Исследовательская работа "Этот удивительный мир кристаллов"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Инжавинская средняя общеобразовательная школа» Этот удивительный мир кристаллов Автор: Чурилов Никита Сергеевич 9 класс Руководитель:  Мазилина Мария Николаевна учитель химии р.п. Инжавино, 2017 Оглавление 1.Введение________________________________________________________3 2.Основная часть___________________________________________________5 2.1.Понятие «кристалл». Формы кристаллов.___________________________5 2.2Способы образования кристаллов__________________________________5 2.2.1. Рост кристаллов из расплавов___________________________________5 2.2.2. Рост кристаллов из растворов___________________________________6 2.2.3. Кристаллизация из паров_______________________________________6 2.3. Рост кристаллов  в природе (кристаллы и живые организмы)__________7 2.4. Строение кристаллов____________________________________________7 2.5. Кристаллы в организме человека__________________________________8 2.5.1. Места локализации «камней» в организме человека________________9 2.5.2. Профилактика образования «камней» в организме человека ________11 2.6. Применение кристаллов________________________________________12 2.7.Рост кристаллов в лабораториях__________________________________12 2.7.1.Историческая справка (получение некоторых минералов)___________13 2.8. Принципы выращивания различных кристаллов____________________13 3. Практическая часть_____________________________________________14 3.1. Социологический опрос________________________________________14 3.2. Опыт 1 Получение кристаллов медного купороса___________________14 3.3.Опыт 2 Получение кристаллов бихромата калия____________________14 3.4.Опыт 3 Получение кристалла – затравки___________________________15 3.5. Опыт 4 Получение кристаллов алюмокалиевых квасцов_____________15 3.6. Опыт 5 «Цветок»______________________________________________15 3.7. Опыт 6 «Кристаллические узоры»________________________________16 3.8. Опыт 7 «Ветка в инее» (кристаллизация органических веществ из газовой стадии)__________________________________________________________16 3.9.Опыт 8 Получение кристаллов иодида свинца______________________16 3.10. Опыт 9 Выращивание сталактитов в домашних условиях___________17 4.Вывод_________________________________________________________18 5.Литература_____________________________________________________19 6.Приложение____________________________________________________20 Введение.  «Подобен чуду рост кристалла Когда обычная вода Одним мгновением вдруг встала Сверкающим осколком льда Луч света, затерявшись в гранях Рассыплется на все цвета И нам тогда понятней станет Какой бывает красота» Павел Леонтьев Актуальность Кристаллы одни из самых красивых и загадочных творений природы. В народе говорят,   что   кристалл   растёт.   Почему   же   он   может   расти?   Ведь   это   не растение.  Изучение   кристаллов   в   школе   в   рамках   школьной   программы   почти   не предусмотрено. А с кристаллами в течение жизни мы встречаемся постоянно (начиная кристаллами поваренной соли и заканчивая «камнями» в желчном пузыре). Поскольку тема очень интересная и актуальная, мы решили изучить этот вопрос более подробно. Выращивание кристаллов ­ процесс очень интересный, но бывает достаточно длительным.   Цель: Вырастить кристаллы в условиях школьной лаборатории. Задачи:  1. Изучить литературу по данному вопросу 2. Провести анкетирование среди обучающихся 3. Научиться получать насыщенный раствор 4. Научится готовить кристалл – затравку 5.Апробировать лабораторные методы выращивания  кристаллов из растворов в условиях школьной лаборатории; 6.Выяснить, какое значение имеет кристаллизация в природе; 7.Выявить   нахождение   кристаллов   в   организме   человека,   места   их образования и причины; 8.Изучить области применения кристаллов. Объект исследования: кристаллы веществ Предмет исследования: выращивание кристаллов из различных солей Методы исследования: 1. Наблюдение; 2. Сбор и анализ информации; 3. Синтез полученных данных; 4. Эксперимент; 5. Сравнение; 6. Обобщение; Практическая   значимость.  Спектр   применение   кристаллов   настолько широк,   что   знания   свойств   и   методики   выращивание   кристаллов   может оказать влияние на мое  самоопределение  и  выбор будущей профессии моих одноклассников.  Гипотеза:  Зная  методику выращивания кристаллов, их  можно  вырастить в условиях школьной  лаборатории. Результат   исследования:  данную   работу   можно   использовать   на   уроках химии и физики.   Продукт исследования: информационный буклет и видеофильмы. Этапы исследования: 1. Изучение литературы 2. Проведение анкетирования 3. Выполнение эксперимента 4. Выпуск информационных буклетов и видеофильма Основная часть 2.1 Понятие «кристалл». Формы кристаллов. Сначала слово «кристалл» означало в переводе с греческого только «лёд». Потом   так   стали   называть   прозрачные   кристаллы   кварца,   который   ещё называется горный хрусталь. Люди думали, что горный хрусталь — это лёд, который   не   тает   в   тепле.   Удивительной   особенностью   горного   хрусталя являются его гладкие плоские грани. Возникла догадка, что форма может быть связана с внутренним строением. А потом учёные доказали, что строение кристалла имеет повторяющийся рисунок (приложение1). Кристаллы   ­   это   все   твердые   тела,   имеющие   форму   многогранника, возникающую в результате упорядоченного расположения атомов. Примерами хорошо   образованных   кристаллов   могут   служить   кубики   пирита, двенадцатигранники   граната,   заостренные   на   концах   призмы   горного хрусталя, восьмигранники (октаэдры) важнейшей железной руды – магнетита, многие драгоценные камни: алмаз, рубин, топаз и др. подобные образования иногда достигают огромных размеров. Формы кристаллов:  1. Монокристалл – это определённый однородный кристалл 2. Поликристалл – совокупность мелких кристаллов какого­либо вещества (приложение 4) 2.2Способы образования кристаллов Из расплавов Выращивание кристаллов из расплавов служит получение крупных кристаллов флюорита и фтористого лития, которые используются в линзах биноклей и фотоаппаратов. Они позволяют видеть и фотографировать местность ночью, сквозь   туман   и   облака,   так   как   оптические   линзы   из   этих   кристаллов способны пропускать инфракрасные (тепловые) лучи .  Из растворов – кристаллы  соли, сахара, медного купороса и т.д. Из насыщенных паров – как пример иней 2.2.1. Рост кристаллов из расплавов Более 95% всех горных пород, из которых сложена земная кора, образовались непосредственно при кристаллизации природного расплава – магмы. Кристаллизация магмы ­   сложное   явление. Ведь она представляет собой смесь   многих   веществ.   У   всех   этих   веществ   разные   температуры кристаллизации,   да   и   к   тому   же   температура   кристаллизации   каждого меняется   в   зависимости   от   того,   какие   еще   вещества   присутствуют   в расплаве.   Поэтому   при   остывании   и   затвердевании   магма     разделяется   на части: первыми начинают расти кристаллы того вещества, у которого самая высокая   температура   кристаллизации.   Обычно   получается   так,   что   это вещество еще не успевает выделится полностью, а магма уже успевает остыть до   температуры   кристаллизации   второго   минерала   и   он   тоже   начинает выделяться   в   виде   кристаллов;   за   ним   следуют   остальные   вещества     ,   и, наконец, вся магма, разделившись на разнородные участки, затвердевает. Так образуются горные породы.  