Выращивание кристаллов в домашних условиях

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа № 28 с углубленным изучением отдельных предметов
имени А.А. Угарова»
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
НА ТЕМУ: «ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ
В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ»
выполнили:
обучающиеся 1 класса «Д»
Добряков Данил
Парухин Никита
руководитель:
Амитина Оксана Владимировна,
учитель начальных классов
Старый Оскол
2012-2013 учебный год
Введение
С древнейших времен кристаллы поражали человеческое воображение своим
исключительным геометрическим совершенством. Наши предки видели в них творение
ангелов или подземных духов. 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. Позднее, когда те же
самые минералы стали разрезать и полировать, как драгоценные камни, многие суеверия
сохранились в талисманах «на счастье» и «своих камнях», соответствующих месяцу
рождения. Все драгоценные природные камни, кроме опала, являются кристаллическими, и
многие из них, такие, как алмаз, рубин, сапфир и изумруд, попадаются в виде прекрасно
ограненных кристаллов.
Наиболее известные примеры кристаллов: лед, алмаз, кварц, каменная соль.
Из книг мы узнали, 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. Слово «кристаллы» произошло от двух
греческих слов «холод» и
«застывать», то есть «застывший лед».
Кристаллы замерзшей воды, т.е. лед и снег, известны всем. Эти кристаллы почти
полгода (а в полярных областях и круглый год) покрывают необозримые пространства Земли,
лежат на вершинах гор и сползают с них ледниками, плавают айсбергами в океанах. В
морозное весеннее или осеннее утро, когда солнце еще не успело уничтожить следы ночных
заморозков, деревья и кусты покрыты инеем. На ветках повисли капли льда. Вглядитесь:
внутри ледяных капель видны пучки тонких шестигранных иголочек - кристалликов льда.
Покрытые инеем листья кажутся щетками: как щетинки стоят на них блестящие
шестигранные столбики кристаллов льда. Сказочным богатством кристаллов, хрустальным
нарядом украшен лес.
Каждый отдельный кристаллик льда, каждая снежинка хрупка и мала. На снежинках
легче всего убедится в том, что форма кристаллов правильна и симметрична. Удивительно
разнообразны формы звездочек-снежинок, но симметрия их всегда одинакова: только шесть
лучей.Снежинка может быть только шестилучевой - такова симметрия строения кристаллов
снега.
Кристаллы образуются, когда какое-либо вещество или их комплекс переходит из
жидкого или газообразного состояния в твердое. По размерам природные кристаллы могут
быть самыми разными: от микроскопических до весьма крупных вплоть до нескольких
метров длиной и в поперечном сечении. Внешний облик кристаллов зависит от того,
насколько спокойно происходил их рост. Большинство кристаллов в природе растут медленно
- тысячи и миллионы лет. Некоторые кристаллы растут очень быстро, например кристаллы
растворимых солей, в кратерах действующих вулканов.
Кроме того, кристаллы можно выращивать из раствора. Это удивительное свойство
кристаллических тел!
Цель исследования: познакомиться с разнообразием кристаллов, вырастить кристаллы
разнообразных веществ из растворов.
Задачи:




