Всероссийская Интернет-олимпиада школьников, студентов, аспирантов и молодых ученых в области наносистем, наноматериалов и нанотехнологий "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!"

ГБОУ лицей № 000, Москва

Творческая работа

О кристаллах

Работу выполнили учащиеся ГБОУ лицея 1575, Москва:

Руководитель работы:

Учитель физики, завкафедрой естественных наук лицея 1575,

Тьютор: Усович Ольга, МГУ

Аннотация

О кристаллах

Цель работы: изучить, что такое природный кристалл, его свойства, вырастить кристаллы из монофосфата аммония .

Актуальность: Кристаллы издавна привлекали внимание людей своей красотой, правильной формой, загадочностью. Эти тела окружают нас всю жизнь, ведь это и лёд, и снег, и снежинки и многие драгоценные и полудрагоценные камни, а так же твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя кристаллическую решётку. Интерес к кристаллам проявлял даже такой известный учёный как Ломоносов: «...Одно любопытство довольно побуждает, чтобы знать внутренность российской подземной натуры и оную, для общего приращения наук описав, показать учёному совету».

Задачи: 1.Найти информацию о том, что такое кристалл и минерал

3. Рассказать о том, что такое песок

4. Провести опыты по выращиванию кристалла

Результаты:

1. Мы узнали, что кристаллы помнят предысторию роста

2. Вырастили кристаллы из фосфата аммония, а так же кристаллы на картоне за счет капиллярного роста

3. Составили мини-коллекцию песка

1. Введение. 4

2. Кристаллы и минералы. 5

2.1 Виды кристаллов. 7

2.2 Идеальный кристалл. 7

2.3 Реальный кристалл. 7

3. Свойства кристаллов................................................................................. ……..8

3.1 Симметрия……………………………………………………………………...8

3.2 Анизотропия……………………………………………………………………8

4. Кристаллы песка …………...……………………………………………...…….9

5. Теоретическая часть: «выращивание кристаллов». 12

5.1 Зачем выращивают кристаллы.. 12

6. Самостоятельное выращивание кристаллов. 13

6.1 Кристаллы фосфата аммония. 13

Список литературы. 15

«Почти весь мир кристалличен.

В мире царит кристалл и его твердые,

прямолинейные законы»

Академик

1. Введение.

Еще с детства мы помним сказки, которые нам рассказывали бабушки, дедушки, родители. Эти сказки были из разных стран, на разную тему, с разными персонажами, но у всех них было одно общее, во всех было волшебство. Иногда оно передавалось через сверхъестественные способности персонажей, а иногда через магические предметы. Этими предметами нередко становились и кристаллы: кристалл мудрости, кристалл вечности.… Не одну сказку можно найти, в названии которой упоминается кристалл: «малахитовая шкатулка», «хозяйка медной горы», «воспоминания о камне». И хоть в реальной жизни у кристаллов нет магических свойств, интерес к ним остался с детства.

В нашем проекте мы рассказываем о кристаллах, их свойствах, затрагиваем тему о песке, ведь каждая песчинка это отдельный кристалл кварца. Так же в практической части работы мы вырастили кристаллы из монофосфата аммония.

1.
2.Кристаллы и минералы .

По физическим свойствам и молекулярной структуре твёрдые тела разделяют на три класса: кристаллические, аморфные и композиты.

Кристаллы - твёрдые тела, в которых атомы расположены периодично, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку - кристаллическую решётку.

Кристаллическая структура, будучи индивидуальной для каждого вещества, относится к основным физико-химическим свойствам.

Кристаллизация - образование кристаллов из паров, растворов, расплавов, вещества в твёрдом состоянии (аморфном или другом кристаллическом), в процессе электролиза и при химических реакциях. Приводит к образованию минералов.

По размерам кристаллы бывают различными. Многие из них можно увидеть только в микроскоп. Но встречаются гигантские кристаллы массой в несколько тонн.

Вид кристаллической ячейки льда первым удалось определить Лайнусу Пойлингу в 1935 году.

В такой элементарной ячейке каждый атом кислорода соседствует с четырьмя атомами водорода , причём угол между связями 109,5°, а у воды угол - 105°. Такое различие в углах приводит к искажению формы молекулы, что приводит к тому, что атомы водорода не могут располагаться посредине между атомами кислорода. Элементарная ячейка льда имеет гексагональную структуру, соответствующую шестисторонней симметрии снежинок.

Гексагональная структура льда остается устойчивой при комнатной температуре до температуры плавления. При других температурах и давлениях могут образовываться различного строения снежинки и льдинки.

Разные кристаллы не обязательно формируются разными элементами. Пример, алмаз и графит. Различие в их свойствах связано исключительно с различием их кристаллической структуры.

Минерал - природное тело с определённым химическим составом и кристаллической структурой, образующееся в результате природных физико-химических процессов и обладающее определёнными физическими, механическими и химическими свойствами.

Понятие «минерал» подразумевает твёрдое природное неорганическое кристаллическое вещество.

По высказыванию известного минералога, профессора Санкт-Петербургского горного института, "минерал - это кристалл". Ясно, что свойства минералов и горных пород теснейшим образом связаны с общими свойствами кристаллического состояния.

Русский учёный Фёдоров Е. С. установил, что в природе может существовать только 230 различных пространственных групп, охватывающих всевозможные кристаллические структуры.

К простым кристаллическим решёткам можно отнести

Простую кубическую (частицы располагаются в вершинах куба);

Гранецентрированную кубическую (частицы располагаются и в вершинах куба и в центре каждой грани);

Объёмноцентрированную кубическую (частицы располагаются и в вершинах куба и в центре каждой кубической ячейки);

Гексагональную.

