Исследовательская работа по теме:Исследование свойств кристаллов и способов их выращивания.

Исследование свойств кристаллов и способов их выращивания.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Актуальность
Цель
Задачи
Методы
Гипотеза
Свойства и виды кристаллов.
Применение кристаллов и их роль в современном мире
Выращивание кристаллов
Выводы
Заключение
Библиографический список
Приложения
Исследование свойствкристаллов и способов их выращивания.
Автор: Титаренко Егор, Чаусов Никита, Крючков Иван, Чабанова Татьяна ученики6-е,а классовМАОУ СОШ №50
Руководитель:Аметшаева Татьяна Геннадьевна, учитель физики
МАОУ СОШ № 50
Актуальность.
Кристаллы играли и играют до сих пор немаловажную роль в жизни человека. Они обладают оптическими и механическими свойствами, именно поэтому первые линзы, в том числе и для очков, изготавливались из них. Кристаллы до сих пор применяются для изготовления призм и линз оптических приборов. Развитие новой техники требует создания новых материалов с особыми свойствами. В связи с этим необходимо ознакомиться с основами кристаллизации и с современными представлениями о структурах кристаллическихвеществ.
Цель: исследовать способ выращивания кристаллов израстворовразных веществ в домашних условиях, определить свойства и оптимальные условия для получения кристаллов.
Задачи:
Рассмотреть свойства кристаллов.
Рассмотреть многообразие мира кристаллов.
Вырастить кристалл поваренной соли, медного купороса, квасцов.
Определить роль кристаллов в современном мире.
Методы :Практический- выращивание кристалла
Физический- определение вида кристалла
Химический- работа с растворами различных веществ
Гипотеза работы: мы предполагаем, что вырастить кристаллы в домашних условиях возможно.
Свойства и виды кристаллов.
Криста́ллы (от греч. κρύσταλλος, первоначально — лёд, в дальнейшем — горный хрусталь, кристалл) — твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку — кристаллическую решётку. Имеют естественную внешнюю форму правильных симметричных многогранников, основанную на их внутренней структуре, то есть на одном из нескольких определённых регулярных расположений составляющих вещество частиц (атомов, молекул, ионов).Каждому химическому веществу, находящемуся при данных условиях (температуре, давлении) в кристаллическом состоянии соответствует кристаллическая атомная структура.(см приложение№ 1)
Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристалликов, называют поликристаллическим. Одиночные кристаллы называют монокристаллами. (см. приложение №4)
Кристаллы образуются при охлаждении расплавов или насыщенных растворов. Иногда кристаллы образуются непосредственно при охлаждении паров (снег) или на холодных поверхностях (сублимация).
Удивительные многогранники издавна привлекали людей.Средневековые алхимики в своих опытах заметили, что некоторые вещества можно выкристаллизовывать из водных кристаллов.Алхимики думали, что природные кристаллы были сотворены богом раз и навсегда. Лишь в конце 17 века поняли, что минералы растут так же как соли из воды.
Применение кристаллов и их роль в современном мире
Нужными оптическими и механическими свойствами обладают кристаллы неокрашенного кварца, и первые линзы, в том числе и для очков, изготавливались из них.
Кристаллы кварца, кальцита и других прозрачных веществ до сих пор применяются для изготовления призм и линз оптических приборов.
Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках XX века. Некоторые кристаллы генерируют электрический заряд при деформации.
Первым их значительным применением было изготовление генераторов радиочастоты со стабилизацией кварцевыми кристаллами.
Кристаллы используются также в некоторых установках 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.
В земле вырастают кристаллы природных минералов. (см. приложение № 2)На заводах и в лабораториях выращивают искусственные кристаллы. (см. приложение № 3)
Выращивание кристаллов