Пока   все   кристаллики   малы,   они   растут   спокойно,   образуя   правильные многоугольники,   но,   увеличиваясь,   они   начинают   мешать   друг   другу.   Как только два растущих кристалла столкнутся друг с другом, рост их с этих сторон прекращается, потому что ни один из них не может отодвинуться , но с другой   стороны   –   там,   где   кристалл   еще   не   столкнулся   с   соседями,   он продолжает расти. В результате кристалл вырастает в одну сторону больше, образуются не правильные многоугольники – это так называемые зерна, то есть кристаллы неровные и кривые. Чем   медленнее   застывает   магма,   тем   больше   успевают   вырасти кристаллические зерна составляющих ее минералов. Если же магма застывает слишком быстро, то, как и при всяком внезапном охлаждении раствора, могут образоваться не кристаллы, а стекла. 2.2.2. Рост кристаллов из растворов Природные воды в океанах, морях, озерах, ручьях и подземных источниках растворяют   встречающиеся   им   породы,   образуя   естественные   растворы.   В этих  то   растворах   и  происходят   сложные   процессы   кристаллизации   новых веществ. Кристаллы в жилах. При   застывании   магмы   в   ней   образуются   трещины   и   пустоты.   Они заполняются   естественными   растворами.   Ничто   не   мешает   здесь   росту кристаллов, и поэтому в жилах   и особенно в их расширениях  вырастают великолепные многогранники,  иногда достигающие, как например, кристаллы горного хрусталя, до полутора – двух метров длинной или полевого шпата размером до нескольких десятков квадратных метров. Соединения   фтора   образуют   драгоценный   минерал   топаз.   Соединения бериллия – аквамарин и изумруд. Конечно, далеко не все пустоты бывают такими громадными, в мелких жилах образуются не красавцы – гиганты, а обычные кристаллические зерна неправильной формы. Иногда   несколько   минералов   кристаллизуются   одновременно,   тогда получается так, что зерна одних как бы прорастают сквозь другие. Возникают горные породы с очень интересным сплетением минералов, например, гранит или еврейский камень. Кристаллизация в пещерах.  Интересна кристаллизация минералов  из подземных вод в пещерах. 2.2.3. Кристаллизация из паров Если зимой в морозную погоду внезапно распахнуть дверь или приоткрыть окно на улицу из сырого и очень жарко натопленного   помещения, то в тех местах,   куда   врывается   холодный   воздух,   начнет   падать   снег.   Причина явления в том, что в комнате скапливается много водяных паров, и когда резко падает температура, то эти пары очень быстро охлаждаются и даже затвердевают.. образуются капли воды и даже кристаллики льда. Облака на небе – это скопление таких ледяных кристалликов или капель.  Узорные   шестилучевые   звездочки   –   снежинки   чрезвычайно   похожи (образуются  кристаллизацией из паров). Но найти среди них две совершенно одинаковые нельзя. Это зависит от условий, в которых образуются и растут снежинки. Эти маленькие звездочки бывают всего красивее и правильнее в сухую     и   безветренную   погоду.   Если   ветер   теплый   и   влажный,   на   краях снежных звездочек, как мельчайшие бусинки, нарастают водяные капли. Образование   кристаллов   из   паров   можно   наблюдать   и     в   громадных «природных лабораториях» ­ вулканах. Временно бездействующие и совсем потухшие вулканы часто, как говорят, «курятся», из них непрерывно выходят серые струйки, это те вещества, которые достигли поверхности земли в виде паров, а не расплавов или растворов. Выделяясь из кратеров вулканов или из трещин   вблизи   них,   пары   оседают   на   стенках   и   на   земле,   сгущаясь, затвердевая и кристаллизуясь. Так образуются  кристаллические корочки и налеты   самородной   серы,   сернистых   металлов,   каменной   соли.   Известен случай, когда при извержении вулкана Везувий в Италии за десять дней из паров   образовалась   жила   кристаллического   гематита   (железного   блеска) шириной в один метр.  2.3 Рост кристаллов  в природе (кристаллы и живые организмы) Кристаллы зарождаются и растут при достижении некоторого, разного для различных   химических   соединений,   критического   пересыщения   среды веществом будущих кристаллов. В природе оно может достигаться, например, за счет испарения растворителя. Так, в естественных условиях,   природные соли нередко кристаллизуются при испарении рассолов в озерах и морских лагунах.   Кристаллизация   может   начаться   при   понижении   температуры (простые примеры — кристаллизация льда, остывание и раскристаллизация глубинных магматических расплавов) или изменении давления (именно так в некоторых вольфрамовых месторождениях образуется халцедон—это быстро закристаллизовавшаяся   при   резком   спаде   давления   скрытокристаллическая разовидность кварца). Наконец, кристаллизация может начаться в результате химических реакций. Так, при фильтрации через граниты перегретых водных растворов   магматического   происхождения   полевые   шпаты   вступают   в химические   реакции   с   растворами   и   на   месте   полевых   шпатов выкристаллизовывается   зернисто­чешуйчатый   агрегат   мусковита   и   кварца (грейзен).  Многие кристаллы являются продуктами жизнедеятельности организмов.  Некоторые   виды   моллюсков   обладают   способностью   наращивать   на инородных телах, попавших в раковину, перламутр. За 5 ­ 10 лет образуется драгоценный   камень   жемчуг,   имеющий   поликристаллическое   строение.   В морской   воде   растворено   много   различных   солей.   Миллиарды   организмов, населяющих моря, строят свои раковины и скелеты из углекислого кальция и кремнезема.   Выпадая   в   осадок,   раковины   и   скелеты   умерших   организмов образуют мощные пласты так называемых осадочных пород. Рифы и целые острова   в   океанах   сложены   из   кристалликов   углекислого   кальция, составляющих   основу   скелета   беспозвоночных   животных   —   коралловых полипов (приложение3). 2.4 Строение кристаллов Предположим, что частицы, составляющие кристалл – это шарики. Именно так   –   плотнейшей   упаковкой   шаров   –   известный   математик   и   астроном Николай Каплер в 1611 году довольно успешно объяснил форму снежинок. Его идеи   в 1665­1667 годах продолжил англичанин Роберт Гук, которому удалось   «построить»   все   кристаллические   формы   соответствующим положением   дробинок.   Соединив   центры   дробин,   он   получил   некоторую структурную   единицу   –   элементарную   ячейку,   повторение   которой   в пространстве   приводит  к  бесконечной  пространственной  решетке. Плоские сетки   ее   соответствуют   граням   кристалла,   узловые   ряды   –   ребрам,   а отдельные узлы – вершинам. Вариантов симметричного расположения граней, ребер и вершин в пространстве  оказалось не так много . это было доказано в 1848 году немецким ученым Отто Браве. состоящие   из Таблица 1. Основные системы кристаллических решеток. 2.5.Кристаллы в организме человека В   зависимости   от   химического   состава   различают ураты ­   мочевые   камни, образующиеся   из   солей   мочевой   кислоты, оксалаты ­   из   кальциевой   соли щавелевой кислоты и фосфаты ­ из солей фосфорной кислоты. Встречаются также карбонатные и ксантиновые камни.   