Исследовательская работа. «Выращивание кристаллов в домашних условиях»

V МУНИЦИПАЛЬНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

УЧАЩИХСЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ ЗАТО АЛЕКСАНДРОВСК «ЗОЛОТОЙ РОСТОК. ЮНИОР»

«Выращивание кристаллов в домашних условиях»

Автор: Логунов Олег Андреевич,

3 класс, МБОУ ООШ № 2

Научный руководитель:

Лебедева Оксана Владимировна,

учитель начальных классов,

МБОУ ООШ № 2

ЗАТО Александровск

2015

Оглавление

Введение 3

Глава 1. Теоретическая часть:

1. Происхождение слова «кристалл» 4

2. Виды кристаллов 5

3. О чём говорят легенды 5

Глава 2. Практическая часть:

1. Получение кристаллов в домашних условиях 6

2. Интервью с учителем химии 7

3. Мастер-класс «Выращивание кристаллов из соли» 8

Заключение 8

Список литературы 9

Приложение 1 10

Приложение 2 11

Приложение 3 13

Введение

Мы живем в мире кристаллов. Наши дома и города построены из камня и металла, т. е. в основном из кристаллов. Мы ходим по кристаллам, добываем кристаллы из земли, создаем изделия из кристаллических материалов, посылаем в космос кристаллические приборы, едим кристаллы, лечимся кристаллами и даже сами частично состоим из кристаллов. Нет такого места на Земле, где бы не было кристаллов. И не только на Земле! Из межпланетного пространства иногда прилетают к нам осколки небесных тел - метеориты. Они тоже сложены кристаллами. Советские астрономы установили недавно, что облака Юпитера и Сатурна состоят, из кристаллов аммиака, а кольца Сатурна покрыты кристаллами инея. И есть даже данные для предположения, что сердцевина таких звезд, как «белые карлики», тоже представляет собой кристаллическое вещество. Что такое кристаллы? Какими свойствами они обладают? Как растут кристаллы? Можно ли кристалл вырастить в домашних условиях? Как и где они применяются в настоящее время? Вот эти вопросы заинтересовали нас, и мы попытались найти на них ответы. Цель работы: провести исследование по выращиванию кристаллов поваренной соли и сахара в домашних условиях, исходя из этого, были поставлены следующие задачи: Задачи: 1. собрать сведения о кристаллах; 2. познакомиться с мерами безопасности при проведении экспериментов; 3. подобрать дома доступное оборудование и сырье для выращивания кристаллов; 4. вырастить кристаллы поваренной соли, сахара в домашних условиях; 5. провести мастер - класс «Волшебный мир кристаллов»; 6. проанализировать полученные результаты. Объект и предмет исследования: Объект исследования: кристаллы. Предмет исследования: процесс кристаллизации. Гипотеза исследования: Мы предположили, что если создать определенные условия, то можно получить кристаллы разной формы и цвета в домашних условиях. Методы и приемы исследования: 1. изучение информации из книг, журналов, газет, интернета; 2. мастер - класс; 3. эксперимент; 4. наблюдение. Результаты исследования: Составили таблицу «Лечебные свойства кристаллов» (Приложение 1) Провели мастер - класс «Выращивание кристаллов из соли» (Приложение 2)

Разработали рекомендации по выращиванию кристаллов в домашних условиях

(Приложение 3)

Глава 1. Теоретическая часть

1. Происхождение слова «кристалл»

2. Виды кристаллов

Кристалл обладают особыми свойствами. Кристаллические твердые вещества встречаются в виде отдельных одиночных кристаллов - монокристаллов - и в виде поликристаллов, представляющих собой скопление беспорядочно ориентированных мелких кристалликов - кристаллитов, иначе называемых (кристаллическими) зернами. Кристаллы бывают разной формы. Иногда образуются дендриты - это кристаллы, похожие на веточки дерева; очень хрупкие, но очень красивые. Многие кристаллы имеют очень интересную структуру. Существует даже специальный Минералогический музей, посвящённый дендритам и драгоценным камням. Кристаллы бывают различными по размерам. Многие из них можно увидеть только в микроскоп. Но встречаются гигантские кристаллы массой в несколько тонн. Разнообразие кристаллов по форме очень велико. Кристаллы могут иметь от четырех до нескольких сотен граней. Следует различать идеальный и реальный кристалл. Идеальный кристалл является, по сути, математическим объектом, имеющим полную, свойственную ему симметрию, идеализированно ровные гладкие грани и так далее. Реальный кристалл всегда содержит различные дефекты внутренней структуры решетки, искажения и неровности на гранях и имеет пониженную симметрию многогранника вследствие специфики условий роста, неоднородности питающей среды, повреждений и деформаций. Реальный кристалл не обязательно обладает кристаллографическими гранями и правильной формой, но у него сохраняется главное свойство - закономерное положение атомов в кристаллической решётке.

