Материал опубликовал

Материал размещён в группе «УРОК.РФ: группа для участников конкурсов»

#5 класс #Окружающий мир #Школьное образование #Проектная деятельность #Исследовательская работа #День знаний

Удивительные кристаллы

Конкурсная работа

Всероссийский конкурс для учащихся 5-11 классов на лучшую проектно-исследовательскую работу «Грани науки»

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ЛИЦЕЙ №5»

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА ПО ЕСТЕСТВОЗНАНИЮ

«Удивительные кристаллы»

Автор: Атяскина Алена, 4 класс

Руководители: Головнева А.А.,

учитель химии Атяскина В.С.

Зарайск 2019 – 2020 учебный год

Содержание:

1. Введение…………………………………………………………………………….3

2. Основная часть

2.1. Что такое кристаллы?....................................................................................5

2.2. Классификация кристаллов……………………………………………..…6

2.3. Применение кристаллов…………………………………………………....7

2.4. Интересные факты о кристаллах…………………..………………………9

3. Экспериментальная часть……………………………………………………….11

4. Анкетирование…………………………………………………………………….15

5. Заключение………………………………………………………….……………..16

6. Список литературы……………………………………………………………….17

7. Приложение………………………………………………………………………...18

Введение

Однажды, листая страницы энциклопедии, меня привлекли изображения невероятно красивых камней, сияющих, разного цвета, размера и формы. Мама мне объяснила, что это кристаллы. Говоря о кристаллах, мы чаще всего представляем себе сверкающие, излучающие свет и цвет кристаллы драгоценных камней - топазов, рубинов, аметистов, бриллиантов. Но, оказывается, на самом деле почти весь мир кристалличен, и с кристаллическими веществами мы встречаемся на каждом шагу - дома, в школе, на улице. Мы едим кристаллы, например, соль или сахар, мы ходим по кристаллам, так что они хрустят под ногами, лечимся кристаллами. Соль и сахар, снег, лёд, глина и песок, сотни других веществ - всё это не что иное, как кристаллы. А в настоящее время, в специально оборудованных лабораториях — настоящих фабриках кристаллов — люди научились выращивать искусственные кристаллы.

Актуальность работы: кристаллы играют большую роль в жизни человека. Их используют в качестве украшений, элементов декора, в науке и технике.

И мне захотелось выяснить самой, что же такое кристаллы? Как они появляются в природе? Где их можно использовать? И, самое главное, смогу ли я сама вырастить в домашних условиях кристалл? Изучая разную литературу, я узнала, что кристаллы можно выращивать и в домашних условиях. Моему восторгу не было предела! Мною было принято решение - вырастить кристалл, пользуясь набором для опытов «Вырасти свой кристалл». К счастью, моя мама – учитель химии. И она предложила мне вырастить кристаллы медного купороса, кристаллы из пищевой соды, кристаллы из поваренной соли и кристаллы из квасцов в такие же сроки, но с гораздо меньшими затратами. В итоге было принято решение выращивать кристаллы разными способами.

Гипотеза: предположим, что кристаллы можно выращивать в домашних условиях. Я поставила перед собой цель: исследовать процесс выращивания кристаллов из медного купороса, из соли, из соды, из квасцов и аметистовых кристаллов (из набора «Вырасти свой кристалл») в домашних условиях. А для этого определила следующие задачи:

Изучить литературу о происхождении кристаллов;

Выяснить где и как применяются кристаллы;

Вырастить кристаллы медного из купороса, из пищевой соды, из квасцов, из поваренной соли и аметистовые кристаллы в домашних условиях и сравнить полученные кристаллы;

Использовать выращенные кристаллы как элемент декорирования.

Объект исследования: процесс выращивания кристаллов.

Предмет исследования: кристаллы медного купороса и кристаллы из набора «Вырасти свой кристалл».

Методы:

Анализ и систематизация;

Эксперимент;

Сравнение;

Анкетирование;

Обобщение;

Использование ИКТ.

2.1. Что такое кристаллы?

«Кристалл» означает на греческом языке «лед» или «горный хрусталь». Кристаллы – это твердые вещества, имеющие правильную геометрическую форму и определенное количество граней. Все кристаллы одного вещества имеют одинаковую форму, хоть и могут отличаться размерами. Кристаллы могут быть образованы человеком в лаборатории или в природе.

Существуют сотни веществ, образующих кристаллы. Вода — одно из самых распространенных из них. Замерзающая вода превращается в кристаллы льда или снежинки. Минералы тоже 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.

Кристаллы – это твёрдые тела с очень строгим расположением составляющих их невидимых частиц. Поэтому и имеют правильную форму, ровные грани и всегда очень красивы.