Кристаллы растут из паров, растворов, расплавов, и вырастают они в виде удивительно правильных симметричных многогранников. 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. Известны случаи, когда энтузиасты получали кристаллы такой величины, что поднять их могли только с помощью товарищей.
Инструкция по выращиванию кристаллов
Нам понадобилось:
- вода;
- стеклянный сосуд;
- медный купорос(соль, квасцы).;
- марля для фильтрации;
- нитка;
- карандаш или другой похожий предмет.
Сначала мы приготовили, как можно более концентрированный раствор медного купороса(соли, квасцов). Внесли порошок медного купороса (соли, квасцов) в подогретую воду – до тех пор, пока очередная порция медного купороса(соли, квасцов) не перестала растворяться при перемешивании. После этого, полученный концентрированный раствор перелили в банку. Поставили банку с раствором в спокойное место с комнатной температурой.На следующий день появились первые кристаллы медного купороса(соли, квасцов). Мы их использовали как «затравки» для выращивания будущих кристаллов.Выбрали наиболее удачные кристаллы- «затравки».Выбранные «затравки» обмотали ниткой и прикрепили к карандашу.Потом профильтровали насыщенный раствор через марлю в новую банку. Это необходимо сделать для того, чтобы не произошла преждевременная кристаллизация.В профильтрованный раствор поместили кристаллики медного купороса на ниточке. Зафиксировали карандаш на краю банки. Т.к. кристаллы начнут расти и увеличиваться в размерах, поместил их в растворе примерно посередине от дна банки и уровня жидкости в нем. Затем банку накрыли бумажной салфеткой, что бы в раствор не попадала пыль.Через 1–2 суток кристаллы подросли. На нитке появились наросты небольших кристалликов.Прошла одна неделя. Кристаллы увеличились в размере в 2,5 раза.
Провели исследование нахождения оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла поваренной соли.(приложение №5)
Выводы:
При благоприятных условиях некоторые твердые тела принимают форму кристаллов.
Кристаллы растут из растворов, когда испаряется вода.
Рост кристаллов зависит от концентрации раствора.
На форму кристаллов оказывает влияние температура (изменяется форма кристаллов и число граней кристаллов).
Быстрота роста кристаллов зависит от относительной влажности.
Скорость роста кристаллов зависит от рода вещества.
Кристаллы различных веществ имеют разную форму
8. Вырастить кристаллы в домашних условиях возможно.
Заключение.
Мы установили, что можно вырастить кристаллы в домашних условиях. Было обработано и проанализировано 3 способа выращивание кристаллов из поваренной соли, медного купороса, квасцов.
Кристаллы растут из паров, растворов, расплавов, и вырастают они в виде удивительно правильных симметричных многогранников. Выращивание кристаллов - процесс занимательный, но требующий бережного и осторожного отношения к своей работе.
Результаты исследований обработаны таблично(см. приложение №4,№5). Проведенные нами исследования показывают, что рост кристалла зависит от многих параметров - концентрации раствора, температуры, относительной влажности, рода вещества, времени роста.
Библиографический список
Google Книги
bibliofond.ruДж. Най. Физические свойства кристаллов. 1967 год.
Грот П. Физическая кристаллография и введение к изучению кристаллографических свойств важнейших соединений. В 3-х частях. 1897 год,
Ф. Китайгородский. Кристаллы. 1950 год.
А.В. Шубников. Образование кристаллов. 1947 год
приложение№1
Приложение №2

Приложение № 3

Приложение № 4
Кристаллы
Монокристаллы
Поликристаллы
1. Медный купорос

2. Поваренная соль

3.Квасцы

Приложение №5
«Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла поваренной соли».
Температура окружающей среды
Объем воды и масса соли в растворе
Полученный результат
1-й стакан
23°С. V воды =80 мл
m соли = 100 г
В данном стакане кристалл вырос довольно быстро; по виду - поликристалл
2-й стакан
23°С. V воды =80 мл
m соли = 60 г
Кристалл рос медленно; по виду- маленький и симметричный монокристалл.