Главная » Обучение » Практическая работа 4 выращивание кристаллов соли. Исследовательская работа "выращивание кристаллов различных солей в домашних условиях"

Практическая работа 4 выращивание кристаллов соли. Исследовательская работа "выращивание кристаллов различных солей в домашних условиях"

МОУ «Печниковская СОШ»

Каргопольского района

Архангельской области

Научно-практическая работа

«Кристаллы. Выращивание кристаллов».

Выполнили учащиеся 8 класса

Вешнякова Кристина, Волынкина Мария.

Научный руководитель

учитель физики

Колегичева М.А.

Печниково

2011 – 2012 учебный год
Оглавление . Стр

Введение. Что мы знали о кристаллах? 3
1. 1.1. Актуальность работы
2. 1.2. Цель и задачи работы
3. 1.3. Практическое значение работы

Литературный обзор
1. 2.1. Что такое кристаллы 3
2. 2.2. Структура кристаллов 4
3. 2.3. Кристаллы во Вселенной 4
4. 2.4. Применение кристаллов 4
5. 2.5. Кристаллы льда и воды 5
Практическая часть

3.1.Выращивание кристаллов соли 6

3.2.Выращивание кристаллов воды 6

Выводы 6

5. Литература 7

Введение. Что мы знали о кристаллах?
Кристаллы… да ведь это красивые редко встречающиеся камни. Они бывают разных цветов, в большинстве своём прозрачны, и, что самое замечательное, они обладают красивой правильной формой. Обычно кристаллы представляют собой многогранники, стороны (грани) их идеально плоские, рёбра строго прямые. Они радуют глаз чудесной игрой света в гранях, удивительной правильностью строения…

Всё сказанное действительно справедливо, но… кристаллы – совсем не музейная редкость. Кристаллы окружают нас повсюду. Твёрдые тела, из которых мы строим дома и делаем станки, вещества, которые мы употребляем в быту, – почти все они относятся к кристаллам.

Актуальность работы.

Современная наука стремится познать новое, заглянуть за пределы Вселенной, разгадать тайны микромира. Но, за великими целями забывается то, что находится рядом, без чего мы не можем обойтись, и используем каждый день. Актуальность работы 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! Или снег. Снег, который лежит у нас под ногами.

Цель работы:

научиться выращивать кристаллы в домашних условиях.

Задачи работы:

· выяснить, что такое кристаллы и где они встречаются;

· узнать о применении кристаллов;
· вырастить кристаллы в домашних условиях;
· изучить условия образования кристаллов, их формы;
Практическое значение работы в том, что она может быть использована на уроках физики по данной теме или на уроках технологии для выполнения творческих работ.

Литературный обзор.

Что такое кристаллы

Название «кристалл» произошло от двух греческих слов – «холод» и «застывать», т.е. означало во времена Гомера «застывший лед» и относилось к кристаллам горного хрусталя, считавшимися окаменевшим льдом. Слова «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. 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 390 году до нашей эры 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. Например, А.С.Пушкин в своем произведении «К Овидию» писал:

Едва прозрачный лед, над озером тускнея,

Кристаллом покрывал недвижные струи.

Структура кристаллов

Вначале этим термином называли только прозрачные ограненные природные тела, впоследствии он был распространен на непрозрачные и даже неограненные образования. В конце 17 в. было подмечено, что имеется определенная симметрия в их расположении. Было установлено также, что некоторые непрозрачные минералы также имеют естественную правильную огранку и что форма огранки характерна для того или иного минерала. Возникла догадка, что форма может быть связана с внутренним строением. В конце концов кристаллами стали называть все твердые вещества, имеющие естественную форму правильных многогранников. Большинство природных и искусственных твердых материалов являются поликристаллическими, одиночные кристаллы называются монокристаллами. Естественная форма кристаллов является следствием упорядоченного расположения в кристалле атомов. В 1784 французским аббатом Р.Гаюи была написана книга, в которой он выдвинул предположение, что кристаллы возникают в результате правильной укладки крохотных одинаковых частиц, которые он назвал «молекулярными блоками». Гаюи показал, каким образом можно получить гладкие плоские грани кальцита, укладывая такие «кирпичики». Различия в форме разных веществ он объяснил разницей как в форме «кирпичиков», так и в способе их укладки.

Трёхмерно-периодическую пространственную укладку назвали кристаллической решёткой.

Основная особенность кристаллической структуры заключается в её повторяемости через строго одинаковые расстояния. Кристаллические решётки очень разнообразны. Однако свойства, общие для всех кристаллов, безупречно объясняются решетчатым строением кристаллов.

Кристаллы во Вселенной

В облаках, в глубинах Земли, на вершинах гор, в песчаных пустынях, в озерах, морях и океанах, в доменных печах, в аппаратах химических заводов, в научных лабораториях, в клеточках растений, в живых и мертвых организмах - везде встречаем мы кристаллы. Многие кристаллы –продукты жизнедеятельности организмов. Способностью наращивать на инородных телах, попавших в раковину, перламутр, обладают некоторые виды моллюсков. Через 5-10 лет образуется жемчуг. Кристаллами являются алмазы, рубины, сапфиры и другие драгоценные камни. Нет такого места на Земле, где бы не было кристаллов, где бы не происходили все время возникновение, рост и разрушение кристаллов. Метеориты, посланцы из звездного мира, тоже состоят из кристаллов. В космических пришельцах - метеоритах - встречаются кристаллы, известные на Земле, и кристаллы минералов, на Земле не встречающихся.

Применение кристаллов.

Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство у людей. Их цвет, блеск и форма затрагивали человеческое чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище. С давних пор с кристаллами были связаны суеверия; как амулеты, они должны были не только ограждать своих владельцев от злых духов, но и наделять их сверхъестественными способностями.
Позднее, когда те же самые минералы стали разрезать и полировать, как драгоценные камни, многие суеверия сохранились в талисманах «на счастье» и «своих камнях», соответствующих месяцу рождения. Все природные драгоценные камни, кроме опала, являются кристаллическими, и многие из них, такие, как алмаз, рубин, сапфир и изумруд, попадаются в виде прекрасно ограненных кристаллов. Украшения из кристаллов сейчас столь же популярны, как и во время неолита.
Опираясь на законы оптики, ученые искали прозрачный бесцветный и бездефектный минерал, из которого можно было бы шлифованием и полированием изготавливать линзы. Нужными оптическими и механическими свойствами обладают кристаллы неокрашенного кварца, и первые линзы, в том числе и для очков, изготавливались из них. Даже после появления искусственного оптического стекла потребность в кристаллах полностью не отпала; кристаллы кварца, кальцита и других прозрачных веществ, пропускающих ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, до сих пор применяются для изготовления призм и линз оптических приборов.
Кристаллы- основа множества современных устройств: компьютеров, генераторов и приёмников излучений, устройств магнитной записи, бытовой электроники, солнечные батареи, помещаемые на наружной поверхности космических летательных аппаратов, для лазерной техники и т.п.
Кристаллические порошки (соль,сахар, лекарства, минер удобрения,взрывчатые вещества и др) широко применяются в пищевой, фармацевтической промышленности, сельском хозяйстве, металлургии и др. областях
Искусственные кристаллы. С давних пор человек мечтал синтезировать камни, столь же драгоценные, как и встречающиеся в природных условиях. До 20 в. такие попытки были безуспешны. Но в 1902 удалось получить рубины и сапфиры, обладающие свойствами природных камней. Позднее, в конце 1940-х годов были синтезированы изумруды, а в 1955 фирма «Дженерал электрик» и Физический институт АН СССР сообщили об изготовлении искусственных алмазов, которых в природе вообще не существуют. Например, фианиты – их название происходит от сокращения ФИАН – Физический институт Академии наук, где они впервые были получены. Фианиты – кристаллы кубического оксида циркония ZrO2, которые внешне очень похожи на бриллианты.

Например, подшипники для часов и других точных приборов уже давно делают из искусственных рубинов.

Кристаллы льда и снега

Кристаллы замершей воды, т.е. лед и снег, известны всем. Эти кристаллы почти полгода (а в полярных областях и круглый год) покрывают необозримые пространства Земли, лежат на вершинах гор и сползают с них ледниками, плавают айсбергами в океанах.

Ледяной покров реки, массив ледника или айсберга - это, конечно, не один большой кристалл, он состоит из множества отдельных кристаллов. Их не всегда различишь, потому что они мелкие, и все срослись вместе. Иногда эти кристаллы можно различить в тающем льду, например, в льдинках весеннего ледохода на реке. Тогда видно, что лед состоит как бы из "карандашиков", сросшихся вместе, как в сложенной пачке карандашей:

Ледяные иголочки достигают длины в 1-2см, а иной раз доходят до 10-12см.

В морозные дни, когда солнце еще не успело уничтожить следы ночных заморозков, деревья и кусты покрыты инеем. На ветках видны пучки тонких шестигранных иголочек - кристалликов льда. Сказочным богатством кристаллов, хрустальным нарядом украшен лес. Каждый отдельный кристаллик льда, каждая снежинка хрупка и мала.

Морозные узоры на оконных стеклах - это, по сути, то же самое, что и иней, который образуется на земле и на ветвях деревьев. Механизм образования инея и этих узоров одинаков.

Узоры на стеклах появляются в связи с образованием кристаллов из переохлаждённых капель воды.

Качество и вид получившегося рисунка зависит от влажности воздуха, разницы и перепадов температуры внутри и снаружи, поверхности стекла, направления, силы и скорости ветра. Именно поэтому рисунки получаются всегда разными и не похожими один на другой.

Ученые насчитали огромное количество видов ледяных узоров. Очень часто встречаются узоры - дендриты и трихиты. Дендриты на окнах вырастают в виде древовидных форм. В свою очередь ледяные узоры - трихиты выглядят в виде волокнистых образований.

Узоры дендриты появляются на окнах при условии - высокой влажности и положительной температуры внутри помещения. Сначала на стеклах появляется тонкая пленка воды, а затем происходит кристаллизация. Так как в нижней части на окнах толщина пленки воды больше, то здесь происходит образование ледяных " деревьев ". А вот при недостатке влаги на окнах появляются миниатюрные дендриты

На острых краях стекол, где частенько образуются сколы и трещины как правило образуются узоры трихиты. В большинстве случаев как основное волокно, так и прилегающие к нему тонкие полоски инея слегка изогнуты.

Практическая часть

1.Выращивание кристаллов поваренной соли

Многие технологические потребности в кристаллах явились стимулом к исследованию методов выращивания кристаллов с заранее заданными химическими, физическими и электрическими свойствами. Труды исследователей не пропали даром, и были найдены способы выращивания больших кристаллов сотен веществ, многие из которых не имеют природного аналога. В лаборатории кристаллы выращиваются в тщательно контролируемых условиях, обеспечивающих нужные свойства, но в принципе лабораторные кристаллы образуются так же, как и в природе – из раствора, расплава или из паров. Самые простые опыты по выращиванию кристаллов можно провести с поваренной солью.

Самые простые опыты по выращиванию кристаллов можно провести с поваренной солью. Что мы и сделали.

Мы сделали насыщенный раствор поваренной соли: для этого в теплую воду добавляли соль и перемешивали до тех пор, пока соль уже не будет растворяться и будет оседать на дно кружки. Опустили в кружку шерстяную ниточку и поставили в теплое место.