Важнейшими характеристиками минералов являются кристаллохимическая структура и состав. Все остальные свойства минералов вытекают из них или с ними взаимосвязаны.

2.1 Виды кристаллов.

В зависимости от строения, кристаллы делятся на ионные, ковалентные, молекулярные и металлические.

Ионные кристаллы построены из чередующихся катионов (положительно заряженный ион) и анионов (отрицательно заряженный ион), которые удерживаются в определенном порядке силами электростатического притяжения и отталкивания. Ионные кристаллы образуют большинство солей неорганических и органических кислот, оксиды, гидроксиды, соли. В ковалентных кристаллах (их еще называют атомными) в узлах кристаллической решетки находятся атомы, одинаковые или разные, которые связаны ковалентными (образованные перекрытием пары валентных электронных облаков) связями. Эти связи прочные и направлены под определенными углами. Типичным примером является алмаз; в его кристалле каждый атом углерода связан с четырьмя другими атомами, находящимися в вершинах тетраэдра.

Молекулярные кристаллы построены из изолированных молекул, между которыми действуют сравнительно слабые силы притяжения. В результате такие кристаллы имеют намного меньшие температуры плавления и кипения, твердость их низка. Из неорганических соединений молекулярные кристаллы образуют многие неметаллы (благородные газы, водород, азот , белый фосфор, кислород, сера, галогены), соединения, молекулы которых образованы только ковалентными связями. Этот тип кристаллов характерен также почти для всех органических соединений.

Металлические кристаллы образуют чистые металлы и их сплавы. Такие кристаллы можно увидеть на изломе металлов, а также на поверхности оцинкованной жести. Кристаллическая решетка металлов образована катионами, которые связаны подвижными электронами («электронным газом»). Такое строение обусловливает электропроводность , ковкость, высокую отражательную способность (блеск) кристаллов.

Следует разделить идеальный и реальный кристалл.

2.2 Идеальный кристалл.

Является, по сути, математическим объектом, имеющим полную, свойственную ему симметрию, идеализированно ровные гладкие грани.

2.3 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. Реальный кристалл не обязательно обладает кристаллографическими гранями и правильной формой, но у него сохраняется главное свойство - закономерное положение атомов в кристаллической решётке.

Для наглядного представления таких структур используются кристаллические решётки, в узлах которых располагаются центры атомов или молекул (или ионов) вещества. Структурный элемент решётки минимального размера называется элементарной ячейкой. Вся кристаллическая решётка может быть построена путём параллельного переноса элементарной ячейки по некоторым направлениям.

Кристаллы, что немало важно, помнят свою предысторию, «место рождения».

Кристаллы образуются:

В момент образования вещества в результате химической реакции

При присоединении к молекуле солей молекулы воды

При осаждении растворённого вещества из раствора

При переходе газообразного или жидкого вещества в твёрдое

При росте кристаллов атомы располагаются в определенном порядке. В это время происходит внешнее воздействие (меняется температура, давление). из-за этого возникают дислокации, из-за них атомы располагаются в ином порядке. Получается, что по дислокации можно понять откуда этот кристалл, как он образовался, что происходит рядом. например снежинки не могут быть одинаковыми, потому что не может быть абсолютно идентичных условий образования, примесей, но все они имеют шестиугольную форму, поскольку имеют схожий основной состав и условия тоже ограничены (температура ниже 0 и т. д.).

Алмаз, графит и наноалмаз являются примером того, что не обязательно кристаллы разные по свойствам состоят из разных веществ. Эти вещества одинаковы по составу и различаются они только строением кристаллической решетки. Наноалмазы были обнаружены в природе в кратерах, образовавшихся от падения метеоритов. Наноалмазы находят применение при создании элементов наноэлектроники.

алмаз и графит наноалмаз

наноалмаз

кристаллическая решётка алмаза и графита

3. Свойства кристаллов.

Хоть реальные кристаллы, встречающиеся в нашей жизни, не обладают магическими свойствами, они обладают не менее интересными свойствами, такие как:

3.1 Симметрия.

Закономерность атомного строения (кристалл может быть совмещён сам с собой путём преобразований симметрии). В природе существует только 230 различных пространственных групп, охватывающих все возможные кристаллические структуры (это установил русский учёный Фёдоров Е. С.)

3.2Анизотропия.

Анизотропия - неодинаковость свойств кристаллов по различным направлениям. Анизотропия является характерным свойством кристаллических тел. При этом свойство анизотропии в простейшем виде проявляется только у монокристаллов. У поликристаллов анизотропия тела в целом может не проявляться вследствие беспорядочной ориентировки микрокристаллов, или даже не проявляется, за исключением случаев специальных условий кристаллизации, специальной обработки и т. п.

Причиной анизотропности кристаллов является то, что при упорядоченном расположении атомов, молекул или ионов силы взаимодействия между ними и межатомные расстояния оказываются неодинаковыми по различным направлениям. Причиной анизотропии молекулярного кристалла может быть также асимметрия его молекул. Макроскопически эта неодинаковость проявляется как правило лишь если кристаллическая структура не слишком симметрична.

4. Кристаллы песка.

Природная коллекция

Из песка получаются красивые природные коллекции.

Когда в пустыне выпадают осадки, вода быстро впитывается в песок. Если в песке много гипса, частицы его вымываются и уходят с водой вглубь. От сильной жары вода поднимается снова к поверхности. Когда происходит полное испарение воды, образуются новые гипсовые кристаллы. Так как формирование минерала происходит в слое песка, песок становится частью кристалла. И туристы, побывавшие в Сахаре с удовольствием берут эти камни - розы пустыни - в свои коллекции. Диаметр лепестков «розы пустыни» бывает от 2-3 миллиметров до нескольких дециметров. Окраска кристаллов целиком зависит от цвета песка, в котором они формировались. Белые «розы пустыни» находят в тунисской Сахаре, черные – в пустынях Аргентины.

