Введение
Кристаллы - поразительные создания природы. Из всего окружающего нас многообразия твердых тел человек с давних пор выделяет красивые и редкие кристаллы. Они, словно, завораживают своими правильными формами, красивым блеском, большим разнообразием расцветок. Удивительные создания природы обладают многими свойствами. Кристаллы способны зарождаться, расти, стареть и разрушаться, подобно живым существам.
Мне всегда нравилось узнавать много нового,экспериментировать, проводить опыты, поэтому я заинтересовалась кристаллами. Я решила попробовать вырастить кристаллы в домашних условиях.
Актуальность работы: работа интересная и познавательная. Кристаллы играли и играют до сих пор немаловажную роль в жизни человека. Они применяются в декоре, в качестве украшений, науке, технике, промышленности, оптике и даже в медицине. Кристаллы сыграли большую роль во многих технических новинках.
Гипотеза: некоторые кристаллы легко выращивать в домашних условиях.
Предмет исследования: кристаллы.
Объект исследования: рост кристаллов.
Цель проекта: вырастить кристаллы из медного купороса и лимонной кислоты в домашних условиях.
Задачи проекта:
- Изучить происхождение кристаллов, и их разновидности.
- Выяснить, где и как применяются кристаллы.
- Определить способ выращивания кристаллов в домашних условиях.
- Подобрать дома доступное оборудование и сырье для выращивания кристаллов.
- Ознакомиться с мерами безопасности при проведении опытов.
- Вырастить кристаллы из медного купороса и лимонной кислоты в домашних условиях.
- Проанализировать полученные результаты.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Кристалл - это твердое вещество, все мельчайшие частицы которого (молекулы, атомы или ионы) находятся в строго определенном, повторяющемся порядке. Именно такая структура позволяет формировать кристаллы уникальной формы.
Во-первых, кристаллы следует разделить на две большие группы:
- идеальные
- реальные
Идеальные кристаллы - это математическая абстракция, используемая учеными для описания свойств настоящих кристаллов. Характерными признаками идеального кристалла являются гладкие грани, строгий дальний порядок, определенная симметрия кристаллической решетки и прочие характерные для кристалла параметры. (см. приложение 1 рис.1)
Реальные кристаллы - это те кристаллы, с которыми мы сталкиваемся в реальной жизни. Они имеют различные примеси, которые могут понижать симметрию кристаллической решетки, шероховатые грани, могут иметь не правильную форму, дефекты оптических свойств (если кристалл прозрачный). Но есть одно свойство, которое присуще как идеальному, так и реальному кристаллам - это дальний порядок, правило, по которому атомы располагаются в кристаллической решетке. (см. приложение 1 рис.2)
Еще одним критерием деления кристаллов на виды является их происхождение. По этому критерию кристаллы делятся на:
- природные
- искусственные
Природные кристаллы вырастают в недрах нашей планеты в естественных для роста условиях.В природе кристаллы образуются тремя путями: из расплава, из раствора и из паров. Примером кристаллизации из расплава является образование льда из воды. Примером образования кристаллов из растворов, могут служить сотни миллионов тонн соли, выпавшей из морской воды. Примером образования кристаллов из пара и газа являются снежинки, иней. Воздух, содержащий влагу, охлаждается, и прямо из него вырастают снежинки той или иной формы. Многие кристаллы, что удивительно, являются продуктами жизнедеятельности организмов. Это, например, жемчуг, перламутр. (см. приложение 1 рис.3-5)
Рифы и целые острова в океанах сложены из кристалликов углекислого кальция, составляющих основу скелета беспозвоночных животных - коралловых полипов.
