Выращивание кристаллов научно практическая конференция

Районная научно-практическая конференция для учащихся 5-8 классов «Шаг в науку» Тема: «Выращивание кристаллов в домашних условиях».

Аннотация.

Цель работы: провести исследование по выращиванию кристаллов поваренной соли, сахара, алюминиевых квасцов и медного купороса в домашних условиях.

Задачи исследования:

1. Проанализировать текстовый и иллюстративный материал по данной теме.

2. Изучить условия образования кристаллов, их формы, цвета.

3. Выполнить опытно-экспериментальную работу по изученным методикам.

4. Проанализировать полученные результаты.

Возникло ещё много проблемных вопросов:

– Что такое кристаллы?

– Возможно ли вырастить кристаллы в домашних условиях

Методы исследования:

v Накопление теоретического материала.

v Проведение опытно-экспериментальной деятельности с целью получения кристаллов из поваренной соли, сахара и медного купороса.

v Анализ полученных результатов исследования.

Объектом исследования являются кристаллы.

Предметом исследования – процесс кристаллизации.

Гипотеза исследования: мы предположили, 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.

Практическое значение исследования состоит в том, что оно может быть использовано на уроках окружающего мира, во внеклассных мероприятиях, занятиях кружка «Юный химик».

Скачать:

Предварительный просмотр:

Министерство образования и науки РФ

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Билитуйская средняя школа

Название конференции Районная научно-практическая конференция для учащихся 5-8 классов «Шаг в науку»

Тема: «Выращивание кристаллов в домашних условиях» .

ученица 5 класса

Забелина Виктория Сергеевна

Забелина Алена Васильевна

Учитель начальных классов

МОУ Билитуйской СОШ

1. Краткая аннотация. Мы живем в мире кристаллов.
2. Аннотация.

• Цель исследования.
• Задачи исследования.
• Методы исследования.
• Объект исследования.
• Предмет исследования.
• Актуальность.

1. Материалы и оборудование.
2. Научная статья.

• Выращивание кристаллов из соли.
• Выращивание кристаллов из сахара.
• Выращивание кристаллов из медного купороса.
• Выращивание кристаллов из квасцов. Корона в «бриллиантах».

5. План исследования.

«Выращивание кристаллов в домашних условиях».

Забелина Виктория Сергеевна

МОУ Билитуйская СОШ

Мы живем в мире кристаллов.

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.

«Выращивание кристаллов в домашних условиях».

Забелина Виктория Сергеевна

МОУ Билитуйская СОШ

«Выращивание кристаллов в домашних условиях».

Цель работы: провести исследование по выращиванию кристаллов поваренной соли, сахара, алюминиевых квасцов и медного купороса в домашних условиях.

1. Проанализировать текстовый и иллюстративный материал по данной теме.
2. Изучить условия образования кристаллов, их формы, цвета.
3. Выполнить опытно-экспериментальную работу по изученным методикам.
4. Проанализировать полученные результаты.

Возникло ещё много проблемных вопросов:

– Что такое кристаллы?

– Возможно ли вырастить кристаллы в домашних условиях

• Накопление теоретического материала.
• Проведение опытно-экспериментальной деятельности с целью получения кристаллов из поваренной соли, сахара и медного купороса.
• Анализ полученных результатов исследования.

Объектом исследования являются кристаллы.

Предметом исследования – процесс кристаллизации.

Гипотеза исследования: мы предположили, 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.

Практическое значение исследования состоит в том, что оно может быть использовано на уроках окружающего мира, во внеклассных мероприятиях, занятиях кружка «Юный химик» .

Что же такое кристаллы? Кристаллы, в переводе с греческого языка, (krystallos) «лёд». По данным энциклопедии, кристалл — это твердое тело. Кристаллики растут, присоединяя частицы вещества из жидкости или пара. Кристаллы бывают естественного происхождения и искусственного, выращенные в специально-созданных условиях. И каждый человек, при желании может легко вырастить кристаллы у себя дома. Но для того, чтобы результат получился действительно красивым необходимо аккуратно выполнять все действия.

В Интернете можно найти много инструкций по поводу того, как выращивать кристаллы из различных химических веществ. Но так как у нас был набор для экспериментов, мы решили проверить все самостоятельно и в качестве основы взяли обычную поваренную соль, сахар, алюминиевые квасцы и медный купорос.