Фото Чопорова А. Пустыня Сахара. Природная коллекция. “Роза пустыни”- песчаник

В наше время коллекционирование песка с разных пляжей и вулканов не редкость. Но мало кто знает, что коллекция песка это еще и коллекция кристаллов. Каждая песчинка это маленький кристалл кварца!

Песок из карьера в основном состоит из желтых кристалликов кварца, примеси содержит в минимальном количестве. В Песке из вулкана Гозо может попадаться обсидиан или вулканическое стекло. В песке из Греции многие песчинки не кристаллы кварца, а маленькие минералы других веществ. Белый песок с пляжей Туниса практически не содержит посторонних веществ. Он весь из белых кристаллов кварца. Песчаник является цельным камнем, состоящим из «слепленных» между собой песчинок. Горный хрусталь имеет много общего с песком. Это тоже кристаллики кварца, но только горный хрусталь крупнее по размерам.

Фото 1.Обычный песок из карьера. Фото 2. Песок с белых пляжей Туниса

Фото 3. Вулканический песок

из Греции. Фото 4. Рождение обсидиана

Фото 5. Песок с острова Гозо.

Фото сделаны в микроскоп с увеличением 10.

5. Теоретическая часть: «выращивание кристаллов».

5.1 Зачем выращивают кристаллы

Зачем создают искусственные кристаллы, если и так почти все твердые тела" вокруг нас имеют кристаллическое строение?

Прежде всего природные кристаллы не всегда достаточно крупны, часто они неоднородны, в них имеются нежелательные примеси. При искусствен­ном выращивании можно получить кристаллы крупнее и чище, чем в природе.

Есть и такие кристаллы, которые в природе редки и ценятся дорого, а в технике очень нужны. Поэтому разработаны лабораторные и заводские методы выращивания кристаллов алмаза, кварца, корунда. В лабораториях выращивают большие кристаллы, необходимые для техники и науки, искусственные драгоценные камни , кристаллические материалы для точных приборов; там создают и те кристаллы, которые изу­чают кристаллографы, физики, химики, металловеды, минералоги, открывая в них новые замечательные яв­ления и свойства. А самое главное - искусственно вы­ращивая кристаллы, создают вещества, каких вообще нет в природе, множество новых веществ. По словам академика Николая Васильевича Белова, крупный кристалл - это объект проявления, изучения и ис­пользования поразительных свойств кристалла, непре­рывно революционизирующих науку и технику.

В лабораториях и на заводах все более совершен­ствуют методы создания искусственных кристаллов с нужными для техники свойствами, так сказать, кри­сталлов «по мерке», или «на заказ».

Так же, когда мы выращиваем кристаллы, мы будто бы создаем кусочек сказки. Будто по волшебству из порошка и воды вырастают кристаллы. Интерес также состоит в том, что узнавая научное объяснение «сказки», нам кажется, что все, что окружает нас – сказка. Только не волшебники, а химики, не магический порошок, а монофосфат аммония, не волшебный кристалл со своими магическими свойствами и красотой, а обычный, но обязательно красивый.

6.Самостоятельное выращивание кристаллов

Кристаллы образуются:

1. В момент образования вещества в результате химической реакции

2. При присоединении к молекуле солей молекулы воды

3. При осаждении растворённого вещества из раствора

4. При переходе газообразного или жидкого вещества в твёрдое

6.1 Кристаллы фосфата аммония.

1. Подготовка материалов. Нам понадобится: фосфат аммония, мерный стакан, горячая вода, палочка для перемешивания, ёмкость для кристаллов (для выращивания второго типа ещё и камни).

2. Добавляем 70 мл горячей воды на 25 г фосфата аммония и тщательно размешиваем, пока фосфат аммония не растворится.

3. А) полученный раствор выливаем в ёмкость и ждём около суток.

Б) 1. В ёмкость для кристаллов насыпаем камни.

2. в ёмкость наливаем раствор и ждём около недели.

3.А другим раствором пропитываем кусок зелёной бумаги.

Можно вырастить кристаллы и на картоне (картон – пористая структура). Нужно натереть наждачкой края картонки и поставить ее в раствор. На схеме можно увидеть как происходит этот процесс. По капиллярам раствор попадает к краям картонки, происходит испарение и процесс кристаллизации, из раствора вырастают кристаллики.

Схема процесса роста кристалла:капилляры - испарение-кристаллизация

Результаты: (кристаллы фосфата аммония) : (Фото автора)

В этой системе кристаллов есть кристаллы дигидрофосфата аммония, это перспективный материал с нелинейными электрическими свойствами.

Выводы:

1.Мы узнали, что кристаллы помнят предысторию роста

2.Вырастили кристаллы из фосфата аммония, а так же кристаллы на картоне за счет капиллярного роста

3.Составили мини-коллекцию песка

Список литературы.

1. «Удивительные наноструктуры», Кеннет Деффейс и Стефен ДеффейсПод редакцией проф. , Бином 2011

2. «Горные породы и минералы» Научно - поп. издание. Москва, Мир, 1986

3. «Драгоценные камни», Смит Г, Мир, 1980

4. «Практическое руководство по минералогии», Смольянинов Н. А, геологическая литература, 1948

5. «Геологический словарь», М,1980

Турков Даниил

ПОЛНАЯ ПРЕЗЕНТАЦИЯ.

Ужасно интересно

Всё то, что не известно!!!

Сегодня речь пойдёт о

КРИСТАЛЛАХ

ГИПОТЕЗА: Кристалл- драгоценный камень.

ЧТО ТАКОЕ КРИСТАЛЛ?

