Выращивание кристаллов в домашних условиях

Муниципальное общеобразовательное учреждение «Лицей № 47»

Ленинского района города Саратова 

Научное исследование на тему:

«Выращивание кристаллов

в домашних условиях»

                                                              Работу выполнила:

                                                        учащаяся 4 «А» класса

                                                     Агафонова Ангелина

                                                          Научный руководитель:

                                                                учитель начальных классов

                                               Кюрджиева Н. А.

Саратов

2020

Оглавление

1.  Введение.
2.  Основная часть.

2.1 Что такое кристаллы.

     2.2. Разновидности кристаллов.

     2.3. Применение кристаллов.

     2.4. Эксперимент.

      3. Заключение.

          Список литературы.

          Приложение.

1.Введение

Каждый человек в своей жизни хотя бы один раз любовался красивым блеском кристаллов. Они завораживают своими правильными формами, большим разнообразием расцветок. Человечество с древних времен изучает свойства кристаллов. Кристаллы, как и живые существа, могут зарождаться, расти, стареть и разрушаться.

Кристаллы (от греч. "кристаллос" – лёд или горный хрусталь) – это твёрдые тела, имеющие естественную форму правильных многогранников. Возможно, вы считаете, что кристалл — это редкий и красивый минерал или драгоценный камень. Отчасти вы правы. Изумруды и бриллианты являются кристаллами. 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. Кристаллы окружают нас повсюду.

2.Основная часть

2.1. Что такое кристаллы.

 Кристалл – это твердая структура, атомы, молекулы и ионы которых организованы в пространстве в виде определенного узора. Формирование кристаллической структуры из жидкости или жидких растворов называется кристаллизацией. Структура кристалла, сформированного из жидкости, зависит от химических свойств жидкости и физических условий окружающей среды, таких как давление воздуха.

Кристаллы могут принимать странные и интересные формы. Иногда их совершенство наводит на мысль, что над ними потрудился профессиональный огранщик.

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.

В природе существуют сотни веществ, образующих кристаллы. Вода — одно из самых распространенных из них. Замерзающая вода превращается в кристаллы льда или снежинки. Минеральные кристаллы тоже образуются в ходе определенных породообразующих процессов. Огромные количества горячих и расплавленных горных пород глубоко под землей в действительности представляют из себя растворы минералов. Когда массы этих жидких или расплавленных горных пород выталкиваются к поверхности земли, они начинают остывать. Они охлаждаются очень медленно. Минералы превращаются в кристаллы, когда переходят из состояния горячей жидкости в холодную твердую форму. Например, горный гранит содержит кристаллы таких минералов, как кварц, полевой шпат и слюда. Миллионы лет тому назад гранит был расплавленной массой минералов в жидком состоянии.

В настоящее время в земной коре имеются массы расплавленных горных пород, которые медленно охлаждаются и образуют кристаллы различных видов. Кристаллы могут иметь всевозможные формы и разные размеры. Некоторые минералы образуют кристаллы, которые разглядеть можно только с помощью микроскопа. Другие же образуют кристаллы, вес которых составляет несколько тонн.

2.2.Разновидности кристаллов.

 Кристаллы, которые залегают глубоко в земле, являются бесконечно разнообразными. Размеры таких природных многогранников достигают иногда человеческого роста. Встречаются также очень тонкие кристаллы, толщина которых меньше чем у листка бумаги. Но бывают и огромные пласты, толщина которых достигает нескольких метров. Бывают кристаллы маленькие, узкие и острые как иголки, но также могут быть громадной формы, похожие на величественные колонны.

Какие бывают кристаллы? В современном мире все кристаллы разделены на 32 типа и сгруппированы в 6 видов. Такие твердые тела разделяют на:

- натуральные, то есть извлеченные из недр земли;

- искусственные, то есть созданные руками человека (самый яркий пример – кристаллы  Сваровски).

Выделяют реальные и идеальные кристаллы. Последний вид имеет идеальную симметрию, без дефектов. У реального кристалла обязательно есть какой-либо дефект, то есть, наблюдаются неровности и деформации.

Существует классификация, разделяющая кристаллы на уровне атомов и групп молекул. В данном случае выделяют монокристаллы, которые имеют многогранную форму и не состоят из отдельных частей. Поликристаллы – это несколько монокристаллов, сросшихся вместе.