Проанализировав текстовый материал и определив методы исследования, провели экспериментальную работу по выращиванию кристаллов в домашних условиях.

Материалы и оборудование.

Для проведения эксперимента нужно: стеклянные емкости, порошок медного купороса, алюминиевые квасцы, сахар, соль, термометр, мерный стаканчик, медная проволока, пищевой краситель, пластмассовый шпатель, бумажные салфетки, ножницы, карандаш, газета, марля (бинт).

«Выращивание кристаллов в домашних условиях».

Забелина Виктория Сергеевна

МОУ Билитуйская СОШ

«Выращивание кристаллов в домашних условиях».

• Опыт №1 Выращивание кристаллов из поваренной соли.

Налили в стакан горячую воду, стали насыпать соль, до тех пор, пока она не перестала растворяться. Раствор процедили через фильтр, чтобы не осталось соринок. Остудили раствор. Взяли нитку с гаечкой, повесили на карандаше так, чтобы она погрузилась в раствор, но не достала дна. Поставили стакан с раствором в место, где нет сквозняков.

Результат: мы получили кристалл поваренной соли.

1. Поваренная соль состоит из кристаллов.

2. При соприкосновении кристаллов соли с водой, они растворяются.

3. Быстрее всего кристаллы соли могут образовываться в насыщенном растворе поваренной соли.

4. По мере того как вода испаряется, соль снова образует кристаллы.

5. В домашних условиях можно вырастить кристаллы при необходимых условиях: наличие насыщенного солевого раствора и ниточки с затравкой.

• Опыт №2 Выращивание кристаллов из сахара.

В горячую воду всыпаем 2 столовые ложки сахара и хорошо перемешиваем, если сахар полностью растворился, добавляем еще немного. Когда на дне стакана останется нерастворимый осадок, значит раствор готов. Аккуратно наливаем по 2 столовые ложки раствора на каждое блюдце. Чтобы получить цветные кристаллы можно капнуть немного пищевого красителя. Через пару дней начнут расти кристаллы. Ждем еще несколько дней и любуемся получившимися кристаллами. Первый эксперимент не удался, так как раствор был не достаточно насыщен. Попробовали еще раз, получилось.

Результат: мы получили цветные кристаллы сахара.

1. Сахар состоит из кристаллов.

2. При соприкосновении кристаллов сахара с водой, они растворяются.

3. По мере того как вода испаряется, сахар снова образует кристаллы.

• Опыт №3 Выращивание кристаллов из медного купороса.

Берем банку с водой, добавляем медный купорос, тщательно перемешиваем до тех пор, пока он будет растворяться. Ёмкость с водой лучше всего постепенно подогревать для более быстрого растворения химиката. В процессе вода начнет менять цвет – от голубого до тёмно синего. После этого в стеклянную банку опускаем «затравку». Это обычная ниточка, привязанная на карандаш. И уже через пару дней мы видим, что на ниточку наросло множество маленьких кристалликов синего цвета. Продолжаем выращивание до тех пор, пока вода не станет светлого цвета, а кристаллы не перестанут расти.

Результат: мы получили кристалл медного купороса. Выращенные кристаллы небольшой формы можно использовать в качестве украшения, например, рамки для фотографий или других предметов.

• Опыт 4. Выращивание кристаллов из квасцов. Корона в «бриллиантах».

Для начала делаем из медной проволоки небольшой каркас короны и обматываем его шерстяными нитками. Берем небольшую стеклянную баночку, наливаем в нее 100 мл воды (кипяченной). Поместим баночку в небольшую кастрюльку , в которую тоже наливаем воду. Кастрюлю ставим на плиту на малый нагрев. Помешиваем воду в баночке шпателем. Как только вода в ней нагреется до 50 – 60 градусов, плиту выключить. Не доводить воду до кипения!

Теперь в баночку добавляем небольшими порциями квасцы, помешивая смесь шпателем. Делать это до тех пор, пока вновь добавленное количество вещества не перестанет растворяться. Насыщенный раствор квасцов готов. Затем его быстро процедим через несколько слоев бинта или марли в новую баночку (кастрюльку). Опускаем каркас короны в раствор. Баночку накрываем газетой и ставим охлаждаться. Через сутки начали появляться кристаллы на короне.

