Муниципальное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением
отдельных предметов № 1 города Советска Советского района
Кировской области
Удивительные кристаллы
Автор проекта: Анцыгин Данил,
ученик 4 б класса.
Работа выполнена под руководством
учителя начальных классов
Ванчуговой Светланы Михайловны
Консультант: Анцыгина Марина Сергеевна
Адрес учреждения: 613340,Кировская область,
г. Советск, ул. Карла Либкнехта, 24
Советск-2020
Содержание
Введение……………………………………………………………………….... 3
Основная часть
2.1 Что такое кристаллы?…..………………………………………………………… 5
2.2 Интересные факты о кристаллах ………………………………..……………….. 7
2.3 Выращивание кристаллов из набора «Домашняя лаборатория»….…..……….. 7
2.4 Выращивание кристаллов из сахара …..……………………..………………… 10
2.5 Сравнение выращенных кристаллов..………………………………………..… 13
3. Заключение……………………………………………………………………….... 14
Список используемых источников…………………………………………………. 15 Приложение ………………………………………………………………………..… 16
1. Введение
На день рождение мне подарили набор «Домашняя лаборатория КРИСТАЛЛЫ», с помощью которого можно создать яркие кристаллы. И у меня возник вопрос: «А что такое кристалл? Как растут кристаллы? Где они встречаются в природе? Можно ли их вырастить в домашних условиях? Где их можно использовать?»
Я решил изучить этот вопрос и вырастить кристаллы, используя набор для опытов «Домашняя лаборатория». Кроме того мне захотелось самому вырастить кристаллы в домашних условиях. Изучив информацию, я узнал, что кристаллы образуются из любых веществ, чьи атомы и молекулы группируются в упорядочную структуру. Для их выращивания не нужна лаборатория или специальные приспособления. Подойдут самые простые реактивы, которые всегда под рукой. Например, поваренная соль, сахар, медный купорос. В итоге я принял решение выращивать кристаллы сахара, которые можно использовать как украшение стола или как леденцы.
Гипотеза: предположим, что кристаллы можно выращивать в домашних условиях.
Цель исследования: вырастить кристаллы из набора «Домашняя лаборатория» и из сахара в домашних условиях.
Задачи:
- изучить теоретические источники по данной теме, обобщить и систематизировать собранный материал в реферативной части работы, обнаружить интересные факты о кристаллах;
- выяснить происхождение кристаллов;
- узнать, где и как используют кристаллы;
- попробовать вырастить кристаллы из набора «Домашняя лаборатория» и из сахара, сравнить полученные кристаллы;
- провести анкетирование и анализ полученных результатов;
- разработать памятку с полезными советами по выращиванию кристаллов в домашних условиях.
Объект исследования: процесс выращивания кристаллов.
Предмет исследования: кристаллы сахара и кристаллы из набора «Домашняя лаборатория».
Методы исследования:
- изучение и анализ литературы по теме исследования;
- поиск информации в Интернете;
- анкетирование, интервьюирование и анализ результатов;
- наблюдения и фиксация результатов;
- эксперимент;
- сравнение.
Практическая значимость:
У таких разных объектов, как сахар, соль, сапфиры и снежинки, есть одна общая черта: все они состоят из твердых частиц, которые называются кристаллами, то есть мы встречаем их повсюду – ходим по ним, едим, лечимся ими. Красота кристаллов всегда восхищала человека! Это удивительные создания природы. В самом деле – они умеют расти. Удостовериться в этом можно, взглянув, как на окошке появляются морозные узоры; замерзшая вода имеет кристаллическую структуру. Кристаллы умеют размножаться: там, где был один кристалл, со временем может появиться целая их группа. Кристаллы способны залечивать повреждения. Они имеют четкую структуру, которая как бы передаётся по наследству. Конечно, никто впрямую не называет кристаллы живыми существами, но все же список их особенностей впечатляет. Тем более если учесть, что многие люди верят в лечебные свойства кристаллов и в их способность влиять на настроение человека. Я считаю, что данная тема является актуальной и интересной.
2. Основная часть
2.1 Что такое кристаллы?
