Нечаева Елена Ивановна

"Чудесный кристалл"

Материал опубликован 13 January 2019

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

« Средняя общеобразовательная школа № 41»

Чудесные кристаллы

Работу выполнила

ученица 2 «Г» класса

Главатских Камилла

Руководитель работы:

учитель начальных классов

Нечаева Елена Ивановна

Пермь

2017

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................3

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

Понятие о кристаллах ......................................................................5

ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКИЕ ОПЫТЫ

Опыт 1 ...............................................................................................7

Опыт 2……………………………………………………………....8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...............................................................................10

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...............................................................11

ПРИЛОЖЕНИЯ ..............................................................................12

Введение

Более 200 лет назад, за ледяное убранство первых гротов, Кунгурская пещера получила свое название «Ледяная»: крупные ледяные кристаллы покрывающие свод, образуют причудливую бахрому (Приложение 1). Эти кристаллы поражают, восхищают и завораживают. Кристаллы очаровали меня своей необыкновенной красотой и заставили задуматься, что такое кристаллы, что они из себя представляют и как возникают? Многие считают, что кристалл — это редкий и красивый минерал или драгоценный камень. Но многие даже самые обычные вещества, окружающие нас, являются кристаллами - это кристаллы соли, сахара и даже замерзшей воды. Каждый может поближе познакомиться с кристаллами, можно насыпать на лист бумаги соль или сахар и посмотреть на них через увеличительное стекло.

Сегодня для нас обыденными стали такие выражения, как жидкокристаллический монитор или телевизор (Приложение 2). И у меня возник вопрос: что за кристаллы применяют в приборах и откуда их получают? Изучив литературу, я узнала, что кристаллы окружают нас повсюду, их используют в промышленности и строительстве; они не заменимы в науке и технике и поэтому их специально выращивают в лабораториях. Именно этим объясняется большой интерес к теме кристаллов и актуальность выбранной мною темы. А ради эксперимента я решила вырастить кристаллы в домашних условиях из самых доступных, и в то же время ярких и красивых порошков медного и железного купороса.

Гипотеза: кристаллы сульфата меди (медный купорос) и сульфата железа (железный купорос) можно вырастить в домашних условиях.

Объект исследования: кристаллы медного и железного купороса.

Предмет исследования: скорость роста кристаллов.

Цель: вырастить кристаллы медного купороса и железного купороса в домашних условиях.

Задачи проекта:

- изучить литературу по теме;

- познакомиться со способами выращивания кристаллов;

- освоить методику выращивания кристаллов;

- провести наблюдения за процессом кристаллизации.

Степень изученности темы: в настоящее время, по данной теме существует достаточное количество исследований, но для меня, эта тема нова и поэтому интересна. А результаты исследования могут быть использованы на уроках окружающего мира, а выращенные кристаллы – для создания поделок и сувениров.

Глава 1. Теоретические аспекты

Понятие о кристаллах

Кристалл… Как загадочно звучит это слово. С одной стороны, это твердость, сила, упругость, с другой, это слово удивительно волшебное и воздушное. (Приложение 3)

Что же такое кристалл? Обратимся к научным источникам.

Кристаллы – это твердые тела, которые имеют правильное строение. В переводе с греческого слово «кристалл» означает «прозрачный лед». Мы знаем, что абсолютно любое вещество состоит из мелких частичек (молекул или атомов). Кристалл, по свой природе, похож на конструктор: в нем все частички имеют определенную форму, которые притягиваются между собой.