Кристаллы – это поразительные создания природы. Нас восхищают их яркие цвета и прозрачность, ровные, гладкие грани и, самое главное, правильная форма. Кристаллы выглядят таким образом, словно их кто-то специально вырезал, отшлифовал и раскрасил... Именно этому «чуду» и посвящена работа…

Кристалл от греческого krystallos, первоначально – лёд, однако позже кристалл приобрел и еще одно название - горный хрусталь.

Это твёрдые тела, имеющие естественную форму правильных многогранников. Эта форма - следствие упорядоченного расположения в кристаллах атомов, образующих трёхмерно-периодическую пространственную укладку - кристаллическую решётку.

ЧТО ВОКРУГ НАС ЯВЛЯЕТСЯ КИСТАЛЛАМИ?

В природе существуют сотни веществ, образу­ющих кристаллы. Вода - одно из самых распро­страненных из них. Замерзающая вода превраща­ется в кристаллы льда или снежинки.

Вокруг нас кристаллом является и самые обычные вещи такие как сахар и соль.

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. Миллионы лет тому назад гранит был расплавленной массой минералов в жидком состоянии. В настоящее время в земной коре имеются массы расплавленных горных пород, ко­торые медленно охлаждаются и образуют кри­сталлы различных видов.

Например, горный гранит содержит кри­сталлы таких минералов, как кварц, полевой шпат и слюда.

Драгоценные камни тоже являются кристаллами! Это минералы, обладающие двумя основными характеристиками «драгоценности»: красота и редкость. Названия многих вам известны: алмаз, аметист, рубин, сапфир, изумруд, топаз и т.д.

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ О КРИСТАЛЛАХ.

1. Знаете ли вы, что кристаллы воспроизводят сами себя и таким образом растут? Их по праву можно называть "живыми" существами природы.

Самые большие кристаллы были обнаружены в 2000 году в Пещере кристаллов в шахтовом комплексе Найка, в мексиканском штате Чиуауа. Некоторые из найденных там кристаллов гипса достигают 15 метров в длину, а в ширину - 1 метр.

2. Известен и своими гигантскими, метровыми, кристаллами минерал сподумен.

3. Музей « Хрустальных миров» в Австрии.

Удивительный музей хрусталя открыт в 1995 году к столетнему юбилею компании Swarovski. Музей представляет собой интерактивную экспозицию изделий из хрусталя, где экспонаты можно рассмотреть, почувствовать, услышать и даже понюхать. Помещение музея представляет собой подземный лабиринт, где коридорами и лестницами связаны между собой экспозиционные залы. На входе посетителей встречает голова великана, глаза которой выполнены из зеленых кристаллов, а изо рта льется водопад. Согласно легенде в этих краях жил великан, который бережно хранил свои несметные сокровища, а теперь охраняет богатства Хрустальных миров Swarovski. В музее хранятся самый большой и самый маленький кристалл в мире занесенные в Книгу рекордов Гиннеса. Самый большой кристалл Сваровски имеет диаметр 40 см и весит 310 тысяч карат. Диаметр же самого маленького кристалла составляет всего-навсего 0,8 мм и увидеть его можно только через микроскоп. Сейчас Хрустальные миры Swarovski являются вторым по своей популярности музеем в Австрии.

4. Торбернит
Сколь завораживающе красив этот минерал, столь же он и смертельно опасен. Призмы ‎кристаллов торбернита содержат уран и способны вызвать у человека рак. Кроме того, при ‎нагревании эти камни начинают медленно испускать опаснейший для здоровья газ радон.

5. Клиноклаз‎
Редкий кристалл клиноклаз имеет один небольшой секрет – при нагревании этот изысканно ‎красивый минерал выделяет чесночный запах.‎

6. Белый барит, усыпанный кристаллами ванадинита ‎
Свое имя ванадинит получил в честь скандинавской богини красоты Ванадис. Этот минерал – ‎один из самых тяжелых на планете, поскольку он отличается высоким содержанием свинца. ‎Хранить кристаллы ванадинита стоит подальше от солнечных лучей, так как они склонны ‎темнеть под их воздействием.‎

7. Серебристый стибнит с баритом
Стибнит является сульфидом сурьмы, однако кажется, что он состоит из серебра высокой пробы. ‎Благодаря этому сходству однажды кто-то решил делать из этого материала элитные столовые ‎приборы. И это была очень плохая идея… Кристаллы сурьмы вызывают сильнейшее ‎отравление, даже после контакта с кожей необходимо тщательно промыть ее с мылом.‎

8. Халькантит
Очаровывающая красота этих кристаллов скрывает смертельную опасность: оказавшись в ‎жидкой среде, медь, содержащаяся в этом минерале, начинает стремительно растворяться, ‎грозя всему живому, оказавшемуся на ее пути. Всего один небольшой синий камешек способен ‎погубить целый пруд со всей его флорой и фауной, так что стоит относиться к нему крайне ‎осторожно.

9. Купросклодовскит
Игольчатые кристаллы купросклодовскита привлекают восхищенное внимание глубиной и ‎разнообразием своей зеленой расцветки, а также занятной формой. Однако этот минерал ‎добывается в урановых месторождениях и отличается высокой радиоактивностью и его следует ‎держать подальше не только от живых существ, но и даже от других минералов.‎

10. Метеорит палласит
Немецкий ученый Паллас в 1777 году доставил в музей Кунсткамера образцы редкого металла, ‎обнаруженного в Красноярске на месте падения метеорита. Вскоре в Петербург была ‎переправлена вся глыба внеземного происхождения весом 687 кг. Этот материал получил ‎название «палласово железо» или палласит. Аналогичного ему вещества из тех, что добываются ‎на нашей планете, не найдено. По оценкам специалистов этот метеорит представляет собой ‎железно-никелевую основу с многочисленными вкраплениями кристаллов оливина. ‎

11. Болеит
Небольшие кубические кристаллы синего цвета – болеиты – особенно ценятся в странах Южной ‎и Северной Америки. В России пока что этот редкий минерал в ходу замечен не был.‎

12. Крокоит‎
Название «крокоит» происходит от древнегреческого слова, означающего «шафран», поскольку ‎сходство поверхности кристалла с этой пряностью заметна невооруженным взглядом. Красная ‎свинцовая руда, коей является этот минерал, представляет особую ценность для ‎коллекционеров и знатоков.

