Учебно-исследовательская работа на тему: «Выращивание кристаллов в домашних условиях»

КГУ «Средняя общеобразовательная школа № 85» г. Караганды. Учебно­исследовательская работа  на тему: «Выращивание кристаллов в домашних условиях» Выполнила: Лисавина Яна  ученица 4 А класса КГУ «СОШ № 85» г.  Караганды Руководитель: Лемешенко Светлана Ивановна учитель начальных классов КГУ «СОШ № 85» г.  Караганды 1 2015 г. Оглавление Оглавление...............................................................................................................................................2 1. Введение....................................................................................................................3 Актуальность выбранной темы:...................................................................................3 Цель исследования:......................................................................................................7 Исходя из цели, нами были поставлены следующие задачи:....................................7 Объект исследования:..................................................................................................7 Предмет исследования:................................................................................................7 Гипотеза исследования: ..............................................................................................7 2. Методика исследования...........................................................................................7 Способ выращивания кристаллов группы «ДРУЗА»....................................................8 Способы выращивания кристаллов в виде декоративной фигурки..........................8 3. Результаты исследования........................................................................................9 Наблюдение:..................................................................................................................9 4. Заключение..............................................................................................................10 5. Список использованных библиографических источников...................................11 6. Приложение.............................................................................................................12 2 1. Введение. Актуальность выбранной темы: Возможно, вы считаете, что кристалл — это редкий и красивый минерал или  драгоценный камень. Отчасти вы правы. Изумруды и бриллианты являются  кристаллами. Но не все кристаллы редки и красивы. Каждая отдельная частица  соли или сахара — тоже кристалл! Многие из самых обычных веществ вокруг нас  представляют из себя кристаллы.  Кристалл — это твердое состояние вещества. Он имеет определенную форму  и определенное количество граней вследствие расположения своих атомов. Все  кристаллы одного вещества имеют одинаковую форму, хоть и могут отличаться  размерами.  В природе существуют сотни веществ, образующих кристаллы. Вода — одно  из самых распространенных из них. Замерзающая вода превращается в кристаллы  льда или снежинки. 3 И не зря, слово «кристалл» происходит от греческого «крюсталлос», то есть  «лед». Блестящие и ровные грани кристаллов выглядят так, как будто над ними  поработал искусный шлифовальщик. Отдельные части кристалла повторяют друг  друга, образуя красивую правильную форму. Существуют особые формы кристаллов: иглы, перья, ветки, цветы, деревца и  т.п. Примерами таких причудливых  кристаллов служат всем известные ледяные  узоры на окнах. 4 Каждый мог наблюдать, как возникают, растут и постепенно меняют свою  форму кристаллы льда на стекле замерзшего окна. Если расчистить в  непрозрачном слое льда, затянувшего окно, круглый «глазок», подышав на стекло  или приложив к нему палец (от тепла лед быстро тает), а затем перестать греть его, он опять затянется слоем льда. Сначала от краев к середине вытягиваются тонкие  иголочки, перышки, звездочки. Вот уже весь глазок покрыт ими, а от краев глазка  растет новый слой иголочек и звездочек, отдельные веточки соединяются друг с  другом, сливаясь в сплошной слой льда. Похожий процесс мы наблюдали, поставив стакан с раствором соли в  морозильную камеру. Мир кристаллов – удивительный мир многогранников, привлекающих  совершенством и красотой своей формы.  