Исследовательская работа на тему: «Волшебные кристаллы»
проект по окружающему миру (подготовительная группа)

Муниципальное автономное дошкольное образовательное учреждение

детский сад № 6 с. Субханкулово

муниципального района Туймазинский район

Республики Башкортостан

Исследовательская работа

на тему:

«Волшебные кристаллы»

                   Выполнил Зарипов Артур  

воспитанник подготовительной

логопедической группы

руководитель  Набиуллина Е.М.,

воспитатель, высшая категория

Субханкулово, 2022

Оглавление

Введение  ................................................................................................. 2

1. Теоретическая часть

1.1. Что такое кристаллы? ....................................................................... 3

1.2. Из истории …………………………………………………………. 3

1.3. Разнообразие кристаллов …………………………………………. 4

1.4. Кристаллы в нашей жизни. Применение кристаллов …………...  4

1.5. Способы выращивания кристаллов в домашних условиях ……... 5

2. Практическая часть

2.1. Выращивание кристалла из набора «Алхимик» …………………. 7

2.2. Выращивание кристалла из набора «Волшебные кристаллы»….. 7

2.3. Выращивание кристаллов из медного купороса и

фосфорнокислого аммония…………………………………….............. 7

2.4. Выращивание кристаллов из поваренной соли  …………………. 7

2.5  Выращивание кристалла из набора «Лучистые кристаллы»  

и  коралла из набора «Чудесные кораллы» в детском саду….............. 8

Заключение  ……………………………………………………………. 9

Список литературы  …………………………………………………...10

Приложение ……………………………………………………………...11

Введение 
Во время прогулки в детском саду, мы спросили: «Что такое снег? Из чего он состоит и откуда берется?» Придя в группу, мы решили найти ответы. И выяснили, что снежинки – это кристаллы замерзшей воды. Просмотрели презентацию «Кристаллы», в которой были представлены фотографии кристаллов, пещеры со свисающими со стен кристаллами.

 Стало еще интересней, что такое кристаллы и как они образовываются? Они были очень красивые. И мне захотелось выяснить, что такое кристаллы, как они появляются, где их можно использовать, а самое главное, смогу ли я их вырастить сам. Так и родилась тема моего  исследования: «Волшебные  кристаллы».

Кристалл, на греческом языке, означает «лед» или «горный хрусталь». Он образован природой или человеком в лаборатории. Очень много веществ вокруг нас являются кристаллами. Например, вода, когда замерзает, превращается в кристаллы льда или снежинки. Маленькие частицы соли или сахара — тоже кристаллы! Ученые уже умеют растить искусственные кристаллы, и используют их для украшений. Я подумал, что тоже смогу вырастить искусственный кристалл. Для этого мы с мамой купили медный купорос, фосфорнокислый аммоний и набор для выращивания кристаллов.

Актуальность исследования состоит в том, что выращивание кристаллов – занятие увлекательное, простое и недорогое для большинства юных открывателей.

Цель исследования: Выращивание кристаллов разных веществ в домашних условиях и наблюдение за их ростом.

Объект исследования: Кристаллы. 

Предмет исследования: Процесс кристаллизации.

Задачи проекта: 

1. Узнать о природе кристаллов и их свойствах;

2. Проанализировать значение кристаллов в жизни людей;

3. Освоить методику выращивания кристаллов;

4. Провести наблюдения за процессом их роста;        

5. Создать мультимедийную презентацию по теме исследования.

Методы проекта: 

1. Работа с источниками информации; 

2.Наблюдение; 

3. Эксперимент;

4. Фиксирование результатов.

Гипотеза: Предположим, что если кристаллы - это не только красивые минералы и драгоценные камни, может их больше, чем мы думаем. Они могут встречаться повсюду, играть важную роль в жизни человека, значит, их можно вырастить в домашних условиях.

Практическая значимость исследования состоит в составлении презентации с фотографиями выращенных кристаллов. Результаты исследования могут быть использованы на занятиях по познавательному развитию, для украшения дома и детского сада, создания поделок и сувениров.

1. Теоретическая часть 

В недрах земли люди порой находят камни, имеющие удивительную форму – иногда кажется, что их кто-то специально выпиливал, затем полировал, чтобы они приобрели именно такую форму. Речь идет о многогранниках с плоскими гранями и прямыми ребрами. Правильность и совершенство формы этих камней, а также безукоризненная поверхность их граней часто поражают человека своей красотой.

