Исследовательская работа "Мир кристаллов"

Оглавление 1 Краткая аннотация…………………………………………………………………2 Введение ………………………………………………………………………….. 3 Глава 1. Теоретические основы исследования 1.1. Что такое кристаллы. Разновидности кристаллов ……………………….4 1.2. Применение кристаллов……………………………………………………5 Глава 2. Экспериментальная часть 2.1.   Приготовление раствора.…………………………………………………...6 2.2.   Методы выращивания кристаллов………………………………………7 ­ 8 2.3.   Результаты исследования…………………………………………………...9 Заключение ………………………………………………………………………..10 Литература………………………………………………………………………....11 Приложение……………………………………………………………………12 ­ 15 2 Краткая аннотация Каждый день, мы в своей жизни сталкиваемся с кристаллами. Где бы мы не находились дома, на улице. В любое время года. На разных континентах. Они повсюду.       Кристаллы льда и снега. Мы даже употребляем   их в пищу: сахар, соль, сода. Кристаллы можно легко увидеть и без микроскопа.  Они разной величины и формы. Красивые и загадочные. Недавно   я   прочитал   в   энциклопедии   про   удивительный   мир   сталактитов, сталагмитов   и   о   других     кристаллах,   которые   образуются   в   пещерах.   Я   был потрясен красотой чудесного природного явления.     Мне  захотелось как можно больше узнать об этом чуде природы. Что это такое, как они появляются, какие бывают, чем они отличаются, как долго растут. Меня очень заинтересовали кристаллы, поразила их таинственная красота. И я решил узнать о них побольше. Кристаллы ­ поразительные создания природы. Нас восхищают   их   яркие   цвета   и   прозрачность,   ровные,   гладкие   грани   и,   самое главное,   правильная   форма.   Они   выглядят   таким   образом,   словно   их   кто­то специально вырезал, отшлифовал и раскрасил. Все кристаллы, окружающие нас, не образовались когда­то раз и навсегда готовыми, а выросли постепенно. В природе, в лаборатории, на заводе кристаллы растут из растворов, из расплавов, из паров, из твердых веществ. Именно это «чудо» и подтолкнуло меня заняться опытом.   А   так   как   я   люблю   экспериментировать,   создавать   красоту   своими руками, то я подумал: «Почему бы не попробовать вырастить самому настоящий кристалл без применения специальных приспособлений в домашних условиях»      Актуальность.   В   ходе   изучения   я   узнал,   что   кристаллы   можно   вырастить самому. И этот процесс не требует особых усилий и затрат. Это и стало целью моего   исследования.   В   своей   работе   я   использовал   сульфат   алюминия   калия (квасцы). 3 Введение Объектом   исследования  в   данной   научно   –   исследовательской   работе   по направлению «Естественные науки и современный мир» являются кристаллы. Предмет исследования: процесс кристаллизации. Цель:вырастить кристалл из кристаллического порошка. Для решения данной цели были поставлены следующие задачи: ­ изучить литературу по данной теме; ­ выяснить как образуются кристаллы и какими свойствами обладают; ­ найти методы выращивания кристаллов. В связи с поставленной целью и задачами методами исследования мы выбираем: 1. Методы   теоретического   уровня:  изучение   теоретического   материала (изучение,   наблюдение,   обобщение,   описание);   анализ   и   синтез.   Эти   методы исследования   позволяют   производить   логическое   исследование   собранных фактов, делать умозаключения и теоретические обобщения. 2. Методы эмпирического уровня: исследование, обработка, выводы. Проблема  исследования:   можно   ли   выращивать   кристаллы   в   домашних условиях? Гипотезамоей   работы   заключается   в   том,   чтокристалл  можно  вырастить   в домашних условиях. Практическая   значимость   работы  моей   работы   заключается   в   следующем: собранный и подготовленный теоретический  материал и кристаллы могут быть использованы учителями на уроках окружающего мира, ребятами для расширения кругозора и развития познавательного интереса. 