Учебно-исследовательская работа
Вложение | Размер |
---|---|
![]() | 245.5 КБ |
Введение
Актуальность выбранной темы
Окружающий нас мир состоит из кристаллов, можно сказать, что мы живем в мире кристаллов. Жилые здания и промышленные сооружения, самолеты и ракеты, теплоходы и тепловозы, горные породы и минералы слагаются из кристаллов. Мы едим кристаллы, лечимся ими и частично состоим из кристаллов.
Интересно происхождение слова «кристалл». Много веков назад в снегах Альп на территории современной Швейцарии нашли очень красивые бесцветные кристаллы, напоминающие чистый лед. Древние натуралисты так их и назвали – «кристаллос», по-гречески лед. Полагали, что лед, находясь, длительное время в горах, на сильном морозе, окаменевает и теряет способность таять. Аристотель писал, что «кристаллос рождается из воды, когда она полностью утрачивает теплоту». Еще в средних веках этот термин «кристалл» применялся исключительно к кварцу (рис. 1).
Рис. 1 Минерал - кварц
Знаменитый русский кристаллограф Е.С.Федоров, говорил: «Кристаллы блещут симметрией».
Кристаллы действительно так хороши собой, что ими можно любоваться часами.
Многие ученые, внесшие большой вклад в развитие химии, физики и минералогии, начинали свои первые опыты с выращивания кристаллов, пытаясь понять, как они образуются.
И мы решили начать свою исследовательскую работу, поставив цель: получение кристаллов различных веществ в домашних условиях.
Для достижения желаемой цели мы поставили перед собой следующие задачи:
1. узнать, что такое кристалл;
2. выяснить, какие условия нужно создать для роста кристаллов;
3. уметь получать насыщенный раствор;
4. наблюдать процесс роста;,
5. доказать, что можно вырастить кристаллы в домашних условиях.
Методы исследования:
- эксперимент,
- наблюдение,
- фиксирование результатов.
Этапы деятельности:
1. выбор и осознание проблемы;
2. подбор информационных данных и литературы;
3. систематизация полученных данных;
4. выявление цели и задач;
5. защита работы на школьной конференции.
1. Кристалл. Виды кристаллов
Самоцветы - вечные цветы Земли - влекли к себе человека с древнейших времен неолита. Они будоражат наше воображение гармонией кристаллов, поражают яркостью и многообразием окраски, своими замечательными свойствами, немеркнущей со временем красотой, тайнами зарождения и роста в недрах.
С самоцветами - прекрасным творением неживой природы - связано немало удивительных историй, легенд и сказаний.
«Чем больше вглядываешься в самоцветный камень, тем глубже он затягивает вас в свою глубину очарования». И. Е. Репин
Всю историю своего существования люди пытались обрести чудо, например, получить из свинца золото или превратить горный хрусталь в бриллианты. Этим занимались алхимики. Самым легендарным алхимиком считается француз Николя Фламель, которому приписывают получение философского камня, способного превратить свинец в золото. Впрочем, ученые не верят в то, что кому-либо в Средние века удалось получить настоящее золото или бриллианты, и считают, что это все сказки.
Как известно, драгоценные настоящие природные камни (кристаллы) - это твердые соли различных металлов, молекулы которых организованы в упорядоченную структуру, так называемую кристаллическую решетку. В природе кристаллы образовывались в течение миллионов лет, в глубине земной коры, при высоких температурах (до 2000 °С) и под колоссальным давлением сотни тысяч атмосфер. Мест, где складывались такие условия, крайне мало, чем и объясняется редкость драгоценных камней
Возможно, вы считаете, что кристалл — это редкий и красивый минерал или драгоценный камень. Отчасти вы правы. Изумруды и бриллианты являются кристаллами (рис. 2). Но не все кристаллы редки и красивы. Каждая отдельная частица соли или сахара — тоже кристалл! Многие из самых обычных веществ вокруг нас представляют из себя кристаллы.
а) б)
Рис. 2 Кристаллы: а) изумруд; б) брилиант
Кристалл — это твердое состояние вещества. Он имеет определенную форму и определенное количество граней вследствие расположения своих атомов. Все кристаллы одного вещества имеют одинаковую форму, хоть и могут отличаться размерами.
Кристаллы встречаются нам повсюду: мы ходим по кристаллам, строим из них, выращиваем их в лабораториях и в заводских установках, создаем приборы и изделия из кристаллов, широко применяем их в технике и в науке, едим кристаллы (вспомните поваренную соль), лечимся ими, находим кристаллы в живых организмах, выходим на просторы космических дорог, используя приборы из кристаллов (рис. 3).
а) б)
Рис. 3 Природные кристаллы: а) аметист; б) вода
Природные кристаллы не всегда достаточно крупны, часто они неоднородны, в них имеются нежелательные примеси. При искусственном выращивании можно получить кристаллы крупнее, однороднее и чище, чем встречаются в природе.