Есть   еще   и   так   называемые смешанные   камни,   солей   разных   кислот. Сравнительно небольшую группу составляют мягкие камни, образованные из белковых   и   крахмалоподобных   продуктов.   Ураты   чаще   встречаются   у любителей   мяса,   при   усвоении   которого   в   организме   образуется   мочевая кислота.   Накопление   ее   и   приводит   к   появлению   уратных   камней.  Вегетарианцы, например, как установлено недавно, страдают от таких камней в почках в три раза реже. Фосфатные камни образуются при преобладании в рационе   молочно­растительных   продуктов,   богатых   кальцием. Размеры  кристаллов (камней) широко варьируются: от песчинки до куриного яйца.   Оксалаты   и   ураты   растут   медленно   и   редко   бывают   больше   ореха. Фосфаты   и   карбонаты   с   ядром   из   оксалатов   и   мочевой   кислоты увеличиваются в объеме быстро. Они­то обычно и образуют самые крупные, так называемые коралловидные камни, заполняющие в виде большого слепка внутренние   полости   почки   (чашечку   и   лоханку   почки). Состав   камня   знать   необходимо   ­   ведь   только   в   этом   случае   врач направленно   проводит   курс   лечения,   а   пациент   понимает   смысл лечебных   и   профилактических   рекомендаций   по   питанию   и   образу жизни. Чаще всего камни в почках образуются вследствие нарушения обмена веществ и   функции   эндокринных   желёз,   регулирующих   водно­солевой   обмен   в организме.   В   результате   моча   перенасыщается   солями,   и   они   выпадают   в осадок   в   виде   кристаллов,   из   которых   постепенно   формируются   камни. Камни, образующиеся вначале в почках, могут перемещаться в мочеточники и в   мочевой   пузырь.   Непосредственно   в   мочевом   пузыре   камни   образуются значительно реже. Кроме нарушения обмена, развитию почечнокаменной болезни способствует еще целый ряд факторов. Климатический   фактор.   В   жарком   климате   люди   потеют   больше,   чем жители средней полосы. В результате в организме повышается концентрация солей,   и   могут   начать   образовываться   камни.  Географический   фактор. Большую   роль   играет   состав   воды   в   вашей   местности   ­   жесткая   вода   с высоким содержанием кальциевых солей может способствовать образованию камней в почках и в мочевом пузыре.   Фактор питания. Острая и кислая пища повышает кислотность мочи, что способствует появлению камней. Этот процесс   может   усиливать   постоянный   недостаток   витаминов   в   питании. Потребление   кальция.   Его   недостаток   или,   наоборот,   избыток   также  Хронические   болезни.   Заболевания способствует   камнеобразованию. желудка и кишечника (хронический гастрит, колит, язвенная болезнь), а также заболевания   костей   (остеомиелит,   остеопороз)   часто   сопровождаются образованием камней в почках. Инфекционные болезни и отравления. Эти болезни приводят к сильному обезвоживанию организма и нарушению водно­ солевого равновесия. 2.5.1  Места локализации камней в организме человека. ПОЧКИ  Камни,   образовавшиеся   в   этом   органе,   напоминают   мину   замедленного действия.   Их   несчастный   обладатель   годами   может   не   подозревать   о существовании   "минералов",   но   в   один   далеко   не   прекрасный   момент   они внезапно   проявят   себя   приступами   нестерпимой   боли   –   почечной   колики.  : от 0,1 до 15 см. Известны случаи, когда почечные камни достигали Величина   веса 2,5 кг! Состав камней:1) уратные (соли мочевой кислоты) – коричневые, гладкие, плотные; 2) оксалатные (соли щавелевой кислоты) – бугристые, со множеством отростков и шипов, темные и очень твердые. Обнаруживаются чаще у мужчин; 3) фосфатные (соли фосфорно­кислого кальция или магния) – гладкие   или   шероховатые,   серого   цвета,   очень   мягкие,   но   быстро увеличивающиеся   в   размерах.   Чаще   бывают   у   женщин; 4) цистиновые (соли аминовой кислоты) – слоистые, уплощенные, достаточно мягкие образования белого цвета;5) холестериновые – самые редкие, черные, похожие крошащиеся. Причина   появления: на   этот   счет   версий   существует   великое   множество. Основные:   повышение   концентрированности   мочи,   нарушение   кислотно­ щелочного   равновесия   организма,   неправильное   питание,   наследственная предрасположенность, воспаление почек..  уголь, очень на         легко их   –   желчным обитания     нередко   продолговатой   формы, МОЧЕТОЧНИКИ  В   них   можно   найти   камни,   которые   вышли   из   почек.   Некоторые "вынужденные переселенцы" быстро следуют по мочеточнику, соединяющему почки и мочевой пузырь, но некоторые застревают и остаются там до тех пор, пока их не потревожат врачи. К этому времени камни успевают подрасти, причем существенно: специалисты описывали находки длиной до 19 см!  ЖЕЛЧНЫЙ ПУЗЫРЬ  Второй после почек орган, в котором обожают селиться камешки. После 40 лет 20% женщин и 8% мужчин – бедолаги, страдающие от желчнокаменной болезни.   Много   лет   камни   могут   не   беспокоить,   но   возникшая   однажды желчная колика способна уложить человека на операционный стол. Увы, при таком исходе человек, как правило, расстается не только с камнями, но и с местом пузырем. Величина: от 0,1 до 2–3 см. Камни­гиганты – большая редкость, поскольку размеры желчного пузыря весьма невелики, а потому растущий камень очень быстро проявляет себя.  Состав камней:1) холестериновые – черного цвета, гладкие,   легко   крошатся. 2) пигментные – зеленоватой окраски, без шипов и других выростов, очень мягкие. Причины появления: наследственная предрасположенность, инфекция желчных   путей,   высококалорийная   пища   с   повышенным   содержанием холестерина ГЛАЗА  Вы думаете, выражение "глаз­алмаз" – просто красивая метафора? Вовсе нет: в этом органе тоже образуются камни! Величина: от сотых долей сантиметра до   0,2–0,3   см.  Причина   появления: воспалительный   процесс   в   радужке   и ресничном теле – иридоциклит. При этом на задней поверхности роговицы оседают   клеточные   элементы,   гной   и   отмершие   ткани.   Они   и   формируют глазной камень серовато­белого цвета – преципитат. Таких камней обычно несколько, и располагаются они треугольником, вершина которого направлена к зрачку. КИШЕЧНИК  Для того чтобы в этом органе появились камни, совершенно не обязательно их глотать. Они образуются сами и ведут себя весьма коварно. Их вмешательство в деятельность организма человек принимает за обычный запор, пользуется слабительным   и…   не   получает   должного   эффекта.   Напротив,   появляются боль,   неукротимая   рвота,   живот   распирает   –   и   заканчивается   все   иногда операцией. см. Причина   появления: длительные   хронические   запоры,   еда   всухомятку, недостаток в рационе сырых овощей, богатых растительной клетчаткой. АРТЕРИИ  Кровеносные   сосуды   населяют   камни,   которые   плотно   прикрепляются   к месту своего рождения и по плотности не уступают гравию, валяющемуся у  Величина: от   1 до       6 не нас под ногами. Величина: от 0,1 до 5 см в диаметре, плоские, выстилающие стенки сосудов.  Состав: кальциевые соли жирных кислот, цвет – желтовато­ белый,   напоминающий   слоновую   кость.  Причина   появления: в   том,   что человек ест вкусную жирную пищу, мало двигается, а вдобавок еще и курит. Именно   подобный   образ   жизни   провоцирует   появление   холестериновых бляшек. Они крепятся к стенке сосуда изнутри, повреждают ее, на этом месте возникает язвочка, на которую начинает откладываться кальций. Со временем его становится так много, что другого названия, кроме как "камень", этому образованию подберешь.   