Возможно, вы считаете, что кристалл – это редкий и красивый минерал или драгоценный материал. Отчасти Вы правы. Изумруды и бриллианты являются кристаллами. Но не все кристаллы редки и красивы. Каждая отдельная частица соли или сахара – тоже кристалл! Многие из самых обычных веществ вокруг нас представляют из себя кристаллы.
Кристалл (от греческого слова «криос» - «ледяной холод») – это твердое состояние вещества. Он имеет определенную форму и определенное количество граней вследствие расположения своих атомов. Все кристаллы одного вещества имеют одинаковую форму, хоть и могут отличаться размерами.
В природе существуют сотни веществ, образующих кристаллы. Вода – одно из самых распространенных из них. Замершая вода превращается в кристаллы льда и снежинки. В ноябре 2019 года многие наблюдали так называемые «ледяные цветы» - это вид кристаллической изморози на поверхности льда. Обычно возникают в морозные ночи осенью на ледяном покрове без снега. Такие цветы считают редким явлением. Мне тоже удалось увидеть такую красоту!
Минеральные кристаллы тоже 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. А остывают они очень медленно. Минералы превращаются в кристаллы, когда переходят из состояния горячей жидкости в холодную твердую формы.
Как можно объяснить появление кристаллов? Составляющие их атомы или более сложные соединения можно представить в виде элементов пазла. Выпускают такие картинки для детей и взрослых – их надо собирать из отдельных кусочков. Каждый кусочек соединяется с соседним, в результате начинает расти целая картинка. Так и кристаллы, ну а их форма зависит от того, из каких элементов они сложены.
Кристаллы могут иметь всевозможные формы. Все известные в мире кристаллы могут быть разделены на 32 вида, которые в свою очередь могут быть сгруппированы в шесть видов. Кристаллы могут иметь и разные размеры. Некоторые минералы образуют кристаллы, которые разглядеть можно только с помощью микроскопа. Другие же образуют кристаллы, вес которых составляет несколько фунтов.
В 1800 году французский минералог, создатель научной кристаллографии Р.Ж. Гаюи сформулировал гипотезу о том, что кристаллы состоят из одинаковых «микроскопических» кирпичиков (частиц), идеально контактирующих друг с другом, которые повторяются в различных пространственных измерениях.
В 1850 году профессор А. Браве (1811-1863) впервые подтвердил, что кристаллы образованы рядами частиц, не находящихся в прямом контакте друг с другом, а расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга и имеющих решетчатую структуру. Каждая пространственная решетка может быть представлена и воссоздана путем повторения одной небольшой фундаментальной единицы, называемой элементарной ячейкой (маленькие «кирпичики»).
2.2 Интересные факты о кристаллах
1. Самые крупные кристаллы существуют в Мексике, в двух пещерах. На глубине более 300 метров находятся кристаллы длиной в 10-15 метров. Состоят они из селенита – прозрачного гипса.
2. В музее «Хрустальные миры» в Австрии хранится самый крупный кристалл весом более 62 килограмм, его достоинство оценивается в 310 тысяч карат. Крошечный же вариант кристалла в диаметре не достигает и одного сантиметра. Все они принадлежат к самой знаменитой нише «Сваровски» и занесены в книгу рекордов Гиннеса.
3. Природные кристаллы в виде величественных колонн применялись в древних цивилизациях для удержания тяжелых ворот храмов или как постамент.
4. В Московском Минералогическом музее хранится более 4 800 образцов кристаллов 7 кристаллических систем.
5. В 1914 году было опубликовано сообщение, что в руднике Этта, Южная Дакота, был найден кристалл сподумена длиной 42 фута (12,8 м) и весом 90 тонн.
6. Самые большие кристаллы были обнаружены в 2000 году в Пещере кристаллов в шахтовом комплексе Найка, в мексиканском штате Чиуауа. Некоторые из найденных там кристаллов гипса достигают 15 метров в длину, а в ширину — 1 метр.
2.3 Выращивание кристаллов из набора «Домашняя лаборатория»
Ещё до того, как начать выращивать кристаллы нужно помнить об элементарных правилах безопасности:
Нельзя при экспериментах пользоваться пищевой посудой
Нельзя принимать пищу во время проведения опытов.
Нельзя проводить опыты с неизвестными веществами.
При проведении опытов желательно использовать перчатки и защитную одежду.