Результат: мы получили кристалл квасца.

«Выращивание кристаллов в домашних условиях».

Источник

Городская научно-практическая конференция школьников «Первые шаги в науку» Кристаллы. Выращивание кристаллов

Городская научно-практическая конференция школьников

«Первые шаги в науку»

МОБУ СОШ №79 г. Сочи

МОБУ СОШ № 79 г. Сочи

Глава 1. Структура и форма кристаллов………………………………………………………………4

1.2 Опыты по выращиванию кристаллов……………………………………………………………………8.

Глава 2. Зачем растят кристаллы……………………………………………………………………..10

Глава 3. Роль жидких кристаллов в живом организме…………………………………….11

Что же такое кристаллы?

Если заглянуть на кухню и открыть холодильник. Там мы увидим замерзшую воду – лед. Это кристаллы. Сахар и соль – это кристаллические вещества. Кристаллы окружают нас повсюду. Земная кора на 95% состоит из кристаллов. В переводе с греческого кристаллос означает лед. Этот термин применяли по отношению к горному хрусталю – одной из разновидностей кварца.

Раньше считали, что если лед очень долго находится при низкой температуре, то он становится каменным и уже не может растаять.

Кварц – это один из самых распространенных минералов. Разновидностями кварца являются горный хрусталь, аметист, морион, цитрин, раухтопаз и другие минералы. Римский писатель и ученый Плиний Старший (23-79гг.) в своем труде «Естественная история» утверждал, что горный хрусталь получается при сильном холоде. Горный хрусталь считался камнем совершенства. По преданиям, боги на Олимпе пользовались кубками, сделанными из горного хрусталя.

Разные науки изучают кристаллы. Это кристаллография, химия, физика и другие.

Глава 1. Структура и форма кристаллов

Кристаллы – это твердые тела, обладающие особенной структурой и имеющие при определенных условиях форму правильных многогранников (правильную форму). Частицы, образующие кристалл (ионы, молекулы, атомы), располагаются в пространстве в определенном порядке (очередности), которая периодически повторяется.

Расположение частиц представляют в виде кристаллической решетки. Это трехмерная (пространственная) модель. В кристаллической решетке выделяют наименьшую часть (элементарная ячейка). В кристалле она повторяется по трем направлениям пространства.

Например, в кристаллической решетке пищевой соли (хлорида натрия) элементарной ячейкой является куб. Если соединить такие кубики, состоящие из ионов натрия и хлора, то получится кристаллическая структура пищевой соли

Если в узлах кристаллической решетки находятся атомы, то ее называют атомной, если ионы (заряженные частицы) – ионной, а если молекулы – молекулярной.

Атомная решетка характерна для алмаза, графита и кварца. Молекулярная кристаллическая решетка у сахарозы, ионная решетка присуща пищевой соли, соде, квасцам, медному купоросу.

Кристаллические вещества могут образовывать один монокристалл. Однако чаще всего кристаллические вещества состоят из множества небольших кристаллов, т. е. являются поликристаллическими. Монокристаллы обычно получают искусственно. Монокристаллы образуют, например, алмаз и кварц. Причем монокристаллы алмаза небольшие, а вот горный хрусталь (разновидность кварца) способен образовывать очень большие кристаллы. Он дает монокристаллы весом несколько тонн и высотой несколько метров. Хотя обычно в природе большие монокристаллы встречаются редко.

Если кристаллы срастаются на общем основании, то они образуют друзы. Образование друз характерно, например, для гипса, кварца, кальцита, аметиста и других минералов.

Некоторые кристаллические вещества способны образовывать кристаллогидраты. Они содержат в своем составе воду. Вода в этом случае называется кристаллизационной. В определенных условиях кристаллогидраты постепенно теряют кристаллизационную воду. Этот процесс называют выветриванием. При нагревании кристаллогидраты разрушаются и образуются безводные вещества.

1.1.Как получают кристаллы

Кристаллы образуются в процессе кристаллизации из расплава, раствора или газа. В лабораторных условиях кристаллы получают из растворов.