3. О чём говорят легенды

Нет, не пересказать сказок, преданий и легенд, сложенных людьми о камне с древнейших пор! Как богата фантазия человека, сложившего о кристаллах столько чудесных красивых небылиц! Только представьте себе: чтобы ослепить ядовитую змею, достаточно показать ей ярко-зеленый камень - изумруд. А чтобы избавиться от дурных снов, надо носить на пальце кольцо с рубином. Ваш конь станет выносливым и послушным, если в его уздечку вплести синий камешек - бирюзу. Есть, оказывается, камни, которые охраняют человека от болезней, от воров, от землетрясений... Конечно, любой из нас, услышав эти наивные сказки, просто улыбнется. А было время, когда любой легенде люди верили беспрекословно, когда за цветные камни платили громадные деньги, чтоб не только украсить ими свои одежды, но и спастись с их помощью от "дурного глаза", от болезней, от пожаров и наводнений. И было это потому, что люди не знали происхождения различных камней, видели в каждом из них чудо и придумывали множество всяких небылиц, присущих якобы разноцветным минералам. Изучая материалы о волшебных свойствах кристаллов, мы составили таблицу «Лечебные свойства кристаллов» (Приложение 1). Верить в их волшебные свойства или нет дело ваше, но выбирая украшение из кристаллов, задумайтесь об их свойствах, а вдруг поможет?!

Глава 2. Практическая часть

2.1 Интервью с учителем химии

Прежде чем начать эксперимент, мы решили встретиться с учителем химии школы № 2 г. Полярный, Злобиной Аллой Ивановной и задать ей несколько вопросов. ИНТЕРВЬЮ: Здравствуйте. Алла Ивановна, подскажите из чего можно вырастить кристалл? Вырастить кристалл можно из разных веществ. В обычных условиях можно выращивать кристаллы соли. Например, из обычной пищевой соли (хлорид натрия NaCl). Подойдёт и любая другая соль (соль - с химической точки зрения), например, можно получить красивые синие кристаллы из медного купороса или любого другого купороса (например, железного). Можно использовать квасцы (двойные соли металлов серной кислоты), тиосульфата натрия (раньше использовался для изготовления фотографий). Для всех этих солей не требуется особых каких-то условий. Расскажите нам пожалуйста о способах выращивания кристаллов? Выращивание кристаллов производят разными способами. Например, охлаждая насыщенный раствор. С понижением температуры растворимость веществ уменьшается (в основном, это касается безводной соли), и они, как говорят, выпадают в осадок. Сначала в растворе и на стенках сосуда появляются крошечные кристаллы-зародыши. Когда охлаждение медленное, а в растворе нет твёрдых примесей (скажем, пыли), зародышей образуется немного, и постепенно они превращаются в красивые кристаллики правильной формы. При быстром охлаждении возникает много мелких кристалликов, почти никакой из них не имеет правильную форму, ведь их растёт множество, и они мешают друг другу. Выращивание кристаллов можно осуществить и другим способом - постепенным удалением воды из насыщенного раствора. И в этом случае, чем медленнее удаляется вода, тем лучше получается результат. Оставьте открытым сосуд с раствором при комнатной температуре на длительный срок, накрыв его листом бумаги, - вода при этом будет испаряться медленно, и пыль в раствор попадать не будет. Растущий кристаллик можно либо подвесить в насыщенном растворе на тонкой прочной нитке, либо положить на дно сосуда. В последнем случае кристаллик периодически надо поворачивать на другой бок. По мере испарения воды в сосуд следует подливать свежий раствор. Даже если наш исходный кристаллик имел неправильную форму, он рано или поздно сам выправит все свои дефекты и примет форму, свойственную данному веществу, например, превратится в октаэдр³ ((от греч. οκτώ, «восемь» и греч. έδρα - «основание») - один из пяти выпуклых правильных многогранников, так называемых Платоновых тел.), если используете соль хромокалиевых квасцов, ромб - если используете медный купорос. Какие правила нужно соблюдать чтобы кристаллы получились как можно более красивыми и имели геометрическую форму? Для того, необходимо приготовить чистый раствор: 1. Использовать вещество с как можно более высокой степенью чистоты. 2. Использовать кипячёную (лучше дистиллированную) воду для приготовления раствора. 3. Готовить раствор в химической посуде (желательно). 4. Обязательно необходимо профильтровать раствор после его приготовления. 5. Во избежание попадания пыли накрыть ёмкость с раствором листком бумаги. Скажите, пожалуйста, от чего зависит форма кристалла? Форма кристаллов одной и той же соли зависит от многих факторов: - Если начальная концентрация сильно высокая, то у вас вырастет друза (сросшиеся кристаллы). - В течение всего времени роста кристалла желательно поддерживать одну и ту же температуру, т. к. даже незначительные перепады способны повлиять на его форму. - Если раствор будет недостаточно чистым или в него попадёт пыль, то это может существенно повлиять на форму кристалла. - Очень часто необходимо достать кристалл из раствора для каких-либо целей (сменить раствор, например). Никогда не берите кристалл руками: на руках постоянно присутствует слой кожного сала, который при попадании на растущую грань кристалла препятствует росту этой грани. Для того, чтобы достать кристалл, очень удобно использовать пинцет (желательно хромированный). Алла Ивановна, большое вам спасибо за полезную информацию!