Кристаллы соли начали свой рост. Соль образовалась даже на кружке с внешней стороны, но это было мало похоже на кристаллы. Красивые кристаллы образовались на ниточке и на дне кружки

Кристаллы можно вырастить, взяв затравку. т.е небольшой кристалл и привязав его к ниточке, опустить в раствор соли.

Кристаллы соли можно вырастить и на веточках лиственницы. Для этого их нужно опустить в раствор соли и затем через некоторое время вынуть и дать обсохнуть. На веточках образуется кристаллический иней из соли. Эти веточки можно применять для составления букетов.

2. Выращивание кристаллов льда

Опыт 1 . В небольшое глубокое чайное блюдце налить воды. Блюдце поставить в снег. Через некоторое время температура воды станет равной 0°С, но вода будет отдавать теплоту и дальше. Теряя тепло, вода при 0°С в блюдце начнёт замерзать. На поверхности воды появятся прозрачные, вытянутые в длину игольчатые кристаллы льда. Появившись по отдельности, они быстро соединяются в группы и дадут твёрдую корочку льда на поверхности воды. При рассмотрении в лупу кристаллы льда имеют форму сильно удлинённых шестиугольных призмочек. Между ними много шестилучевых "звёздочек". Это иголочки, сложившиеся в прихотливую группу и образовавшие тонкое строение звёздочки. Увеличиваясь и разрастаясь, ледяные иголочки встречаются одна с другой, ветвятся. Так образуются узоры мороза на стеклах окон. Для образования дендритов необходимо быстрое охлаждение.

Опыт 2 . На небольшое чистое стёклышко поместить большую каплю воды. Сильно охладить стёклышко, прижав его к снегу или охладительной смеси. Замерзая, капля воды даст прекрасные кристаллы в виде разнообразных звёздочек. Такие кристаллические звёздочки образуются в капельках воды, унесённых движением воздуха на значительную высоту. В холодное время года звёздочки-снежинки падают вниз и достигают земли. Мы говорим: "Идёт снег".
Выводы. Итак, в ходе работы мы больше узнали о кристаллах, выяснили, что вокруг нас много интересного и необычного, и это доступно для наблюдения и изучения, не требует особых усилий и затрат. Мы попробовали вырастить кристаллы, и у нас это получилось.

Литература.

Большая российская энциклопедия.16 том. М - Научное издательство «Большая российская энциклопедия» 2010.
М.П.Шаскольская. Кристаллы. М- «Наука»1985.

3. Материал из GeoWiki - открытой энциклопедии по наукам о Земле.

4. http://course-crystal.narod.ru/p36aa1.html

5. http://www.novate.ru/blogs/131008/10496/

6. Современная кристаллография. М.,1979-1981.Т.1-4;Чупрунов Е.В., Хохлов А.Ф.,Фадеев М.А. Кристаллография. М., 2000;

Цель:

Образовательная : формирование понятий «кристаллы, кристаллическое состояние вещества» на основе исследовательской и проблемно-поисковой деятельности,
изучение условий образования кристаллов
Развивающая : развитие практических умений и навыков работы с химическими веществами, оборудованием; умений применять теоретические знания для объяснения наблюдаемых явлений
Воспитательная : эстетическое воспитание; воспитание компетентной, коммуникативной, всесторонне развитой личности.

Оборудование, реактивы: 2 термостойких химических стакана, толстая нить, затравка, стеклянная палочка для перемешивания, палочка для закрепления нити, фильтр, воронка, чашка Петри, порошок медного купороса, микроскоп, предметное стекло, препаровальная игла, пинцет, кристаллик медного купороса.

Задачи исследования:

вырастить кристаллы разных солей;
изучить условия образования кристаллов;
проанализировать полученные результаты.

Оборудование: 2 термостойких химических стакана, толстая нить, стеклянная палочка для перемешивания, палочка для закрепления нити, фильтр, воронка, чашка Петри, микроскоп, предметное стекло, препаровальная игла.

Реактивы: порошок медного купороса, дистиллированная вода

ХОД УРОКА

1. Организационный момент. Объявление темы, постановка цели.

Вводная часть, создание мотивации к восприятию учебного материала

Ребята, прежде чем начать урок, я хочу проверить Ваше эмоциональное состояние. У вас на парте таблички «Шкала эмоционального состояния». Поставьте галочку на таблице из 6 лиц, чье выражение отражает ваше настроение в начале урока.

Сегодня на уроке мы поведем практическую работу «Выращивание кристаллов»

КРИСТАЛЛЫ

Подобен чуду рост кристалла,
Когда обычная вода,
Одним мгновением вдруг, стала
Сверкающим осколком льда.
Луч света, затерявшись в гранях,
Рассыплется на все цвета,
И нам тогда понятней станет,
Какой бывает красота.

Павел Леонтьев

Цель сегодняшнего занятия :

вырастить кристаллы медного купороса,
изучить условия их образования,
рассмотреть структуру кристаллов под микроскопом
познакомиться с многообразием кристаллов их красотой

Кристаллы, кристаллы, соцветья
во мглу погруженной земли.
Когда расцвели вы, на свете
другие цветы не цвели.
Нацежен был мало-помалу
Из мрака лучистый хрусталь,
чтоб стало под силу кристаллу
вместить невместимую даль.
Тускла на свету, но как факел
кристалла живая свеча
пылает во мраке…Во мраке –
начало любого луча.

(Испанский поэт и философ Мигель де Унамуно)

I этап: Введение

Учитель: Прежде чем приступить к практической работе, я хочу с Вами побеседовать: А знаете ли Вы, что такое кристаллы? (Вы знакомились с ними по физике)

КРИСТАЛЛЫ – (от греч. krystallos, первонач. – лед), твердые тела, атомы или молекулы которых образуют упорядоченную периодическую структуру (кристаллическую решетку).

– Какие типы кристаллических решеток вы знаете из курса химии?
– Поэтому, на какие виды можно поделить все кристаллы, в зависимости от типа кристаллической решетки?

(Демонстрация кристаллических решеток графита, поваренной соли, меди)

– Какими свойствами обладают кристаллы?

(Анизотропия и изотропия) Неодинаковость свойств кристалла в различных направлениях называют анизотропи"ей .

Изотропия, изотропность (от изо... и греч. tropos - поворот, направление), одинаковость физических свойств по всем направлениям (в противоположность анизотропии ). Все газы, жидкости и твёрдые тела в аморфном состоянии изотропны по всем физическим свойствам. У кристаллов большинство физических свойств анизотропно. Однако чем выше симметрия кристалла , тем более изотропны его свойства. Так, у высокосимметричных кристаллов (алмаз, германий, каменная соль) упругость, прочность, электрооптические свойства анизотропны, но показатель преломления света, электропроводность, коэффициент теплового расширения и т. д. - изотропны (в менее симметричных кристаллах эти свойства также анизотропны.

– Все кристаллы обладают разными свойствами, как вы думаете, почему у всех кристаллов разные свойства?

Раздел физики, изучающий кристаллы, называется кристаллографией .
Кристаллы изучает раздел физики, который называется физикой твердых тел .
Кто после школы будет обучаться в техническом ВУЗе, захочет связать свою судьбу с техникой, тот будет подробно изучать этот раздел и узнает много интересного. (Физика твердых тел).

– Как Вы думаете, связана ли наша жизнь с кристаллами, имеют ли они какое-то практическое значение в природе и для человека? Зачем они нам нужны?

Живя на Земле, мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах, выращиваем их в лабораториях, широко применяем в технике и науке, едим кристаллы, лечимся ими...
Но, кроме того, кристаллы – очень красивое, завораживающее явление природы – я думаю, многие с этим согласятся. Они являются самыми необыкновенными и загадочными камнями. С глубокой древности им приписывают магические, целебные свойства. Ученые утверждают, что кристаллы способны записывать и передавать какую-либо информацию. Способны разговаривать.
Федор Михайлович Достоевский утверждал, что красота спасет мир. Глядя на кристаллы и драгоценные камни, испытываешь чувство ликования, радости.
Любуясь красотой, люди научились выращивать искусственные самоцветы, кристаллы, например, алмазы, сапфиры, хрусталь. Для этого было создано сложнейшее оборудование. Мы сегодня попробуем вырастить кристаллы в лабораторных условиях, используя оборудование, стоящее у вас на партах. Конечно, мы не сможем получить алмазы, сапфиры, а вот кристаллы медного купороса получить очень просто.

– Ребята, на какие вопросы вы бы хотели услышать ответы на сегодняшнем уроке? (Почему растут кристаллы, где их применяют)
– Какую цель мы поставим перед собой? (Вырастить кристаллы, рассмотреть их структуру под микроскопом, ответить на вопрос: почему растут кристаллы?)
– Я думаю, что мы вместе ответим на эти ваши вопросы в конце урока.
– А вы как вы думаете, почему растут кристаллы? Запишем тему.

II этап: Выполнение работы (Инструкционная карточка для учащихся – Приложение )

Цель: вырастить кристаллы медного купороса, изучить условия их образования.

Проблемный вопрос: почему растут кристаллы?

– Давайте познакомимся с веществом, из которого будем получать кристаллы – медным купоросом.

– Ребята, кто помнит формулу медного купороса?
– Каково химическое название этого вещества? Природный минерал, из которого получают купорос называется халькантит, содержащий сульфат меди пятиводный.
В природе CuSO 4 5H 2 O встречается в виде минерала халькантита . Параллельные агрегаты толщиной до 1 см, переслаивающиеся с желтоватой породой и отдельными кристаллами халькантита. В нижней части образца мелкозернистый сульфидный агрегат.
А вот внешний вид медного купороса, у вас в стаканчиках с притертыми крышками. Медный купорос - пятиводный сульфат меди (II) CuSO 4 5H 2 O. В древности его называли витриолом (от латинского слова vitrum - стекло), так как крупные кристаллы напоминают цветное синее стекло.

Медный купорос является ядохимикатом II класса опасности, то есть малотоксичное вещество. Его применяют для борьбы с грибковыми и бактериальными заболеваниями растений: опрыскивают томаты от фитофторы, плодово-ягодные, декоративные деревья и кустарники от парши, монилиоза, антракноза и других болезней, а также дезинфицируют раны. Даже борются с грибковыми заболеваниями рыб. (Аквариумисты применяют медный купорос при заболевании рыб бранхиомикозом, гиродактилезом, дактилогирозом, костиозом и одиниозом).
Кроме того, его применяют в промышленности при производстве искусственных волокон, органических красителей, минеральных красок, для обогащения руды при флотации, при воронении стали, в гальванопластике.

III этап: Выполнение работы

– Работа будет проблемно-исследовательская и проходить в группах по 2 человека. У каждой группы имеется инструкция по исследованию. (Запишите в тетради тему и цель)
– Познакомьтесь с инструкцией. (5 мин.) Прочитайте и выделите основные этапы работы.
– Какие основные этапы работы вы выделили:

приготовление насыщенного раствора;
фильтрование;
затравка;
выращивание монокристалла.
доливание раствора

– Как вы думаете, какие способы мы будем использовать на уроке?

Кристаллизацию можно вести разными способами. Один из них – охлаждение насыщенного горячего раствора. Этот метод неприменим к веществам, растворимость которых мало зависит от температуры. К таким веществам относятся, например, хлориды натрия и алюминия, ацетат кальция.
Испарение воды.
Кристаллы могут также расти при конденсации паров – так получаются снежинки и узоры на холодном стекле.
Третий способ – выращивание кристаллов из расплавленных веществ при медленном их охлаждении.