Существуют вещества, которые могут смешиваться с водой в любых соотношениях. Есть вещества с ограниченной растворимостью в воде. Для веществ с ограниченной растворимостью различают насыщенный, ненасыщенный и перенасыщенный раствор.

Насыщенный раствор – это раствор, содержащий при данной температуре максимально возможное количество растворенного вещества.

Например, при 15 С в насыщенном растворе будет находиться 197 г сахарозы в 100 г воды, а при повышении температуры до 100 С в том же количестве воды может раствориться уже 487 г сахарозы. Обычно растворимость вещества при повышении температуры увеличивается. Хотя у некоторых веществ, например, гипса наблюдается обратная зависимость. Растворимость ряда веществ практически не зависит от температуры. Это, например, обыкновенная пищевая соль. При охлаждении насыщенного раствора из него начинают выпадать кристаллы растворенного вещества, т. к. с понижением температуры растворимость уменьшается. При этом снова получается насыщенный раствор, но уже с меньшим содержанием растворенного вещества.

Если при данной температуре в растворе содержится вещества меньше, чем может раствориться, то такой раствор считают ненасыщенным. В перенасыщенном растворе содержание растворенного вещества оказывается больше, чем в насыщенном растворе при определенной температуре.

Для получения кристаллов совсем необязательно охлаждать насыщенный раствор. Наоборот, его можно нагревать с целью упаривания. При этом количество растворителя постепенно уменьшается, и растворенное вещество начинает выпадать в осадок, т. е. выкристаллизовываться.

Если горячий насыщенный раствор быстро охладить, то появятся мелкие кристаллы, а если медленно, то крупные кристаллы. При резком охлаждении образуется множество маленьких зародышей будущих кристаллов. Их называют центрами кристаллизации. Медленное охлаждение приводит к появлению небольшого количества центров кристаллизации, и вещество как бы нарастает на них, благодаря чему появляются кристаллы больших размеров. Это происходит подобно возведению дома из отдельных кирпичиков.

1.2. Опыты по выращиванию кристаллов

Сейчас мы будем получать кристаллы квасцов и будем использовать алюмокалиевые квасцы. Почему именно эти кристаллы? Дело в том, что алюмокалиевые квасцы нетоксичны, очень легко кристаллизуются и могут образовывать достаточно большие кристаллы. Они хорошо растворяются в воде (особенно при нагревании). Например, при 20 С в 100 мл воды растворяется 5,9 к квасцов, а при – 60С – уже в 4 раза больше ( в пересчете на безводную соль)!

Готовим насыщенный раствор квасцов. Нальем 100 мл воды в небольшую стеклянную баночку. Поместим ее в небольшую кастрюлю, в которую наливаем воду. Кастрюлю ставим на плиту на малый нагрев. Мы получили водяную баню, с помощью которой будем нагревать воду в баночке. Как только вода нагреется до 50-60С (используем термометр) плиту выключаем, не доводя воду до кипения! Поддерживаем температуру 50-60С, включая плиту при остывании. Затем в баночку добавляем небольшими порциями квасцы, помешивая смесь шпателем. Добавляем до тех пор, пока вещество не перестанет растворяться. Насыщенный раствор готов. Затем его необходимо профильтровать (процедить) через несколько слоев бинта или марли в новую баночку. Перед фильтрованием баночку необходимо осторожно ополоснуть горячей водой. Если баночка будет холодной, то кристаллизация может произойти уже в процессе фильтрования при ее контакте с горячим раствором. Профильтруем через марлю раствор. Баночку с фильтратом накроем бумажной салфеткой, обернем газетой и оставим охлаждаться. Это необходимо проделать для того, чтобы раствор остывал как можно медленнее. Чем медленнее охлаждается раствор, тем более крупные кристаллы будут получены. Примерно через сутки обнаружили, что в баночке появились кристаллы квасцов.

Возьмем раствор квасцов и перельем в баночку. Добавим примерно 50-70 мл воды. Смесь перемешаем шпателем. Баночку с полученным раствором нагреем на водяной бане до температуры 50-60 С. Теперь раствор необходимо сделать насыщенным. Для этого насыпаем небольшими порциями порошок квасцов и помешаем его шпателем. Горячий насыщенный раствор профильтруем. В профильтрованный раствор поместим кристаллик квасцов на ниточке таким образом, чтобы он располагался примерно посередине между дном баночки и уровнем жидкости в ней, так как кристалл начнет расти, следовательно, увеличится в размерах. Баночку накроем салфеткой и обернем газетой. Через 1-2 суток увидим, что кристалл увеличился в размерах.