СЛЮННЫЕ ЖЕЛЕЗЫ  Еще   одно   укромное   местечко   для   всевозможных   камней   и   камушков.  :  может   быть,   любители Величина: от   0,1   до   0,5   см.  Причина   появления "пускать слюни" не так уж и не правы. Ведь основная причина формирования таких камней – нарушение оттока и застой секрета в околоушной слюнной железе.   Иногда   к   образованию   камня   приводит   воспаление   или   травма. Состав: клетки эпителия, соли аминокислот, белковые элементы. По форме чаще всего напоминают миниатюрное веретено белесого цвета. ЗУБНОЙ КАМЕНЬ Образование зубного налета начинается с отложения органических веществ на поверхности зуба, из­за нерегулярной, а также неправильной чистки зубов. Особенности минерального состава слюны играют большую роль в частоте образования  зубного  камня. По  мере  взаимодействия  со   слюной  на зубном налете фиксируются бактерии, которые в процессе своей жизнедеятельности синтезируют   вещества,   способствующие   формированию   твердой   основы зубных   отложений,   происходит   кальцификация   зубного   налета,   который превращается в зубной камень. 2.5.2 Профилактика образования камней в организме Процесс образования почечных камней начинается тогда, когда содержание воды в организме невелико или вода содержит так много кальция и оксалата, что   они   не   успевает   растворяться.   Вместо   того   чтобы   распадаться,   они объединяются друг с другом.  Шведские ученые обнаружили, что магний может предотвращать эту болезнь. Когда   в   моче   присутствуют   кальций   и   магний,   эти   химические   элементы «соревнуются   между   собой»,   поскольку   каждый   стремится   связаться   с оксалатом. Разница состоит в том, что соединения магния с оксалатом имеют меньшую тенденцию к образованию камней и легче выводятся из организма с мочой. Много магния содержится в сое и гречихе, горохе, орехах, фасоли, лимской фасоли, бананах, дробленой пшенице.  Врачи предлагают и другой способ, чтобы остановить этот процесс: увеличить количество витамина В6 в вашем рационе питания. Ученые утверждают, что присутствие этого витамина в пище сокращает количество оксалата в моче у людей,   имеющих   склонность   к   образованию   камней.   Индийские   ученые обнаружили,   что   добавление   даже   10   мг   в   день   витамина   В6   в   пищу значительно снижает количество оксалата в моче. Витамина В6 много в лососевых рыбах, говяжьей печени, печени цыпленка, семечках подсолнечника, белом мясе цыпленка, желтом горохе, неочищенном рисе и бобах. Помимо добавления в пищу продуктов, богатых магнием и витамином В6, старайтесь исключить из вашей диеты продукты с повышенным содержанием оксалатов: шпинат, ревень, чай, шоколад, петрушку и земляные орехи. И   основное:1)   не   переедать; 2)   исключить   из   рациона   крепкие   бульоны, шоколад,   какао,   жареную   и   острую   пищу; 3)   ограничить   блюда   из   мяса, спиртные напитки; 4) резко уменьшить потребление столовой соли ­ до 2­3 г в день, учитывая соль, содержащуюся в хлебе, сыре и других готовых пищевых продуктах. 5) Кофе, как установлено недавно, в умеренных количествах не ускоряет образования камней в почках. 6) Что касается приема витаминов, то, помимо обычных поливитаминных препаратов, надо увеличить потребление витамина В1 (содержится в картофеле, особенно печеном, в бананах, орехах, фасоли). 7) В то же время не следует увлекаться витамином С ­ аскорбиновой кислотой.   Большие   дозы   витамина   С,   часто   рекомендуемые   для профилактики простудных болезней, увеличивают вероятность образования камней в почках. Дневная доза витамина С не должна превышать 1 г. 2.6 Применение кристаллов Применения   кристаллов   в   науке   и   технике   так   многочисленны   и разнообразны,   что   их   трудно   перечислить.   Перечень   видов   применения кристаллов   уже   достаточно   длинен   и   непрерывно   растет.   Поэтому ограничимся несколькими примерами. Твердые   и   жидкие   кристаллы   используют   в   технике:   при   производстве телевизоров,   компьютеров,   микроволновых   печей   и   других   электронных приборов благодаря их электрическим и оптическим свойствам. Алмаз, рубин, сапфир, гранат и кварц — это не только красивые драгоценные и полудрагоценные камни, которые используются для ювелирных украшений. Алмаз   применяют   при   производстве   инструментов   для   распиливания сверхпрочных материалов. Лазер делается с использованием рубина и граната. Вся   часовая   промышленность   работает   на   искусственных   рубинах.   Из прозрачного кварца делают линзы, призмы и др. детали оптических приборов (приложение2). 2.7. Рост кристаллов в лабораториях  Первые   ювелирные   украшения   стали   использоваться,   вероятно,   во   время последнего ледникового периода, то есть за двадцать тысяч лет до новой эры. Этим   временем   датируются   находки   фигурок   животных,   вырезанных   из янтаря. В древнем Египте было широко распространено ремесло покрытия мягких   минералов   глазурью,   зеленой   и   голубой,   под   малахит   и   лазурит   – наиболее   популярные   минералы   того   времени.   Средневековые   алхимики предпринимали попытки синтеза драгоценных камней. Современная история искусственных самоцветов начинается с первой трети XIX века. 2.7.1. Историческая справка (получение некоторых минералов) Алмаз.  В 1823 году известный естествоиспытатель и русский общественный деятель,   основатель   Харьковского   университета   В.И.Карамзин   получил «сходные с алмазом» кристаллы, сжигая уголь в запаянной стальной трубке. Кристаллы эти не сохранились и были ли они алмазами не известно. В Британском музее в Лондоне можно увидеть кристаллы, которые много лет считались первыми в мире искусственными кристаллами алмаза. Их вырастил в конце XIX века английский  химик Хенней. В  1893  году     французский   химик     Антри   Муассан   объявил     о   получении кристалликов   алмаза   величиной   в   десятые   доли   миллиметра.   Он   нагревал железо,   насыщенное   графитом   до   2000­3000   градусов,   а   затем   выливал получившийся  углеродистый расплав в ледяную воду. В наши дни проблема синтеза алмаза решена. Его получают из графита при давлении от 56000­100000 атмосфер и температуре 1200­2800 градусов. Жемчуг.  Метод   культивирования   жемчуга   был   запатентован   в   1896   году японским   ученым   Кокихи   Микимото.   Он   помещал   в   раковину   моллюска бусины   жемчуга,   опускал   моллюска   вновь   в   воду,   а   через   несколько   лет извлекал из мантии моллюска более крупные   жемчужины. В дальнейшем в качестве ядра для жемчуга использовались различные вещества. Изумруд. . В 1888 годуОтфель и Перре выделили мелкие кристаллы изумруда ювелирного   качества.   В   настоящее   время   известен   ряд   промышленных методов   выращивания     синтетических   изумрудов,   применяемых   в   России, Японии, Франции, Германии и других странах. 2.8.  Принципы выращивания различных кристаллов Получение вещества  в виде кристаллов требует особого подхода при каждом синтезе. Выращивание кристаллов в лабораториях осуществляют из расплавов веществ или из их растворов в каком­либо растворители. А) рост из расплава – кристалл выращивается из расплава вещества  при его охлаждении.   «Метод   расплава»   характеризуется   высокой   скоростью   роста кристаллов:   достигает   нескольких   миллиметров   в   час.   Однако   некоторые вещества плавятся при очень высоких температурах. Поэтому выращивание их кристаллов этим методом становится экономически невыгодным Б)  рост из раствора – кристаллы получают, растворяя вещество в каком­либо растворителе,   а   затем   медленно   удаляют   последний   выпаривание,   или помещают закрытый сосуд с растворителем и большим избытком вещества в электропечь   –   кристаллы   вещества   растут   в   более   холодной   зоне   сосуда. Скорость     роста   кристаллов   мала   –   миллиметр   в   день   или   в   неделю,   но вещество образует идеальный кристалл Практическая часть 3.1. Социологический опрос В самом начале работы над исследованием мы решили выяснить, владеют  ли обучающиеся 8­9 классов информацией о кристаллах. Анкета: 1.Что такое кристалл? 2.Где в природе встречаются кристаллы? 3. Какие способы образования кристаллов вы знаете? 4.  Есть ли в живых организмах (человеке) кристаллы? 5. Где в организме могут находится кристаллы? ответили верно на все вопросы верно только 1и 2 вопрос верно 1,2,3 вопросы верно ответили 1-4 вопросы   • Рис.1 Результаты социологического исследования Результаты показали, что обучающиеся практически не владеют информацией о кристаллах. 3.2. Опыт 1 Получение кристаллов медного купороса CuSO4  H2O  Внимание! Растворимость всех перечисленных ниже веществ возрастает при нагревании   .   Поэтому   при   охлаждении   горячих   насыщенных   растворов избыток вещества выпадает из раствора в виде кристаллов различного размера .       При 25 С в 100 мл воды растворяется 34,88 г медного купороса , а при 60 С­61.78  г,  т.  е.  при   охлаждении   насыщенного   при  60   С   раствора   медного купороса   до   25   С   из   раствора   выпадет   26.9   г   кристаллов   . В 100 мл дистиллированной воды при нагревании растворяются 50 г медного купороса . Если в растворе присутствуют какие­либо соринки, волокна и т. д. горячий   раствор   профильтруют   .   Малый   стакан   с   раствором   помещают   в большой стакан . Пространство между стаканами заполняют водой так. чтобы уровень водяной рубашки превышал уровень раствора на 1,5­2 см и нагревают до тех пор , пока температура рубашки и раствора не уравняются . После этого нагревание прекращают, большой стакан накрывают картонной крышкой или   чашкой   Петри   и   оставляю   в   покое   на   15­20   мин   .   По   истечении указанного времени в раствор вносят кристалл­затравку . Систему оставляют в покое на ночь. 3.3.Опыт 2 Получение кристаллов бихромата калия K2Cr2O7       При 25 С в 100 мл воды растворяется 15 г бихромата калия , а при 60 С ­45,56 г. В 40 мл воды заваривают 2 г столярного клея , для этого навеску клея   помещают   в   воду   и   нагревают   длительное   время   на   водной   бане   до образования однородного раствора , который затем профильтровывают через слой ваты . Если водяной бани нет, поместите стакан с раствором клея в кипящую   воду   и   нагрейте   .   Столярный   клей   необходим   для   повышения вязкости раствора , что замедляет скорость диффузии частиц к поверхности кристалла , а также уменьшает зародышеобразовании. В противном случае образуются кристаллы малого размера. 40 г бихромата калия помещают в 80 мл   воды   ,   добавляют   раствор   столярного   клея   (   около   10   мл)   и   систему нагревают   при   перемещении   до   растворения   бихромата   калия   .   Готовят кристаллизатор   ,   как   описано   в   опыте   1   ,   и   вносят   кристалл­затравку. Кристаллизатор с кристаллом­затравкой оставляют на ночь. 3.4.Опыт 3 Получение кристалла – затравки Лучшим  , но  длительным  способом  является  следующий .  В 100 мл воды растворяют   соль   ,   кристалл­затравка   которой   необходим   (35   г   медного купороса   ,   15   г   бихромата   калия   ,   6   г   алюмокалиевых   квасцов   или   25   г хромокалиевых квасцов . Полученный раствор переносят в сосуд с широким дном , например в химический стакан на 1 л и оставляют на 3­5 дней . По мере испарения растворителя на дне сосуда появляются кристаллы , которые через несколько дней достигнут желаемых размеров . При таком методе получения кристалла­затравки   необходимо   следить   ,   чтобы   в   систему   не   попадали частицы   ,   которые   могут   быть   центрами   кристаллизации   (пыль,   бумажные  волокна.)   На   затравку   из   полученной   кристаллической   массы   отбирают наиболее крупные и хорошо ограниченный кристалл , укрепляют его на нити или на проволоке и вносят в кристаллизатор. 3.5.Опыт 4  Получение кристаллов алюмокалиевых квасцов KAl(SO4)2•12H2O           Алюмокаливые   квасцы   можно   получать   ,   смешивая   эквимолярные количества   сульфатов   калия   и   алюминия   ,   т.е.   согласно   следующему уравнению         K2SO4+AL2(SO4)3+24H2O=2KAL(SO4)2•12H2O В 20 мл воды заваривают 1 г столярного клея , как описано выше (Опыт 2 ) . В двух стаканах на 100 мл растворяют при нагревании 10 г сульфата калия K2SO4 в 45 мл воды и 40 г крисаталлогидрата сульфата алюминия AL2(SO4)3 •18H2O в 35 мл воды . Растворы сульфатов и столярного клея смешивают , профильтровывают   через   воронку   с   ватным   фильтром   и   помешивают   в кристаллизатор (соблюдая все условия Опыта 1 ) Вносят кристалл­затравку и оставляют   на   несколько   часов.   Наблюдая   за   процессом   кристаллизации отмечают   направление   токов   жидкости   над   поверхностью   растущего кристалла. 3.6.Опыт 5 «Цветок» Цветок   из   медного   купороса.  Из   проволоки   готовят   каркас   для   будущего цветка. Лепестки и листья обшивают марлей. К чашечке цветка прикрепляют стебель   из   более   толстой   проволоки.   Проволока   обматывается   шерстяной ниткой . Готовится насыщенный горячий раствор медного купороса объёмом 1 л (см. опыт 1 ) . Раствор фильтруется и переливается в кристаллизатор. Туда же опускается чашечка цветка и размещается так , чтобы она не касалась дна и стенок . Кристаллизатор накрывается картонной кружком и оставляется в покое на сутки . При остывании раствора на каркасе осаждаются кристаллы медного купороса . Чашечку цветка время от времени поворачивают , чтобы кристаллы осаждались более равномерно . Затем чашечка цветка заменяется листьями . Когда чашечка и листья высохнут их нужно прикрепить тонкой проволокой к стеблю . Медный купорос можно заменить бихроматом калия и алюмокалиевыми квасцами. Чтобы предохранить кристаллы от выветривания их можно покрыть лаком для волос . 3.7.Опыт 6 «Кристаллические узоры»   Готовят   2­3%   раствор   желатина   и   10­15   %   растворы   различных   солей   , например   :   хлорид   натрия   NaCl,   медный   купорос   CuSO4•6H2O,   бихромата калия K2Cr2O7. Все растворы подогревают и раствор желатина смешивают с раствором   соли   в   соотношении   1:10   по   объёму   .   Полученную   смесь   (её называют   желатиновым   гелем)   выливают   на   стеклянную   пластинку   .   На пластинке удержится слой толщиной 2­3 мм. Через 1­2 дня вода испарится и на   стекле   появятся   причудливые   узоры   кристаллов   .   Могут   хранится достаточно долго, но в месте недоступных прямым солнечным лучам. 3.8. Опыт 7 «Ветка в инее» (кристаллизация органических веществ из газовой стадии) В коническую колбу объемом 200­400 мл поместить 3­5 грамм нафталина C10H8 C10H7OH.   