По происхождению кристаллы бывают природные и искусственные (выращенные человеком). Природные растут сами в недрах земли в естественных условиях, а искусственные выращивает человек. Кристаллы по праву можно называть «живыми» существами природы, т.к. они имеют свойство к самовоспроизведению, а значит, могут достигать гигантских размеров (Приложение 4). Самые большие кристаллы были обнаружены в 2000 году в Пещере кристаллов в шахтовом комплексе Найка, Мексика. Здесь обнаружен самый большой кристалл селенита (разновидность минерала гипс) весом 55 тонн. В 1914 году было опубликовано сообщение, что в руднике Этта, США, был найден кристалл сподумена (драгоценный камень) длиной 12,8 м и весом 90 тонн. В восточной части Оренбургской области нашли горный хрусталь, кристалл которого имел длину 170 см, ширину – 80 см, массу – 784 кг. Его иронично назвали «Малюткой». В настоящее время этот кристалл расположен у входа в Уральский музей геологии в городе Екатеринбурге. Многие кристаллы являются продуктами жизнедеятельности живых организмов, например жемчуг.

Природа создает поистине удивительные самодостаточные творения. Зачем же человек создает искусственные кристаллы? При искусственном выращивании можно получить кристаллы крупнее и чище, чем в природе. Есть и такие кристаллы, которые в природе редки и ценятся дорого, а также в них нуждается наука и техника. Поэтому разработаны лабораторные и заводские методы выращивания кристаллов. В лабораториях кристаллы выращивают из расплавов, растворов, из паров и из твердых веществ используя разные способы (охлаждение, нагревание, насыщение и т.д.)

Изучая литературу по данному вопросу, я столкнулась с тем, что в теме выращивания кристаллов в домашних условиях, чаще всего исследуют выращенные кристаллы сахара и поваренной или морской соли. Меня же заинтересовал вопрос выращивания цветных кристаллов. Самыми доступными в этом плане оказались соли медного и железного купороса.

Рассмотрим подробнее эти вещества (Приложение 5).

Медный купорос (научное название - сульфат меди) – безводное вещество синего оттенка с горьковато-металлическим вяжущим вкусом, не имеющее запаха, малотоксичное для человека, хорошо растворимое в воде. Медный купорос – это одна из важнейших солей, служащая для получения других соединений, широко применяемых в строительстве (ликвидация ржавчины, последствий протечек, антисептик при гниении древесины), в сельском хозяйстве (удобрение и антисептик при заболеваниях растений и обезораживании почвы), при производстве красок, в медицине, и даже в пищевой промышленности в качестве пищевой добавки.

Железный купорос (научное название - сульфат железа) - безводное вещество светлого голубовато-зеленого оттенка с сильно вяжущим металлическим вкусом, не имеющее запаха, малотоксичное, хорошо растворимое в воде. Широко применяется в текстильной промышленности (окраска в черный цвет), в сельском хозяйстве (опрыскивание садовых деревьев), в медицине (как лекарственное средство).

Таким образом, кристаллы – это удивительные загадочные непостижимые соединения, потрясающие своей красотой и разнообразием форм. И я попробую сотворить это чудо дома: меня ждет увлекательный эксперимент по выращиванию кристаллов из медного и железного купороса.

Глава 2. Практические опыты

Медный купорос и железный купорос являются малотоксичными, но при работе с ними необходимо использовать резиновые перчатки и не допускать попадания их в рот и на слизистые оболочки. По окончании работ необходимо помыть руки и лицо в проточной воде с мылом.

Практический опыт №1. Выращивание кристалла из медного купороса. (Приложение 6)

Подготовительные мероприятия.

Нам необходимо:

2 стеклянные банки

кипяченая вода 200 мл

медный купорос;

нитка

ткань или салфетки

Этап №1. Получение насыщенного раствора.

Я взяла банку объёмом 500 мл, добавила 100 г сульфата меди и залила его 200 мл кипяченой, горячей воды. Когда медный купорос полностью растворился, я продолжала добавлять его до того момента пока кристаллы перестали растворяться. Таким образом, я получила насыщенный раствор сульфата меди.

Этап №2. Фильтрация насыщенного раствора.

Для этого этапа мне понадобилась еще одна банка для фильтрации раствора. Для этого можно использовать салфетки или фильтровальную бумагу.

Этап №3. Затравка.

После того как профильтровали, в раствор нужно кинуть несколько кристалликов соли – на них и начнут образовываться затравки. Соль начнет кристаллизоваться и через 2-3 дня – затравка готова. К затравке прикрепляется нить, и она помещается в раствор.