При попадании раствора на кожу необходимо сразу же промыть то место, куда попал раствор, чистой водой.
Необходимо очистить все приборы после использования.
Всегда необходимо мыть руки по завершении эксперимента.
Итак, приступим.
1. | Наливаем в мензурку 50 мл горячей воды. Температура воды должна быть чуть выше 600 С. | |
2. | Высыпаем 10 г соли квасцов (сульфата алюминия-калия) в горячую воду небольшими дозами, непрерывно перемешивая шпателем. Полное растворение соли, которое приводит к охлаждению воды, происходить в течение 3 минут. | |
3. | Примерно через сутки в результате охлаждения образовались кристаллы, которые аккуратно пинцетом помещаем на сухое дно мензурки, чтобы они высохли. |
|
Теперь создадим более крупные и цветные кристаллы! | ||
1. | Возьмем прозрачный стакан ёмкостью не менее 150 мл и насыплем в него 50 г дигидроортофосфата аммония. | |
2. | Возьмем ¼ ложечки красителя и высыплем порошок в стакан вместе с дигидроортофосфатом аммония и тщательно перемешаем. Необходимо помнить, чтобы получить белый кристалл не нужно добавлять красителей. | |
3. | Возьмем стакан 100 мл воды, доведенной до кипения и выливаем в стакан, в котором находится дигидроортофосфат аммония. Тщательно перемешаем, пока вся соль не растворится в воде. | |
4. | Теперь оставим раствор для охлаждения в чистом и сухом месте минимум на 30 минут, чтобы температура раствора могла понизиться до слегка теплой (примерно 33 – 340С) | |
5. | Теперь с помощью пинцета возьмем 4 – 5 кристаллов, выращенных ранее, и отпустим их в раствор дигидроортофосфата аммония, без перемешивания. | |
6. | Для достижения оптимальных результатов необходимо выбрать подходящее чистое и сухое место для хранения раствора при температуре около 200С, следя за тем, чтобы контейнер не перемещался и чтобы в него не попадали никакие примеси и грязь. | |
7. | Через 12-24 часа началось формирование кристаллов. За одну неделю они вырастают примерно до 2 сантиметров. Через 10 дней, удерживая кристалл при помощи шпателя, сливаем излишки жидкости, наклонив контейнер. Нельзя сушить кристалл с помощью бумаги или струи горячего воздуха. Необходимо убедится, что вся лишняя жидкость вытекла, оставить кристалл высохнуть, затем закрыть стакан так, чтобы кристалл оставался нетронутым как можно дольше. У меня получился вот такой кристалл! | |
А теперь вырастим кристалл на гипсовых фигурках. | ||
1. | Наливаем 50 мл воды в прозрачную пластиковую ванночку, затем добавляем небольшими дозами два стакана гипса (сульфат кальция) по 50 мл тщательно перемешиваем до получения однородной смеси. |
|
2. | Засыпаем гипс в прозрачные формы так, чтобы пузырьки воздуха не образовались. Оставляем формы высыхать на сутки, затем переворачиваем их на лист бумаги. Затем помещаем полученные формы в прозрачный прямоугольный лоток. | |
3. | Теперь готовим раствор из 100 мл воды и 50 г дигидроортофосфата аммония, точно также как и при выращивании цветных кристаллов. Затем выливаем раствор на фигуры в прозрачном контейнере. | |
4. | Как только кристаллы сформировались на поверхности фигур, извлекаем их из раствора, стараясь не касаться кристаллов, и просушиваем их. Нельзя трогать кристаллы, пока фигуры не высохнут. | |
5. | Раскрасим получившиеся фигуры, растворив краситель на кончике шпателя с 3 или 4 каплями раствора. Вот такие замечательные фигуры у меня получились! | |
2.4 Выращивание кристаллов из сахара
Перед тем как приступить к выращиванию кристаллов из сахара в домашних условиях, я решил провести анкетирование среди одноклассников. Целью анкетирования является изучение значимости исследовательской деятельности для школьников. Было опрошено 23 человека.
На вопрос «Знаете ли вы что такое кристалл?» Все опрошенные ответили, что знают.
22 человека на вопрос «Хотели бы вы больше узнать о кристаллах?» ответили положительно. И только один из опрошенных не желает узнать о кристаллах.