Распределить   вещество   по   дну   колбы.   С помощью пинцета внести в колбу как можно более разветвленную веточку дерева.   Сосуд   накрыть   часовым   стеклом   и   поместить   на   электроплитку (поверхность   нагрева   предварительно   накрыть   асбестовой   сеткой).   После непродолжительного   нагрева   вещество,   частично   плавясь,   возгоняется   и оседает   на   ветке   в   виде   кристаллов,   напоминающих   иней.   Сверкающие кристаллики могут парить внутри, не касаясь веток, и отдаленно напоминая морозный   воздух.   Сцепление   кристалликов   вещества   довольно   прочное, поэтому   ветка   может   быть   извлечена   из   колбы   и   продемонстрирована аудитории. Во избежание проникновения паров  в комнату, сильно нагревать вещество не следует. ­нафтола   α   или   β 3.9.Опыт   8   Получение   кристаллов   иодида   свинца.  Предварительно необходимо приготовить растворы йодида калия и нитрата свинца, для этого навески 1.66 грамм йодида калия KI и 3.31 грамма нитрата свинца Pb(NO3)2 растворить в воде объёмом по 100 мл в каждом случае . В демонстрационной пробирке смешать по 10 мл полученных растворов . Небольшое количество выпавшего жёлтого осадка (достаточно 0.25 его части) перенести в чистую пробирку   и   разбавить   большим   количеством   воды   (10   мл   или   более)   . Полученную   смесь   нагреть   в   пламени   спиртовки   почти   до   кипения   . При нагревании   желтый   осадок   полностью   растворяется  .   Пробирку   с   горячим раствором поместить в струю холодной воды . После непродолжительного охлаждения   в   толще   раствора   появляются   красивые   золотистые   искорки ­кристаллы йодида свинца PbI2, в этом случае охлаждение под струёй воды прекращают.   По   мере дальнейшего   охлаждения   раствора   золотистые кристаллики укрупняются и оседают на дно пробирки . Их можно сохранить для последующих демонстраций. Для этого необходимо заменить маточный раствор   на   раствор   глицерина   в   воде   (объёмы   веществ   смешиваются   в соотношении   1:3)   Вязкий   глицериновый   раствор   позволит   кристалликами дольше   находится   во   взвешенном   состоянии.   Пробирку   с   раствором   и кристалликами можно запаять .  3.10. Опыт 9 Выращивание сталактитов в домашних условиях В пещерах очень часто встречаются сталактиты. А можно ли их получить в домашних условиях??? Этапы проведения эксперимента: 1 Для эксперимента по выращиванию сталактита  я приготовил соль мелкого помола, 2 стакана, хлопчатобумажную  нить, блюдце. 2 Приготовление насыщенного раствора соли. В оба стакана я налил  горячую воду, и, постоянно помешивал, в каждый стакан всыпал соль до тех пор, пока она не перестанет растворяться. 3 Изготовление установки. Я   поставил   стаканы на поднос на некотором расстоянии друг от друга, соединили их нитью так, чтобы ее большая часть провисала между ними, а концы касались дна в каждом стакане. Подставили блюдце под провисающую нитку. 4 Проведение эксперимента.  По мере того как уровень жидкости  в ёмкости уменьшался, я добавлял  в неё раствор соли. 5   Контроль   роста   сталактита.   Периодически   мы   контролировали   рост   и проводили «фотосессию» для нашего сталактита. Вывод На основании проделанной работы я получил следующие результаты: ­ вырастил кристаллы из различных веществ; ­ выяснил, что некоторые кристаллы растут очень быстро («на глазах»), а другим потребовалась не одна неделя; ­ узнали  способы образования кристаллов; ­ приоткрыли таинственные двери в медицину и кристаллографию; ­ работа по выращиванию кристаллов сделала меня более наблюдательным, расширила мой кругозор, приобщила к науке. В данной работе  рассказана лишь малая часть того, что известно о кристаллах в   настоящее   время,   однако   и   эта   информация   показала,   насколько неординарны и загадочны кристаллы по своей сущности.  В облаках, в глубинах Земли, на вершинах гор, в песчаных пустынях, в морях и океанах, в научных лабораториях, в клеточках растений, в живых и мертвых организмах   –   везде   встретим   мы   кристаллы.   Но   может   кристаллизация вещества совершается только на нашей планете? Нет, мы знаем теперь,  что и на     других   планетах   и   далеких   звездах   все   время   непрерывно   возникают, растут и разрушаются кристаллы. Метеориты, космические посланцы, тоже состоят из кристаллов, причем иногда в их состав входят кристаллические вещества, на Земле не встречающиеся. Кристаллы везде. Люди   привыкли   использовать   кристаллы,   делать   из   них   украшения, любоваться ими. Теперь, когда изучены методы искусственного выращивания кристаллов,   область   их   применение   расширилась,   и,   возможно,   будущее новейших технологий принадлежит кристаллам и кристаллическим агрегатам. Литература Маркачев   А.Е.,   Учебно­исследовательские   проекты   по   химии: О.Ольгин «Чудеса на выбор» (или химические опыты для новичков), О.С. Габриелян, Остроумов И.Г., Ахлебинян А.И. «Введение в химию. О.Ольгин   «Давайте   похимичим.   Занимательные   опыты   по   химии», 1. Кострикин  А.В. Рост  кристаллов:  пособие для  учителя/  А.В.Кострикин, В.Н.Самусенко, С.А.Уколова и др. – Тамбов:ТОИПКРО, 2005.­94с. 2. М.«Детская литература», 2002 г. 3. М.«Детская литература», 1986 г. 4. Вещества», «Дрофа», 2010 г. 5. Содержание и методика реализации, М. «Первое сентября», 2009 г.  Интернет­ресурсы. :                1 Выращивание   кристаллов   в   домашних   условиях.   Как   вырастить кристалл // Занимательная химия [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.kristallikov.net/page6.html 2 доступа: %F0%E8%F1%F2%E0%EB%EB%FB  3 Жидкие кристаллы, история открытия жидких кристаллов, структура, типы и их применение //  Excelion! [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://articles.excelion.ru/science/fizika/52788977.html  4 доступа: http://kristal.21428s12.edusite.ru/p2aa1.html  5 доступа: http://mindraw.web.ru/cristall1.htm 6 http://ru.wikipedia.org/wiki/%CA%F0%E8%F1%F2%E0%EB%EB%FB Жидкие   кристаллы   //   Википедия   [Электронный   ресурс].   —   Режим http://ru.wikipedia.org/wiki/%C6%E8%E4%EA%E8%E5_%EA   История   кристалла   //   Кристаллы   [Электронный   ресурс].   —   Режим Кристаллы   //   "Рисуя   Минералы..."   [Электронный   ресурс].   —   Режим Кристаллы   //   Википедия   [Электронный   ресурс].   —   Режим   доступа: Кристаллы // День Знаний [Электронный  ресурс]. — Режим доступа: 7 http://www.denznaniy.ru/amazing/physicsfacts/crystals 8 доступа: http://kristal.21428s12.edusite.ru/p8aa1.html Применение кристаллов // Кристаллы   [Электронный ресурс]. — Режим Приложение №1 Практическое применение кристаллов Электрические и оптические свойства кристаллов Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках двадцатого века.   Некоторые   кристаллы   генерируют   электрический   заряд   при деформации.   Первым   их   значительным   применением   было   изготовление генераторов   радиочастоты   со   стабилизацией   кварцевыми   кристаллами. Заставив   кварцевую   пластинку   вибрировать   в   электрическом   поле радиочастотного колебательного контура, можно тем самым стабилизировать частоту приема или передачи. Полупроводниковые   приборы,   революционизировавшие   электронику, изготавливаются   из   кристаллических   веществ,  главным   образом   кремния  и германия.   При   этом   важную   роль   играют   легирующие   примеси,   которые вводятся   в   кристаллическую   решетку.   