1 этап: приготовление пересыщенного раствора .

Итак, приступаем к выполнению 1-го этапа работы, приготовлению пересыщенного раствора.

Расскажите порядок действий.

– Какой раствор называется насыщенным?
– Пересыщенным?
– Как вы думаете, зачем мы нагревали воду?
– Что такое растворение?
– Каким оборудованием будем пользоваться?
– Какие правила нужно соблюдать при выполнении любой практической работы?
– Давайте повторим правила ТБ, которые нужно соблюдать при работе в химическом кабинете

– Какое химическое оборудование мы будем использовать на практической работе?
– Можем мы уже сейчас определить одну из причин роста кристаллов? (Охлаждение, кристаллизация, то есть при охлаждении частицы становятся тяжелыми)
– Какой пример можно привести пример из жизни, в природе об образовании кристаллов?
– Например, представим осень, идет дождь, вдруг температура понизилась, стала –1 o С, пошел снег.
– Почему? Что произошло в природе? (Произошла кристаллизация. Образование снежинок – кристалликов)

Т.о. стоит измениться температуре, как возникнет кристаллизация – лишнее вещество выкристаллизуется из раствора.

Помните: чтобы кристаллы росли как можно правильно, кристаллизация должна идти медленно.
С физической точки зрения, кристалл растет потому, что этого требует второе начало термодинамики: уменьшается свободная энергия системы.

В растворе при охлаждении получается избыток твёрдого вещества. Частицы вещества имеют какую-то определённую форму, энергию и притягиваются тем сильнее, чем ближе им удаётся подойти друг к другу.

2 этап: фильтрование

– Зачем нудно отфильтровать лишнее вещество? (Оно будет мешать образованию кристалла). Для фильтрования используем фильтр, изготовленный своими руками из салфетки.
– Кто помнит, как мы это делали в 8 классе? (Фильтруем)
– Ребята, я слежу за вашей работой, правильно ли вы выполняете практические действия, оценка будет складываться общая: из теоретической части, практической части, техники безопасности.
– Я вижу, что многие уже отфильтровали раствор.
– Каков будет следующий этап работы?

3 этап: затравка

– Затравка. Что такое затравка? (Для затравки я приготовила вам кнопку. Кто-то может сделать свою затравку).
– Привяжите ее на нитку и опустим в раствор, чтобы не касалось дна и стенок сосуда.
– А теперь мы будем наблюдать за ростом кристаллов и записывать наблюдения в таблицу.
– Ребята, а как Вы думаете, кристаллики должны иметь определенную форму или нет?
– Каждое вещество образует кристалл определенной формы.

Вывод: кристаллы растут из растворов при охлаждении, испарении воды, на образование кристалла влияет энергия притяжения частиц. Уменьшается свободная энергия системы (Из закона физики ).

IV этап: Проект на тему «Экспедиция в мир кристаллов». (Выступления учащихся)

К сегодняшнему уроку группа учащихся из 3-х человек подготовила проект по теме «Экспедиция в мир кристаллов», провела свои исследования. Давайте послушаем их.
Пока у нас будут расти кристаллы.

V этап: Кристаллы под микроскопом

Давайте посмотрим, нет ли кристаллов у вас в сосудах?
Рассмотрим кристаллы под микроскопом, какую структуру они имеют.
– Итак, нашли вы ответы на поставленные вопросы, в начале урока? (Почему растут кристаллы?)
– Подготовьте микроскоп к работе. Положите кристаллик на предметное стекло и рассмотрите его сначала при малом увеличении, а затем при большом, у кого позволяет микроскоп.
– Какова форма кристалла медного купороса?(Медный купорос образует прекрасно оформленные кристаллы в форме косых параллелепипедов).

VI этап: посмотрим последние достижения науки в нашей стране. (Просмотр видеофильма)

VII этап: выводы:

– Цель урока достигнута. Мы познакомились со способами получения кристаллов, с причинами их роста, многообразием кристаллов и их применением.

– Итак, мир познания кристаллов на сегодняшнем уроке закончен, но он будет продолжен на следующих уроках, мы будем наблюдать за ростом кристаллов. Если кто-то хочет получить более глубокие знания о кристаллах, можете прочитать литературу, рефераты, подготовленные Купченко.

Итог урока: Оценки .

– За технику безопасности все получат хорошие оценки. Спасибо за работу.

Проверка эмоционального состояния.

– Отметьте свое эмоциональное состояние в конце урока на рисунках.

Лабораторная работа

Тема: "Наблюдение роста кристаллов из раствора"

Цель: научиться создавать кристаллы, пронаблюдать за ростом кристалла

Теоретические сведения

Существуют два простых способа выращивания кристаллов из раствора: охлаждение насыщенного раствора соли и его выпаривание. Первым этапом при любом из двух способов является приготовление насыщенного раствора. В условиях школьного физического кабинета проще всего выращивать кристаллы алюмокалиевых квасцов. В домашних условиях можно выращивать кристалл медного купороса или обычной поваренной соли.

Растворимость любых веществ зависит от температуры. Обычно с повышением температуры растворимость увеличивается, а с понижением температуры уменьшается.

При охлаждении горячего (примерно 40°С) насыщенного раствора до 20°С в нем окажется избыточное количества соли на 100 г воды. При отсутствии центров кристаллизации это вещество может оставаться в растворе, т.е. раствор будет пересыщенным.

С появлением центров кристаллизации избыток вещества выделяется из раствора, при каждой данной температуре в растворе остается то количество вещества, которое соответствует коэффициенту растворимости при этой температуре. Избыток вещества из раствора выпадает в виде кристаллов; количество кристаллов тем больше, чем больше центров кристаллизации в растворе. Центрами кристаллизации могут служить загрязнения на стенках посуды с раствором, пылинки, мелкие кристаллики соли. Если предоставить выпавшим кристалликами возможность подрасти в течение суток, то среди них найдутся чистые и совершенные по форме экземпляры. Они могут служить затравками для выращивания крупных кристаллов.

Чтобы вырастить крупный кристалл, в тщательно отфильтрованный насыщенный раствор нужно внести кристаллик - затравку, заранее прикрепленный на волосе или тонкой леске, предварительно обработанной спиртом.

Можно вырастить кристалл без затравки. Для этого волос или леску обрабатывают спиртом и опускают в раствор так, чтобы конец висел свободно. На конце волоса или лески может начаться рост кристалла.

Если для выращивания приготовлен крупный затравочный кристалл, то его лучше вносить в слегка подогретый раствор. Раствор, который был насыщенным при комнатной температуре, при температуре на 3-5°С выше комнатной будет ненасыщенным. Кристалл-затравка начнет растворяться в нем и потеряет при этом верхние, поврежденные и загрязненные слои. Это приведет к увеличению прозрачности будущего кристалла. Когда температура понизится до комнатной, раствор вновь станет насыщенным, и растворение кристалла прекратится. Если стакан с раствором прикрыть так, чтобы вода из раствора могла испаряться, то вскоре раствор станет пересыщенным и начнется рост кристалла. Во время роста кристалла стакан с раствором лучше всего держать в теплом сухом месте, где температура в течение суток остается постоянной. На выращивание крупного кристалла в зависимости от условий эксперимента может потребоваться от нескольких дней до нескольких недель.

Ход работы

1. Тщательно вымойте стакан и воронку, подержите их над паром.

2. Налейте 100, г дистиллированной (или дважды прокипяченной) воды в стакан и нагрейте её до 30°С-40°С. Используя кривую растворимости, приведенную на рисунке 1, определите марсу соли, необходимую для приготовления насыщенного раствора при 30°С.

Приготовьте насыщенный раствор и слейте его через ватный фильтр в чистый стакан. Закройте стакан крышкой или листком бумаги. Подождите, пока раствор остынет до комнатной температуры. Откройте стакан. Через некоторое время начнут выпадать первые кристаллы.

3. Через сутки слейте раствор через ватный фильтр в чистый, вновь вымытый и попаренный стакан. Среди множества кристаллов, оставшихся на дне первого стакана, выберите самый чистый кристалл правильной формы. Прикрепите кристалл-затравку к волосу или леске и опустите его в раствор. Волос или леску предварительно протрите ватой, смоченной спиртом. Можно также положить кристалл-затравку на дно стакана перед запивкой в него раствора. Поставьте стакан в теплое чистое место. В течение нескольких суток или недель не трогайте кристалл и не переставляйте стакан. В конце срока выращивания выньте кристалл из раствора, тщательно осушите бумажной салфеткой и уложите в специальную коробку. Руками кристалл не трогайте, иначе он потеряет прозрачность.

Видеоопыт.

Опыт 1. Выращивание кристалла из медного купороса.

{youtube}461jk7C4Ck8{/youtube}

Опыт 2. Выращивание кристалла из поваренной соли.

{youtube}bGy_XP1rxxQ{/youtube}

Контрольные вопросы

1. Что может служить центром кристаллизации?

2. Чем объясняется неодинаковая скорость роста различных граней одного и того
же кристалла?

3. Каким способом можно насыщенный раствор сделать пересыщенным без
добавления растворенного вещества?

4. Зачем раствор фильтровался?

В школьной лаборатории и дома можно получить красивые одиночные кристаллы или грозди из маленьких кристалликов, покрыть ими разные предметы (скрепки, фигурки из ниток, бумаги). Как выращивать кристаллы из соли, растворенной в воде? От каждого, кто желает провести этот интересный опыт, потребуется аккуратность, внимание и точное выполнение инструкции.

Что такое кристаллизация?

При растворении вещества в воде его частицы переходят в раствор. Обратное явление получило название «кристаллизация». Этот процесс связан с изменением растворимости вещества при разной температуре. При постепенном охлаждении из насыщенного раствора выпадают кристаллы. По форме получившиеся частички похожи на кубики, ромбы с острыми, прямыми краями и гладкими сторонами. Пригодны для проведения опыта разные соединения: хлорид натрия, сахар, бихромат калия, медный купорос и другие вещества. Они дают разные по форме и окраске кристаллы. Самое доступное из растворимых в воде соединений - поваренная соль. Вещество является безопасным для человека, не приводит к ожогам при попадании на кожу или внутрь тела. Выясним, как быстро вырастить кристаллы соли.

При выполнении опыта потребуется соблюдение несложных правил. Это позволит в короткие сроки получить крупные правильной формы кристаллы:

использовать деминерализованную или дистиллированную воду;

выращивать кристаллы веществ с хорошей растворимостью;

проводить опыт в чистой посуде;

профильтровать раствор (можно через бумажное полотенце).

За процессом можно наблюдать, но встряхивать и передвигать емкость не следует. Многих интересует, как выращивать кристаллы из соли, чтобы они были определенного размера. Все зависит от температуры, при которой находится насыщенный раствор, а также от наличия нерастворенных частичек и примесей.

При медленном остывании выпадают крупные кристаллы, а при быстром - множество средних и мелких. Для охлаждения банку с раствором оставляют в холодной комнате или помещают в миску с водой и кусочками льда.

Какое оборудование потребуется для опыта?

Лабораторная работа «Выращивание кристаллов соли» может быть успешно выполнена в домашних условиях. Потребуются очень простые предметы и вещества:

стеклянная колба либо стакан (можно взять банку);

кастрюля для нагревания на водяной бане;

миска с холодной водой, в которой насыщенный раствор будет охлаждаться;

палочка для помешивания (стеклянная или деревянная);

воронка и фильтровальная бумага (бумажное полотенце);

термометр для воды;

медная проволока, скрепка;

нитки;

палочка от мороженого или карандаш;

полстакана поваренной соли;

деминерализованная вода.

