Кондратьев Филипп

За сутки в лаборатории можно вырастить кристалл массой до 1 кг. Для многих людей выращивание кристаллов стало необходимой потребностью. хобби. В работе рассмотрены способы выращивания монокристаллов из различных солей

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное образовательное бюджетное учреждение

« Сясьстройская средняя общеобразовательная школа №2 »

Научно-практическая работа

На тему:

«Выращивание кристаллов»

Руководитель: учитель химии

Бочкова Ирина Анатольевна

г. Сясьстрой

2012 год.

Введение

Обоснование темы проекта и её актуальность стр. 2

1. Аналитический обзор

1.1 Что такое кристалл стр. 3

1.2 Формы кристаллов стр. 3

1.3 Способы образования кристаллов стр. 4

1.4 Применение кристаллов стр. 4 2.Экспериментальная часть

2.1 Приготовление маточного раствора стр. 6

2.2 Выращивание затравки стр. 6

2.3 Выращивание монокристаллов стр. 6

3.4 Сохранение кристаллов стр. 6 Результаты эксперимента стр. 6

Выводы стр. 6

Список литературы стр. 6

Введение

Обоснование выбора темы проекта и ее актуальность:

"Почти весь мир кристалличен. В мире царит кристалл и его твердые,

Прямолинейные законы"

Академик Ферсман А.Е.

Из книг я узнал, что кристаллы получают в лаборатории, но бывают они и в природе. Например, снежинки, морозные узоры на стеклах окон и иней, украшающий зимой голые ветки деревьев. Многие кристаллы – продукты жизнедеятельности организмов. Способностью наращивать на инородных телах, попавших в раковину, перламутр, обладают некоторые виды моллюсков. Через 5-10 лет образуется жемчуг. Кристаллами являются алмазы, рубины, сапфиры и другие драгоценные камни. За сутки в лаборатории можно вырастить кристалл соли массой около 1 килограмма. Кристаллы широко применяются в науке, промышленности, оптике, электронике.

Меня очень заинтересовала эта тема, и я решил вырастить кристаллы солей в домашних условиях.

Цель работы: Научиться выращивать кристаллы.

Задачи:

1. Изучить литературу о кристаллах и способах их выращивания.

2. Вырастить монокристаллы различных солей.

План работы над проектом

Изучение литературы по темам:

Что такое кристаллы;
Виды кристаллов;
Значение кристаллов для человека ;
Выращивание кристаллов в домашних условиях.
Применение кристаллов

2. Выполнение практической части.

Формулирование выводов.
Оформление отчета о работе.
Создание компьютерной презентации на основе полученных в работе материалов.
Защита проекта.

Аналитический обзор

Что такое кристалл

Кристалл - это твердое состояние вещества. Он имеет определенную форму и определенное количество граней вследствие расположения своих атомов. Все кристаллы одного вещества имеют одинаковую форму, хоть и могут отличаться размерами.

Каждому химическому веществу, находящемуся при данных термодинамических условиях в кристаллическом состоянии, соответствует определенная кристаллическая структура.

В природе существуют сотни веществ, образующих кристаллы. Вода - одно из самых распространенных из них. Замерзающая вода превращается в кристаллы льда или снежинки.

Минеральные кристаллы тоже образуются в ходе определенных породообразующих процессов. Огромные количества горячих и расплавленных горных пород глубоко под землей в действительности представляют собой растворы минералов. Когда массы этих жидких или расплавленных горных пород выталкиваются к поверхности земли, они начинают остывать.

Они охлаждаются очень медленно. Минералы превращаются в кристаллы, когда переходят из состояния горячей жидкости в холодную твердую форму. Например, горный гранит содержит кристаллы таких минералов, как кварц, полевой шпат и слюда. Миллионы лет тому назад гранит был расплавленной массой минералов в жидком состоянии. В настоящее время в земной коре имеются массы расплавленных горных пород, которые медленно охлаждаются и образуют кристаллы различных видов.

1.2 Формы кристаллов

Кристаллы могут иметь всевозможные формы. Все известные в мире кристаллы могут быть разделены на 32 вида, которые в свою очередь могут быть сгруппированы в шесть видов. Кристаллы могут иметь и разные размеры. Некоторые минералы образуют кристаллы, которые разглядеть можно только с помощью микроскопа. Другие же образуют кристаллы, вес которых составляет несколько сотен фунтов.

Кристаллическими считаются вещества, атомы которых расположены регулярно, так что образуют правильную трёхмерную решётку, называемую кристаллической. Кристаллам ряда химических элементов и их соединений присущи замечательные механические, электрические, магнитные и оптические свойства.

Русский учёный Е.С.Фёдоров установил, что в природе может существовать только 230 различных пространственных групп, охватывающих все возможные кристаллические структуры. Большинство из них (но не все) обнаружены в природе или созданы искусственно. Кристаллы могут иметь форму различных призм, основанием которых могут быть правильный треугольник, квадрат, параллелограмм и шестиугольник.

Кристаллические решётки металлов часто имеют форму гранецентрированного (медь, золото) или объёмно-центрированного куба (железо), а также шестигранной призмы (цинк, магний).

В основе классификации кристаллов и объяснения их физических свойств может лежать не только форма элементарной ячейки, но и другие виды симметрии, например, поворот вокруг оси. Осью симметрии называют прямую, при повороте вокруг которой на 360° кристалл несколько раз совмещается сам с собой. Число этих совмещений называют порядком оси. Существуют кристаллические решётки, обладающие осями симметрии 2-го, 3-го, 4-го и 6-го порядков. Возможна симметрия кристаллической решётки относительно плоскости симметрии, а также комбинация разных видов симметрии.

Большинство кристаллических тел являются поликристаллами, т.к. в обычных условиях вырастить монокристаллы достаточно сложно, этому мешают всевозможные примеси. Современная техника нуждается в кристаллах высокой степени чистоты, поэтому перед наукой встал вопрос о разработке эффективных методов искусственного выращивания монокристаллов различных химических элементов и их соединений.

Выращивание кристаллов - это хобби, приверженцы которого создают собственные клубы и участвуют в соревнованиях. Выращивание кристаллов - это сложный технологический процесс, поэтому, чем дольше ждёшь, тем более впечатляющими будут результаты.

1.3 Способы образования кристаллов

Существует три способа образования кристаллов: кристаллизация из расплава, из раствора и из газовой фазы. Примером кристаллизации из расплава может служить образование льда из воды (ведь вода – это расплавленный лёд), а также образования вулканических пород. Пример кристаллизации из раствора в природе – выпадение сотен миллионов тонн соли из морской воды. При охлаждении газа (или пара) электрические силы притяжения объединяют атомы или молекулы в кристаллическое твёрдое вещество – так образуются снежинки.

Наиболее распространёнными способами искусственного выращивания монокристаллов являются кристаллизация из раствора и из расплава. В первом случае кристаллы растут из насыщенного раствора при медленном испарении растворителя или при медленном понижении температуры.

Если твёрдое вещество нагреть, оно перейдёт в жидкое состояние – расплав. Трудности выращивания монокристаллов из расплавов связаны с высокой температурой плавления. Например, для получения кристалла рубина нужно расплавить порошок оксида алюминия, а для этого его нужно нагреть до температуры 2030 °С.

1.4 Применение кристаллов

Применения кристаллов в науке и технике так многочисленны и разнообразны. Приведу несколько примеров.

Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках 20 в. Некоторые кристаллы генерируют электрический заряд при деформации. Применение изготовления генераторов радиочастоты со стабилизацией кварцевыми кристаллами. Заставив кварцевую пластинку вибрировать в электрическом поле радиочастотного колебательного контура, можно тем самым стабилизировать частоту приема или передачи.

Алмаз.

Самый твердый и самый редкий из природных минералов - алмаз. Благодаря своей исключительной твердости алмаз играет громадную роль в технике. Алмазными пилами распиливают камни. Колоссальное значение имеет алмаз при бурении горных пород, в горных работах. В граверных инструментах, делительных машинах, аппаратах для испытания твердости, сверлах для камня и металла вставлены алмазные острия. Алмазным порошком шлифуют и полируют твердые камни, закаленную сталь, твердые и сверхтвердые сплавы. Сам алмаз можно резать, шлифовать и гравировать тоже только алмазом. Наиболее ответственные детали двигателей в автомобильном и авиационном производстве обрабатывают алмазными резцами и сверлами.

Корунды.

Рубин и сапфир относятся к самым красивым и самым дорогим из драгоценных камней. Кроваво-красный рубин и лазорево-синий сапфир - это один и тот же минерал - корунд, оксид алюминия А 12 О 3 . Разница в цвете возникла из-за очень малых примесей.

