"Удивительные кристаллы"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ БЕЛОЯРСКОГО РАЙОНА

«ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ СРЕДНЯЯ (ПОЛНАЯ) ШКОЛА № 1»

г. Белоярский

Проект в номинации № 11  «Первые шаги»

Тема проекта:

Удивительные кристаллы

Автор проекта:

Белова Елизавета Леонидовна

Класс  1 – а

Научный руководитель проекта:

Архипова Светлана Анатольевна

Место работы

МОСШ № 1

Должность

учитель начальных классов

Белоярский

 2012 год

Содержание

Введение____________________________________________________________________3Теоретическая часть___________________________________________________________5

Что такое кристаллы?__________________________________________________________5

Мир кристаллов ______________________________________________________________7

Выращивание кристаллов______________________________________________________9

Практическая часть __________________________________________________________10

Выращивание кристаллов. Опыт 1______________________________________________10

Волшебные кристаллы. Опыт 2_________________________________________________11

Забавное дерево. Опыт 3______________________________________________________11

Морской конёк. Опыт 4_______________________________________________________12

Выращивание кораллов. Опыт 5________________________________________________13

«Коралловое дерево». Опыт 6__________________________________________________14

Выводы____________________________________________________________________15

Литература _________________________________________________________________16

Введение:

Кристалл, как загадочная и прекрасная часть природы, издревле привлекал внимание людей. В давние времена считалось, что кристаллы представляют собой редкость. Действительно, нахождение в природе крупных однородных кристаллов - явление нечастое. Однако мелкокристаллические вещества встречаются часто. Наиболее известные примеры кристаллов: лед, алмаз, кварц, каменная соль.

Возвращаясь,  домой из школы, я спросила маму: «Что такое снег? Из чего он состоит и откуда берется?» Придя домой, мы с мамой решили посмотреть в книжках ответы на мои вопросы. И выяснили, что снег, снежинки – это кристаллы замерзшей воды.

Рис.1 Коллекция фотографий снежинок.

Мы присмотрелись к снежинкам – и не нашли ни одной одинаковой. Стало еще интересней, что такое тогда кристаллы и как они образовываются?

          Изучением кристаллов занимается специальная (очень непростая) наука  кристаллография; ее изучают в институтах и университетах, когда уже знают и химию, и физику и некоторые другие науки.

        Как образовались красивые кристаллы горного хрусталя, таинственные многолучевые «звезды» турмалина или светящиеся многочисленными сколами кристаллы гипса

нам с вами увидеть в природных условиях невозможно. Искусственные  же кристаллы некоторых минералов ученые получают в лабораториях с помощью очень сложных приборов.

          Но у меня возник вопрос, возможно ли в домашних условиях вырастить самим кристалл?

          Цель работы: научиться выращивать  кристаллы разных веществ  в домашних условиях.

          Задачи работы:

1. изучить и систематизировать литературу по теме проекта;
2. познакомиться со способами выращивания кристаллов;
3. освоить методику выращивания кристаллических тел;
4. провести наблюдения за процессом кристаллизации;
5. выработать рекомендации по выращиванию кристаллов.

Теоретическая часть.

Что такое кристаллы?

         Слово «кристаллос» в переводе с греческого первоначально  означало «лёд», а в дальнейшем «горный  хрусталь».

Рис.2 Горный хрусталь.

         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», это слово происходит от греческого «криос» – холод, мороз. Полагали, что лед, находясь, длительное время в горах, на сильном морозе, окаменевает и теряет способность таять.

          Считается, что некоторые кристаллы — это редкие и красивые минералы или драгоценные камни. Изумруды и бриллианты (алмазы) являются кристаллами.

Рис.3 Изумруд.                                                            Рис.4 Алмаз

Но не все кристаллы редки и красивы. Каждая отдельная частица соли или сахара — тоже кристалл! Многие из самых обычных веществ вокруг нас представляют собой кристаллы.

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

           Все кристаллы одного вещества имеют одинаковую форму, хоть и могут отличаться размерами.  Если посмотреть на сахар, соль или чистый песок в увеличительное стекло или микроскоп, то можно увидеть формы их кристаллов.

Рис.5   Кристаллы соли                                                     Рис.6   Кристаллы сахара

          В природе существуют сотни веществ, образующих кристаллы. Вода — одно из самых распространенных из них. Замерзающая вода превращается в кристаллы льда или снежинки.

