Исследование свойств кристаллов, выращенных в домашних условиях.

Министерство образования и науки РФ
Департамент образования и науки Тюменской области
Филиал ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный университет» в г. Ишиме
Седьмая региональная конференция учащихся «На пути к открытиям»
Тюменская область
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
Карасульская средняя общеобразовательная школа
Исследование свойств кристаллов,
выращенных в домашних условиях.
Выполнила: Денисова Богдана Сергеевна,
ученица 7 «а» класса
Муниципальное автономное
общеобразовательное учреждение
Карасульская средняя
общеобразовательная школа
Научный руководитель: Романова Вера Борисовна
учитель физики
Муниципальное автономное
общеобразовательное учреждение
Карасульская средняя
Общеобразовательная школа

2015г
Министерство образования и науки РФ
Департамент образования и науки Тюменской области
Филиал ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный университет» в г. Ишиме
Седьмая региональная конференция учащихся «На пути к открытиям»
Исследование свойств кристаллов, выращенных в домашних условиях
Денисова Богдана Сергеевна
Тюменская область
п. Октябрьский
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
Карасульская средняя общеобразовательная школа
7 «а» класс
Краткая аннотация
Кристаллы играли и играют до сих пор немаловажную роль в жизни человека. Изучение их строения и свойств имеют большую перспективу.
Развитие науки и техники привело к тому, что многие редко встречающиеся в природе кристаллы стали необходимыми для изготовления деталей для приборов и машин, для выполнения научных исследований. Потребность во многих кристаллах возросла настолько, что удовлетворить ее за счет расширения масштабов выработки старых и поисков новых природных месторождений оказалось недостаточным. Кристаллизация в природе – длительный процесс, чистые кристаллы, без включений – редкость. Возникла задача разработки технологии искусственного изготовления кристаллов, а так же выявления условий позволяющих выращивать кристаллы с необходимыми физическими свойствами. В лабораторных условиях можно вырастить кристаллы многих веществ за сравнительно короткое время, которые будут крупнее и чище, чем в природе.
Мы вырастили кристаллы в разных условиях: в магнитном поле и вне его,и исследовали его химические и физическое свойства.
Министерство образования и науки РФ
Департамент образования и науки Тюменской области
Филиал ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный университет» в г. Ишиме
Седьмая региональная конференция учащихся «На пути к открытиям»
Исследование свойств кристаллов, выращенных в домашних условиях
Денисова Богдана Сергеевна
Тюменская область
п. Октябрьский
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
Карасульская средняя общеобразовательная школа
7 «а» класс
План исследования
Задачи:
1. Изучение литературных и электронных источников по исследуемому вопросу.
2. Проведение экспериментов по выращиванию кристаллов медного купороса в магнитном поле и вне его, опыты по исследованию физических свойств кристалла.
3. Оформление работы в текстовом документе и в виде презентации.
5. Выпуск буклета с советами и рекомендациями по выращиванию кристаллов.
Объект исследования: кристаллы медного купороса.
Предмет исследования: минералогия (условия выращивания кристаллов из растворов.)
Гипотеза: Если человек приобщится к науке,то он более сознательно будет относиться к закономерностям природы, будет более наблюдательным, расширит свой кругозор, научится удивляться.
Библиография:
Физический практикум для классов с углубленным изучением физики. Под редакцией Ю.И. Дика, О.Ф. Кабардина. М; 1993
Серия «Эрудит» Химия, Физика.
Энциклопедический словарь юного физика . – М.: Педагогика, 1995.
Шаскольская, М. П. Кристаллы. Издательство “Наука”. – М.: 1978.
Интернет — ресурсы:
school-collection.edu.ru
class-fizika.narod.ru
www.fizika.ru
Министерство образования и науки РФ
Департамент образования и науки Тюменской области
Филиал ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный университет» в г. Ишиме
Седьмая региональная конференция учащихся «На пути к открытиям»
Исследование свойств кристаллов, выращенных в домашних условиях
Денисова Богдана Сергеевна
Тюменская область
п. Октябрьский
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
Карасульская средняя общеобразовательная школа
7 «а» класс
Аннотация
В мире очень много интересного и необычного. Вот, например, кристаллы. Они встречаются в нашей жизни везде, притягивая своей необычностью и загадочностью, вызывая интерес к наблюдению и изучению.
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 и до сих пор применяются для изготовления призм и линз оптических приборов.
Есть и такие кристаллы, которые в природе редки и ценятся дорого, а в технике очень нужны. 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 с нужными для техники свойствами, так сказать, кристаллов “по мерке”, или “на глаз”. Почти любое вещество может при известных условиях дать кристаллы. Основное появление кристаллов основано на кристаллизации насыщенных и перенасыщенных растворов.
Говорят, что кристаллы растут. Почему же они могут расти? Ведь это не растение…Мы заинтересовались, как растут кристаллы, какими они могут получиться, выращенные в домашних условиях и какое применение можно найти им в повседневной жизни.
Цель работы: вырастить кристаллы в домашних условиях,изучить влияние внешних условий на рост кристаллов на примере магнитного поля и исследовать их свойства.
Методы исследования: теоретический, наблюдение, экспериментальный, исследовательский.
Выводы:
1.Мы вырастили кристаллы медного купороса: монокристалл и поликристалл (друза).
2.Магнитное поле оказывает определенное воздействие на рост кристаллов, кристалл, выращенный в магнитном поле, имеет почти правильную форму ромба.
3. Исследовали физико-химические свойства:кристаллы медного купороса хорошо растворяются в воде и плохо в спирте.
