Исследовательская работа: «Выращивание кристаллов в домашних условиях из поваренной соли»
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
| vyrashchivanie_kristallov.docx | 36.03 КБ |
Предварительный просмотр:
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Средняя школа №16»
Выращивание кристаллов в домашних условиях из поваренной соли.
Выполнила: ученица 2 Б класса
Руководитель: Атаева Ольга Николаевна,
учитель начальных классов
Конкурс проектных и исследовательских
работ: «Я — исследователь»
г. Новый Уренгой, 2017 год
Зимой я часто любовались покрытыми инеем деревьями, внимательно рассматривала снежинки во время снегопадов.
И на одном из уроков окружающего мира я узнала, что и иней и снежинки это кристаллы, которые образовываются из паров воды.
Мне стало интересно, а из чего ещё могут образовываться такие красивые кристаллы?
А так как я очень люблю узнавать все новое и интересное, мне нравится экспериментировать, наблюдать и собирать коллекции. Мне стало интересно узнать, можно ли вырастить кристаллы в домашних условиях.
Выращивание кристаллов по истине увлекательное занятие и, пожалуй, самое простое, доступное и недорогое для большинства начинающих химиков, максимально безопасное, что немаловажно для тех, кто проводит эксперименты дома.
Тщательная подготовка и выполнение опыта по выращиванию кристаллов оттачивают навыки и умения аккуратно обращаться с веществами и правильно организовывать основные этапы своей работы. Неотъемлемой частью нашей жизни стали приборы на основе жидких кристаллов, поэтому эта тема актуальна для современного человека.
Тема исследования: выращивание кристаллов в домашних условиях из поваренной соли.
Гипотеза : при соблюдении всех правил, в домашних условиях можно вырастить кристаллы соли.
Цель проекта : вырастить кристаллы поваренной соли в домашних условиях.
- изучить исторические сведения о соли;
- узнать виды соли;
- дать определение терминам «кристалл», «кристаллизация»;
- подобрать дома доступное оборудование и сырье для производства кристаллов;
- изучить необходимые меры безопасности и соблюдать их при проведении эксперимента;
- вырастить кристаллы поваренной соли;
- проанализировать полученные результаты.
- анализ литературы(изучение, обобщение);
- наблюдение;
- сравнение;
- опытно-экспериментальные.
Объект исследования : кристаллы.
Предмет исследования : процесс кристаллизации.
Практическое значение исследования состоит в том, что полученные умения и навыки могут быть использованы на уроках окружающего мира, во внеклассных мероприятиях.
Глава 1. Основные сведения о соли и кристаллах.
1.1 Соль: история и происхождение.
В древние времена соль была дорогим товаром. Соль подавали на стол в дорогих солонках, её берегли, экономили, хвастались ею: наличие соли на столе было признаком достатка и благополучия. Солью расплачивались вместо денег. Историки писали, что в те времена за четыре небольших куска соли можно было купить раба.
В России в ХVI веке известные русские предприниматели Строгоновы самые большие доходы получали от добычи соли.С предгорий Урала соль отправлялась в Москву, Казань, Нижний Новгород, Калугу и даже за границу.
История добычи соли прослеживается в названиях старинных русских городов: Соликамск, Соль-Илецк, Солигорск, Сольветка и многих других. До настоящего времени в Соликамске сохранился солеваренный завод XIX века, который является музеем истории соли России.Многие озёра носят название Солёное.
В древности люди добывали соль так: сушили растения, которые имели солёный вкус, а затем сжигали на костре. Золу использовали в пищу.
Сейчас соль добывают со дна высохших озёр и даже тех, что ещё не высохли. Машины отсасывают из озера воду, потом её выпаривают и остаётся белый порошок, который является солью. А там, где озёра высохли, а море отступило, соль засыпана песком или землёй. Образовалась суша, а иногда и горы. Под тяжестью верхних пластов земли соль стала твёрдой, как камень – это каменная соль. Чтобы добраться до этой соли, прорывают глубокие шахты. В выработках соляных шахт создают лечебницы и санатории. Там очень целебный воздух и совсем нет вредных микроорганизмов.