Искусственные кристаллы выращиваются в лабораториях или в домашних условиях.Многие кристаллы могут быть выращены как самой природой, так и людьми, но существует множество примеров кристаллов, которые в природе «не произрастают». Единственный способ получить их - это вырастить в лаборатории. (см.приложение 1 рис.6)
Виды кристаллов:
- монокристаллы
- поликристаллы
Монокристалл - отдельный однородный кристалл, имеющий непрерывную кристаллическую решётку и характеризующийся анизотропией свойств. Внешняя форма монокристалла обусловлена его атомно-кристаллической структурой и условиями кристаллизации. (см. приложение 2 рис.7)
Поликристалл - агрегат мелких кристаллов какого-либо вещества, иногда называемых из-за неправильной формы кристаллитами или кристаллическими зёрнами. Многие материалы естественного и искусственного происхождения :минералы, металлы, сплавы, керамики являются поликристаллами. (см. приложение 2 рис.8)
Строение кристаллов, упорядоченное расположение атомов, соединенных химическими связями,многократно повторяемое. За счет этой упорядоченности физические свойства кристаллов,такие как проводимость и прочность,закономерным образом изменяются в зависимости, по какой оси их измеряют. Расположение атомов в кристалле называется кристаллической решеткой. Это сетка в которой на одинаковых расстояниях друг от друга расположены атомы химических элементов, входящих в состав данного вещества. (см. приложение 2 рис.9)
Самостоятельное выращивание кристаллов дома - один из самых доступных и наглядных естественнонаучных опытов. Вырастить кристаллы в домашних условиях можно из поваренной соли и воды, лимонной кислоты, соды, медного купороса и сахара.Для своего проекта я выбираю медный купорос и лимонную кислоту.Почему же я остановилась на таком выборе?
Медный купорос - это вещество принадлежит к классу солей, а значит его раствор легко может быть превращен в твердое вещество посредством процесса кристаллизации. Выращивание камня из него, как правило, происходит значительно быстрее, чем при использовании таких материалов, как поваренная соль или сахар. К тому же кристаллы из медного купороса получаются красивого синего цвета. Еще одним доводом в пользу выбора именно этого материала заключается в его доступности. Купить баночку с медным купоросом можно в любом магазине, специализирующемся на торговле принадлежностями для садоводов и дачников. Выращивание кристаллов из лимонной кислоты довольно сложный процесс, так как лимонка очень хорошо растворяется в воде, что затрудняет выращивание крупных кристаллов. Но я решила попробовать провести данную работу, так как мне очень интересно, какие кристаллы у меня могут получиться. Выращивание кристаллов из лимонной кислоты довольно продолжительный процесс, но я имею достаточное количество времени, поэтому решила попробовать их вырастить.
Техника безопасности при работе с медным купоросом: При выращивании кристалла из медного купороса, нужно всегда помнить, что это химический реактив, поэтому работать с ним детям можно только под присмотром родителей! Необходимо соблюдать меры безопасности:
- Не пробовать на вкус соль медного купороса;
- Избегать попадания вещества в нос и глаза;
- Для приготовления раствора строго запрещено использовать пищевую посуду;
- Если медный купорос попал на кожу, то ее нужно промыть водой или мыльным раствором. По окончанию опыта всегда мыть руки, а также при работе нужно использовать резиновые перчатки для защиты.
Техника безопасности при работе с лимонной кислотой: при работе с лимонной кислотой необходимо использовать индивидуальные средства защиты и соблюдать правила личной гигиены. При попадании лимонной кислоты на кожу ее необходимо смыть сильной струей воды, при попадании на слизистую оболочку глаз - промыть большим количеством воды.
Экономическая оценка.
|
Наименование
|
Количество |
Цена |
|
Медный купорос |
800гр |
500руб |
|
Лимонная кислота |
300гр |
180 руб |
|
Дистиллированная вода |
1 бутылка |
75руб |
|
Итог: |
755руб |
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Приготовила насыщенный раствор. Медный купорос.
1) Насыпала в ёмкость немного медного купороса - 200гр. (см. приложение 3 рис.10-11)
2) Залила соль (а медный купорос является серно-медной солью) небольшим количеством горячей воды - 300мл. Использование горячей воды обязательно, т.к. при повышенной температуре увеличивается растворимость солей. Размешиваем соль до растворения. Таким образом, получила насыщенный раствор соли. (см. приложение 3 рис.12)
3) Теперь полученный раствор нужно профильтровать. Сделать это нужно для того, чтобы в растворе не осталось посторонних частиц, например, пыли или примесей. Посторонние частицы могут служить дополнительными центрами кристаллизации, т.е. вокруг них начнут образовываться другие кристаллики.
4) После того как профильтровала, в раствор кинула несколько кристалликов соли - на них и начнут образовываться затравки.
