Выращивание кристаллов

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 7 ЗАТО Углегорск Амурской области

Выращивание кристаллов

Исследовательская работа

Работу выполнил ученик  3 В класса

Чумак Руслан Романович

Руководитель учитель начальных классов

Радкевич Наталья Франусьевна

Углегорск  2015

 ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Введение   ………………… ………………….стр.  3 - 6

        Актуальность исследования ……………..стр. 3

        Цель и задачи исследования ……………..стр. 4

        Краткий литературный обзор ……………стр. 5 - 6

2. Методика проведения исследования…………стр. 7 - 9

3. Результаты исследования……………………..стр. 10

4. Выводы по исследованию…………………… стр. 11

5. Заключение ……………………………………стр. 12

6. Список литературы…………………………... стр. 13

Приложение.

АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

На уроках окружающего мира  я узнал, что кристаллы часто встречаются в природе. Например, снежинки, непохожие одна на другую,   строительные материалы, различные марки стали, всевозможные металлические сплавы, камни. Причем не только драгоценные камни, такие как  алмазы, сапфиры, рубины, но и обычные, из которых состоят горы, скалы и пещеры. Существуют даже кристаллы, которые можно есть! Это соль и сахар.

Кристаллы так хороши, что ими можно любоваться часами! Каких только кристаллических форм не создала природа: столбики, кубики, пирамиды, звёзды! Удивляет разнообразие причудливых форм и цветов кристаллов.

Человек во всём стремится быть наравне с природой. Сегодня ему под силу очень многое. И люди научились выращивать искусственные кристаллы.

 У меня возник вопрос: Можно ли такую красоту вырастить дома, не имея особых условий? Но как это сделать, какие меры предосторожности нужно соблюдать, ни я, ни  родители не знали. Поэтому мы решили изучить этот процесс. В Интернете мы нашли информацию о выращивании кристаллов из поваренной соли и медного купороса. При поддержке родителей я решил вырастить кристаллы дома.

 Так была выбрана тема исследования: «Выращивание кристаллов».

 Актуальность исследования состоит в том, что выращивание кристаллов увлекательное и познавательное занятие, самое простое, доступное и недорогое. Многие знаменитые ученые, внесшие большой вклад в развитие химии и других наук, начинали свои первые опыты именно с выращивания кристаллов.  

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

изучение процесса выращивания кристаллов поваренной соли и  медного купороса  в домашних условиях.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

1. узнать, что такое кристалл;
2. выяснить, какие условия нужно создать для роста кристаллов;
3. наблюдать процесс роста кристаллов;
4. доказать, что можно вырастить кристаллы в домашних условиях.

Объект исследования: кристаллы.

Предмет исследования: процесс кристаллизации  поваренной соли и медного купороса.

Гипотеза исследования: предполагаю, что кристаллы медного купороса  и поваренной соли можно вырастить дома

Методы исследования:

• эксперимент
• наблюдение
• фиксирование результатов

КРАТКИЙ ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Слово кристалл  в переводе с греческого языка означает «лёд».   По данным энциклопедии, кристалл - это твердое тело. Кристаллы растут, присоединяя частицы вещества из жидкости или пара. Все кристаллы одного вещества имеют одинаковую форму, хоть и могут отличаться размерами.

В природе существуют сотни веществ, образующих кристаллы. Вода – одно из самых распространенных из них. Замерзающая вода превращается в кристаллы льда или снежинки. Кристаллы играли и играют до сих пор немаловажную роль в жизни человека. Они широко применяются в науке, промышленности, электронике, оптике.

Кристаллы бывают естественного происхождения, то есть, созданные природой,  и искусственного, выращенные в специальных условиях  человеком.

Природные минеральные кристаллы образуются в ходе определенных породообразующих процессов. Огромные количества горячих и расплавленных горных пород глубоко под землей в действительности представляют из себя растворы минералов. Когда массы этих жидких или расплавленных горных пород выталкиваются к поверхности земли, они начинают остывать. Охлаждаются они 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.

Природа продолжает преподносить нам сюрпризы, создавая все новые чудеса. Совсем недавно, в 2000 году, в мексиканской пустыне Чихуахуа была открыта необычная пещера, где находятся самые большие природные кристаллы, которые когда-либо создавала природа. Некоторые из найденных там кристаллов  гипса  достигают 15  метров  в  длину,  а  в  ширину —  1  метр.

Начиная с XIX века, появились технологии выращивания искусственных кристаллов. Исследователи из США сумели вырастить огромные кристаллы

пирофосфата калия. Самый крупный из кристаллов весит 318 килограмм. Он рос в большом баке, где при температуре 65 градусов Цельсия испарялся раствор пирофосфата калия. Молекулы  отлагались на затравке размером меньше наперстка, и через 52 дня вырос прозрачный гигант почти без дефектов.