Полупроводниковые   диоды используются   в   компьютерах   и   системах   связи,   транзисторы   заменили электронные   лампы   в   радиотехнике,  а   солнечные   батареи,  помещаемые   на наружной   поверхности   космических   летательных   аппаратов,   преобразуют солнечную энергию в электрическую. Полупроводники широко применяются также в преобразователях переменного тока в постоянный. Кристаллы используются также в некоторых лазерах для усиления волн СВЧ­ диапазона и в лазерах для усиления световых волн. Кристаллы, обладающие пьезоэлектрическими   свойствами,   применяются   в   радиоприемниках   и радиопередатчиках,   в   головках   звукоснимателей   и   в   гидролокаторах. Некоторые кристаллы модулируют световые пучки, а другие генерируют свет под действием приложенного напряжения.  Регулярное расположение молекул в жидких кристаллах  обусловливает их особые   оптические   свойства.   Их   свойствами   можно   управлять,   подвергая действию   магнитного   или   электрического   поля.   Это   используется   в жидкокристаллических   индикаторах   часов,   калькуляторов,   компьютеров   и последних моделей телевизоров. Алмаз Самый твердый и самый редкий из природных минералов — алмаз. Сегодня алмаз в первую очередь камень­работник, а не камень­украшение. Благодаря своей   исключительной   твердости   алмаз   играет   громадную   роль   в   технике. Алмазными пилами распиливают камни. Алмазная пила — это большой (до 2­ х метров в диаметре) вращающийся стальной диск, на краях которого сделаны надрезы или зарубки. Мелкий порошок алмаза, смешанный с каким­нибудь клейким веществом, втирают в эти надрезы. Такой диск, вращаясь с большой скоростью, быстро распиливает любой камень. Колоссальное значение имеет алмаз   при   бурении   горных   пород,   в   горных   работах.   В   граверных инструментах,   делительных   машинах,   аппаратах   для   испытания   твердости, сверлах   для   камня   и   металла   вставлены   алмазные   острия.   Алмазным порошком шлифуют и полируют твердые камни, закаленную сталь, твердые и сверхтвердые   сплавы.   Сам   алмаз   можно   резать,   шлифовать   и   гравировать тоже   только   алмазом.   Наиболее   ответственные   детали   двигателей   в автомобильном   и   авиационном   производстве   обрабатывают   алмазными резцами и сверлами. Рубин, сапфир, гранат и наждак Рубин   и   сапфир   относятся   к   самым   красивым   и   самым   дорогим   из драгоценных   камней.   У   всех   этих   камней   есть   и   другие   качества,   более скромные, но полезные. Кроваво­красный рубин и лазорево­синий сапфир — это   родные   братья,   это   вообще   один   и   тот   же   минерал   —   корунд,   окись алюминия А12О3. Разница в цвете возникла из­за очень малых примесей в окиси алюминия: ничтожная добавка хрома превращает бесцветный корунд в кроваво­красный рубин, окись титана — в сапфир. Есть корунды и других цветов.   Есть   у   них   ещё   совсем   скромный,   невзрачный   брат:   бурый, непрозрачный, мелкий корунд — наждак, которым чистят металл, из которого делают   наждачную   шкурку.   Корунд   со   всеми   его   разновидностями  —   это один   из   самых   твердых   камней   на   Земле,   самый   твердый   после   алмаза. Корундом можно сверлить, шлифовать, полировать, точить камень и металл. Из   корунда   и   наждака   делают   точильные   круги   и   бруски,   шлифовальные порошки. Вся часовая промышленность работает на искусственных рубинах. На   полупроводниковых   заводах   тончайшие   схемы   рисуют   рубиновыми иглами.   В   текстильной   и   химической   промышленности   рубиновые нитеводители   вытягивают   нити   из   искусственных   волокон,   из   капрона,   из нейлона. Мощный   луч   лазера   громадный   мощностью.   Он   легко   прожигает   листовой металл, сваривает металлические провода, прожигает металлические трубы, сверлит   тончайшие   отверстия   в   твердых   сплавах,   алмазе.   Эти   функции выполняет   твердый   лазер,   где   используется   рубин,   гранат   с   неодитом.   В глазной хирургии применяется чаще всего  неодиновые  лазеры и лазеры на рубине. В наземных системах ближнего радиуса действия часто используются инжекционные   лазеры   на   арсениде   галлия.   Появились   и   новые   лазерные кристаллы: флюорит, гранаты, арсенид галлия и др. Сапфир   прозрачен,   поэтому   из   него   делают   пластины   для   оптических приборов. Основная масса кристаллов сапфира идет в полупроводниковую промышленность. Кварц Кремень, аметист, яшма, опал, халцедон — все это разновидности кварца. Мелкие зернышки кварца образуют песок. А самая красивая, самая чудесная разновидность   кварца   —   это   и   есть   горный   хрусталь,   т.е.   прозрачные кристаллы кварца. Поэтому из прозрачного кварца делают линзы, призмы и др.   детали   оптических   приборов.   Особенно   удивительны   электрические свойства   кварца.   Если   сжимать   или   растягивать   кристалл   кварца,   на   его гранях возникают электрические заряды. Это — пьезоэлектрический эффект в кристаллах. В наши дни в качестве пьезоэлектриков используют не только кварц,   но   и   многие   другие,   в   основном   искусственно   синтезированные вещества: синетову соль, титанат бария, дигидрофосфаты калия и аммония (КДР  и  АДР) и  многие другие. Существуют  и пьезоэлектрические  методы измерения давления крови в кровеносных сосудах человека и давления соков в стеблях и стволах растений. Пьезоэлектропластинками измеряют, например, давление в стволе артиллерийского орудия при выстреле, давление в момент взрыва бомбы, мгновенные давления в цилиндрах двигателей при взрыве в них горячих газов. Электрооптическая промышленность — это промышленность кристаллов, не имеющих   центра   симметрии.   Эта   промышленность   очень   велика   и разнообразна, на её заводах выращивают и обрабатывают сотни наименований кристаллов для применения в оптике, акустике, радиоэлектронике, в лазерной технике. Поляроид В   технике   также   нашел   своё   применение   поликристаллический   материал поляроид. Поляроид — это тонкая прозрачная пленка, сплошь заполненная крохотными   прозрачными   игольчатыми   кристалликами   вещества, двупреломляющего   и   поляризующего   свет.   Все   кристаллики   расположены параллельно   друг   другу,   поэтому   все   они   одинаково   поляризуют   свет, проходящий через пленку. Поляроидные пленки применяются в поляроидных очках. Поляроиды гасят блики отраженного света, пропуская весь остальной свет. Они незаменимы для полярников, которым постоянно приходится смотреть на ослепительное отражение солнечных лучей от заледеневшего снежного поля. Поляроидные   стекла   помогут   предотвратить   столкновения   встречных автомобилей, которые очень часто случаются из­за того, что огни встречной машины ослепляют шофера, и он не видит этой машины. Если же ветровые стекла автомобилей и стекла автомобильных фонарей сделать из поляроида, причем   повернуть   оба   поляроида   так,   чтобы   их   оптические   оси   были смещены,   то   ветровое   стекло   не   пропустит   света   фонарей   встречного автомобиля, "погасит его". Приложение №2 Кристаллы в природе Кристаллы льда и снега.      Иногда кристаллы образуются прямо из паров, а не из жидкости. В этом случае   они   бывают   особенно   правильны.   Примером   этого   является образование инея и снежинок из водяных паров воздуха. (Приложение №19) Одна снежинка­это группа кристалликов, образованная более чем из двухсот ледяных   частичек.   