Скромный, невзрачный бурый корунд, непрозрачный, мелкий - наждак, которым чистят металл, из которого делают наждачную шкурку. Корунд со всеми его разновидностями - это один из самых твердых камней на Земле, самый твердый после алмаза. Корундом можно сверлить, шлифовать, полировать, точить камень и металл. Из корунда и наждака делают точильные круги и бруски, шлифовальные порошки.

Вся часовая промышленность работает на искусственных рубинах. На полупроводниковых заводах тончайшие схемы рисуют рубиновыми иглами. В текстильной и химической промышленности рубиновые нитеводители вытягивают нити из искусственных волокон, из капрона, из нейлона.

Новая жизнь рубина - это лазер или оптический квантовый генератор (ОКГ). В 1960г. был создан первый лазер на рубине. Оказалось, что кристалл рубина усиливает свет. Лазер светит ярче тысячи солнц.

Мощный луч лазера громадный мощностью. Он легко прожигает листовой металл, сваривает металлические провода, прожигает металлические трубы, сверлит тончайшие отверстия в твердых сплавах, алмазе. Эти функции выполняет твердый лазер, где используется рубин, гранат с неодитом. В глазной хирургии применяется чаще всего неодиновые лазеры и лазеры на рубине.

Сапфир прозрачен, поэтому из него делают пластины для оптических приборов. Основная масса кристаллов сапфира идет в полупроводниковую промышленность.

Кварц.

Кремень, аметист, яшма, опал, халцедон - все это разновидности кварца. Мелкие зернышки кварца образуют песок. А самая красивая, самая чудесная разновидность кварца - это и есть горный хрусталь, т.е. прозрачные кристаллы кварца. Поэтому из прозрачного кварца делают линзы, призмы и др. детали оптических приборов.

Особенно удивительны электрические свойства кварца. Если сжимать или растягивать кристалл кварца, на его гранях возникают электрические заряды. Это - пьезоэлектрический эффект в кристаллах. Пьезоэлектрические кристаллы широко применяются для воспроизведения, записи и передачи звука.

Поляроид.

В технике также нашел своё применение поликристаллический материал поляроид.

Поляроид - это тонкая прозрачная пленка, сплошь заполненная крохотными прозрачными игольчатыми кристалликами вещества, двупреломляющего и поляризующего свет. Все кристаллики расположены параллельно друг другу, поэтому все они одинаково поляризуют свет, проходящий через пленку. Поляроидные пленки применяются в поляроидных очках. Поляроиды гасят блики отраженного света, пропуская весь остальной свет. Они незаменимы для полярников, которым постоянно приходится смотреть на ослепительное отражение солнечных лучей от заледеневшего снежного поля.

Поляроидные стекла помогут предотвратить столкновения встречных автомобилей, которые очень часто случаются из-за того, что огни встречной машины ослепляют шофера, и он не видит этой машины. Если же ветровые стекла автомобилей и стекла автомобильных фонарей сделать из поляроида, причем повернуть оба поляроида так, чтобы их оптические оси были смещены, то ветровое стекло не пропустит света фонарей встречного автомобиля, "погасит его".

Перечень применения кристаллов достаточно длинен и непрерывно растет.

2. Экспериментальная часть

2.1 Приготовление маточного раствора

Растворил соль в горячей воде до тех пор, пока не получил насыщенный раствор. Насыщенный раствор профильтровал. Оставил раствор медленно остывать.

Я выращивал кристаллы алюмокалиевых квасцов, сульфата алюминия-калия KAl(SO 4 ) 2 , медного купороса, железного купороса.

2.2 Выращивание затравки

Через сутки на дне стакана образовались кристаллы соли. Раствор слил, кристаллы осторожно отделил друг от друга, выбрал из них самый крупный и правильный.

2.3 Выращивание монокристаллов

Приготовил новый насыщенный раствор. Привязал кристалл-затравку на нитку, закрепил на карандаше, опустил кристалл в раствор. Наблюдал за ростом кристаллов несколько недель.

Сохранение кристаллов

Выращенные монокристаллы обсушил и для сохранения кристаллизационной воды покрыл бесцветным лаком.

Результаты эксперимента

Я вырастил друзы и монокристаллы медного купороса, и монокристаллы алюмокалиевых квасцов. Алюмокалиевые квасцы были подкрашены пищевыми красителями.

Выводы

Форма кристалла определяется формой его кристаллической решетки.
Примеси в растворе соли влияют на форму кристалла.
Выращивание кристаллов - процесс занимательный, но требующий бережного и осторожного отношения к своей работе.

Список литературы

А не вспомнился ли вам минерал, без которого просто не может быть жизни? Что же до тайн - то их у него побольше, чем у знаменитых бриллиантов. Он может на глазах исчезнуть в воде и проявиться вновь в виде прозрачных кубиков. Ради него караваны верблюдов бороздили пустыню, а парусники - водную гладь. А еще он - дороже золота. Это поваренная соль.

новизну и актуальность нашего исследования.

«защита»

СЛАЙД 1	Тема моего исследования: Выращивание кристаллов различных солей в домашних условиях.
СЛАЙД 2	Случалось ли вам слышать слово «кристалл»? Спросите себя, какие кристаллы вам знакомы? Первыми нам на ум приходятяркие самоцветы: изумруд, гранат или прозрачный горный хрусталь. Не будь этих блестящих разноцветных камней, жизнь потускнела бы, лишившись их красок и тайн. А не вспомнился ли вам минерал, без которого просто не может быть жизни? Что же до тайн – то их у него побольше, чем у знаменитых бриллиантов. Он может на глазах исчезнуть в воде и проявиться вновь в виде прозрачных кубиков. Ради него караваны верблюдов бороздили пустыню, а парусники – водную гладь. А еще он – дороже золота. Это поваренная соль. Нас заинтересовал вопрос: можем ли мы в домашних условиях вырастить кристаллы и что для этого необходимо? Ведь с одной стороны сведений о кристаллах в литературе очень много, а с другой - об условиях выращивания кристаллов в домашних условиях крайне мало, что подтверждает новизну и актуальность нашего исследования.
СЛАЙД 3.	Цель нашего исследования :
СЛАЙД 4.	Мы предположили, что кристаллы соли могут появляться при создании определенных условий; значит, если изменять условия кристаллизации и растворять в воде различные вещества, то можно получать кристаллы разной формы и цвета. (ГИПОТЕЗА)
СЛАЙД 5.	Объектом нашего исследования сталпроцесс выращивания кристаллов, предметом – сами кристаллы. Моя работа состояла из двух этапов: изучение литературы по теме и практическое исследование – серия экспериментов по выращиванию кристаллов в домашних условиях. Читая энциклопедию, я узнал, что кристаллы, в переводе с греческого языка - «лёд». Кристаллики растут, присоединяя частицы вещества из жидкости. Кристаллы – это твердые тела. Размеры граней монокристаллов могут составлять от нескольких мм до 1м. Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов, называют поликристаллическим. Самые крупные поликристаллы, известные в мире были обнаружены в 2000 г. в мексиканской пустыне Чихуахуа. Его вес более 1 тонны.
СЛАЙД 6.	Кристаллы выращивают из насыщенных (перенасыщенных) растворов веществ на «затравке». Затравкой может являться кристаллик данного вещества или волокно, камень, проволока. Чтобы вырастить кристаллы поваренной соли, мы налили в стаканы не очень горячей воды и медленно засыпали в воду соль, помешивая, чтобы она быстрее растворялась. Поставили раствор охлаждаться. Поместили в стаканы с раствором затравку - мелкие камешки. Через 3-4 дня стали заметны образующиеся кристаллы соли. Первые кристаллы, которые мы достали из раствора, быстро подсохлии через несколько дней разрушились. Позже из литературы мы узнали, чтобы сохранить кристаллы необходимо сбрызнуть их лаком для волос и хранить в закрытой таре.
СЛАЙД 7.	В ходе опыта мы выяснили: для того, чтобы вырастить монокристалл поваренной соли, надо в 50 мл воды растворить 30 г соли. Для того, чтобы вырастить красивый поликристалл - в 50 мл воды растворяют 50г соли. То есть из насыщенного раствора образуется монокристалл, а из перенасыщенного-поликристалл.
СЛАЙД 8.	Целью второго опыта было определить оптимальную температуру для выращивания кристаллов соли дигидрофосфата аммония. После приготовления раствора соли на дно стаканов были помещены кусочки плитки и насыпано немного соли. На вторые сутки на дне стаканов образуются небольшие кристаллики - затравка. Мы поместили стаканы в разные условия: один стакан - на подоконнике (t =20 °С), второй - в холодильнике (t =5 °С), третий – на кухне рядом с радиатором отопления (t =25 °С).
СЛАЙД 9.	В ходе опыта мы выяснили: во всех стаканах образовались поликристаллы. На стенках стаканов наросли друзы. Наиболее оптимальной температурой для роста поликристалла является – 23-25°С.
СЛАЙД 10	При проведении третьего опыта мы к 200мл горячей воды добавили кристаллы медного купороса (120 г.), а во втором стакане к такому же объему воды – 120 г. дигидрофосфата аммония, до получения насыщенного раствора. Опустили в насыщенный горячий раствор кристаллик на нити, поставили раствор в теплое место (вода испарялась медленно, и раствор все время был насыщенным). По мере испарения раствора на его поверхности начала образовываться корка, которая поползла по стенкам сосуда через его край. В обоих стаканах росли монокристаллы. Мы пришли к следующим выводам: в насыщенном растворе растет монокристалл соли; при постепенном охлаждении раствора в нем вырастает монокристалл; а при резком охлаждении – поликристаллы.
СЛАЙД 11	Таким образом: Тема кристаллов настолько обширна, что в рамках данной работы невозможно осветить все ее аспекты. Я планирую в дальнейшем продолжить изучение процесса роста кристаллов. Например, можно научиться выращивать фантомы (кристалл в кристалле) или получить кристаллы чистой меди, используя медный купорос и раствор поваренной соли.