Диаграмма 1 «Хотели бы вы больше узнать о кристаллах?»
На вопрос «Выращивали ли вы кристаллы у себя дома?» голоса распределились следующим образом: 12 опрошенных – выращивали, а 11 – не выращивали кристаллы у себя дома.
Диаграмма 2 «Выращивали ли вы у себя дома кристаллы?»
На следующий вопрос «Как вы думаете можно ли вырастить кристаллы в домашних условиях, используя сахар?» были получены следующие ответы: 10 человек считают, что можно, 4 – считают, что нельзя, а 9 опрошенных затрудняются с ответом.
Диаграмма 3 «Как вы думаете можно ли вырастить кристаллы в домашних условиях, используя сахар?»
На вопрос «Будите ли вы выращивать кристаллы дома, если узнаете, как это делать?» 19 опрошенных будут выращивать кристаллы, а 4 – не заинтересовала данная тема.
Диаграмма 4 «Будите ли вы выращивать кристаллы дома, если узнаете, как это делать?»
Таким образом, можно сделать вывод, что тема исследовательской работы является интересной. Большая часть опрошенных будут выращивать кристаллы, если узнают, как это делать.
Приступим к выращиванию кристаллов из сахара. Для этого нам понадобится 2 стакана воды, 5 стаканов сахара, деревянные палочки, бумага, прозрачные стаканы, пищевые красители.
1. | Возьмем ¼ стакана воды, пару столовых ложек сахара и на огне доведём сахар до полного растворения, получив сироп. | |
2. | Теперь небольшое количество сахара рассыпаем на бумажке, и, обмакнув палочку в сироп, обваляем ее в сахаре. Необходимо проверить, чтобы сахаринки прилипли со всех сторон, тогда кристалл вырастет ровным. Заготовив несколько таких палочек, оставляем их до полного высыхания, иначе частички сахара начнут осыпаться, как только попадут в горячий сироп. Если это случится, то кристаллу не за что будет цепляться, а значит, он не сможет расти. Поэтому лучше всего заготовить палочки заранее, например, вечером, оставив их сохнуть на ночь. |
|
3. | Затем берем кастрюлю, выливаем в нее 2 стакана воды и 2,5 стакана сахара. Ставим на средний огонь и, помешивая, растворяем весь сахар, потом в получившийся сироп высыпаем оставшиеся 2,5 стакана сахара и варим до полного растворения. Выключаем огонь и оставляем сироп на плите минут на 15. | |
4. | Пока наш сироп остывает, мы подготовим палочки. Берем бумажки и протыкаем шпажкой дырочку посередине. Не делайте дырочку широкой, нам важно, чтобы бумажка плотно сидела на шпажке. | |
5. | Затем разливаем горячий сироп по прозрачным стаканам. Важно, чтобы сироп не успел остыть, иначе кристаллы не будут расти. | |
6. | Опускаем заготовку в стакан таким образом, чтобы она не касалась дна и стенок емкости. Бумажка служит как держателем палочки, так и крышкой, защищающей сироп от попадания пыли. В таком виде оставляем расти кристаллы минимум на неделю. | |
7. | Я решил понаблюдать как растут кристаллы и поэтому убирал их из сиропа в разные дни. Красный кристалл у меня получился через 10 дней. Так выглядел зеленый кристалл через 15 дней. А белый кристалл вырос за 20 дней. | |
8. | Я решил упаковать полученные кристаллы. И вот что у меня получилось. | |
2.5 Сравнение выращенных кристаллов
Итак, я вырастил кристаллы двумя способами и решил сравнить полученный результат:
Наименование показателя | Кристаллы из набора «Домашняя лаборатория» | Кристаллы из сахара |
Затраченное время | 3-4 дня | минимум 7 дней |
Стоимость | от 200 рублей и выше | 50 рублей (1 кг сахара) |
Результат | кристаллы выросли | кристаллы выросли |
Таким образом, можно сделать вывод, что при выращивании кристаллов из набора «Домашняя лаборатория» я получил результат, так же как и при выращивании кристаллов из сахара. Я считаю, что при выращивании кристаллов из сахара две пользы! Первая – это необычная сладость для детей и, как вариант, оригинальный подарок на любой праздник, сделанный своими руками, а вторая – это изучение химии. Кроме того, мне интересно было наблюдать за веселой, вкусной, сладкой и разноцветной химической реакцией.
