Выращивание кристаллов что получается

Выращивание кристаллов что получается

«Почти весь мир кристалличен.

В мире царит кристалл и его

твердые, прямолинейные законы».

«Существует еще немало

сложных кристаллов, которые

бросают нам вызов».

Причудливые творения природы, часто завораживающие и притягивающие взгляд, украшающие короны королей. Бытует поверье, что некоторые из них обладают магической чудодейственной силой. Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство у людей. Средневековые алхимики думали, что природные кристаллы были сотворены богом раз и навсегда. Лишь в 17 веке поняли, что минералы растут в воде.

Кристаллы так хороши собой, что ими можно любоваться часами. Каких только кристаллических форм не создала природа! Столбики, кубики, пирамиды, звёзды! Поражает разнообразие причудливых форм и цветов кристаллов.

Поэтому мы решили начать свою исследовательскую работу, поставив перед собой цель – вырастить кристаллы разнообразных веществ из растворов и сравнить их свойства, определить оптимальные условия для выращивания кристаллов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

провести анализ литературы, по данной теме;

отобрать вещества из которых возможно вырастить кристаллы;

познакомиться с методами выращивания кристаллов;

освоить методику выращивания кристаллов из водных растворов;

провести наблюдения за процессом кристаллизации;

выработать рекомендации по выращиванию кристаллов для заинтересовавшихся нашим исследованием учащихся

Актуальность: работа интересна и познавательна, выращивание кристаллов — доступное и недорогое занятие для большинства юных открывателей. Их можно вырастить различными по форме и цвету, в любое время года. Это удивительное свойство кристаллических тел!

Предмет исследования: кристаллы.

Объект исследования: выращивание кристаллов из растворов.

Гипотеза работы:при апробировании различных способов выращивания кристаллов в домашних условиях и их изучении, наиболее оптимальные условия для выращивания кристаллов — комнатная температура, температура воды 60 °С и при 50 мл воды концентрация соли 50 г различных солей.

Литературный обзор

Удивительный мир кристаллов

Кристаллы окружают нас повсюду. Твердые тела, из которых строят дома, делают станки, вещества, которые мы употребляем в быту, почти все они относятся к кристаллам.

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.

Слово «кристалл» происходит от греческого «крюсталлос», то есть «лед». Кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве. Поэтому кристаллы имеют плоские грани.

Не все кристаллы одинаковы. Существуют монокристаллы и поликристаллы. Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов, называют поликристаллическим. Одиночные кристаллы называются монокристаллами.

Основные свойства кристаллов

Плавление – это переход вещества из твёрдого состояния в жидкое.

Процесс плавления любого кристалла происходит при постоянной температуре, называемой температурой плавления. Например, если взять кристалл льда и положить его в тёплое место, то он растает – расплавится. В процессе плавления температура не повысилась. То же самое можно было бы установить и для любого другого кристалла.

Идеальные формы кристаллов симметричны. По выражению известного русского кристаллографа Е. С. Фёдорова (1853-1919), «кристаллы блещут симметрией».

В кристаллах можно найти различные элементы симметрии: ось симметрии, плоскость симметрии, центр симметрии.

Рост кристаллов в природе

Кристаллы могут расти как в природе, так и в искусственных условиях.

В соляных озёрах, на мелководье вода, нагреваясь, испаряется. Соль выпадает в осадок, наращиваясь на дне. Так образуются солончаки, представляющие дно высохших озёр.

Рост кристаллов в искусственных условиях

В искусственных условиях кристаллы выращивают из раствора или из расплава.

Классификация кристаллов

Выращивание кристаллов из раствора

Выращивание кристаллов из расплава

Выращивание кристаллов из расплава

Из расплава кристаллы выращивают таким образом. В установке расплав находится в неподвижном тигле, куда опущена затравка с растущим на ней кристаллом. Затравка укреплена на стержне, который непрерывно охлаждают. По мере того, как кристалл вырастает, его всё время поднимают, вытягивая стержень с затравкой из расплава, так что с расплавом соприкасается не весь кристалл, а только небольшой его слой, именно тот самый, который сейчас растёт. Кристаллы во время роста ещё обычно вращают, чтобы тепло от него отводилось равномерно. В домашних условиях вырастить кристалл из расплава невозможно.