Как делать кристаллы из соли? Инструкция к лабораторной работе

Заранее выберите из кристалликов пищевой соли наиболее крупные, они послужат затравочными частицами. Привяжите их к нитке, обмотайте ею палочку от мороженого (карандаш). Пока отложите эту заготовку и приготовьте насыщенный раствор. Потребуется использование нагревательного прибора. Будьте осторожны, чтобы не пролить горячую воду, не получить ожог от горелки.

презентация в школе по теме «Растворы»;
оформление отчета о проведении лабораторной работы;
украшение праздничной стенгазеты;
изготовление новогодних игрушек для елки;
подарки друзьям, учителю, родителям;
создание коллекции выращенных кристаллов.

Домашняя лабораторная работа по теме «Наблюдение роста кристаллов из раствора»

Лабораторная работа предназначена для студентов первых курсов СПО.

Просмотр содержимого документа
«Домашняя лабораторная работа по теме «Наблюдение роста кристаллов из раствора»»

Домашняя лабораторная работа

РАЗДЕЛ 2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ТЕРМОДИНАМИКА

Тема 2.2. Агрегатные состояния вещества и фазовые переходы

Тема «Наблюдение роста кристаллов из раствора »

1) формирование положительной мотивации самостоятельной деятельности;

2) развитие творческих способностей, познавательного интереса;

3) формирование умений самостоятельно приобретать и применять знания, наблюдать и объяснять явления, формировать экспериментальные умения, пользоваться приборами, инструментами, справочной литературой, обрабатывать результаты наблюдений;

4) формирование научных знаний об экспериментальных фактах, понятиях, методах.

Порядок организации практической работы

1. Подготовительный этап

1.1. Инструкция для изучения.

Задание дается обучающимся за два месяца до сдачи работы на оценивание.

Тема: «Наблюдение роста кристаллов из раствора»

Оборудование: дистиллированная вода, стакан, контейнер для медного купороса стеклянная палочка, насыщенный раствор соли, медного купороса.
Цель: исследовать способ выращивания кристаллов соли, медного купороса, основанного на испарении насыщенного раствора при постоянной температуре; приобретение навыков по выращиванию кристаллов.

Схема опыта по росту кристаллов для медного купороса и поваренной соли идентична, поэтому ниже приведен алгоритм, которым можно пользоваться для обоих опытов.

1 . Взять порошок сульфата меди (натрия хлорида) и чистый стакан с горячей дистиллированной (практически кипящей) водой.

2 . Всыпать порошок медного купороса (натрия хлорида) в воду, размешивая стеклянной палочкой. Затем всыпать ещё, и снова размешать. И так до тех пор, пока порошок не перестанет растворяться. Если это необходимо, профильтровать полученный раствор.

3 . Завязать на конце нитки узелок (или привязать бисеринку), другой конец нитки привязать к деревянной палочке и опустить узелок в воду, так, чтобы он не касался дна.

4. Поставить в такое место, где раствор будет медленно остывать (тогда кристаллы получатся правильной формы). Когда раствор совсем остынет, убирать в тёмное прохладное место. Через пару дней на нитке появятся маленькие кристаллы-затравки.

5 . Вынуть кристаллы. Если размер вам достаточный, то обработать их бесцветным лаком для предотвращения разрушения. Если же нет, то вылить старый раствор и повторить процедуру со стаканом и раствором снова, когда раствор остынет, поместить маленькие кристаллы в этот новый раствор и ждать их роста дальше.

Следует отметить, что от объема стакана и количества порошка зависит размер кристалла.

1.2. Аналитическое чтение с целью систематизации.

1.3. Вопросы и задания для самопроверки.

1.Что называется кристаллом?

2. Какими свойствами обладают кристаллы?

3. Что называется кристаллической решеткой?

4. Какую роль играют кристаллы в нашей жизни?

5. Что такое жидкие кристаллы?

6. Какие факторы могут влиять на рост кристаллов в домашних условиях?

1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика. Учебник для 10 кл. – М.Просвещение, 2014.стр 238-242

2. Жданов Л.С., Жданов Г.Л. Физика. Учебник для средних специальных

учебных заведений. – М.: Высшая школа, 1990

3. Большая иллюстрированная энциклопедия «Наука и техника».Пер. с англ. А. В. Немирова.
4. Детская энциклопедия «Что такое? Кто такой?» Том 2.Издательство «Педагогика»

Основной этап- проведение практической работы в домашних условиях

2.1. Инструктаж по ОТ и ТБ

по охране труда при проведении лабораторных работ

и лабораторного практикума по физике

Требования безопасности перед началом работы

2.1. Внимательно изучить содержание и порядок проведения лабораторной работы или лабораторного практикума, а также безопасные приемы его выполнения.

2.2. Подготовить к работе рабочее место, убрать посторонние предметы. Приборы и оборудование разместить таким образом, чтобы исключить их падение и опрокидывание.

Требования безопасности во время работы.

3.1. Не пробовать на вкус раствор для роста кристалла.

3.2. Воспроизведение алгоритма выполнения практической работы и выявление проблемных зон.

3.3. Самостоятельное выполнение практической работы.

3.4. Оформление отчета.

3. Рефлексия достигнутых результатов. Анализ допущенных ошибок и прогнозирование дальнейших действий.

4.Оценка лабораторной работы:

В качестве отчета о проделанной работе можно представить видео или фото-отчет (презентация)

В лабораторной работе обязательно должны присутствовать:

— Название лабораторной работы (ЛР)

— Приборы и материалы

— Описание хода работы и наблюдения за процессом

— Таблица результатов наблюдений

— Уровень самостоятельности (2б)

— Правильность и обоснованность сделанных выводов, объяснений и описания работы. (3б)

— Выращенный кристалл (8б)

— Использование теоретического материала (2б)

Выращивание кристаллов соли лабораторная работа

14. Выращивание кристаллов медного купороса, хромокалиевых квасцов и поваренной соли

Химия на кухне: наши первые химические опыты

Внимательно прочитайте описание опыта, которые нам предстоит практически выполнить (экспериментальная работа будем называться новым словом «ПРАКТИКУМ»). Для записи своих наблюдений приготовим тетрадь («ЛАБОРАТОРНЫЙ ЖУРНАЛ»). Можно зарисовать в этой тетради то, что получается в результате опыта, а потом отсканировать рисунки и прислать своему учителю по электронной почте. Если в вашем распоряжении имеется цифровой фотоаппарат, то все стадии опыта можно заснять с его помощью, а потом тоже выслать снимки учителю.

Выращивание кристаллов медного купороса, хромокалиевых квасцов и поваренной соли .

Если не дожидаться у моря погоды и смены времен года, можно за две-три недели вырастить красивые кристаллы солей у себя дома. Для этого потребуется стеклянная банка, проволочка и нитка, да еще необходимый запас соли, кристаллы которой вы собираетесь выращивать. Очень эффектно выглядят «доморощенные» кристаллы медного купороса ярко-синего цвета и хромокалиевых квасцов (фиолетовые), хороши и бесцветные кубики поваренной соли.

Сначала приготовим как можно более концентрированный раствор выбранной соли, внося соль в стакан с водой, — до тех пор, пока очередная порция соли не перестанет растворяться при перемешивании. После этого слегка подогреем смесь, чтобы добиться полного растворения соли. Для этого стакан поставим в кастрюлю с теплой водой.

Полученный концентрированный раствор перельем в банку или химический стакан; туда же с помощью проволочной перемычки (можно также сделать перемычку из стержня шариковой ручки) подвесим на нитке кристаллическую «затравку» — маленький кристаллик той же соли — так, чтобы он был погружен в раствор. На этой «затравке» и предстоит расти будущему экспонату вашей коллекции кристаллов.

Химический стакан с насыщенным раствором поваренной соли и нитка с «затравкой» для роста кристаллов. Через трое суток после начала опыта (фото справа) нитка, опущенная в насыщенный раствор, превратилась в «ожерелье» из кристаллов хлорида натрия.

Химический стакан с раствором медного купороса и нитка с «затравкой» для выращивания кристаллов. Через трое суток после начала опыта на нитке появился кристалл медного купороса, похожий на другоценный камень.

Сосуд с раствором поставим в открытом виде в теплое место. Когда кристалл вырастет достаточно большим, вынем его из раствора, обсушим мягкой тряпочкой или бумажной салфеткой, обрежем нитку и покроем грани кристалла бесцветным лаком, чтобы предохранить от «выветривания» на воздухе.

Так будет выглядеть кристалл медного купороса, выращенный из раствора.

Проделайте описанные здесь опыты у себя дома, а потом напишите письмо вашему учителю. В этом письме опишите все, что удалось наблюдать , и дайте ответы на приведенные здесь вопросы. К письму приложите рисунки или фотографии, обязательно — с пояснением, что на них изображено, и с указанием даты выполнения опыта.

Практическая работа по химии «Выращивание кристаллов»

Разделы: Химия

Цель:

Образовательная : формирование понятий «кристаллы, кристаллическое состояние вещества» на основе исследовательской и проблемно-поисковой деятельности,
изучение условий образования кристаллов
Развивающая : развитие практических умений и навыков работы с химическими веществами, оборудованием; умений применять теоретические знания для объяснения наблюдаемых явлений
Воспитательная : эстетическое воспитание; воспитание компетентной, коммуникативной, всесторонне развитой личности.

Задачи исследования:

вырастить кристаллы разных солей;
изучить условия образования кристаллов;
проанализировать полученные результаты.

Реактивы: порошок медного купороса, дистиллированная вода

1. Организационный момент. Объявление темы, постановка цели.

Вводная часть, создание мотивации к восприятию учебного материала

Рис.1. Определи свое эмоциональное состояние

Сегодня на уроке мы поведем практическую работу «Выращивание кристаллов»

КРИСТАЛЛЫ

Подобен чуду рост кристалла,
Когда обычная вода,
Одним мгновением вдруг, стала
Сверкающим осколком льда.
Луч света, затерявшись в гранях,
Рассыплется на все цвета,
И нам тогда понятней станет,
Какой бывает красота.

Цель сегодняшнего занятия :

вырастить кристаллы медного купороса,
изучить условия их образования,
рассмотреть структуру кристаллов под микроскопом
познакомиться с многообразием кристаллов их красотой

Кристаллы, кристаллы, соцветья
во мглу погруженной земли.
Когда расцвели вы, на свете
другие цветы не цвели.
Нацежен был мало-помалу
Из мрака лучистый хрусталь,
чтоб стало под силу кристаллу
вместить невместимую даль.
Тускла на свету, но как факел
кристалла живая свеча
пылает во мраке…Во мраке –
начало любого луча.

(Испанский поэт и философ Мигель де Унамуно)

I этап: Введение

(Демонстрация кристаллических решеток графита, поваренной соли, меди)

– Какими свойствами обладают кристаллы?

(Анизотропия и изотропия) Неодинаковость свойств кристалла в различных направлениях называют анизотропи’ей .

