Исследовательская работа "Волшебный мир кристаллов""
творческая работа учащихся по окружающему миру

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

города Новосибирска

«Средняя общеобразовательная школа № 58»

Секция «Окружающий мир»

Волшебный мир кристаллов

Выполнил: Усольцев Данил Вячеславович,

ученик 4 «А» класса

Руководитель: Мазурина Оксана Александровна,

учитель начальных классов

 1 квалификационной категории

г. Новосибирск

2016 год

Содержание

1.Введение………………………………………………………………………….

2.Цели и задачи………………………………………………………………….

3.Теоретическая часть исследования………………………………

4.Практическая часть исследования…………………………………

5.Выводы……………………………………………………………………………

6.Список источников информации…………………………………

7.Приложения…………………………………………………………………

Введение

Ещё в детстве меня интересовали красивые камни. Они привлекали меня своей красотой и таинственностью. На уроке окружающего мира, рассматривали коллекцию минералов, узнал, что учёные научились выращивать драгоценные камни в лабораториях. Я подумал, почему бы мне не попытаться вырастить красивый кристалл дома, а заодно и понять, как это происходит. Его можно будет подарить кому-нибудь или использовать для поделки. Для свой работы я использовал медный купорос потому что он привлёк меня своим ярким синим цветом.

Цель работы: вырастить кристалл из соли медного купороса в домашних условиях.

Задачи работы:

1.Собрать теоретические сведения о кристаллах;

2.Найти дома необходимую посуду и приобрести сырьё для проведения опыта;

3.Познакомиться с мерами безопасности при работе с химическими препаратами;

4.На основании проведённых опытов и полученных результатов сделать выводы.

Гипотеза: я предполагаю, что возможно получить кристаллы в домашних условиях.

1.Теоретическая часть

1.1 Что такое кристаллы. Виды кристаллов.

Кристаллы – это твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя трёхмерно – периодическую пространственную укладку – кристаллическую решётку. Кристаллы имеют естественную внешнюю форму правильных симметричных многогранников.

(Приложение 1)

 В переводе с греческого слово «кристалл» означает «прозрачный лед». Вначале так называли горный хрусталь. Горный хрусталь принимали за лед, который так сильно замерз, что уже не тает. Главной особенностью кристалла считали его прозрачность, поэтому позднее так стали называть все прозрачные твердые тела. Все кристаллы следует разделить на две большие группы: идеальные и реальные.

Идеальные кристаллы – математическая модель, которой пользуются ученные, чтобы описать свойства настоящих кристаллов. Характерными признаками идеального кристалла являются гладкие грани, строгий дальний порядок, определенная симметрия кристаллической решетки и прочие характерные для кристалла параметры.

Реальные кристаллы – это те кристаллы, с которыми мы сталкиваемся в реальной жизни. Они имеют различные примеси, которые могут понижать симметрию кристаллической решетки, шероховатые грани, может иметь не правильную форму, дефекты оптических свойств (если кристалл прозрачный).

Еще одним критерием деления кристаллов на виды является их происхождение. По этому критерию кристаллы делятся на природные (естественные) и искусственные (выращенные человеком).  Природные кристаллы вырастают в недрах планеты в естественных для роста условиях. Искусственные кристаллы выращиваются в лабораториях или домашних условиях. Например, кристаллы медного купороса можно вырастить дома. Кристаллы рубина могут быть выращены как самой природой, так и в лаборатории людьми. Но существуют кристаллы, например, парателлурит, которые не вырастают в природе, их можно получить только в лабораторных условиях. (Приложение 2)

1.2 Как растут кристаллы

Образование кристалла- это постепенное «налипание» частичек вещества на мелкий кристалл. Кристалл всегда начинает расти с середины, с ядра. Сначала образуется маленький кристалл – центр кристаллизация, который постепенно растёт.

 Выращивать кристаллы можно разными способами, например, охлаждая насыщенный раствор соли медного купороса. С понижением температуры растворимость большинства веществ уменьшается, и они, как говорят, выпадают в осадок. Сначала в растворе и на стенках сосуда появляются крошечные кристаллы – зародыши. Когда охлаждение медленное, их появляется немного. При быстром же охлаждении таких зародышей образуется больше, и сам процесс идет активнее. Правильных по форме кристаллов при этом не получается, ведь их растет множество, и они мешают друг другу.  Поэтому нужно взять один из этих кристалликов и использовать его в качестве так называемой затравки. Он будет как магнитик, к которому будут притягиваться и присоединяться частицы вещества из жидкости. Оказывается, даже если наш исходный кристаллик имеет неправильную форму, он рано или поздно сам выправит все свои дефекты и примет форму, свойственному данному веществу. Кристалл медного купороса –это призма, в сечении которой лежит ромб и может выглядеть так. (Приложение 3)

1.3 Применение кристаллов

Применение кристаллов в науке и технике многочислены и разнообразны, что их трудно перечислить. Поэтому ограничусь несколькими примерами.

 Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках 20 в.

       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. Алмазная пила - это большой (до 2-х метров в диаметре) вращающийся стальной диск, на краях которого сделаны надрезы или зарубки. Мелкий порошок алмаза, смешанный с каким-нибудь клейким веществом, втирают в эти надрезы. Такой диск, вращаясь с большой скоростью, быстро распиливает любой камень.