          Минеральные кристаллы тоже образуются в ходе определенных породообразующих процессов. Огромные количества горячих и расплавленных горных пород глубоко под землей в действительности представляют собой  растворы минералов. Когда массы этих жидких или расплавленных горных пород выталкиваются к поверхности земли, они начинают остывать. Они охлаждаются очень медленно. Минералы превращаются в кристаллы, когда переходят из состояния горячей жидкости в холодную твердую форму.

          Например, горный гранит содержит кристаллы таких минералов, как кварц, полевой шпат и слюда. Миллионы лет тому назад гранит был расплавленной массой минералов в жидком состоянии.

Рис.7     Гранит

В настоящее время в земной коре имеются массы расплавленных горных пород, которые медленно охлаждаются и образуют кристаллы различных видов.

          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.

Мир кристаллов.

         Кристаллы встречаются нам повсюду. 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, обрабатываем кристаллы на заводах, создам приборы и изделия из кристаллов; проникаем в тайны строения кристаллов. Соль, сахар, снег, лед, глина и песок, сотни других веществ – все это не что иное, как кристаллы.

Каменная соль

         В 10 км от города Кракова в Польше существует целый подземный город на девяти уровнях. Самый нижний уровень находится на глубине 327 метров.

Рис.8 Схема шахты «Величка».        Рис.9  Шахта «Величка» на глубине от 130 до 300.

Подземные камеры и огромные залы, соединенные длинными переходами, украшенные скульптурами и барельефами из соли. Это подземные озёра и уникальные часовни. Это - интереснейшая история древнего и опасного промысла - добычи соли.

Рис.10 Шахта «Величка».                                 Рис. 11 Солевая скульптура

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 несравнимый вкус соли человек оценил давно. В древности страны, куда ее завозили, платили цену, равную золоту: за килограмм соли – килограмм золотого песка.

           Вот и мы выращивание наших кристаллов начнем с этого уникального кристалла.

Выращивание кристаллов

         Выращивание кристаллов - процесс очень интересный, но бывает достаточно длительным. Полезно знать, какие процессы управляют его ростом; почему разные вещества образуют кристаллы различной формы, а некоторые их вовсе не образуют; что надо сделать, чтобы они получились большими и красивыми.

Читая и изучая литературу для выяснения  нашего вопроса: «Что такое кристаллы?», мы решили попробовать вырастить это чудо у себя дома. Больше всего нам хотелось получить кристалл поваренной соли, так как она есть дома у каждого и для выращивания не надо никаких сложных инструментов и дорогих затрат. Затем захотелось вырастить кристалл, который бы отличался от кристалла поваренной соли. С этой целью мы приобрели научно-познавательный набор «Коралловый остров». Прочитав дополнительную литературу, мы узнали, что можем вырастить такой кристалл из фосфата моноаммония. Далее возникла потребность, чтобы кристалл был цветным, ярким. Для этого мы использовали жидкие красители. После того, как мы попробовали и получили красивейший кристалл из фосфата моноаммония, возникла идея вырастить другие кристаллы. Чем больше пробовали выращивать кристаллов, тем больше возникало вопросов и новых идей.

  Рис.12 Приготовление раствора                   Рис.13 Начало роста кристалла

                                                                                           поваренной соли  

 Рис.14 Выросшие кристаллы                        Рис. 15 Кристалл моноаммония

                                                                              с добавлением жидких красителей

Практическая часть.

Приборы и оборудование

Опыт 1. Выращивание кристаллов.

1. Налей 20 мл горячей воды в мерный стаканчик.

Осторожно открой баночку с фосфатом моноаммония.

2. Возьми синюю ложечку. Добавь одну ложку фосфата моноаммония в мерный стаканчик. Размешай деревянной палочкой до полного растворения.

3. Добавь еще половину ложечки фосфата моноаммония и перемешивай до полного растворения.

4. Добавляй по пол-ложечки фосфата моноаммония и каждый раз хорошо размешивай. Когда фосфат моноаммония перестанет растворяться, на дне образуются кристаллы.

5. Перелей немного раствора в одну половинку чашки Петри, а оставшийся раствор (без осадка) вылей в пластмассовую чашечку. Дай содержимому остыть до комнатной температуры.

6. Возьми из баночки с фосфатом моноаммония две большие крупинки и опусти одну из них в раствор в чашке Петри, а другую в пластмассовую чашечку. Через 30 минут ты увидишь, что вокруг крупинок начнут расти кристаллы! Оставь их на ночь, чтобы кристаллы смогли подрасти! Интересно, где кристаллы вырастут быстрее в глубокой пластмассовой чашечке или в мелкой чашке Петри?