2.2 Получение кристаллов в домашних условиях

Проанализировав литературу и поговорив с учителем химии, мы приступили к опытам. Опыт 1. Цель: получить кристаллы из поваренной соли. Для этого нам понадобилось:

1. ёмкость;
2. поваренная соль;
3. палка для перемешивания раствора;
4. нитка и 1 кристаллик соли.

3. Мастер-класс «Выращивание кристаллов из соли»

Заключение Выращивание кристаллов - процесс - занимательный, но требующий бережного и осторожного отношения к своей работе. К сожалению, есть некоторые особенности их хранения. Чтобы предохранить его от разрушения, можно покрыть его бесцветным лаком. Теоретически размер кристалла, который можно вырастить в домашних условиях, неограничен. Известны случаи, когда энтузиасты получали кристаллы такой величины, что поднять их могли только с помощью товарищей. Можно получить фигурки из кристаллов. Для этого надо приготовить каркас из проволоки, обмотанной обычными нитками или ватой, окунуть его в насыщенный раствор, тут же вынуть и просушить при комнатной температуре. Нитки пропитаются раствором и при высыхании на них образуются мельчайшие кристаллики, которые в дальнейшем послужат "затравками". А дальше опустить этот каркас в раствор и наращивать на нем кристаллы. Если опустить в раствор разборную синтетическую елочку, предварительно обмотав ее ствол и ветви нитками, то можно вырастить "заснеженную" елку. В результате экспериментов можно получить целую коллекцию сувениров. В ходе исследовательской работы гипотеза исследования полностью подтвердилась: кристаллы соли можно выращивать даже в домашних условиях при создании определенных условий и, если изменять условия кристаллизации и растворять различные вещества, то можно получать кристаллы разной формы, цвета и в разные сроки. После завершения исследования разработали рекомендации по выращиванию кристаллов в домашних условиях. (Приложение 3). В дальнейшем мы планируем:

1. Провести мастер-класс «Выращивание кристаллов из соли» в 3-х классах нашей школы.
2. Распространить среди учеников начальной школы памятки - рекомендации по выращиванию кристаллов в домашних условиях.

Список литературы

1. Алексинский В.Н. Занимательные опыты по химии: Книга для учителя. - М.: «Просвещение»,1995.

2. Бокий Г. Б. Кристаллохимия. - Москва «Наука», 2001.

3. Буянова Н. Ю. Я познаю мир./ Буянова Н. Ю. - М.: ООО «Издательство АСТ-ЛТД». 1998. - 480с.

4. Ольгин О., Опыты без взрывов, М.: «Химия», 1995.

5. Шаскольская М.П. Кристаллы. - М.: «Наука», 1998.

6. ru.wikipedia.org/

7. course-crystal.narod.ru/p31aa1.html

Приложение 1

«Лечебные свойства кристаллов»

КРИСТАЛЛ

ЛЕЧЕБНЫЕ СВОЙСТВА

Алмаз

Лечит психические заболевания, страхи, лунатизм, бессонницу, способен облегчить отказ от вредных привычек.

Гранат

Лечит лёгочные заболевания, головную боль, высокую температуру, заболевания горла.

Изумруд

Лечит головную боль, заболевания желудка, стабилизирует артериальное давление.

Рубин

Лечит депрессию, эпилепсию, повышенное кровяное давление, заболевания крови, сердца, глаз.

Бирюза

Лечит язву желудка, печень, бессонницу, останавливает кровотечение.

Приложение 2

Мастер-класс " Выращивание кристаллов из соли "

Цель: используя растворы различных солей, можно вырастить кристаллы окрашенные и бесцветные. Для получения окрашенных кристаллов можно использовать пищевые красители. Оборудование: стеклянные банки на каждого ребёнка, толстая нить, затравка, ложка для перемешивания, карандаш для закрепления нити, салфетки.

Задачи исследования:

вырастить кристаллы из соли;

проанализировать полученные результаты.

