учителей и родителей. – М.: АСТ-ПРЕСС,1999, 560с.
2. Белов Н.В. Энциклопедия драгоценных камней и кристаллов, Минск: «Харвест», 2009. - 159с.
3. Большая книга «Почему». Перевод с итальянского Ольги Живаго, М.: РОСМЭН, 2008. -320с.
4. Даль В.И. Толковый словарь живого великорусского языка: В 4 т.Т. 2-Олма-Пресс, 2001. - 672с.
5. Кленов А.С. Занимательная минералогическая энциклопедия. -М.: Педагогика-Пресс,2000. -224с.
6. Ожегов С.И. Словарь русского языка/Под ред.Н.Ю.Шведовой.М.: Рус.яз.,1989,750с.
7. Что такое? Кто такой? В 3 т. Т.2. -М.: Педагогика-Пресс,1997. - 416с.
8. Шалагаева Г.П. Современная энциклопедия начальной школы. М.: «Эксмо», 2006. -128с.
9. Шаскольская М.П. Кристаллы. — М.: Наука, 1985,208 с.
10. Я познаю мир. Детская энциклопедия: клады и сокровища. -М.: Олимп; ООО «Фирма «Издательство АСТ», 2000. -224с.

Интернет- ресурсы:

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

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

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