Просмотр содержимого документа
«работа кристаллы»

Государственное учреждение образования

«Средняя школа №20 г.Бреста»

в домашних условиях

Выполнил:

ученик 4 «Б» класса

Евтушенко Геннадий

Руководитель:

Пархоц М.А.

Брест, 2016 г.


Введение
Цель и задачи исследования
Гипотеза исследования

Структура кристалла
Основные свойства кристаллов
Рост кристаллов в природе
Рост кристаллов в искусственных условиях

2.1. Экспериментальный опыт №1
2.2. Экспериментальный опыт №2
2.3. Экспериментальный опыт №3
Заключение
Список использованной литературы
Приложения
Приложение 1. Пословицы и поговорки о соли
Приложение 2. Таблица «Типы кристаллов»
Приложение 3. Рост кристаллов в природе
Приложение 4. Экспериментальный опыт №1 «Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла поваренной соли».
Приложение 5. Экспериментальный опыт №2 «Нахождение оптимальной температуры окружающей среды для выращивания кристаллов дигидрофосфата аммония».
Приложение 6. Экспериментальный опыт №3 «Сравнение кристаллов медного купороса и дигидрофосфата аммония».

Введение

Необычное рядом!

Случалось ли вам слышать слово «кристалл»? Спросите себя, какие кристаллы вам знакомы? Первыми намна ум приходят, скорее всего яркие самоцветы: изумруд, кто-то вспомнит лиловый аметист, кто-то вишнёво-красный гранат, а кто-то горный хрусталь,сталактиты и сталагмиты. Не будь этих блестящих разноцветных камней, жизнь потускнела бы, лишившись их красок, их маленьких тайн. В кристаллах есть что-то удивительное и завораживающее. Они поражают своей четкостью линий и симметрией, в которой скрывается необыкновенная красота. Мы сразу заинтересовались данной темой.

Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство людей. Их цвет, блеск и форма затрагивали человеческое чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище. С давних пор с кристаллами были связаны суеверия. Как амулеты, они должны были не только ограждать своих владельцев от злых духов, но и наделять их сверхъестественными способностями. Средневековые алхимики считали, что природные кристаллы были сотворены богом раз и навсегда. Лишь в 17 веке поняли, что минералы растут в водных растворах.

А не вспомнился ли вам минерал, без которого жизни просто не может быть? Не прожить и дня! Что же до тайн – то их у него побольше, чем у знаменитых бриллиантов. К примеру, он может на глазах исчезнуть в воде и проявиться вновь в виде прозрачных кубиков. Он бывает белым, как снег, синим, желтоватымили красноватым. Ради него караваны верблюдов бороздили пустыню, а парусники – водную гладь. Некогда он ценился весьма дорого, подчас дороже золота. А где-то из него попросту изготавливали деньги. Это поваренная соль.

Происхождение слова «соль» связано с Солнцем: старинное славянское название Солнца - Солонь (так, кстати, назывался македонский город - ныне греческий порт Салоники); «идти посолонь» (старинное выражение), которое означает: «идти по Солнцу».

Во многих народных пословицах говорится: «Соль всему голова, без соли и жито - трава», «Соли нет и слова нет», «Без соли стол кривой», «Без соли, без хлеба – половина обеда» (Приложение 1) .

Кристаллы соли и других веществ играли и играют до сих пор немаловажную роль в жизни человека. Они обладают оптическими и механическими свойствами, именно поэтому первые линзы, в том числе и для очков, изготавливались из них. Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках XXI века. Достаточно вспомнить, например, нанокристаллы.

Нас заинтересовал вопрос: а что можем сделать мы, чтобы приобщиться к удивительному миру кристаллов? Можем ли мы в домашних условиях вырастить кристалл, что для этого необходимо?

С одной стороны, сведений о кристаллах в литературе очень много, с другой стороны об условиях выращивания и особенностях роста кристаллов в домашних условиях – крайне мало, что подтверждает новизну и актуальность исследования.

Объектом нашего исследования является процесс выращивания кристаллов из растворов различных химических веществ, предметом –кристаллы.

Методы работы: изучение литературных источников по данной проблеме, наблюдение, химический эксперимент, анализ полученной информации и формулировка выводов.

Практическая значимость работы: сведения, полученные в результате проведенного исследования могут представлять интерес для учителей начальных классов, учителей химии и биологии, могут быть использованы ими при проведении факультативных занятий по предмету. Материал может быть интересен для других учащихся, которые также как и я не равнодушны к окружающему и любят «похимичить».

Цель нашего исследования : вырастить кристаллы разнообразных веществ из растворов и сравнить их свойства, определить оптимальные условия для выращивания кристаллов.

Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи :

провести анализ литературы по данной теме;

отобрать вещества (применяемые в быту) из которых возможно вырастить кристаллы;

познакомиться с методами выращивания кристаллов;

освоить методику выращивания кристаллических тел из водных растворов;

провести наблюдения за процессом кристаллизации;

Гипотеза исследования: Мы предположили, что кристаллы соли могут появляться при создании определенных условий; значит, если изменять условия кристаллизации и растворять различные вещества, то можно получать кристаллы разной формы и цвета.

Глава 1. Удивительный мир кристаллов .

Наверное, все неоднократно видели кристаллы воды - лёд. Узоры на окнах зимой – это тоже кристаллы воды. Множество разных веществ образуют кристаллы: металлы, драгоценные камни, и даже соль или сахар. Кристаллы окружают нас повсюду.

В земле иногда находят камни такой формы, как будто их кто-то тщательно выпиливал, шлифовал, полировал. Правильность и совершенство формы этих камней, безукоризненность их поверхности поражают человеческое воображение. Трудно поверить, что такие многогранники образовались сами без помощи человека.

Что же такое кристаллы? Кристаллы, в переводе с греческого языка, (krystallos) - «лёд». Кристаллики растут, присоединяя частицы вещества из жидкости или пара. Их можно вырастить из растворов различных веществ.

Т.обр. кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве, они имеют плоские грани.

Структура кристалла

Какими бывают кристаллы? Из специальной литературы мы узнали, что не все кристаллы одинаковы. Иногда образуются дендриты - это кристаллы, похожие на веточки дерева; очень хрупкие, но очень красивые.

Существуют также монокристаллы и поликристаллы (Приложение 2 ).

Монокристаллы. В природе иногда встречаются довольно крупные кристаллы, грани которых заметны визуально. Их линейные размеры могут составлять от нескольких мм до 1м. Для полупроводниковой техники сейчас искусственно выращивают монокристаллы.

Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов, называют поликристаллическим.

Люди научились выращивать искусственные кристаллы - рубины. Используют их для изготовления ювелирных украшений и в часовых механизмах. Выращивают и самые твердые на свете кристаллы - алмазы. Но, в домашних условиях, «замахиваться» на подобные глобальные и дорогостоящие проекты мы не стали. Можно вырастить кристаллы из соли, сахара, кальцинированной соды, медного купороса, дигидрофосфата аммония, железного купороса.

Основные свойства кристаллов

К свойствам кристаллов относятся: цвет, симметрия, температура плавления, блеск, форма и рост, твердость, спайность, поверхность скола и другие. Мы остановимся лишь на некоторых из них.

Температура плавления.

Плавление – это переход вещества из твёрдого состояния в жидкое.