Это кристаллы обычной поваренной соли и драгоценные камни, кварц, кристаллы многих других пород. 5 Все кристаллы, окружающие нас, не образовались когда­то раз и навсегда  готовыми, а выросли постепенно. Вот, например минеральные кристаллы тоже  образуются в ходе определенных породообразующих процессов. Огромные  количества горячих и расплавленных горных пород глубоко под землей в  действительности представляют из себя растворы минералов. Когда массы этих  жидких или расплавленных горных пород выталкиваются к поверхности земли, они начинают остывать. Они охлаждаются очень медленно. Минералы 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. *       В природе, в лаборатории, на заводе кристаллы растут из растворов, из  расплавов, из паров, из твердых веществ. Поэтому представляется важным и  интересным попробовать вырастить кристалл в домашних условиях без  применения специальных приспособлений. Это и определило тему исследования  «Выращивание кристаллов в домашних условиях». 6 Цель исследования: Изучение процесса роста кристаллов в домашних условиях. Исходя из цели, нами были поставлены следующие задачи:  изучить литературу по данной теме;   познакомиться со способами выращивания кристаллов;  освоить методику выращивания кристаллических тел;  провести наблюдения за процессом кристаллизации;  оценить результаты работы и сделать выводы. Объект исследования:  кристалл дигидрофосфата аммония (аммоний фосфорнокислый). Предмет исследования:  процесс образования кристаллов в домашних условиях. Гипотеза исследования:   возможно, что кристаллы могут вырасти из некоторых веществ при  определенных условиях. 2. Методика исследования. Для выращивания кристалла на дому подойдут далеко не все вещества.  Можно вырастить кристалл из обычной соли, но для выращивания кристаллов соли нужна идеально чистая соль, что делает выращивание кристаллов соли на дому  делом сложным, но всё­таки их вырастить возможно, правда это будет долго, и  кристаллы получатся со множеством дефектов. Так же можно выращивать  кристаллы из медного купороса, тем более, что они получатся не прозрачными, а  глубокого синего цвета. Но мы взяли за основу набор для детского творчества  «Алхимик. Выращивание кристаллов» (Рис.1).  7 В набор входит: химический реактив (в данном случае дигидрофосфат  аммония), ёмкость для выращивания кристаллов – 2 шт, пластиковая ложка,  основа (для кристаллов группы №ДРУЗА»), фигурки из фетра и проволока (для  кристаллов в виде декоративной фигурки). (Рис.2) Итак, рассмотрим подробнее процесс роста кристаллов:  Способ выращивания кристаллов группы «ДРУЗА». 1. Приготовить насыщенный раствор дигидрофосфата аммония. Для этого необходимо разогреть 200 мл воды примерно до 70 0С на плите и  осторожно перелить в пол­литровую банку, куда мы всыпаем химическое вещество (Рис.3) и краситель (Рис.4). Тщательно размешиваем до полного растворения  вещества. 2. Когда раствор остынет почти до комнатной температуры, переливаем его в  ёмкость, где мы будем выращивать кристаллы (Рис.6), предварительно положив на  дно входящий в состав кусочек плитки (Рис.5). 3. Равномерно рассыпаем примерно одну чайную ложку химического  вещества по всей поверхности раствора. Опустившиеся на дно и на плитку  маленькие кристаллики порошка послужат затравкой для образования и роста  кристаллов (Рис.7). 4. Накрываем ёмкость крышкой и ставим её в укромное место при комнатной  температуре. На следующий день снимаем крышку и оставляем емкость открытой. 5. Ведём наблюдения. Способы выращивания кристаллов в виде декоративной фигурки 1. Таким же образом, как и в первом опыте растворяем в банке химическое  вещество и краситель. Переливаем раствор во вторую ёмкость, предназначенную  для выращивания кристаллов, и оставляем до полного остывания (до комнатной  температуры). 8 2. В набор вложен кусочек фетра с вырубленными фигурками бабочки и  звёздочки. Крепим выбранную фигурку на проволочку (Рис.8). 3. Когда раствор полностью остынет, опускаем в него проволоку так, чтобы  фигурка, находящаяся в ней, полностью была в растворе, но не касалась дна.  Оставляем ёмкость в укромном месте при комнатной температуре и наблюдаем. 