4.Появление зеленого оттенка в пламени указывает на наличие ионов меди, т.е. CuSO4.
5.Плотность кристалла, выращенного в магнитном поле равна 2,07 г/см3, а вне магнитного поля – 2,04 кг/см3
6.Показатель преломленияn =1,54.
7.Кристалл в опыте проявлял четко выраженные свойства изолятора, что полностью соответствует нормальным электрическим свойствам кристаллов с ионным строением.
Программное обеспечение, которое мы использовали для обработки результатов
экспериментов с кристаллами: цифровой микроскоп, цифровой фотоаппарат, электронные весы.
Программы: Microsoft Office Picture Manager, Microsoft Photo Paint
Практическая значимость работы
Кристаллы, полученные в процессе выращивания, можно применять для украшения интерьера помещений, для создания разнообразных декоративных цветов, фигурок, веточек, композиций, панно, сувениров и подарков для друзей и знакомых. Выращенные образцы можно использовать, как показационный материал для уроков.
Содержание:
Введение…………………………………………………………………………………………...……7
Глава 1. Теоретическая часть
1.1.Что такое кристалл............................................................................................................................8
Способы выращивания кристаллов в природе……………………………………………..…...10
1.3.Применение кристаллов и их роль в современном мире……………………………………....11
1.4. Магнитное поле…………………………………………………………………………………..12
Глава 2. Практическая часть
1. Обнаружение магнитного поля…………………………………………………………….……..13
2. Приготовление «затравки» ..............................................................................................................13
3. Наблюдение за ростом кристаллов в магнитном поле и вне его……...………………………...15
4. Исследование химических свойств кристаллов………………………...………………………..17
5.Измерение плотности кристаллов ………………………………………..……………………….17
6.Вычисление показателя преломления кристалла............................................................................18
7. Электромагнитные свойства ...........................................................................................................19
8.Исследование на электропроводность ............................................................................................19
Заключение............................................................................................................................................20
Библиография........................................................................................................................................21
Приложения...........................................................................................................................................22
Министерство образования и науки РФ
Департамент образования и науки Тюменской области
Филиал ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный университет» в г. Ишиме
Седьмая региональная конференция учащихся «На пути к открытиям»
Исследование свойств кристаллов, выращенных в домашних условиях
Денисова Богдана Сергеевна
Тюменская область
п. Октябрьский
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
Карасульская средняя общеобразовательная школа
7 «а» класс
Введение
«Почти весь мир кристалличен.
В мире царит кристалл и его твердые,
прямолинейные законы»
Академик Ферсман А.Е.
В мире очень много интересного и необычного. В земле иногда находят камни такой формы, как будто их кто-то тщательно выпиливал, шлифовал, полировал. Вот, например, кристаллы. Они встречаются в нашей жизни везде, притягивая своей необычностью и загадочностью, вызывая интерес к наблюдению и изучению. Кристаллы, залегающие в земле, бесконечно разнообразны. Размеры природных многогранников достигают подчас человеческого роста и более. Бывают кристаллы маленькие, узкие и острые, как иголки, и бывают громадные, как колонны. Многие кристаллы идеально чисты и прозрачны, как вода. Недаром говорят “прозрачный как кристалл”, “кристально чистый”.
Живя на Земле, мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах, выращиваем их в лабораториях, широко применяем в технике и науке, едим кристаллы, лечимся ими...
Но какие кристаллы нам знакомы? Первыми на ум приходят, скорее всего, нарядные яркие самоцветы: рубин и бирюза, малахит, вишнёво-красный гранат, горный хрусталь, алмаз, рубин, сапфир, изумруд –этосамые дорогие и излюбленные нами.(Приложение 1).
В лабораториях получают искусственно монокристаллы многих веществ. Соблюдая большие предосторожности, можно вырастить некоторые кристаллы и в домашних условиях. Вполне возможно вырастить, например, монокристаллы и поликристаллы из перенасыщенных растворов медного купороса.
Глава 1. Теоретическая часть
Что такое кристалл
Слово кристалл ("кристаллос") - греческого происхождения. Кристаллом древние греки называли лёд, а затем и горный хрусталь, который считали окаменевшим льдом. Позднее, начиная с 17 века, кристаллами стали называть все твёрдые тела, имеющие природную форму плоскостного многогранника. Кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве. Во всех кристаллах, во всех твердых веществах частицы расположены правильным, четким строем, выстроены симметричным, правильным повторяющимся узором. Пока, есть этот порядок, существует твердое тело, кристалл.Поэтому кристаллы имеют плоские грани. Кристаллы бывают разной формы.
Кристаллические твердые вещества встречаются в виде отдельных одиночных кристаллов - монокристаллов - и в виде поликристаллов, представляющих собой скопление беспорядочно ориентированных мелких кристалликов - кристаллитов, иначе называемых (кристаллическими) зернами.По своим свойствам монокристаллы отличаются от поликристаллов. Для большинства монокристаллов характерна анизотропия, то есть различие свойств по разным направлениям. Большинство кристаллических тел — поликристаллы, так как они состоят из множества сросшихся кристаллов. Одиночные кристаллы — монокристаллы имеют правильную геометрическую форму и их свойства различны по разным направлениям. Вот, например, кристаллы медный купороса:
Монокристалл Поликристалл

