Проектно-исследовательская работа по теме "Правила ыращивания кристаллов"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 2 имени ученого В. З. Власова г. Таруса, Калужской области»

 «Правила Выращивания кристаллов»

Выполнила: Кондратьева Полина,

10 класс

Руководитель: Зорина П.Ю.

 

                                     Таруса, 2016 г.

Содержание

Введение…………………………………………………………………..3

Основная часть…………………………………………………………..5

1.Общая характеристика кристаллов……………………………………5

         1.1. Определение кристаллов……………………...……...….…….5

         1.2. Строение кристаллов…………………………………………..6

         1.3. Рост кристаллов………………………………………………..9

2. Применение кристаллов. ……………………………………………..11

        2.1 Применения кристаллов в науке и технике…………………..11

        2.2. Кристаллы в Тарусе.

        Работы Щербакова Вячеслава Викторовича………………….….13

3.Выращивание кристаллов………………………………………….….15

        3.1 Механизм выращивания…………………………………….…15

        3.2 Правила выращивания……………………………………..…..16

Заключение……………………………………………………….……..17

Литература………………………………………………….…………...18

Приложение 1…………………………………………………………...19

Приложение 2 (Фото отчет)…………………………………………...22

Приложение 3. Брошюра ……………………………………………...24

Введение.

Кристаллы, кристаллы, соцветья
во мглу погруженной земли.
Когда расцвели вы, на свете
другие цветы не цвели.
Нацежен был мало-помалу
Из мрака лучистый хрусталь,
чтоб стало под силу кристаллу
вместить невместимую даль.
Тускла на свету, но как факел
кристалла живая свеча
пылает во мраке…Во мраке –
начало любого луча.

(Мигель де Унамуно)

Окружающее нас на Земле вещество находится в одном из самых удивительных состояний – в высокоупорядоченной кристаллической фазе. Почти все вокруг, по крайней мере в неживой природе, и почти все, что мы умеем производить и изготовлять сами, имеет кристаллическую форму. При этом замечательное многообразие типов кристаллов и их свойств не только вызывает изумление, но и позволяет говорить о прямом влиянии кристаллов на всю историю человечества и ее культуру.

Рис.1 Кристаллы хлорида натрия (поваренной соли)

Подавляющее большинство используемых в современной технике материалов имеет кристаллическое строение. Исключение составляет, пожалуй, только широко известное и используемое стекло – аморфный материал. Поэтому, говоря о кристаллах и имея в виду только крупные, красивые, большей частью прозрачные образования, найденные в природе или изготовленные искусственным образом, мы делаем ошибку. Кристаллы – это не только драгоценные камни: простая медная проволочка или алюминиевая вилка состоят из материала, имеющего кристаллическое строение. Сталь для машин, алюминиевые сплавы для ракет и самолетов, полупроводниковые приборы и многое другое содержат в основе кристаллы разного типа, с разными свойствами, но объединенные одним общим главным качеством: правильным расположением атомов и молекул в пространстве. Именно эта правильность и является наиболее замечательным свойством кристаллов, которая привлекла к ним моё внимание и заворожила при первой встрече с таким интересным объектом.

Целю моей работы являлось: раскрыть понятие кристалл, показать значение кристаллов в жизни человека и создать простую систему правил по выращиванию кристаллов.

Гипотеза: человек в своей деятельности постоянно сталкивается с использованием кристаллов

Задачи работы:

1. Подобрать литературу по теме «кристаллы и методы их выращивания», ознакомиться с понятием кристалл;

2. Рассмотреть строение кристаллов;

3. Узнать о методах выращивания кристаллов;

4. Создать систему правил выращивания кристаллов, основываясь на проведённых опытах.

5. Проанализировать полученные результаты.

6. Подготовить презентацию по теме в Power Point

Основная часть.

1.Общая характеристика кристаллов.

1.1. Определение кристаллов.

