Удивительные кристаллы

Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 8 имени А.Г. Ломакина

(МОБУ СОШ № 8 им. А.Г. Ломакина)

Секция 3 – 4 классов

Исследовательская работа

Тема: «Удивительные кристаллы»

Автор работы:

Миненкова Антонина Андреевна, 3 «А» класс

Научный руководитель:

Филатова Ольга Анатольевна, учитель

г. Таганрог

2015 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Введение…………………………………………………………………..  3
2. Кристалл не живой, но он растет……………………………………….   4

Образование кристаллов………………………………………………..    4

Структура кристаллов …………………………………………………..   4

     3.    Эксперимент по выращиванию кристаллов из раствора сахара……… 5

4. .    Выводы…………………………………………………………………..  7

Цель работы: узнать все о кристаллах, получить кристаллы в домашних условиях.

Задачи работы: выяснить, что такое кристаллы,

что известно о кристаллах науке, с каких времен,

вырастить кристаллы сахара самостоятельно,

проследить и выяснить, как растут кристаллы, при каких условиях,

сделать выводы.

Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство у людей. Их цвет, блеск и форма затрагивали человеческое чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище. Все природные драгоценные камни (алмаз, рубин, сапфир, изумруд), кроме опала, являются кристаллическими. Украшения из кристаллов сейчас столь же популярны, как и в древности.

Кристаллом (от греч. krystallos — "прозрачный лед") вначале называли прозрачный кварц (горный хрусталь), встречавшийся в Альпах. Горный хрусталь принимали за лед, затвердевший от холода до такой степени, что он уже не плавится.

В природе находят как мельчайшие кристаллики в форме иголок, таблеток, пирамид, призм, так и огромные кристаллы, размером больше человеческого роста.

Самые большие в мире кристаллы природного происхождения «живут» неподалеку от Чихуахуа (Мексика) в двух пещерах (на фото). Они состоят из прозрачной разновидности кристаллического гипса — селенита. Самые большие из них достигают длины 10-15 метров.

Наука о кристаллах называется кристаллография. Важный вклад в изучение кристаллов внес французский аббат Гаюи, написав в 1784 году целую книгу о кристаллах.

Спустя столетия человек научился выращивать кристаллы. С давних пор люди мечтали сделать камни, столь же драгоценные, как и в природе. До 20 века такие попытки были безуспешны. Но в 1902 удалось получить рубины и сапфиры, обладающие свойствами природных камней. 

В Таганроге в 1957 году создан завод «Кристалл», на котором выращивают большие монокристаллы лейкосапфира и монокристаллы кремния. Продукция нашего завода используется в оптике, опто- и микроэлектронике.

В музее «Хрустальные миры» Сваровски (Австрия) хранятся самый большой кристалл (310000 карат (примерно 62 килограмма), диаметр — 40 сантиметров) и самый маленький (диаметр всего 0,8 миллиметра) кристаллы Сваровски в мире, вошедшие в Книгу рекордов Гиннеса.

Кристалл не живой, но он растет!

ОБРАЗОВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ

Кристаллы образуются тремя путями: из расплава, из раствора и из паров. Пример кристаллизации из расплава — образование льда из воды, ведь вода и есть расплавленный лед. Кристаллизация из расплава — образование вулканических пород. При охлаждении магмы или лавы образуются кристаллы различных минералов.

Кристаллы в природе образуются также из растворов, пример — миллионы тонн соли, выпавшей из морской воды. 

Кристаллы образуются также из пара или газа. К примеру, так образуются снежинки; воздух, содержащий влагу, охлаждается, и прямо из него вырастают снежные кристаллы. 

СТРУКТУРА КРИСТАЛЛА

Кристалл представляет собой правильную трехмерную (3d) решетку, составленную из атомов или молекул.

Кристаллы имеют симметрию, которая не очень видна в бесформенной крупинке. Четкая симметрия кристаллов получается только тогда, когда они растут свободно без помех. Косые грани кристалла подобны лестницам, сложенным из кирпичей, но "кирпичики" здесь так малы, что грани кристалла выглядят как гладкие поверхности.

Размеры и форма граней изменяются от кристалла к кристаллу. Форма кристаллов зависит от условий их роста и природы вещества. На рост и форму влияют температура при кристаллизации, состав раствора, положение кристалла во время роста и другие факторы.

Графит — тоже кристалл

При нажатии на кончик графитового карандаша происходит разделение минерала графита на тончайшие шестиугольные пластиночки. Отделившиеся пластиночки графита и создают след карандаша на бумаге.

Алмаз — родственник графита

Эти кристаллы состоят из одного вещества (углерода), но имеют разные свойства. К примеру, суперпрочностью обладает алмаз, а графит напротив очень хрупкий.

Эксперимент по выращиванию кристаллов
из раствора сахара

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТА:

сахар

вода

стаканы

деревянные палочки (шпажки)

металлическая посуда, бумага, пищевые красители

ПРОЦЕСС  ПРИГОТОВЛЕНИЯ:

Обмакнуть кончики смоченных шпажек в сахар и оставить для закрепления на ночь.

На следующий день:

Налить в кастрюлю 2 стакана воды. Постепенно насыпать 5 стаканов сахара. Поставить на медленный огонь и мешать до полного растворения сахара. Остудить сироп до теплоты комнатной температуры. Разлить в стаканы полученный сироп. Добавить пищевой краситель. Поместить засахаренные шпажки  в стаканы. Закрепить их посредине с помощью бумажной крышечки.

НАБЛЮДЕНИЕ:

Условия: температура поддерживалась постоянная (около +20 С), стаканы с раствором сохранялись в неподвижности.

На второй день заметно появление кристаллов на палочке, а также на стенках стакана немного.

На третий день видно увеличение кристаллов на палочке и на стенках их гораздо больше.

На четвертый день кристаллов так много, что трудно рассмотреть палочку внутри. На поверхности сиропа образуется сахарная корка.

Через две недели эксперимент закончен. Аккуратно разбив сахарную корочку достаем шпажки, обросшие сахарными кристаллами!

В ходе эксперимента обнаружено:

кристаллы растут быстро и заметно при соблюдении инструкций: все делать строго по рецепту, обращаться со стаканами аккуратно;

активно кристаллы растут на сахарных крупинках на палочке;

кристаллы растут также на стенках стакана, особенно на его дне;

кристаллы на палочках, подвешенных в сиропе, растут во все стороны;

а кристаллы на стенках стакана растут в стороны и вверх;

поверхность сиропа зарастает сахарной коркой;

растущие сахарные кристаллы прозрачны, но приобретают тот же оттенок, что и цвет сиропа;

кристаллы сахара в домашних условиях вырастают в форме небольших слепленных вместе многогранников преимущественно кубической формы;

чем больше стакан и количество сиропа в нем, тем больше на палочке вырастает кристаллов.

ВЫВОДЫ:

Мир природы загадочен и удивителен. Удивительные кристаллы окружают нас повсюду. Снег и лед, песок и гранит, поваренная соль и сахар, алмаз и изумруд, медь и железо — всё это кристаллические тела. Вырастить кристаллы в домашних условиях — реально. К тому же это еще и оригинальное угощение к праздничному столу (если кристаллы из сахара). Выращивать кристаллы интересно и увлекательно!