Удивительный мир кристаллов.

МКОУ «БОГУЧАРСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №2»

       ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

  по химии

    на тему:

                             «Удивительный мир кристаллов»

  Выполнили:

 Ученицы 8 «Б» класса  

 МКОУ «Богучарская СОШ №2»

 Ильенко Юлия и Замойская Дарья

 Преподаватель: Хаустова Ольга Анатольевна

г. Богучар 2014 год

План

1. Введение.
2. Методы исследования.
3. Виды кристаллов.
4. Способы выращивания кристаллов.
5. Из чего можно вырастить кристалл?
6. Наши эксперименты.
7. Выводы.
8. Используемые источники.

1.  Введение

Алхимики думали, что природные кристаллы были сотворены богом раз и навсегда. Лишь в конце 17 века поняли, что минералы растут в виде солей из воды. Нас это очень заинтересовало, и мы  решили узнать, как вырастить различные кристаллы, и почему они разные по форме.

Актуальность: Кристаллы всегда привлекали внимание людей своей красотой и загадочностью. Эти тела окружают нас всю жизнь - это и лёд, и снежинки, и многие драгоценные и полудрагоценные камни. Интерес к кристаллам проявлял также такой известный учёный как Ломоносов: «...Одно любопытство довольно побуждает, чтобы знать внутренность российской подземной натуры и оную, для общего приращения наук описав, показать учёному совету».

В настоящее время это актуально, потому что все любят украшения с кристаллами, но не все могут себе этого позволить. Поэтому мы придумали бюджетный вариант: замена покупных  кристаллов на кристаллы, выращенные своими руками.

         Предмет данного исследования: способы выращивания кристаллов в домашних условиях.

         Объект исследования: кристаллы, выращенные на основе раствора поваренной соли и раствора медного купороса.

         Гипотеза:    кристаллы можно вырастить дома.

Цель проекта: изучить, что такое природный кристалл, его свойства, вырастить кристаллы из поваренной соли и медного купороса.

Для выращивания кристалла мы использовали метод охлаждения насыщенного раствора хлорида натрия без затравки. В результате были получены кристаллы «Слеза дракона» и «Кристаллический взрыв».

2. Методы исследования

Зрительный – рассматривание.

Оптический – исследование поглощения и преломления солнечного и когерентного излучения.

Фотографический – исследование цифрового увеличенного изображения, полученного с помощью фотоаппарата.

3. Виды кристаллов.

В зависимости от строения кристаллы делятся на ионные, ковалентные, молекулярные и металлические.

Ионные кристаллы построены из чередующихся катионов и анионов, которые удерживаются в определенном порядке силами электростатического притяжения и отталкивания. Ионные кристаллы образуют большинство солей неорганических и органических кислот, оксиды, гидроксиды, соли. В ковалентных кристаллах в узлах кристаллической решетки находятся атомы, одинаковые или разные, которые связаны ковалентными связями. Эти связи прочные и направлены под определенными углами. Типичным примером является алмаз; в его кристалле каждый атом углерода связан с четырьмя другими атомами, находящимися в вершинах тетраэдра.

Молекулярные кристаллы построены из изолированных молекул, между которыми действуют сравнительно слабые силы притяжения. В результате такие кристаллы имеют намного меньшие температуры плавления и кипения, твердость их низка. Из неорганических соединений молекулярные кристаллы образуют многие неметаллы, соединения, молекулы которых образованы только ковалентными связями. Этот тип кристаллов характерен также почти для всех органических соединений.

Металлические кристаллы образуют чистые металлы и их сплавы. Такие кристаллы можно увидеть на изломе металлов, а также на поверхности оцинкованной жести. Кристаллическая решетка металлов образована катионами, которые связаны подвижными электронами. Такое строение обусловливает электропроводность, ковкость, высокую отражательную способность (блеск) кристаллов.

Кристаллы — твёрдые тела, в которых атомы расположены периодично, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку — кристаллическую решётку. По размерам кристаллы бывают различными. Многие из них можно увидеть только в микроскоп. Но встречаются гигантские кристаллы массой в несколько тонн.

4. Способы выращивания кристаллов

1. Охлаждение насыщенного раствора

Этот метод основан на физическом законе, который гласит, что растворимость веществ становится меньше при понижении температуры. Из осадка, образующегося при растворении вещества, сначала появляются крошечные кристаллики, превращающиеся постепенно в кристаллы правильной формы.

2. Постепенное испарение воды из раствора

Емкость с насыщенным раствором оставляется открытой на довольно длительное время. Следует прикрыть её бумагой, чтобы испарение воды происходило медленно, и раствор был защищен от комнатной пыли. Лучше кристаллик подвесить на нить. Если же он лежит на дне, то растущий кристалл надо время от времени переворачивать. Так как вода постепенно испаряется, то по мере необходимости подливается насыщенный раствор.

5. Из чего можно вырастить кристалл?

Осуществить выращивание кристаллов возможно из различных веществ: сахара, пищевой соды, поваренной соды. Прекрасно подойдет и другая соль (в смысле химическое соединение), а также некоторые виды органических кислот.

В прошлом году мы выращивали кристаллы из поваренной соли и назвали их «Кристаллический взрыв» и «Слеза дракона» (см. приложение 1). В этом году мы решили вырастить кристалл из медного купороса  (см. приложение 2).

6. Наши эксперименты

Для начала мы вырастили кристаллы из поваренной соли, они получились просто замечательные. Теперь у нас дома растут кристаллы из медного купороса. Они выглядят не менее завораживающе.

        Выращивание солевого кристалла

Как известно, чтобы вырастить осадочным способом кристаллы из раствора, необходимо сделать его неравновесно концентрированным. Для этого мы нагрели необходимое количество воды до температуры близкой 100 градусам, растворили в ней максимально возможное количество поваренной соли (хлорида натрия NaCl) и оставили раствор остывать. В течение процесса остывания концентрация раствора стала перенасыщенной, и излишки растворенной соли стали осаждаться на введенный в раствор посторонний предмет, подвешенный на нити.

С течением времени концентрация раствора стала снова равновесной, излишки соли осели на растущем кристалле и на дне и стенках ёмкости (см. приложение 3).  Для доведения раствора вновь до неравновесного состояния мы повторили процедуру его наведения. С течением времени кристалл достиг необходимых размеров (см. приложение 4).

 Подобный механизм был использован в случае с кристаллом из медного купороса (пентагидрат сульфата меди (II) CuSO4 ∙ H2O) (см. приложение 5).

7. Выводы:

1. Величина кристалла зависит от длительности эксперимента, значит можно вырастить кристаллы разной величины;
2.  В зависимости от формы, которую мы придали нити, изменяется и форма кристалла;
3. Можно выращивать кристаллы разных цветов. Например синие, благодаря медному купоросу.
4. Чем насыщеннее раствор, тем быстрее вырастет кристалл.

В дальнейшем планируем вырастить монокристаллы с затравкой, используя водные растворы медного купороса и сахара.

        Мы не собираемся останавливаться на достигнутом. Вместе мы хотим вырастить кристаллы разной формы и величины,  будем пробовать новые способы их выращивания.

Используемые источники

1. Детская энциклопедия
2. Занимательная химия
3. Сайт WWW.wikipedia.ru