Исследовательская работа "Выращивание кристаллов в домашних условиях".выполненная под руководством учителя начальных классов Воссиной Л. А.

Исследовательская работа

Тема: «Выращивание кристаллов в домашних условиях»

                                                                                    Работу выполнил:

                                                                                      Ученик 2 «б» класса

                                                                                      Истомин Дмитрий

                                                                                       Руководитель:

                                                                                       Воссина Л. А.

с. Кинель-Черкассы

                                                        2017

 Содержание.

Введение. ………………………………………………………………………………3

Основная часть…………………………………………………………………………4

1.1 Что такое кристалл…………………………………………………………………4

1.2 Разновидности кристаллов…………………………………………………………4

1.3 Применение кристаллов……………………………………………………….….4

Практическая часть……………………………………………………………..............7

2.1 Опыт 1. Выращивание кристаллов из поваренной соли……………………8

2.2 Опыт 2. Выращивание кристаллов из лимонной кислоты……………………..8

2.3 Выводы……………………………………………………………………………10

Заключение……………………………………………………………………………11

Используемая литература……………………………………………………………12

Приложение………………………………………………………………………13 - 19

                                     Введение.

В школе, на уроках окружающего мира нам часто приводят в пример кристаллы, показывая их на слайдах, но мы никогда не могли подержать их в руках. Я всегда с восхищением смотрел на фотографии кристаллов. В связи с этим передо мной встала проблема:  смогу ли я вырастить кристаллы в домашних условиях? Мне захотелось самому сделать кристалл и показать его одноклассникам.

Цель работы: провести исследование по выращиванию кристаллов в домашних условиях из поваренной соли и лимонной кислоты. Освоить методику выращивания кристаллов.

 Гипотеза: я предполагаю, что в домашних условиях можно вырастить некоторые виды кристаллов.

Объект исследования: растворы поваренной соли и лимонной кислоты.

Предмет исследования: процесс кристаллизации.

Для достижения поставленной цели мною были поставлены следующие задачи:

1.     Изучить литературу и материалы из интернета по данной теме и освоить методику выращивания кристаллов.

2.     Вырастить кристаллы из соли и лимонной кислоты.

3.     Провести анализ получившихся результатов.

4.     Сделать выводы и представить результаты.

Для решения поставленных задач я буду использовать следующие методы: опыты, наблюдения, изучение литературы и материалов из интернета.

                                     Основная  часть.

1.1 Что такое кристалл.

В школьных учебниках и энциклопедиях кристаллами обычно называют твердые тела, образующиеся в природных или лабораторных условиях и имеющие вид многогранников. Поверхность таких фигур ограничена более или менее совершенными плоскостями — гранями, пересекающимися по прямым линиям — ребрам. Точки пересечения ребер образуют вершины.

Кристалл — это твердое состояние вещества. Составляющие кристалла- частички, которые выстраиваются и соединяются между собой разными способами. Из-за этого кристаллы могут иметь различные формы и размеры.

 Название «кристалл» произошло от греческих слов «холод» и «застывший лед».

Наука о кристаллах началась с изучением горного хрусталя с 17 века. Его блестящие бесцветные кристаллы впервые нашли  в древности, среди вечных снегов, в швейцарских Альпах.

1.2 Разновидности кристаллов.

Существуют разные кристаллы. Бывают очень тонкие кристаллы, их толщина меньше чем у листа бумаги, бывают огромные пласты, толщиной в несколько метров. Так же есть кристаллы, которые находятся глубоко под землей, их размеры достигают человеческого роста. Бывают кристаллы очень маленькие, острые и узкие как иголки. Некоторые минералы образуют кристаллы, которые возможно увидеть только под микроскопом.

1.3 Применение кристаллов.

Применения кристаллов в науке и технике разнообразно. Самый твердый и самый редкий из природных минералов - ал­маз. Сегодня алмаз в первую очередь камень-работник, а не камень-украшение. Благодаря своей исключительной твердости алмаз играет гро­мадную роль в технике. Алмазными пилами распиливают камни. 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 и сапфир относятся к самым красивым и самым дорогим из драгоценных камней. У всех этих камней есть и другие качества, более скромные, но полезные. Кроваво-красный рубин и синий сапфир - это родные братья, это вообще один и тот же мине­рал - корунд, окись алюминия А1₂О₃. Разница в цвете возникла из-за очень малых примесей в окиси алюминия: ничтожная добавка хрома превращает бесцветный корунд в кроваво-красный 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.  Новая жизнь рубина - это лазер или, как его называют в науке, оптический квантовый генератор (ОКГ), чудесный прибор наших дней. В 1960г. был создан первый лазер на рубине. Оказалось, что кристалл рубина усиливает свет. Лазер светит ярче тысячи солнц.

