Презентация "Выращивание кристаллов из растворов различными методами"

Слайд 1

Слайд 2

Разнообразный мир кристаллов Что такое кристаллы ? Криста́ллы (от греч. κρύσταλλος, первоначально — лёд , в дальнейшем — горный хрусталь , кристалл) — твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку — кристаллическую решётку . Кристаллы — это твёрдые вещества, имеющие естественную внешнюю форму правильных симметричных многогранников, основанную на их внутренней структуре, то есть на одном из нескольких определённых регулярных расположений составляющих вещество частиц ( атомов , молекул , ионов ).

Слайд 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.

Слайд 4

Поликристаллы Поликристалл — агрегат мелких кристаллов какого-либо вещества, иногда называемых из-за неправильной формы кристаллитами или кристаллическими зёрнами. Многие материалы естественного и искусственного происхождения (минералы, металлы, сплавы, керамики и т. д.) являются поликристаллами. Поликристалл отличается от монокристалла тем, что состоит из множества разноориентированных мелких монокристаллов. Свойства поликристалла обусловлены свойствами, состоянием его кристаллических зерен, их среднего размера, строением межзеренных границ. Если размеры зерен малы, а сами зерна ориентированы хаотически, то в поликристалл не проявляет анизотропию. Если в поликристалле есть преимущественно кристаллографическая ориентировка зерен, то он обладает анизотропическими свойствами.

Слайд 5

Монокристалл Монокристалл — отдельный однородный кристалл , имеющий непрерывную кристаллическую решётку и иногда имеющий анизотропию физических свойств. Внешняя форма монокристалла обусловлена его атомно-кристаллической решёткой и условиями (в основном скоростью и однородностью) кристаллизации . Медленно выращенный монокристалл почти всегда приобретает хорошо выраженную естественную огранку, в неравновесных условиях (средняя скорость роста) кристаллизации огранка проявляется слабо. При ещё большей скорости кристаллизации вместо монокристалла образуются однородные поликристаллы и поликристаллические агрегаты, состоящие из множества различно ориентированных мелких монокристаллов. Примерами огранённых природных монокристаллов могут служить монокристаллы кварца , каменной соли , исландского шпата , алмаза , топаза . Большое промышленное значение имеют монокристаллы полупроводниковых и диэлектрических материалов, выращиваемые в специальных условиях. В частности, монокристаллы кремния и искусственных сплавов элементов III (третьей) группы с элементами V (пятой) группы таблицы Менделеева (например GaAs Арсенид галлия ) являются основой современной твердотельной электроники . Монокристаллы металлов и их сплавов не обладают особыми свойствами и практически не применяются. Монокристаллы сверхчистых веществ обладают одинаковыми свойствами независимо от способа их получения. Кристаллизация происходит вблизи температуры плавления (конденсации) из газообразного (например иней и снежинки), жидкого (наиболее часто) и твёрдого аморфного состояний с выделением тепла. Кристаллизация из газа или жидкости обладает мощным очищающим механизмом: химический состав медленно выращенных монокристаллов практически идеален. Почти все загрязнения остаются (накапливаются) в жидкости или газе. Это происходит потому, что при росте кристаллической решётки происходит самопроизвольный подбор нужных атомов (молекул для молекулярных кристаллов) не только по их химическим свойствам ( валентности ), а также по размеру. Современной технике уже не хватает небогатого набора свойств естественных кристаллов (особенно для создания полупроводниковых лазеров), и учёные придумали метод создания кристаллоподобных веществ с промежуточными свойствами путём выращивания чередующихся сверхтонких (единицы - десятки нанометров) слоёв кристаллов с похожими параметрами кристаллических решёток.

Слайд 6

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.

Слайд 7

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. 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 кладется в раствор так называемая затравка, мелкий кристаллик, и путем прилипания молекул вещества на затравку кристаллик растет . Быстрый способ выращивания кристаллов – это медленное охлаждение раствора . 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.

Слайд 8

Экспериментальная часть Что нам потребуется ? 1. Чистая посуда 2.Карандаш Опыт 1. В ыращивание кристалла медного купороса. 3.нитка 4.Медный купорос 5.Марля Ход работы 1. Сделать концентрированный раствор медного купороса. Для этого взять теплую дистиллированную воду , растворить в ней вещество ,сколько возможно. 2.Перелить раствор через фильтр в другую чистую емкость . 3.Приготовить затравку – пуговицу или кристаллик медного купороса . П ривязать её к нитке и опустить в раствор . Для равномерного разрастания кристаллика , затравку лучше держать в растворе подвешенном состоянии .Для этого делаем перемычку из спички (карандаша) 4.Раствор ставим в темное место.

Слайд 9

Наблюдение за процессом кристаллизации 1.Уход за кристаллом : убирать соринки добавлять новый раствор, счищать некрасивые наросты . Через два дня появился нарост кристалла . Для увеличения размера кристалла я ещё раз добавил насыщенный раствор медного купороса . Через неделю кристалл значительно подрос Через 3 недели ,когда кристалл вырос достаточно большим , я вынул его из раствора обсушил его бумажной салфеткой и покрыл кристалл бесцветным лаком ,чтобы предохранить от разрушения на воздухе

Слайд 10

Опыт 2.Выращивание кристалла поваренной соли Нам понадобится всё тоже самое оборудование ,что и в опыте 1. Ход работы 1 . Сначала приготовил концентрированный раствор поваренной соли . 2.После этого слегка подогрел смесь, добиваясь полного растворения соли. Для этого стакан поставил в кастрюлю с тёплой водой . 3.Полученный концентрированный раствор перелил в стакан . 4.Подвесил на нитке кристаллическую затравку , маленький кристаллик соли Через трое суток после начала опыта нитка опущенная в раствор, превратилась в ожерелье из кристаллов хлорида натрия .

Слайд 11

Кристалл соли Кристалл медного купороса

Слайд 12

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» 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 , кристаллы можно выращивать в домашних условиях, но необходимо соблюдать некоторые правила в проведении опытов .