Какие бывают кристаллы еще? Драгоценные и недрагоценные, то есть, классифицируемые по эстетико-экономическому критерию.

Алмаз

 Самый известный и дорогой кристалл в мире. При нормальных условиях этот минерал может существовать вечно, но если его поместить в инертный газ или вакуум, то он превратится в графит.

Добыча алмазов на промышленном уровне ведется на всех континентах. Хотя их происхождение и возраст так и не удалось установить. Известны даже минералы внеземного происхождения, которые попали на землю, сформировавшись при ударном метаморфизме в процессе падения метеоритов.

В подавляющем большинстве алмазы, добываемые на нашей планете, имеют желтый или коричневый цвет. Но встречаются и достаточно уникальные – зеленые, розовато-лиловые и голубые, даже черные. Самые известные – «Портер-Родс» голубого цвета и Дрезденский зеленый. Самыми ценными считаются те, которые имеют уникальный окрас, в особенности рубиново-красные, вишневые, голубые и золотистые.

В природной среде алмазы встречаются всевозможных форм: от круглых и овальных до пятигранных.

Аквамарин

Какие бывают кристаллы, очень похожие на лед? Это аквамарин. Минерал является разновидностью берилла, и его название переводится как «морская вода». По форме кристаллы напоминают длинностолбчатые и шестигранные призмы с сильным стеклянным блеском. Минерал очень хрупкий и его легко раздавить.

В ювелирном искусстве аквамарин получил популярность только в начале XX века, когда в моду пришел стиль – арт-деко. Месторождения этого минерала есть на всей планете, добывают его из пегматитов, которые расположены в крупнозернистых гранитах.

Самый огромный минерал был найден в 1910 году, его вес составлял 110,5 килограммов.

Аметист

 Аметист относят к полудрагоценным камням или поделочным, в зависимости от цвета. Если окрас непрозрачный, то это поделочный камень, соответственно, прозрачный ценится у ювелиров. Бывает фиолетового, вишневого, синего, красного цвета. Уникальная особенность этого кварца в том, что оттенок меняется в зависимости от освещения. Некоторые аметисты, найденные в осадочных породах, выцветают под воздействием солнечных лучей.

2.3. Применение кристаллов.

Оказалось, многие из самых обычных веществ вокруг нас, представляют из себя кристаллы. Мы встречаемся с ними повсюду и даже не подозреваем об этом.

На улице - если взять маленькую песчинку и мысленно увеличить её до размеров спичечного коробка (и она не будет содержать примесей) то такая диковинная сосулька будет кристаллом горного хрусталя.

Кристаллы хрустят у нас под ногами почти полгода (а в полярных областях земли круглый год) покрывая огромные пространства земли - снег.

А любимое многими развлечение кататься на коньках, лед - это тоже кристалл!

На кухне - едим кристаллы, например, соль или сахар.

Мы живем в домах из кристаллов – панели многих многоэтажек сделаны из бетона (искусственного камня) в состав которого входит щебень из кристаллического сланца.

Лечимся кристаллами – лучи от кварцевой лампы используются в медицине для дезинфекции (кварцевыми они называются потому, что сделаны не из обыкновенного стекла, а из кварца).

Гипс, про этот искусственный камень, думаю, слышали многие.

Некоторые виды моллюсков обладают способностью наращивать на инородных телах, попавших в раковину, перламутр. За 5-10 лет появляется драгоценный камень жемчуг, имеющий кристаллическое строение.

В морях и океанах рифы и целые острова сложены из кристалликов углекислого кальция, входящих в состав скелета беспозвоночных животных – коралловых полипов.

Самый твердый и самый редкий из природных минералов - алмаз. Сегодня алмаз не камень-украшение, а в первую очередь камень-работник. 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. А самая красивая, самая чудесная разновидность кварца - это и есть горный хрусталь, т.е. прозрачные кристаллы кварца. Поэтому из прозрачного кварца делают линзы, призмы и др. детали оптических приборов. Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках 20 века. Неотъемлемой частью нашей жизни стали мобильные телефоны, цифровые фото- и видеокамеры, которые вытеснили пленочные фотоаппараты, жидкокристаллические телевизоры и мониторы постепенно изживают старые.

