Сокровища Земли. Исследование условий образования кристаллов

Исследовательский проект:

«Сокровища Земли.

Исследование условий образования кристаллов»

Выполнил: учащаяся 3 «Ж» класса

Великородных Евгения

Руководитель: учитель начальных классов

Малюгина О. В.

Введение

За всю историю цивилизации руками человека было создано немало величественных творений. Шедевры, созданные матушкой – природой – это сокровища Земли, без которых невозможен рукотворный мир. Они нуждаются в бережном отношении и сохранении. [1]

Цель проекта: определить условия образования кристаллов в природе и способы сокращения их добычи.

Задачи проекта: 

- поиск информации о кристаллических телах;

- определение области применения кристаллов;

- выявление последствий добычи ископаемых и их устранение;

- сравнение способов искусственного выращивания кристаллов.  

Гипотеза: кристаллы можно вырастить искусственно

Актуальность: рациональное использование природного сырья – перспективное направление промышленности

Объект исследования: кристаллические тела – минералы.

Методы исследования: анализ информации; наблюдение;  эксперимент;

Сроки реализации: декабрь, 2019 г – февраль, 2020 г.

Итог выполнения проекта: открытая защита /доклад, презентация/  

1. Что называют «кристаллом»? Сокровища Земли

Кристаллы, в переводе с греческого языка, (krystallos) «лёд». В древности и в средние века думали, что кристаллы горного хрусталя и кристаллы льда – одно и то же, только лёд замерзает у нас на глазах, а горный хрусталь – при особенно сильном морозе. Соль, сахар и многое другое вокруг нас – это все кристаллические вещества.

Кристалл – это твердое тело. Кристаллики растут, присоединяя частицы вещества из жидкости или пара и образуют твёрдые тела; их атомы образуют кристаллическую решётку. Самые красивые среди кристаллов – драгоценные камни [2]. А вот кристаллы слюды, шпата и кварца слагают гранит.

2. Образование минералов в природе

В природе существуют сотни веществ, из которых растут кристаллы. Вода – самое распространенное из них. Замерзающая вода превращается в кристаллы льда или снежинки. При разной температуре из воды образуются кристаллы разной формы:  плоские шестигранники – от -3 до 0 0С; игольчатые кристаллы – от -5 до -3 0С; столбики - призмы – от -8 до -5 0С;  плоские шестиугольники – от -12 до -8 0С; звёздчатые снежинки – от -16 до -12 0С. (рисунок 1, приложение) [4], [5].

 В недрах земли залегают минералы различной формы и размера. Монокристаллы – одиночные кристаллы и поликристаллы - состоят из множества маленьких кристаллов (рисунок 2, приложение). По размерам кристаллы также различны (рисунок 3, приложение).

Рассмотрено строение Земли (рисунок.4, приложение). В ее недрах находится горячее вещество –  магма. Когда она остывает, образуются кристаллы минералов. [6]. Из расплава магмы образуются вулканические породы – гранит. Кристаллы могут образоваться и из пара – кальцит. А при испарении растворов образуется накипь на стенках чайника. В природе же под лучами летнего солнца испаряется вода из солёных водоемов, а кристаллы соли оседают на дне водоема – образуются соляные месторождения. [7].

          Живые организмы тоже вносят свой вклад. Морские ракушки составляют ракушечник, а мел – отложения панцирей древних организмов. Процесс образования кристалла называется кристаллизация. [8].

При росте кристалла его форма остается неизменной. Кристаллы состоят из атомных рядов, ряды повторяются в пространстве и образуют кристаллическую решетку (рис.5). [9],  [10].

3.  Добыча и применение полезных ископаемых

Кристаллы слагают минералы, минералы – горные породы, а горные породы формируют твердую оболочку земли – литосферу. Человек активно ведёт добычу природных ресурсов: топлива, руды, строительных материалов, драгоценных камней. Самый твердый и самый редкий из природных минералов – алмаз. Сегодня алмаз в первую очередь камень – работник, а не камень – украшение. Благодаря высокой твердости алмаз применяют в технике. Алмазными пилами распиливают камни. [11] (Таблица 1, приложение).

