Байкальские самоцветы

Научно-практическая конференция учащихся

«Уроки экологии: Спасем Священный Байкал!»

Исследовательская работа

Байкальские самоцветы

                                      Автор: Очирова Влада, учащаяся 8 класса

Гильбиринской средней общеобразовательной школы

                                          Руководитель: Очирова Надежда Михайловна,

                                                                                      учитель химии и географии Гильбиринской средней общеобразовательной школы

тел. 8-924-651-64-41

e-mail Ochirova59@yandex.ru

Кокорино, 2018

Содержание

1. Вводная часть ----------------------------------------------------------------------------------- 2 стр.
2. Описание методики исследования ---------------------------------------------------------- 3 стр.
3. Результаты исследования:

• Выводы по практической работе -------------------------------------------------------- 5 стр.
• Самоцветы Байкальской горной страны -------------------------------------------------- 5 стр.

• Как бы не прогневать бога и шамана,  или в чьих руках добыча минералов? ---- 7 стр.

• Экологические проблемы, возникающие при добыче минералов ------------------- 7 стр.

4. Выводы -------------------------------------------------------------------------------------------- 8 стр.
5. Список использованной литературы -------------------------------------------------------- 9 стр.

1. Введение

К крупным и важным группам полезных ископаемых относятся драгоценные камни или самоцветы. Драгоценные камни имеют кристаллическое строение, естественную форму правильных многогранников и обладают такими качествами как, большая прочность, прозрачность, необычный окрас (рисунок), сияние и блеск, высокое светорассеяние, возможность огранки, шлифовки и полировки. И ценятся за красоту, редкость и долговечность. Редкость (или уникальность) определяется распространённостью данного минерала в природе. Различные разновидности драгоценных камней могут стоить дорого из-за того, что их очень сложно найти и добыть в природе. Долговечность камня зависит от его прочности. На прочность (износостойкость) влияет твёрдость и хрупкость. Помимо понятия «драгоценный камень» встречаются и другие термины: ювелирные камни – обладают высокой декоративностью, износостойкостью, поделочные камни – пригодные для изготовления мозаик, предметов декоративно-прикладного искусства.

В настоящее время существует ряд способов изготовления синтетических камней. Д.И. Менделеев впервые получил монокристалл рубина в лаборатории. Прозрачные рубины, кристаллизующиеся в ромбоэдрах, не уступали природным по своей твердости, цвету, величине и другим свойствам. Метод по выращиванию кристалла рубина отличается от метода выращивания кристаллов медного и железного купоросов тем, что происходит медленное охлаждение расплавов, а не жидкости. При выращивании кристалла рубина, используют затравку. В настоящее время производят синтез драгоценных ювелирных и технических камней в промышленных масштабах.

В природе кристаллы образуются при различных геологических процессах из растворов и расплавов. Растворение или расплавление происходит при высокой температуре, равной температуре расплавленной магмы. Минералы превращаются в кристаллы, когда переходят из состояния горячей жидкости или расплава  в холодную твердую форму. Когда массы этих жидких или расплавленных горных пород выталкиваются к поверхности земли, они начинают остывать. Минералы превращаются в кристаллы, когда переходят из состояния горячей жидкости в холодную твердую форму.

Цель работы: Познакомиться с месторождениями драгоценных камней в окрестностях Байкала и возможными экологическими проблемами при их добыче, с образованием кристаллов драгоценных камней в земной коре и выращиванием кристаллов в лабораторных условиях.

Задачи работы:

1. Познакомиться с образованием кристаллов в природе;
2. Освоить методику выращивания кристаллов медного и железного купоросов в лабораторных условиях;
3. Провести эксперименты и наблюдения за процессом их роста;
4. Проанализировать полученный результат экспериментов;
5. Познакомиться из литературных источников с драгоценными камнями Байкальского региона, возможными экологическими проблемами при их добыче.

2. Описание методики исследования

Методы  исследования: Работа с источниками информации, проведение экспериментов, наблюдение и обобщение.

Практическая работа «Выращивание кристаллов медного и железного купоросов»

Медный купорос – пятиводный сульфат меди (II) CuSO4 ∙ 5H2O.

Железный купорос – семиводный сульфат железа (II) FeSO4 ∙ 7H2O

Для выращивания кристаллов мне потребовались: стеклянные и пластиковые стаканы, карандаши, длинный человеческий волос и порошок медного и железного  купоросов.

