Исследование кристаллической структуры некоторых минералов.

1. Тема: «Исследование кристаллической структуры некоторых
минералов».
2. Рябов Дмитрий.
3. География, 8 «Б» класс.
4. Краткая аннотация.
Знакомясь на уроках географии с понятиями «горные породы»,
«минералы», определяя на практических работах их свойства, автор
заинтересовался: что же такое минерал? Какие минералы есть у нас на
Кольском полуострове? Чем они сложены и что такое кристаллы?
В ходе работы автор изучил кристаллическую структуру минералов
Мурманской области, выяснил условия образования кристаллической
структуры некоторых минералов, им были выращены кристаллы
поваренной
соли,
медного
купороса,
красных
кристаллов
меди,
кристаллов сахара. Автор убедился в том, что минералы действительно
имеют различную кристаллическую структуру.
5. Объект исследования – минералы Мурманской области.
6. Предмет исследования – кристаллическая структура минералов.
7. Цель нашей работы – вырастить кристаллы некоторых минералов.
8. Задачи работы:
 изучить литературу по минералогии;
 изучить
условия
образования
кристаллической
структуры
минералов;
 вырастить кристаллы поваренной соли, медного купороса, красных
кристаллов меди, сахара;
 выявить особенности кристаллической структуры выращенных
минералов.
9. Методы работы:
 системный анализ литературы;
 диагностический метод;
 лабораторный;
 аналитическая обработка данных.
10.Материалы исследования.
1.Выращивание кристаллов поваренной соли.
Для практической части выращивания кристаллов нами был выбрана
поваренная соль. На Кольском полуострове данный минерал не добывается.
Однако наличие его в каждом доме, а также простота и безопасность
использования определили наш выбор.
Галит— каменная соль, в быту – поваренная соль, минерал подкласса
хлоридов, кристаллическая форма хлорида натрия (NaCl). Сырьё, из которого
изготавливается поваренная соль.
Галит формируется в виде кубических кристаллов (кубическая сингония), от
бесцветного до белого, светло- и тёмно-голубого, жёлтого и розового. Окраска
связана с примесями, в том числе красноватая окраска может быть вызвана
присутствием некоторых бактерий.
Оборудование: стеклянная ёмкость, проволочка (нитка), необходимый запас
соли, кристаллы которой Вы собираетесь выращивать.
Этапы выращивания кристаллов поваренной соли:
1.Налить воды в ёмкость (например стакан) и поставьте его в кастрюлю с
тёплой водой (не более 50°С - 60°С).
2.Насыпать пищевую соль в стакан и оставить минут на 5, предварительно
помешав. За это время стакан с водой нагреется, а соль растворится.
Желательно, чтобы температура воды пока не снижалась.
3.Добавить ещё соль и снова перемешать. Повторять этот этап до тех пор, пока
соль уже не будет растворяться и будет оседать на дно стакана. Получен
насыщенный раствор соли.
4.Перелить полученный раствор в чистую ёмкость такого же объёма,
избавившись при этом от излишек соли на дне.
5.Выбрать любой понравившийся более крупный кристаллик поваренной соли
и положите его на дно стакана с насыщенным раствором. Можно кристаллик
привязать за нитку и подвесить, чтобы он не касался стенок стакана.
6.Через 2-3 дня можно заметить значительный рост кристаллика. Если
повторить всё то же ещё раз (приготовить насыщенный раствор соли и
опустить в него этот кристаллик), то он будет расти гораздо быстрее (извлечь
кристаллик и использовать уже приготовленный раствор, добавляя в него воды
и необходимую порцию пищевой соли).
7.Необходимо помнить, что раствор должен быть насыщенным, то есть при
приготовлении раствора на дне стакана всегда должна оставаться соль (на
всякий случай). Для сведений: в 100г воды при температуре 20°С может
раствориться
приблизительно
35г
поваренной
соли.
С
повышением
температуры растворимость соли растёт.
2.Выращивание кристаллов медного купороса.
Сульфат меди - белые кристаллы, хорошо растворимые в воде. Однако из
водных растворов, а также на воздухе хотя бы с незначительным содержанием
влаги кристаллизуется голубой пентагидрат CuSO4 · 5H2O — медный купорос.
Благодаря этому свойству сульфат меди(II) иногда используется в качестве
индикатора влажности помещения.
Медный купорос применяют в сельском хозяйстве для борьбы с
вредителями и
болезнями растений, в промышленности при производстве
искусственных волокон, органических красителей, минеральных красок, в
гальванопластике и др.
Мы купили этот препарат в магазине «Все для сада и огорода». Правило
такое - чем чище соль сульфата меди - тем красивее вырастут кристаллы.