4 Глава 1 Теоретические основы исследования 1.1. Что такое кристалл. Разновидности кристаллов. Кристаллы – это твердые тела, которые имеют упорядоченное, симметрическое строение. В переводе с греческого слово «кристалл» означает «прозрачный лед». Вначале   так   называли   горный   хрусталь.   Горный   хрусталь   принимали   за   лед, который так сильно замерз, что уже не тает. Главной особенностью кристалла считали его прозрачность, поэтому позднее так стали называть все прозрачные твердые   тела.   Сейчас   словом   «кристалл»   называют   все   твердые   тела   с упорядоченной   внутренней   структурой,   которая   часто   проявляется   в   виде правильной геометрической формы тела. Все   кристаллы   делятся   на   две   большие   группы:  идеальные   и   реальные. Идеальные кристаллы – математическая модель, которой пользуются ученные, чтобы описать свойства   настоящих кристаллов.  Реальные кристаллы  – те, с которыми мы сталкиваемся в жизни. Они имеют различные примеси, шероховатые поверхности, могут иметь неправильную форму. Так   же   кристаллы   делят   на   группы   по   их   происхождению:  природные (естественные)   и   искусственные   (выращенные   человеком).   Природные кристаллы  вырастают   в   недрах   планеты   в   естественных   для   роста   условиях. Искусственные   кристаллы   выращиваются   в   лабораториях   или   домашних условиях.   Например,   кристаллы   поваренной   соли   можно   вырастить   дома. Кристаллы   рубина   могут   быть   выращены   как   самой   природой,   так   и   в лаборатории   людьми.   Но   существуют   кристаллы,   например   парателлурит которые не вырастают в природе, их можно получить только в лабораторных условиях.(Приложение1) 5 1.2.        Применение кристаллов. Применение   кристаллов   в   науке   и   технике   очень   разнообразно.   Приведу только   несколько   примеров.   Самый   твердый   и   редкий   минерал   –  алмаз– используется   как   украшение.   Так   же   из­за   его   исключительной   твердости многие   режущие   инструменты   покрывают   смесью   алмазного   порошка   и клейкого   вещества.   Алмазным   порошком   шлифуют   и   полируют   твердые камни, закаленную сталь, твердые и сверхтвердые сплавы. Рубин   и   сапфир  относятся   к   самым   красивым   и   дорогим   из   драгоценных камней.   Но   у   них   есть   и   другие   применения.   Все   часы   работают   на искусственных рубинах. Рубины используют в лазерах, так как его кристалл усиливает   свет.   Сапфир   прозрачен,  поэтому   из   него   делают   пластины   для оптических приборов. Кристаллы используются в устройствах для записи и воспроизведения звука. Кристаллы   кремния   и   германия  входят   в   состав   полупроводниковых диодов, которые есть в каждом компьютере и мобильном телефоне. Так   же   в   технике   нашел   свое   применение   материал  поляроид–   тонкая прозрачная   пленка,   заполненная   крохотными   игольчатыми   кристаллами. Поляроидные пленки используют  в  поляроидных очках, так  как  они гасят блики отраженного света. Это важно для полярников, которым приходится смотреть   на   ослепительный   снег,   а  так   же   для   водителей   автотранспорта. (Приложение 2) Глава 2. 6 Экспериментальная часть 2.1. Приготовление раствора. Для выращивания кристаллов в домашних условиях, мы с мамой решили взять сульфат   алюминия   калия.   Все   необходимое   для   опытов   я   взял   со   своего набора «Я – экспериментатор. Выращивание кристаллов».  ВАЖНО!   Нужно   помнить,   что   это   химические   реактивы,   поэтому   дети должны работать с ними только под наблюдением взрослых!  Сначала   надо   приготовить   насыщенный   раствор.     Для   этого   надо   в   банку залить воду, затем небольшими порциями добавлять сульфат алюминия калия и размешивать до полного растворения. Насыщенный   раствор  –   раствор,   в   котором   растворённое   вещество   при данных условиях больше не растворяется.     Для того что бы вырастить кристалл сульфат алюминия калия (квасцы), я  приготовил  «квасцовый раствор» (насыпал 25мл квасцов в баночку для  джема и залил 100 мл дистиллированной воды; поставил баночку в кастрюлю  с теплой водой и перемешивал, пока все не растворилось; затем оставил  остывать в укромном месте). (Приложение 3) 2.2.  