Сапфир прозрачен, поэтому из него делают пластины для опти­ческих приборов.

Основная масса кристаллов сапфира идет в полупроводниковую промышленность.

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.

Пьезоэлектрические кристаллы широко применяются для вос­произведения, записи и передачи звука.

В технике также нашел своё применение поликристаллический материал поляроид.

Поляроид - это тонкая прозрачная пленка, сплошь заполненная крохотными прозрачными игольчатыми кристалликами вещества, поляризующего свет. Все кристаллики распо­ложены параллельно друг другу, поэтому все они одинаково поляри­зуют свет, проходящий через пленку.

       Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках 20 в. Некоторые кристаллы генерируют электрический заряд при деформации. 
       Полупроводниковые приборы, революционизировавшие электронику, изготавливаются из кристаллических веществ, главным образом кремния и германия. 
 Перечень видов применения кристаллов уже достаточно длинен и непрерывно растет.
Существует довольно много методов применения кристаллов в терапии. Самый простой - контактное врачевание. Вы прикладываете к больному месту камень или носите украшение из него. Такие украшения для лечебных целей можно применять в течение суток в зависимости от вашего заболевания.

.

2. Практическая часть.

2.1 Методика.

Для выращивания кристаллов я выбрал методику Максима Мартынова.

 Из его методики я запомнил главное:

1)    нельзя при росте часто вынимать кристаллик из раствора.

2)    Нельзя допускать попадание мусора в раствор.

3)    Следить за уровнем раствора.

4)    Добавлять насыщенный раствор по мере испарения воды.

2.2 Опыт 1. Выращивание кристаллов из поваренной соли.

Для опыта мне понадобилось: стаканчик для приготовления раствора, один стакан кипятка, соль, старый СД диск для крепления нитки с кристалликом соли. ( Приложение 1 рис. 1) Я насыпал примерно половину стакана соли, залил кипятком и размешал  до полного растворения соли. ( Приложение1 рис .2) Затем досыпал по 1 ст. ложке соли и помешивал,  пока соль не перестала растворяться.  Это значило, что у меня получился концентрированный раствор из поваренной соли для выращивания  кристалла. Затем я процедил раствор через бумажную салфетку, чтобы в нем не осталось кристалликов соли. ( Приложение1рис.3).  Дальнейшие действия я описал в таблице 1.

                              Таблица 1. Выращивание кристаллов из поваренной соли.

Периоды наблюдений	Описание действий	Полученные результаты
1-й день	Приготовил раствор из соли и горячей воды. Оставил его охлаждаться. Поместил в стакан кристаллик соли, привязав его к нитке. (Приложение 1. рис.4,5).	Видимых изменений нет
2-й день	Провел наблюдение	Видимых изменений нет
5-й день	Провел наблюдение .Добавил насыщенный раствор поваренной соли.	Жидкость начала испаряться. Начался процесс кристаллизации. На нитке и стенках стакана образовались кристаллики. (Приложение 1 рис.6,7).
10-й день	Провел наблюдение, измерил кристалл линейкой. ( Приложение 1рис .8).	Кристаллик, который мы привязывали к нитке, вырос до 5 мм, вокруг него образовалось много мелких кристалликов. ( Приложение 1рис.8.)
20-й день	Провел наблюдение, измерил кристалл.	Основной кристалл вырос на 3 мм. По всей нитке множество маленьких кристалликов.

2.3 Опыт 2 . Выращивание  кристаллов из раствора лимонной кислоты.

Для приготовления раствора из   лимонной кислоты мне понадобились: стаканы, шесть пакетов по 50 гр. лимонной  кислоты, холодная вода, нитки и карандаш. (Приложение 1 рис.1.)

Насыщенный раствор этого вещества получить не просто, так как лимонная кислота  очень хорошо растворяется в воде. В стакан с водой мы добавляем лимонную кислоту до тех пор, пока она не перестанет растворяться. На приготовление концентрированного раствора я потратил пять дней. Только по истечении этих дней лимонная кислота перестала растворяться, и я понял, что раствор готов.  После этого раствор был профильтрован через сложенную вдвое бумажную салфетку. Дальнейшие действия я описал в Таблице 2.

Таблица 2 опыт с лимонной кислотой.