Появление кристаллов – природное явление, его результат зависит от многих факторов. Так как при выращивании кристаллов необходимо соблюдать определенные привила, то я решил разработать Памятку, которую назвал «Полезные советы при выращивании кристаллов». Она представлена в приложении 2.
3. Заключение
Выращивание кристаллов – это занимательный, но требующий бережного и осторожного отношения к своей работе, процесс.
По результатам моих наблюдений и опытам я пришёл к выводу, что при точном соблюдении инструкций и технике безопасности можно вырастить кристаллы в домашних условиях, но для этого нужно приложить терпение и труд. Значит, моя гипотеза подтвердилась.
Полученные кристаллы можно использовать на уроках познания мира как наглядное пособие, можно применять для украшения интерьера помещений, для создания разнообразных декоративных композиций и панно. Выращенные кристаллы в виде разнообразных цветов, фигурок, веточек можно использовать для изготовления сувениров и подарков для друзей и знакомых.
Выполняя этот исследовательский проект, я не только узнал много нового и полезного, но и весело провел время.
Список используемых источников
1. Ликум А. «ВСЕ ОБО ВСЕМ». Популярная энциклопедия для детей. Т. 1, 2.
2. Афонькин С.Ю. Минералы и драгоценные камни - СПб.: «БКК», 2011. – 96 с. илл. – (Серия «Узнай мир»).
3. Минералы / Т.Б. Здорик, В.И. Сивоглазов. - М.: Дрофа, 2008.-63, [1] с., ил. – (Твой первый атлас-определитель).
4. Д-р Р.Ф. Саймз «Камни и минералы».
5. Джейн Уокер «Камни и минералы».
6. Плешаков А.А. От земли до неба: Атлас-определитель по природоведению и экологии для учащихся нач.кл. – М.: Просвещение, 1998. – 224 с.: ил. – (Зеленый дом). – ISBN 5-09-007851-3.
7. https://qwizz.ru/удивительные-кристаллы/
8. https://vseprokamni.ru/interesno/vyrashhivanie-kristallov.html
Приложение 1
Анкета
1. Знаете ли вы что такое кристалл?
Да
Нет
2. Хотели бы вы больше узнать о кристаллах?
Да
Нет
3. Выращивали ли вы кристаллы у себя дома?
Да
Нет
4. Как вы думаете можно ли вырастить кристаллы в домашних условиях, используя сахар?
Да
Нет
Затрудняюсь с ответом
5 . Будете ли вы выращивать кристаллы дома, если узнаете, как это делать?
Да
Нет
Приложение 2
Памятка
«Полезные советы при выращивании кристаллов»
1. После приготовления раствора необходимо избегать его встряхивания или перемешивания и не вводить в него инородные тела, так как это может привести к образованию множества мелких кристаллов.
2. Чтобы получить крупные кристаллы, количество воды нужно увеличить: чем больше по размеру должен быть кристалл, тем больше воды необходимо брать для растворения исходного ингредиента. Большинство компонентов чувствительны к качеству воды и могут вступать в реакцию с примесями, входящими в ее состав, поэтому желательно брать фильтрованную или дистиллированную воду.
3. Чем меньше нагревают раствор — тем лучше для кристаллов, т.к. в нагретой и отстоявшейся воде получаются более крупные и более ровные образования. Как только на дне сосуда появляются кристаллы, следует отобрать и вынуть самые мелкие, оставив одни крупные. Оставшиеся кристаллы каждое утро очень осторожно тонкой палочкой переворачивают на другую сторону — так нарастание слоев получается равномерным.
4. Чтобы предохранить кристалл от разрушения, можно покрыть его бесцветным лаком.
5. Чтобы вырастить цветные кристаллы не следует раствор окрашивать при помощи красок, необходимо использовать только пищевые красители.
6. Кристаллик нельзя при росте без особой причины вынимать из раствора.
7. Важно следить за уровнем насыщенного раствора, периодически (раз в неделю или две) обновлять при испарении раствор.