Кристаллы в природе Драгоценные камни

2.2 Классификация кристаллов

Все кристаллические соединения можно разделить на моно- и поликристаллические. Монокристалл представляет собой монолит с единой ненарушенной кристаллической решеткой. Природные монокристаллы больших размеров встречаются очень редко. Большинство кристаллических тел являются поликристаллическими, то есть состоят из множества мелких кристалликов, иногда видных только при сильном увеличении.

2.3. Применение кристаллов

Помимо того, что кристаллы очень красивы, они широко используются людьми во многих сферах деятельности. Мы каждый день едим кристаллы. Сахар, соль – это тоже кристаллы. На шоколаде иногда появляется белый налёт – это выделяются кристаллы сахара.

Особое место среди кристаллов занимают драгоценные камни, которые с древних времён привлекают внимание человека. Издавна люди научились выращивать такие искусственные кристаллы как рубины. Кристаллы обладают удивительной красотой, поэтому с древности применяются для изготовления ювелирных изделий. А еще выращивают самые твердые на свете кристаллы — алмазы.

Некоторые живые организмы оказываются настоящими “фабриками” кристаллов: кораллы, например, образуют целые острова, сложенные из мельчайших кристаллов кальция.

Кристаллы бывают не только природными, но и искусственные, которые выращивает человек в специальных лабораториях. И поэтому кристаллы уже давно стали основой множества современных устройств. Они главные элементы электроники: компьютеров, генераторов и приёмников излучения (в том числе лазерного), устройств магнитной записи, бытовой электроники и т. п. Применения кристаллов в науке и технике так многочисленны и разнообразны, что все их очень трудно перечислить.

2.4. Интересные факты о кристаллах

Природа продолжает преподносить нам сюрпризы, создавая все новые чудеса. Совсем недавно, в 2000 году, в мексиканской пустыне была открыта необычная пещера, где находятся самые большие природные кристаллы. На глубине 300 метров, в рабочей шахте, шахтеры обнаружили пустоты, в которых их взору открылись огромные кристаллы гипса. Пещера с этими кристаллами известна как Пещера Кристаллов-Гигантов. Попасть в пещеру без специального обмундирования и оборудования невозможно без риска для жизни. Температура воздуха там составляет около 50°C, а влажность – практически 100%! Даже в специальном костюме находиться в этих пещерах можно не очень долго – около часа.

Компания «Swarovski» к своему столетию открыла уникальный музей в Австрии "Хрустальные миры", настоящую хрустальную пещеру. В этом музее огромное множество настоящих сокровищ из хрусталя. Здесь же хранятся представители самых больших и крошечных кристаллов. Самый крупный ограненный кристалл весит более 62 кг.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Ещё до того, как начать выращивать кристаллы нужно помнить о элементарных правилах безопасности.

ПРАВИЛАХ ТЕХНИКИ 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.

Опыт 1. Выращивание аметистовых кристаллов в домашних условиях.

Цель: научиться выращивать аметистовые кристаллы (из набора «Вырасти свой кристалл») в домашних условиях.

Оборудование: поддон для выращивания кристаллов, подставка для кристалла, палочка или ложечка для перемешивания, фотоаппарат (для фотографирования этапов опыта).

Реактивы: вода, материалы из набора «Вырасти свой кристалл».

Ход работы:

1. Установить поддон на ровной поверхности в теплом сухом месте.

2. Разрезать картонную заготовку по линии перфорации.

3. Собрать картонный каркас основы кристалла и вставить его в пластиковую подставку.

4. Зафиксировать картон между выступами в углублениях.

5. Вылить раствор в подставку.

6. Оставить на дне баночки и крышки немного раствора.

7. Дать ему полностью высохнуть.

8. Через 12 часов на верхних гранях основы появляются первые кристаллы.

9. Раствор полностью растворяется в течение 1-2 дней.

(Приложение 1)

Опыт 2. Выращивание кристаллов из пищевой соды в домашних условиях.

Цель: научиться выращивать кристаллы из пищевой соды в домашних условиях.

Оборудование: 2 стакана, нить из шерсти 35 см, ложка, 2 скрепки, блюдце, фотоаппарат (для фотографирования этапов опыта).

Реактивы: горячая вода, пачка пищевой соды.

Ход работы:

1. В каждый стакан налили горячую волу до половины.

2. Добавили по 6 чайных ложек соды и тщательно перемешали.

3. Когда сода растворилась полностью, добавили еще по 2 ложки, пока не образовался нерастворимый осадок.

4. Между стаканами поместили блюдце.

5. К концам нити прикрепили скрепки. Они выполняют роль якоря. Концы нити опустили в стаканы.

6. Расположили нить так, чтобы она провисла, ноне соприкасалась с блюдцем.

7. Кристаллы образуются и на блюдце, куда стекает раствор с нитки.

(Приложение 2)

Опыт 3. Выращивание кристаллов из квасцов в домашних условиях.

Цель: научиться выращивать кристаллы из квасцов в домашних условиях.

Оборудование: 3 стакана, ложка, фотоаппарат (для фотографирования этапов опыта).

