Выращивание кристаллов сообщение по химии

Исследовательская работа «Выращивание кристаллов»

Тема выращивания кристаллов становится все более актуальной для всего человечества. В настоящее время кристаллы буквально вошли в каждый дом.

В сердце каждого телевизора, сотового телефона, компьютера находится кристалл. Выращивание кристаллов сохраняет природные богатства и ускоряет научно-технический прогресс. Сейчас мы знаем, что даже некоторые части нашего организма кристалличны, например, роговица глаза. Мир кристаллов и мир людей стали неразрывны.

Вырастить кристаллы и определить, что влияет на рост кристалла.

1. Собрать информацию о кристаллах.

2. Вырастить кристаллы поваренной соли и медного купороса.

3. Выявить наиболее благоприятные условия для роста кристаллов в домашних условиях.

4. Провести работу по анализу выполненных экспериментов, сделать выводы и представить результаты.

Что такое кристалл?

Что такое кристалл? Кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве.

Все кристаллы состоят из отдельных частиц: молекул и атомов, располагающихся в строгом порядке. Они образуют кристаллическую решетку. Каждому атому отведено место в определенном узле решетки, при этом образуются правильные многогранники. Кристалл может иметь от трех до нескольких сотен граней. Но при этом они обладают замечательным свойством. Все плоские грани пересекаются друг с другом под определенными углами. Углы между соответствующими гранями всегда одинаковы. Например, у кристаллов поваренной соли ( NaCl ) всегда их грани пересекаются под прямым углом. Кристаллы красивы и разнообразны. Секрет их красоты — в симметрии.

Кристаллические тела могут быть монокристаллами и поликристаллами.

Монокристаллом называют одиночный кристалл. («моно» — один) Поликристаллом называют совокупность сросшихся друг с другом хаотически ориентированных маленьких кристаллов. («поли» — много)

Если в кристаллическом теле кристаллизация началась одновременно во многих точках вещества и скорость ее была достаточно высока, то мы получим поликристалл. Растущие кристаллики являются препятствием друг другу и мешают правильному огранению друг друга.

Нам удалось вырастить один такой поликристалл. .

Но в данной работе речь пойдет в основном о монокристаллах.

Существуют различные способы выращивания кристаллов. Часто этот процесс требует высоких температур и огромных давлений, но некоторые кристаллы можно выращивать в домашних условиях.

Выращивание кристаллов можно осуществить, постепенно удаляя воду из насыщенного раствора, то есть путем испарения.

Для этого нам потребуется кристаллический порошок, специальная посуда.

Этап 1: Приготовление пересыщенного раствора. Растворить соль, из которой будет расти кристалл, в подогретой воде (подогреть нужно для того, чтобы соль растворилось немного больше, чем может раствориться при комнатной температуре). Растворять соль до тех пор, пока не будете уверены, что соль уже больше не растворяется , то есть раствор насыщен!

Этап 2: Фильтрация раствора. Готовый раствор процеживают через фильтр, сделанный из обычной бумажной салфетки. Насыщенный раствор перелить в другую ёмкость, где можно производить выращивание кристаллов (с учётом того, что он будет увеличиваться).

Этап 3: Помещение затравок. Когда раствор остынет до комнатной температуры, в него добавляют маленькие затравочные кристаллы. Нитку с затравкой привяжите, например, к спичке и положите спичку на края стакана (ёмкости), где налит насыщенный раствор. Кристаллик опустите в насыщенный раствор.

Этап 4: Перенесите ёмкость с насыщенным раствором и кристалликом в место, где нет сквозняков, вибрации и сильного света (выращивание кристаллов требует соблюдения этих условий).

Этап 5: Наблюдение за ростом и формой кристаллов. Теперь нужно подождать. С каждым днём кристаллы будут увеличиваться.

Накройте чем-нибудь сверху ёмкость с кристалликом от попадания пыли и мусора.

Анализ выполненных работ.

Мы провели ряд экспериментов по выращиванию кристалла в домашних условиях.

Наблюдать за ростом кристаллов очень интересно и познавательно.

1. Мы приготовили насыщенный раствор медного купороса , охладили до комнатной температуры и поместили в сосуд с перенасыщенным раствором «затравку». Сосуд плотно закрыли крышкой. На следующий день увидели, что «затравка» растворилась. Снова внесли «затравку» в раствор и вновь «затравка» растворились. Третий раз крышку не закрывали.

Сделали вывод: для роста кристалла необходимо, чтобы с поверхности кристалла шло хорошее испарение жидкости.