Выдающийся русский кристаллограф Евграф Степанович Фёдоров установил, что в природе может существовать 230 различных кристаллических решёток. Он пришёл к выводу, что кристаллы могут иметь форму различных призм и пирамид, в основании которых могут лежать только правильный треугольник, квадрат, параллелограмм и шестиугольник. (Приложение2).
Для наглядного представления внутренней структуры кристалла используют его изображение с помощью кристаллической решётки. Кристаллическая решётка – трёхмерное расположение атомов, ионов или молекул в кристаллическом веществе.
Каждый атом в кристалле связан с определённым числом соседних атомов и располагаются они опять-таки в определённом порядке. Для каждого кристалла это число и порядок всегда постоянны. Но некоторые вещества имеют не одну, а две, три или даже больше кристаллических форм, конечно тоже строго определённых. В зависимости от того, как расположены его атомы, он становится либо алмазом - красивым, прозрачным, самым твёрдым на свете камнем, либо серовато – чёрным мягким графитом, который вы видите в карандаше.
В зависимости от типа кристаллической решетки, кристаллы делятся на 4 группы:
Ионные
В узлах кристаллической решетки располагаются поочередно ионы противоположного знака. Силы взаимодействия электростатические Ковалентные (атомные)
В узлах решетки располагаются нейтральные атомы, удерживающиеся ковалентными связями квантово-механического происхождения. Молекулярные
В узлах решетки располагаются положительно заряженные ионы металла. При образовании решетки валентные электроны, слабо связанные с атомами, отделяются от атомов и коллективизируются, т.е. принадлежат всему кристаллу в целом. Металлические
В узлах решетки располагаются нейтральные молекулы, силы взаимодействия между которыми обусловлены взаимным смещением электронов.