 КРИСТАЛЛЫ – вещества, в которых мельчайшие частицы (атомы, ионы или молекулы) «упакованы» в определенном порядке. В результате при росте кристаллов на их поверхности самопроизвольно возникают плоские грани, а сами кристаллы принимают разнообразную геометрическую форму. Каждый, кто побывал в музее минералогии или на выставке минералов, не мог не восхититься изяществом и красотой форм, которые принимают «неживые» вещества.

Еще в 17 в. знаменитый астроном Иоганн Кеплер написал трактат О шестиугольных снежинках, а спустя три столетия были изданы альбомы, в которых представлены коллекции увеличенных фотографий тысяч снежинок, причем ни одна из них не повторяет другую.

Интересно происхождения слова «кристалл» (оно звучит почти одинаково во всех европейских языках). Много веков назад среди вечных снегов в Альпах, на территории современной Швейцарии, нашли очень красивые, совершенно бесцветные кристаллы, очень напоминающие чистый лед. Древние натуралисты так их и назвали – «кристаллос», по-гречески – лед; это слово происходит от греческого «криос» – холод, мороз. Полагали, что лед, находясь длительное время в горах, на сильном морозе, окаменевает и теряет способность таять. Один из самых авторитетных античных философов Аристотель писал, что «кристаллос рождается из воды, когда она полностью утрачивает теплоту». Римский поэт Клавдиан в 390 то же самое описал стихами:

Ярой альпийской зимой лед превращается в камень.

Солнце не в силах затем камень такой растопить.

Аналогичный вывод сделали в древности в Китае и Японии – лед и горный хрусталь обозначали там одним и тем же словом. И даже в 19 в. поэты нередко соединяли воедино эти образы:

Едва прозрачный лед, над озером тускнея,

Кристаллом покрывал недвижные струи.

А.С.Пушкин. К Овидию

Особое место среди кристаллов занимают драгоценные камни, которые с древнейших времен привлекают внимание человека. Люди научились получать искусственно очень многие драгоценные камни. Например, подшипники для часов и других точных приборов уже давно делают из искусственных рубинов. Получают искусственно и прекрасные кристаллы, которые в природе вообще не существуют. Например, фианиты – их название происходит от сокращения ФИАН – Физический институт Академии наук, где они впервые были получены. Фианиты – кристаллы кубического оксида циркония ZrO₂, которые внешне очень похожи на бриллианты.

1.2. Строение кристаллов.

В зависимости от строения, кристаллы делятся на ионные, ковалентные, молекулярные и металлические. Ионные кристаллы построены из чередующихся катионов и анионов, которые удерживаются в определенном порядке силами электростатического притяжения и отталкивания. Электростатические силы ненаправленные: каждый ион может удержать вокруг себя столько ионов противоположного знака, сколько помещается. Но при этом силы притяжения и отталкивания должны быть уравновешены и должна сохраняться общая электронейтральность кристалла. Все это с учетом размеров ионов приводит к различным кристаллическим структурам. Так, при взаимодействии ионов Na⁺ (их радиус 0,1 нм) и Cl^– (радиус 0,18 нм) возникает октаэдрическая координация: каждый ион удерживает около себя шесть ионов противоположного знака, расположенных по вершинам октаэдра. При этом все катионы и анионы образуют простейшую кубическую кристаллическую решетку, в которой вершины куба попеременно заняты ионами Na⁺ и Cl^–. Аналогично устроены кристаллы KCl, BaO, CaO, ряда других веществ.

В ковалентных кристаллах (их еще называют атомными) в узлах кристаллической решетки находятся атомы, одинаковые или разные, которые связаны ковалентными 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. Ковалентные кристаллы образуют бор, кремний, германий, мышьяк, ZnS, SiO₂, ReO₃, TiO₂, CuNCS. Поскольку между полярной ковалентной и ионной связью нет резкой границы, то же справедливо и для ионных и ковалентных кристаллов. Так, заряд на атоме алюминия в Al₂O₃ равен не +3, а лишь +0,4, что свидетельствует о большом вкладе ковалентной структуры. В то же время в алюминате кобальта CoAl₂O₄ заряд на атомах алюминия увеличивается до +2,8, что означает преобладание ионных сил. Ковалентные кристаллы, как правило, твердые и тугоплавкие.

