Урок "Кристаллы"

Тема «Кристаллы»

Регламент: 2 урока

Цель: познакомить учащихся со строением, свойствами и применением кристаллов, привлечь интерес учащихся к процессу роста кристаллов

Оборудование: кусочки слюды, железа, крупная соль, сахар-рафинад, леденцы, лупа, компьютер, проектор, выращенные учащимися кристаллы.

Ход занятия.

I.    Подготовка к восприятию нового материала. 

Рассмотрите в лупу кристаллики соли, леденец и кусочек сахара, лежащие на столе. Чем они похожи друг на друга и чем отличаются?  

II.       Объяснение нового материала.

1. Кристаллические и аморфные тела.

 Большинство веществ вокруг нас находится в твердом состоянии. В отличие от жидкостей твердые тела сохраняют не только объем, но и форму. Это объясняется тем, что из-за значительных сил межмолекулярного взаимодействия частицы не могут удалиться друг от друга на значительное расстояние. По характеру расположения частиц твердые тела делят на кристаллические и аморфные. При наличии периодичности в расположении атомов (дальнего порядка) твердое тело является кристаллическим.

Кристаллическая решетка — пространст­венная структура с регулярным, периодиче­ски повторяющимся расположением частиц.

Положения равновесия, относительно которых происходят тепловые колебания частиц, являются узлами кристаллической решетки.

Кристаллические тела могут быть монокристаллическими и поликристаллическими.

Монокристалл — твердое тело, частицы которого образуют единую кристалличе­скую решетку.

Определенный порядок в расположении частиц распространяется на весь объем монокристалла. Упорядоченное внутреннее расположение частиц в монокристалле приводит к тому, что и его внеш­няя форма является правильной. Углы между внешними гранями монокристалла оказываются постоянными. К монокристаллам относятся природные крис­таллы – драгоценные и полудрагоценные камни (кварц, алмаз, турмалин), крупинки соли, сахара.

Поликристалл — твердое тело, состоящее из беспорядочно ориентированных монокрис­таллов.

Примерами поликристаллов являются все металлические изделия, а также сахар-рафинад.

Аморфные тела. При отсутствии периодичности в расположении атомов твердое тело является аморфным.

Аморфные тела — твердые тела, для которых характерно неупорядоченное расположение частиц в пространстве.

В отличие от жидкостей подвижность частиц аморфных веществах мала. Перескоки атомов из одного положения равновесия в другое происходят редко. С ростом температуры перескоки атомов между положениями равновесия учащаются. В отличии от кристаллических у аморфных тел нет определенной температуры плавления.

К аморфным телам относятся леденец, стекло, резина (включая жевательную резинку), каучук, смолы, плексиглас, пластмассы.

2. Свойства монокристаллов.

• Симметричная форма (выступление ученика, приготовившего презентацию)
• Наличие температуры плавления
• Анизотропия – различие свойств кристаллов по разным направлениям.

Задание: Попробуйте отделить пластину слюды в разных направлениях, сделайте вывод о различии механической прочности по разным направлениям.

Демонстрируется анизотропия тепловых свойств:на пластинку, вырезанную из кварца и стеклянную ровным слоем нанесли слой парафина. К центру пластин поочередно подносят раскаленную иглу. Пластина начинает прогреваться, парафин плавится и через некоторое время граница расплавленного парафина примет вид окружности на стеклянной пластине и эллипса на кварцевой. Это происходит из-за различной теплопроводности кварца по разным направлениям.

Демонстрируется анизотропия оптических свойств: поляроидом закрывается свет проектора и демонстрируется изменение цвета при вращении поляроида.

Анизотропией обладают также электрические  и магнитные свойства монокристаллов. Поликристаллы не обладают анизотропией.

3. Рост кристаллов

Здесь будет файл: /data/edu/files/t1442774418.ppt (рост кристаллов)

Применение монокристаллов. (сообщения учащихся)

Здесь будет файл: /data/edu/files/f1442773719.ppt (Применение кристаллов)

• Полупроводники (кристаллы германия, кремния и др)
• Рубин (лазеры)
• Алмазы (режущие инструменты)

После перерыва на втором уроке творческая группа учащихся представляет подготовленные презентации о драгоценных камнях, о легендах, с ними связанными, о судьбах ряда крупных камней и их обладателей.