Периоды наблюдений	Описание действий	Полученные результаты
1-й день	Готовим раствор. В стеклянный стакан высыпаем два пакета по 50 г  лимонной кислоты, заливаем все холодной водой, размешиваем до полного растворения.  (Приложение 2 рис 1,2.)
Со 2-го по 5-й день	В получившийся раствор добавляем по 1 ст. л. Лимонной кислоты, периодически помешивая, пока кристаллики не перестанут растворяться.	Раствор становится концентрированным .Он более густой, как сироп.
6-й день	Процеживаем раствор через салфетку. Из оставшихся на ней кристалликов выбираем самые крупные. Один привязываем на нитку, и несколько опускаем на дно стакана.( Прил.1 рис.3.)	Раствор для выращивания кристаллов готов. В нем начали расти маленькие кристаллики.
10-й день	Наблюдаем за ростом кристаллов. Добавляем насыщенный раствор лимонной кислоты.	Жидкость начала испаряться. Кристаллики выросли на 2-3 мм.
15-й день	Измеряем кристаллы.	Два кристалла выросли до 1 см, остальные  по 5 мм.  (Приложение 2 Рис.4,5,6.)
16-й день	Раскладываем кристаллы в два стакана. В один добавляем  краситель. (Прил.2 рис.7.)
20-й день	Измеряем кристаллы.	Кристалл на нитке остался прежним, рядом с ним вырос кристалл в 2 см. (Приложение 2 рис.8) Кристаллы, помещенные на дно стакана, выросли по 2 см.  (приложение2 рис.10) Кристаллы в  прозрачном  растворе стали по1 и 1,5 см (Приложение 2 рис.9)

Проделанная работа позволила мне сделать следующие выводы:

1.     Кристаллы – это твердые тела, которые растут, присоединяя частицы вещества из жидкости или пара.

2.     Вырастить кристаллы в домашних условиях возможно, что подтверждает мою гипотезу.

3.     Самым доступным и безопасным будет выращивание кристаллов из лимонной кислоты и соли, так как мы употребляем эти вещества в пищу и используем ежедневно в быту.

4.     Кристаллы лимонной кислоты растут быстрее, чем кристаллы из соли.

5.     Кристалл лимонной кислоты однородный, прозрачный. А кристалл соли состоит из множества кристалликов.

                                                      Заключение.

 В ходе работы над проектом я познакомился с историей возникновения кристаллов. Освоил методику выращивания кристаллов и провел наблюдения за процессом кристаллизации поваренной соли и лимонной кислоты. Убедился на практике в том, что кристаллы имеют различную форму. Узнал, что скорость роста кристаллов зависит от испарения жидкости. При выращивании важно соблюдать  правила. Они описаны в практической части: приготовление раствора. Вырастить кристалл можно в течение 14-20 дней. Все зависит от желаемого размера. Кристаллы могут быть разного цвета. Добавление красителя в раствор не влияет на рост кристаллов. В результате проведенных исследований гипотеза полностью подтверждается: мне удалось вырастить кристалл из поваренной  соли и лимонной кислоты в домашних условиях.

Мне очень понравилось выращивать кристаллы. Это очень увлекательное занятие. В результате проведенных  исследований и опытов, мне удалось вырастить кристаллы самостоятельно в домашних условиях. Я не хочу останавливаться на своих достижениях, и планирую вырастить кристаллы и из других веществ. Я показал получившиеся кристаллы одноклассникам.  Ребята заинтересовались моей работой, некоторые решили сами попробовать провести такой эксперимент у себя дома. Мои кристаллы можно использовать в качестве наглядного материала на уроках окружающего мира.

Литература

1. Алексинский В.Н. Занимательные опыты по химии: Книга для учителя. - М.: Просвещение,1995.

 2. Википедия http://ru.wikipedia.org/wiki/Заглавная_страница

 3. Все о минералах http://urai.net.ru/nano/

 4. Джуди Холл Магические кристаллы, 2010.

5. Леенсон И.А. Занимательная химия для детей и взрослых.

6. Твой первый АТЛАС определитель МИНЕРАЛЫ.

7. Максим Мартынов. Выращивание кристаллов. https://thoisoi.ru/?p=351

                                                                                                   Приложение 1.

Рис.1

 Рис.2

Рис.3     

Рис.4    

Рис.5

Рис.6

Рис.7

Рис.8

Приложение 2.

Рис.1

Рис.2

Рис.3 

Рис.4   

Рис.5 

Рис.6

Рис.7  

Рис.8     

Рис.9 

Рис.10