13. Байлдонит
Своим цветом редкий кристалл байлдонит обязан содержащейся в его составе меди, а блеском – ‎высокому проценту свинца.‎

14. Висмут
Искусственно выращиваемые кристаллы висмута имеют узнаваемый радужный блеск на своей ‎темной поверхности. Такой эффект возникает из-за покрывающей ее оксидной пленки. Кстати, ‎оксид-хлорид висмута применяется при создании лаков для ногтей как средство для придания ‎им блеска. Так что искусственно выращенные кристаллы ещё и помогают женщинам быть красивыми и ухоженными.

15. Какоксенит
Выполняя роль включения, этот редкий минерал способен придать кварцу и аметисту ‎неповторимую расцветку и более высокую стоимость. Как представитель игольчатых ‎кристаллов, какоксенит невероятно хрупок.‎

ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ

Вам понадобится: вода, соль, сахар, стаканчики, картон, палочки, краски.

Для изготовления кристаллов палочки предварительно обмакиваются в воду, затем в соль/сахар и высушиваются в течении суток.

Приготовление раствора для изготовления кристаллов из соли/сахара. В подогретой воде растворяем соль/сахар, делаем насыщенный солевой раствор (который подкрашиваем голубой акварелью) и сахарный сироп.

Разливаем получившиеся растворы по стаканчикам.

Заранее приготовленные палочки аккуратно помещаем в приготовленные растворы. Сверху, проткнув картон палочкой накрываем им стаканчики. Картон на палочке необходим для предотвращения быстрого испарения жидкости.

Оставляем заготовки в тихим спокойном месте на неделю для выращивания кристаллов.

Итоги эксперимента

Кристалл из сахара получился удачно!

Но вот кристалл из соли не вышел, но почему?

Из-за чего не получился кристалл соли!

В ходе данного эксперимента не получились кристаллы из соли, а краска просто осела на дне стаканчика. Самостоятельно решить вопрос я не смог и обратился к интернету. Вот такие сведенья я нашёл:

«Да, не следует раскрашивать раствор, где растёт ваш кристалл, например красками или чем -нибудь подобным, - это лишь испортить сам раствор, а кристалл всё же не покрасит! Лучший способ получить цветные кристаллы - это подобрать нужную по цвету соль! Кристалл он так устроен что каждый атом встает на свое место.. так и получается кристалл. Если его покрасить то сама по себе затея провалится- во первых вы его покроете краской и он не сможет расти. во вторых, если использовать пигмент в чистом виде то вы привнесете в кристалл дефекты и он не будет красивым. В ринципе. многие природные кристаллы имеют цвет благодаря таким дефектам но надо точно знать какие вещества окрасят кристалл не нарушая его кристаллическую решетку, ну или достаточно гармонично в нее впишутся. »

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Ужасно интересно Всё то, что не известно!!! Ученика 4 класса Алексинской средней школы: Туркова Даниила Классный руководитель: Исаева Елена Ивановна

Сегодня речь пойдёт о КРИСТАЛЛАХ ГИПОТЕЗА: Кристалл- драгоценный камень. Задачи: 1. Узнать, что такое кристалл. 2. Узнать, что вокруг нас является кристаллами. 3. Узнать интересные факты о кристаллах. 4. Вырастить кристаллы в домашних условиях. Цель: Найти опровержение тому, что кристаллы это только драгоценные камни

ЧТО ТАКОЕ КРИСТАЛЛ? Кристаллы – это поразительные создания природы. Нас восхищают их яркие цвета и прозрачность, ровные, гладкие грани и, самое главное, правильная форма. Кристаллы выглядят таким образом, словно их кто-то специально вырезал, отшлифовал и раскрасил... Именно этому «чуду» и посвящена работа … Кристалл от греческого krystallos , первоначально – лёд, однако позже кристалл приобрел и еще одно название - горный хрусталь. Это твёрдые тела, имеющие естественную форму правильных многогранников. Эта форма - следствие упорядоченного расположения в кристаллах атомов, образующих трёхмерно-периодическую пространственную укладку - кристаллическую решётку.

ЧТО ВОКРУГ НАС ЯВЛЯЕТСЯ КИСТАЛЛАМИ? В природе существуют сотни веществ, образу­ющих кристаллы. Вода - одно из самых распро­страненных из них. Замерзающая вода превраща­ется в кристаллы льда или снежинки.

Вокруг нас кристаллом является и самые обычные вещи такие как сахар и соль.

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. Миллионы лет тому назад гранит был расплавленной массой минералов в жидком состоянии. В настоящее время в земной коре имеются массы расплавленных горных пород, ко­торые медленно охлаждаются и образуют кри­сталлы различных видов.

Например, горный гранит содержит кри­сталлы таких минералов, как кварц, полевой шпат и слюда. Кварц Полевой шпат Слюда

Драгоценные камни тоже являются кристаллами! Это минералы, обладающие двумя основными характеристиками «драгоценности»: красота и редкость. Названия многих вам известны: алмаз, аметист, рубин, сапфир, изумруд, топаз и т.д. Алмаз Аметист Рубин Сапфир Изумруд Топаз

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ О КРИСТАЛЛАХ 1. Знаете ли вы, что кристаллы воспроизводят сами себя и таким образом растут? Их по праву можно называть "живыми" существами природы. Самые большие кристаллы были обнаружены в 2000 году в Пещере кристаллов в шахтовом комплексе Найка, в мексиканском штате Чиуауа. Некоторые из найденных там кристаллов гипса достигают 15 метров в длину, а в ширину - 1 метр.