Член Российской академии наук Торовий Егорович Ловиц говорил, что для него «самым приятнейшим упражнением было делать наблюдения над кристаллообразованием солей».
«Образование кристаллов, - считал он, - есть неоспоримо самое привлекательное и удивительное, но при том доселе еще не до конца изученное действие природы». Нас заинтересовала эта тема, и мы решили попробовать экспериментально вырастить кристаллы в домашних условиях.
2. Экспериментальная часть. Выращивание кристаллов
Если не дожидаться у моря погоды и смены времен года, можно за несколько дней вырастить красивые кристаллы солей у себя дома. Для этого потребуется стеклянная банка, проволочка и нитка, да еще необходимый запас соли, кристаллы которой вы собираетесь выращивать. Очень эффектно выглядят «доморощенные» кристаллы медного купороса (рис. 4 а) ярко-синего цвета и хромокалиевых квасцов (рис. 4 б) (фиолетовые), хороши и бесцветные кубики поваренной соли (рис. 4 в).
а) б) в)
Рис. 4 «Доморощенные» кристаллы: а) медного купороса; б) хромокалиевых квасцов;
в) поваренной соли
Для того, чтобы вырастить красивые кристаллы у себя дома, вам не потребуется много усилий, зато в итоге получите весьма привлекательные безделушки, которые, кстати, можно использовать в качестве украшений.
Прежде чем, приступить непосредственно к изготовлению, необходимо обзавестись растворимыми цветными солями. Мы использовали: медный купорос, алюмокаливые квасцы, и тетраборат натрия. Эти порошки можно найти в магазинах в наборах «волшебные кристаллы» (рис.5).
Рис. 5 Подготовка к работе
После того как основной ингредиент будущего кристалла найден, берете чистый стакан и заполняете его горячей дистиллированной водой.
И начинайте постепенно растворять соль в воде (рис. 6).
Высыпаем столько порошка, сколько может раствориться; воду помешиваем, чтобы быстрее проходило растворение. Добавляем порошок до того времени пока он не перестанет растворяться и начнет оседать на дно. В полученном растворе количество вещества как раз соответствует его растворимости при данной температуре; раствор получается насыщенным: он больше не может «поглотить» ни крупинки вещества. При остывании раствор становится перенасыщенным.
Рис. 6 Приготовление раствора
Сосуд с раствором поставим в открытом виде в теплое место (рис. 7).
Рис. 7 Рабочий процесс
При остывании лишнее вещество выделяется из него и оседает на дно стакана (рис. 8).
Рис. 8 Выпадение осадка
Через 8 часов осторожно сливаем воду (рис. 9).
Рис. 9 Кристаллический осадок
С помощью пинцета вынимаем образовавшиеся кристаллы и обсушим мягкой тряпочкой или бумажной салфеткой (рис. 10).
Рис. 10 Обсушивание кристаллов
После высыхания кристаллы можно использовать для изготовления различных поделок (рис. 11).
Рис. 11. Готовые сувениры
Заключение
Процесс выращивания кристаллов в домашних условиях это очень интересное и увлекательное занятие, позволяющее сознательно отнестись к закономерностям природы. Работа по выращиванию кристаллов делает нас более наблюдательными, расширяет кругозор, приобщает к науке, позволяет удивляться. Переживание «чуда» выращивания принесло много положительных эмоций и ярких впечатлений. Исследовательская работа приоткрыла дверь в загадочную страну кристаллов и минералов.
В результате, проделанной работы, мы пришли к следующим выводам:
1. работу мы делали с большим удовольствием и интересом.
2. изучив литературу мы узнали много интересного о кристаллах и способах их образования.
3. научились готовить насыщенный раствор, в котором образуются кристаллы.
4. нам удалось вырастить кристаллы из трех разных веществ.
5. из полученных кристаллов изготовили сувениры.
Кристаллы, полученные в результате этой работы можно использовать в практических целях. Например, на уроках физики или химии в старших классах, когда ученики будут изучать эту тему.
И в заключении хочется сказать словами Энштейна: «Мне достаточно испытывать ощущение вечной тайны жизни, осознавать и интуитивно постигать чудесную структуру всего сущего и активно бороться, чтобы схватить пусть даже самую малую крупинку разума, который проявляется в Природе». Ведь не зря: «Мир устроен так, что неживая природа стремится организовать себя в форме кристаллов».
Используемые источники
1. Должанская Т.Ю. Минералы / Т.Ю. Должанская – М.: РОСМЭН, 2015. – 96 с.
2. Как вырастить кристалл из медного купороса в домашних условиях // http://mamaschool.ru/v-domashnix-usloviyax/kak-vyrastit-kristall-iz-mednogo-kuporosa-v-domashnix-usloviyax
3. Сверкающие опыты для девочек. Набор для экспериментов.
Нора Аргунова. Щенята
Простые летающие модели из бумаги
Никто меня не любит
Прекрасная арфа
Золотая хохлома