В нашей стране добывают 6 миллионов тонн соли в год, 5 миллионов из которых поступает из Астраханской области, с озера Баскунчак. Питание озера происходит за счёт источников (ключей), которые впадают в озеро и приносят в течении суток в озеро более 2,5 тысяч тонн солей. Поверхность озера совершенно белая, поскольку вода в нём представляет настоящий солевой раствор: в каждом литре воды содержится 300 г соли (для сравнения: в Чёрном море – до 60 г). Соль на озере Баскунчак добывают при помощи соледобывающего комбайна.
Добыча соли на Урале производится в городе Соль-Илецк Оренбургской области и в городе Соликамск Пермского края. На уникальном, созданном природой, Илецком месторождении ведётся добыча каменной пищевой поваренной соли подземным способом на глубине 300 м. В целях профилактики йодо-дефицитных заболеваний, часть соли обогащается йодом и готовая, отсортированная соль поставляется потребителям. ОАО «Илецксоль» — один из крупнейших поставщиков высококачественной каменной пищевой поваренной соли высшего сорта в России, годовая мощность добычи которого составляет миллион тонн в год.
Итак, из литературы мы узнали, что в древности люди добывали соль интересным способом: сушили растения, которые имели солёный вкус, а затем сжигали на костре. Золу использовали в пищу. Кроме того, соль дала название некоторым старинным русским городам: Соликамск, Соль-Илецк, Солигорск, Сольветка и другим, а так же многие озёра носят название Солёное. Стало известно, что из добываемых 6 миллионов тонн соли в год, 5 миллионов поступает из Астраханской области, с озера Баскунчак. Поверхность озера совершенно белая, поскольку вода в нём представляет настоящий солевой раствор: в каждом литре воды содержится 300 г соли.
Соль – это вещество, которое имеет весьма противоречивые свойства: с одной стороны соль приносит пользу, а с другой стороны – вред.
В мире существует два основных вида соли, которые разделяются по способу добычи и качества – это поваренная соль и морская соль.
1. Поваренная соль (хлорид натрия) – это пищевой продукт. В молотом виде представляет собой мелкие кристаллы белого цвета. Суточная потребность соли составляет 10-15 г – у взрослого человека, и 6 – 7 г – у ребёнка, а в условиях жаркого климата – до 30 г у взрослого. Недостаток соли организм восполняет разрушением костной и мышечной тканей. Нехватка соли в организме может привести к депрессиям, нервным и психическим заболеваниям, нарушением пищеварения. При хронической нехватке соли в организме возможен летальный исход. Доказано, что человек может выдержать полное отсутствие соли в диете не более 10-11 суток.
Однако многие специалисты в области здорового питания полагают, что человеку достаточно соли, получаемой с продуктами питания, и искусственно добавляемая в пищу соль становится одной из причин различных заболеваний.
Соль — самая древняя приправа к еде, известная человеку. Без неё не обходится приготовление практически ни одного блюда. Соль имеет хорошо знакомый каждому человеку характерный вкус, без которого пища кажется пресной. Но соль не только улучшает вкусовые качества еды, она просто жизненно необходима нам. Она регулирует работу сердца и мышц, содержится в желудочном соке, желчи. Все знают, что слёзы, пот, кровь человека на вкус солёные – значит, там тоже содержится соль. Всего в нашем организме находится около 200 г соли.
Поваренная соль обладает слабыми антисептическими свойствами – 10-15% содержание соли предотвращает развитие гнилостных бактерий, что обуславливает её широкое применение в качестве консерванта. Кроме того, поваренная соль является важным сырьём для химической промышленности, используется для получения соды, хлора, соляной кислоты и других соединений.
- Среди областей применения соли можно назвать фармацевтику, производство удобрений, а также изготовления мыла и средств для смягчения воды и крашения тканей.