Теперь снова повторим все действия, но уже с подросшим кристаллом. Так можно получить достаточно большой экземпляр.

Чтобы кристалл, который в итоге получится, со временем не рассыпался, покроем его прозрачным мебельным лаком.

Глава 2. Зачем растят кристаллы

Зачем же создают еще и искусственные кристаллы, если и так почти все твердые тела вокруг нас имеют кристаллическое строение?

Прежде всего затем, что природные кристаллы не всегда достаточно крупны, часто они неоднородны, в них имеются нежелательные примеси. При искусственном выращивании можно получить кристаллы крупнее и чище, чем в природе.

Есть и такие кристаллы, которые в природе редки и ценятся дорого, а в технике очень нужны. Поэтому разработаны лабораторные и заводские методы выращивания кристаллов алмаза, кварца, корунда. А самое главное – искусственно выращивая кристаллы, создают вещества, каких вообще нет в природе, которые являются «объектом» изучения и использования свойств кристалла.

В лабораториях и на заводах все более совершенствуют методы создания искусственных кристаллов с нужными для техники свойствами (кристаллов «по мерке» или «на заказ»).

Гигантскими «фабриками искусственных кристаллов» являются все химические заводы, где вырабатывают различные соли, соду, химические удобрения и многие другие кристаллы, сахарные заводы, где варят кристаллический сахар, фармацевтические заводы, где синтезируют кристаллы лекарственных веществ и металлургические заводы, где выплавляют металлы.

Глава 3. Роль жидких кристаллов в живом организме

Интерес к этому состоянию вещества особенно возрос тогда, когда стало известно, что в живых организмах имеется ряд структур и систем, организованных по принципу жидкого кристалла. Причем в последнее время серьезно рассматривается вопрос о роли жидких кристаллов в возникновении некоторых заболеваний в организме человека. Отсюда понятен интерес, который проявляют сегодня медики к жидким кристаллам. Жидкокристаллическую структуру образует дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Роль ДНК в организме трудно переоценить – она является носителем наследственной информации.

Онкологи возлагают на жидкие кристаллы определенные надежды. Как предполагают ученые, в процессе образования раковой клетки происходит нарушение жидкокристаллического состояния мембраны. Она теряет упорядоченную жидкокристаллическую структуру, происходит «разрыхление» плотной укладки клеток, начинается активный рост «больных» клеток.

Небывалые успехи науки и техники в освоении космического пространства вызвали к жизни космическую технологию и космическое материаловедение. В невиданных условиях в космических лабораториях ставились опыты по выращиванию кристаллов. В условиях невесомости и космического вакуума можно осуществлять расплавление и смешение материалов невиданной чистоты без загрязнения их материалами сосуда, можно смешивать вещества, несмешиваемые в земных условиях, например металлы с газами. В космических лабораториях были выращены монокристаллы в 10 раз большие, чем удалось вырастить в земных условиях, и значительно более однородные.

Полученные в космосе нитевидные кристаллы сапфира отличаются высочайшей прочностью: они выдерживают давления в десятки раз превышающие прочность таких же «земных» материалов.

Ольгин похимичим!: Занимательные опыты по химиии/ Ил. Е. Андреевой. – М.: Дет. лит., 2001. -175 с.: ил. – (Знай и умей). Энциклопедичсекий словарь юного химика/ Сост. , . – М.: педагогика, 1982. – 368 с., ил. Ольгин на выбор, или Химические опыты для новичков: Научно-популярная литература. – М.: Дет. лит.,-127 с., ил. Белиловский удивительные жидкие кристаллы: Кн. Для внекл. чтения учащихся 8-10 кл. сред. шк. – М.: Просвещение, — 112 с.: ил. – (Мир знаний) Шаскольская о свойствах кристаллов. – 2-е изд., испр. – М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. Лит., 1987. – 176 с., ил. Шаскольская . – 2-е изд., испр. – М.: наука. Главная редакция физико-математической литературы.- 208 с.

Источник