Вырастить кристаллы в домашних условиях можно только из раствора.

Материалы и методика исследования

Выращивание кристаллов в домашних условиях

Раствор готовят из слегка тёплой (не горячей!) воды. Воду лучше брать дистиллированную, но можно и кипячёную. Химический стакан на половину объёма наполняют водой и небольшими количествами (

по 10гр) добавляют соль. После каждой новой порции соли раствор тщательно перемешивают. При этом раствор может начать охлаждаться, т. к. при растворении вещества расходуется тепловая энергия на расщепление его на ионы. После того, как вещество перестаёт растворяться, добавляют последние 10гр вещества и перемешивают. Уже готовый раствор фильтруют во второй химический стакан, в котором и будет происходить рост кристалла. Стакан накрывают листком бумаги и ждут появления первых кристалликов.

Конечно же, для фильтрации раствора лучше всего использовать хороший, лабораторный фильтр из фильтровальной бумаги и стеклянную воронку. Если готового фильтра нет, то его можно сделать из обычной промокашки. Для этого из неё вырезают круг диаметром не менее 10см, сгибают его вдвое и затем ещё вдвое. Если теперь отогнуть крайний листок получившегося конуса, то получится бумажная воронка. Её вкладывают в стеклянную воронку и фильтруют раствор. Это надо делать очень осторожно, следить за тем, чтобы уровень жидкости в стеклянной воронке не был выше краёв фильтра.

В самом крайнем случае, если под рукой нет даже промокашки, то фильтр делается из ваты. Вату плотно вставляют в горлышко воронки и затем фильтруют раствор. Естественно, чем плотнее вата, тем медленнее и качественнее происходит фильтрация.

Выращивание крупных одиночных кристаллов

Для того, чтоб кристалл вырос крупным и геометрически ровным, т. е. имел природную форму, необходимо довольно много времени. Обычно кристалл вырастает на 0,1-0,8мм в сутки, что во многом зависит от соли. Т. е. за месяц – полтора можно вырастить довольно крупный кристалл.

Выращивание крупного одиночного кристалла – очень длительный и сложный процесс, требующий терпения и осторожности. Для начала вам потребуется затравка – маленький кристаллик, который и будет центром кристаллизации. Обычно кристаллик, используемый как затравка, представляет собой уменьшенную копию выращиваемого кристалла.

Для того, чтобы получить затравку, используется очень простой метод: готовится максимально концентрированный раствор соли, переливается в стакан с вертикальными стенками и накрывается листком бумаги. Через несколько дней на дне стакана появляются первые кристаллики. Обычно они все имеют разную форму. Именно из них и отбираются те, которые имеют более правильную форму.

Раствор, в который собираются погрузить затравку, желательно приготовить заранее и оставить на пару дней для выпадения первых кристалликов (чтобы быть уверенным, что затравка не растворится). Раствор фильтруют от выпавших кристалликов, переливают в чистый стакан и погружают туда затравку. Стакан накрывают бумагой и оставляют на полке. Уже через неделю можно заметить, что кристалл заметно подрос. Чем дольше он будет оставаться в растворе, тем крупнее он станет.

Раствор со временем испаряется и если верхняя часть кристалла окажется на воздухе, то это может испортить весь кристалл. Для того, чтобы этого не произошло, необходимо добавлять раствор по мере необходимости.

В процессе выращивания кристалла может возникнуть ещё одна проблема: в ходе роста основного кристалла на дне появляются и растут другие, случайно выпавшие кристаллы. Их желательно удалять хотя бы раз в 1-2 недели.

