проект Необычное рядом

Научно-практическая конференция «Шаг в будущее. Юниор»

Исследовательский проект

«Необычное рядом!

Кристаллы в нашей жизни.»

Автор:

Виноградова Елизавета,

ученица 4 а класса

Руководитель:

Тараторкина М.В.,

учитель начальных классов

г. Нижний Новгород, 2014г.

Введение

Слайд 1 Раньше я думала, что кристаллы это драгоценные камни – алмазы, самоцветы. Их находят люди в природе.

Однажды мама рассказала мне, что когда она училась в школе, на уроках химии ученики самостоятельно выращивали кристаллы из самых привычных веществ, таких как соль или сахар. Разве можно получить кристаллы, похожие на драгоценные камни, из обычной соли? Я заинтересовалась этой темой.

Слайд 2 Целью моего проекта является расширение знаний о природе вещей,выращивание кристаллов разных веществ в домашних условиях, развитие интереса у сверстников к проведению научных исследований.

Я поставила перед собой следующие задачи:

• собрать информацию о кристаллах;
• в домашних условиях получить кристаллы;
• научиться соблюдать технику безопасности при проведении опытов;
• создать коллекцию кристаллов;
• изготовить украшение из кристаллов.

Объектом моего исследования являются кристаллы и процесс кристаллизации.

Этапы проекта:

1. Сбор информации о кристаллах и мерах безопасности при работе с кристаллами  пользуясь специальной литературой и интернетом.
2. Практический этап (эксперимент по выращиванию кристаллов, наблюдение за ростом кристаллов, создание коллекции кристаллов, изготовление украшений из кристаллов)
3. Анализ полученных результатов.

1 этап-сбор информации

Пользуясь энциклопедиями из домашней и районной библиотек, я узнала, что кристаллы – это твёрдые вещества, имеющие естественную внешнюю форму правильных многогранников.Частички, из которых состоит кристалл, в разных веществах выстраиваются и соединяются вместе разными способами. Из-за этого кристаллы могут иметь различные формы и размеры.Кристаллические тела можно разделить на две группы: монокристаллы и поликристаллы. Монокристалл – это отдельный однородный кристалл, имеющий единую кристаллическую решетку. Беспорядочно сросшиеся между собой монокристаллы называются поликристаллами. Изучением кристаллов занимается специальная наука  кристаллография.

Из чего же состоят кристаллы и как они растут?

Образование кристалла – это постепенное "налипание" молекул вещества на мелкий кристалл.Сначала образуется маленький кристалл – затравка.Во время налипания молекул на затравку кристалл растёт. Если посмотреть на простой камень в микроскоп, то можно увидеть, что почти каждый камень состоит из маленьких кристалликов.

Кристаллы – это удивительное и непредсказуемое явление природы. Размеры, цвета и формы кристаллов иногда просто поражают своей необычностью. Кажется, что кристаллы – редкое явление, но на самом деле мы встречаем их везде на протяжении всей своей жизни. Это и снежинки зимой, и драгоценные камни в ювелирных изделиях, и корунд на наждачной шкурке, и даже алмазное напыление некоторых напильников. Мы строим дома из кристаллов, также едим кристаллы, лечимся ими, но, что самое главное – мы сами частично состоим из кристаллов. Соль, сахар, снег, лед, глина и песок, сотни других веществ – все это не что иное, как кристаллические тела.

Обратившись к помощи интернета,  я узнала, что кристаллы, которые образуются глубоко в земле, являются бесконечно разнообразными. Их часто называют «цветами мира камней». Встречаются очень тонкие кристаллы, толщина которых меньше чем у листка бумаги. Но бывают и огромные пласты, толщина которых достигает нескольких метров.                                                        

Иногда образуются дендриты – это кристаллы, похожие на веточки дерева; очень хрупкие, но очень красивые.

Часто можно встретить кристаллы в пещерах. Здесь вода является основным скульптором кристаллов. При соприкосновении с воздухом пещеры часть известняка, растворенного в воде, откладывается в виде минерала – кальцита. Кристаллы кальцита наслаиваются друг на другаи образуют свисающие с потолка сосульки – сталактиты. Если капля воды падает на пол пещеры, то там тоже откладывается кальцит и начинает расти сталагмит – сосулька наоборот. Когда сталактит встречается со сталагмитом, образуется колонна.  

Пещера Личугия считается самой красивой пещерой на Земле благодаря тончайшему кружеву хрупких кристаллов, покрывающих стены пещеры. Эти кристаллы состоят из гипса – минерала, который откладывается из известняка. Однако стены Личугии разъела не дождевая вода, как это обычно бывает в пещерах, а серная кислота.

Застывание магмы – это тоже процесс роста кристаллов из расплавов. В застывающем расплаве образуются кристаллические зародыши, из которых вырастают маленькие кристаллики.

Лёд, иней на ветках деревьев, узоры на окнах зимой, снежинки – это кристаллы воды, образуемые из паров.Многие кристаллы идеально чисты и прозрачны, как вода. Недаром постоянно можно слышать выражения: «прозрачный, как кристалл», «кристально чистый».

Кристаллы получили широкое применение.