2. Известен и своими гигантскими, метровыми, кристаллами минерал сподумен. В 1914 году было опубликовано сообщение, что в руднике Этта, Южная Дакота, б ыл найден кристалл сподумена длиной 42 фута (12,8 м) и весом 90 тонн.

3 . Музей « Хрустальных миров» в Австрии. Удивительный музей хрусталя открыт в 1995 году к столетнему юбилею компании Swarovski . Музей представляет собой интерактивную экспозицию изделий из хрусталя, где экспонаты можно рассмотреть, почувствовать, услышать и даже понюхать. Помещение музея представляет собой подземный лабиринт, где коридорами и лестницами связаны между собой экспозиционные залы. На входе посетителей встречает голова великана, глаза которой выполнены из зеленых кристаллов, а изо рта льется водопад. Согласно легенде в этих краях жил великан, который бережно хранил свои несметные сокровища, а теперь охраняет богатства Хрустальных миров Swarovski . В музее хранятся самый большой и самый маленький кристалл в мире занесенные в Книгу рекордов Гиннеса. Самый большой кристалл Сваровски имеет диаметр 40 см и весит 310 тысяч карат. Диаметр же самого маленького кристалла составляет всего-навсего 0,8 мм и увидеть его можно только через микроскоп. Сейчас Хрустальные миры Swarovski являются вторым по своей популярности музеем в Австрии.

4 . Клиноклаз ‎ Редкий кристалл клиноклаз имеет один небольшой секрет – при нагревании этот изысканно ‎красивый минерал выделяет чесночный запах. ‎

5 . Метеорит палласит Немецкий ученый Паллас в 1777 году доставил в музей Кунсткамера образцы редкого металла, ‎обнаруженного в Красноярске на месте падения метеорита. Вскоре в Петербург была ‎переправлена вся глыба внеземного происхождения весом 687 кг. Этот материал получил ‎название « палласово железо» или палласит. Аналогичного ему вещества из тех, что добываются ‎на нашей планете, не найдено. По оценкам специалистов этот метеорит представляет собой ‎железно-никелевую основу с многочисленными вкраплениями кристаллов оливина. ‎

6 . Висмут Искусственно выращиваемые кристаллы висмута имеют узнаваемый радужный блеск на своей ‎темной поверхности. Такой эффект возникает из-за покрывающей ее оксидной пленки. Кстати, ‎оксид-хлорид висмута применяется при создании лаков для ногтей как средство для придания ‎им блеска. Так что искусственно выращенные кристаллы ещё и помогают женщинам быть красивыми и ухоженными.

ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ Вам понадобится: вода, соль, сахар, стаканчики, картон, палочки, краски.

Для изготовления кристаллов мне понадобились палочки, которые я предварительно намочил, обмакнул в соль/сахар и высушил в течении суток.

Приготовление раствора для изготовления кристаллов из сахара и соли. При нагреве соль/сахар лучше растворяются.

Я переливаю получившийся раствор по стаканчикам.

Заранее приготовленные палочки я аккуратно помещаю в приготовленные растворы. Картон на палочке необходим для предотвращения быстрого испарения жидкости.

Этап приготовления закончен. На неделю стаканчики убираем в тёплое/спокойное место

Это палочки с солью/сахаром в растворе спустя неделю.

ИТОГИ ЭКСПЕРИМЕНТА Кристалл из сахара получился удачно! Но вот кристалл из соли не вышел, но почему?

ИЗ-ЗА ЧЕГО У МЕНЯ НЕ ПОЛУЧИЛСЯ КРИСТАЛЛ ИЗ СОЛИ! В ходе данного эксперимента не получились кристаллы из соли, а краска просто осела на дне стаканчика. Самостоятельно решить вопрос я не смог и обратился к интернету. Вот такие сведенья я нашёл: «Да, не следует раскрашивать раствор, где растёт ваш кристалл, например красками или чем - нибудь подобным, - это лишь испортить сам раствор, а кристалл всё же не покрасит! Лучший способ получить цветные кристаллы - это подобрать нужную по цвету соль! Кристалл он так устроен что каждый атом встает на свое место. . так и получается кристалл. Если его покрасить то сама по себе затея провалится- во первых вы его покроете краской и он не сможет расти. во вторых, если использовать пигмент в чистом виде то вы привнесете в кристалл дефекты и он не будет красивым. В принципе.. многие природные кристаллы имеют цвет благодаря таким дефектам но надо точно знать какие вещества окрасят кристалл не нарушая его кристаллическую решетку, ну или достаточно гармонично в нее впишутся.»

Кристаллы - поразительные создания природы. Нас восхищают их яркие цвета и прозрачность, ровные, гладкие грани и, самое главное, правильная форма. Кристаллы выглядят таким образом, словно их кто-то специально вырезал, отшлифовал и раскрасил... Именно этому «чуду» и посвящена работа...

Кроме того, возникла мощная отрасль промышленности, сосредоточенная на производстве различных кристаллов, используемых в электронике, радиотехнике, оптике, лазерной технике, технике измерений - практически везде. Это победное шествие кристаллов - тружеников, природных и искусственных, продолжается, и замены им пока не видно.

Объект работы - кристаллы.

Предмет исследования - процесс кристаллизации.

Я выдвигаю гипотезу , что кристаллы возникают благодарю испарению.

Цель проекта : изучение «мира кристаллов» и способов их выращивания.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи :

1. Узнать факты о кристаллах.
2. Вырастить кристаллы в домашних условиях.