Выращивание сростков кристаллов (друз)

Это – один из самых быстрых способов выращивания кристаллов. Если выращивание одиночных кристаллов занимает много времени и рассчитано на постепенный, правильный рост кристаллов, то выращивание друзы гораздо легче, потому что оно ориентируется на быстрое, хаотическое выпадение кристаллов.

Для начала вам потребуется приготовить перенасыщенный раствор соли в горячей воде. После охлаждения раствора в него вносят затравку – подвешенный на ниточке кристаллик. Уже через 5-10 часов можно увидеть большое количество кристалликов на нитке, на затравке, на дне стакана. Раствор оставляют в покое в течение 3-5 дней, затем вынимают нитку с кристаллом, раствор нагревают, добавляют воды и снова делают максимально концентрированным. После охлаждения в него вновь вносят нитку с уже подросшим кристаллом и оставляют на 3-5 дней.

Эту процедуру повторяют до тех пор, пока кристалл не достигнет необходимого размера. Кстати, довольно неплохие результаты получаются, если смешать оба метода: сначала вырастить друзу, а потом погрузить её в раствор для медленной кристаллизации.

Изучив литературу, я приступил к выращиванию кристаллов

Результаты исследования и их обсуждение

Выращивание кристаллов из растворов

Кристаллы выращивают из насыщенных (перенасыщенных) растворов веществ на «затравке». Затравкой или центром кристаллизации может являться кристаллик данного вещества или любой другой центр кристаллизации (волокно).

Выращивание кристаллов – это искусство. Поэтому получается не все сразу. Немного настойчивости, упорства, аккуратности, и можно стать обладателем красивых кристаллов.

Отбор веществ из которых возможно вырастить кристаллы

Темой по выращиванию кристаллов, я заинтересовался уже с 6 класса. Изучив статьи в интернете, меня заинтересовали опыты по выращиванию кристаллов из солей медного купороса, железного купороса, фосфата моноаммония и других. В домашних условиях мной были выращены кристаллы из поваренной соли, медного купороса, железного купороса, фосфат моноаммония (Приложение №1).

Кроме этого, я пробовал вырастить кристаллы из марганцовки (или раствор марганцовокислого калия, или перманганат калия) и сахара, но к сожалению, вырастить кристаллы из них не удалось.

В дальнейшем мне стало интересно, выяснить какие условия самые благоприятные для быстрого и качественного выращивания кристаллов. Поэтому, я решил провести ряд экспериментов.

Экспериментальный опыт №1

«Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла медного купороса»

Общие сведения наблюдений

Температура окружающей среды, в которой находится раствор

Объём воды и масса соли в растворе

Температура окружающей среды одинакова, она равна 23 °С

В этом стакане кристалл вырос быстрее всех; по виду – поликристалл.

Вырос поликристалл средней формы и размеров.

Вырос монокристалл, хоть и маленький, но симметричный и правильной формы; он рос медленнее всех.

Приготовили раствор, насыпав в него 70 г вещества

Приготовили раствор, насыпав в него 50 г вещества

Приготовили раствор, насыпав в него 30 г вещества

Приготовили за ранее кристаллики (затравка) и на нитях опустили в каждый стакан

Образовывается друза, но меньше, чем в первом стакане

Самый большой кристалл

Чуть меньше, чем в первом стакане

Совсем маленький кристаллик

Большой сросток кристаллов – друза, каждый из кристалликов имеет форму куба

Сросток чуть меньше, чем в первом стакане, но кристаллики имеют кубическую форму

Совсем мелкий монокристалл в форме куба

Сравнение и оценка кристаллов (итог)

В итоге образовалась друза большого размера

Образовалась друза среднего размера, кристаллики которой имеют форму куба

Образовался монокристалл в форме куба

Вывод: в ходе опыта мы выяснили: для того, чтобы вырастить монокристалл из соли медного купороса, надо 50 мл воды и 30 г соли. Для того, чтобы вырастить красивый поликристалл, надо 50 мл воды и 50г соли (Приложение №2).

