Авторы: Петров В., Кондаков А. Руководители: Петрова О.А., Моржова В.М. МКОУ «Сафакулевская СОШ» - КРАСОТА И БЛЕСК КРИСТАЛЛОВ - Красота и блеск кристаллов Всем и каждому понятны. Беглый взгляд они чаруют, Формы их уму занятны Искушённый наблюдатель Разглядит их жизни тайны И по полочкам разложит Всё, что кажется случайным. Сколько их, - неповторимых, Восхитительных кристаллов, Божьим промыслом рождённых, Где-то были - и не стало 1
Тема: Кристаллы Объект исследования: Выращивание кристаллов в домашних условиях. Предмет исследования: Выращивание кристаллов медного купороса, меди, соли в домашних условиях. Цель работы: Провести исследование по выращиванию кристаллов в домашних условиях. Задачи: 1 – изучить литературу по теме; 2 – узнать, что такое «кристалл»; 3 – познакомиться со способами выращивания кристаллов; 4 – освоить методику выращивания кристаллических тел; 5 - провести наблюдения за процессом кристаллизации; 2
Гипотеза: кристаллы можно выращивать при создании определенных условий, если изменять условия кристаллизации используя простую и дистиллированную воду, то можно получать кристаллы разной формы и цвета. Методы исследования: Изучить литературу по теме; Провести опытно - эксперементальную работу по выращиванию кристаллов. Синтез данных из различных областей наук 3
Актуальность работы заключается в том, чтобы находить интересное и необычное рядом, в том, что доступно для наблюдения и изучения, не требует особых усилий и затрат. Вырастить кристаллы – это не пустая забава. В природе кристаллы растут на протяжении миллионов лет. А нельзя ли ускорить этот процесс? Кристаллизация – очень распространённый в физике процесс, редко какое производство без него обходится. Ни рубинов, ни алмазов, ни других драгоценных камней в условиях домашней лаборатории вырастить нельзя. Но и то, что нам по плечу, тоже достаточно красиво. 4
Основные сведения о кристаллах 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. Кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве. 5
Строение и свойства кристаллов А как геометрически правильна форма снежинки! В ней также отражена геометрическая правильность внутреннего строения кристаллического тела – льда. Звёздочки эти составлены из тонких ледяных иголочек. У снежинок всегда шесть лучей. И, тем не менее они разные: ледяные иголки всякий раз сложены в новый причудливый узор. Один учёный сделал 2500 фотоснимков снежинок, и все они оказались разные. И иголочки снежинок, и иней, и лёд- это кристаллы замёрзшей воды Иней (кристаллы снега) Снежинки 6
Кристаллические решетки Каждый кристалл имеет свою характерную многогранную форму, которая зависит от строения его решетки. Если кристаллические решетки пространственно одинаковы или сходны (имеют одинаковую симметрию), то геометрическое различие между ними заключается, в частности, в разных расстояниях между частицами, занимающими узлы решетки. Сами расстояния между частицами называются параметрами решетки. 7
Монокристаллы и поликристаллы Твёрдые материалы могут быть поликристаллическими и монокристаллическими. Поликристаллы состоят из отдельных мелких кристалликов (кристаллитов), а монокристалл – это крупный одиночный кристалл Поликристалл красной кровяной соли Монокристалл красной кровяной соли 8
Все большее применение в технике находят кристаллы. Каждый может легко разделить тела на твердые и жидкие. Однако это деление будет только по внешним признакам. Для того чтобы выяснить, какими же свойствами обладают твердые тела, будем их нагревать. Одни тела начнут гореть (дерево, уголь) - это органические вещества. Другие будут размягчаться (смола) даже при невысоких температурах - это аморфные. Третьи будут изменять свое состояние при нагревании. Кристаллические и аморфные тела Каменный уголь Аморфные тела 9
Применение кристаллов Применения кристаллов в науке и технике так многочисленны и разнообразны, что их трудно перечислить. 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. Алмазная пила Алмазный бор 10
Применение кристаллов Новая жизнь рубина - это лазер или, как его называют в науке, оптический квантовый генератор (ОКГ), чудесный прибор наших дней. Оказалось, что кристалл рубина усиливает свет. Он легко прожигает листовой металл, сваривает металлические провода, прожигает металлические трубы, сверлит тончайшие отверстия в твердых сплавах, алмазе. В глазной хирургии применяется чаще всего неодиновые лазеры и лазеры на рубине. Лазеры 11
Применение кристаллов Жидкие кристаллы это вещества, которые ведут себя одновременно как жидкости и как твёрдые тела. Молекулы в жидких кристаллах, с одной стороны, довольно подвижны, с другой расположены регулярно, образуя подобие кристаллической структуры (одномерной или двумерной). Часто уже при небольшом нагревании правильное расположение молекул нарушается, и жидкий кристалл становится обычной жидкостью. Жидкие кристаллы 12
Опытно - экспериментальная работа Выращивание кристаллов - процесс очень интересный, но бывает достаточно длительным. Полезно знать, какие процессы управляют его ростом; почему разные вещества образуют кристаллы различной формы, а некоторые их вовсе не образуют; что надо сделать, чтобы они получились большими и красивыми. 13