Рис.2 Кристаллические решетки

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. Так, кристаллы благородных газов (они построены из изолированных атомов) плавятся уже при очень низких температурах. Из неорганических соединений молекулярные кристаллы образуют многие неметаллы (благородные газы, водород, азот, белый фосфор, кислород, сера, галогены), соединения, молекулы которых образованы только ковалентными связями (H₂O, HCl, NH₃, CO₂ и др.). Этот тип кристаллов характерен также почти для всех органических соединений. Прочность молекулярных кристаллов зависит от размеров и сложности молекул. Так, кристаллы гелия (радиус атома 0,12 нм) плавятся при –271,4°С (под давлением 30 атм), а ксенона (радиус 0,22 нм) – при –111,8° С; кристаллы фтора плавятся при –219,6° С, а иода – при +113,6° С; метана СН₄ – при –182,5° С, а триаконтана С₃₀Н₆₂ – при +65,8° С.

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. Структура металлических кристаллов образуется в результате разной упаковки атомов-шаров. Щелочные металлы, хром, молибден, вольфрам и др. образуют объемноцентрированную кубическую решетку; медь, серебро, золото, алюминий, никель и др. – гранецентрированную кубическую решетку (в ней помимо 8 атомов в вершинах куба имеются еще 6, расположенные в центре граней); бериллий, магний, кальций, цинк и др. – так называемую гексагональную плотную решетку (в ней 12 атомов расположены в вершинах прямоугольной шестигранной призмы, 2 атома – в центре двух оснований призмы и еще 3 атома – в вершинах треугольника в центре призмы).

Рис. 3 Кристаллические решетки. Примеры

Все кристаллические соединения можно разделить на моно- и поликристаллические. Монокристалл представляет собой монолит с единой ненарушенной кристаллической решеткой. Природные монокристаллы больших размеров встречаются очень редко. Большинство кристаллических тел являются поликристаллическими, то есть состоят из множества мелких кристалликов, иногда видных только при сильном увеличении.

1.3. Рост кристаллов.

Многие видные ученые, внесшие большой вклад в развитие химии, минералогии, других наук, начинали свои первые опыты именно с выращивания кристаллов. Помимо чисто внешних эффектов, эти опыты заставляют задумываться на тем, как устроены кристаллы и как они образуются, почему разные вещества дают кристаллы разной формы, а некоторые вовсе не образуют кристаллов, что надо сделать, чтобы кристаллы получились большими и красивыми.

 Рис. 4 Кристаллы CuSO₄

Например, простая модель, поясняющая суть кристаллизации. Представим, что в большом зале укладывают паркет. Легче всего работать с плитками квадратной формы – как ни поверни такую плитку, она все равно подойдет к своему месту, и работа пойдет быстро. Именно поэтому легко кристаллизуются соединения, состоящие из атомов (металлы, благородные газы) или небольших симметричных молекул. Такие соединения, как правило, не образуют некристаллических (аморфных) веществ.

Труднее выложить паркет из прямоугольных дощечек, особенно если у них с боков имеются пазы и выступы – тогда каждую дощечку можно уложить на свое место одним единственным способом. Особенно трудно выложить паркетный узор из дощечек сложной формы.

Примерно те же процессы происходят и при росте кристаллов, только сложность здесь еще и в том, что частички должны укладываться не в плоскости, а в объеме. Но ведь никакого «паркетчика» здесь нет – кто же укладывает частички вещества на свое место? Оказывается, они укладываются сами, потому что непрерывно совершают тепловые движения и «ищут» самое подходящее для себя место, где им будет наиболее «удобно». В данном случае «удобство» подразумевает также и наиболее энергетически выгодное расположение. Попав на такое место на поверхности растущего кристалла, частица вещества может там остаться и через некоторое время оказаться уже внутри кристалла, под новыми наросшими слоями вещества. Но возможно и другое – частица вновь уйдет с поверхности в раствор и снова начнет «искать», где ей удобнее устроиться.