Особое место среди кристаллов занимают драгоценные камни, которые с древнейших времен привлекают внимание человека. Люди научились искусственно получать очень многие драгоценные камни. Например, подшипники для часов и других точных приборов уже давно делают из искусственных рубинов. Некоторые из ювелирных камней настолько совершенны, что их крайне сложно отличить от  натуральных.  

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 – искусственные кристаллы, которые внешне очень похожи на бриллианты.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

У кристаллов есть своя особенность, кристаллы должны быть гладкими и прозрачными, как стекло. Однако, при частом прикасании к кристаллу, хранении на открытом воздухе, на свету, мы наблюдаем его помутнение: кристалл выветривается, теряет, всегда входящую в его состав воду.

Медный купорос и поваренная соль — более стойки и  смело можно с ними работать. Поэтому я выбрал для своей исследовательской работы выращивание кристаллов из соли и медного купороса.

Выращивание кристаллов — процесс интересный, занимательный, но требующий бережного и осторожного отношения к работе.

Для выращивания кристаллов мне понадобились небольшие банки, в них нужно будет наливать растворы соли и медного купороса, нитки, терпение и время.

1. Выращивание кристаллов поваренной соли.

Опыт проводился с 20 декабря  по 20 января. Продолжительность эксперимента –  32 дня.

1 этап.   Налить в банку тёплой воды (не более 50°С – 60°С). Насыпать соль, размешать и оставить раствор на 5 – 10 минут до полного растворения. Добавить ещё соль и снова перемешать. Повторять до тех пор, пока соль уже не перестанет растворяться и осядет на дно. Получен насыщенный раствор соли.

2 этап.   Профильтровать полученный раствор  в чистую банку.

3 этап. Выбрать крупный кристалл поваренной соли. Это затравка для образования кристаллов. Она выполнит роль магнитика, к которому будут притягиваться и присоединяться частицы вещества из жидкости.  Кристалл-затравку привязать за нитку и подвесить в растворе так, чтобы он не касался стенок банки. Нитку с затравкой привязать к палочке посередине. Положить палочку поперек горлышка банки.

4 этап.  Сосуд с раствором поставить в  место, где нет сквозняков, вибрации и сильного света. Накрыть чем-нибудь сверху ёмкость с кристалликом (например,  бумагой) от попадания пыли и мусора.

5 этап.  Следует следить за ростом кристалла каждый день, ни в коем случае не поднимая, не поворачивая и не сотрясая банку с раствором, иначе эта встряска вызовет  в системе незапланированную, иногда мгновенную кристаллизацию. Все, что остается -  ждать.

Через три дня я  заметил значительный рост кристалла. С каждым днем он увеличивался, а на нитке появлялись новые кристаллы. Образовалась друза – сростки нескольких кристаллов.

2. Выращивание кристаллов медного купороса

        Для того, чтобы сделать красивый кристалл синего цвета, необходим медный купорос. Его  часто используют  в огороде, для того, чтобы защитить фрукты и овощи от микробов. 

Опыт проводился с 20 декабря  по 20 января. Продолжительность эксперимента – 32 дня.

Кристаллы медного купороса выращивают также как и кристаллы поваренной соли. Сначала готовится насыщенный раствор медного купороса, затем туда опускается привязанный к нитке маленький кристаллик-затравка из магазинной упаковки. После, того, как вы поместите в банку затравку, ее нельзя двигать. Если в начальной стадии эксперимента у вас растворилась затравка, значит, раствор не был насыщенным. Причин может быть несколько.
Во-первых, исходный раствор не успел стать насыщенным.

Во-вторых, растворимость медного купороса растет с температурой.
Если вы приготовите насыщенный раствор и опустите в него кристаллик, а потом в комнате потеплеет, растворимость возрастет, и затравка может раствориться. В таком случае, добавьте в раствор еще несколько ложек купороса, перемешайте его, дайте постоять, а потом снова профильтруйте.

При работе с медным купоросом следует быть осторожным:

• Концентрированный раствор медного купороса не должен попадать на руки, поэтому используйте перчатки.
• Раствор нельзя пить.
• Если раствор попадет на руки, промойте это место под краном с водой.
• Не допускайте попадания в глаза.
• Если попадет в глаза, - промойте глаза под водой и обратитесь к врачу.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В результате проведенных опытов моя гипотеза полностью подтвердилась: мне удалось вырастить кристаллы медного купороса  и поваренной соли в домашних условиях.

Кристалл медного купороса образовался в виде друзы (несколько сросшихся кристаллов), длиной 13 см,  самый крупный кристалл  диаметром более  4 см.

Кристаллы поваренной соли оказался немного меньше - 11 см и тоже в виде друзы. Диаметр крупного кристалла 1 см.