Методы выращивания кристаллов 7 Через день  на дно осели бесцветные кристаллы. Через пять дней я  выбрал  тринадцать красивых монокристаллов и дал им высохнуть.  (Приложение 4) Чем больше времени и покоя есть у кристалла, тем крупнее он будет и  тем быстрее примет форму кристалла, типичную для данного вещества. В  данном опыте я использовал метод охлаждения. Он помог мне быстро  вырастить небольшие монокристаллы. Если насыщенному раствору дать остыть, то такой метод называется  охлаждением. Метод охлаждения быстро срабатывает. Но я решил не останавливаться на мелких кристаллах и попытался вырастить  крупный монокристалл. Для получения отдельных крупных монокристаллов  лучше всего подходит метод испарения. Если дать насыщенному раствору испариться, то этот метод называется  испарением. Крупные, красивые кристаллы требует несколько недель для роста. Я выбрал из своих квасцовых кристаллов один крупный экземпляр (он стал  кристаллом для выращивания, то есть ядром для крупного монокристалла) и  привязал его на нить. Поместил в раствор и прикрыл салфеткой, чтобы вода  могла испаряться. Затем поставил баночку в укромное место. (Приложение5) При испарении воды раствор постоянно совершенно легко перенасыщается. Избыток квасцов подлипает на исходный кристалл, делая его все больше и больше. Через несколько дней, образовавшиеся мелкие кристаллы на дне растворял  путем нагревания и при помешивании, вынув при этом монокристалл. 8 Поместил кристалл в раствор, когда он хорошо остыл, иначе кристалл мог  раствориться. Растворение – процесс, при переходе твёрдого вещества в жидкое. За четыре недели кристалл увеличился и приобрел более отчетливую,  типичную для квасцов форму октаэдра (Приложение 6) 9 2.3.  Результаты исследования 1. Вырастил кристалл в домашних условиях. 2. Освоил два метода выращивания кристаллов. 3. В течение нескольких дней наблюдал рост кристаллов. 4. Рассказал одноклассникам, как можно вырастить кристаллы в домашних  условиях на уроке окружающего мира по теме «Полезные ископаемые». Заключение 10 На основе проделанной работы я сделал следующие выводы:  Кристаллы растут вследствие наслоения друг на друга;  Медленно растущий кристалл гораздо красивее быстро выросшего;  Кристалл можно вырастить в домашних условиях даже за небольшой  срок;  Для того чтобы вырастить небольшие кристаллы нужно применять  метод охлаждения, а для роста крупного монокристалла требуется метод  испарения;  Быстрее и легче кристалл растёт тогда, когда в насыщенный раствор  помещается кристалл­ «затравка».    Работа по выращиванию кристаллов расширила мой кругозор, сделала более наблюдательным и приобщила к науке. Переживание «чуда» выращивания  принесло мне яркие впечатления и много положительных эмоций. Литература Выращивание кристаллов. 1­е издание «Издательство Франкх –Космос  Новая иллюстрированная энциклопедия школьника 1 000 вопросов – 1  1. ГмбХ и компания), Штутгард/2010  2. 000 ответов/ Сост. Т.В. Скиба, 2010 3. Шубников А.В. Как растут кристаллы. Автор: Алексей Васильевич  Шубников. Редактор издания А.В. Шубников. (Москва ­ Ленинград:  11 Девяткин В.В. Химия для любознательных или о чём не узнаешь на  Издательство Академии наук СССР, 1935. ­ Серия научно­популярная) 4. уроке. Ярославль: Академия Холдинг. 2000. 5. 6. 7.  6.   html ­ выращиваем кристаллы  .  html  ://   www   .  kristallikov    ://   zircon  81.  narod      ://   ru   .  wikipedia  /  page    .  ru   /  Krystalls  .  net     http  http  https        .  org ­ статьи по теме  Приложение 1 12 Кристалл рубина Кристалл парателлурита Кристалл соли Приложение 2 Алмаз 13 Сапфир Поляроидная пленка Приложение 3 Приготовление насыщенного раствора 14 1 день. Образование бесцветных кристаллов Приложение 4 15 5 день. Выбор тринадцати кристаллов Выбор самого крупного и красивого экземпляра Приложение 5 16 Помещение в раствор 17 4 неделя. Увеличение и приобретение формы октаэдра Приложение 6 Результат опыта 18