Каждое кристаллическое вещество имеет определенную свойственную ему внешнюю форму кристалла. Например, для хлорида натрия эта форма – куб (рис 1), для алюмокалиевых квасцов – октаэдр (рис 5). И даже если сначала такой кристалл имел неправильную форму, он все равно рано или поздно превратится в куб или октаэдр. Более того, если кристалл с правильной формой специально испортить, например, отбить у него вершины, повредить ребра и грани, то при дальнейшем росте такой кристалл начнет самостоятельно «залечивать» свои повреждения. Происходит это потому, что «правильные» грани кристалла растут быстрее, «неправильные» – медленнее.

  Рис.5 Алюмокалиевые квасцы

2. Применение кристаллов.

2.1 Применения кристаллов в науке и технике так многочисленны и разнообразны, что их трудно перечислить. Поэтому ограничимся не­сколькими примерами.

       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.

 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. Вся часовая промышленность работает на искусственных руби­нах (рис 6).

 Рис. 6  Искусственные рубины

На полупроводниковых заводах тончайшие схемы рисуют ру­биновыми иглами. В текстильной и химической промышленности рубиновые нитеводители вытягивают нити из искусственных воло­кон, из капрона, из нейлона.

      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.

     Появились и новые лазерные кристаллы: флюорит, гранаты, арсенид галлия и др.

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.

       В технике также нашел своё применение поликристаллический материал поляроид. Поляроид - это тонкая прозрачная пленка, сплошь заполненная крохотными прозрачными игольчатыми кристалликами вещества, двупреломляющего и поляризующего свет. Все кристаллики распо­ложены параллельно друг другу, поэтому все они одинаково поляри­зуют свет, проходящий через пленку.

       Поляроидные пленки применяются в поляроидных очках. По­ляроиды гасят блики отраженного света, пропуская весь остальной свет. Они незаменимы для полярников, которым постоянно прихо­дится смотреть на ослепительное отражение солнечных лучей от за­леденевшего снежного поля.        Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках 20 в. Некоторые кристаллы генерируют электрический заряд при деформации. Первым их значительным применением было изготовление генераторов радиочастоты со стабилизацией кварцевыми кристаллами. Заставив кварцевую пластинку вибрировать в электрическом поле радиочастотного колебательного контура, можно тем самым стабилизировать частоту приема или передачи.
       Полупроводниковые приборы, революционизировавшие электронику, изготавливаются из кристаллических веществ, главным образом кремния и германия. При этом важную роль играют легирующие примеси, которые вводятся в кристаллическую решетку. Полупроводниковые диоды используются в компьютерах и системах связи, транзисторы заменили электронные лампы в радиотехнике, а солнечные батареи, помещаемые на наружной поверхности космических летательных аппаратов, преобразуют солнечную энергию в электрическую. Полупроводники широко применяются также в преобразователях переменного тока в постоянный.
       Кристаллы используются также в некоторых мазерах для усиления волн СВЧ - диапазона и в лазерах для усиления световых волн. Кристаллы, обладающие пьезоэлектрическими свойствами, применяются в радиоприемниках и радиопередатчиках, в головках звукоснимателей и в гидролокаторах. Некоторые кристаллы модулируют световые пучки, а другие генерируют свет под действием приложенного напряжения. Перечень видов применения кристаллов уже достаточно длинен и непрерывно растет.