Этапы выращивания кристаллов:

Этап 1: Растворяла соль медного и железного купоросов в воде на водяной бане. При повышении температуры и при  помешивании растворимость  увеличивалась. Добавляла соль до тех пор, пока она не перестала растворяться.

Этап 2:  Раствор медного купороса остался в стеклянном стакане, а раствор железного купороса перелила в пластиковый стакан. Привязала на нитку кристаллики названных солей. Другой конец нитки привязала к карандашу, для  того, чтобы он удерживал затравки в растворе. Кристаллики опустила в перенасыщенные растворы.

В раствор железного купороса добавила несколько капель серной кислоты, для того, чтобы соли двухвалентного железа не окислялись воздухом в сульфат железа (III).

Этап 3:  Поставила стаканы с растворами и кристалликами в место, где нет сквозняков и вибрации.

Этап 4: Накрыла сверху бумагой, чтобы в растворы не попадали пыль и мусор. Оставила на несколько дней.

Дневник наблюдений

Кристаллы были очень хрупкими и гигроскопичными, поэтому покрыла бесцветным лаком и положила в пластиковую коробку.

Выращивание кристаллов - не пиротехника, но про технику безопасности все равно не следует забывать. Медный и железный купоросы являются ядохимикатами II класса опасности. Медный купорос применяют для борьбы с грибковыми и бактериальными заболеваниями растений, а раствором железного купороса обрабатывают деревянные помещения.  Поэтому работа с ними требует осторожности - как во время приготовления растворов, так и во время самого выращивания кристаллов. 

3. Результаты  исследования

• Выводы по практической работе

1. Выращивание кристалла, как и выращивание чего-то живого – долгое и требующее очень большого терпения процедура;
2. Самое важное условие для выращивания кристаллов использовать  только свежеприготовленные пересыщенные  растворы;
3. Чтобы кристаллы росли как можно правильно, кристаллизация должна идти медленно;
4. При выборе затравки, учитывать, то, что чем меньше выбранная затравка, чем она правильнее;
5. Не доливать раствор в систему по мере его испарения;
6. Когда затравка опущена вертеть, наклонять, перемешивать раствор не рекомендуется;
7. Медный и железный купоросы ядовитые вещества. Нужно соблюдать правила безопасности;
8. Кристалл железного купороса растет быстрее, чем медного купороса;
9. Полученные кристаллы нужно покрыть бесцветным лаком, чтобы они не разрушились, кристаллы медного и железного  купоросов боятся высокой температуры и солнечных лучей.       

                Из данных опытов можно увидеть, что каждое вещество образует кристаллы со своими индивидуальными свойствами, своей индивидуальной формой, различного цвета.  Кристаллы капризны, требуют бережного к ним отношения, соблюдения рецепта и температуры раствора при погружении кристалла для дальнейшего роста. В противном случае, кристалл, который долго и терпеливо выращивали, может за несколько минут исчезнуть у нас на глазах! Но, зато, если уж всё выполнили верно, терпеливо и бережно, выращенный кристалл порадует своей красотой, необычной формой, цветом, размером!

• Самоцветы Байкальской горной страны

Славится драгоценными камнями район Байкала. Почти весь российский нефрит добывается в Бурятии, а основные залежи находятся недалеко от берега Байкала, в горах Восточных Саян. Из-за этого добывать камень приходится с предосторожностями, чтобы не нанести вред экосистеме озера. Встречаются нефриты от черного до белого цвета, со всеми оттенками — серого, зеленого и голубого. Находится нефрит в пределах тектонических зон, где при различных движениях земной коры образуются глыбы овальной формы, которые очень напоминают речные валуны. Еще в царской России крупные нефритовые валуны доставляли в Санкт-Петербург в большом количестве, а затем в Лондон и Вену. Саянский нефрит высоко ценился в Европе. Нефритовые украшения пользовались спросом, а коллекция изделий из саянского нефрита экспонировалась в конце прошлого века в музеях Лондона и Парижа. Этому камню приписывается масса полезных свойств. Пластины из него избавят от головной боли и разгладят морщины при массаже лица. Люди верят, что если держать нефрит в кошельке, в нём всегда будут водиться деньги. Да и вообще всегда желательно иметь при себе хоть небольшой зелёный камушек. Так, на всякий случай. А уж нефритовый шар в доме и вовсе защитит жилище от всех напастей.