Реактивы: горячая вода, теплая вода, холодная вода, квасцы, перманганат калия (марганцовка), зеленка.

Ход работы:

1. В первый стакан налили горячей воды, во второй – теплой, в третий – холодной.

2. В каждый стакан добавили по 3 ложки квасцов и перемешали.

3. Когда квасцы растворились, добавляли до тех пор, пока на дне стакана не образовался осадок.

4. В первый стакан добавили краситель зеленку, во второй – марганцовку, третий – без красителей.

5. Через неделю в растворах квасцов образовались кристаллы разного цвета и разного размера.

(Приложение 3)

Опыт 4. Выращивание кристаллов из медного купороса в домашних условиях.

Цель: научиться выращивать кристаллы медного купороса в домашних условиях.

Оборудование: емкость для выращивания кристаллов (банка), палочка или ложечка для перемешивания, фильтр, фотоаппарат (для фотографирования этапов опыта).

Реактивы: вода, порошок медного купороса.

Ход работы:

1. Высыпаем порошок медного купороса в стеклянную банку.

2. Кипятим 150 мл воды и выливаем кипяток в банку.

3. В течение 2-3 минут интенсивно мешаем деревянной палочкой горячую воду до полного растворения порошка.

4. Опускаем основу для роста кристалла на дно банки (нитку с привязанным к концу кристаллом медного купороса), закрываем крышкой.

7. Через 24 часа снимаем крышку и оставляем кристалл расти.

8. Ждём, когда кристаллы нарастут на нитку.

9. Аккуратно извлекаем нитку с кристаллами из банки. Высушиваем их.

(Приложение 4)

Опыт 5. Выращивание кристаллов из поваренной соли в домашних условиях.

Цель: научиться выращивать кристаллы из соли в домашних условиях.

Реактивы: вода, поваренная соль.

Ход работы:

1. В банку наливаем 300 мл горячей воды.

2. В воде растворяем соль до тех пор, пока соль не перестанет растворяться (готовим концентрированный раствор).

3. В банку с раствором помещаем основу – затравку для кристалла (кристаллик соли).

4. Банку с раствором плотно закрываем. Через 24 часа крышку снимаем.

7. Через неделю появляется кристалл.

8. Как только кристалл достиг нужных размеров, извлекаем из банки и высушиваем его.

(Приложение 5)

Выводы:

Я рассмотрела кристаллы из пищевой соды, медного купороса, квасцов, поваренной соли и кристаллы из набора «Вырасти свой кристалл». Вот какие выводы я сделала:

Кристаллы имеют разный цвет: у медного купороса – голубой, кристаллы из поваренной соли прозрачные, кристаллы из соды – белые, кристаллы из квасцов получились разного цвета, а кристаллы из набора – сиреневые.

Они имеют разную форму: грани медного купороса похожи на ромбы, кристаллы поваренной соли похоже на бусинки с квадратными гранями, кристаллы из соды плотные и очень близко расположены друг к другу, кристаллы из квасцов в виде параллелограмма, а кристаллы из набора похожи на чудо – дерево.

Потребовалось разное время для выращивания кристаллов: кристалл из набора рос 2 дня, а кристаллы медного купороса и соли росли 5 дней, а кристаллы из квасцов и соды почти 2 недели.

Кристаллы из набора и кристаллы из поваренной соли хрупкие, а кристаллы из медного купороса и квасцов более прочные.

(Приложение 6)

АНКЕТИРОВАНИЕ ОДНОКЛАССНИКОВ

Цель анкетирования: изучение значимости исследовательской деятельности для школьников.

В ходе работы было проведено анкетирование. Было опрошено 20 одноклассников:

Знаете ли вы что такое кристалл? 19/1 (Да/Нет)

Хотели бы вы больше узнать о кристаллах? 17/3 (Да/Нет)

Как вы думаете можно ли вырастить кристаллы в домашних условиях? а15/5 (Да/Нет)

Будите ли вы выращивать кристаллы дома, если узнаете, как это делать? 19/1 (Да/Нет)

Вывод: тема исследовательской работы является интересной. Все опрошенные будут выращивать кристаллы, если узнают, как это делать.

4.Заключение

Таким образом, в результате проведенной мною работы, я научилась выращивать кристаллы в домашних условиях. Также я могу сказать о том, что выращивание кристаллов не сложная работа, но очень интересная. И любой человек у себя дома, сам может вырастить кристаллы. Цель моей исследовательской работы достигнута, гипотеза подтвердилась – кристаллы можно выращивать в домашних условиях, причем с минимальными затратами. Своё исследование мне хотелось бы продолжить. Поэтому я планирую продолжать свои эксперименты с новыми веществами, и создать коллекцию кристаллов. Уверена, что приобретенные знания, умения и навыки обязательно пригодятся в дальнейшей учёбе.