2.2. Кристаллы в Тарусе. Работы Щербакова Вячеслава Викторовича. Исследовательские работы по выращиванию лазерных кристаллов в городе Тарусе ведутся уже достаточно давно.  Разработка новых твердотельных лазеров является одной из приоритетных задач Института общей физики Российской академии наук {ИОФ РАН), созданного одним из разработчиков лазеров А. М. Прохоровым, носящего сейчас его имя.

Поскольку сердцем твердотельных лазеров является кристалл, и свойства лазера такие, как эффективность, длина волны излучения, габариты, зависят от свойств кристаллов. Институту необходимо было начать поиск новых лазерных кристаллов, для чего и создавалась соответствующая база в Тарусе.

Учитывая соседство с учебными аудиториями и близость жилого сектора города, исследования лаборатории сосредоточены на простых по составу, безвредных, но очень интересных в практическом значении кристаллах, например, кристаллы фосфата калия — титана (КТР), которые были известны и стали служить эффективными преобразователями инфракрасного излучения в видимое зеленое излучение. Но очень трудно было получить кристаллы объемом более одного кубического сантиметра. Поэтому первой задачей лаборатории было разработать технологическое оборудование для получения кристаллов большего объема. На предприятиях Тарусы и Калуги специальное оборудование было изготовлено.

Рис. 7Щербаков Вячеслав Викторович стоял у самых истоков зарождения нынешнего СКБ КП ИКИ АН СССР. 30 лет назад ему, заместителю главного инженера по проектированию Фрунзенского ОКБ ИКИ АН СССР, руководством ИКИ была предложена должность главного конструктора вновь создаваемого опытного предприятия в г. Тарусе. И он дал согласие на переезд, хотя понимал, что предстоящее дело будет нелегким. Защита кандидатской диссертации по теме: «Информационно-измерительные системы космических аппаратов»

 Вячеслав Викторович-человек, обладающий многогранными талантами: это увлечение камнями, которое возникло после поездки на Урал; работа по выращиванию кристаллов в лаборатории ИОФ АН, старшим научным сотрудником которой он уже много лет является, а также он член Союза журналистов России.

3.Выращивание кристаллов.

3.1 Механизм выращивания.

Выращивание кристаллов в домашних условиях производят разными способами. Например, охлаждая насыщенный раствор. С понижением температуры растворимость веществ уменьшается (в основном, это касается безводной соли), и они выпадают в осадок. Сначала в растворе и на стенках сосуда появляются крошечные кристаллы-зародыши. 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.
Выращивание кристаллов можно осуществить и другим способом - постепенным удалением воды из насыщенного раствора. И в этом случае чем медленнее удаляется вода, тем лучше получается результат. Оставьте 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 наш исходный кристаллик имел неправильную форму, он рано или поздно сам выправит все свои дефекты и примет форму, свойственную данному веществу, например превратится в октаэдр, если используете соль хромокалиевых квасцов, ромб - если используете медный купорос.
Выращивание кристаллов - процесс занимательный, но требующий бережного и осторожного отношения к своей работе. Теоретически размер кристалла, который можно вырастить в домашних условиях таким способом, неограничен.  К сожалению есть некоторые особенности их хранения (конечно каждая соль и вещество имеют свои особенности). Например, если кристаллик квасцов оставить открытым в сухом воздухе, он, постепенно теряя содержащуюся в нём воду, превратится в невзрачный серый порошок. Чтобы предохранить его от разрушения, можно покрыть бесцветным лаком.