Удивительно, но выращивать кристаллы можно не только в химических и промышленных лабораториях, но и в домашних условиях. Самые популярные вещества, из которых выращивают кристаллы дома – это поваренная соль и сахар.

2.4. Эксперимент.

Для выращивания кристаллов нам потребовались следующие материалы:

• 5 стаканов сахара
• 2 стакана воды
• проволока
• шпажки
• прозрачные стаканы
• пищевые красители
• прищепки
• кастрюля .

Описание эксперимента: (Приложение 1)

1.Смешиваем в кастрюле 2 ст. ложки сахара и ¼ стакана воды. Ставим кастрюлю на медленный огонь и доводим сироп, помешивая его, до полного растворения сахара.

2. Палочки обмакиваем в получившемся сиропе, затем их обваляем в сахаре. Сахаринки должны равномерно облепить палочки со всех сторон и не осыпаться с них. Нужно дать палочкам как следует высохнуть в течение суток.

3. Нужно приготовить сироп. Влить в кастрюлю 2 стакана воды и засыпать 2,5 стакана сахара. На медленном огне довести сироп до полного растворения сахара. Добавить ещё 2,5 стакана сахара и снова варить до его полного растворения.

4. Оставить сироп в кастрюле на 15 минут, затем остывающий сироп разлить по стаканам. Если в стаканы добавить пищевой краситель, кристаллы будут цветными. Пока сироп не остыл (иначе кристаллы не будут расти), опустить палочки в стаканы, чтобы они не касались стенок. Зафиксировать палочки при помощи прищепок.

5. Набраться терпения и оставить палочки в стаканах на неделю в покое. Но не забывать наблюдать, как растут кристаллы!

6. Через 8 дней можно вынимать палочки с удивительными кристаллами.

3. Заключение.

В ходе моей работы я узнала, что кристаллы сахара имеют форму, цвет и разное количество граней. Кристаллы сахара - это вещества, имеющие твердое состояние. На процесс образования кристаллов влияют многие факторы (качество сахара, температура помещения, степень насыщенности раствора, скорость остывания, состояние покоя места исследования и т.д.)

Таким образом, из простых материалов сахара и воды, термическим путем, в процессе наблюдения и терпения выросли удивительные сладкие и красивые кристаллы – лакомство для детей и взрослых, сладость к чаю.

Кристаллы - удивительные явления природы. Выращивание кристаллов интересное и увлекательное занятие. Я обязательно продолжу свои опыты по выращиванию кристаллов. Я хочу попробовать вырастить кристаллы с применением других веществ и на других затравках (бусины, камни, гайки, пуговицы), а возможно мне даже удастся вырастить очень крупный одиночный кристалл.

В ходе исследовательской работы я узнала, что кристалл – это твердое состояние вещества, имеет определенную форму, цвет и определенное количество граней. Я познакомилась с разнообразием и применением кристаллов, научилась выращивать кристаллы. Поняла, что для появления кристалла необходимо соблюдать точные инструкции и правила техники безопасности (при приготовлении насыщенного раствора надо пользоваться прихваткой, чтобы не обжечь руки), быть терпеливой и трудолюбивой.

Кристаллы - это не только красивые минералы и драгоценные камни. Их множество. Мы каждый день встречаемся с ними: дома, в школе, на улице. Кристаллы играют не последнюю роль в нашей жизни.

Список литературы

1. Афонькин С.Ю. Минералы и драгоценные камни. Школьный путеводитель. СПб.: «БКК», 2012 г. – 96 с.
2. Белов Н.В. Энциклопедия драгоценных камней и кристаллов.- Минск: «Харвест», 2009 г. – 159 с.
3. Большая книга «Почему». Перевод с итальянского Ольги Живаго.- М.: РОСМЭН, 2011 г.- 240 с.
4. Журнал «Галилео. Наука опытным путём», №7, 2011 г.
5. Журнал для любознательных «Юный эрудит», №10 (октябрь), 2009 г.
6. Шалаева Г.П. Современная энциклопедия начальной школы. - Издательство АСТ, 2010 г.- 768 с.

Приложение 1

1.Варим сироп

2.Оставляем палочки в стаканах на 8 дней.

3.Результат эксперимента.