Экспериментальный опыт №2

«Нахождение оптимальной температуры воды для выращивания кристаллов медного купороса»

Общие сведения наблюдений

Температура окружающей среды, в которой находится раствор

Объём и температура воды, и масса соли в растворе

Источник

Как вырастить кристалл из соли

Кристаллы всегда привлекают внимание своей красотой, натуральностью и необычностью. Такими характеристиками обладают не только природные виды камней, но и искусственно созданные. Многие рукодельницы, начинающие химики задаются вопросом, как вырастить кристалл из соли в домашних условиях? Давайте разберемся с этой задачей, а также узнаем, что необходимо для создания такой красоты, как ускорить процесс роста, что добавить к раствору, чтобы получился яркий синий или голубой камень.

Что понадобится для выращивания кристаллов в домашних условиях

Чтобы в домашних условиях вырастить настоящий кристалл, необходима специальная посуда и соответствующий раствор. Процесс очень длительный, поэтому за считанные дни может ничего не получиться. Рост камня зависит от многих факторов: насыщенности раствора, температуры и влажности воздуха, вида соли, используемой для кристалла, основания. Для успешного выращивания такой красоты нужно подготовить:

• Емкость, где будет произрастать соляной кристалл (размеры могут быть любыми, все зависит от желаемой величины камня). Важен материал, из которого выполнена посуда. Он не должен окисляться в соленой воде и отдавать цвет.
• Поваренная соль (которая используется в домашнем обиходе).
• Палка, чтобы мешать раствор (из дерева или стекла).
• Фильтровальная бумага белого цвета или салфетки.

Как быстро вырастить кристалл из поваренной соли и воды

Задаваясь вопросом, как вырастить кристалл из соли, приготовьтесь, что для этой задачи вам понадобиться от 3 недель до 6-7 месяцев, в зависимости от желаемого размера итогового изделия. Полученный камень будет очень ломким, поэтому не стоит к нему прикасаться руками. Чтобы сохранить надолго такой шедевр, покройте изделие прозрачным лаком. Рассмотрим пошаговый процесс приготовления кристалла из поваренной соли:

1. Возьмите небольшую емкость, желательно прозрачную.
2. Смешайте чистую дистиллированную воду комнатной температуры с солью. Второго ингредиента насыпайте много, пока перемешивание с жидкостью не станет затруднительным. После насыщения раствора поставьте данную посуду на водяную баню, и растопите в ней соль до получения однородной массы.
3. С помощью плотной марли или салфетки процедите жидкость, чтобы отделить от нее твердые примеси.
4. Далее возьмите обыкновенную белую нить, привяжите к ней небольшой кристаллик соли и опустите к охлажденной жидкости. Если такого камешка нет, возьмите любой пластмассовый твердый предмет, предварительно замоченный в приготовленной воде и высушенный.
5. На второй край нитки привяжите перекладину (к примеру, карандаш, линейку или ручку), которая будет шире горлышка выбранной посуды. Этот предмет будет фиксироваться на емкости с соленой водой, чтобы маленький кристаллик на нити был в подвешенном состоянии.
6. Накройте полученную конструкцию бумагой, салфетками или тканью и поставьте на то место, где наименее заметны перепады температуры.
7. Если выбранная емкость прозрачная, то легко проследить, какими темпами растет кристалл соли. Если так размеров не видно, время от времени можете поднимать нитку с камнем и проверять. Но не прикасайтесь пальцами к нему и не цепляйте камень о края конструкции.
8. Через месяц изделие увеличится в размерах и станет размером как минимум с фасоль.
9. Подождав еще немного (месяца 2), вы обнаружите, что камень стал диаметром около 3-4 см.
10. Если размер кристалла вас устраивает, достаньте его, протрите сухими салфетками и покройте прозрачным лаком (для ногтей или другим). Когда вещество высохнет, камень можно будет брать в руки и любоваться.