2. Следующей опыт был выполнен с целью может ли примесь какого — либо вещества изменить кристалл поваренной соли.

Приготовили насыщенный раствор поваренной соли , добавили акварельной краски красного цвета, затравку и выращивали кристалл.

Исследовали полученный кристалл с помощью лупы и увидели, что углы между гранями у них равные и равны 90 0 т. е. прямые.

Сделали вывод -примесь только окрашивает кристалл, но не изменяют его структуру. Кристаллы поваренной соли (NaCl) вырастают так, что их грани пересекаются под прямым углом. Что мы и наблюдали.

3. Мы приготовили насыщенный раствор медного купороса , а затем разлили на два сосуда, охладили до комнатной температуры и поместили в сосуды с перенасыщенным раствором «затравки». Один сосуд поместили в холодильник, где температура +3 0 C, а другой поставили около батареи комнатного отопления, где температура +17 0 C. Через один день измеряли массу на электронных весах, данные внесли в таблицу.

Сделали вывод : скорость роста кристаллов, т. е масса на которую увеличилась «затравка» за один день зависит от температуры. Чем выше температура, тем больше скорость роста кристалла.

Результаты измерений массы кристаллов поваренной соли

Средний рост кристалла поваренной соли в теплом месте составил

1, 193 г/сут, а в холодной в холодном – 0,02 г/сут

Результаты измерений массы кристаллов поваренной соли ( NaCl )

График роста массы кристалла от времени

— Для роста кристалла необходимо: приготовить насыщенный раствор соли и чтобы с поверхности кристалла шло испарение жидкости. Плотно закрывать крышкой раствор нельзя.

— Скорость роста кристаллов, зависит от температуры. В наших опытах наблюдали, чем выше температура, тем больше скорость роста кристалла.

— Кристаллы поваренной соли (NaCl) могут иметь форму куба, параллелепипеда, призмы или тела более сложной формы, но всегда их грани пересекаются под прямым углом. Примеси, добавленные в раствор, не меняют этого угла.

Кристаллы – одно из самых красивых и загадочных творений природы. В кристаллах есть что-то удивительное и завораживающее. Они поражают своей четкостью линий, в которой скрывается необыкновенная красота. Кристаллы играли и играют до сих пор немаловажную роль в жизни человека.

Мы живем среди кристаллов, ходим по ним и широко используемых в нашей повседневной жизни. Земная кора на 95% состоит из кристаллов. Мы добываем кристаллы из земных недр, используем в лабораториях, в технике, обрабатываем на фабриках, создаем изделия из кристаллических материалов. Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство у людей. Их цвет, блеск и форма затрагивали чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище. Все природные драгоценные камни, такие, как алмаз, рубин, сапфир и изумруд, кроме опала, являются кристаллическими. Почти все горные породы: гранит, песчаники, известняк – кристаллы. Кристаллы кварца, кальцита и других прозрачных веществ, пропускающих ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, до сих пор применяются для изготовления призм и линз оптических приборов . Полупроводниковые приборы, изготавливаются из кристаллических веществ, главным образом кремния и германия. Полупроводниковые диоды используются в компьютерах и системах связи, а солнечные батареи, помещаемые на наружной поверхности космических летательных аппаратов, преобразуют солнечную энергию в электрическую. Перечень видов применения кристаллов уже достаточно длинен и непрерывно растет. В настоящее время изучением кристаллов занимается наука кристаллография.

1. Бокий Г.Б. Кристаллохимия: Учеб. пособие для вузов/ Г.Б. Бокий – М. : Наука, 1971.
2. Гегузин Я.Г. Живой кристалл: статья / Я.Г. Гегузин – М. : Наука, 1981.
3. Шаскольская М.П. Очерки о свойствах кристаллов: очерки / М.П. Шаскольская – М. : Наука, 1978.
4. Кристаллы: очерки / М.П. Шаскольская – М. : Наука, 1978.
5. Шафрановский И.И. Симметрия в природе: / И.И. Шафрановский –Ленинград. : Недра, 1985
6. Интернет

Источник

Выращивание кристаллов в домашних условиях

Исторические сведения о соли и её значение в жизни человека. Понятия о кристаллах. Способы выращивания кристаллов в домашних условиях: основные условия их образования. Представление древних о кристаллах. Выращивание искусственных кристаллов — рубинов.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Теоретическая часть

1.1 Исторические сведения о соли и её значение в жизни человека

1.2 О кристаллах

2. Практическая часть

2.1 Выращивание кристаллов

Все кристаллы, окружающие нас, не образовались когда-то раз и навсегда готовыми, а выросли постепенно. В природе, в лаборатории, на заводе кристаллы растут из растворов, из расплавов, из паров, из твердых веществ. Поэтому представляется важным и интересным попробовать вырастить кристалл в домашних условиях без применения специальных приспособлений. Это и определило тему исследования «Выращивание кристаллов в домашних условиях ».