Способы выращивания кристаллов в природе.
Каждый мог наблюдать, как возникают, растут и постепенно меняют свою форму кристаллы льда на стекле замерзшего окна. Если расчистить в непрозрачном слое льда, затянувшего окно, круглый «глазок», подышав на стекло или приложив к нему палец (от тепла лед быстро тает), а затем перестать греть его, он опять затянется слоем льда. Сначала от краев к середине вытягиваются тонкие иголочки, перышки, звездочки. Вот уже весь глазок покрыт ими, а от краев глазка растет новый слой иголочек и звездочек, отдельные веточки соединяются друг с другом, сливаясь в сплошной слой льда.
Кристаллы растут. Они всегда растут правильными, симметричными многогранниками, если имничто не мешает при росте. Как же растут кристаллы в природе? Кристаллизацию можно вести разными способами.
1 способ: Кристаллы могут расти при конденсации паров – так получаются снежинки и узоры на холодном стекле.
4966970-825500
2 способ: Охлаждение насыщенного горячего раствора или расплава. К кристаллизации из расплава относится и процесс образования вулканических пород. Именно из-за охлаждения миллионы лет назад на Земле появились многие минералы. «Раствором» для этого «опыта» служила магма – расплавленная масса горных пород в недрах Земли. Поднимаясь к поверхности из раскалённой глубины, магма охлаждалась. И в результате этого охлаждении, которое могло длиться не одну тысячу лет, образовались те самые минералы, по которым мы ходим, на которые взбираемся. Процесс этот очень длительный.

3способ: Постепенное удаление воды из насыщенного раствора. Свыше пятисот лет назад древнерусские солевары научились извлекать соль из соляных источников. Вода в соленых источниках горько-соленая, в ней растворено много различных солей. Летом, когда под лучами палящего солнца вода озер быстро испаряется, из нее начинают выпадать кристаллы солей. Эти кристаллы плавают на поверхности озера и оседают на дне, на прибрежных камнях, на досках, на любом твердом предмете, попавшем в озеро. Даже рука, опущенная на несколько минут в озеро, покрывается тонким слоем соли. Сила кристаллизации соляных пластов столь велика, что, расширяясь, они выдавливаются из земли, становясь на ребро. Обыкновенная столовая соль, хлористый натрий, без которого человек не может обойтись, представляет собой очень мелкие кристаллики, в земле же соль встречается иногда в виде очень больших кристаллов- так называемой каменной соли. Ломоносов в книге “О слоях земных” определяет: “Каменная соль есть чистая горная соль, хрусталю подобная”. При испарении («высыхании») вода превращается в пар и улетучивается. Но растворённые в воде химические вещества не могут испариться вместе с ней и оседают в виде кристаллов. Самый простой пример – соль, которая образовывается при испарении воды из соляного раствора. И в этом случае, чем медленнее испаряется вода, тем лучше получаются кристаллы. Именно по такому способу я выращивал свой кристалл.