Здесь будет файл: /data/edu/files/d1442771461.ppt (Драгоценные камни)

Другая  творческая группа учащихся рассказывает о способах выращивания кристаллов и демонстрирует выращенные самостоятельно кристаллы соли, сахара, медного купороса, алюмокалиевых квасцов и др. Желающим попробовать вырастить кристаллы самостоятельно раздается инструкция по выращиванию кристаллов из растворов солей.

В заключение проводится «Своя игра» на тему «Драгоценные камни».

Приложение: Своя игра 

 Тема: «Кристаллы и драгоценные камни»

«Синий» раунд

Участвуют по 3 команды. Каждая команда выбирает своего представителя, который будет играть. Игроки по очереди выбирают себе тему и цену вопроса. Ответ дает игрок, первым подавший сигнал. При правильном ответе игрок получает баллы в соответствии с ценой вопроса, при неправильном - такое же количество баллов снимается. На обдумывание дается 10 секунд. Если ответа никто не дал, ответ дает ведущий. Вопрос, обозначенный * - «Кот в мешке». Игрок, получивший такой вопрос, может передать его другому игроку.

Темы «синего» раунда

• Самые, самые
• Камни в литературе
• Названия камней
• Камни и медицина
• Цвета самоцветов

                                              Вопросы «синего» раунда.

Самые, самые...

10 баллов. Самый твердый из природных материалов.            (Алмаз)
20 баллов. Самый прозрачный камень.                                 (Горный хрусталь)
30 баллов. Самый простой по химическому составу камень.   (Алмаз - С)
40 баллов. Самый распространенный минерал, имеющий наибольшее число модификаций в природе.                                                                           (Кварц)

50 баллов. Самый крупный из найденных алмазов.                 (Куллинан)

Камни в литературе

10 баллов. ... Там во мгле печальной Гроб качается... И в... гробе том Спит царевна вечным сном. (А.С.Пушкин, «Сказка о мертвой царевне и семи богатырях») Из чего был сделан гроб?                                                                    (из хрусталя)

20 баллов. ...Данилушко думает, какой цветок, какой листок к ...камню лучше подойдет.(П.П.Бажов, «... шкатулка») Из какого камня сделал цветок Данила?                                                                                                                     (Малахит) 

* 30 баллов. «Это ярче глаз Багиры»,~сказал Маугли,с восхищением поворачивая камень. «Многие люди убивали бы трижды за ночь ради одного этого крассного камня»,-заметил Каа. (Р.Киплинг, «Маугли») О каком камне идет речь?          (О рубине)

40 баллов. Когда Вера повернула браслет, ...в камнях вдруг загорелись прелестные густо-красные живые огни. «Точно кровь», подумала с неожиданной тревогой Вера. (А.Куприн, «...браслет») Из каких камней был браслет?                                                                                                                              (Из гранатов) 

50 баллов. Он все утро был зелен, как надежда, а к вечеру облился кровью... В нем зеленое утро и кровавый вечер.  (Н.Лесков, «...») Какому камню посвятил свой рассказ Лесков?                                                                        (Александриту)

Названия камней

10 баллов. Какой камень назван в честь экзотического фрукта?            (Гранат)

20  баллов. Как называется ограненный алмаз?                                   (Бриллиант)  
30 баллов. Какой камень называли в старину «яхонт»?                         (Рубин)
40 баллов. Какой камень в старину на Руси звали «смарагд»?               (Изумруд)
50 баллов. Название какого камня в переводе с греческого означает «дар Солнца»?                                                                                                              (Гелиодор)

Камни и медицина

10 баллов. В старину полагали, что этот камень излечивает от болезни почек.                                                                                                                       (Нефрит)   

20 баллов. Раньше считали, что он обостряет зрение. Римский император Нерон носил монокль, сделанный из этого камня.                                                  (Изумруд)

30 баллов. Римские врачи в начале нашей эры использовали лупы, изготовленные из этого прозрачного камня, для прижигания ран.                                  (Горный хрусталь)

40 баллов. Считалось, что этот камень спасает от опьянения.             (Аметист)

50 баллов. В старину считали, что двойственность его цвета связана с двойственностью  человеческой крови: артериальной и венозной, поэтому камень укрепляет кровеносные сосуды и очищает кровь.                                                                 (Александрит)

 Цвета самоцветов

10 баллов. Какого цвета рубин?                                                       (Красный)
20 баллов. Какого цвета изумруд?                                                    (Зеленый)
30 баллов. Прозрачный небесно - голубой камень.                              (Аквамарин)
40 баллов. Полосатый камень                                                           (Агат)
50 баллов. Какой камень меняет цвет в зависимости от освещения?     (Александрит)

«Красный» раунд

Раунд проводится так же, но изменяются области знаний в соответствии с таблицей 2 Предусмотрены 2 вопроса «Своя игра», обозначенные **. Игрок, получивший такой вопрос, делает свою ставку, не превышающую суммы заработанных баллов. Другие игроки тоже делают ставки, но право ответа получает тот игрок, у которого ставка больше. Если никто из игроков не предложил больше стоимости вопроса, то играет выбравший вопрос игрок на номинальную стоимость вопроса.

