Проектная работа по физике Выращивание кристаллов в домашних условиях

Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа пос. МИС

Районный конкурс научно - исследовательской и проектной деятельности обучающихся

«Юный исследователь»

Секция: Естественнонаучная

Тема: «Выращивание кристаллов в домашних условиях»

Автор работы: Хан Елена,12 лет

Научный руководитель: Яшина Василиса Викторовна

2015

Оглавление

Введение ………………………………………………………………………………... 3

Глава 1. Кристалл. Виды кристаллов …………………………………………………. 4

Глава 2. Выращивание кристаллов …………………………………………………… 6

2.1. Кристалл из поваренной соли ……………………………………………………. 6

2.2. Кристалл из набора «ВОЛШЕБНЫЕ КРИСТАЛЛЫ» ………………………….. 6

2.3. Сталактиты и сталагмиты …………………………………………….................... 7

Вывод ………………………………………………………………………………….... 8

Литература …………………………………………………………………………….... 9

Приложение ………………………………………………………………..…………. .10

Введение

Актуальность: выращивание кристаллов очень увлекательное, простое, доступное и недорогое занятие для большинства начинающих физиков. Этот процесс максимально безопасен с точки зрения техники безопасности, что немаловажно для тех, кто проводит эксперименты дома. Тщательная подготовка и выполнение оттачивают навыки в умении аккуратно обращаться с веществами и правильно организовывать план своей работы. А также неотъемлемой частью нашей жизни стали приборы на основе жидких кристаллов, поэтому эта тема актуальна для современного человека.

Гипотеза: мы предполагаем, что в домашних условиях действительно можно вырастить кристаллы поваренной соли.

Объект исследования: кристаллы.

Цель: вырастить кристаллы из поваренной пищевой соли, и из набора для выращивания кристаллов «ВОЛШЕБНЫЕ КРИСТАЛЛЫ» в домашних условиях.

Задачи:

• узнать, что такое кристалл,

• выяснить, какие условия нужно создать для роста кристаллов,

• наблюдать процесс роста,

• рассмотреть различную геометрию кристаллов

• доказать, что можно вырастить кристаллы в домашних условиях.

Методы исследования:

• эксперимент,

• наблюдение,

• фиксирование результатов.

Глава 1. Кристалл. Виды кристаллов

Среди чудес, которые встречаются в природе, именно мир кристаллов отличается наиболее захватывающим и гармоничным сочетанием формы и цвета.

«Мир устроен так, что неживая природа стремится организовать себя в форме кристаллов».

Кристаллы (первоначально - лед, в дальнейшем - горный хрусталь, кристалл) - твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя трёхмерную периодическую пространственную укладку - кристаллическую решётку. Почти любое вещество может при известных условиях дать кристаллы. Основное появление кристаллов основано на кристаллизации насыщенных и перенасыщенных растворов. Как же происходит образование кристаллов из раствора? Этому вопросу посвящена моя работа.

Многие минералы возникли из пересыщенных водных растворов. Первым среди них следует назвать каменную соль NaCl являющуюся одним из наиболее знакомых каждому человеку минералов. Толщина пластов каменной соли, образовавшихся при испарении воды соленых озер, достигает в некоторых месторождениях нескольких сотен метров (приложение 1).

Каждому знаком способ образования кристаллов из пара. Снежинки, морозные узоры на стеклах окон и иней, украшающий зимой голые ветки деревьев, представляют собой кристаллы льда, выросшие из паров воды (приложение 2).

Многие кристаллы являются продуктами жизнедеятельности организмов. Некоторые виды моллюсков обладают способностью наращивать на инородных телах, попавших в раковину, перламутр. За 5 - 10 лет образуется драгоценный камень жемчуг. Рифы и целые острова в океанах сложены из кристалликов углекислого кальция, составляющих основу скелета беспозвоночных животных - коралловых полипов (приложение 3).

Каждое кристаллическое вещество имеет определенную свойственную ему внешнюю форму кристалла. Известно 47 простых форм кристаллов (приложение 4).

Например, для хлорида натрия эта форма - куб, для алюмокалиевых квасцов - октаэдр. И даже если сначала такой кристалл имел неправильную форму, он все равно рано или поздно превратится в куб или октаэдр.

Применения кристаллов в науке и технике так многочисленны и разнообразны, что их трудно перечислить. Поэтому ограничимся несколькими примерами. 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. Рубин и сапфир относятся к самым красивым и самым дорогим из драгоценных камней. У всех этих камней есть и другие качества, более скромные, но полезные. 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, как его называют в науке, оптический квантовый генератор (ОКГ). В 1960г. был создан первый лазер на рубине. Оказалось, что кристалл рубина усиливает свет. Лазер светит ярче тысячи солнц.

Самая красивая, самая чудесная разновидность кварца - это горный хрусталь, т.е. прозрачные кристаллы кварца. Поэтому из прозрачного кварца делают линзы, призмы и другие детали оптических приборов (приложение 5).

Всё чаще мы стали встречаться с термином "жидкие кристаллы". Мы все часто с ними общаемся, и они играют немаловажную роль в нашей жизни. Многие современные приборы и устройства работают на них. К таким относятся часы, термометры, дисплеи, мониторы и прочие устройства.

Глава 2. Выращивание кристаллов

Сегодня я представлю некоторые кристаллы, которые я выращивала.

Важно помнить!

• кристаллик нельзя при росте без особой причины вынимать из раствора, подвергать воздействию вибрации (например, холодильника или громкой музыки) - это может нарушить рост кристаллов.