ХОД МАСТЕР-КЛАССА:

1. Вводная часть.

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

2. Беседа: - Прежде чем приступить к практической работе, я хочу с Вами побеседовать: А знаете ли Вы, что такое кристаллы? КРИСТАЛЛЫ - (от греч. krystallos, первонач. - лед), твердые тела, атомы или молекулы которых образуют упорядоченную периодическую структуру (кристаллическую решетку). - 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 домашних условиях, используя оборудование, стоящее у вас на партах. Конечно, мы не сможем получить алмазы, сапфиры, а вот кристаллы соли получить очень просто.

3. Выполнение работы - Итак, как вырастить кристалл из соли в домашних условиях. Что необходимо: 1. Относительно большое количество поваренной соли. При этом среди этого количества должен быть хотя бы один большой кристалл, который будет служить «затравкой»; 2. ниточка, проволока или веревочка. Это будет основанием кристалла; 3. чайник с горячей водой; 4. стеклянная банка; 5. ложка, чтобы размешивать соль. На первом этапе нам необходимо растворить соль в воде. Наливаем в банку горячую воду. Добавляем в банку некоторое количество соли (например, столовую ложку). Дожидаемся полного растворения соли в воде. Снова добавляем соль в банку, растворяем. Повторяем процедуру до тех пор, пока соль не начнет оседать на дне стакана. Закрепляем на ниточке или проволоке крупный кристалл соли. Он будет служить основой, к которому впоследствии будут «прилипать» остальные мелкие частицы. Опускаем нитку в банку с солью. Кристаллик не должен касаться дна или стенок банки. Накрываем его салфеткой. Эту нужно сделать чтобы исключить попадание в кристалл пыли и грязи. Оставляем банку при комнатной температуре на несколько дней. На данном этапе главное - запастись терпением и не беспокоить солевой раствор в процессе кристаллизации. Когда вы решите, что ваш кристалл достиг нужного размера и готов, извлекаем его из стакана. Кристалл нужно срезать с основания (нитки или проволоки). Чтобы жизнь полученного кристалла была долгой, покрываем его лаком для ногтей. Он сохранит внутри кристалла воду и не даст ему со временем рассыпаться. Кристалл из соли готов. Если вы хотите получить цветной кристалл, то можно добавить в раствор пищевой краситель. Кроме поваренной соли в качестве основы домашних кристаллов могут выступать сахар и медный купорос.
4. Посмотрим последние достижения науки в нашей стране. (Просмотр видеофильма)
5. Выводы Цель мастер-класса достигнута. Мы узнали, что такое кристаллы, научились выращивать кристаллы из соли. Мир познания кристаллов на сегодня закончен, но он будет продолжен дальше. Мы будем наблюдать за ростом кристаллов. Если кто-то хочет получить более глубокие знания о кристаллах, можете прочитать дополнительную литературу.
-Спасибо за работу.

Приложение 2

Рекомендации по выращиванию кристаллов в домашних условиях

Процесс выращивание кристаллов в домашних условиях разделим на основные этапы:

Этап 1: Растворить соль, из которой будет расти кристалл, в подогретой воде (подогреть нужно для того, чтобы соль растворилось немного больше, чем может раствориться при комнатной температуре). Растворять соль до тех пор, пока будете уверены, что соль уже больше не растворяется (раствор насыщен!). Рекомендуем использовать дистиллированную воду (т.е. не содержащую примесей других солей).

Этап 2: Насыщенный раствор перелить в другую ёмкость, где можно производить выращивание кристаллов (с учётом того, что он будет увеличиваться). На этом этапе следите, чтобы раствор не особо остывал.

Этап 3: Привяжите на нитку кристаллик соли, нитку привяжите, например, к карандашу и положите его на края стакана (ёмкости), где налит насыщенный раствор. Кристаллик опустите в насыщенный раствор.

Этап 4: Перенесите ёмкость с насыщенным раствором и кристалликом в место, где нет сквозняков, вибрации и сильного света (выращивание кристаллов требует соблюдение этих условий).

Этап 5: Накройте чем-нибудь сверху ёмкость с кристалликом (например, бумагой) от попадания пыли и мусора. Оставьте раствор на пару дней.

Важно помнить!

1. Кристаллик нельзя при росте без особой причины вынимать из раствора.

2. Не допускать попадание мусора в насыщенный раствор, наиболее предпочтительно использовать дистиллированную воду.

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

1 Клавдий Клавдиан. Полное собрание латинских сочинений / Пер., вступ. ст., коммент. и указ. Р. Л. Шмаракова. - СПб.: Издательство СПбГУ. 2008. - 838 стр.

2 ru.wikisource.org/wiki

3 Селиванов Д. Ф., Тело геометрическое // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82т.). - СПб., 2001.