3.2 Правила выращивания

Процесс выращивание кристаллов в домашних условиях разделим на основные этапы:
Этап 1: Растворить соль, из которой будет расти кристалл, в подогретой воде (подогреть нужно для того, чтобы соль растворилось немного больше, чем может раствориться при комнатной температуре). Растворять соль до тех пор, пока будете уверены, что соль уже больше не растворяется (раствор насыщен!). Рекомендую использовать дистиллированную воду (т.е. не содержащую примесей других солей)
Этап 2: Насыщенный раствор перелить в другую ёмкость, где можно производить выращивание кристаллов (с учётом того, что он будет увеличиваться). На этом этапе следите, чтобы раствор не особо остывал.
Этап 3: Привяжите на нитку кристаллик соли, нитку привяжите например к спичке и положите спичку на края стакана (ёмкости), где налит насыщенный раствор . Кристаллик опустите в насыщенные раствор.
Этап 4: Перенесите ёмкость с насыщенным раствором и кристалликом в место, где нет сквозняков, вибрации и сильного света (выращивание кристаллов требует соблюдение этих условий).
Этап 5: Накройте чем-нибудь сверху ёмкость с кристалликом (например бумагой) от попадания пыли и мусора. Оставьте раствор на пару дней.
Важно помнить!
1. кристаллик нельзя при росте без особой причины вынимать из раствора
2. не допускать попадание мусора в насыщенные раствор, наиболее предпочтительно использовать дистиллированную воду
3. следить за уровнем насыщенного раствора, периодически (раз в неделю или две) обновлять при испарении раствор

Заключение.

В своей работе я попыталась раскрыть понятие кристалл и рассмотреть причины возникновения и роста кристаллов.

В ходе работы была создана система правил по выращиванию кристаллов и проведены практические опыты, доказывающие эффективность соблюдения данных правил.

Заканчивая работу я делаю следующие выводы:

1. Кристаллы неотъемлемый элемент деятельности человека. Применение их широко и различно.

2. Даже в домашних условиях возможно вырастить кристаллы, если соблюдать определенные правила, которые мы объединили в систему.

 3. Выращивание кристаллов довольно трудоемкий процесс. В нашем городе существуют специалисты, которые занимаются этими вопросами и выращивают сложные лазерные кристаллы, которые уже сейчас используются для создания сложнейших лазерных систем.

4. Я считаю, что данная работа может быть продолжена, и я смогу вырастить более ценные кристаллы, которые несомненно принесут пользу для науки.

Я вырастила друзы и монокристаллы медного купороса, и монокристаллы алюмокалиевых квасцов. Алюмокалиевые квасцы могут быть подкрашены пищевыми красителями. Также были получены кристаллы меди, красной кровяной соли, поваренной соли, сахара, сульфата никеля, сульфата кобальта и бихромата калия.

Литература
1. Зоркий П.М. Симметрия молекул и кристаллических структур. М.: изд-во МГУ, 1986. - 232 с

2. Кристаллы / М. П. Шаскольская, 208 с ил. 20 см, 2-е изд., испр. — М.: Наука, 1985.

3. Курс общей физики, книга 3, И. В. Савельев: М.: Астрель, 2001, 

 4. Лихачёв В. А., Малинин В. Г. Структурно-аналитическая теория прочности. — СПб: Наука. — 471 с.

5. О.Ольгин «Давайте похимичим», М.: Детская литература, 2001г.

6. Стивен У. Мойе «Занимательная химия», М.: Астрель,  2007г.

7. Химия: Справ. изд./ В. Шретер, К.-Х. Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др.: Пер. с нем. — М.: Химия, 1989.

8. Шасколинская М.П. «Кристаллы. Москва. Наука», М.: Физико – математическая литература, 1995г.

9. Штремплер Г.И. «Химия на досуге»,М.: Просвещение, 1996г.

10. http://ru.wikipedia.org/wiki/кристаллы
11.  http://course-crystal.narod.ru/p31aa1.html