Рис.16 Первые кристаллы                                  Рис. 17 Рост кристаллов

Опыт 2. Волшебные кристаллы.

1. Возьми камешек из набора и потри его наждачной бумагой.

      Положи камешек в мерный стаканчик с остатками фосфата моноаммония.

2. Налей в стаканчик ГОРЯЧУЮ воду до отметки 50 мл.

3. Добавь 3 ложечки фосфата моноаммония и размешай.

4. Добавь еще немного фосфата моноаммония и тщательно размешай.

      Когда камешек всплывет на поверхность и кристаллы перестанут растворяться, это значит, что у тебя получился насыщенный раствор.

5. Достань камешек из раствора и положи его во вторую пластмассовую чашечку.    

6. Чтобы сделать яркие разноцветные кристаллы, добавь в раствор несколько капель красителя. Чтобы сделать кристалл еще больше, достань его из чашечки и переложи на салфетку.

7. Перелей раствор из чашечки в мерный стаканчик. Добавь еще несколько ложечек фосфата моноаммония. Поставь стаканчик в ГОРЯЧУЮ воду и тщательно размешай содержимое.

Рис. 18 Кристалл с добавлением               Рис.19 Кристалл фосфата

              жидкого красителя                                     моноаммония

Опыт 3.Забавное дерево

1. Возьми лист картона и ножницы. Нарисуйте шаблон дерева. Вырежи крону и корень дерева по шаблону. Соедини детали кроны и корня так, чтобы дерево было устойчивым.

2. Приготовь 20 мл раствора фосфата моноаммония, как в предыдущих опытах. Налей раствор в половинку чашки Петри и поставь туда дерево. Чтобы на твоем дереве выросли разноцветные кристаллы, нанеси краситель на краешки кроны.
3. Сделай ножницами небольшие надрезы по краям кроны. Кристаллы на таком     дереве приобретут другую форму.
4. Поставь дерево в одну половинку чашки Петри. В неё налей раствор фосфата моноаммония.

Рис.20 Насыщение раствором                                 Рис.21 Рост фосфата моноаммония

Опыт 4. Морской конёк.

1. Налей раствор силиката натрия в мерный стаканчик до отметки в 30 мл.

2. Очень медленно добавь в мерный стаканчик воды до отметки 100 мл. Размешай. Перелей в контейнер.

3. Осторожно перелей раствор в пластмассовый контейнер.

4. Возьми фигурку морского конька и приклей ему на хвост небольшой шарик из пластилина.

5. Аккуратно опусти конька в контейнер хвостом вниз.

6. Конек должен плавать в вертикальном положении и головкой касаться поверхности раствора.

7. Если конек утонет, вытащи его пинцетом и сделай пластилиновый шарик поменьше.

8. Если конек лежит на боку на поверхности раствора, вытащи его пинцетом из сделай пластилиновый шарик побольше.

9. Налей в мерный стаканчик 3 мл раствора силиката натрия, добавь воды до отметки 30 мл и тщательно размешай.

10. Возьми мерную ложечку и, держа ее у стенки контейнера, налей по ней полученный раствор поверх имеющегося раствора, где уже плавает морской конек. Фигурка конька должна остаться в толще жидкости.

11. Набери в пипетку 2 мл раствора силиката натрия и очень осторожно выдави содержимое из пипетки на дно контейнера, в уголок. Постарайся сделать так, чтобы в раствор не попали пузырьки воздуха.

12. Ты увидишь, что на дне контейнера образовался новый слой. Внимательно рассмотри его.

13. Растворы разной плотности постепенно начнут смешиваться, и граница между ними быстро исчезнет, а вместе с ней исчезнут и прозрачные завитки. Однако два основных слоя раствора (верхний и нижний) будут перемешиваться очень медленно, и конек надолго зависнет в толще жидкости.

Рис.22 Конёк в растворе

Опыт 5. Выращиваем кораллы

1. Добавь по одной ложечке сульфата магния в каждую пробирку.

           Добавь в каждую пробирку по 2 капли красителя (разных цветов).

2. Очень медленно наполни пробирки водой на одну треть и закрой крышками. Взбалтывай каждую пробирку в течение 1 минуты, чтобы кристаллы растворились.

3. У тебя получился насыщенный раствор сульфата магния (если не все кристаллы растворились, ничего страшного).

4. Промой пипетку в стакане с чистой водой. Набери в нее 3 мл красителя.

5. Опусти пипетку в контейнер с морским коньком и выдави краситель в уголок контейнера.