- Интересное применение соли нашлось в жилищно – коммунальном хозяйстве. Соль, смешанная со снегом, вызывает его таяние. Это явление используется для очистки дорог от льда и снега.
2.Морская соль — это хлорид натрия, но в ней содержится огромное количество микроэлементов и минеральный веществ. В составе морской соли содержится около 100 минералов: калий, бром, цинк, йод, селен, кальций, железо и другие. Самой ценной солью считается серая морская соль, хотя она на вид и невзрачная, но очень полезная. Серый цвет она имеет потому, что в её состав включены частички водорослей и океанической глины.
Все элементы, которые входят в состав морской соли, положительно влияют на наш организм в целом:
— успокаивают нервную систему
— улучшают питание клеток
— способствуют заживлению ран
— снимают аллергические реакции
— улучшают свёртываемость крови
— препятствуют образованию анемии
— придают эластичность сосудам
— способствуют работе щитовидной железы
— улучшают состояние волос и кожи
Натуральная морская соль добывается из моря. Она и пахнет морем.
Морскую соль выпаривают из морской воды на солнце, не подвергая никаким химическим обработкам, поэтому всё полезное в ней сохраняется на долгие годы. Морская соль, растворённая в воде, является настоящим эликсиром бодрости и здоровья. Широко распространено применение морской соли как лечебно-профилактического средства, улучшающего состояние кожи. Морская соль является уникальным оздоровительным средством.
Итак, соль – это вещество, которое с одной стороны приносит пользу, а с другой стороны – вред. В мире существует два основных вида соли, которые разделяются по способу добычи и качеству – это поваренная и морская соли. Поваренная соль добывается методом разработки шахт. Морскую соль выпаривают из морской воды на солнце, не подвергая никаким химическим обработкам, поэтому всё полезное в ней сохраняется на долгие годы.
Соль или хлористый натрий представляет собой белое кристаллическое минеральное вещество. При рассмотрении соли крупного помола можно увидеть маленькие кристаллики.
Кристалл – по данным энциклопедии – твёрдое тело. Кристаллы, в переводе с греческого языка, (krystallos) «лёд». Кристаллизация – это процесс перехода вещества из жидкого состояние в твёрдое кристаллическое с образованием кристаллов.
Мир кристаллов – это сказочно красивый мир. Кристаллы завораживают своим блеском, многообразием форм и цвета. Самым простым примером кристалла являются капельки замёрзшей воды – снежинки. Кристаллы льда могут образовываться за несколько часов, а кристаллы горного хрусталя образуются за много лет.
Кристаллы бывают различными по форме и размерам. Многие из них можно увидеть только в микроскоп, но встречаются и гигантские кристаллы массой в несколько тонн. Разнообразие кристаллов по форме очень велико. Кристаллы могут иметь от четырёх до нескольких сотен граней. Люди научились выращивать искусственные кристаллы – рубины. Они, в основном, применяются в ювелирной промышленности. Выращивают и самые твёрдые на свете кристаллы – алмазы.
Итак, кристаллы – это твёрдые тела, которые получают путем перехода из жидкого состояния в твердое. Люди научились получать искусственные кристаллы. Используют их для изготовления ювелирных украшений и в часовых механизмах. Выращивают и самые твердые на свете кристаллы алмазы.
Глава 2. Экспериментальная часть: выращивание кристаллов из поваренной соли.
2.1 Организация и методы исследования
Целью исследования являлось подтвердить гипотезу о том, что при соблюдении всех правил, в домашних условиях можно вырастить кристаллы соли.
Процесс выращивания кристаллов из поваренной соли в домашних условиях разделим на основные этапы:
Наливаем теплую воду в емкость. Добавляем туда соль, из которой будут расти кристаллы. Растворяем соль до тех пор, пока не будем уверены, что соль уже больше не растворяется.
Насыщенный раствор процеживаем через фильтр в другую емкость, где будетпроисходить рост кристаллов. (Процеживать раствор обязательно, потому что соринки могут помешать росту красивых кристаллов).