узнать, что такое кристалл,
выяснить, какие условия нужно создать для роста кристаллов,
наблюдать процесс роста,
доказать, что можно вырастить кристаллы в домашних условиях.
Предмет исследования: кристаллы медного купороса, поваренной соли.
Методы исследования:
 эксперимент,
 наблюдение,
 фиксирование результатов,
 анализ результатов.
Область применения результатов: использование результатов исследования на уроках
окружающего мира, пополнение моей коллекции минералов, представление результатов
работы воспитанникам детского сада.
Гипотеза: Мы предположили, что в домашних условиях можно сократить период роста
кристаллов с нескольких тысяч лет (в естественных условиях) до нескольких месяцев.
Если изменять условия кристаллизации и растворять различные вещества, то
можно получать кристаллы разной формы и цвета.
Ход эксперимента.
Кристаллы могут образовываться тремя способами:
1 способ: Именно из-за охлаждения миллионы лет назад на Земле появились многие
минералы. «Раствором» для этого «опыта» служила магма – расплавленная масса горных
пород в недрах Земли. Поднимаясь к поверхности из раскалённой глубины, магма
охлаждалась. И в результате этого охлаждении, которое могло длиться не одну тысячу лет,
образовались те самые минералы, по которым мы ходим, на которые взбираемся. Процесс
этот очень длительный.
2 способ: При испарении («высыхании») вода превращается в пар и улетучивается.
Но растворённые в воде химические вещества не могут испариться вместе с ней и оседают в
виде кристаллов. Самый простой пример – соль, которая образовывается при испарении
воды из соляного раствора. И в этом случае, чем медленнее испаряется вода, тем лучше
получаются кристаллы. Именно по такому способу мы выращивали свои кристаллы.
3 способ: Кристаллы могут также расти при конденсации паров –
так получаются снежинки и узоры на холодном стекле.
При
использовании
получаются,
если
всех
используется
способов
затравка
наилучшие
–
небольшой
результаты
кристалл
правильной формы, который помещают в раствор или расплав. Таким
способом
получают,
например,
кристаллы
рубина.
Выращивание
кристаллов драгоценных камней проводят очень медленно, иногда годами. Если же ускорить
кристаллизацию, то вместо одного кристалла получится масса мелких. (Так у меня и
получилось).
ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ МЕДНОГО КУПОРОСА
Медный купорос - химически активная соль!
Работу проводить обязательно в перчатках и под наблюдением взрослых! Нужно
тщательно мыть руки после работы с порошком, растворами или кристаллами медного
купороса!
Опыт 1.
Этап 1: Растворим
соль, из которой будет расти кристалл, в подогретой воде.
Подогреть необходимо для того, чтобы соли растворилось немного больше, чем
может раствориться при комнатной температуре. Для этого стакан поставить в
кастрюлю с теплой водой. Растворять соль до тех пор, пока соль уже больше не
растворяется. Профильтровать раствор.
Этап 2: Насыщенный раствор перелить в другую ёмкость, где можно производить
выращивание кристаллов. В банку можно добавить несколько кристалликов соли в
качестве затравки.
Этап 3: Примерно через сутки на дне банки образуются маленькие кристаллики.
Выделить один из них. Привязать на нитку кристаллик соли. Нитку можно
привязать, например, к спичке (можно также сделать перемычку из стержня
шариковой ручки) и положить спичку на края стакана (ёмкости), где находится
насыщенный раствор. Кристаллик опустить в насыщенный раствор.
Этап 4: Перенести ёмкость с насыщенным раствором и кристалликом в место, где
нет сквозняков, вибрации и сильного света. Соблюдение этих условий при
выращивании кристаллов является обязательным.
Этап 5: Накрыть сверху ёмкость с кристалликом (например бумагой) от попадания
пыли
и
мусора.
Оставить
раствор
на
несколько
дней.
Так
получается
монокристалл.
Этап 5:
Оставим несколько кристалликов на дне сосуда. Через несколько дней
получается поликристалл.
Опыт 2.
Этап 1:Растворим
соль, из которой будет расти кристалл, в подогретой воде.
Растворять соль до тех пор, пока соль уже больше не растворяется. Профильтровать
раствор.
Этап 2: Насыщенный раствор перелить в две емкости. Одну вынесем на балкон и
охладим быстро. Другую будем охлаждать при комнатной температуре.
Этап 3: После того, как выращивание кристаллов завершено сравним результаты.
Результаты исследования: в зависимости от температуры окружающей среды кристаллы
получаются разными по форме и размерам. При сильном охлаждении кристалл появился
быстрее, чем при комнатной температуре. Заметно, что при медленном охлаждении
кристаллы выпали более крупные и правильной формы, чем при быстром охлаждении.
Кристалл, выращенный при медленном охлаждении, имеет более крупные грани.
Следовательно, при медленном охлаждении можно вырастить кристаллы более правильной
формы и с крупными гранями.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Многие видные ученые начинали свои первые опыты именно с выращивания
кристаллов. Помимо чисто внешних эффектов, эти опыты заставляют задумываться над тем,
как устроены кристаллы и как они образуются, почему разные вещества дают кристаллы
разной формы, а некоторые вовсе не образуют кристаллов, что надо сделать, чтобы
кристаллы получились большими и красивыми.
Гипотеза исследования полностью подтвердилась: кристаллы соли могут появляться
при создании определенных условий; и если изменять условия кристаллизации и растворять
различные вещества, то можно получать кристаллы разной формы, цвета и в разные сроки.
Мы учились работать с источниками информации.
Узнали что такое кристаллы, какие они могут быть, почему они растут и зачем они нужны.
Освоили некоторые способы выращивания кристаллов разных веществ.
Наблюдали рост кристалла в разных условиях.
Научились вести дневник наблюдений
Провели изучение растворимости медного купороса в воде при разных температурах.
Узнали, что у веществ разного химического состава кристаллы имеют разную форму и
отличаются по таким свойствам, как симметрия.
Таким образом, после проведения исследования могу сделать следующие выводы:

Кристаллы различных веществ имеют разную форму;

На форму кристаллов соли влияет температура, при которой выращивали
кристалл:
повышение
температуры
раствора
ускоряет
образование
кристаллов,
увеличивается их количество, но их величина уменьшается.

Растворимость вещества возрастает с повышением температуры сильно;

Кристалл, выращенный при медленном охлаждении, имеет более крупные грани;

Одни кристаллы яркого цвета, другие – бесцветны;

Крупные кристаллы прозрачны.

Одни растут быстро, другие – медленно.
Работа по этой теме
еще незакончена. Можно исследовать и другие факторы,
влияющие на рост кристаллов, выращивать кристаллы из других солей.
Можно попробовать вырастить сообщество разных кристаллов в одном сосуде. Все еще
впереди! Приобретенные знания, умения и навыки обязательно пригодятся в дальнейшей
учёбе.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ





Википедия http://ru.wikipedia.org/wiki/E519
Геология Земли http://www.geologiazemli.ru/articles/112
Кристаллов.NET http://www.kristallov.net/mineraly.html
Ольгин О., «Опыты без взрывов», М.; «Химия», 1995 г
Плешаков А.А., «От земли до неба», М.; «Просвещение», 2002 г.;