Снежные   кристаллы   образуются   из   расположенных   в безупречном порядке молекул воды. Но почему они всегда шестиугольные?      Каждая снежинка формируется из шестиугольной молекулы воды. Один атом   кислорода   окружен   четырьмя   атомами   водорода   (два   через   атомные связи и два через водородные мостики). Затем появляются другие такие же молекулы, все они присоединяются к первой. Главная  особенность, определяющая форму  кристалла (снежинок),  это крепкая связь между молекулами воды, подобная соединению звеньев в цепи. Отсюда и симметрия. Симметрия­это свойство кристаллов совмещаться друг с другом в различных положениях путем поворотов, отражений, параллельных переносов.  Кристаллы в облаках Кристаллики   льда,   причудливыми   узорами   которых   мы   любуемся   в снежинках,   могут   в   несколько   минут   погубить   самолет.   Обледенение   ­ страшный враг самолетов ­ тоже результат роста  кристаллов.  Здесь   мы   имеем   дело   с   ростом   кристаллов   из   переохлажденных   паров.   В верхних   слоях   атмосферы   водяные   пары   или   капли   воды   могут   долго сохраняться   в   переохлажденном   состоянии.   Переохлаждение   в   облаках доходит до ­30˚C. Но как только в эти переохлажденные облака врывается летящий самолет, тотчас же начинается бурная кристаллизация. Мгновенно самолет оказывается облепленным грудой быстро растущих кристаллов льда. Кристаллы в пещерах Все   природные   воды   ­   в   океанах,   морях,   озерах,   ручьях   и   подземных источниках   ­   являются   естественными   растворами,   все   они   растворяют встречающиеся им породы, и во всех этих растворах происходят сложные явления кристаллизации. Особенно   интересна   кристаллизация   подземных   вод   в   пещерах.   Капля   за каплей   просачиваются   воды   и   падают   со   сводов   пещеры   вниз.   Каждая капелька   при   этом   частично   испаряется   и   остается   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. Звук их падения глухо раздается под сводами.   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.  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 встретились мы с кристаллами. 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.  Как кристаллизуется магма. Более 95% всех горных пород, из которых сложена земная кора, образовались непосредственно   при   кристаллизации   природного   расплава,   т.е.   магмы. Кристаллизация магмы ­ явление очень сложное. 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 присутствуют 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. Обычно получается так, что это вещество   еще   не   успеет   выделиться   полностью,   а   магма   уже   остыла   до температуры   кристаллизации   второго   минерала,   и   он   тоже   начинает выделяться   в   виде   кристаллов.   Влияя   друг   на   друга,   начинают кристаллизоваться   и   остальные   вещества,   между   тем   как   ранее образовавшиеся кристаллы тоже продолжают расти. Так образуются горные породы. При охлаждении магмы сначала в ней образовались кристаллы того вещества,   температура   кристаллизации   которого   самая   высокая.   По   мере дальнейшего   охлаждения   происходила   кристаллизация   других   минералов, обладающих меньшей температурой кристаллизации, и так до тех пор, пока вся   магма   не   затвердела.   Так,   в   частности,   могли   образовываться   такие распространенные породы как граниты.  Рассматривая зернистую поверхность гранита, можно сделать вывод, какой из входящих в его состав минералов образовался раньше других. Зерна этого минерала крупнее и имеют форму, близкую к форме правильных кристаллов.  Многие   минералы   возникли   из   пересыщенных   водных   растворов.   Первым среди   них   следует   назвать   каменную   соль   NaCl   являющуюся   одним   из наиболее знакомых каждому человеку минералов. Толщина пластов каменной соли,   образовавшихся   при   испарении   воды   соленых   озер,   достигает   в некоторых месторождениях нескольких сотен метров Разнообразия форм кристаллов Приложение №3 Сера самородная Вульфенит Тетраэдрит Аквамарин Медный купорос Поваренная соль Данбурит Кристаллик сахара Турмалин Скаполит Кристаллы меди Кварц  Загадочные жители пещер. Сталактиты и сталагмиты. Приложение №4 В пещерах очень часто встречаются сталактиты. Это "сосульки" разных размеров, которые свешиваются с потолка. А есть еще и сталагмиты ­ "сосульки",   растущие   из   пола   пещеры.   Что   же   такое   сталактит?   Слово "сталактит" в переводе с греческого обозначает "натёкший по капле".  В горах есть микротрещины, через которые вода просачивается с поверхности горы   в   пещеры.   Она   приходит   сквозь   толщу   очень   медленно,   редкими каплями. Эти капельки воды вымывают из горной породы известняк. Когда вода   испарилась,   крошечное   кольцо   извести   закристаллизировалось   на потолке. Вторая капля, а за ней третья, четвертая и пятая оставили известь на том же месте. Время шло, кольца извести образовывали маленький бугорок, «сосульку». Она продолжала расти. Вот так получился сталактит.  Но   капли   поступают   неравномерно,   то   с   одной,   то   с   другой   стороны,   и сталактит получается не совсем круглый. А если ещё на поверхности идёт дождь, вода становится грязной, сталактит темнеет. Дождь кончился, вода снова чистая, и следующий слой сталактита стал белого цвета. К тому же мельчайшие   частички   солей   различных   минералов,   растворённые   в   воде, раскрашивают сталактиты в разные цвета: розовые, желтые, синие, красные, черные… Другая капля воды упала на пол пещеры. И снова осталась известь. Время шло,   тысячи   капель   падали   на   то   же   самое   место.   Частички   извести образовывали   что­то   похожее   на   толстую   каменную   свечку.   «Свеча» продолжала расти. Получается сталагмит. Сталагмиты   обычно   толще   сталактитов,   потому   что   вода   при   падении разбрызгивается и кристаллики рассыпаются. Если пещера не очень высокая, то сталагмиты и сталактиты со временем срастаются. Получаются сталагнаты. Сталактиты и сталагмиты растут очень медленно ­ сотни и тысячи лет. И сталактиты, и сталагмиты, и колонны бывают очень больших размеров — десятки метров в высоту и несколько метров в диаметре. Скорость их роста зависит   от   температуры   и   степени   сырости   в   пещере,   от     толщины   слоя известняка над пещерой и от количества воды, попадающей в пещеру.  Сталактиты могут образоваться из многих растворимых веществ, но самые распространённые это: Кальцитовые (известняковые) сталактиты Гипсовые сталактиты. Соляные сталактиты. Ледяные сталактиты. После того, как я прочитал книги о сталактитах и сталагмитах, изучил всю доступную   мне   информацию   из   Интернета,   я   решил,   что   сталактит   в домашних условиях вырастить можно. Мама меня поддержала, и мы с ней выдвинули гипотезу, что дома сталактит вырастет быстрее, чем в пещере,  по следующим причинам: ­ в помещении влажность воздуха ниже, а температура выше, что приведёт к более быстрому испарению капли жидкости. ­ количество падающих капель в домашних условиях будет больше. ­ количество растворённого вещества будет максимальным (в нашем опыте мы будем   использовать   насыщенный   раствор   соли),   что   приведёт   к   более быстрому осаждению частичек сталактита.       Приложение № 5 Фотоотчет