Кристаллы

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение  лицей №273 им. Л.Ю. Гладышевой Колпинского района Санкт­Петербурга Кристаллы Выполнил: Хонтулев Никита 4 «Б» класс Руководитель: Яруллина Ольга Николаевна,  учитель начальных классов Санкт­Петербург 2018 Оглавление Введение…………………………………………………………………………………. 1.Литературный обзор………………………………………………………………….. 1.1.Начальные сведения о кристаллах…………………………………….................... 1.2. Выращивание кристаллов. Процесс кристаллизации…………………………… 2.Материалы и этапы работы…………………………………………………………... 3.Заключение……………………………………………………………………………. 4.Список использованной литературы………………………………………………… Введение. "Почти весь мир кристалличен. В мире царит кристалл и его твердые, прямолинейные  законы" (Академик Ферсман А.Е.)        Все мы знаем, что кристаллы получают в лаборатории, но очень часто они встречаются  в природе. Например, снежинки, морозные узоры на стеклах окон и иней, украшающий  зимой голые ветки деревьев. Многие кристаллы ­ продукты жизнедеятельности организмов. Способностью наращивать на инородных телах, попавших в раковину, перламутр, обладают некоторые виды моллюсков. Через 5­10 лет образуется жемчуг. Кристаллами являются  алмазы, рубины, сапфиры и другие драгоценные камни. Кристаллы широко применяются в  науке, промышленности, оптике, электронике. В своей работе я поставил цель: получить кристаллы в домашних условиях. Цель исследования: выяснить, как образуются кристаллы. Задачи работы        1. Вырастить идеальный и реальный кристалл из медного купороса.        2. Провести сравнение  кристаллов. 1.Литературный обзор. 1.1. Начальные сведения о кристаллах. Крист ллыаа хрусталь; кристалл»)  (от греч. κρύσταλλος первоначально «лёд», в дальнейшем «горный  Кристаллы — это твёрдые или жидкие вещества, имеющие естественную внешнюю форму  правильных симметричных многогранников, основанную на их внутренней структуре, то  есть на одном из нескольких определённых регулярных расположений составляющих  вещество частиц (атомов, молекул, ионов). Кристалл кварца Кристалл рубина Кристалл изумруда Виды кристаллов Следует разделить идеальный и реальный кристаллы.  Идеальный кристалл — является математическим объектом, лишённым любых  дефектов строения, а также имеющим полную, свойственную ему симметрию,  идеализированно ровные гладкие грани.  Реальный кристалл — всегда содержит различные дефекты внутренней структуры решетки, искажения и неровности на гранях и имеет пониженную симметрию  многогранника вследствие специфики условий роста, неоднородности питающей  среды, повреждений и деформаций. Не обязательно обладает  кристаллографическими гранями и правильной формой, но у него сохраняется  главное свойство — закономерное положение атомов в кристаллической решётке. Кристаллическая структура — это расположение частиц (атомов, молекул, ионов) в  кристалле.  Кристаллическая решетка­ это структура с геометрически правильным расположением  частиц в пространстве.  В самой кристаллической решетке различают узлы и межузловое пространство. Существуют различные типы кристаллических решеток. Использование кристаллов Кристаллы  ­ основа множества современных устройств. Они главные функциональные  элементы твердотельной электроники: компьютеров, генераторов и приёмников излучения  (в том числе лазерного), устройств магнитной записи, бытовой электроники и т. п. кристаллы широко используются в оптике, а также в качестве конструкционных  материалов (например, сапфир) во множестве различных датчиков и других точных  приборов. Кристаллические порошки (соль, сахар, лекарства, минеральные  удобрения, взрывчатые вещества и др.) широко применяются в пищевой,  фармацевтической промышленности, сельском хозяйстве, металлургии и других областях. Кристаллы и кристаллические материалы находят применение во многих приборах и  устройствах, с которыми мы сталкиваемся каждый день. Кристаллы используются: В  компьютерах и мобильных телефонах, Аудио­ и видеотехнике. Без кристаллов не могут  работать многие сложные современные устройства для обработки, передачи и хранения  информации, Кристаллы применяются для трансформации одного вида энергии в другой  Кристаллы нужны для создания когерентных источников света и управления лазерным  излучением Великолепие кристаллов издревле вдохновляет людей на создание  красивейших ювелирных украшений и декоративных изделий.  Кристаллы необходимы для  обработки поверхностей. Потребность в кристаллах в мире очень высока.  Десятки тысяч  тонн разнообразных кристаллов выращиваются ежегодно, и специалисты по росту и  исследованию кристаллов постоянно востребованы как у нас в стране, так и за рубежом.  Работы по созданию технологий кристаллических материалов входят в Перечень  Приоритетных направлений развития науки, технологий и техники Российской Федерации,  утвержденный Президентом РФ. 1.2. Выращивание кристаллов. Процесс кристаллизации.  (от греч.  