Выращиваются кристаллы медного купороса подобным образом, также как
кристаллы поваренной соли. Насыщенный раствор готовят из воды и медного
купороса. Медный купорос хорошо растворяется в воде. Кристаллическая
структура кристаллов медного купороса – триклинная. Когда кристалл вырос
достаточно большим, мы вынули его из раствора, обсушили, обрезали нитку и
покрыли грани кристалла бесцветным лаком, чтобы предохранить от
"выветривания" на воздухе.
При работе с этим химическим реактивом необходимо соблюдать технику
безопасности.
Правила по технике безопасности:
1.Работать с этим веществом надо очень аккуратно.
2.Крупинки ни в коем случае не должны попасть в пищевые продукты.
3.Пользоваться
для
выращивания
кристаллов
необходимо
специальной
посудой, её пометить, например, «Для опытов».
4.После работы с медным купоросом обязательно вымыть руки с мылом – это
соединение хорошо растворяется в воде и легко смоется с кожи.
3.Выращивание красных кристаллов меди.
Оборудование:
медный купорос, поваренная соль, стальная пластинка по
форме ёмкости (немного меньшего периметра, можно использовать стальную
стружки или кнопки), где будут расти кристаллы меди и кружок из
промокательной бумаги в форме сечения.
Этапы выращивания:
1.Положить немного медного купороса на дно пузырька (желательно
равномерно по площади).
2.Сверху насыпать поваренной соли и закрыть всё это вырезанным кружком
бумаги.
3.На бумагу положить железную пластинку (или засыпать стальной стружкой).
4.Всё вместе залить насыщенным раствором поваренной соли (такой раствор
мы готовили из поваренной соли).
5.Оставить ёмкость приблизительно на неделю. За это время вырастут
иглоугольные красные кристаллы меди. В период роста кристалла нельзя
переносить ёмкость, не изымать кристаллики из раствора.
К сожалению, чистая медь на воздухе быстро тускнеет, и красивые медные
кристаллы через 3 дня у нас потускнели, а потом вовсе сильно потемнели. В
литературе способов сохранить кристаллы на воздухе мы не нашли.
4. Выращивание кристаллов сахара.
Оборудование: стеклянная емкость с крышкой, проволочка (нить), вода,
сахарный песок.
Вырастить хорошие кристаллы сахара трудно. При растворении в воде сахар
образует очень густую, вязкую, сиропообразную жидкость, в которой молекулы
сахара могут двигаться лишь с большим трудом. Поэтому им трудно
организовать упорядоченную структуру, которую мы называем кристаллом.
Секрет успешного выращивания кристаллов сахара состоит в том, чтобы
поддерживать раствор достаточно теплым, для того чтобы молекулы в нем
были подвижными, и, в то же время, предотвратить его быстрое испарение с
поверхности, так чтобы на поверхности не образовывалась сплошная корка из
мелких кристалликов.
Достичь этого можно следующим образом:
1.Осторожно, при постоянном перемешивании, нагревайте полторы чашки
воды с одной
чашкой сахара, пока весь сахар не растворится и раствор не
станет прозрачным.
2.Поместите раствор в банку для варенья и закройте банку крышкой, но не
завинчивайте крышку. Банку надо поддерживать очень теплой в течение
нескольких дней. Испаряющаяся с поверхности вода будет конденсироваться
на крышке и капать обратно в сосуд, предотвращая образование поверхностной
корки. Небольшое количество воды будет все же испаряться, так как крышка
закрыта неплотно.
3.В конце концов вырастут кристаллы очень красивой формы, присущей
кристаллам сахара. Рост кристаллов очень медленный и потребует много
времени.
11. Выводы исследования.
Таким образом, в ходе работы мы:
 изучили литературу по минералогии;
 изучили условия образования кристаллической структуры минералов;
 в ходе лабораторного опыта нами были выращены кристаллы поваренной
соли, медного купороса, красных кристаллов меди, кристаллов сахара;
 с помощью лабораторного метода мы убедились в том, что минералы
действительно имеют кристаллическую структуру.
Над этой работой мы работали около года. В дальнейшем мы планируем
продолжить работу по выращиванию кристаллов. Например,
из квасцов
(двойные соли металлов серной кислоты), тиосульфата натрия (раньше
использовался для изготовления фотографий) и др. Выращивание этих
кристаллов требует больше знаний, которые мы получим на уроках химии.
Поэтому мы планируем заняться более научным изучением условий
образования и роста кристаллов (температуры, скорости испарения воды), что
несомненно влияет на величину вырастающих кристаллов и на скорость их
образования.
По итогам работы мы планируем выпустить брошюру с методикой
выращивания
различных
видов кристаллов.
Материалы
работы
будут
использованы на уроках географии (6 класс), физики, химии, а также на
факультативных занятиях по географии.