Применение кристаллов и их роль в современном мире.
С кристаллами приходится иметь дело практически во всех сферах человеческой деятельности, но развитие почти каждой отрасли народного хозяйства выдвигает целый ряд важных кристаллографических задач. Сюда относится, прежде всего, задача получения высококачественных кристаллических материалов, необходимых для удовлетворения потребностей новой и новейшей техники. Искусственные алмазы, кварц, рубин, многочисленные полупроводники, люминесцентные кристаллы и др. уже широко используются в обрабатывающей и оптической промышленности, в радиоэлектронике и компьютерах, в космических исследованиях и ультразвуковой технике. Некоторые кристаллы генерируют электрический заряд при деформации.
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 лазерах 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. Они сыграли важную роль во многих технических новинках XXвека. (Приложение 3).
1.4.Магнитное поле
Магнитное поле – это особый вид материи.Оно не воспринимается органами чувств, оно невидимо. Магнитное поле возникает вокруг тел, длительное время сохраняющих намагниченность - магнитов. Магнит - это тело, обладающее собственным магнитным полем. Основное свойство магнитов: притягивать тела из железа или его сплавов. Постоянный магнит всегда имеет два магнитных полюса: северный (N) и южный (S). Наиболее сильное магнитное поле постоянного магнита у его полюсов. Одноименные полюса магнита отталкиваются, а разноименные полюса притягиваются. Взаимодействие магнитов объясняется тем, что любой магнит имеет магнитное поле, и эти магнитные поля взаимодействуют между собой. Природные (или естественные) магниты - это куски магнитного железняка. Магнитный железняк или магнетит в разных странах называли по-разному: китайцы называли его чу-ши; греки – адамас и каламита, геркулесов камень; французы -айман; индусы – тхумбака; египтяне – кость Ора, испанцы – пьедрамант; немцы – магнесс и зигельштейн; англичане – лоудстоун. Почти половина этих названий переводится как "любящий", именно так описывалось основное свойство магнитов - притягивать, «любить» железо. По химическому составу магнетит состоит на 31% изFeO и на 69% из Fe2O3.(Приложение 4)

Глава 2. Практическая часть.
Исследование химических и физических свойств кристалла.
1. Обнаружение магнитного поля.
Скажи мне, и я забуду.
Покажи мне, и я запомню.
Дай мне действовать самому, и я научусь.
Конфуций
Магнитное поле можно обнаружить с помощью железных опилок и магнитов. Проведем эксперимент подтверждающий существование магнитного поля создаваемого магнитами.
Оборудование: два дугообразных магнита, металлические опилки, лист бумаги.
Порядок выполнения: На лист бумаги насыпали железные опилки ровным слоем. Затем положили его на магниты, расположенные друг к другу разноименными полюсами. Металлические опилки расположились определенным образом – вдоль силовых линий магнитного поля.
Вывод: Железные опилки расположились в магнитном поле вдоль его силовых линей. С помощью железных опилок я получила представление о виде магнитного поля.

2. Приготовление «затравки»
Этапы работы:
Приготовление «затравки».
Выращивание кристаллов.Наблюдения.
Исследование различных факторов на процесс роста кристаллов.
Исследование физических свойств кристалла.
Правила по технике безопасности:
Работать с веществами надо очень аккуратно.
Крупинки ни в коем случае не должны попасть в пищевые продукты.
Пользоваться для выращивания кристаллов необходимо специальной посудой.
После работы с медным купоросом обязательно вымыть руки с мылом.
Что нужно для приготовления «затравки»:
Оборудование:0,5 банка, ножницы,
шелковая нить, картон, бумажный фильтр, воронка для фильтрования, термометр, водяная баня.
Химические реактивы: дистиллированная вода, медный купорос.
2. Вырезаем из картона держатель, на который привяжем нитку.Сначала приготовим насыщенный раствор медного купороса. Для этого на водяную баню ставим стакан с водой и насыпаем немного порошка медного купороса, постоянно помешивая. После полного растворения ещё добавляем немного порошка медного купороса. Так повторяем несколько раз. Как только порошок перестанет растворяться, добавляем последний раз и хорошо размешиваем. Таким образом, мы получили насыщенный раствор медного купороса.
3.Оставляемприготовленную смесь на сутки.
На следующий день переливаем смесь в другую банку через фильтр.