Список минералов, встречающихся в Слюдянском районе Иркутской области, включает в себя почти 200 наименований. Здесь обнаружены редчайшие минералы и их разновидности, открыты новые, которых нет нигде в мире. В XVIII в. в долине р. Слюдянки впервые в России был обнаружен ценный ювелирно-поделочный камень – лазурит, «лазурный камень». Литотерапевты советуют ежедневно в течение нескольких минут всматриваться в камень для восстановления зрения, лечит головную боль, очищает от негатива, делает владельца милосердным. Он нужен тем, кто начинает какой-то новый проект. В мире известны афганский и пакистанский лазурит. Но наша разновидность минерала отличается очень красивым ярким синим цветом. Изделия из него привлекают буддистов — этот самоцвет считается камнем Будды.

Уникальный камень  чароит – гордость Восточной Сибири. Он добывается на единственном в мире месторождении на границе Иркутской области и Якутии на реке Чара. В Иркутской области на месторождении Коршуниха добывают серафинит, своё название камень получил от легенды о Серафимах, окружающих престол Господа. По поверью один из Серафимов уронил перья на землю, где и появились эти минералы с перьевидными кристаллическими включениями. Этот камень долго хранит тепло, и помогает при болезнях позвоночника и гипертонии. Серафинит продлевает жизнь. Глядя на его «пёрышки», можно загадать желание, оно сбудется, если будет хорошим, светлым.

В Восточной Сибири наиболее известные месторождения сердолика – «радующий сердце», хотя они не самые яркие, но именно такие ценятся в нетрадиционной медицине. Есть даже отдельное направление — сердоликотерапия. Ей подвластны болезни сердца, щитовидной железы, костей и крови. В годы Великой отечественной войны, когда не хватало медикаментов, перевязочных материалов, был изобретён прибор с сердоликом, который помогал заживлять раны. 

В Забайкалье на месторождении Малхан встречаются рубилиты, это камни окрашенные в розовый цвет. Литотерапевты рекомендуют рубилиты для улучшения иммунитета и лечения заболеваний половой системы. На месторождении «Шерлова гора» добывают аквамарин – разновидность берилла, минерал имеет цвет морской воды, глядя на него, туристы будут долго вспоминать Байкал.

• Как бы не прогневать бога и шамана,  или в чьих руках добыча минералов?

Я много раз слышала, что согласно буддийским канонам, из земли и даже из-под воды брать ничего нельзя. Это воровство, и поэтому большой грех. Кроме того, нельзя ранить землю – царство страшных подземных драконов. Не поэтому ли обувь буддистов имела загнутый вверх носок? Таким образом, с приходом буддизма появился первый запрет религиозного характера на добычу полезных ископаемых. Также тунгусы, эвенки против того, чтобы из земли доставали камни: так можно прогневить духов! Шаманисты не рассказывают ученым, где есть самоцветы.

В 1838 году вышел императорский указ, запрещающий добычу драгоценных камней в наших краях. Но даже в условиях двойного запрета – религиозного и административного – подпольная добыча продолжалась. Предприимчивые китайцы – непревзойденные рудокопы добывали драгоценные камни, были сереброкузнецами, имели лавки при дацанах.  Занимались старательской деятельностью, по крайней мере, до начала 1930-х годов. В 1935 году И.В. Сталин запретил добычу драгоценных камней, но это касалось в основном хищнической добычи.

В СССР была очень большая школа геологоразведки, а теперь масштабных работ вообще не проводят. В советские годы добычей минералов занимались большие государственные организации, а сейчас все в частных руках - добывают, и почти все, что находят, тут же экспортируют в Китай. Вот почему, у нас в России так много мест с редчайшими минералами на планете, а в ювелирных магазинах продают изделия из «иностранных» камней?

• Экологические проблемы, возникающие при добыче минералов

Добыча полезных ископаемых создает многочисленные проблемы экологического характера, острота которых зависит от масштабов горнодобывающих работ, вида минерального сырья и близости объектов добычи к озеру Байкал. Наибольшие ограничения касаются Центральной экологической зоны, это  12 районов Иркутской области и Бурятии: Качугского, Ольхонского, Иркутского, Слюдянского, Тункинского, Закаменского, Селенгинского, Джидинского, Кабанского, Прибайкальского, Баргузинского и Северобайкальского. Тем не менее, в пределах данной зоны разведано 51 месторождение, часть из которых эксплуатируется или готовится к добыче.         Открытый карьерный способ добычи драгоценных камней оказывает наибольшее воздействие на природу Байкала. Разрушение почвы, сведение лесов, самовольная беспорядочная застройка, загрязнение окружающей среды при извлечении и переработке полезных ископаемых, исчезновение биологических видов. Всё это в той или иной степени происходит на берегах Байкала.