Цветной кристалл: голубой или синий своими руками

Как вырастить кристалл из соли синего цвета? Только с использованием специальных пищевых красителей, которые могут дать не яркий оттенок. При смешивании соли и воды, туда же стоит добавить небольшое количество синего цвета. Когда молекулы начнут соединяться, кристалл приобретет необычный голубой оттенок. Для выращивания ярко синего камня придется иметь дело с медным купоросом.

Купить данное вещество вы можете в любом магазине для садоводов и дачников. С ним необходимо делать те же действия, что и с солью. Но поскольку химический состав медного купороса может быть опасен для здоровья, раствор рекомендуется убрать в недоступное для детей и животных место. Вот пошаговый процесс создания темно-синего кристалла:

• Насытьте дистиллированную воду медным купоросом так, чтобы он перестал растворяться.
• Нить опустите в жидкость на несколько часов, чтобы на ней образовался набор красивых кристалликов. Выберите наилучший среди них, остальные уберите обратно.
• Опустите нить с маленьким кристаллом в насыщенный раствор так, чтобы он не касался стенок. В течение нескольких недель или месяцев камень приобретет синий цвет невероятной красоты.
• Покройте изделие специальным прозрачным лаком, чтобы обезопасить от обветривания.

Как сделать большой белый кристалл из морской соли

При использовании классического варианта выращивания кристаллов, их делают из поваренной соли, которая используется в пищу. Этот продукт в больших количествах присутствует на полках любого продуктового магазина и стоит совсем недорого. Но из каких солей выращивать кристаллы лучше? Морская соль тоже подойдет для поставленной цели. Разница в том, каким получится результат.

Для получения необычных шедевров природы, нужно в одну емкость поставить выращивать кристалл из поваренной соли, а в другую – из морской. Во втором случае скорость роста может быть больше, так же как и плотность полученного камня. Внешний вид кристаллов тоже может отличаться, но только незначительно, поскольку молекулы морской и поваренной соли практически одинаковы.

Чтобы сделать крупный кристалл белого цвета из морской соли, воспользуйтесь таким способом:

1. Приготовьте прозрачный стакан (или стеклянную банку) для будущего процесса.
2. Растворите в теплой родниковой воде большое количество морской соли, процедите жидкость через плотную ткань или марлю.
3. Влейте насыщенный раствор в выбранный стакан.
4. Возьмите один кристалл морской соли, привяжите к нему нить и опустить в емкость с полученной жидкостью на несколько недель или месяцев.
5. Когда размер камня будет таким, как вам нужно, выньте его, просушите салфетками и покройте лаком.
6. Получив белый камень, окрасить его в другой цвет вы не сможете, поскольку пищевые краски будут стекать со стенок. Единственный выход для получения яркого оттенка камня – добавлять пигмент прямо в раствор, из которого будет расти кристалл.
7. Если в процессе роста камня уровень жидкости снизится до минимума, влейте в емкость раствор такой же консистенции.

Фото и картинки кристаллов красивой и необычной формы

Когда через несколько месяцев у вас получится необычной красоты кристалл, вы обязательно захотите показать изделие друзьям, знакомым и сфотографировать его. Вот поэтому интернет уже полон фотографиями таких необычных камней. Они разные по форме: квадратные, прямоугольные, круглые и древовидные. Есть и оригинальные цвета кристаллов из соли: желтые, синие, голубые, красные. Посмотрите ниже подборку фотографий самых оригинальных вариантов солевых камней, выращенных дома.

Видео-инструкция: выращиваем дома из обычной соли

Чтобы уяснить все важные моменты выращивания кристаллов из соли, посмотрите видео с мастер-классами от экспертов в данном деле. В таких обучающих материалах часто демонстрируются разамеры полученных камней на разных стадиях их роста (через неделю, месяц, полгода). Эта видео-инструкция поможет вам правильно вырастить кристаллы дома из обычной соли:

Источник