4.Через сутки на дне стакана появляются первые кристаллики - они все имели разную форму. Именно из них мы отобралите кристаллики, которые больше понравились и которые имели более правильную форму. Они будут использованы в качестве затравки.
5.Привязываем кристаллики к нитке – это затравка.Заранее приготовленный новый раствор переливаем в банку и погружаем туда затравку, накрываем бумагой и оставляем
Выращивание кристаллов медного купороса следует начинать с приготовления «затравки». (Приложение 5). «Затравка» – центр кристаллизации, от её качества зависит рост кристаллов.
Рекомендации по выращиванию кристаллов:
Для выращивания кристаллов использовать только свежеприготовленные растворы.
Использовать только чистую посуду.
Обязательно фильтровать раствор.
Кристаллик нельзя при росте без особой причины вынимать из раствора.
Не допускать попадание мусора в насыщенный раствор. Для этого накрывать его фильтровальной бумагой.
Периодически (раз в неделю) менять или обновлять насыщенный раствор.
Удалять образовавшиеся сросшиеся мелкие кристаллы.
Чем медленнее охлаждается раствор, тем крупнее образуются кристаллы. Для этого можно обворачивать стаканы тканью.
Полученные кристаллы тщательно покрывать бесцветным лаком против выветривания
3.Наблюдение за ростом кристалловв магнитном поле и вне его.
Порядок выполнения:
1.Используя метод перенасыщения раствора, мы выращивали кристаллы из медного купороса.
2.Для исследования было приготовлено два одинаковых стаканчика с одинаковым количеством раствора медного купороса. Одну банку мы поместили в магнитное поле, а вторую - вдали от магнитов.Условия, в которых находились банки с раствором, были одинаковы (температурный, световой режим).

А) Наблюдение за ростом и формой кристалла в магнитном поле.
Через неделю было заметно, что кристалл подрос. Чем дольше он находился в растворе, тем крупнее он вырастал. Но раствор со временем испарялся, и если верхняя часть кристалла оказывалась в воздухе, то это могло испортить весь кристалл. Поэтому по мере необходимости мы добавляли раствор. Также в ходе роста основного кристалла появлялись другие случайно выпавшие кристаллы, но их было ничтожно мало,и мы их удаляли.
Итог наблюдений:в магнитном поле вырос монокристалл медного купороса достаточно большой.
Б) Наблюдение за ростом и формой кристаллов вне магнитного поля.
Через несколько дней мы увидели большое количество кристалликов на нити, на затравке, которые с каждым днем увеличивались в размере, но не так быстро как в магнитном поле. Но раствор со временем испарялся и если кристаллоказывался в воздухе, то это могло испортить весь кристалл. Поэтому по мере необходимости мы добавляли раствор.
Итог наблюдений: кристалл медного купороса вырос и приобрел причудливую форму – друзу.
Вывод. Процесс роста кристалла чувствителен к воздействию магнитного поля. Кристалл сульфата меди глубокого синего цвета имеет форму скошенного параллелепипеда. Стороны кристалла ровные. В другой банкевыросла друза медного купороса размером 5-6 смпричудливо — красивой формы и имеющая насыщенный синий цвет. Среди сросшихся кристалликов медного купороса можно различить участки монокристаллов ромбической формы.
Кристалл, выращенный в магнитном поле. Кристалл, выращенный вне магнитного поля.

1. Для определения растворимости полученных кристаллов, опускаем кристалл в сосуд с водой, а затем в сосуд со спиртом и увидели, что кристалл растворяются в воде, но не растворяются в спирте.
Вывод: кристаллы медного купороса хорошо растворяются в воде и плохо в спирте.
4. Химические свойства
2.Полученные кристаллы внесли в пламя спиртовки. Кристалл сгорает, и пламя окрашивается зелёным цветом.
Вывод: появление зеленого оттенка в пламени указывает на наличие ионов меди, т.е. CuSO4.
5. Измерение плотности кристаллов
Плотность кристалла медного купороса определяли, основываясь на том, что он не растворяется в спирте.
Оборудование: электронные весы, измерительный цилиндр (мензурка), спирт.
Порядок выполнения:
Массу измерили на электронных весах.
Объем определили с помощью мензурки. Налили в мензурку спирт объёмомV1=150 см3 и опустили туда поочередно кристаллы медного купороса, после чего объём спирта в мензурке увеличился и стал:
V2=165см3 и 175 см3.
Затем мы нашли объёмы кристаллов по формуле: Vт= V2-V1.
3.Вычислили плотность по формуле ρ= m/v. 4.Результаты занесли в таблицу.