Процесс плавления любого кристалла происходит при постоянной температуре, называемой температурой плавления. Например, если взять кристалл льда и положить его в тёплое место, то он растает – расплавится. В процессе плавления температура не повысилась. То же самое можно было бы установить и для любого другого кристалла.

Симметрия.

Идеальные формы кристаллов симметричны. По выражению известного русского кристаллографа Е. С. Фёдорова (1853-1919), «кристаллы блещут симметрией». В кристаллах можно найти различные элементы симметрии: ось симметрии, плоскость симметрии, центр симметрии.

Рост кристаллов.

Кристаллы могут расти как в природе, так и в искусственных условиях.

Рост кристаллов в природе

Минеральные кристаллы образуются в ходе определенных породообразующих процессов. Огромные количества горячих и расплавленных горных пород глубоко под землей в действительности представляют из себя растворы минералов. Когда массы этих жидких или расплавленных горных пород выталкиваются к поверхности земли, они начинают остывать.

Природа продолжает преподносить нам сюрпризы, создавая все новые чудеса. Совсем недавно, в 2000 году, в мексиканской пустыне Чихуахуа была открыта необычная пещера, где находятся самые большие природные кристаллы, которые когда-либо создавала природа (Приложение 3а) .

Селенит – разновидность гипса, отличающаяся характерным параллельно-волокнистым строением. Свое название селенит получил за красивые желтовато-серебристые лунные переливы на его поверхности (в Древней Греции Селеной называли богиню Луны).

В горе Найса на глубине 300 метров, в рабочей шахте, где велась добыча цинка, серебра и свинца, шахтеры совершенно случайно обнаружили пустоты, в которых их взору открылись огромные кристаллы селенита. Эти невероятно красивые образования, созданные природой, образуют три полости, которые получили поэтические названия «Глаз Королевы», «Пещера Парусов» и «Стеклянная пещера».

Это самые большие из известных на сегодня природных кристаллов – полупрозрачные лучи неимоверной длины до 15 метров, диаметром 1,2 метра, весом не менее 55 тон каждый – волшебно-причудливым образом переплетены между собой и создают в пещере неимоверной красоты пейзаж. Но полюбоваться этой красотой непросто. Попасть в пещеру без специального обмундирования и оборудования невозможно без риска для жизни. Температура воздуха там составляет около 50 градусов Цельсия, а влажность – практически 100%! Даже в специальном костюме находиться в этих пещерах можно не очень долго – около часа.

А в соляных озёрах, на мелководье вода, нагреваясь, испаряется. Соль выпадает в осадок, наращиваясь на дне. Так образуются солончаки, представляющие дно высохших озёр (Приложение 3б) .

Рост кристаллов в искусственных условиях

Начиная с XIX века появились технологии выращивания искусственных кристаллов. Некоторые из этих ювелирных камней настолько совершенны, что их крайне сложно отличить от натуральных. Синтетические кристаллы востребованы в промышленности и на рынке ювелирных изделий.

Первые успешные попытки синтеза драгоценных камней приходятся на конец XIX века. В 1877 году Эдмон Фреми и Шарль Фейль получили кристаллы рубина.

В 1902 году Огюст Вернейль смог синтезировать рубины методом плавления в пламени, положив начало промышленному синтезу ювелирных камней.

В искусственных условиях кристаллы выращивают из раствора или из расплава. В домашних условиях кристаллы выращивают из раствора.

Глава 2. Практическая часть. Выращивание кристаллов из растворов в домашних условиях

Кристаллы выращивают из насыщенных (перенасыщенных) растворов веществ на «затравке». Затравкой или центром кристаллизации может являться кристаллик данного вещества или любой другой центр кристаллизации (волокно, камень, проволока).

2.1. Экспериментальный опыт №1

Описание эксперимента

Чтобы вырастить кристаллы соли, мы налили в стаканы не очень горячей воды и медленно засыпали в воду соль, помешивая, чтобы она быстрее растворялась. Раствор процедили через фильтр (мы воспользовались салфеткой, можно взять вату). Процеживать раствор обязательно, потому что соринки могут помешать росту кристаллов. Поставили раствор охлаждаться. Поместили в стаканы с раствором затравку - мелкие камешки. Через 3-4 дня стали заметны образующиеся кристаллы.

Затем мы поставили стакан (3) с раствором в место, где нет сквозняков. Уже через 3 дня камень-затравка оброс кристаллами. Мы внимательно следили, чтобы раствора в банке хватило, для того, чтобы закрыть им кристалл: кристалл должен все время находиться в растворе. Кристаллы выросли за 2 недели, но их можно было бы выращивать и дольше.

Красивые кристаллы получались не сразу. Из книг мы узнали, что во время роста можно корректировать рост кристаллов, удаляя некрасивые наросты. Это делали ножом, соскабливая лишнее. Образование граней можно прекратить, если смазать их вазелином. Когда же опять появится необходимость в росте, рост можно вызвать, удалив вазелин ацетоном.

Первые кристаллы, которые мы достали из раствора, очень быстро подсохли, через час покрылись белым налетом соли, а через несколько дней разрушились. Позже мы узнали, чтобы сохранить кристаллы необходимо сбрызнуть их лаком для волос и хранить в закрытой таре.

(Приложение 4) .

Вывод: в ходе опыта мы выяснили: для того, чтобы вырастить монокристалл поваренной соли, надо 50 мл воды и 30 г соли. Для того, чтобы вырастить красивый поликристалл, надо 50 мл воды и 50г соли.

2.2. Экспериментальный опыт №2

Описание эксперимента

С помощью мерного стаканчика мы набираем в эмалированный ковшик 200 мл воды и нагреваем воду на плите. Температура воды примерно 70°С. Воду осторожно переливаем в химический стакан и туда всыпаем 120 г дигидрофосфата аммония, а также добавляем пищевой краситель Е122. Для того, чтобы растворение произошло полностью, можно использовать водяную баню.

На дно стаканов с раствором помещаем кусочки плитки и на них насыпаем немного соли. На вторые сутки на дне стаканов образуются небольшие кристаллики - это и будет затравка.

Помещаем стаканы в разные условия: один стакан оставляем на подоконнике (t =20 °С), второй - помещаем в холодильник (t =5 °С), третий – помещаем на кухне рядом с радиатором отопления (t =25 °С).

Общие сведения о наблюдениях и дневник наблюдений (Приложение 5) .

Вывод: Во всех стаканах образовались поликристаллы. . Оптимальная температура для выращивания кристаллов этой соли – 23-25°С.

2.3.Экспериментальный опыт №3

дигидрофосфата аммония»

Описание эксперимента

Для того, чтобы вырастить очень красивые кристаллы медного купороса, мы купили порошок медного купороса в магазине хозяйственных товаров. Его используют для борьбы с вредителями и болезнями растений. Иногда применяют в плавательных бассейнах для предотвращения роста водорослей в воде.

К 200мл горячей воды добавили кристаллы медного купороса до получения насыщенного раствора (120 г). Опустили в насыщенный горячий раствор кристаллик на хлопчатобумажной нити (нить с «затравкой»), поставили раствор в теплое место (вода испаряется, и раствор все время является насыщенным).

По мере испарения раствора на его поверхности начала образовываться корка, которая поползла по стенкам сосуда через его край.

Общие сведения о наблюдениях и дневник наблюдений (Приложение 6) .

Вывод:

1) скорость роста монокристаллов дигидрофосфата аммония выше, чем монокристаллов медного купороса;

2) каждое вещество образует кристаллы со своими индивидуальными свойствами, своей индивидуальной формой, различного цвета, тем самым доказали нашу гипотезу;

3) кристалл соли растет за счет нарастания на него из водного раствора соли других кристаллов;

4) грани выросшего кристалла гладкие и блестящие, а углы между ними прямые, если росту кристалла ничто не мешает;

5) если погрузить кристалл в слабый раствор, или в раствор, который не успел остыть, кристалл, к сожалению, разрушается.

Заключение

При выполнении этой работы мы выяснили, что мир кристаллов очень красив и разнообразен. Каждый его «представитель» уникален по своим свойствам, размерам и особенностям строения. Кроме того, что кристаллы красивы, они играют важную роль в жизни человека.

выводы :

при благоприятных условиях некоторые твердые тела принимают форму кристаллов;

кристаллы могут расти за счет добавления новых слоев, если есть нужное вещество;

кристаллы растут из растворов, когда испаряется вода;

кристаллы могут иметь разную форму (моно- и поликристаллы);

на форму кристаллов соли оказывает влияние температура раствора и окружающей среды (изменяется форма кристаллов и число граней кристаллов), количество соли в растворе;

кристаллы различных веществ имеют различные свойства (одни кристаллы окрашиваются, другие – бесцветны; одни кристаллы растут хорошо, другие – плохо).