Изотропия, изотропность (от изо. и греч. tropos - поворот, направление), одинаковость физических свойств по всем направлениям (в противоположность анизотропии ). Все газы, жидкости и твёрдые тела в аморфном состоянии изотропны по всем физическим свойствам. У кристаллов большинство физических свойств анизотропно. Однако чем выше симметрия кристалла, тем более изотропны его свойства. Так, у высокосимметричных кристаллов (алмаз, германий, каменная соль) упругость, прочность, электрооптические свойства анизотропны, но показатель преломления света, электропроводность, коэффициент теплового расширения и т. д. - изотропны (в менее симметричных кристаллах эти свойства также анизотропны.

– Все кристаллы обладают разными свойствами, как вы думаете, почему у всех кристаллов разные свойства?

Живя на Земле, мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах, выращиваем их в лабораториях, широко применяем в технике и науке, едим кристаллы, лечимся ими.
Но, кроме того, кристаллы – очень красивое, завораживающее явление природы – я думаю, многие с этим согласятся. Они являются самыми необыкновенными и загадочными камнями. С глубокой древности им приписывают магические, целебные свойства. Ученые утверждают, что кристаллы способны записывать и передавать какую-либо информацию. Способны разговаривать.
Федор Михайлович Достоевский утверждал, что красота спасет мир. Глядя на кристаллы и драгоценные камни, испытываешь чувство ликования, радости.
Любуясь красотой, люди научились выращивать искусственные самоцветы, кристаллы, например, алмазы, сапфиры, хрусталь. Для этого было создано сложнейшее оборудование. Мы сегодня попробуем вырастить кристаллы в лабораторных условиях, используя оборудование, стоящее у вас на партах. Конечно, мы не сможем получить алмазы, сапфиры, а вот кристаллы медного купороса получить очень просто.

II этап: Выполнение работы (Инструкционная карточка для учащихся – Приложение )

Цель: вырастить кристаллы медного купороса, изучить условия их образования.

Проблемный вопрос: почему растут кристаллы?

– Давайте познакомимся с веществом, из которого будем получать кристаллы – медным купоросом.

III этап: Выполнение работы

– Работа будет проблемно-исследовательская и проходить в группах по 2 человека. У каждой группы имеется инструкция по исследованию. (Запишите в тетради тему и цель)
– Познакомьтесь с инструкцией. (5 мин.) Прочитайте и выделите основные этапы работы.
– Какие основные этапы работы вы выделили:

приготовление насыщенного раствора;
фильтрование;
затравка;
выращивание монокристалла.
доливание раствора

– Как вы думаете, какие способы мы будем использовать на уроке?

1 этап: приготовление пересыщенного раствора .

Итак, приступаем к выполнению 1-го этапа работы, приготовлению пересыщенного раствора.

Расскажите порядок действий.

2 этап: фильтрование

3 этап: затравка

IV этап: Проект на тему «Экспедиция в мир кристаллов». (Выступления учащихся)

V этап: Кристаллы под микроскопом

Давайте посмотрим, нет ли кристаллов у вас в сосудах?
Рассмотрим кристаллы под микроскопом, какую структуру они имеют.
– Итак, нашли вы ответы на поставленные вопросы, в начале урока? (Почему растут кристаллы?)
– Подготовьте микроскоп к работе. Положите кристаллик на предметное стекло и рассмотрите его сначала при малом увеличении, а затем при большом, у кого позволяет микроскоп.
– Какова форма кристалла медного купороса? (Медный купорос образует прекрасно оформленные кристаллы в форме косых параллелепипедов).

VI этап: посмотрим последние достижения науки в нашей стране. (Просмотр видеофильма)

VII этап: выводы:

Итог урока: Оценки .

– За технику безопасности все получат хорошие оценки. Спасибо за работу.

Проверка эмоционального состояния.

– Отметьте свое эмоциональное состояние в конце урока на рисунках.

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

Наблюдение за ростом кристаллов в лабораторных условиях

Разделы: Физика

Кристаллы встречаются человеку повсюду. Он ходит по кристаллам, строит из кристаллов, обрабатывает кристаллы на заводах, выращивает в лабораторных и заводских условиях, создает приборы и изделия из кристаллов, широко применяет в технике и науке, ест кристаллы, лечится ими, находит их в живых организмах, проникает в тайны строения кристаллов, выходит на просторы космических дорог с помощью приборов из кристаллов и выращивает кристаллы в космических лабораториях.

Итак, кристаллы повсюду. Они разнообразны, красивы, загадочны (Приложение1). Ну, кто, например, из нас не любовался снежинками? Бесконечно разнообразны формы снежинок. Американский натуралист Бентлей больше 50-ти лет фотографировал снежинки под микроскопом. Составил атлас нескольких тысяч фотографий снежинок и все они различны, вы не найдете там ни одной одинаковой пары (Приложение 2).

Особое место среди кристаллов занимают драгоценные камни, которые с древнейших времен привлекали внимание человека. Алмаз, рубин, сапфир, изумруд- самые дорогие и излюбленные камни. Драгоценные камни служили мерой богатства князей и императоров (Приложение3).

Нам захотелось побольше узнать о кристаллах, как они образуются, какую форму, и какой цвет они имеют и попытались сами вырастить кристаллики. Поэтому целью нашей работы стало наблюдение за ростом кристаллов в лабораторных условиях.

Задачи работы:

изучить литературу по данной теме и методику выращивания кристаллов;
выбор солей для выращивания кристаллов;
приготовление насыщенных растворов;
выполнение практической части.

Изучение статей об образовании кристаллов, об их выращивании в искусственных условиях, проведение простейших опытов позволило нам написать эту работу.

Литературный обзор

Особенности кристаллов

В земле иногда находят камни такой формы, как будто их кто-то тщательно выпиливал, шлифовал, полировал. Это многогранники с плоскими и блестящими гранями. Трудно поверить, что такие идеальные многогранники образовались сами, без помощи человека. Такие камни с правильной, симметричной, многогранной формой и называют кристаллами. Кристаллы, залегающие в земле, бесконечно разнообразны. Размеры природных многогранников достигают подчас человеческого роста и более. Встречаются кристаллы- пласты в несколько метров толщиной. Бывают кристаллы маленькие, узкие и острые, как иголки, и бывают громадные, как колонны (Приложение4) . В некоторых местностях Испании такие кристаллические колонны ставят как столбы для ворот. В музее Гонного института в Санкт-Петербурге хранится кристалл горного хрусталя высотой около метра и весом больше тонны, который много лет служил тумбой у ворот одного из домов Екатеринбурга.

Многие кристаллы идеально чисты и прозрачны, как вода. Недаром говорят “прозрачный как кристалл”, “кристально чистый” (Приложение 5) .

Рассмотрим внимательно кристаллы разных веществ. Как их отличить друг от друга? По цвету? По блеску? Нет, это признаки ненадежные. К примеру, кристаллы кварца могут быть бесцветными, золотистыми, коричневыми, черными, сиреневыми, лиловыми. Разные названия, но минерал один и тот же, кварц, один из распространенных минералов на Земле, один из самых применяющихся в промышленности (Приложение 6). В тоже время, например, прозрачными могут быть и кварц, и топаз и многие другие минералы. К тому же, у разных образцов одного и того же минерала цвета и оттенки могут быть совсем разными.

Приглядевшись к кристаллам внимательнее, нетрудно увидеть их особенность гораздо более характерную: кристаллы разных веществ отличаются друг от друга своими формами. Кубики кристаллов каменной соли не спутаешь со столбиками берилла или с табличками медного купороса (Приложение 7). Так что же, у каждого вещества есть своя характерная форма, по которой его можно узнавать? И да, и нет. Да, у каждого вещества формы кристаллов характерны. Однако формы кристаллов различных веществ могут быть очень похожими. А главное не в этом. Ведь не всегда кристалл вырастает многогранником- это удается ему лишь при благоприятных условиях, когда ничто не мешает ему при росте. Каков же самый характерный, самый основной признак кристалла? Ответ такой: самая характерная особенность кристалла — это его атомная структура, правильное симметричное, закономерное расположение атомов. Но эта особенность будет рассмотрена нами в последующих работах.

Как растут кристаллы в природе

Кристаллы растут. Они всегда растут правильными, симметричными многогранниками, если им ничто не мешает при росте. Как же растут кристаллы в природе?

Застывание магмы – это процесс роста кристаллов из расплавов. Магма представляет собой смесь многих веществ. У всех этих веществ разные температуры кристаллизации, к тому же температура кристаллизации каждого вещества меняется в зависимости от того, в каких условиях находится магма в данный момент и от того, какие еще вещества находятся в ней. Поэтому при остывании и затвердевании магма разделяется на части: первыми в магме возникают и начинают расти кристаллы того вещества у которого температура кристаллизации самая высокая. Чем медленнее застывает магма, тем больше успевают вырасти кристаллические зерна составляющих ее минералов. Поэтому при медленном застывании магмы образуются крупнозернистые горные породы, а при быстром — мелкозернистые; впрочем, величина кристалликов зависит еще и от многих других причин.

Свыше пятисот лет назад древнерусские солевары научились извлекать соль из соляных источников. Вода в соленых источниках горько-соленая, в ней растворено много различных солей. Летом, когда под лучами палящего солнца вода озер быстро испаряется, из нее начинают выпадать кристаллы солей. Эти кристаллы плавают на поверхности озера и оседают на дне, на прибрежных камнях, на досках, на любом твердом предмете, попавшем в озеро. Даже рука, опущенная на несколько минут в озеро, покрывается тонким слоем соли. Сила кристаллизации соляных пластов столь велика, что, расширяясь, они выдавливаются из земли, становясь на ребро.

Обыкновенная столовая соль, хлористый натрий, без которого человек не может обойтись, представляет собой очень мелкие кристаллики, в земле же соль встречается иногда в виде очень больших кристаллов- так называемой каменной соли. Ломоносов в книге “О слоях земных” определяет: “Каменная соль есть чистая горная соль, хрусталю подобная” (Приложение 8).

Замечали ли вы, что на стенках чайников и кастрюль, в которых кипятят воду, осаждается так называемая накипь? Соскоблите накипь и рассмотрите ее под микроскопом: вы увидите, что она представляет собой скопление очень мелких кристалликов. Они сидят на дне и стенках чайника так же, как кристаллы солей, осадившихся из вод озера, или как кристаллы минералов на стенках “хрустальных погребов”. Как же образуются кристаллы накипи? В природной воде почти всегда растворены какие- нибудь минеральные вещества; когда вода кипит и испаряется, они выделяются в виде кристаллов и оседают на стенках сосуда, образуя слой накипи. Чем больше посторонних веществ растворено в воде, тем толще слой накипи и тем быстрее он отлагается. Накипь- явление вредное, а иногда и опасное. Всем известно, что чайник с толстым слоем накипи греется медленнее, чем новый чайник. Слой кристаллов на стенках парового котла мешает его работе. Накипь утолщает стенки, уменьшает полезный объем котла, повышает расход топлива. Теперь разработаны методы борьбы с накипью с помощью так называемых антинакипинов, которые в ничтожном количестве к воде в котле. Характерным свойством антинакипинов является их способность обволакивать тончайшей пленкой мелкие кристаллические пылинки. Как ни тонка эта пленка, а расти кристаллику дальше, она не дает. Вместо плотного слоя, покрывающего всю внутреннюю поверхность котла, на его дно оседает рыхлый осадок, удалить который не представляет труда.