• не допускать попадания мусора в насыщенный раствор, наиболее предпочтительно использовать дистиллированную воду;

• следить за уровнем насыщенного раствора, периодически (раз в неделю или две) обновлять при испарении раствор.

2.1. Кристалл из поваренной соли

Первым кристаллом, который я решила вырастить, был кристалл поваренной соли.

Для это надо:

• Налить в банку тёплой воды (не более 50°С - 60°С). Насыпать соль, помешивая раствор, оставить на 5 - 10 минут до полного растворения. Добавить ещё соль и снова перемешать.

• Повторять до тех пор, пока соль уже не перестанет растворяться и осядет на дно. Получен насыщенный раствор соли.

• Перелить полученный раствор (без осадка) в чистую банку. Выбрать крупные кристаллы поваренной соли, привязать за нитки и подвесить в растворе так, чтобы они не касались стенок банки.

• Накрыть чем-нибудь сверху ёмкость с кристалликом (например, бумагой) от попадания пыли и мусора.

• Через 3 дня мы заметили значительный рост кристалликов. С каждым днем они увеличивались, а на нитках появлялись новые кристаллы.

Спустя неделю у соли выросли довольно красивые кристаллы кубической формы на шерстяной нитке, и лишь где была затравка, стянутая узелком кристалл получился прямоугольный. Из-за большего количества ворсинок на шерстяной нитке образовалось большее количество кристаллов. Ворсинки на нитке являются центрами кристаллизации. Нитка с затравкой более гладка, с мелкими ворсинками, поэтому и кристаллы были меньше, чем на шерстяной нитке (приложение 6).

2.2. Кристалл из набора «ВОЛШЕБНЫЕ КРИСТАЛЛЫ»

Второй - это кристалл из набора для выращивания кристаллов «ВОЛШЕБНЫЕ КРИСТАЛЛЫ»

Для это надо:

• Пересыпать кристаллический порошок в пластиковый контейнер и залить его горячей водой. Размешать кристаллический порошок деревянной палочкой и оставить на 2 - 5 минут до его полного растворения.

• Обмыть каменную основу теплой водой и поместить ее в контейнер с горячей кристаллической смесью.

• Плотно накрыть контейнер крышкой.

• Дождаться охлаждения раствора в контейнере до комнатной температуры (примерно 1 час), и осторожно засыпать затравочные кристаллы так, чтобы они разместились на камне, и снова плотно накрыть крышкой контейнер.

• Через 24 часа снять крышку и оставить контейнер открытым.

• После того, как над поверхностью раствора покажется вершина самого высокого кристалла, надо слить остаток раствора и достать кристалл из контейнера. Высушить кристалл на воздухе и избегать контакта кристалла с водой.

Спустя 14 дней вырос очень красивые кристалл (приложение 7).

2.3. Сталактиты и сталагмиты

В пещерах очень часто встречаются сталактиты - свешивающиеся с потолка "сосульки" разных размеров, и сталагмиты - "сосульки", растущие из пола пещеры. Слово "сталактит" в переводе с греческого обозначает "натёкший по капле". Дело в том, что даже самые высокие каменные горы на Земле не являются сплошным монолитом - в них есть микротрещины, через которые вода просачивается с поверхности горы в пещеры. Но в пещеры вода приходит сквозь толщу очень медленно - буквально редкими каплями. Эти капельки воды по чуть-чуть вымывают из горной породы кальций - так получаются сталактиты. Капая на пол пещеры, вода приносит с собой кристаллики кальция, которые начинают складываться в "горку" - сталагмит. Сталагмиты обычно толще сталактитов, ведь вода при падении разбрызгивается и кристаллики рассыпаются. И сталактиты, и сталагмиты растут очень медленно - сотни и тысячи лет. Если пещера не очень высокая, то сталагмиты и сталактиты со временем срастаются.

В будущем я планирую вырастить сталактиты и сталагмиты.

Для этого, мне потребуется:

• приготовить перенасыщенный раствор соли и распределить его на 2 стакана поровну

• поставить стаканы на поднос и в течении роста не трогать, смочить нитку длиной примерно в 50 см водой и опустить один конец нитки в один стакан а другой конец в другой

• расположить стаканы на расстоянии в 5-15 см и немного прогнуть дугой нитку, подложив под ниткой пластину.

Вывод

Гипотеза полностью подтвердилась. Нам удалось вырастить кристаллы поваренной соли и из набора для выращивания кристалла, мы освоили некоторые способы выращивания кристаллов в водном растворе, научились проводить наблюдения за ростом кристалла.

Выращивание кристаллов - процесс занимательный, но требующий бережного и осторожного отношения к своей работе. Теоретически размер кристалла, который можно вырастить в домашних условиях таким способом, неограничен. Известны случаи, когда энтузиасты получали кристаллы такой величины, что поднять их могли только с помощью товарищей.

Но к сожалению есть некоторые особенности их хранения (конечно каждая соль и вещество имеют свои особенности). Чтобы предохранить его от разрушения, можно покрыть бесцветным лаком.

Литература

1. Перышкин А.В. Физика: учебник для 7 класса: для общеобразовательных учреждений / А.В. Перышкин. - 16-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2013. - 192 с.: ил.

2. ru.wikipedia.org/wiki/кристаллы : Википедия

3. Соболевский В.И. Замечательные минералы: Кн. для учащихся. - 2-е изд., доп. - М.: Просвещение, 1983.- 191 с., 8 л. ил.

4. Большая книга экспериментов для школьников - М.: Росмэн, 2009. - 264 с.

5. Интерактивная энциклопедия. Всё обо всём - М.: Махаон, 2007.

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7