3. Результаты исследования Начало исследования 15 октября 2014 года 10 часов 30 минут. В своём эксперименте я провела 2 опыта.  Опыт №1 ­ выращивание кристаллов группы «Друза»; Опыт №2 ­  выращивание кристаллов в виде декоративной фигурки (в данном  случае в форме звёздочки). Наблюдение: 15 октября 2014 года 20 часов 30 минут Опыт №1 – на дне ёмкости появились мелкие кристаллики; Опыт №2 ­  на кончиках звёздочки появились маленькие кристаллики,  проволока начала покрываться «инеем». 16 октября 12 часов 00 минут Опыт №1 – на дне банчки появился слой кристаллов толщиной 2 см (Рис.9); Опыт №2 ­  размер кристаллов увеличился, на проволоке появилась  «заснеженная ёлочка» (Рис.10). При проведении опыта мы допустили ошибку. Не  дождавшись, когда раствор полностью остынет, мы опустили в него фигурку.  Возможно по этой причине наша фигурка кристаллами полностью не покрылась и  по этому мы решили закончить опыт на этом этапе. Но зато, мы имеем отличный  результат – на кончиках нашей звёздочки выросли крупные красивые кристаллы  (Рис.11, 12).  9 Немного огорчившись Опытом №2, мы решили повторить опыт. Для этого мы  заново растворили образовавшийся на дне ёмкости осадок на водяной бане и снова  проделали все действия со второй фигуркой. 16 октября 19 часов 50 минут Опыт №1 –слой кристаллов увеличился до 2,5 см толщиной.  (Рис.13); Опыт №2 ­  наша бабочка начала покрываться маленькими кристалликами  (Рис.14).  18 октября 08 часов 00 минут Опыт №1 –слой кристаллов увеличился до 3 см толщиной, различаются  крупные кристаллы.  (Рис.15); Опыт №2 ­  вся поверхность бабочки покрыта кристаллами (Рис.16). 21 октября 20 часов 00 минут Опыт №1 – кристаллы еще больше выросли. Раствор из баночки немного  испарился; Опыт №2 ­  кристаллы стали крупнее (Рис.17, 18). Окончание эксперимента 24 октября 12 часов 40 минут Результат Опыта №1 – Рис.19,20; Опыта №2 ­  Рис.21, 22. 4. Заключение Гипотеза подтвердилась. Можно вырастить в домашних условиях разные  формы кристаллов. Всё зависит от условий, насыщенности раствора и конечно же  «затравки». 10 Кристаллы группы «Друза» зарождаются на подложке группами или  поодиночке. Срастаясь, они образуют друзы. Кристаллы прозрачные,  остроконечные, вытянутой формы.  С использованием фетра или другого ворсистого материала можно вырастить  кристаллы любой понравившейся фигуры. Такая фигурка украсит любую  новогоднюю ёлку или станет красивым подарком­сувениром. Работа мне очень понравилась, было интересно наблюдать за ростом  кристаллов. В дальнейшем мы планируем продолжить изучение увлекательного  процесса роста кристаллов. Следующими опытами станут кристаллы из медного  купороса и поваренной соли. 5. Список использованных библиографических источников 1. Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. «Книга по химии для домашнего чтения»,  М., Химия, 1994 2. Крицман В.А., Станцо В.В. «Энциклопедический словарь юного химика»,  М. 1982. 3. Кантор Б. З. «Минерал рассказывает о себе», М.: Недра, 1985;  4. Ольгин О. «Опыты без взрывов», М.; “Химия”, 1995; 5. Что? Где? Почему? Большая иллюстрированная детская энциклопедия.  АСТ, Астрель, 2008 6. Материалы интернет – сайтов. 11 6. Приложение Рис.1                                                                         Рис.2                      Рис.3                                                                         Рис.4                     12 Рис.5                                                                        Рис.6                    Рис.7                                                                        Рис.8                    Рис.9                                                                        Рис.10                     13 Рис.11                                                                       Рис.12                   Рис.13                                                                       Рис.14                    Рис.15                                                                       Рис.16                    14 Рис.17                                                                       Рис.18                    Рис.19                                                                        15 Рис.20 Рис.21 16 Рис.22 17