При изучении кристаллов мы убедились: свойства их очень разнообразны, мы смогли исследовать лишь некоторые из них.

Тема кристаллов настолько обширна и разнообразна, что в рамках данной работы невозможно осветить все ее аспекты. Я планирую в дальнейшем продолжить изучение увлекательного процесса роста кристаллов. Например, можно научиться выращивать фантомы (кристалл в кристалле) или получить кристаллы чистой меди, используя медный купорос и раствор хлорида натрия. Или можно изучить теорию японского исследователя доктора Масару Эмото об уникальных свойствах воды. При охлаждении банок воды с разными надписями, позитивными и негативными, получались абсолютно разные снежинки, от красивых до безобразных.

Список использованной литературы:

Аликберова Л.Ю. Занимательная химия: Книга для учащихся, учителей и родителей. М.: АСТ-ПРЕСС. 1999.

Большая детская энциклопедия: Химия / сост. К. Люцис. М.: Русское энциклопедическое товарищество. 2000.

Боровицкий П.И. Краткий справочник преподавателя естествознания. М.: Учпедгиз. 1951.

Владимиров А. В. Солёное золото: Научно-худож. литература. М.: Дет.лит.1986.

Девяткин В.В. Химия для любознательных или о чём не узнаешь на уроке. Ярославль: Академия Холдинг. 2000.

Леенсон И.А. Занимательная химия. М.: Дрофа. 1996.

Энциклопедический словарь химика. М.: Педагогика. 1990.

Интернет-ресурс

http://www.kristallikov.net/page6.html

Приложение 1.

Пословицы и поговорки о соли

Пословицы и поговорки о соли посвящены веществу, без которого нет удовольствия от пищи. Соль вошла не просто в рацион человека, а и в саму его жизнь, став мерилом как физических, так и моральных явлений.

Без воли – силы нет, без соли – вкуса нет

Без денег торговать, как без соли хлебать.

Без соли – что без воли: жизнь не проживешь.

Без соли и стол кривой.

Без соли и хлеб не естся.

Без соли не вкусно, а без хлеба не сытно.

Без соли, без хлеба – половина обеда.

Без соли, без хлеба – худа беседа

Без соли, без хлеба за стол не садятся.

Без соли, без хлеба худая беседа.

Без соли, что без воли: жизнь не проживешь.

Бывает, что и соль закисает.

Быть козе на бузе (буза – каменная соль; т.е. быть на привязи).

Бью челом, да солью, да третьей любовью.

В бобах столько соли, сколько лжи в правде.

В людях форсит, а дома без соли сидит.

В людях чванится, а дома соли нет.

В полнолуние солений не солить, ничего впрок не готовить.

В пословицах нет лжи, в дождевой воде нет соли.

Горсткой соли море не посолить.

Грех куском макать в соль.

Добра соль, а переложить – рот воротит.

Друга узнать – вместе пуд (куль) соли съесть.

Думай не думай, а лучше хлеба-соли не придумаешь.

Еде нужна соль, но в меру.

Если ты горек – будь как соль, если ты сладок – будь как мед.

Запас соли не просит.

Затеяла кумица трубицы, а нет ни соли, ни мучицы.

И старая кобыла до соли лакома.

Из пресного сделаешь соленое, а соленого не опреснишь.

Изведан друг, коль соли вместе съевши.

Приложение 2.

Таблица «Типы кристаллов»

Монокристаллы

Поликристаллы

Поваренная соль

Галит (соль каменная)

Медный купорос

Дигидрофосфат аммония

Красная кровяная соль

Кристаллогидрат нитрата никеля

Сера

Сульфат марганца

Приложение 3.

Рост кристаллов в природе

а) Селенит – разновидность гипса, отличающаяся характерным параллельно-волокнистым строением.

б) Солончаки

Приложение 4.

Экспериментальный опыт №1

«Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла поваренной соли»

Общие сведения наблюдений

		Получившийся кристалл
Температура окружающей среды одинакова, она равна 23 °С	V вода = 50 мл m соль = 70 г	В этом стакане кристалл вырос быстрее всех; по виду – поликристалл (на фото)
	V вода = 50 мл m соль = 50 г	Вырос поликристалл средней формы и размеров.
	V вода = 50 мл m соль = 30 г	Вырос монокристалл, хоть и маленький, но симметричный и правильной формы; он рос медленнее всех.

Дневник наблюдений

Ход эксперимента
Приготовление раствора


Появление кристаллов	Быстро образовалась друза	Образовывается монокристалл
Сравнение кристаллов

Приложение 5.

Экспериментальный опыт №2

«Нахождение оптимальной температуры окружающей среды для выращивания кристаллов дигидрофосфата аммония»

Общие сведения наблюдений

Температура окружающей среды, в которой находится раствор	Объём и температура воды, и масса соли в растворе	Получившийся кристалл
t окр. ср. = 22 °С	V вода = 200 мл t вода = 20 °С m соль = 120 г	Получился небольшой поликристалл
t окр. ср. = 5 °С	V вода = 200 мл t вода = 5 °С m соль = 120 г	Кристалл вырос чуть-чуть больше
t окр.ср. =26 °С	V вода = 200 мл t вода = 25 °С m соль = 120 г	Кристалл вырос самый большой из всех этих трёх

Дневник наблюдений

Совершаемое действие

Оценка изменений в р-ре
Измерение температуры раствора	t раств. = 20°С	t раств. = 5°С	t раств. =25°С
Оценка кристаллов	На стенках стаканов растут друзы
Сравнение и оценка кристаллов		Вырастает большой кристалл	Кристалл вырастает меньше, чем кристалл в холодильнике, но больше, чем в обычной среде
Сравнение и оценка кристаллов

Приложение 6.

Экспериментальный опыт №3

«Сравнение кристаллов медного купороса и

дигидрофосфата аммония»

Общие сведения наблюдений

Температура окружающей среды, в которой находится раствор

Объём воды и масса соли в растворе

Получившийся кристалл

Медный купорос

t= 25°С

V вода = 200 мл

m соль = 120г

Кристалл получился голубоватого оттенка, симметричен (монокристалл)

Дигидрофосфат аммония

t= 25°С

V вода = 200 мл

m соль = 120г

Кристалл получился в форме куба

Дневник наблюдений

	Совершаемое действие
Приготовление раствора
Оценка изменений		Ничего не произошло
Приготовление затравки для раствора
Оценка появившихся кристаллов
		Появившиеся кристаллы по размерам больше, чем кристаллы дигидрофосфата аммония, но всё же маленькие	На стенках стакана продолжают расти друзы
Оценка кристаллов		Образовался моно- кристалл небольшого размера

Просмотр содержимого презентации
«кристаллы»

Выращивание кристаллов различных солей в домашних условиях

Работу выполнил:

ученик 4 «Б» класса

Евтушенко Геннадий

Руководитель:

Пархоц М.А.

Цель исследования : вырастить кристаллы различных веществ из растворов и сравнить их свойства, определить оптимальные условия для выращивания кристаллов

Экспериментальный опыт №1

«Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла поваренной соли»

День

1 день

Ход эксперимента

2 день

1 стакан

Приготовление раствора

Приготовили раствор, насыпав в воду 70 г вещества

Оценка изменений, происходящих в растворе

2 стакан

3 день

3 стакан

Приготовили раствор, насыпав в воду 50 г вещества

Образовался осадок на стенках сосуда

Приготовление затравки для раствора

4-7 день

Приготовили кристаллики на нитях, опустили в каждый стакан

Тоже самое произошло и в этом стакане

Приготовили раствор, насыпав в воду 30 г вещества

Появление кристаллов

Около воды небольшой осадок на стенке сосуда

Тут же образовалась друза

Сравнение кристаллов

Образовывается друза, но меньше, чем в первом стакане

Большой сросток кристаллов – друза, каждый из кристалликов имеет форму куба

Образовывается монокристалл

Сросток чуть меньше, чем в первом стакане, но кристаллики имеют кубическую форму

Совсем мелкий монокристалл в форме куба

Экспериментальный опыт №1

«Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла поваренной соли»

Монокристалл

Поликристалл

В ходе опыта мы выяснили: для того, чтобы вырастить монокристалл поваренной соли, надо в 50 мл воды растворить 30 г соли. Для того, чтобы вырастить красивый поликристалл - в 50 мл воды растворяют 50г соли. Т.е. из насыщенного раствора образуется монокристалл, а из перенасыщенного-поликристалл.