Выращивание кристаллов – очень интересный и увлекательный процесс. К сожалению, в данном процессе присутствует элемент случайности. Вроде и раствор насыщенный, и охлаждается медленно, а кристалл не образуется, или готовишь новый раствор для бóльшего роста кристалла, а утром видишь, что кристалл не только не стал больше, но и совсем растворился.

Тем не менее, можно выделить общие признаки роста кристаллов:

1) если начальная концентрация раствора сильно высокая, то велика вероятность того, что вырастут сросшиеся кристаллы – друзы;
2) в течение всего времени роста кристалла желательно поддерживать одну и ту же температуру, так как даже незначительные перепады способны повлиять на форму;
3) если раствор будет недостаточно чистым или в него попадёт пыль, то это может существенно повлиять на форму и внешний вид кристалла;
4) если необходимо достать кристалл из раствора для каких-либо целей (сменить  раствор, например), то никогда не берите кристалл руками, на руках постоянно присутствует слой кожного сала, который при попадании на растущую грань кристалла препятствует росту этой грани. Для того, чтобы достать кристалл, очень удобно использовать хромированный пинцет.

.

ВЫВОДЫ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ

При выполнении данной работы я выяснил, что мир кристаллов красив и разнообразен. Каждый кристалл уникален по своим свойствам, размерам и особенностям строения. Кроме того, они играют важную роль в жизни человека.

   Кристаллы можно вырастить дома при соблюдении определенных условий:

1. Кристаллы при росте без особой причины нельзя вынимать из раствора.
2. Не допускать попадание мусора в раствор.
3. Следить за уровнем насыщенного раствора, обновлять его при испарении.

  Практическое значение исследования состоит в том, что оно может быть использовано на уроках окружающего мира, во внеклассных мероприятиях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Тема кристаллов настолько обширна и разнообразна, что в рамках данной работы невозможно осветить все ее стороны. Я планирую в дальнейшем продолжить изучение увлекательного процесса роста кристаллов. Например, можно научиться выращивать фантомы (кристалл в кристалле) или получить кристаллы чистой меди, используя медный купорос и раствор соли. Или можно изучить теорию японского исследователя доктора Масару Эмото об уникальных свойствах воды. При охлаждении банок воды с разными надписями, позитивными и негативными, получались абсолютно разные снежинки, от красивых до безобразных.

Предлагаю и Вам поближе познакомиться с удивительным и прекрасным миром кристаллов. Каждый кристалл имеет собственную жизнь и душу. Сумеет ли человечество познать её? Может это удастся Вам…

                                    СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Интернет-ресурсы:

1. lib100.com›…kristalli/Китайгородский…Кристаллы.doc 
2. http://ruwikipedia.ru/index.php/%D0%9A%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB
3. http://ruwikipedia.ru/ index.php /кристалл
4. http://www.kristallikov.net/page6.html

ПРИЛОЖЕНИЕ

1. Подготовка к эксперименту

2. Выращивание кристаллов поваренной соли.

3. Выращивание кристаллов медного купороса.

4. Результаты моей работы.

РЕЦЕНЗИЯ

на исследовательскую работу Чумак Руслана

«Выращивание кристаллов»

Исследовательскую  работу  «Выращивание  кристаллов»  выполнил ученик

3 В класса МБОУ СОШ № 7 ЗАТО Углегорск Чумак Руслан.

Данная работа объемом в 15 страниц включает введение, краткий обзор литературы, практическую часть, заключение, список литературы  и  приложение.

Во введении доступно и просто объясняется выбор темы, ее актуальность, четко показаны цель, задачи, объект, предмет и методы исследования,  выдвинута гипотеза.

В обзоре литературы кратко сообщается о кристаллах, их происхождении, использовании в промышленности, оптике, технике. Рассказано о выращивании кристаллов человеком.

В практической части подробно описана методика проведения опытов по выращиванию кристаллов поваренной соли и медного купороса. Особое внимание уделяется соблюдению мер безопасной работы с медным купоросом. На основе результатов  проведенных экспериментов делаются  четкие и вполне обоснованные выводы. Выводы подтверждают выдвинутую гипотезу о возможности выращивания кристаллов в домашних условиях.

Список литературы включает четыре Интернет-источника. Автор работы сумел выбрать нужный материал о кристаллах. Не перегрузил работу лишней информацией.

Работа Руслана хорошо оформлена. Все разделы структурированы, имеется оглавление. Исследовательская работа проиллюстрирована авторскими фотографиями в приложении.

Чумак Руслан выбрал интересную и доступную тему для своего исследования. Чувствуется заинтересованность в выбранной теме, так как работа над кристаллами не закончилась. Руслан приступил к новому исследованию в этой области. Содержание данной работы полностью соответствует заявленной теме. Исследование является целым и завершенным.