Масса, гОбъём, см³ Плотность, г/см³
В магнитном поле 31 15 2,07
Вне магнитного плоя 51 25 2,04
Вывод: плотность кристалла, выращенного в магнитном поле - 2,07 г/см3, а вне магнитного поля – 2,04 г/см3
6.Измерение показателя преломления кристалла.
Важное значение в описании и идентификации кристаллов имеют их оптические свойства. Когда свет падает на прозрачный кристалл, он частично отражается, а частично проходит внутрь кристалла. Свет, отражающийся от кристалла, придает ему блеск и цвет, а свет, проходящий внутрь кристалла, создает эффекты, которые определяются его оптическими свойствами.При переходе наклонного луча света из воздуха в кристалл его скорость распространения уменьшается; падающий луч отклоняется, или преломляется. Отношение sin угла падения к sinугла преломления есть величина постоянная,и называется показателем преломления. Это самая важная из оптических характеристик кристаллаи ее можно очень точно измерить.
Для измерения показателя преломления мы использовали луч света, прошедший через экран со щелью. Положив кристалл на пути луча,мы отметили по две точки на входе и выходе луча из кристалла, затем мы соединили их. Сделав дополнительные построения, мы измерили угол падения луча и угол преломления.Используя формулу, мы вычислили показатель преломленияn кристалла, выращенного в магнитном поле. (Приложение 6)
№ п/п Угол падения, α Угол преломления, β sinα sinβ Показатель преломления Табличное значение
1 41 21 0,6561 0,3584 1,8306 1,54

7. Электромагнитные свойства
После проведения опыта с видимым излучением мы проверили способность кристалла поглощать радиоволны, т.е. невидимое излучение. Для этого мы обмотали пульт алюминиевойфольгой, которая не пропускает радиоволны. Мы нажали на кнопку включения, но доска не включилась.Затем мы открыли узкое отверстие для прохода лучей, вновь нажали на кнопку включения и доска включилась.

Выключив доску, мы повторили попытку включить ее, но на этот раз закрыли излучатель кристаллом купороса. При нажатии на кнопку включения досканевключилась.
Вывод: кристалл толщиной 15 мм является препятствием для волн радиодиапазона.
8. Исследование на электропроводность
Электропроводность – это свойство некоторых тел проводить электрических ток. Все вещества делятся на проводящие электрический ток (проводники), полупроводники и диэлектрики (изоляторы).
Исследуя электропроводность полученного кристалла, мы использовали электрическую лампочку для фиксации прохождения электрического тока. Если ток в цепи есть –лампочка горит, если нет – не горит. Подавалось напряжение со значением 4,5В.