Экспериментальный опыт №2

День

1 день

Совершаемое действие

2 день

Приготовление раствора; место, где будет стоять стакан с раствором

1 стакан

2 стакан

Приготовили растворы; температура раствора во всех стаканах одинакова, 23°С. Поставили стаканы в разные места (в холодильник, около отопительного прибора и в обычную среду).

Оценка изменений в р-ре

3 стакан

3 день

Во всех стаканах на дне появились маленькие кристаллики; один из них выбрали для затравки.

Измерение температуры

4 день

Оценка кристаллов

Во всех стаканах образовались поликристаллы средних размеров

Сравнение и оценка кристаллов

Кристалл образовался самый маленький

На стенках стаканов растут друзы

Вырастает средний кристалл

Из всех растворов выросли поликристаллы, везде можно рассмотреть симметрию

Вырастает средний кристалл

Экспериментальный опыт №2

Вывод: Во всех стаканах образовались поликристаллы. На стенках стаканов растут друзы.

Экспериментальный опыт №3

«Сравнение кристаллов медного купороса и

дигидрофосфата аммония»

День

1 день

Совершаемое действие

Приготовление раствора

2 день

1 стакан

2 стакан

Приготовили раствор медного купороса

Оценка изменений

3 день

Ничего не произошло

Приготовление затравки для раствора

4 день

Приготовили раствор дигидрофосфата аммония

5 день

На дне появились мелкие кристаллики

Взяли кристаллик медного купороса, завязали его на нити, опустили в раствор

Оценка появившихся кристаллов

Сравнение появившихся кристаллов

На нити появились маленькие кристаллики

Опустили в раствор проволоку с затравкой

6 день

Появились кристаллики на проволоке кубической формы

Появившиеся кристаллы по размерам практически такие же, как кристаллы дигидрофосфата аммония, но всё же маленькие

Оценка кристаллов

7 день

Мы удаляем мелкие и оставляем самый крупный

Кристаллики очень малы по размерам

Сравнение и оценка кристаллов (итог)

Образовался моно кристалл небольшого размера

На стенках стакана продолжают расти друзы

Образовалась группа кристаллов, один из которых отличается по размерам

В итоге на нити образовался монокристалл средних размеров

На стенках стакана продолжают расти друзы

На проволоке образовался монокристалл кубической формы средних размеров

Мы пришли к следующим выводам:

В насыщенном растворе растет монокристалл соли;

При постепенном охлаждении раствора в нем вырастает монокристалл; а при резком охлаждении – поликристаллы.

По итогам выполнения исследовательской работы мы сделали для себя следующие выводы :

при благоприятных условиях некоторые твердые тела принимают форму кристаллов;
кристаллы могут расти за счет добавления новых слоев, если есть нужное вещество;
кристаллы могут иметь разную форму (моно- и поликристаллы);
на форму кристаллов соли оказывает влияние температура раствора и окружающей среды, а также количество соли в растворе.

Лабораторная работа

Тема: "Наблюдение роста кристаллов из раствора"

Цель: научиться создавать кристаллы, пронаблюдать за ростом кристалла

Теоретические сведения

Существуют два простых способа выращивания кристаллов из раствора: охлаждение насыщенного раствора соли и его выпаривание. Первым этапом при любом из двух способов является приготовление насыщенного раствора. В условиях школьного физического кабинета проще всего выращивать кристаллы алюмокалиевых квасцов. В домашних условиях можно выращивать кристалл медного купороса или обычной поваренной соли.

Растворимость любых веществ зависит от температуры. Обычно с повышением температуры растворимость увеличивается, а с понижением температуры уменьшается.

При охлаждении горячего (примерно 40°С) насыщенного раствора до 20°С в нем окажется избыточное количества соли на 100 г воды. При отсутствии центров кристаллизации это вещество может оставаться в растворе, т.е. раствор будет пересыщенным.

С появлением центров кристаллизации избыток вещества выделяется из раствора, при каждой данной температуре в растворе остается то количество вещества, которое соответствует коэффициенту растворимости при этой температуре. Избыток вещества из раствора выпадает в виде кристаллов; количество кристаллов тем больше, чем больше центров кристаллизации в растворе. Центрами кристаллизации могут служить загрязнения на стенках посуды с раствором, пылинки, мелкие кристаллики соли. Если предоставить выпавшим кристалликами возможность подрасти в течение суток, то среди них найдутся чистые и совершенные по форме экземпляры. Они могут служить затравками для выращивания крупных кристаллов.

Чтобы вырастить крупный кристалл, в тщательно отфильтрованный насыщенный раствор нужно внести кристаллик - затравку, заранее прикрепленный на волосе или тонкой леске, предварительно обработанной спиртом.

Можно вырастить кристалл без затравки. Для этого волос или леску обрабатывают спиртом и опускают в раствор так, чтобы конец висел свободно. На конце волоса или лески может начаться рост кристалла.

Если для выращивания приготовлен крупный затравочный кристалл, то его лучше вносить в слегка подогретый раствор. Раствор, который был насыщенным при комнатной температуре, при температуре на 3-5°С выше комнатной будет ненасыщенным. Кристалл-затравка начнет растворяться в нем и потеряет при этом верхние, поврежденные и загрязненные слои. Это приведет к увеличению прозрачности будущего кристалла. Когда температура понизится до комнатной, раствор вновь станет насыщенным, и растворение кристалла прекратится. Если стакан с раствором прикрыть так, чтобы вода из раствора могла испаряться, то вскоре раствор станет пересыщенным и начнется рост кристалла. Во время роста кристалла стакан с раствором лучше всего держать в теплом сухом месте, где температура в течение суток остается постоянной. На выращивание крупного кристалла в зависимости от условий эксперимента может потребоваться от нескольких дней до нескольких недель.

Ход работы

1. Тщательно вымойте стакан и воронку, подержите их над паром.

2. Налейте 100, г дистиллированной (или дважды прокипяченной) воды в стакан и нагрейте её до 30°С-40°С. Используя кривую растворимости, приведенную на рисунке 1, определите марсу соли, необходимую для приготовления насыщенного раствора при 30°С.

Приготовьте насыщенный раствор и слейте его через ватный фильтр в чистый стакан. Закройте стакан крышкой или листком бумаги. Подождите, пока раствор остынет до комнатной температуры. Откройте стакан. Через некоторое время начнут выпадать первые кристаллы.

3. Через сутки слейте раствор через ватный фильтр в чистый, вновь вымытый и попаренный стакан. Среди множества кристаллов, оставшихся на дне первого стакана, выберите самый чистый кристалл правильной формы. Прикрепите кристалл-затравку к волосу или леске и опустите его в раствор. Волос или леску предварительно протрите ватой, смоченной спиртом. Можно также положить кристалл-затравку на дно стакана перед запивкой в него раствора. Поставьте стакан в теплое чистое место. В течение нескольких суток или недель не трогайте кристалл и не переставляйте стакан. В конце срока выращивания выньте кристалл из раствора, тщательно осушите бумажной салфеткой и уложите в специальную коробку. Руками кристалл не трогайте, иначе он потеряет прозрачность.

Видеоопыт.

Опыт 1. Выращивание кристалла из медного купороса.

{youtube}461jk7C4Ck8{/youtube}

Опыт 2. Выращивание кристалла из поваренной соли.

{youtube}bGy_XP1rxxQ{/youtube}

Контрольные вопросы

1. Что может служить центром кристаллизации?

2. Чем объясняется неодинаковая скорость роста различных граней одного и того
же кристалла?

3. Каким способом можно насыщенный раствор сделать пересыщенным без
добавления растворенного вещества?

4. Зачем раствор фильтровался?

Цель:

Образовательная : формирование понятий «кристаллы, кристаллическое состояние вещества» на основе исследовательской и проблемно-поисковой деятельности,
изучение условий образования кристаллов
Развивающая : развитие практических умений и навыков работы с химическими веществами, оборудованием; умений применять теоретические знания для объяснения наблюдаемых явлений
Воспитательная : эстетическое воспитание; воспитание компетентной, коммуникативной, всесторонне развитой личности.

Оборудование, реактивы: 2 термостойких химических стакана, толстая нить, затравка, стеклянная палочка для перемешивания, палочка для закрепления нити, фильтр, воронка, чашка Петри, порошок медного купороса, микроскоп, предметное стекло, препаровальная игла, пинцет, кристаллик медного купороса.

Задачи исследования:

вырастить кристаллы разных солей;
изучить условия образования кристаллов;
проанализировать полученные результаты.

Оборудование: 2 термостойких химических стакана, толстая нить, стеклянная палочка для перемешивания, палочка для закрепления нити, фильтр, воронка, чашка Петри, микроскоп, предметное стекло, препаровальная игла.