Каменная соль давно и навечно вошла в жизнь человека. Мы называем ее в быту просто солью, в технике – поваренной, или пищевой, солью. Ни с чем несравнимый вкус соли человек оценил давно. В древности страны, куда ее завозили, платили цену, равную золоту: за килограмм соли – килограмм золотого песка.

Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство у людей. Их цвет, блеск и форма затрагивали человеческое чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище.    

Таблетки – это спрессованные кристаллы. Усвоение, растворение таблеток зависит от того, какими гранями покрыты эти микрокристаллики.

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.                                                            

Вся часовая промышленность работает на искусственных рубинах. Кристалл кварца используется в телефонных трубках. Из прозрачного кварца делают линзы, призмы и другие детали оптических приборов.

Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках 20 века. Неотъемлемой частью нашей жизни стали мобильные телефоны, цифровые фото- и видеокамеры уже вытеснили пленочные фотоаппараты, жидкокристаллические  телевизоры и мониторы постепенно изживают старые.

Люди научились получать искусственные кристаллы минералов в лабораториях с помощью очень сложных приборов. Однако выращивать кристаллы можно не только в химических и промышленных лабораториях, но и в домашних условиях.

2 этап- Практическая работа.

Правила техники безопасности при работе с химическими веществами

1. Дети младшего школьного возраста могут работать с безвредными для здоровья химическими веществами в присутствии взрослого  человека
2. Помещение,  в котором проводятся работы с химическими веществами,  должно хорошо проветриваться
3.  При работе с химическими веществами надо применять средства индивидуальной защиты (перчатки, фартук или халат, маску) и соблюдать правила личной гигиены.
4. Для проведения химических опытов не использовать посуду, в которой в дальнейшем будет готовиться пища.
5. Нельзя пробовать химические вещества на вкус.
6. После завершения работ тщательно проветрить помещение, вымыть посуду, вымыть лицо и руки.

Для выращивания кристаллов я использовала:

• медный купорос
• хромокалиевые квасцы
• красную кровяную соль
• желтую кровяную соль

Мне понадобились следующие материалы:

• чистая посуда
• ложка
• пинцет
• плотная бумага
• горячая вода (около 90 ºС)

Для каждого вещества я применяла один и тот же метод:

1. Сделала насыщенный раствор. Для этого насыпала в банку порошок, залила его горячей водой и размешала ложкой, когда весь порошок растворился, стала постепенно добавлять ещё, пока порошок ни перестал растворяться. На дне банки образовался осадок.
2. Закрыла банку плотной бумагой и оставила до утра.
3. На следующий день на дне банки образовался слой мелких кристаллов. Я выбрала из них самые красивые и использовала в качестве затравки. Затравку я положила на дно чистой банки и залила тем же насыщенным раствором. Закрыла банку плотной бумагой и поставила в темное место.
4. С этого момента мои кристаллы стали расти. Я наблюдала за их ростом каждый день, по мере необходимости перекладывала их в чистую банку и заливала тем же насыщенным раствором или готовила новый на основе старого. Для этого нагревала раствор и добавляла порошок.
5. Через месяц, когда кристаллы выросли достаточно большими, я вынула их из раствора, обсушила бумажной салфеткой и покрыла кристаллы бесцветным лаком, чтобы предохранить от разрушения на воздухе.

3 этап – Анализ работы

В результате проведенных экспериментов, мне удалось вырастить монокристаллы и поликристаллы четырех веществ. Кристаллы разных веществ отличаются по цвету и форме. Кристаллы одного вещества имеют одну и ту же формуи определенное количество граней, несмотря на разные формы затравки.

Поняв принцип роста кристаллов, я попыталась изготовить украшение, положив нить в форме круга на дно банки. Через две недели, кристаллики, налипшие на нить, образовали красивый браслет.

В процессе исследования я столкнулась со следующими трудностями:

1. Через четыре дня затравка из желтой кровяной соли полностью растворилась. Пришлось начинать опыт сначала и чаще обновлять насыщенный раствор.
2. Кристаллы хромокалиевых квасцов на воздухе очень быстро покрывались белым налетом, поэтому я старалась как можно реже вынимать их из раствора.
3. При проведении опытов я использовала только чистую сухую посуду, поскольку вода на посуде делала раствор менее насыщенным, а при попадании даже небольшого количества раствора одного вещества в раствор другого, менялся его цвет.

Работая над проектом, я узнала, что такое кристалл,познакомилась с разнообразием и применением кристаллов. Я научилась выращивать кристаллы в домашних условиях и подтвердила гипотезу о том, что это возможно. При проведении опытов, я поняла, что для роста кристалла необходимо соблюдать точные инструкции и правила техники безопасности.Из выращенных кристаллов я изготовила наглядное пособие «Коллекция кристаллов» и украшение браслет.

В будущем я планирую вырастить кристалл в кристалле, поместив кристаллхромокалиевых квасцов в насыщенный раствор алюмокалиевых квасцов. Также мне хочется более широко использовать методику выращивания кристаллов для изготовления украшений. Из кристаллов можно изготовить бусы, цепочки, покрыть ими рамку для фотографий или украсить другие предметы интерьера. В ходе сбора информации для проекта, я обратила внимание на то, что этой темой интересуются многие школьники, поэтому я планирую записать видеоролик мастер-класса по выращиванию кристаллов, чтобы поделиться со всеми желающими накопленным мною опытом.