12. http://www.radnews.ru /исследовательские-работы-по-выращив/

13. http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2202.html

Приложение 1

Выращивание кристаллов поваренной соли

Кристаллы поваренной соли - процесс выращивания не требует наличия каких-то особых химических препаратов. У нас всех есть пищевая соль (или поваренная соль), которую мы принимаем в пищу. Её также можно назвать и каменной - всё одно и то же. Кристаллы поваренной соли NaCl представляют собой бесцветные прозрачные кубики. Разведите раствор поваренной соли следующим образом: налейте воды в ёмкость (например стакан) и поставьте его в кастрюлю с тёплой водой (не более 50°С - 60°С). Насыпьте пищевую соль в стакан и оставьте минут на 5, предварительно помешав. За это время стакан с водой нагреется, а соль растворится. Желательно, чтобы температура воды пока не снижалась. Затем добавьте ещё соль и снова перемешайте. Повторяйте этот этап до тех пор, пока соль уже не будет растворяться и будет оседать на дно стакана. Мы получили насыщенный раствор соли. Перелейте его в чистую ёмкость такого же объёма, избавившись при этом от излишек соли на дне. Выберите любой понравившийся более крупный кристаллик поваренной соли  подвесьте так, чтобы он не касался стенок стакана. Помните, что раствор должен быть насыщенным, то есть при приготовлении раствора на дне стакана всегда должна оставаться соль (на всякий случай). Для сведений: в 100г воды при температуре 20°С может раствориться приблизительно 35 г поваренной соли. С повышением температуры растворимость соли растёт.

Выращивание кристаллов медного купороса

Кристаллы медного купороса - выращиваются подобным образом, также, как с поваренной солью: сначала готовится насыщенный раствор соли, затем в этот раствор опускается понравившийся маленький кристаллик соли медного купороса. 
Внимание! медный купорос- - химически активная соль! Поэтому для удачности опыта в этом случае воду нужно взять дистиллированную, т.е. не содержащую других растворённых в ней солей. Из под крана воду тоже лучше не брать, так как она во-первых содержит растворённые соли, во-вторых может быть сильно хлорированной. Примеси (особенно карбонаты в жёсткой вроде) вступают в химические реакции с медным купоросом, из-за чего раствор сильно портится
Если всё в порядке, - продолжим. Если Вы решили не переливать раствор из ёмкости, в которой первоначально рос маленький кристаллик, тогда подвесьте кристаллик, что бы он не касался других кристалликов, оставшихся на дне!

Выращивание кристаллов производят не только из растворов, но и из расплавов соли. Ярким примером могут служить жёлтые непрозрачные кристаллы серы, имеющие форму ромба или вытянутых призм. Но с серой, особо, работать не советую. Газ, образующийся при её испарении, вреден для здоровья. 
Можно избежать роста отдельных граней кристаллика. Для этого эти грани надо нанести раствор вазелина или жира.

Выращивание кристаллов меди:

Теперь вырастим красные кристаллы меди. Нам необходимы медный купорос, поваренная соль, стальная пластинка по форме сечения ёмкости (немного меньшего периметра. Можно использовать стальную стружки или кнопки), где будут расти кристаллы меди и кружок из промокательной бумаги в форме сечения. Итак, положите немного медного купороса на дно пузырька (желательно равномерно по площади). Сверху насыпьте поваренной соли и закройте всё это вырезанным кружком бумаги. На неё положите железную пластинку (или засыпьте стальной стружкой). Всё это вместе надо залить насыщенным раствором поваренной соли (такой раствор мы готовили из поваренной соли). Оставьте ёмкость приблизительно на неделю. За это время вырастут иглоугольные красные кристаллы меди. Когда идёт процесс роста старайтесь не переносить ёмкость, а также очень нежелательно изымать кристаллики из раствора. 

Можно вырастить кристалл разноцветным и многослойным. Их получают путём приготовления растворов квасцов (двойные соли серной кислоты) и переносят поочерёдно выращиваемый кристаллик из одного раствора в другой. Если смешать горячие концентрированные растворы сульфатов алюминия Al₂(SO₄)₃ и калия K₂(SO₄), а полученный раствор охладить, то из него начнут кристаллизоваться квасцы — двойной сульфат калия и алюминия 2KAl(SO₄)₂•12Н₂О. Квасцы растворяются в воде так: 5,9 г на 100 г воды при 20 °С, но уже 109 г — при 90 °С в пересчёте на безводную соль. При хранении на воздухе квасцы выветриваются. При температуре 92,5 °С они плавятся в своей кристаллизационной воде, а при нагревании до 120 °С обезвоживаются, переходя в жжёные квасцы, которые разлагаются лишь при температуре выше 700 °С. Молекулы воды, входящие в состав квасцов, связаны химической связью с ионами калия и алюминия, поэтому соли квасцов имеют формулу, которую правильнее записывать в виде комплексной соли [K(H₂O)₆][Al(H₂O)₆](SO₄)₂.