Методами работами я выбрал, во-первых изучение литературы, Интернета по теме, самое интересное - опыты, а также обобщение и наблюдение.

Удивительный мир кристаллов

Кристаллы - поразительные создания природы. Нас восхищают их яркие цвета и прозрачность, ровные, гладкие грани и, самое главное, правильная форма. Кристаллы выглядят таким образом, словно их кто-то специально вырезал, отшлифовал и раскрасил.

Кристаллическая решётка - вспомогательный геометрический образ, вводимый для анализа строения кристалла. Примеры кристаллических решеток можно посмотреть в Приложении1.

А встречались ли вы в жизни с кристаллами? Конечно, да! Оказывается мы живём в мире кристаллов. Их разнообразие и применение подробно рассмотрено в Приложении1.

Мои опыты

Опыт №1. Выращивание кристаллов с помощью набора «Разноцветные кристаллы».

Данный опыт был осуществлен по инструкции к набору «Разноцветные кристаллы».

Дня через два я заметил, что появились первые небольшие кристаллы, а еще через несколько дней они увеличились в размерах.

Опыт № 2. Кристаллизация сахара.

Мне потребовалось: сахар, вода, стакан, фильтр, нить, скрепка.

Через несколько дней образовались кристаллы на нити.

Подробное описание опыта можно увидеть в Приложении1.

Опыт 3. Кристаллизация соли.

Мне потребовалось: соль (морская), вода, стакан, фильтр, нить, затравка (кристаллик морской соли).

Кристалл соли стал увеличиваться в размерах, т.е. расти.

Подробное описание опыта можно увидеть в Приложении1.

Заключение

Много интересных фактов о кристаллах я теперь знаю. В природе кристаллы растут тысячи лет, а ученые изобрели быстрые способы выращивания искусственных кристаллов, что широко используется повсеместно. И я вырастил кристаллы в домашних условиях. Выращивание искусственных кристаллов очень увлекательный и важный для современной жизни процесс.

Детей завораживает всё необычное, а что может быть удивительней растущих кристаллов! Особенно, когда за их ростом можно наблюдать. Благо, что на сегодняшний день у родителей есть достаточно возможностей провести подобные опыты дома. Выращивание кристаллов, для детей является настоящим путешествием в начальную химию и познание природных явлений. Сегодня я вам покажу какие красавцы выросли из нашего набора, расскажу какой цвет повел себя лучше, разберем несколько интересных фактов об объекте изучения.

Здравствуйте уважаемые читатели блога, уверена, что ни одного из вас не оставят равнодушными правильные грани кристаллов. Они как будто кем-то специально выточены в ровные многогранники. Моего сына, которому сейчас 6 лет 3 месяца, всегда восхищали прозрачные камни в моих украшениях, он как Кай из “Снежной королевы”, мог часами рассматривать их огранку. Исходя из этого интереса, мы уже выращивали , а также ко дню Святого Валентина. И хотя у нас еще осталось немного буры, хотелось продолжить опыты с этими великолепными твердыми телами. Для этого я приобрела набор Удивительные кристаллы (наш в американском варианте Crystal Growing). Похожий той же марки имеется в Озон .

Набор для детей

В него входит:

1. 3 пакета Фосфорнокислого аммония.
2. 3 маленьких упаковки:
   белый порошок (Алюминиевый сульфат калия);
   голубой (Алюминиевый сульфат калия, хлорид натрия и искрящийся синий краситель);
   красный (Алюминиевый сульфат калия и амарант).
3. Контейнер для кипятка.
4. Прозрачные контейнеры 3 размеров для выращивания, а в дальнейшем защиты от пыли.
5. Крышки для установки готовых твердых тел.
6. Картонные кольца.
7. Мерная ложечка.
8. Инструкция.

Выращивание кристаллов для детей – инструкция

Итак, действуем по инструкции:

Помощь взрослого обязательна!

1. Берем 200мл чистой воды, от ее чистоты зависит прозрачность конечного продукта, доводим до 100 градусов или просто до кипения. Выливаем кипяток в специально отведенный для этого контейнер (можно использовать обычный стакан).
2. Высыпать в емкость с кипятком содержимое одного большого пакета и мешать до тех пор пока всё не растворится. Дать 15 минут остыть, лучше использовать термометр для воды. Идеальной считается температура 40 градусов Цельсия.
3. Перелить остывшую жидкость в шестиугольный контейнер, в нем и будем выращивать. Подождать еще 30 минут, чтобы смесь стабилизировалась.
4. Теперь выбираем цвет, который нам хотелось бы иметь: в брошюре есть отдельный пункт, где описывается как можно смешать цвета, чтобы получить фиолетовый, розовый, нежно-голубой. Или выбираем основные. На этом этапе нужно учитывать, что контейнер должен находиться в месте, где удобно наблюдать за ростом и не будет надобности передвигать его в течении 4-7 дней. Для правильного формирования, нужна температура около 20 градусов Цельсия. Поэтому стоит выбрать теплую комнату или поставить контейнер на холодильник, где также будет тепло.
5. Аккуратно, при помощи мерной ложечки, насыпаем содержимое маленького пакетика, распределяя равномерно по всей поверхности воды. НЕ ПЕРЕМЕШИВАТЬ!
6. Наблюдаем за процессом каждые 2-3 часа. Если условия соблюдены, в первый день кристаллы вырастут примерно на 50мм. И станут выше около 40мм через 4-7 дней. Размер зависит от среды в которой они содержатся, в холоде процесс займет больше времени, в единичных случаях может затянуться до нескольких недель.
7. Если через 2-3 дня, мелкие кристаллические образования появятся на стенках контейнера, нужно положить сверху картонное кольцо, которое входит в набор. Оно поможет прекратить “побег” материала.
8. Как только кристаллы выросли, нужно вылить жидкость из контейнера, придерживая содержимое рукой. Второй раз жидкость использовать не получится, поэтому удостоверьтесь, что процесс завершен. Чтобы рассмотреть какой размер вырос в цветной воде, посветите на нее фонариком.
9. Аккуратно сполосните чистой водой готовые экземпляры. Не лейте много, это может их повредить! Вымойте контейнеры, в которых они находились, насухо вытрите. Возьмите крышки-подставки, которые до этого не использовались. Установите своих красавцев на подставку и накройте контейнером шестиугольной формы сверху.
10. Теперь можно любоваться!