Актуальность выбранной темы заключается в том, чтобы находить интересное и необычное рядом, в том, что доступно для наблюдения и изучения, не требует особых усилий и затрат. Например, соль. Соль, которая есть на каждом столе, в каждом доме, известная и знакомая, непознанная и таинственная!

Гипотеза: соль кристалл выращивание рубин

Возможно, ли вырастить в домашних условиях разные кристаллы? Кристаллы разных веществ имеют разную форму, цвет и по-разному растут?

Научиться выращивать кристаллы соли и других веществ в домашних условиях.

· изучить исторические сведения о соли;

· узнать о значении соли в жизни человека;

· вырастить кристаллы соли и других веществ

· изучить условия образования кристаллов;

· проанализировать полученные результаты.

1. Теоретическая часть

1.1 Исторические сведения о соли и её значение в жизни человека

Соль — пищевой продукт. В природе соль встречается в виде минерала галлита, известного также под названием «каменная соль». Особенно много соли в морской воде и водах соленых озер и источников, в виде твердой каменной соли. Соль можно обнаружить в толще земли и в облаках, в капле росы и морской воде, в горах и на берегах рек.

Без обычной соли большинство животных испытывают солевое голодание. Хищники обеспечивают свой организм солью поступающей с мясом и кровью добычи, травоядные ищут выступы соли, соленые почвы, лижут их.

Для человека полезнее всего соль, получаемая из морской воды. Такая соль повышает сопротивляемость организма к болезням. Согласно исследованиям учёных, человек может в день съедать 10-15 граммов (столовая ложка) соли.

Соль обнаруживается в таких обычных продуктах, как, например, творог, сыр, хлеб, печенье или кукурузные хлопья. В молочных продуктах, овощах и мясе достаточное количество соли для человека, чтобы он не испытывал недостатка в ней. Соль содержится в овощах и некоторых фруктах.

Соль — важная приправа, без которой пища пресна. С ней заготавливают овощи на зиму (засаливают огурцы, помидоры, капусту).

Но излишнее потребление соли увеличивает риск сердечнососудистых заболеваний, может привести к повышению давления и болезням почек.

Обратившись к истории, можно узнать, насколько ценна соль для людей.

Соль была известна человечеству с древнейших времен и ценилась буквально на вес золота. Её хранили в особых ларцах, меняли не только на товары, но даже на землю. Михаил Ломоносов писал, что в его время за 5 плиток соли можно было купить раба. В Китае, в 18веке, делали монеты из каменной соли.

В древнем Риме наёмным солдатам часто платили жалование не деньгами, а солью, отсюда и произошло слово солдат.

«Вы — соль земли», — говорил своим ученикам Иисус Христос. Соль, то есть смысл. Гомер, легендарный древнегреческий поэт-сказитель, называл соль «божественной». Соль считали оберегом и наделяли защитными свойствами. В Древнем Риме её клали на губы грудным младенцам, чтобы защитить их от опасности. На севере Англии иногда произносили клятвы на соли вместо Библии. Щепотка соли в колыбели защищала некрещеного младенца. В Англии верили, что солевой раствор, осененный крестным знамением и разбрызганный на любую вещь, отвращает несчастье. В некоторых странах и сегодня считают, что в новый дом первым делом надо вносить ящик с углем и тарелку с солью, а потом уже мебель и все остальное.

Соль — это и символ гостеприимства и дружбы. «Делить хлеб и соль» означало поддерживать длительные отношения. Отсюда народная примета — соль рассыпал, к ссоре, неудаче. К соли всегда относились уважительно, экономно.

В Киевскую Русь соль привозили из соляных озёр на Черном и Азовском морях. Здесь её покупали и везли на Север. Соль обходилась настолько дорого, что на торжественных пирах её подавали на столы знатных гостей, прочие же расходились «несолоно хлебавши». После присоединения Астраханского края к Московскому государству, соль стали привозить с озёр Прикаспия. Её просто сгребали со дна озёр и везли на судах вверх по Волге. И все равно ее не хватало, и она была дорога.