Веточку дерева опускаем в насыщенный раствор. На ней будет происходить рост кристаллов.
Накрываем сверху ёмкость салфеткой от попадания пыли и мусора. Оставляем раствор
Ведем наблюдение за ростом кристаллов. Результаты наблюдений фиксируем в таблице
Когда кристаллы приняли красивый вид, вынимаем их из раствора, даем подсохнуть, покрываем бесцветным лаком (можно лаком для волос), чтобы они не разрушались.
Источник
Проектная работа на тему: «Выращивание кристаллов»
Просмотр содержимого документа
«Проектная работа на тему: «Выращивание кристаллов»»
муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Верхнедеревенская средняя общеобразовательная школа»
Льговского района Курской области
Выполнили: ученик 8 класса
Руководитель: Белых О.В.
с. Вышние Деревеньки, 2016 г
1 Теория кристаллов_________________________________________________________5-6
1.1 Что такое кристалл?________________________________________________________5
1.2 Происхождение слова «кристалл»___________________________________________5-6
2 Образование кристаллов___________________________________________________7-11
2.1 Образование кристаллов в природе__________________________________________7-8
2.2 Выращивание кристаллов в промышленности_________________________________8-9
3. Основные свойства кристаллов____________________________________________10-11
II. Практическая часть______________________________________________________12-13
Кристаллы окружают нас повсюду. Кто не рассматривал песчинки на речном берегу или не любовался снежинками? И морозные узоры на стеклах окон и иней, украшающий зимой голые ветки деревьев. В земле иногда находят камни такой формы, как будто их кто-то тщательно выпиливал, шлифовал, полировал. Правильность и совершенство формы этих камней, безукоризненная поверхность — поражают. Трудно поверить, что такие многогранники образовались сами без помощи человека. Вот эти-то камни с природной, то есть не сделанной руками человека, правильной, многогранной формой и называются кристаллами.
Твердые тела, из которых строят дома, делают станки, вещества, которые мы употребляем в быту,- почти все они относятся к кристаллам.
Представление древних о кристаллах было похоже на легенды. Верили, что хрусталь образуется изо льда, а алмаз – из хрусталя. Кристаллы наделялись множеством таинственных свойств: исцелять от болезней, предохранять от яда, влиять на судьбу человека…
Многие кристаллы идеально чисты и прозрачны, как вода. Недаром существуют выражения: «прозрачный, как кристалл», «кристально чистый». Слово «кристалл» происходит от греческого «крюсталлос», то есть «лед». Полагали, что лед, находясь длительное время в горах, на сильном морозе, окаменевает и теряет способность таять.
Актуальность работы: работа интересная и познавательная. Кристаллы играли и играют до сих пор немаловажную роль в жизни человека. Они обладают оптическими и механическими свойствами, именно поэтому первые линзы, в том числе и для очков, изготавливались из них. Кристаллы до сих пор применяются для изготовления призм и линз оптических приборов. Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках XX века.
Кроме того, кристаллы можно выращивать из раствора. Это удивительное свойство кристаллических тел!
Цель работы: провести исследование по выращиванию кристаллов поваренной соли и медного купороса в домашних условиях.
Гипотеза исследования: я предположил, что кристаллы могут появляться при создании определенных условий; значит, если изменить условия кристаллизации и растворить различные вещества, то можно получить кристаллы разной формы и цвета в домашних условиях.
Объектом исследования являются кристаллы.
Предметом исследования–процесс кристаллизации.
Проанализировать текстовый и иллюстративный материал по данной теме.
Изучить условия образования кристаллов, их формы, цвета.
Выполнить опытно-экспериментальную работу по изученным методикам.
Проанализировать полученные результаты.
Накопление теоретического материала.
Проведение опытно-экспериментальной деятельности с целью получения кристаллов из поваренной соли и медного купороса.
Анализ полученных результатов исследования.
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).
Рисунок 1 – Разнообразие снежинок.