Этап №4. Повторное нагревание насыщенного раствора.

Через сутки нитка с кристаллами извлекается из раствора, а раствор помещается на водяную баню для растворения осадка. После остывания раствора нитку с кристаллами помещается обратно в раствор. Эту процедуру нужно повторять 7 дней.

Этап №5. Заключительный этап.

После того как кристалл необходимой величины выращен, его необходимо покрыть бесцветным лаком во избежание разрушения.

Вывод: у меня получилось вырастить кристалл из медного купороса дома. Я поняла, что для данного опыта важный момент это получение насыщенного раствора сульфата меди и повторное нагревание на водяной бане, т.к. на следующий день на дне банки будут находиться кристаллы, которые я не смогу использовать. Минусы в выращивании этого кристалла - это ежедневное нагревание раствора и длительный процесс образования кристалла, а плюсы это красота и уникальная форма данного кристалла.

Практический опыт №2. Выращивание кристалла из железного купороса. (Приложение 7)

Подготовительные мероприятия.

Нам необходимо:

2 стеклянные банки

кипяченая вода 200 мл

железный купорос

нитка

кусочек ткани

Этап №1. Получение насыщенного раствора.

Я взяла банку объёмом 500 мл, добавили 200 г сульфата железа и залили его 200 мл горячей кипяченой воды. Необходимо тщательно перемешать раствор, когда кристаллы полностью растворились нужно добавить еще сульфата железа и продолжать перемешивание до того момента пока кристаллы перестанут растворяться (т.е. на дне будет осадок), так получится насыщенный раствор сульфата железа.

Этап №2. Затравка.

Наша затравка состоит из лески, прикрепленной к диску. На кончик лески нанесен клей «Момент», к которому приклеены мелкие кристаллики железного купороса. Далее я поместила затравку в раствор, а диск накрыл банку сверху. Через сутки кристалл был готов.

Этап №3. Заключительный этап.

После того как кристалл достиг необходимой величины, его необходимо поместить в емкость с маслом, т.к. кристаллы сульфата железа быстро выветриваются на воздухе.

Вывод: кристалл из железного купороса можно легко вырастить дома, если соблюдать все этапы опыта. Главное в данном опыте это получение насыщенного раствора, т.к. в ненасыщенном растворе кристалл формироваться не будет. Температура воды должна быть не менее 900С. И важное преимущество в выращивании этого кристалла - это быстрота, ведь через сутки был получен свой кристалл!

Сравнение кристаллов медного и железного купороса.

После того как кристаллы были выращены стало понятно, что они сильно отличаются друг от друга. (Приложение 8)

Кристалл медного купороса имеет насыщенный синий цвет его грани похожи на крупные ромбы, скорость роста медленная (7 суток).

Кристалл железного купороса имеет светло-зеленый цвет, грани похожи на маленькие ромбы, скорость роста быстрая (1 сутки).

Таким образом, в кристалле из железного купороса много воды, то он быстро разрушается на воздухе, поэтому он был помещен в емкость с растительным маслом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучив литературу и проделав практические опыты, я пришла к выводу, что кристаллы железного и медного купороса можно вырастить дома - это очень увлекательное и познавательное занятие.

В ходе этой работы я поняла, что кристалл – это твердое состояние вещества, различной величины, структуры и цвета.

Я научилась самостоятельно выращивать кристаллы. Два кристалла выращенные мной абсолютно отличаются друг от друга - они имеют разную форму, цвет и скорость роста. Это связано со свойствами медного и железного купороса. На процесс образования кристалла влияет много факторов - это и степень насыщенности раствора, и качество фильтрации и температура воды.

Я поняла, что для выращивания кристалла необходимо соблюсти инструкцию и правила техники безопасности: растворять вещества только в чистой посуде; после окончания работы тщательно вымыть руки и лицо с мылом.

Выращивание кристаллов - процесс достаточно сложный, но очень увлекательный, потому что вы можете получить свой уникальный кристалл!