Реактивы: порошок медного купороса, дистиллированная вода

ХОД УРОКА

1. Организационный момент. Объявление темы, постановка цели.

Вводная часть, создание мотивации к восприятию учебного материала

Ребята, прежде чем начать урок, я хочу проверить Ваше эмоциональное состояние. У вас на парте таблички «Шкала эмоционального состояния». Поставьте галочку на таблице из 6 лиц, чье выражение отражает ваше настроение в начале урока.

Сегодня на уроке мы поведем практическую работу «Выращивание кристаллов»

КРИСТАЛЛЫ

Подобен чуду рост кристалла,
Когда обычная вода,
Одним мгновением вдруг, стала
Сверкающим осколком льда.
Луч света, затерявшись в гранях,
Рассыплется на все цвета,
И нам тогда понятней станет,
Какой бывает красота.

Павел Леонтьев

Цель сегодняшнего занятия :

вырастить кристаллы медного купороса,
изучить условия их образования,
рассмотреть структуру кристаллов под микроскопом
познакомиться с многообразием кристаллов их красотой

Кристаллы, кристаллы, соцветья
во мглу погруженной земли.
Когда расцвели вы, на свете
другие цветы не цвели.
Нацежен был мало-помалу
Из мрака лучистый хрусталь,
чтоб стало под силу кристаллу
вместить невместимую даль.
Тускла на свету, но как факел
кристалла живая свеча
пылает во мраке…Во мраке –
начало любого луча.

(Испанский поэт и философ Мигель де Унамуно)

I этап: Введение

Учитель: Прежде чем приступить к практической работе, я хочу с Вами побеседовать: А знаете ли Вы, что такое кристаллы? (Вы знакомились с ними по физике)

КРИСТАЛЛЫ – (от греч. krystallos, первонач. – лед), твердые тела, атомы или молекулы которых образуют упорядоченную периодическую структуру (кристаллическую решетку).

– Какие типы кристаллических решеток вы знаете из курса химии?
– Поэтому, на какие виды можно поделить все кристаллы, в зависимости от типа кристаллической решетки?

(Демонстрация кристаллических решеток графита, поваренной соли, меди)

– Какими свойствами обладают кристаллы?

(Анизотропия и изотропия) Неодинаковость свойств кристалла в различных направлениях называют анизотропи"ей .

Изотропия, изотропность (от изо... и греч. tropos - поворот, направление), одинаковость физических свойств по всем направлениям (в противоположность анизотропии ). Все газы, жидкости и твёрдые тела в аморфном состоянии изотропны по всем физическим свойствам. У кристаллов большинство физических свойств анизотропно. Однако чем выше симметрия кристалла , тем более изотропны его свойства. Так, у высокосимметричных кристаллов (алмаз, германий, каменная соль) упругость, прочность, электрооптические свойства анизотропны, но показатель преломления света, электропроводность, коэффициент теплового расширения и т. д. - изотропны (в менее симметричных кристаллах эти свойства также анизотропны.

– Все кристаллы обладают разными свойствами, как вы думаете, почему у всех кристаллов разные свойства?

Раздел физики, изучающий кристаллы, называется кристаллографией .
Кристаллы изучает раздел физики, который называется физикой твердых тел .
Кто после школы будет обучаться в техническом ВУЗе, захочет связать свою судьбу с техникой, тот будет подробно изучать этот раздел и узнает много интересного. (Физика твердых тел).

– Как Вы думаете, связана ли наша жизнь с кристаллами, имеют ли они какое-то практическое значение в природе и для человека? Зачем они нам нужны?

Живя на Земле, мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах, выращиваем их в лабораториях, широко применяем в технике и науке, едим кристаллы, лечимся ими...
Но, кроме того, кристаллы – очень красивое, завораживающее явление природы – я думаю, многие с этим согласятся. Они являются самыми необыкновенными и загадочными камнями. С глубокой древности им приписывают магические, целебные свойства. Ученые утверждают, что кристаллы способны записывать и передавать какую-либо информацию. Способны разговаривать.
Федор Михайлович Достоевский утверждал, что красота спасет мир. Глядя на кристаллы и драгоценные камни, испытываешь чувство ликования, радости.
Любуясь красотой, люди научились выращивать искусственные самоцветы, кристаллы, например, алмазы, сапфиры, хрусталь. Для этого было создано сложнейшее оборудование. Мы сегодня попробуем вырастить кристаллы в лабораторных условиях, используя оборудование, стоящее у вас на партах. Конечно, мы не сможем получить алмазы, сапфиры, а вот кристаллы медного купороса получить очень просто.

– Ребята, на какие вопросы вы бы хотели услышать ответы на сегодняшнем уроке? (Почему растут кристаллы, где их применяют)
– Какую цель мы поставим перед собой? (Вырастить кристаллы, рассмотреть их структуру под микроскопом, ответить на вопрос: почему растут кристаллы?)
– Я думаю, что мы вместе ответим на эти ваши вопросы в конце урока.
– А вы как вы думаете, почему растут кристаллы? Запишем тему.

II этап: Выполнение работы (Инструкционная карточка для учащихся – Приложение )

Цель: вырастить кристаллы медного купороса, изучить условия их образования.

Проблемный вопрос: почему растут кристаллы?

– Давайте познакомимся с веществом, из которого будем получать кристаллы – медным купоросом.

– Ребята, кто помнит формулу медного купороса?
– Каково химическое название этого вещества? Природный минерал, из которого получают купорос называется халькантит, содержащий сульфат меди пятиводный.
В природе CuSO 4 5H 2 O встречается в виде минерала халькантита . Параллельные агрегаты толщиной до 1 см, переслаивающиеся с желтоватой породой и отдельными кристаллами халькантита. В нижней части образца мелкозернистый сульфидный агрегат.
А вот внешний вид медного купороса, у вас в стаканчиках с притертыми крышками. Медный купорос - пятиводный сульфат меди (II) CuSO 4 5H 2 O. В древности его называли витриолом (от латинского слова vitrum - стекло), так как крупные кристаллы напоминают цветное синее стекло.

Медный купорос является ядохимикатом II класса опасности, то есть малотоксичное вещество. Его применяют для борьбы с грибковыми и бактериальными заболеваниями растений: опрыскивают томаты от фитофторы, плодово-ягодные, декоративные деревья и кустарники от парши, монилиоза, антракноза и других болезней, а также дезинфицируют раны. Даже борются с грибковыми заболеваниями рыб. (Аквариумисты применяют медный купорос при заболевании рыб бранхиомикозом, гиродактилезом, дактилогирозом, костиозом и одиниозом).
Кроме того, его применяют в промышленности при производстве искусственных волокон, органических красителей, минеральных красок, для обогащения руды при флотации, при воронении стали, в гальванопластике.

III этап: Выполнение работы

– Работа будет проблемно-исследовательская и проходить в группах по 2 человека. У каждой группы имеется инструкция по исследованию. (Запишите в тетради тему и цель)
– Познакомьтесь с инструкцией. (5 мин.) Прочитайте и выделите основные этапы работы.
– Какие основные этапы работы вы выделили:

приготовление насыщенного раствора;
фильтрование;
затравка;
выращивание монокристалла.
доливание раствора

– Как вы думаете, какие способы мы будем использовать на уроке?

Кристаллизацию можно вести разными способами. Один из них – охлаждение насыщенного горячего раствора. Этот метод неприменим к веществам, растворимость которых мало зависит от температуры. К таким веществам относятся, например, хлориды натрия и алюминия, ацетат кальция.
Испарение воды.
Кристаллы могут также расти при конденсации паров – так получаются снежинки и узоры на холодном стекле.
Третий способ – выращивание кристаллов из расплавленных веществ при медленном их охлаждении.

1 этап: приготовление пересыщенного раствора .

Итак, приступаем к выполнению 1-го этапа работы, приготовлению пересыщенного раствора.

Расскажите порядок действий.

– Какой раствор называется насыщенным?
– Пересыщенным?
– Как вы думаете, зачем мы нагревали воду?
– Что такое растворение?
– Каким оборудованием будем пользоваться?
– Какие правила нужно соблюдать при выполнении любой практической работы?
– Давайте повторим правила ТБ, которые нужно соблюдать при работе в химическом кабинете

– Какое химическое оборудование мы будем использовать на практической работе?
– Можем мы уже сейчас определить одну из причин роста кристаллов? (Охлаждение, кристаллизация, то есть при охлаждении частицы становятся тяжелыми)
– Какой пример можно привести пример из жизни, в природе об образовании кристаллов?
– Например, представим осень, идет дождь, вдруг температура понизилась, стала –1 o С, пошел снег.
– Почему? Что произошло в природе? (Произошла кристаллизация. Образование снежинок – кристалликов)

Т.о. стоит измениться температуре, как возникнет кристаллизация – лишнее вещество выкристаллизуется из раствора.