5) Теперь емкость нужно поместить в такое место, где будет обеспечен более-менее постоянный температурный режим, и чем-нибудь прикрыть, чтобы не допустить попадания посторонних примесей. (см. приложение 3 рис.13)
6) На второй день на дне сосуда стали образовываться кристаллики. Я решила подождать еще несколько дней до образования более крупных.
7) Прошло уже достаточно времени, и у меня сформировался неплохой материал для затравки. (см. приложение 3 рис .14)
8) Теперь необходимо выбрать кристаллик наиболее правильной формы. Чем правильнее будет форма затравки, тем правильнее в дальнейшем будет форма кристалла.
9) Далее к затравке привязала леску. (см. приложение 3 рис.15)
10) Теперь я приготовила свежий раствор соли. Делается он таким же способом как и для затравки: растворение в горячей воде соли, пока она не перестанет растворяться, фильтрация раствора. В этот свежий раствор поместила затравку. Проследила, чтобы затравка не касалась дна и стенок емкости, иначе кристалл начнет расти неправильной формы. Оставила на неделю. (см. приложение 4 рис.16)
11) Через неделю кристалл подрос. Я снова обновила раствор. (см. приложение 4 рис. 17)
12) За сутки кристалл значительно вырос. (см. приложение 4 рис.18)
13) Итог за две недели (см. приложение 4 рис.19).
14) Далее я решила продолжить выращивать кристалл до более крупного размера.
15) В итоге прошел месяц.Результат. (см. приложение 4 рис.20-21)
Приготовила насыщенный раствор. Лимонная кислота.
- Взяла 100мл дистиллированной воды температурой 20 градусов и растворила в ней 250гр лимонной кислоты. (см. приложение 5 рис.22) Температура жидкости должна оставаться прежней, поэтому раствор в процессе приготовления необходимо подогревать. С этой целью я взяла емкость с горячей водой, опустила в нее стакан с раствором и контролировала нагревание жидкости посредством градусника. (см. приложение 5 рис.23)
- После того как лимонная кислота полностью растворилась, я добавила в готовый насыщенный раствор немного лимонки и оставила в покое на 2 дня. (см. приложение 5 рис.24)
- По прошествии двух дней на дне стакана образовались маленькие прозрачные кристаллики. Я выбрала те, которые мне нравятся. (см. приложение 5 рис.25)
- Оставшийся раствор я профильтровала. (см. приложение 5 рис. 26)
- Убрала раствор с кристалликами в темное место. (см. приложение 5 рис.27)
- Раствор необходимо периодически процеживать,так как на дне образовываются новые кристаллики, которых для роста основного кристалла не должно быть.
- Оставила расти кристалл. Итог через 2 недели. (см. приложение 6 рис.28)
- Всего росло 3 кристалла. Каждый кристалл я положила в отдельный стакан и добавила краситель. (см. приложение 6 рис.29-30)
- Через месяц кристаллы значительно подросли. (см. приложение 6 рис.31) Результат. (см. приложение 6 рис.32)
- Фото кристаллов медного купороса и лимонной кислоты. (см. приложение 6 рис.33)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Целью работы являлось вырастить кристаллы из медного купороса и лимонной кислоты в домашних условиях. На примере моего исследования, эксперимент показал,что кристаллы можно легко вырастить самому дома.
На основании проделанной работы я сделала следующие выводы:
- Кристаллы лучше растут в сильно насыщенном растворе при постепенном испарении жидкости.
- Кристаллы из медного купороса растут гораздо быстрее, чем из лимонной кислоты, а также по размеру они вырастают намного больше.
- Рост кристаллов сильно зависит от температуры.
- Кристаллы из медного купороса и лимонной кислоты очень хрупкие, при работе с ними надо быть аккуратной.
Результаты проекта:
- Я научилась работать с источниками информации из Интернета.
- В течении длительного промежутка времени наблюдала рост кристаллов.
- Освоила два способа выращивания кристаллов.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
- >https://news4auto.ru/kak-vyrastit-kristall-iz-mednogo-kyporosa-v-d
- https://rainboway.info/2013/03/volshebnyj-mir-kristallov/
- https://infourok.ru/issledovatelskaya-rabota-kristalli
- https://ru.wikipedia.org/wiki/Кристаллы