Особенно интересна кристаллизация подземных вод в пещерах. Капля за каплей просачиваются воды и падают со сводов пещеры вниз. Каждая капля при этом частично испаряется и оставляет на потолке пещеры вещество, которое было в ней растворено. Так постепенно образуется на потолке пещеры маленький бугорок, вырастающий затем в сосульку. Эти сосульки сложены из кристалликов. Одна за другой капли мерно падают день за днем, год за годом, века за веками. Сосульки все вытягиваются и вытягиваются, а навстречу им начинают расти вверх такие же длинные столбы сосулек со дна пещеры. Иногда сосульки, растущие сверху (сталактиты) и снизу (сталагмиты), встречаются, срастаются вместе и образуют колонны. Так возникают в подземных пещерах узорчатые, витые гирлянды, причудливые колоннады. Сказочно, необыкновенно красивы подземные чертоги, украшенные фантастическими нагромождениями сталактитов и сталагмитов, разделенные на арки решетками из сталактитов (Приложение 9).

На сильном морозе “пар идет изо рта человека”. Это кристаллизуются белым инеем пары, выдыхаемые человеком. Ресницы, усы, бороды людей на морозе покрываются инеем: это- тоже налет снежных кристаллов. На крышке чайника или кастрюли можно увидеть, как пары воды, попадая на холодную поверхность, сгущаются в капли жидкой воды. Если же температура ниже нуля, то водяной пар, охлаждаясь, переходит не в жидкое, а сразу в твердое состояние, т.е. в кристаллики льда (Приложение10). Облака на небе- это не что иное, как скопления таких ледяных кристалликов или же капель воды, образовавшихся из паров воды, поднимающихся с земли. Когда кристаллики замерзшей воды в облаках вырастают, они становятся тяжелее и в конце концов падают на землю: идет снег. Кристаллики льда, причудливыми узорами которых мы любуемся в снежинках, могут в несколько минут погубить самолет. Обледенение – страшный враг самолетов- тоже результат роста кристаллов.

Желчные камни в печени, камни в почках и мочевом пузыре, мельчайшие отложения в сосудистой оболочке глаза, вызывающие серьезные заболевания человека, представляют собой кристаллы.

В клетках картофеля можно найти кристаллы белковых веществ, в некоторых водорослях- кристаллы гипса. И даже в простейшем животном организме – в амебе — имеются кристаллики щавелевокислого кальция.

Некоторые живые организмы представляют собой настоящие “фабрики” кристаллов. Кораллы, например, образуют целые острова, сложенные из микроскопических мелких кристалликов углекислой извести.

Драгоценный камень жемчуг тоже построен из мелких кристаллов, которые вырабатывает моллюск жемчужница. Если в раковину жемчужницы попадает песчинка или камешек, то моллюск начинает откладывать перламутр вокруг пришельца. Слой за слоем нарастает на песчинке перламутр, образующий шарики жемчуга.

В Китае, где особенно развит жемчужный промысел, в раковины жемчужных моллюсков вкладывают жестяные изображения Будды, мелкие изделия из кости, металла; через несколько лет эти изделия покрываются слоем перламутра.

Основная часть

Методика выращивания кристаллов в лабораторных условиях

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 не однородны, 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. В лабораториях выращивают большие кристаллы, необходимые для техники и науки, искусственные драгоценные камни, кристаллические материалы для точных приборов; там создают и те кристаллы, которые изучают кристаллографы, физики, химики, металловеды, минералоги, открывая в них новые замечательные явления и свойства. А самое главное- искусственно выращивая кристаллы, создают вещества, каких вообще нет в природе, множество новых веществ с нужными для техники свойствами, так сказать, кристаллов “по мерке”, или “на глаз”.

В лабораториях кристаллы выращивают из расплавов и растворов, из паров и из твердых веществ. Для этого есть много остроумных способов, сложных приборов и установок. Рост больших однородных и чистых кристаллов длится иногда долгие месяцы.

Выращивают кристаллы разными способами. Например, охлаждая насыщенный раствор. С понижением температуры растворимость большинства веществ уменьшается, и они выпадают в осадок. Сначала в растворе и на стенках сосуда появляются крошечные кристаллы-зародыши. Когда охлаждение медленное, зародышей образуется немного, и постепенно они превращаются в красивые кристаллы правильной формы. При быстром охлаждении центров кристаллизации образуется много, сам процесс идет активнее, правильных кристаллов не получится: ведь множество быстро растущих кристаллов мешают друг другу.

Другой метод выращивания кристаллов- постепенное удаление воды из насыщенного раствора. И в этом случае, чем медленнее удаляется вода, тем лучше получаются кристаллы. Можно оставить открытый сосуд с раствором при комнатной температуре на длительный срок- вода при этом будет испаряться медленно. Особенно если сверху положить лист бумаги, который еще и защитит раствор от пыли. По мере испарения воды из открытого сосуда насыщенный раствор становится пересыщенным. И в нем начинают расти кристаллы. Растущий кристалл можно повесить на нити в насыщенный раствор или положить на дно сосуда.

Скорость выращивания кристаллов еще зависит и от количества соли в растворе. Раствор, в котором выращивают кристаллы, должен быть насыщенным. Когда кристаллический зародыш уже образовался и начинает расти, часть растворенного материала переходит их раствора на кристалл и концентрация раствора вблизи кристалла падает, он становится ненасыщенным. Казалось бы, в этот момент рост кристалла должен прекратиться, но вещество из отдаленных участков раствора с более высокой концентрацией начинает поступать к граням кристалла и процесс продолжается.

Практическая часть

Для выращивания кристаллов воспользуемся таблицей растворимости веществ в 100 граммах воды.

Число граммов растворимости вещества в 100г воды. Таблица 1.

А не вспомнился ли вам минерал, без которого просто не может быть жизни? Что же до тайн - то их у него побольше, чем у знаменитых бриллиантов. Он может на глазах исчезнуть в воде и проявиться вновь в виде прозрачных кубиков. Ради него караваны верблюдов бороздили пустыню, а парусники - водную гладь. А еще он - дороже золота. Это поваренная соль.

новизну и актуальность нашего исследования.

«защита»

СЛАЙД 1	Тема моего исследования: Выращивание кристаллов различных солей в домашних условиях.
СЛАЙД 2	Случалось ли вам слышать слово «кристалл»? Спросите себя, какие кристаллы вам знакомы? Первыми нам на ум приходятяркие самоцветы: изумруд, гранат или прозрачный горный хрусталь. Не будь этих блестящих разноцветных камней, жизнь потускнела бы, лишившись их красок и тайн. А не вспомнился ли вам минерал, без которого просто не может быть жизни? Что же до тайн – то их у него побольше, чем у знаменитых бриллиантов. Он может на глазах исчезнуть в воде и проявиться вновь в виде прозрачных кубиков. Ради него караваны верблюдов бороздили пустыню, а парусники – водную гладь. А еще он – дороже золота. Это поваренная соль. Нас заинтересовал вопрос: можем ли мы в домашних условиях вырастить кристаллы и что для этого необходимо? Ведь с одной стороны сведений о кристаллах в литературе очень много, а с другой - об условиях выращивания кристаллов в домашних условиях крайне мало, что подтверждает новизну и актуальность нашего исследования.
СЛАЙД 3.	Цель нашего исследования :
СЛАЙД 4.	Мы предположили, что кристаллы соли могут появляться при создании определенных условий; значит, если изменять условия кристаллизации и растворять в воде различные вещества, то можно получать кристаллы разной формы и цвета. (ГИПОТЕЗА)
СЛАЙД 5.	Объектом нашего исследования сталпроцесс выращивания кристаллов, предметом – сами кристаллы. Моя работа состояла из двух этапов: изучение литературы по теме и практическое исследование – серия экспериментов по выращиванию кристаллов в домашних условиях. Читая энциклопедию, я узнал, что кристаллы, в переводе с греческого языка - «лёд». Кристаллики растут, присоединяя частицы вещества из жидкости. Кристаллы – это твердые тела. Размеры граней монокристаллов могут составлять от нескольких мм до 1м. Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов, называют поликристаллическим. Самые крупные поликристаллы, известные в мире были обнаружены в 2000 г. в мексиканской пустыне Чихуахуа. Его вес более 1 тонны.
СЛАЙД 6.	Кристаллы выращивают из насыщенных (перенасыщенных) растворов веществ на «затравке». Затравкой может являться кристаллик данного вещества или волокно, камень, проволока. Чтобы вырастить кристаллы поваренной соли, мы налили в стаканы не очень горячей воды и медленно засыпали в воду соль, помешивая, чтобы она быстрее растворялась. Поставили раствор охлаждаться. Поместили в стаканы с раствором затравку - мелкие камешки. Через 3-4 дня стали заметны образующиеся кристаллы соли. Первые кристаллы, которые мы достали из раствора, быстро подсохлии через несколько дней разрушились. Позже из литературы мы узнали, чтобы сохранить кристаллы необходимо сбрызнуть их лаком для волос и хранить в закрытой таре.
СЛАЙД 7.	В ходе опыта мы выяснили: для того, чтобы вырастить монокристалл поваренной соли, надо в 50 мл воды растворить 30 г соли. Для того, чтобы вырастить красивый поликристалл - в 50 мл воды растворяют 50г соли. То есть из насыщенного раствора образуется монокристалл, а из перенасыщенного-поликристалл.
СЛАЙД 8.	Целью второго опыта было определить оптимальную температуру для выращивания кристаллов соли дигидрофосфата аммония. После приготовления раствора соли на дно стаканов были помещены кусочки плитки и насыпано немного соли. На вторые сутки на дне стаканов образуются небольшие кристаллики - затравка. Мы поместили стаканы в разные условия: один стакан - на подоконнике (t =20 °С), второй - в холодильнике (t =5 °С), третий – на кухне рядом с радиатором отопления (t =25 °С).
СЛАЙД 9.	В ходе опыта мы выяснили: во всех стаканах образовались поликристаллы. На стенках стаканов наросли друзы. Наиболее оптимальной температурой для роста поликристалла является – 23-25°С.
СЛАЙД 10	При проведении третьего опыта мы к 200мл горячей воды добавили кристаллы медного купороса (120 г.), а во втором стакане к такому же объему воды – 120 г. дигидрофосфата аммония, до получения насыщенного раствора. Опустили в насыщенный горячий раствор кристаллик на нити, поставили раствор в теплое место (вода испарялась медленно, и раствор все время был насыщенным). По мере испарения раствора на его поверхности начала образовываться корка, которая поползла по стенкам сосуда через его край. В обоих стаканах росли монокристаллы. Мы пришли к следующим выводам: в насыщенном растворе растет монокристалл соли; при постепенном охлаждении раствора в нем вырастает монокристалл; а при резком охлаждении – поликристаллы.
СЛАЙД 11	Таким образом: Тема кристаллов настолько обширна, что в рамках данной работы невозможно осветить все ее аспекты. Я планирую в дальнейшем продолжить изучение процесса роста кристаллов. Например, можно научиться выращивать фантомы (кристалл в кристалле) или получить кристаллы чистой меди, используя медный купорос и раствор поваренной соли.

Просмотр содержимого документа
«работа кристаллы»

Государственное учреждение образования

«Средняя школа №20 г.Бреста»

в домашних условиях

Выполнил:

ученик 4 «Б» класса

Евтушенко Геннадий

Руководитель:

Пархоц М.А.

Брест, 2016 г.