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. [6],[3]
1.2 Происхождение слова «кристалл»
Слово «кристалл» звучит почти одинаково во всех европейских языках. Много веков назад среди вечных снегов в Альпах, на территории современной Швейцарии, нашли очень красивые, совершенно бесцветные кристаллы, очень напоминающие чистый лед (рис.4). Древние натуралисты так их и назвали – «кристаллос», по-гречески – лед; это слово происходит от греческого «криос» – холод, мороз. Полагали, что лед, находясь длительное время в горах, на сильном морозе, окаменевает и теряет способность таять. Один из самых авторитетных античных философов Аристотель писал, что «кристаллос рождается из воды, когда она полностью утрачивает теплоту». Римский поэт Клавдиан в 390 году то же самое описал стихами:
Ярой альпийской зимой лед превращается в камень.
Солнце не в силах затем камень такой растопить.
Аналогичный вывод сделали в древности в Китае и Японии – лед и горный хрусталь обозначали там одним и тем же словом. И даже в 19 в. поэты нередко соединяли воедино эти образы:
Едва прозрачный лед, над озером тускнея,
Кристаллом покрывал недвижные струи.
А.С.Пушкин. К Овидию [9],[2]
1.3 Структура кристалла
Кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве. Поэтому кристаллы имеют плоские грани. Например, крупинка обычной поваренной соли имеет плоские грани, составляющие между собой прямые углы. Это можно заметить, рассматривая соль с помощью лупы. А как геометрически правильна форма снежинки! В ней также отражена геометрическая правильность внутреннего строения кристаллического тела – льда.
Не все кристаллы одинаковы. Существуют монокристаллы и поликристаллы. Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов, называют поликристаллическим. Одиночные кристаллы называются монокристаллами.
Соблюдая большие предосторожности, можно вырастить металлический кристалл больших размеров – монокристалл. В обычных условиях поликристаллическое тело образуется в результате того, что начавшийся рост многих кристаллов продолжается до тех пор, пока они не приходят в соприкосновение друг с другом, образуя единое тело.
К поликристаллам относятся не только металлы. Кусок сахара, например, тоже имеет поликристаллическую структуру. Большинство кристаллических тел – поликристаллы, так как состоят из множества сросшихся кристаллов. Одиночные кристаллы — монокристаллы, так как имеют правильную геометрическую форму, и их свойства различны по разным направлениям.[10],[6]
Кристаллы образуются при охлаждении расплавов или насыщенных растворов (с понижением температуры растворимость обычно уменьшается и при испарении растворителя). Иногда кристаллы образуются непосредственно при охлаждении паров (снег) или на холодных поверхностях (сублимация). Кристаллы растут с ограниченной скоростью, так как частицы вещества отлагаются, образуя грани.[4]
2 Образование кристаллов
2.1 Образование кристаллов в природе
Минеральные кристаллы образуются в ходе определенных породообразующих процессов. Огромные количества горячих и расплавленных горных пород глубоко под землей в действительности представляют из себя растворы минералов. Когда массы этих жидких или расплавленных горных пород выталкиваются к поверхности земли, они начинают остывать.
Они охлаждаются очень медленно. Минералы превращаются в кристаллы, когда переходят из состояния горячей жидкости в холодную твердую форму. Например, горный гранит содержит кристаллы таких минералов, как кварц, полевой шпат и слюда. Миллионы лет тому назад гранит был расплавленной массой минералов в жидком состоянии. В настоящее время в земной коре имеются массы расплавленных горных пород, которые медленно охлаждаются и образуют кристаллы различных видов.
Природа продолжает преподносить нам сюрпризы, создавая все новые чудеса. Совсем недавно, в 2000 году, в мексиканской пустыне Чихуахуа была открыта необычная пещера, где находятся самые большие природные кристаллы, которые когда-либо создавала природа (рис.1). Мегакристаллы селенита были сформированы гидротермальными жидкостями, исходящими от пещер, расположенных ниже.
