Оглавление
Введение.............................................................................................................. 3
1 Теория кристаллов........................................................................................... 5
1.1 Что такое кристалл?...................................................................................... 5
1.2 Формы кристаллов....................................................................................... 6
1.3 Способы образования кристаллов …………………………………………
1.4 Применение кристаллов…………………………………………………
2 Образование кристаллов................................................................................. 7
2.1 Образование кристаллов в природе............................................................ 7
2.2 Выращивание кристаллов в промышленности........................................... 9
2.3 Выращивание кристаллов в домашних условиях..................................... 11
2.3.1 Приготовление раствора......................................................................... 11
2.3.2 Фильтрация раствора.............................................................................. 11
2.3.3 Выращивание крупных одиночных кристаллов.................................... 11
2.3.4 Выращивание сростков кристаллов (друз)............................................ 12
3 Мои опыты..................................................................................................... 13
3.1 Поваренная соль......................................................................................... 13
3.2 Кристаллы из сахара.................................................................................. 14
3.3 Медный купорос......................................................................................... 15
Заключение........................................................................................................ 17
Список используемой литературы................................................................... 19
Введение
«Почти весь мир кристалличен.
В мире царит кристалл и его
твердые, прямолинейные законы».
А.Е. Ферсман.
Большинство окружающих нас твердых тел представляют собой вещества в кристаллическом состоянии.
Возможно, вы считаете, что кристалл - это редкий и красивый минерал или драгоценный камень. Отчасти вы правы. Изумруды и бриллианты являются кристаллами. Но не все кристаллы редки и красивы. Каждая отдельная частица соли или сахара - тоже кристалл!
На уроках физики и химии при изучении темы «Агрегатные состояния вещества» мы узнали, что кристаллы получают не только в промышленных и домашних условиях, их также можно встретить 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 образовывается жемчуг.
Кристаллами являются алмазы, рубины, сапфиры и другие драгоценные камни. Но кристаллы также можно получить лабораторным путем. Например, за сутки в лаборатории можно вырастить кристалл соли массой около 1 килограмма. 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. Провести такой опыт - самим вырастить кристалл в домашних условиях, решили мы.
Актуальность исследования состоит в том, что выращивание кристаллов - увлекательное занятие, самое простое, доступное и недорогое для большинства юных открывателей. Объясняется интересом образования различных по форме и цвету кристаллов в любое время года.
Целью данной работы является изучение процесса роста кристаллов
в природе, в промышленности и в домашних условиях, а также научиться выращивать кристаллы соли, сахара и медного купороса в домашних условиях.
Задачи исследования:
- более подробно узнать о видах кристаллов и методах их выращивания;
- узнать о значении кристаллов в жизни человека;
- подобрать доступное оборудование и сырье для производства кристаллов;
- вырастить кристаллы соли, сахара и медного купороса;
- познакомиться и использовать необходимые меры безопасности и защиты при проведении эксперимента;
- изучить условия образования кристаллов, их формы, цвета;
- проанализировать полученные результаты.
Объект исследования:
- соль и кристаллы соли;
- медный купорос;
- сахар и кристаллы сахара.
Предмет исследования - процесс кристаллизации.
Использовались следующие методы исследования:
- Исследовательский (подбор материала в соответствии с тематикой проекта, используя научную литературу и интернет ресурсы);
- Аналитический – обобщение полученных опытов.
Выращивание кристаллов - это сложный технологический процесс, поэтому, чем дольше ждёшь, тем более впечатляющими будут результаты.
Практическое значение исследования в том, что оно может быть использовано на уроках физики, химии, географии, во внеклассных мероприятиях, в кружках.
1 Теория кристаллов.
1.1 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.
В природе существуют сотни веществ, образующих кристаллы. Вода – одно из самых распространенных из них. Замерзающая вода превращается в кристаллы льда или снежинки.
Вы, конечно, обращали внимание на бесконечное разнообразие снежинок. Еще в 17 веке знаменитый астроном Иоганн Кеплер написал трактат «О шестиугольных снежинках», а спустя три столетия были изданы альбомы, в которых представлены коллекции увеличенных фотографий тысяч снежинок, причем ни одна из них не повторяет другую (рис 1).
Кристаллы - вещества, в которых мельчайшие частицы (атомы, ионы или молекулы) «упакованы» в определенном порядке. В результате при росте кристаллов на их поверхности самопроизвольно возникают плоские грани, а сами кристаллы принимают разнообразную геометрическую форму (рис 2 и рис 3):Рисунок 1 - Разнообразие снежинок.
Рисунок 2 - Кристаллы пирита Рисунок 3 – Кристаллы
халькантита.
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 форму различных призм, основанием которых могут быть правильный треугольник, квадрат, параллелограмм и шестиугольник (рис 4).
Рисунок 4 – формы кристаллов.
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.
Кристаллические решётки металлов часто имеют форму гранецентрированного (медь, золото) или объёмно-центрированного куба (железо), а также шестигранной призмы (цинк, магний). Приведем несколько примеров кристаллических решеток:
- Рисунок 5 – КР золота () Рисунок 7 – КР железа (Fe)
- 6 – КР меди (Cu) 8 – КР хлорида натрия (NaCl)
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.
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.
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.
Скачать проект | 