Введение
Цель и задачи исследования
Гипотеза исследования

Структура кристалла
Основные свойства кристаллов
Рост кристаллов в природе
Рост кристаллов в искусственных условиях

2.1. Экспериментальный опыт №1
2.2. Экспериментальный опыт №2
2.3. Экспериментальный опыт №3
Заключение
Список использованной литературы
Приложения
Приложение 1. Пословицы и поговорки о соли
Приложение 2. Таблица «Типы кристаллов»
Приложение 3. Рост кристаллов в природе
Приложение 4. Экспериментальный опыт №1 «Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла поваренной соли».
Приложение 5. Экспериментальный опыт №2 «Нахождение оптимальной температуры окружающей среды для выращивания кристаллов дигидрофосфата аммония».
Приложение 6. Экспериментальный опыт №3 «Сравнение кристаллов медного купороса и дигидрофосфата аммония».

Введение

Необычное рядом!

Случалось ли вам слышать слово «кристалл»? Спросите себя, какие кристаллы вам знакомы? Первыми намна ум приходят, скорее всего яркие самоцветы: изумруд, кто-то вспомнит лиловый аметист, кто-то вишнёво-красный гранат, а кто-то горный хрусталь,сталактиты и сталагмиты. Не будь этих блестящих разноцветных камней, жизнь потускнела бы, лишившись их красок, их маленьких тайн. В кристаллах есть что-то удивительное и завораживающее. Они поражают своей четкостью линий и симметрией, в которой скрывается необыкновенная красота. Мы сразу заинтересовались данной темой.

Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство людей. Их цвет, блеск и форма затрагивали человеческое чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище. С давних пор с кристаллами были связаны суеверия. Как амулеты, они должны были не только ограждать своих владельцев от злых духов, но и наделять их сверхъестественными способностями. Средневековые алхимики считали, что природные кристаллы были сотворены богом раз и навсегда. Лишь в 17 веке поняли, что минералы растут в водных растворах.

А не вспомнился ли вам минерал, без которого жизни просто не может быть? Не прожить и дня! Что же до тайн – то их у него побольше, чем у знаменитых бриллиантов. К примеру, он может на глазах исчезнуть в воде и проявиться вновь в виде прозрачных кубиков. Он бывает белым, как снег, синим, желтоватымили красноватым. Ради него караваны верблюдов бороздили пустыню, а парусники – водную гладь. Некогда он ценился весьма дорого, подчас дороже золота. А где-то из него попросту изготавливали деньги. Это поваренная соль.

Происхождение слова «соль» связано с Солнцем: старинное славянское название Солнца - Солонь (так, кстати, назывался македонский город - ныне греческий порт Салоники); «идти посолонь» (старинное выражение), которое означает: «идти по Солнцу».

Во многих народных пословицах говорится: «Соль всему голова, без соли и жито - трава», «Соли нет и слова нет», «Без соли стол кривой», «Без соли, без хлеба – половина обеда» (Приложение 1) .

Кристаллы соли и других веществ 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 сыграли важную роль во многих технических новинках XXI века. Достаточно вспомнить, например, нанокристаллы.

Нас заинтересовал вопрос: а что можем сделать мы, чтобы приобщиться к удивительному миру кристаллов? Можем ли мы в домашних условиях вырастить кристалл, что для этого необходимо?

С одной стороны, сведений о кристаллах в литературе очень много, с другой стороны об условиях выращивания и особенностях роста кристаллов в домашних условиях – крайне мало, что подтверждает новизну и актуальность исследования.

Объектом нашего исследования является процесс выращивания кристаллов из растворов различных химических веществ, предметом –кристаллы.

Методы работы: изучение литературных источников по данной проблеме, наблюдение, химический эксперимент, анализ полученной информации и формулировка выводов.

Практическая значимость работы: сведения, полученные в результате проведенного исследования могут представлять интерес для учителей начальных классов, учителей химии и биологии, могут быть использованы ими при проведении факультативных занятий по предмету. Материал может быть интересен для других учащихся, которые также как и я не равнодушны к окружающему и любят «похимичить».

Цель нашего исследования : вырастить кристаллы разнообразных веществ из растворов и сравнить их свойства, определить оптимальные условия для выращивания кристаллов.

Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи :

провести анализ литературы по данной теме;

отобрать вещества (применяемые в быту) из которых возможно вырастить кристаллы;

познакомиться с методами выращивания кристаллов;

освоить методику выращивания кристаллических тел из водных растворов;

провести наблюдения за процессом кристаллизации;

Гипотеза исследования: Мы предположили, что кристаллы соли могут появляться при создании определенных условий; значит, если изменять условия кристаллизации и растворять различные вещества, то можно получать кристаллы разной формы и цвета.

Глава 1. Удивительный мир кристаллов .

Наверное, все неоднократно видели кристаллы воды - лёд. Узоры на окнах зимой – это тоже кристаллы воды. Множество разных веществ образуют кристаллы: металлы, драгоценные камни, и даже соль или сахар. Кристаллы окружают нас повсюду.

В земле иногда находят камни такой формы, как будто их кто-то тщательно выпиливал, шлифовал, полировал. Правильность и совершенство формы этих камней, безукоризненность их поверхности поражают человеческое воображение. Трудно поверить, что такие многогранники образовались сами без помощи человека.

Что же такое кристаллы? Кристаллы, в переводе с греческого языка, (krystallos) - «лёд». Кристаллики растут, присоединяя частицы вещества из жидкости или пара. Их можно вырастить из растворов различных веществ.

Т.обр. кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве, они имеют плоские грани.

Структура кристалла

Какими бывают кристаллы? Из специальной литературы мы узнали, что не все кристаллы одинаковы. Иногда образуются дендриты - это кристаллы, похожие на веточки дерева; очень хрупкие, но очень красивые.

Существуют также монокристаллы и поликристаллы (Приложение 2 ).

Монокристаллы. В природе иногда встречаются довольно крупные кристаллы, грани которых заметны визуально. Их линейные размеры могут составлять от нескольких мм до 1м. Для полупроводниковой техники сейчас искусственно выращивают монокристаллы.

Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов, называют поликристаллическим.

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 глобальные и дорогостоящие проекты мы не стали. Можно вырастить кристаллы из соли, сахара, кальцинированной соды, медного купороса, дигидрофосфата аммония, железного купороса.

Основные свойства кристаллов

К свойствам кристаллов относятся: цвет, симметрия, температура плавления, блеск, форма и рост, твердость, спайность, поверхность скола и другие. Мы остановимся лишь на некоторых из них.

Температура плавления.

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.

Симметрия.

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.

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

Рост 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 (Приложение 3а) .

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).

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.

А в соляных озёрах, на мелководье вода, нагреваясь, испаряется. Соль выпадает в осадок, наращиваясь на дне. Так образуются солончаки, представляющие дно высохших озёр (Приложение 3б) .

Рост кристаллов в искусственных условиях

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.

В искусственных условиях кристаллы выращивают из раствора или из расплава. В домашних условиях кристаллы выращивают из раствора.

Глава 2. Практическая часть. Выращивание кристаллов из растворов в домашних условиях

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

2.1. Экспериментальный опыт №1

Описание эксперимента

Чтобы вырастить кристаллы соли, мы налили в стаканы не очень горячей воды и медленно засыпали в воду соль, помешивая, чтобы она быстрее растворялась. Раствор процедили через фильтр (мы воспользовались салфеткой, можно взять вату). Процеживать раствор обязательно, потому что соринки могут помешать росту кристаллов. Поставили раствор охлаждаться. Поместили в стаканы с раствором затравку - мелкие камешки. Через 3-4 дня стали заметны образующиеся кристаллы.

Затем мы поставили стакан (3) с раствором в место, где нет сквозняков. Уже через 3 дня камень-затравка оброс кристаллами. Мы внимательно следили, чтобы раствора в банке хватило, для того, чтобы закрыть им кристалл: кристалл должен все время находиться в растворе. Кристаллы выросли за 2 недели, но их можно было бы выращивать и дольше.

Красивые кристаллы получались не сразу. Из книг мы узнали, что во время роста можно корректировать рост кристаллов, удаляя некрасивые наросты. Это делали ножом, соскабливая лишнее. Образование граней можно прекратить, если смазать их вазелином. Когда же опять появится необходимость в росте, рост можно вызвать, удалив вазелин ацетоном.

Первые кристаллы, которые мы достали из раствора, очень быстро подсохли, через час покрылись белым налетом соли, а через несколько дней разрушились. Позже мы узнали, чтобы сохранить кристаллы необходимо сбрызнуть их лаком для волос и хранить в закрытой таре.

(Приложение 4) .

Вывод: в ходе опыта мы выяснили: для того, чтобы вырастить монокристалл поваренной соли, надо 50 мл воды и 30 г соли. Для того, чтобы вырастить красивый поликристалл, надо 50 мл воды и 50г соли.

2.2. Экспериментальный опыт №2

Описание эксперимента

С помощью мерного стаканчика мы набираем в эмалированный ковшик 200 мл воды и нагреваем воду на плите. Температура воды примерно 70°С. Воду осторожно переливаем в химический стакан и туда всыпаем 120 г дигидрофосфата аммония, а также добавляем пищевой краситель Е122. Для того, чтобы растворение произошло полностью, можно использовать водяную баню.

На дно стаканов с раствором помещаем кусочки плитки и на них насыпаем немного соли. На вторые сутки на дне стаканов образуются небольшие кристаллики - это и будет затравка.

Помещаем стаканы в разные условия: один стакан оставляем на подоконнике (t =20 °С), второй - помещаем в холодильник (t =5 °С), третий – помещаем на кухне рядом с радиатором отопления (t =25 °С).

Общие сведения о наблюдениях и дневник наблюдений (Приложение 5) .

Вывод: Во всех стаканах образовались поликристаллы. . Оптимальная температура для выращивания кристаллов этой соли – 23-25°С.

2.3.Экспериментальный опыт №3

дигидрофосфата аммония»

Описание эксперимента

Для того, чтобы вырастить очень красивые кристаллы медного купороса, мы купили 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.

К 200мл горячей воды добавили кристаллы медного купороса до получения насыщенного раствора (120 г). Опустили в насыщенный горячий раствор кристаллик на хлопчатобумажной нити (нить с «затравкой»), поставили раствор в теплое место (вода испаряется, и раствор все время является насыщенным).

По мере испарения раствора на его поверхности начала образовываться корка, которая поползла по стенкам сосуда через его край.

Общие сведения о наблюдениях и дневник наблюдений (Приложение 6) .

Вывод:

1) скорость роста монокристаллов дигидрофосфата аммония выше, чем монокристаллов медного купороса;

2) каждое вещество образует кристаллы со своими индивидуальными свойствами, своей индивидуальной формой, различного цвета, тем самым доказали нашу гипотезу;

3) кристалл соли растет за счет нарастания на него из водного раствора соли других кристаллов;

4) грани выросшего кристалла гладкие и блестящие, а углы между ними прямые, если росту кристалла ничто не мешает;

5) если погрузить кристалл в слабый раствор, или в раствор, который не успел остыть, кристалл, к сожалению, разрушается.

Заключение

При выполнении этой работы мы выяснили, что мир кристаллов очень красив и разнообразен. Каждый его «представитель» уникален по своим свойствам, размерам и особенностям строения. Кроме того, что кристаллы красивы, они играют важную роль в жизни человека.