Рисунок 1 – Пещера кристаллов
Селенит – разновидность гипса, отличающаяся характерным параллельно-волокнистым строением. Свое название селенит получил за красивые желтовато-серебристые лунные переливы на его поверхности (в Древней Греции Селеной называли богиню Луны).[8]
В горе Найса на глубине 300 метров, в рабочей шахте, где велась добыча цинка, серебра и свинца, шахтеры совершенно случайно обнаружили пустоты, в которых их взору открылись огромные кристаллы селенита. Эти невероятно красивые образования, созданные природой, образуют три полости, которые получили поэтические названия «Глаз Королевы», «Пещера Парусов» и «Стеклянная пещера».
Это самые большие из известных на сегодня природных кристаллов – полупрозрачные лучи неимоверной длины до 15 метров, диаметром 1,2 метра, весом не менее 55 тон каждый – волшебно-причудливым образом переплетены между собой и создают в пещере неимоверной красоты пейзаж. Но полюбоваться этой красотой непросто. Попасть в пещеру без специального обмундирования и оборудования невозможно без риска для жизни. Температура воздуха там составляет около 50 градусов Цельсия, а влажность – практически 100%! Даже в специальном костюме находиться в этих пещерах можно не очень долго – около часа.
Но не только это мешает спелеологам в путешествии по пещере гигантских кристаллов. Нагромождения кристаллов так причудливо сплетены, что порой между ними нельзя пройти человеку, но разрушать эту красоту у ученых и исследователей рука не поднимается.
Увидеть это природное чудо света все же возможно – здесь нам на помощь приходит фотография (Приложение А), но она, к сожалению, не может полностью передать «холодную» кристаллическую красоту подземных пустот, заполненных огромными кристаллами.
Исследователи уверены, что подобных пещер в мексиканской пустыне еще несколько, и они ждут своих первооткрывателей![7]
2.2 Выращивание кристаллов в промышленности
Начиная с XIX века появились технологии выращивания искусственных кристаллов. Некоторые из этих ювелирных камней настолько совершенны, что их крайне сложно отличить от натуральных. Синтетические кристаллы востребованы в промышленности и на рынке ювелирных изделий.
Первые успешные попытки синтеза драгоценных камней приходятся на конец XIX века. В 1877 году Эдмон Фреми и Шарль Фейль получили кристаллы рубина.
В 1902 году Огюст Вернейль смог синтезировать рубины методом плавления в пламени, положив начало промышленному синтезу ювелирных камней. Данный метод, с некоторыми изменениями, до сих пор остается одним из самых распространенных способов выращивания кристаллов ювелирного качества.
Схема аппарата Вернейля
и монокристалл корунда, полученный этим методом.
Порошковая шихта, состоящая из оксида алюминия с добавлением 2% оксида хрома, помещается в печь. Под ударами молотка шихта попадает вниз, контактирует с кислородом и водородом, достигая в пламени температуры 2000 о С. Капли расплавленного материала падают на стержень, на котором образуется шарик кристалла, медленно приобретающий грушевидную форму.[5]
Особое место среди кристаллов занимают драгоценные камни, которые с древнейших времен привлекают внимание человека. Люди научились получать искусственно очень многие драгоценные камни. Например, подшипники для часов и других точных приборов уже давно делают из искусственных рубинов. Получают искусственно и прекрасные кристаллы, которые в природе вообще не существуют. Например, фианиты – их название происходит от сокращения ФИАН – Физический институт Академии наук, где они впервые были получены. Фианиты – искусственные кристаллы, которые внешне очень похожи на бриллианты (рис.2).
Рисунок 2 – Фианит.
Исследователи из США сумели вырастить огромные кристаллы пирофосфата калия. Самый крупный из кристаллов весит 318 килограмм. Он рос в большом баке, где при температуре 65 градусов Цельсия испарялся раствор пирофосфата калия. Молекулы отлагались на затравке размером меньше наперстка, и через 52 дня вырос прозрачный гигант почти без дефектов.
Кристаллы будут использоваться для сооружения сверхмощных лазеров.[9],[2]
Источник