Темы «красного» раунда

• История камней
• Физические свойства камней
• Ошибки, связанные с камнями
• Химический состав камней
• Знаменитые изделия из камней

Вопросы «красного» раунда.

История камней

20 баллов Какой драгоценный камень назван в честь русского короля (тогда еще наследного принца                                                                    (Александрит)

40 баллов Какой драгоценный камень, венчающий царский скипетр России, граф Орлов
приобрел для Екатерины II?                                                               (Бриллиант)

60 баллов Какой алмаз Персия преподнесла в дар Николаю I в качестве извинения
за гибель А. Грибоедова в 1829г.?                                                      («Шах»)

*80 баллов Какой камень на Востоке считался воинским талисманом (его название происходит от персидского «пируз» - одерживающий победу)              (Бирюза)

 100 баллов На досках из него по библейской легенде были вырезаны «Законы Моисея»                                                                                                         (Лазурит)

Физические свойства камней

20 баллов Можно ли алмаз разбить или сжечь?                                        (Да)

**40 баллов Второй по твердости, после алмаза                                     (Рубин)
60 баллов Его физические свойства позволяют использовать его в режущих инструментах                                                                                       (Алмаз)

80 баллов Его физические свойства позволяют использовать его в лазерах                                                                                                                               (Рубин)
100 баллов Единственный аморфный драгоценный камень                         (Опал)

Ошибки, связанные с камнями

20 баллов В армянских рукописях 16 века записано: «Если перед змеею подержать изумруд, то из глаз ее польется вода, и она ослепнет». Так ли это?                                                                                                                            (Нет, это суеверие)

40 баллов В британскую корону вставлен красный кристалл, массой 72 г с названием
«Рубин Тимура». На камне вырезаны имена его владельцев, первым значится Тимур (Тамерлан). И все - таки в названии камня есть ошибка. Какая? (Это не рубин, а шпинель)

*60 баллов У Конан-Дойла есть рассказ «Голубой карбункул». Карбункулом раньше называли рубины. В чем ошибался писатель?                  (Рубин не бывает голубым, писатель имел в виду сапфир)

 80 баллов Какой минерал считается «русским камнем», хотя его всемирно известное месторождение на Урале почти полностью выбрано?    (Малахит)

100 баллов В романе Уилки Коллинза алмаз по ошибке назван...  (Лунный камень)

Химический состав камней

20 баллов Как называется соединение SiCh ?                                     (Кварц)
40 баллов Какие камни имеют химический состав АlОз ?       (Корунды: рубины, сапфиры)
60 баллов Как называются бериллово- алюминиевые силикаты?           (Бериллы)
80 баллов Гидрокарбонат какого металла входит в состав малахита?    (Меди)
100 баллов Силикат каких металлов входит в состав нефрита?  (Кальция, магния, железа)

Знаменитые изделия из камней

** 20 баллов Зал в Эрмитаже носит название этого минерала потому, что стены и камин
в этом зале выполнены из...                                                            (Малахита)

40 баллов Гигантский прозрачный кристалл массой 1,5 тонны стал украшением входа в
одно из зданий г.Инты на Урале                                                     (Горный хрусталь)

60 баллов В гробнице Тимура(Тамерлана) надгробная плита выполнена из темно- зеленого камня, который обычно бывает светло—зеленого цвета. Какой это камень?                                                                                                                        (Нефрит)

80 баллов В оружейной палате Московского Кремля есть самовар Петра Первого, выточенный из цельного куска  прозрачного ...                               (Горного хрусталя)

100 баллов Две грандиозные пятиметровые колонны иконостаса Исаакиевского собора  выполнены из...                                                                           (Лазурита)

«Своя   игра»

Все игроки письменно отвечают на вопрос, сделав ставку, не превышающую количество заработанных баллов.

ВОПРОС: Как называется единица массы драгоценных  камней, равная 0,2 грамма? Ответ: Карат.

После подведения итогов игроков можно наградить открытками с изображением драгоценных камней