Города, которые возникли в местах добычи соли, стали называться Сольвычегодск, Соль-Илецк, Соликамск, Усолье-Сибирское, Солигалич, Бурсоль, Соловецкая обитель, Соледар.

Наверное, все видели кристаллы воды — лёд. Узоры на окнах зимой — это тоже кристаллы воды. Множество разных веществ образуют кристаллы: металлы, драгоценные камни, и даже соль и сахар.

Кристаллы, в переводе с греческого языка, (krystallos) «лёд». Кристаллики растут, присоединяя частицы вещества из жидкости или пара. Их можно вырастить из растворов разных веществ.

Кристаллы бывают разной формы. Иногда образуются дендриты — это кристаллы, похожие на веточки дерева; очень хрупкие, но очень красивые.

Многие кристаллы имеют очень интересную структуру. Существует даже специальный Минералогический музей, посвящённый дендритам и драгоценным камням.

Кристаллы бывают различными по размерам. Многие из них можно увидеть только в микроскоп. Но встречаются гигантские кристаллы массой в несколько тонн. Разнообразие кристаллов по форме очень велико. Кристаллы могут иметь от четырех до нескольких сотен граней.

Кристаллы окружают нас повсюду. 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».

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.

Блестящие и ровные грани кристаллов выглядят так, как будто над ними поработал искусный шлифовальщик. Отдельные части кристалла повторяют друг друга, образуя красивую правильную форму.

Существуют особые формы кристаллов: иглы, перья, ветки, цветы, деревца и т.п. Примерами таких причудливых кристаллов служат всем известные ледяные узоры на окнах.

Каждый мог наблюдать, как возникают, растут и постепенно меняют свою форму кристаллы льда на стекле замерзшего окна.

Итак, кристаллы обладают красивой правильной формой. У каждого вещества есть своя характерная форма кристаллов, по которой его можно узнавать.

Люди научились выращивать искусственные кристаллы — рубины. Используют их для изготовления ювелирных украшений и в часовых механизмах. Выращивают и самые твердые на свете кристаллы — алмазы. Но, в домашних условиях, «замахиваться» на подобные проекты я не стала. Можно вырастить кристаллы из соли, сахара, кальцинированной соды, буры, медного купороса.

2. Практическая часть

1) Кристаллы поваренной соли — процесс выращивания не требует наличия каких-то особых химических препаратов. У нас всех есть пищевая соль (или поваренная соль), которую мы принимаем в пищу. Кристаллы поваренной соли представляют собой бесцветные прозрачные кубики.

Процесс выращивание кристаллов из поваренной соли в домашних условиях я разделила на этапы:

Растворила соль, из которой будет расти кристалл, в подогретой воде (подогреть нужно для того, чтобы соль растворилось немного больше, чем может раствориться при комнатной температуре). Растворила соль до тех пор, пока стала уверенна, что соль уже больше не растворяется (раствор насыщен!) (Фото №1,2,3).

Этап 2: Насыщенный раствор перелила в другую емкость, где можно производить выращивание кристаллов (с учётом того, что он будет увеличиваться). Раствор процедила через фильтр (я воспользовалась салфеткой, можно взять промокашку или вату). Процеживать раствор обязательно, потому что соринки могут помешать росту красивых кристаллов (Фото№ 4).

Поставила раствор охлаждаться. Чем медленнее он будет остывать, тем крупнее получатся кристаллы. На этом этапе следила, чтобы раствор не особо остывал.

Этап 3: Привязала на нитку камень не больших размеров, нитку привязала к деревянной палочке и положила на края стакана (ёмкости), где налит насыщенный раствор. Камень опустила в насыщенный раствор (Фото №5).

Этап 4: Накрыла сверху ёмкость с кристалликом фольгой от попадания пыли и мусора.

1. Кристаллик нельзя (при росте) без особой причины вынимать из раствора

2. Не допускать попадания мусора в насыщенный раствор

3. Периодически (раз в неделю) менять или обновлять насыщенный раствор

4. Не следует раскрашивать раствор, где растёт Ваш кристалл, например красками или чем-нибудь подобным, — это лишь испортить сам раствор, а кристалл всё же не покрасит! Лучший способ получить цветные кристаллы — это подобрать нужную по цвету соль!

Мои первые кристаллики на нитке стали образовываться уже на следующий день (Фото №6), с каждым днем они немного увеличивались, нарастая друг на друга (Фото №7,8,9), и в итоге у меня получился продолговатый не очень крупный белый кристалл (Фото №10,11). В будущем я смогу использовать его в качестве «затравки» для выращивания более крупного кристалла соли.