Опытно - экспериментальная работа Чтобы начался рост кристаллов, необходимо, прежде всего, возникновение центра кристаллизации. В совершенно прозрачном растворе, расплаве или парах вещества протекает бурная «жизнь»: каждое мгновение частицы (ионы или молекулы) сталкиваются, и иногда при этом появляются мельчайшие зародыши будущего кристалла. Но однажды два – три зародыша случайно столкнувшись, приобретают структуру элементарной ячейки – мельчайшего кристаллика вещества. Это скопления частиц уже не разрушается и начинает расти. Так появляется центр кристаллизации. 14
Опытно - экспериментальная работа Подготовка к выполнению эксперимента: что необходимо знать и учитывать В первую очередь необходимо точно знать растворимость различных веществ в воде и её зависимость от температуры, т.е. то, что реально представляет ниже приведённый график 15
Опытно - экспериментальная работа Рост кристаллов можно разделить на несколько способов: Естественный (образование кристаллов в природе); 16
Рост кристаллов можно разделить на: Искусственный; Опытно - экспериментальная работа Установки для выращивания из расплава кристаллов фианита. В 1968 году российские физики получили прозрачный кристалл, не имеющий природного близнеца, и назвали его фианитом в честь своего Физического института Академии наук (ФИАН) 17
Рост кристаллов можно разделить на: для научно-технических целей; Опытно - экспериментальная работа Принцип работы ЖК-индикатора: 18
Рост кристаллов можно разделить на : на занятиях экспериментальных, практических, внеклассных работ; Опытно - экспериментальная работа 19
Рост кристаллов можно разделить на : случайный рост кристаллов - результат был достигнут непреднамеренно, опыт прошёл без контроля экспериментатора, имели место неучтённые факторы или условия, имели место дополнительные химические и (или) физические процессы (испарение растворителя способствовало кристаллизации); Опытно - экспериментальная работа 20
Опытно - экспериментальная работа Для выращивания кристаллов использовалась дистиллированная вода и вода из-под крана. Эксперимент проводился в течение 30 дней. За это время удалось вырастить разные кристаллы. 21
Опытно - экспериментальная работа Выращивание кристаллов 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. Кристаллы каменной (поваренной) соли NaCl представляют собой бесцветные прозрачные кубики. 22
Этапы выращивания кристаллов поваренной соли: Налить воды в ёмкость и поставьть его в кастрюлю с тёплой водой (не более 50°С - 60°С). Насыпать соль в стакан и оставить минут на 5, предварительно помешав. За это время стакан с водой нагреется, а соль растворится. Добавить ещё соль и снова перемешать. Повторять этот этап до тех пор, пока соль уже не будет растворяться, а будет оседать на дно стакана. Перелить полученный раствор в чистую ёмкость такого же объёма, избавившись при этом от излишков соли на дне. Выбрать любой понравившийся более крупный кристаллик поваренной соли и положите его на дно стакана с насыщенным раствором. Через 2-3 дня можно заметить значительный рост кристаллика. Если повторить всё то - же ещё раз (приготовить насыщенный раствор соли и опустить в него этот кристаллик), то он будет расти гораздо быстрее (извлечь кристаллик и использовать уже приготовленный раствор, добавляя в него воды и необходимую порцию пищевой соли). Опытно - экспериментальная работа 23
Опытно - экспериментальная работа Выращивание кристаллов медного купороса. Кристаллы медного купороса выращиваются таким же образом, как кристаллы поваренной соли. 24 Кристаллы медного купороса
Опытно - экспериментальная работа Выращивание кристаллов меди. Для выращивания этого кристалла нам потребовалось соль медного купороса, поваренная соль, канцелярские кнопки и салфетка. Приготовление насыщенного раствора такое же, как и во всех случаях. 25
Опытно - экспериментальная работа Выращивание кристаллов красной кровяной соли K 3 [Fe(CN) 6 ]. Красная кровяная соль – это комплексная растворимая соль. Она имеет ярко – красную окраску. Кристаллы соли выращиваются так - же, как кристаллы поваренной соли. При выращивании кристаллов в дистиллированной воде, они получились более красивой и правильной формы. 26 Кристаллы выращенные в дистиллированной воде Кристаллы выращенные в простой воде
Опытно - экспериментальная работа Выращивание кристаллов желтой кровяной соли K 4 [Fe(CN) 6 ] Желтая кровяная соль – это комплексная растворимая соль. Она имеет желтую окраску. При выращивании кристаллов в дистиллированной воде произошел интересный случай кристаллы появились за 20 часов 27 Кристаллы выращенные в дистиллированной воде Кристаллы выращенные в простой воде
Заключение В ходе работы исследовалось свойство кристаллов – их рост в искусственной среде. Оказывается, кристаллы можно вырастить дома, без каких- либо усилий. Для быстрого выращивания нужны оптимальные условия. Гипотеза подтвердилась, если изменять условия кристаллизации, используя воду из-под крана и дистиллированную воду то будут получены разные результаты - в простой воде кристаллы росли дольше и выросли мельче, чем в дистиллированной воде. 28
Физика и химия должны считать количество своих объектов неизменным и только качество их изменяющимся. Р.Майер 29
Благодарим за внимание! 30