Помните: чтобы кристаллы росли как можно правильно, кристаллизация должна идти медленно.
С физической точки зрения, кристалл растет потому, что этого требует второе начало термодинамики: уменьшается свободная энергия системы.

В растворе при охлаждении получается избыток твёрдого вещества. Частицы вещества имеют какую-то определённую форму, энергию и притягиваются тем сильнее, чем ближе им удаётся подойти друг к другу.

2 этап: фильтрование

– Зачем нудно отфильтровать лишнее вещество? (Оно будет мешать образованию кристалла). Для фильтрования используем фильтр, изготовленный своими руками из салфетки.
– Кто помнит, как мы это делали в 8 классе? (Фильтруем)
– Ребята, я слежу за вашей работой, правильно ли вы выполняете практические действия, оценка будет складываться общая: из теоретической части, практической части, техники безопасности.
– Я вижу, что многие уже отфильтровали раствор.
– Каков будет следующий этап работы?

3 этап: затравка

– Затравка. Что такое затравка? (Для затравки я приготовила вам кнопку. Кто-то может сделать свою затравку).
– Привяжите ее на нитку и опустим в раствор, чтобы не касалось дна и стенок сосуда.
– А теперь мы будем наблюдать за ростом кристаллов и записывать наблюдения в таблицу.
– Ребята, а как Вы думаете, кристаллики должны иметь определенную форму или нет?
– Каждое вещество образует кристалл определенной формы.

Вывод: кристаллы растут из растворов при охлаждении, испарении воды, на образование кристалла влияет энергия притяжения частиц. Уменьшается свободная энергия системы (Из закона физики ).

IV этап: Проект на тему «Экспедиция в мир кристаллов». (Выступления учащихся)

К сегодняшнему уроку группа учащихся из 3-х человек подготовила проект по теме «Экспедиция в мир кристаллов», провела свои исследования. Давайте послушаем их.
Пока у нас будут расти кристаллы.

V этап: Кристаллы под микроскопом

Давайте посмотрим, нет ли кристаллов у вас в сосудах?
Рассмотрим кристаллы под микроскопом, какую структуру они имеют.
– Итак, нашли вы ответы на поставленные вопросы, в начале урока? (Почему растут кристаллы?)
– Подготовьте микроскоп к работе. Положите кристаллик на предметное стекло и рассмотрите его сначала при малом увеличении, а затем при большом, у кого позволяет микроскоп.
– Какова форма кристалла медного купороса?(Медный купорос образует прекрасно оформленные кристаллы в форме косых параллелепипедов).

VI этап: посмотрим последние достижения науки в нашей стране. (Просмотр видеофильма)

VII этап: выводы:

– Цель урока достигнута. Мы познакомились со способами получения кристаллов, с причинами их роста, многообразием кристаллов и их применением.

– Итак, мир познания кристаллов на сегодняшнем уроке закончен, но он будет продолжен на следующих уроках, мы будем наблюдать за ростом кристаллов. Если кто-то хочет получить более глубокие знания о кристаллах, можете прочитать литературу, рефераты, подготовленные Купченко.

Итог урока: Оценки .

– За технику безопасности все получат хорошие оценки. Спасибо за работу.

Проверка эмоционального состояния.

– Отметьте свое эмоциональное состояние в конце урока на рисунках.

практическая работа

1.3 Опыты по выращиванию кристаллов

Цель: получить насыщенный раствор поваренной соли.

Оборудование: соль, вода, стакан.

Ход работы:

Приготовил ёмкость-стакан отмерил две части воды и одну часть поваренной соли. Попросил взрослого нагреть мне две части воды. Залил горячей водой одну часть поваренной соли в стеклянный стакан и помешивал до тех пор, пока она не перестала растворяться. В стакане растворилась только часть соли. Дальнейшие добавки соли у меня не растворялись и легли на дно стакана в виде осадка. Когда соль совсем перестала растворяться я слил получившийся раствор в другой стакан, чтобы на дно стакана с раствором не попало ни одной крупинки.

Вывод: я получил насыщенный раствор для опыта.

Цель: выращивание кристаллов.

Оборудование: два стакана: стакан №1 с насыщенным раствором поваренной соли, стакан №2 со слабым (ненасыщенным)раствором поваренной соли, две нитки с кристалликами- «затравками».

Ход работы:

Помещаем в каждый стакан нитки с кристалликами- «затравками и начинаем вести наблюдение.

Дневник наблюдений:

1. Что происходит в стакане № 1, определить пока трудно.

2. В стакане № 2 происходит процесс растворения кристалла - «затравки», так как в стакане находится ненасыщенный раствор соли.

1. В стакане № 1 идет процесс кристаллизации.

2. В стакане № 2 кристалл-«затравка» растворился, то есть закончился процесс растворения.

3. Понижение уровня раствора в стаканах связано с испарением воды.

1. Испарением воды продолжается.

Периоды наблюдений	Описание действий	Полученные результаты
Конец 4-й недели	наблюдение	В стакане № 1 кристаллики увеличиваются. В обоих стаканах уровень воды понижается.
Конец 5-й недели	наблюдение	На нитке в насыщенном растворе кристаллики увеличиваются,появляются новые. Уровень раствора в стаканах понижается. На стенках налёт.
Конец 6-й недели	наблюдение	1.В стакане №1 идёт увеличение размеров кристаллов и их количество. 2.В обоих стаканах уровень воды понижается. На освобождающихся стенках стаканов появился налет.

Выводы: 1. В стакане № 1 идет процесс кристаллизации.

2.В обоих стаканах испарение воды продолжается.

3.В стакане №2 тоже начался процесс кристаллизации, но позднее, когда раствор стал насыщенным, и выразился в образовании налёта на стенках стакана.

1. Стакан № 1. Прошёл процесс кристаллизации, выразившийся в образовании кристалликов на нитке и на стенках стакана.

2. Стакан № 2. Образование кристалликов на стенках стакана.

Общие выводы:

1.Поваренная соль состоит из кристаллов.

2.При соприкосновении кристаллов соли с водой, они растворяются.

3.Быстрее всего кристаллы соли могут образовываться в насыщенном растворе поваренной соли.

4.По мере того как вода испаряется, соль снова образует кристаллы.

5.В домашних условиях можно вырастить кристаллы при необходимых условиях. Условиями образования кристаллов соли в домашних условиях являются:

А) наличие насыщенного солевого раствора;

Б) ниточки с затравкой.

Кристаллизация растворов на примере выращивания кристаллов поваренной соли

Опыт 1. Цель: изучить строение соли путем рассматривания её под лупой. Оборудование: лупа, щепотка соли. Ход работы: Щепотку соли насыпал на блюдце, поднес лупу к соли и увидел мелкие кристаллики. Вывод: поваренная соль состоит из кристаллов...

В природе кристаллы образуются при различных геологических процессах из растворов, расплавов, газовой или твердой фазы. Значительная часть минеральных видов произошла путем кристаллизации из водных растворов...

Кристаллогенезис - возникновение, рост и разрушение кристаллов

Существенный вклад в решение вопросов о механизме роста кристаллов внесли разработанные теории роста идеальных кристаллов. В конце XIX в. американским физиком Дж. Гиббсом (1839-1903), французским физиком П. Кюри и русским кристаллографом Г.В...

Кристаллогенезис - возникновение, рост и разрушение кристаллов

При различных отклонениях от идеальных условий кристаллизации (например, в вязких, загрязненных или сильно пересыщенных средах) вырастают экзотические образования. Опыт показывает...

Кристаллогенезис - возникновение, рост и разрушение кристаллов

Нарушение правильности в расположении частиц, слагающие структуры реальных кристаллов, т.е. отклонения от их идеальной структуры, порождают дефекты. Для исследователя дефект - это источник информации о событиях, произошедших с кристаллом...

Лавуазье – один из основателей научной химии

Одна из первых по времени, наиболее важных работ Лавуазье посвящена решению вопроса, можно ли воду превратить в землю. Вопрос этот занимал в то время многих исследователей и оставался нерешённым, когда к нему приступил Лавуазье...

Микрокристаллоскопия

При малых концентрациях искомого иона (микрокомпонента) осадок может не образоваться. В этом случае можно добавить подходящий ион (макрокомпонент), который будет реагировать с реактивом...

Большинство природных или технических твёрдых материалов являются поликристаллическими, т.е. они состоят из множества отдельных, беспорядочно ориентированных, мелких кристаллических зёрен, иногда называемых кристаллитами...