Наш опыт

Помимо имеющегося в наборе, мы с сыном использовали кухонные часики с таймером и термометр. Это помогло нам засекать точное время ожидания, не отвлекаясь от других занятий. Определять температуру воды, моему мальчику уже приходилось, но повторение не повредит в обучающем процессе.

Выбрали цвета белый (основной) для большой емкости, синий (основной) для среднего размера и еще один смешали (красный и синий), в надежде получить фиолетовый. На этой фотографии видно, что в прозрачной воде через 45-50 минут уже появились образования. С емкости среднего размера цветное содержимое только что высыпано и постепенно опускается на дно.

А через 2 часа стало понятно, что в “фиолетовом”, делаю кавычки, так как он таковым не стал, рассмотреть ничего невозможно. В связи с этим, советую не смешивать краски, если хотите наблюдать за процессом формирования. Зато в белом, рост был виден отлично!

Наши баночки стояли около стеклянной двери на террасу. В Доминиканской республике, где мы проживаем, практически всегда жарко. Но этот январь выдался прекрасным! Температура практически весь месяц держалась в районе +20+28 по Цельсию. И всё же солнечные лучи периодически “устраивали нам шоу”. Вот так голубой растущий кристалл выглядел через 2 дня.

Затем мы уехали на три дня к морю и по возвращении сразу занялись “купанием” наших красавцев. Небольшой парад звезд:

Вот что получилось при смешивании красного с синим:

Сейчас они стоят под колпачками, в которых росли, и сын может рассматривать их, любоваться сколько душе угодно.

Вам также могут быть интересны наборы:

И вот этот , его содержимое можно посмотреть в видео:

Как это работает?

Когда мы высыпаем кристаллический комплекс в очень горячую воду, он разбивается на крошечные частицы. Эти частицы намного меньше, чем может видеть наш глаз. Теперь мы имеем кристаллический раствор, он настолько плотен, что если бы мы насыпали в него больше порошка, тот уже не смог бы раствориться.

Медленно вода остывает, какая-то ее часть испаряется. Теперь она не может держать содержимое растворенным и частицы начинают собираться в группы. Со временем другие также прикрепляются к ним и группы объединяются. Соединение происходит организованным способом, делая кристаллы, которые мы видим, с прямыми, плоскими краями.

Дорогие родители, надеюсь моя статья оказалась для вас интересной, и вызвала желания повторить опыт. Выращивание кристаллов, для детей – это поистине интересное занятие, и что немаловажно, совместное времяпровождение с родителем. Поделитесь, пожалуйста, со мной в комментариях, если вы уже пробовали выращивать кристаллы в домашних условиях? Из чего они были? Какой формы? А я на этом прощаюсь с вами, до следующих интересных статей. И не забудьте подписаться, чтобы не пропустить их!

Цель исследования С помощью литературных и интернет-источников узнать что такое кристаллы, что изучает наука – кристаллография. Узнать какие бывают и где встречаются кристаллы в природе. На примере снежинок узнать о строении кристаллов и от чего зависит их форма. Познакомиться с применением кристаллов. Вырастить кристаллы в домашних условиях.

Уилсон Бентли Первую удачную фотографию снежинки под микроскопом сделал в 1885 году американский фермер Уилсон Бентли. С тех пор он уже не мог остановиться. До конца жизни, сорок с лишним лет, Бентли фотографировал их. Более пяти тысяч кристаллов, и ни одного одинакового.

В 1932 году физик-ядерщик Укихиро Накайя, профессор Университета в Хоккайдо, занялся выращиванием искусственных снежных кристаллов, что позволило составить первую классификацию снежинок и выявить зависимость величины и формы этих образований от температуры и влажности воздуха.

В городе Кага, расположенном на западном берегу острова Хонсю, существует основанный Укихиро Накайя Музей снега и льда, носящий теперь его имя (он выстроен в виде трех шестиугольников). В музее хранится машина для получения снежинок. Накайа выделил среди снежинок 41 индивидуальный морфологический тип, а метеорологи С. Магано и Сю Ли в 1966 году описали уже 80 типов кристаллов.

Звёздчатые дендриты кристалл или другое образование, имеющее древовидную, ветвящуюся структуру. Они имеют шесть симметричных основных веток и множество расположенных в произвольном порядке ответвлений. Их размер - 5 мм и более в диаметре, как правило, они плоские и тонкие - всего 0.1 мм.

Цвет снега Свет, пробившийся через толщу снега возле края этой ямки, будет казаться желтоватым, глубже он становится желтовато- зеленым, голубовато- зеленоватым и, наконец, ярко синим. Отсвет голубого неба здесь ни при чем, и чтобы убедиться в этом, можно провести опыт в пасмурную погоду или заглянуть в отверстие через картонную трубку. Оборудование для проведения опыта соль для выращивания кристаллов (если вы еще никогда не выращивали кристаллов, то советую использовать медный купорос; он продается в садоводческих и хозяйственных магазинах и из него получаются красивые синие кристаллы); сосуды на 500 мл; фильтрованная бумага или вата; толстые нитки, каркасы;