4. Выводы

• Необходимо соблюдать режим особого природопользования в бассейне озера Байкал, направленного на безусловное сохранение Байкала как национального достояния Российской Федерации.
• Проведение исследований во внеурочное время – это очень
  увлекательное занятие, особенно выращивать кристаллы, и каждое утро прибегать в кабинет химии, чтобы отметить их рост! Я буду продолжать работу над этой темой: расширять знания по теории кристаллов, узнавать особенности драгоценных камней, добываемых в Байкальском регионе, пополнять свою коллекцию выращенных кристаллов. В ходе выполнения этой работы я раскрыла в себе интерес к исследованиям, нахождению и отбору увлекательного материала по самоцветам, оформлению доклада. А при публичном выступлении и защите, я надеюсь, что обрету большую уверенность в подаче  своей небольшой, но важной для меня работы.      
• И главное, что для достижения любой цели необходимо трудиться и постоянно углублять знания из различных источников, много читать, необходимо посетить геологический музей в Улан-Удэ. В ходе написания отчета по работе у меня появилась  гордость за минеральные богатства нашей республики. Надо любить свой край и принести пользу в будущей взрослой жизни!

Да, Сибирь – земля вся богатая.

То не скатен жемчуг, да ни яхонты.

То орехи, грибы да ягоды.

Приходи, бери по-разумному,

Со словом ласковым, да не жадничай!

И лесное добро тебе впрок пойдет,

Не убудет, а только приумножится.

5. Список использованной литературы

1. Доржигушаева О.В. Буддийская мысль и экологическое мировоззрение// Волна, 2003 г.
2. Э. Гроссе, Х. Вайсмаетель Химия для любознательных. Л.Химия 1980
3. Б.З. Кантор Минерал рассказывает о себе. М.Недра 1985
4. Универсальная школьная энциклопедия для детей «Аванта +». 2004 год.
5. Энциклопедический словарь химика. М.: Педагогика. 1990.
6. Интернет-ресурсы:

    http://vk.com/id227688534   Мартынов Максим 

http://www.zircon81.narod.ru/Metodica.html 

http://www.waynesthisandthat.com/crystals.htm#fast - fast 

http://www.crystalgrowing.com/index_e.htm 

Рецензия

Старшего научного сотрудника Института общей и экспериментальной биологии СО РАН, доктора фармацевтических наук П.Б. Лубсандоржиевой на научно-исследовательскую работу ученицы  Гильбиринской средней школы Иволгинского района республики Бурятия Очировой Влады.

Тема исследования: «Байкальские самоцветы» 

Руководитель учебного исследования: учитель химии Гильбиринской средней школы Н.М. Очирова

Данная работа имеет патриотическую направленность – гордость за богатые месторождения драгоценных камней Байкальского региона, практическую направленность – выявление способа образования кристаллов драгоценных камней в земной коре и возможность выращивания кристаллов некоторых солей в лабораторных условиях. Работа написана грамотным научным языком.

Во введении Влада дает обоснование выбора темы, затрагивает вопрос о концентрации месторождений драгоценных камней в районе Байкала и выдвигает гипотезу, в которой предполагает, что если кристаллы в природе и лаборатории образуются одним и тем же способом, то можно вырастить кристаллы некоторых солей самой. Сформулировала цель, заострила внимание на постановке конкретных задач.

В изложении основной части исследовательской работы, автор представляет теоретический материал об образовании минералов путем кристаллизации из водных растворов и расплавов. В отличие от лабораторных условий температура, которая создается в земных недрах, примерно равна температуре расплавленной магмы (1000 - 12000). Минералы превращаются в кристаллы, когда переходят из состояния горячей жидкости в холодную твердую форму.

Влада провела объемную исследовательскую работу по выращиванию кристаллов медного и железного купоросов в лабораторных условиях, вела дневник наблюдений, сформулировала выводы и подтвердила свою гипотезу. В заключении автор дает собственные выводы по исследуемой проблеме, показывает возможные пути продолжения работы по данной тематике.

Представила этнологический материал – отношение сибирских народов к добыче полезных ископаемых. О существовании религиозного и административного запрета на добычу камней в наших краях.

В целом работа заслуживает отличной оценки. 

Рекомендации: продолжить работу по выращиванию кристаллов в лабораторных условиях и углубить теоретические знания в теории кристаллов.