Приложение 2. Фотоотчет.

Красная кровяная соль (рис.8). Друза кристаллов, , раствор, кристаллики на стенках сосуда, на дне которого выросла друза.

Рис.8

Рис.9   Рис.10 Кристаллогидрат сульфата никеля. Толстенькие призмы. И множество мелких длинных кристалликов.

Рис.11 Сульфат кобальта:            Рис.12 Медный купорос

Рис. 14  (А, Б) Дихромат калия

 

Рис. 15,16. Поваренная соль                  Рис.17 Алюмокалиевые квасцы 

 Рис.18 Кристаллы меди                      Рис.19 Кристаллы сахара

Рис.20 Процесс приготовления растворов   Рис.21 Следим за температурой

КРИСТАЛЛЫ – вещества, в которых мельчайшие частицы (атомы, ионы или молекулы) «упакованы» в определенном порядке. В результате при росте кристаллов на их поверхности самопроизвольно возникают плоские грани, а сами кристаллы принимают разнообразную геометрическую форму. Каждый, кто побывал в музее минералогии или на выставке минералов, не мог не восхититься изяществом и красотой форм, которые принимают «неживые»    вещества.

Кристаллы, кристаллы, соцветья
во мглу погруженной земли.
Когда расцвели вы, на свете
другие цветы не цвели.
Нацежен был мало-помалу
Из мрака лучистый хрусталь,
чтоб стало под силу кристаллу
вместить невместимую даль.
Тускла на свету, но как факел
кристалла живая свеча
пылает во мраке…Во мраке –
начало любого луча.

    (Мигель де Унамуно)

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 2 имени ученого В. З. Власова г. Таруса, Калужской области»

«Правила Выращивания кристаллов»

 

Выполнила: Кондратьева                   Полина,

Руководитель: Зорина П.Ю.

Таруса,2014

           Гипотеза:

человек в своей деятельности постоянно сталкивается с использованием кристаллов.

             Цель работы:

Раскрыть понятие кристалл, показать значение кристаллов в жизни человека и создать простую систему правил по выращиванию кристаллов.

           Задачи работы:

1. Подобрать литературу по теме «кристаллы и методы их выращивания», ознакомиться с понятием кристалл;

2. Рассмотреть строение кристаллов;

3. Узнать о методах выращивания кристаллов;

4. Создать систему правил выращивания кристаллов, основываясь на проведённых опытах.

5. Проанализировать полученные результаты.

Правила выращивания кристаллов:

Этап 1: Растворите соль, из которой будет расти кристалл, в подогретой воде.

Этап 2: Насыщенный раствор перелить в другую ёмкость, где будут расти кристаллы.

Этап 3: Привяжите на нитку кристаллик соли (затравку). Кристаллик опустите в насыщенные раствор.

Этап 4: Перенесите ёмкость с насыщенным раствором и кристалликом в место, где нет сквозняков, вибрации и сильного света (выращивание кристаллов требует соблюдение этих условий).
Этап 5: Накройте чем-нибудь сверху ёмкость с кристалликом (например бумагой) от попадания пыли и мусора. Оставьте раствор на пару дней.

Важно помнить!
1. Кристаллик нельзя при росте без особой причины вынимать из раствора
2. Не допускать попадание мусора в насыщенные раствор, наиболее предпочтительно использовать дистиллированную воду
3. Следить за уровнем насыщенного раствора, периодически (раз в неделю или две) обновлять при испарении раствор.