κρύσταλλος Кристаллиз цияаа , первоначально — лёд, в дальнейшем — горный  хрусталь, кристалл) — процесс образования кристаллов из газов, растворов, расплавов или  стёкол. Кристаллизацией называют также образование кристаллов с данной структурой из  кристаллов иной структуры (полиморфные превращения) или процесс перехода из жидкого состояния в твёрдое кристаллическое. Благодаря кристаллизации происходит образование  минералов и льда, зубной эмали и костей живых организмов. Одновременный рост  большого количества мелких кристаллов (массовая кристаллизация) используется в  металлургии и в других отраслях промышленности[1]. В химической промышленности  кристаллизация используется для получения веществ в чистом виде. Самый простой пример­ это получение кристаллов льда, при охлаждении воды до  температуры меньше 0 оС. Кристально чистый лед озера  Байкал.   Существует множество различных методик выращивания кристаллов, они зависят от  свойств вещества (хорошо растворимые, нерастворимые и т.д.) Рассмотрим 2 метода, применяемые для хорошо и средне­растворимых веществ: 1. Медленное испарение растворителя 2. Медленное охлаждение раствора. 1.Постепенное удаление воды из насыщенного раствора. И в этом случае, чем  медленнее удаляется вода, тем лучше получается результат. Если оставить открытым  сосуд с раствором при комнатной температуре на длительный срок, накрыв его листом  бумаги, ­­ вода при этом будет испаряться медленно, и пыль в раствор попадать не будет.  Растущий кристаллик можно либо подвесить в насыщенном растворе на тонкой прочной  нитке, либо положить на дно сосуда. В последнем случае кристаллик периодически надо  поворачивать на другой бок. По мере испарения воды в сосуд следует подливать свежий  раствор. Даже если исходный кристаллик имел неправильную форму, он рано или поздно  сам выправит все свои дефекты и примет форму, свойственную данному веществу. 2. Медленное охлаждение раствора. С понижением температуры растворимость  веществ уменьшается (в основном, это касается безводной соли), и они, как говорят,  выпадают в осадок. Сначала в растворе и на стенках сосуда появляются крошечные  кристаллы­зародыши. Когда охлаждение медленное, а в растворе нет твёрдых примесей  (скажем, пыли), зародышей образуется немного, и постепенно они превращаются в  красивые кристаллики правильной формы. При быстром охлаждении возникает много  мелких кристалликов, почти никакой из них не имеет правильную форму, ведь их растёт  множество, и они мешают друг другу. 1. Для выращивания кристаллов из медного купороса нам понадобится:  2.Материалы и этапы работы 1. Лабораторная посуда (пищевую использовать нельзя) 2. Сульфат меди (медный купорос) – это неорганическое соединение.  Обладает дезинфицирующими, антисептическими  свойствами. Применяется в  медицине, в растениеводстве как антисептик, фунгицид или медно­ серное удобрение. Сульфат меди(II) является соединением с умеренной токсичностью и относится  к классу опасности 4 (малоопасное вещество). Продается в магазине для садоводов. При работе с медным купоросом в домашних условиях обязательно используйте  резиновые перчатки и не допускайте его попадания в пищевод и на слизистые  оболочки. По окончании работ тщательно мойте руки в проточной воде. 3. Карандаш с привязанной к нему ниткой. 2. Готовим раствор. В стаканчик наливаем 30 мл кипяченой воды и добавляем столько медного купороса,  чтобы но дне остались нерастворенные кристаллы(получилось примерно 50 грамм). Ставим на водяную баню и перемешиваем. При нагревании растворимость вещества увеличивается. Затем раствор нужно немного остудить. У нас получился перенасыщенный раствор. Часть раствора наливаем тонким слоем в неглубокую посуду и оставляем в теплом месте. В оставшийся раствор помещаем нитку привязанную на карандаш. Важно, чтобы нитка не  касалась стенок стакана. 3. Через сутки проверяем наши емкости. В большой посуде вода испарилась, и на дне образовался один маленький  кристалл. В стакане на нитке образовалось множество кристалликов сросшихся друг с другом. этом этапе раствор стал ненасыщенным, растворенное вещество перешло в кристаллы,  больше кристаллы не вырастут, поэтому готовим новый перенасыщенный раствор и  помещаем туда кристаллики.  На  Смотрим результат на следующий день. Кристаллы увеличились в размерах. Таким образом повторяем эту операцию, пока не вырастим кристаллы нужного размера. 3.  Сравним кристаллы полученные в результате опыта. У нас получился один идеальный монокристалл и реальный кристалл. 3. Заключение. Выращивание кристаллов медного купороса – занятие долгое, оно требует  внимания и терпения.                          4.Список использованной литературы.  Современная кристаллография. М., 1979­1981. Т. 1­4; Чупрунов Е. В., Хохлов А. Ф., Фаддеев М. А. Кристаллография. М., 2000; Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М.  Статистическая физика. 5­е изд. М., 2001.  Большая Советская Энциклопедия(В 30 томах) Гл. ред. Прохоров А.М.изд. 3­е М.,  «Советская энциклопедия», 1978 год.  Руководство по работе с набором «Юный химик».  Интернет