6. Промой пипетку, чтобы набрать в нее другой краситель.

Рис.23 Раствор сульфата магния                           Рис.24 Цветные кораллы

Опыт 6. Коралловые деревья

1. Насыпь две ложечки сульфата магния в пластмассовую тарелочку.
2. Добавь по 2 капли каждого жидкого красителя, не смешивая их. Капли красителей растворят часть кристаллов, а затем засохнут, и получатся большие цветные кристаллы.
3. Оставь кристаллы подсохнуть на несколько дней.
4. Сделай несколько трубочек из пластилина – это будут ветви «кораллового дерева».
5. Положи пластилиновые трубочки в тарелку с цветными кристаллами. Прижми их руками и немного покатай, чтобы на них налипло как можно больше кристаллов.
6. Слепи из трубочек «коралловое дерево» и помести его на дно пустого контейнера.
7. Налей 15 мл раствора силиката натрия в чистый мерный стаканчик. Долей воды до отметки в 90 мл. Размешай.
8. Вылей раствор в контейнер с «коралловым деревом». Постарайся не смыть с «веток» разноцветные кристаллы.
9. Понаблюдай за «коралловым деревом». Первые «веточки» появятся очень скоро. Однако, чтобы они разрослись, потребуется несколько часов. Рассмотри коралл через лупу. Ты увидишь, как появляются всё новые и новые «веточки».
10. Очень осторожно возьми контейнер и помести на подставку. Наблюдай за ним каждый день. Картина в нём будет всё время меняться.

Рис.25 Начало роста                                               Рис.26 Рост «кораллового дерева»

  «кораллового дерева»

Выводы

          В результате изучения литературы и проведения практической работы мы пришли к следующим выводам:

1. Кристалл — это твердое состояние вещества. Он имеет определенную форму и определенное количество граней.
2. Кристаллы бывают разных цветов, в большинстве своём прозрачны.
3. Кристаллы – совсем не музейная редкость. Кристаллы окружают нас повсюду. Твёрдые тела, из которых мы строим дома и делаем станки, вещества, которые мы употребляем в быту, – почти все они относятся к кристаллам. Песок и гранит, поваренная соль и сахар, алмаз и изумруд, медь и железо – всё это кристаллические тела.
4. Самые красивые среди кристаллов – драгоценные камни.
5. Попытались вырастить кристаллы в домашних условиях из разных солей. Для этого  использовали: поваренную соль, фосфат моноаммония, силикат натрия.
6. В процессе работы мы усвоили основные этапы  и важные правила выращивания кристаллов. Например, кристалл нельзя при росте без особой причины вынимать из раствора.  Не допускать попадание мусора в насыщенный раствор. Периодически (раз в неделю) менять или обновлять насыщенный раствор.

                  Таким образом,  мы считаем, что цель и задачи, поставленные нами в начале работы, достигнуты.  Мы научились выращивать кристаллы различных веществ дома. Это проект был очень интересен. Хотелось бы ещё попробовать вырастить какие-нибудь кристаллы, ведь их так много вокруг нас…

Литература:

1. http://www.4glaza.ru/4glaza.ru/images/news/smirnov/big/703-1-934.jpg - кристаллы поваренной соли
2. http://stat15.privet.ru/lr/0907adea21be5d9439c5a7f22370401c -кристаллы йодида свинца
3. http://www.nkj.ru/upload/iblock/c54/c5407634f8fb2f5e97371a100fa149ba.jpg - кристаллы сахара
4. http://www.stihi.ru/pics/2006/01/27-2288.jpg - горный хрусталь
5. http://www.grafamania.net/uploads/posts/2010-05/1275311278_image_303.jpg - изумруд
6. http://krsk.sibnovosti.ru/pictures/0042/5352/diamon21_thumb_main.jpg?1237960512 – алмазы
7. http://geology.com/rocks/pictures/granite-coarse-grained.jpg - гранит
8. http://v5.cache7.c.bigcache.googleapis.com/static.panoramio.com/photos/original/4838961.jpg?redirect_counter=1 – Соляной город
9. http://www.yaplakal.com/uploads/post-3-12741330283911.jpg 
10. http://foto.rambler.ru/original/45eb4d32-165d-f010-2b70-0bf03d1257fd - барельефы Соляного города
11. Пакулова В.М. Природа. Неживая и живая. «Дрофа» 1998
12. Шалагаева Г.П. Современная энциклопедия начальной школы «Эксмо» 2006
13. Плешаков А.А. От земли до неба «Просвещение» 1998

Приложение 1.