Вывод:Кристалл в опыте проявил свойства изолятора, лампочка не загорелось,что полностью соответствует нормальным электрическим свойствам кристаллов с ионным строением.
Выводы:
В обычной школьной физической лаборатории, используя оборудование, мы вырастили кристаллы из насыщенного раствора методом испарения, наблюдали за их ростом в магнитном поле и вне его, вычислили физические характеристики, исследовали химические свойства.
Результаты показали, что кристаллы, выращенные в магнитном поле, растут быстрее и вырастают правильной формы – ромба. По данным наших экспериментов процесс роста кристалла чувствителен к воздействию магнитного поля.
Заключение.
Исследовательская работа с научно-популярной литературой открыла для меня удивительный мир кристаллов. При изучении кристаллов я убедилась: свойства их настолько разнообразны, что мы смогли исследовать лишь некоторые из них. Но самое главное - мы нашли применение этим кристаллам.Выращенные нами кристаллы могут быть использованы для демонстрации на уроках химии, физики при изучении кристаллических тел, для создания картин, цветов, композиций, и воплощения дизайнерских идей, как украшение на новогодней елке, украшение интерьера, бижутерию для модниц, брелок на ключи и сотовый телефон.
Прав был Товий Егорович Ловиц, член Российской Академии наук, когда писал, что «Образование кристаллов, есть неоспоримо самое привлекательное и удивительное, но притом доселе еще неизъяснимое действие природы». (Приложение 5)
Итоги нашей работы мы отразили в презентации и выпущенных буклетах с советами и рекомендациями по выращиванию кристаллов. Мы считаем, что цель работы достигнута.
Эта тема нам была очень интересна. Мир кристаллов оказался удивителен и разнообразен. В результате у нас возникли и другие вопросы, которые требуют дальнейшего более глубокого изучения. Поэтому мы планируем и дальше заниматься изучением данной темы.
Физика – удивительная наука, и нужно шаг за шагом познавать ее.
Библиография:
1.Физический практикум для классов с углубленным изучением физики. Под редакцией Ю.И. Дика, О.Ф. Кабардина. М; 1993
2. Серия «Эрудит» Химия, Физика.
3.Энциклопедический словарь юного физика . – М.: Педагогика, 1995.
4.Шаскольская, М. П. Кристаллы. Издательство “Наука”. – М.: 1978.
Интернет — ресурсы:
school-collection.edu.ru
class-fizika.narod.ru
www.fizika.ru
720090431800Кристалл горного хрусталя Кристаллики льда

Снежинки
Кристалл природного гипса

Кристалл рубина
Кристалл горного хрусталя
Приложение 1
Приложение 2


Приложение 3
-409575443865 Создаются плоские телевизоры с тонким жидкокристаллическим экраном.

27412953571875-2770913574473
-1536705985510
Жидкие кристаллы в виде плёнки наносят на транзисторы, интегральные схемы и печатные платы электронных схем.

Приложение 4
Медный купорос
Химическая формула: CuSO4*5Н2О
Химическое название: медный купорос, медь сернокислая пятиводная (Cuprumsulfuricum), сульфат мели (II) пентагидратОписание: кристаллический порошок синего цвета
Класс соединений: кристаллогидратсолиОписание кристаллов: голубые кристаллы, хорошо растворимые в воде. Свойства. Гигроскопичен. Плотность равна 3,6 г/см3. Растворяется в воде, глицерине, серной кислоте. Малорастворим в аммиаке. На воздухе соль устойчива.
-27241525400Строение кристаллогидрата
Структура медного купороса приведена на рисунке. Как видно, вокруг иона меди координированы два аниона SO42− по осям и четыре молекулы воды (в плоскости), а пятая молекула воды играет роль мостиков, которые при помощи водородных связей объединяют молекулы воды из плоскости и сульфатную группу.
Применение.
Его используют для борьбы с вредителями и болезнями растений(от грибковых заболеваний и виноградной тли). Иногда применяют в плавательных бассейнах для предотвращения роста водорослей в воде.
В строительстве водный раствор сульфата меди применяется для ликвидации пятен ржавчины, а также для удаления выделений солей с кирпичных и бетонных поверхностей; а также как средство для предотвращения гниения древесины.
Также он применяется для изготовления минеральных красок, в медицине, и как часть прядильных растворов в производстве ацетатного волокна.
В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавкиE519 (консервант).
В природе изредка встречается минералХалькантит, состав которого близок к CuSO4*5H2O
В пунктах скупки лома цветных металлов раствор медного купороса применяется для выявления цинка, марганца и магния в алюминиевых сплавах и нержавейке. При выявлении вышеозначенных металлов появляются красные пятна чистой меди.
Приложение 5

Приложение 6
Кристалл, выращенный в магнитном поле Кристалл, выращенный вне магнитного поля