Рубин и сапфир относятся к самым красивым и дорогим из драгоценных камней. Но у них есть и другое применение. Все часы работают на искусственных рубинах. Рубины используют в лазерах, так как его кристалл усиливает свет. Сапфир прозрачен, поэтому из него делают пластины для оптических приборов. Так же в технике нашли своё применение кристаллы кремния и германия. Они входят в состав полупроводниковых диодов, которые есть в каждом компьютере и мобильном телефоне. (Приложение 4)

2. Практическая часть

2.1 Первый неудачный опыт

24.12.2015г.

  Для выращивания кристаллов в домашних условиях, я решил взять соль медного купороса.При выращивании кристалла из медного купороса, нужно всегда помнить, что это химический препарат, поэтому работать можно только под присмотром взрослых. Хотя медный купорос не ядовит, но соблюдать меры безопасности необходимо:

1.Не пробовать на вкус соль медного купороса;

2.Избегать попадания вещества в нос и в глаза;

3.Из посуды, которая была использована в ходе опыта, кушать строго запрещено;

4.Всегда мыть руки и лицо по окончанию опыта.

25.12.2015г.

  Сначала я подобрал необходимую посуду. Она должна быть стеклянной или пластмассовой, но не в коем случае не железной. Металлическая посуда могла испортиться, да и опыт не получится, как объяснили мне родители. Также я использовал резиновые перчатки и маску на лицо, а для размешивания соли медного купороса деревянную палочку. Все опыты проводились в присутствии моей мамы. А после опытов я тщательно мыл руки и лицо с мылом.

25.12.2015г. 10ч 15мин

   Как я узнал из теоретической части, для того чтобы вырастить кристалл сначала нужно вырастить затравку. Для этого я взял 200г медного купороса и постепенно растворил его в 500г кипятка. Для того чтобы купорос растворился мне пришлось использовать водяную баню. Когда соль перестала растворятся, я перестал добавлять её. Таким образом, я получил насыщенный раствор соли медного купороса.

25.12.2015г. 11 часов

   Я оставил его остывать на сутки. Через сутки я увидел, что на дне банки образовалась соль.

26.12.2015г. 14 часов

     Я слил раствор, а соль выложил на крышку. Из этой соли я постарался найти самый большой кристаллик. По размерам он был меньше половины горошины.

26.12.2015г. 14часов 15мин

 С помощью мамы я привязал этот кристаллик на ниточку и опустил в раствор.

27.12.2015г. 16часов

   Я увидел, что на ниточке ничего не было.   Я сделал вывод, что затравка растворилась в растворе т.к. раствор был недостаточно концентрирован. Мне пришлось добавить ещё 100г соли медного купороса и растворить его повторно на водяной бане.

2.2 Второй опыт удался

30.12.2015г. 19 часов

    Когда соль растворилась, я оставил раствор остывать на 2 дня.

  2.01.2016г. 16 часов

    Я слил раствор и из соли и выбрал самый большой кристаллик.

 2.01.2016г. 16часов 15мин

  Привязал кристаллик  на ниточку, соль снова растворил на водяной бане и в ещё тёплый раствор опустил затравку. Уже через 2 часа я заметил, что затравка стала больше. Это означало, что пошел процесс кристаллизации.

3.01.2016г. 9 часов -8.01.2016г.

  Я продолжил следить за ростом кристалла.

8.01.2016г.- 10.01.2016г.

Я заметил, что кристаллы слали медленнее расти.

10.01.2016г

   Мой  кристалл  вырос, и необходимо было приготовить новый раствор, т.к. в старом ему уже было тесно. Я слил раствор и увидел, что на дне банки образовались два достаточно больших кристаллика формы ромба. Привязав эти два ромбика на ниточку, сделав новый насыщенный раствор, я остудил его и поместил эти кристаллы в остывший раствор и стал ждать роста. Кристаллы росли очень медленно, при этом сохраняют форму ромба.

30.01.2016г  10 часов

Я  поместил кристаллы в большую банку. Для этого я приготовил новый раствор. К вечеру этого же дня мои кристаллы выросли в три раза больше.  

На этом я заканчиваю свои опыты. Для того, чтобы кристалл не разрушился, я покрываю его бесцветным лаком.

3. Выводы

1.Мир кристаллов красив и разнообразен. Кроме того, что кристаллы красивы, они играют важную роль в жизни человека.

2. При определённых условиях дома можно вырастить очень красивые кристаллы.

3. Раствор для выращивания должен быть очень концентрированным, иначе затравка просто растворится.

3. При работе с химическими препаратами надо соблюдать меры предосторожности и работать в присутствии взрослых;

 4. В результате проведённого исследования гипотеза подтвердилась: мне удалось вырастить кристаллы. Соли медного купороса в домашних условиях.

Список используемой литературы

1. Стемпень. М.Г.  «Кристаллы. Удивительное рядом»
2. Ферсман А. Е.  «Занимательная минералогия»
3.  Все о минералах      http://urai.net.ru/nano/

Приложения

Приложение 1

Приложение 2

Кристалл рубина        Кристалл медного купороса    

Кристалл парателлурита

Приложение 3

Приложение 4

Алмаз                                                 Алмазная пила                        

Сапфир                                                                        

  Оптические приборы

Приложение 5

Рубин

 Лазер

Кремний                       Германий                            Компьютеры и мобильные

                                                                                                 телефоны