В ходе добычи и переработки полезных ископаемых происходят изменения земной коры. Это оказывает большое воздействие на экологическое состояние региона добычи, и влечет за собой негативные последствия: сокращаются запасы ископаемых, увеличивается число брошенных карьеров, которые превращаются в свалки мусора или опасных отходов (рисунки 5-8, приложение). В настоящее время работающим является карьер Сухой Лог в Иркутской области – ведётся добыча благородных металлов – золота, серебра; руда для получения серы. [12], [13].    

Масштабы добычи в России очень велики – в расчете на одного жителя Земли в год добывается до 20 тонн сырья, из них только 1/10 часть переходит в конечный продукт, а остальные 9/10 – в отходы, что говорит о нерациональном способе  добычи. [13].    

4. Практическая часть. Выращивание кристаллов

Можно ли  кристаллы вырастить искусственно? Для ответа на этот вопрос рассмотрены теоретические способы выращивания кристаллов:

Основа процесса состоит в приготовлении раствора, изготовлении затравки и помещении ее в раствор и наблюдении. Кристаллы растут медленно. В таблице 2 (приложение) представлена краткая характеристика способов. Ото отчет представлен в форме презентации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе исследования выявлено следующее:

1. Минералы (минеральное сырье) применяются в различных сферах деятельности человека.

2. Образуются минералы и породы достаточно длительное время

из расплавов, из растворов, из паров и газов,  за счет биологических процессов живых организмов.

3. Нерациональная добыча пород приводит к образованию полостей и пустот, нарушению целостности земной коры, увеличению трещин.

4. Для сохранения ископаемых необходимо:

- вести добычу сырья более рационально; использовать вторсырьё;

- заполнять пустой породой полости карьеров;

- наладить процесс переработки отходов производства;

- предотвратить загрязнение окружающей среды отходами;

- драгоценные камни выращивать искусственно.

5. Практическая работа показала, что гипотеза верна: кристаллы можно вырастить искусственно.

СПИСОК ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.https://obrazovaka.ru/okruzhayushhiy-mir/sokrovischa-zemli-4-klass.html# ixzz6  CjZYdm1n

2. История кристалла // Кристаллы - Электронный ресурс: http://kristal.21428s12. edusite.ru/p2aa1.html

3. Картонова, Л. В. Основы кристаллографии: учеб. пособие/ Л. В. Картонова; Владим. гос. ун-т им. А. Г. и Н. Г. Столетовых.– Владимир, 2015 – 80 с.

4. http://www.aquaexpert.ru/enc/articles/snowflake/

5.https://yandex.ru/turbo?text=https%3A%2F%2Fsitekid.ru%2Fhimiya%2 Fkristally. html

6. https://kievka-shkola2.ru/materialy/nedra-zemli-vnutrennee-stroenie-zemli .html 

7. https://o-kosmose.ru/solnechnaya-sistema/harakteristika-i-svedeniya-o-planete -zemlya

8. Кленов А.С. Занимательная минералогическая энциклопедия. - М.: Педагогика - Пресс,2000. -224с.

9. Савельева А.Д., Нарциссова П.В. С12 Кристаллография и минералогия: В 3 ч.: Учеб. пособие/ Владим. гос. ун-т. Владимир, 2003 Ч.1. 72 с

10. https://www.geolib.net/crystallography/obrazovanie-i-rost-kristallov.html11.  Туан Л.  Кристаллы. Разноцветные капли света. Издательство: Гранд-Фаир, 2011 г.

12. https://zhazhdazolota.ru/dobycha/krupnejshie-zolotye-mestorozhdeniya-rossii

13. https://promtu.ru/dobyicha-resursov/vozdeystvie-na-ekologiyu-posle-dobyichi- iskopaemyih

14. http://geostudy.ru/natureuse.html

15. https://salik.biz/articles/34559-ciceron-mark-tullii-biografija-istorija-zhizni. html

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1. Характеристика кристаллических тел, область применения.

Таблица 2. Характеристика способов выращивания кристаллов