выводы :

при благоприятных условиях некоторые твердые тела принимают форму кристаллов;

кристаллы могут расти за счет добавления новых слоев, если есть нужное вещество;

кристаллы растут из растворов, когда испаряется вода;

кристаллы могут иметь разную форму (моно- и поликристаллы);

на форму кристаллов соли оказывает влияние температура раствора и окружающей среды (изменяется форма кристаллов и число граней кристаллов), количество соли в растворе;

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

При изучении кристаллов мы убедились: свойства их очень разнообразны, мы смогли исследовать лишь некоторые из них.

Тема кристаллов настолько обширна и разнообразна, что в рамках данной работы невозможно осветить все ее аспекты. Я планирую в дальнейшем продолжить изучение увлекательного процесса роста кристаллов. Например, можно научиться выращивать фантомы (кристалл в кристалле) или получить кристаллы чистой меди, используя медный купорос и раствор хлорида натрия. Или можно изучить теорию японского исследователя доктора Масару Эмото об уникальных свойствах воды. При охлаждении банок воды с разными надписями, позитивными и негативными, получались абсолютно разные снежинки, от красивых до безобразных.

Список использованной литературы:

Аликберова Л.Ю. Занимательная химия: Книга для учащихся, учителей и родителей. М.: АСТ-ПРЕСС. 1999.

Большая детская энциклопедия: Химия / сост. К. Люцис. М.: Русское энциклопедическое товарищество. 2000.

Боровицкий П.И. Краткий справочник преподавателя естествознания. М.: Учпедгиз. 1951.

Владимиров А. В. Солёное золото: Научно-худож. литература. М.: Дет.лит.1986.

Девяткин В.В. Химия для любознательных или о чём не узнаешь на уроке. Ярославль: Академия Холдинг. 2000.

Леенсон И.А. Занимательная химия. М.: Дрофа. 1996.

Энциклопедический словарь химика. М.: Педагогика. 1990.

Интернет-ресурс

http://www.kristallikov.net/page6.html

Приложение 1.

Пословицы и поговорки о соли

Пословицы и поговорки о соли посвящены веществу, без которого нет удовольствия от пищи. Соль вошла не просто в рацион человека, а и в саму его жизнь, став мерилом как физических, так и моральных явлений.

Без воли – силы нет, без соли – вкуса нет

Без денег торговать, как без соли хлебать.

Без соли – что без воли: жизнь не проживешь.

Без соли и стол кривой.

Без соли и хлеб не естся.

Без соли не вкусно, а без хлеба не сытно.

Без соли, без хлеба – половина обеда.

Без соли, без хлеба – худа беседа

Без соли, без хлеба за стол не садятся.

Без соли, без хлеба худая беседа.

Без соли, что без воли: жизнь не проживешь.

Бывает, что и соль закисает.

Быть козе на бузе (буза – каменная соль; т.е. быть на привязи).

Бью челом, да солью, да третьей любовью.

В бобах столько соли, сколько лжи в правде.

В людях форсит, а дома без соли сидит.

В людях чванится, а дома соли нет.

В полнолуние солений не солить, ничего впрок не готовить.

В пословицах нет лжи, в дождевой воде нет соли.

Горсткой соли море не посолить.

Грех куском макать в соль.

Добра соль, а переложить – рот воротит.

Друга узнать – вместе пуд (куль) соли съесть.

Думай не думай, а лучше хлеба-соли не придумаешь.

Еде нужна соль, но в меру.

Если ты горек – будь как соль, если ты сладок – будь как мед.

Запас соли не просит.

Затеяла кумица трубицы, а нет ни соли, ни мучицы.

И старая кобыла до соли лакома.

Из пресного сделаешь соленое, а соленого не опреснишь.

Изведан друг, коль соли вместе съевши.

Приложение 2.

Таблица «Типы кристаллов»

Монокристаллы

Поликристаллы

Поваренная соль

Галит (соль каменная)

Медный купорос

Дигидрофосфат аммония

Красная кровяная соль

Кристаллогидрат нитрата никеля

Сера

Сульфат марганца

Приложение 3.

Рост кристаллов в природе

а) Селенит – разновидность гипса, отличающаяся характерным параллельно-волокнистым строением.

б) Солончаки

Приложение 4.

Экспериментальный опыт №1

«Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла поваренной соли»

Общие сведения наблюдений

		Получившийся кристалл
Температура окружающей среды одинакова, она равна 23 °С	V вода = 50 мл m соль = 70 г	В этом стакане кристалл вырос быстрее всех; по виду – поликристалл (на фото)
	V вода = 50 мл m соль = 50 г	Вырос поликристалл средней формы и размеров.
	V вода = 50 мл m соль = 30 г	Вырос монокристалл, хоть и маленький, но симметричный и правильной формы; он рос медленнее всех.

Дневник наблюдений

Ход эксперимента
Приготовление раствора


Появление кристаллов	Быстро образовалась друза	Образовывается монокристалл
Сравнение кристаллов

Приложение 5.

Экспериментальный опыт №2

«Нахождение оптимальной температуры окружающей среды для выращивания кристаллов дигидрофосфата аммония»

Общие сведения наблюдений

Температура окружающей среды, в которой находится раствор	Объём и температура воды, и масса соли в растворе	Получившийся кристалл
t окр. ср. = 22 °С	V вода = 200 мл t вода = 20 °С m соль = 120 г	Получился небольшой поликристалл
t окр. ср. = 5 °С	V вода = 200 мл t вода = 5 °С m соль = 120 г	Кристалл вырос чуть-чуть больше
t окр.ср. =26 °С	V вода = 200 мл t вода = 25 °С m соль = 120 г	Кристалл вырос самый большой из всех этих трёх

Дневник наблюдений

Совершаемое действие

Оценка изменений в р-ре
Измерение температуры раствора	t раств. = 20°С	t раств. = 5°С	t раств. =25°С
Оценка кристаллов	На стенках стаканов растут друзы
Сравнение и оценка кристаллов		Вырастает большой кристалл	Кристалл вырастает меньше, чем кристалл в холодильнике, но больше, чем в обычной среде
Сравнение и оценка кристаллов

Приложение 6.

Экспериментальный опыт №3

«Сравнение кристаллов медного купороса и

дигидрофосфата аммония»

Общие сведения наблюдений

Температура окружающей среды, в которой находится раствор

Объём воды и масса соли в растворе

Получившийся кристалл

Медный купорос

t= 25°С

V вода = 200 мл

m соль = 120г

Кристалл получился голубоватого оттенка, симметричен (монокристалл)

Дигидрофосфат аммония

t= 25°С

V вода = 200 мл

m соль = 120г

Кристалл получился в форме куба

Дневник наблюдений

	Совершаемое действие
Приготовление раствора
Оценка изменений		Ничего не произошло
Приготовление затравки для раствора
Оценка появившихся кристаллов
		Появившиеся кристаллы по размерам больше, чем кристаллы дигидрофосфата аммония, но всё же маленькие	На стенках стакана продолжают расти друзы
Оценка кристаллов		Образовался моно- кристалл небольшого размера

Просмотр содержимого презентации
«кристаллы»

Выращивание кристаллов различных солей в домашних условиях

Работу выполнил:

ученик 4 «Б» класса

Евтушенко Геннадий

Руководитель:

Пархоц М.А.

Цель исследования : вырастить кристаллы различных веществ из растворов и сравнить их свойства, определить оптимальные условия для выращивания кристаллов

Экспериментальный опыт №1

«Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла поваренной соли»

День

1 день

Ход эксперимента

2 день

1 стакан

Приготовление раствора

Приготовили раствор, насыпав в воду 70 г вещества

Оценка изменений, происходящих в растворе

2 стакан

3 день

3 стакан

Приготовили раствор, насыпав в воду 50 г вещества

Образовался осадок на стенках сосуда

Приготовление затравки для раствора

4-7 день

Приготовили кристаллики на нитях, опустили в каждый стакан

Тоже самое произошло и в этом стакане

Приготовили раствор, насыпав в воду 30 г вещества

Появление кристаллов

Около воды небольшой осадок на стенке сосуда

Тут же образовалась друза

Сравнение кристаллов

Образовывается друза, но меньше, чем в первом стакане

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

Образовывается монокристалл

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

Совсем мелкий монокристалл в форме куба

Экспериментальный опыт №1

«Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла поваренной соли»

Монокристалл

Поликристалл

В ходе опыта мы выяснили: для того, чтобы вырастить монокристалл поваренной соли, надо в 50 мл воды растворить 30 г соли. Для того, чтобы вырастить красивый поликристалл - в 50 мл воды растворяют 50г соли. Т.е. из насыщенного раствора образуется монокристалл, а из перенасыщенного-поликристалл.

Экспериментальный опыт №2

День

1 день

Совершаемое действие

2 день

Приготовление раствора; место, где будет стоять стакан с раствором

1 стакан

2 стакан

Приготовили растворы; температура раствора во всех стаканах одинакова, 23°С. Поставили стаканы в разные места (в холодильник, около отопительного прибора и в обычную среду).

Оценка изменений в р-ре

3 стакан

3 день

Во всех стаканах на дне появились маленькие кристаллики; один из них выбрали для затравки.

Измерение температуры

4 день

Оценка кристаллов

Во всех стаканах образовались поликристаллы средних размеров

Сравнение и оценка кристаллов

Кристалл образовался самый маленький

На стенках стаканов растут друзы

Вырастает средний кристалл

Из всех растворов выросли поликристаллы, везде можно рассмотреть симметрию

Вырастает средний кристалл

Экспериментальный опыт №2

Вывод: Во всех стаканах образовались поликристаллы. На стенках стаканов растут друзы.

Экспериментальный опыт №3

«Сравнение кристаллов медного купороса и

дигидрофосфата аммония»

День

1 день

Совершаемое действие

Приготовление раствора

2 день

1 стакан

2 стакан

Приготовили раствор медного купороса

Оценка изменений

3 день

Ничего не произошло

Приготовление затравки для раствора

4 день

Приготовили раствор дигидрофосфата аммония

5 день

На дне появились мелкие кристаллики

Взяли кристаллик медного купороса, завязали его на нити, опустили в раствор

Оценка появившихся кристаллов

Сравнение появившихся кристаллов

На нити появились маленькие кристаллики

Опустили в раствор проволоку с затравкой

6 день

Появились кристаллики на проволоке кубической формы

Появившиеся кристаллы по размерам практически такие же, как кристаллы дигидрофосфата аммония, но всё же маленькие

Оценка кристаллов

7 день

Мы удаляем мелкие и оставляем самый крупный

Кристаллики очень малы по размерам

Сравнение и оценка кристаллов (итог)

Образовался моно кристалл небольшого размера

На стенках стакана продолжают расти друзы

Образовалась группа кристаллов, один из которых отличается по размерам

В итоге на нити образовался монокристалл средних размеров

На стенках стакана продолжают расти друзы

На проволоке образовался монокристалл кубической формы средних размеров

Мы пришли к следующим выводам:

В насыщенном растворе растет монокристалл соли;

При постепенном охлаждении раствора в нем вырастает монокристалл; а при резком охлаждении – поликристаллы.

По итогам выполнения исследовательской работы мы сделали для себя следующие выводы :

при благоприятных условиях некоторые твердые тела принимают форму кристаллов;
кристаллы могут расти за счет добавления новых слоев, если есть нужное вещество;
кристаллы могут иметь разную форму (моно- и поликристаллы);
на форму кристаллов соли оказывает влияние температура раствора и окружающей среды, а также количество соли в растворе.