2) Кристаллы медного купороса

Для того чтобы вырастить очень красивые кристаллы медного купороса, я купила порошок медного купороса в магазине хозяйственных товаров. Его используют для борьбы с вредителями и болезнями растений. Иногда применяют в плавательных бассейнах для предотвращения роста водорослей в воде.

Внимание! медный купорос — химически активная соль! Это вещество ядовито! Нужно тщательно мыть руки после работы с порошком, растворами или кристаллами медного купороса. Его можно проводить только с взрослыми!

1. Приготовила насыщенный раствор медного купороса. В горячей воде растворяла и перемешивала порошок до тех пор, пока он не перестал растворяться (Фото №12,13).

2. Ниточку с маленьким камешком (затравкой) повесила на деревянной палочке так, чтобы она погрузилась в раствор, но не касалась дна (Фото №14).

3. Оставила открытым сосуд с раствором при комнатной температуре на длительный срок, накрыв его листом фольги, — вода при этом будет испаряться медленно, и пыль в раствор попадать не будет (Фото №15).

4. По мере испарения раствора на его поверхности начала образовываться корка, которая поползла по стенкам сосуда через его край (Фото №16,17).

5. Когда испарилось достаточно много раствора, начали расти красивые блестящие голубые кристаллы. Я внимательно следила за ростом кристаллов день ото дня

Через трое суток после начала опыта на нитке появился кристалл медного купороса, моя «затравка» в виде камня также начала обрастать синими кристаллами похожими на драгоценный камень (Фото№18,19). Через 3 недели у меня вырос достаточно большой кристалл синего цвета (Фото №20,21). В будущем я так же использую этот кристалл для того чтобы вырастить кристалл куда большего размера!

3) Кристалл из набора юного химика «Первые уроки химии»

Набор состоял из:

1. Смесь для выращивания кристаллов. Дигидрофосфат аммония (разновидность соли с добавлением порошкового пищевого красителя).

2. Основная порода (камушки для «затравки»).

3. Пластиковый контейнер для выращивания кристаллов с мерными делениями и крышкой.

4. Измерительный контейнер с делениями.

5. Увеличительное стекло.

7. Лопатка для размешивания.

Опыт заключался в следующем:

1. С помощью измерительного контейнера отмерила 40 мл. горячей воды.

2. Насыпала специальную смесь для выращивания кристаллов в измерительный контейнер. Растворила смесь в воде, слегка помешивая ее лопаткой (Убедилась в том, что вещество растворилось!) (Фото №22).

3. Рассыпала основную породу по дну контейнера для выращивания кристаллов.

4. Вылила приготовленный раствор в контейнер с основной породой (Фото №23).

5. Поставила контейнер в светлое место с хорошим притоком воздуха (подоконник) (Фото №24,25)

По мере испарения воды у меня появлялись игольчатые кристаллики.

Через две недели, после полного испарения раствора, я на дне контейнера получила готовые достаточно крупные кристаллы. Стенки контейнера так же были облеплены кристаллами (Фото №26,27,28,29).

По итогам выполнения исследовательской работы моя гипотеза подтвердилась, кристаллы, возможно, выращивать в домашних условиях и я сделала для себя следующие выводы:

· сравнила процессы роста разных кристаллов;

· кристаллы различных веществ имеют разную форму, размер и цвет;

· при благоприятных условиях некоторые твердые тела принимают форму кристаллов;

· кристаллы могут расти за счет добавления новых слоев, если есть нужное вещество (то есть, чтобы кристалл «рос» красивым за ним нужно ухаживать: убирать соринки, добавлять новый раствор, счищать некрасивые наросты);

· кристаллы растут из растворов, когда испаряется вода;

· на форму кристаллов соли оказывает влияние температура (изменяется форма кристаллов и число граней кристаллов);

· кристаллы различных веществ имеют различные свойства (одни кристаллы окрашиваются, другие — бесцветны; одни кристаллы растут хорошо, другие — плохо).

Результатом исследовательской работы считаю то, что:

Я научилась работать с книгами, узнавать из них то, что до нас уже знали другие люди;

Кристаллы капризны, требуют бережного к ним отношения, соблюдения рецепта и температуры раствора при погружении кристалла для дальнейшего роста. Если всё выполнено, верно, терпеливо и бережно, выращенный кристалл порадует своей красотой, необычной формой, цветом, размером!

В дальнейшем я продолжу изучать эту тему и попробую вырастить кристаллы, придавая им разную форму и больший размер.

Источник