Иногда, смотря на них, нам трудно поверить, что они образовались сами без участия человека. Именно такие камни с природной, не сделанной руками человека, правильной, симметричной, многогранной формой и называются кристаллами. Так что же такое кристаллы?

1. Что такое кристаллы?

Слово «кристаллос» в переводе с греческого первоначально означало «лёд», а в дальнейшем «горный хрусталь». Удивительное сходство кристаллов льда и горного хрусталя было подмечено уже очень давно. В древности и в средние века думали, что кристаллы горного хрусталя и кристаллы льда – одно и то же, только лёд замерзает у нас на глазах, а горный хрусталь – лишь при особенно сильном морозе. Предполагали, что лёд становится хрусталём через тысячу лет, а хрусталь становится алмазом через тысячу веков.

Первоначально главную особенность кристаллов видели в их прозрачности и «кристаллами» считали все прозрачные природные твердые тела. Но, к сожалению, в природе кристаллы большинства веществ без трещин, загрязнений и других дефектов встречаются редко. Это привело к тому, что люди на протяжении тысячелетий кристаллы называли драгоценными камнями.

Было подмечено, что кристаллы горного хрусталя и многих других прозрачных минералов обладают гладкими плоскими гранями и имеется симметрия в их расположении. Позже установили, что некоторые непрозрачные минералы также имеют естественную правильную форму, характерную для того или иного минерала. В конце концов, кристаллами стали называть все твердые вещества, имеющие природную плоскую огранку.

Частички, из которых состоит кристалл, в разных веществах выстраиваются и соединяются вместе различными способами. Из-за этого кристаллы могут иметь различные формы и размеры.

Изучением кристаллов занимается специальная наука  - кристаллография; ее изучают в институтах и университетах, когда уже знают и химию, и физику и некоторые другие науки. Особенно быстро эта наука стала развиваться с использованием рентгеновских лучей, открытых в конце 18 века, для исследования кристаллов.

Как образовались красивые кристаллы горного хрусталя, кристаллы гипса нам с вами увидеть в природных условиях невозможно. Искусственные же кристаллы некоторых минералов ученые получают в лабораториях с помощью очень сложных приборов.

2. Из истории

Первые сведения о горном хрустале мы находим у римского учёного Плиния Старшего (I век н. э.), величайшего авторитета для учёных древности и средневековья.

Древние обитатели Америки – инки – поклонялись как божеству большому кристаллу зелёного изумруда.

Человека, укушенного змеёй, заставляли съесть толчёный изумруд. Можно себе представить, как это помогало больному! Так рассуждать могли только в те времена, когда ещё не умели проверять свои утверждения опытом.

Англичанин Джером Горсей, (прожил в России с 1573 по 1591 год), посетивший Москву в XVI веке, рассказал в своих записках, как царь Иван Грозный показывал ему свои драгоценные камни: коралл, бирюзу, алмаз, морион (дымчатый горный хрусталь), изумруд, яхонт лазоревый (сапфир), яхонт красный (рубин).

В древности кристаллам приписывали всякие магические свойства. Считали, например, что изумруд спасает мореплавателей от бурь. Кристалл аметиста навевает счастливые сны. Алмаз бережёт от болезней. Сапфир помогает при укусах скорпионов. Топаз приносит счастье в ноябре. Гранат - в январе и т.д.
1.3 Разнообразие 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.

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

Многие кристаллы идеально чисты и прозрачны, как вода. Нередко можно услышать выражение «кристально чистый». Кристаллы могут иметь и разные размеры.

Некоторые минералы образуют кристаллы, которые разглядеть можно только с помощью микроскопа. Другие же образуют кристаллы, вес которых составляет несколько сотен фунтов.

1.4 Кристаллы в нашей жизни. 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 непоседы.

Это все примеры минеральных кристаллов. Но ведь многие кристаллы являются продуктами жизнедеятельности организмов.

• 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.

Кристаллы принято относить к неживой природе. Но границу между живым и неживым провести очень сложно.

• Простые организмы – вирусы, могут соединяться в кристаллы. Конечно, в кристаллическом состоянии они не подают никаких признаков живого, но когда внешние условия становятся благоприятными, например, вирусы попадают внутрь клетки организма, они оживают и начинают размножаться.

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 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, которые вытеснили пленочные фотоаппараты, жидкокристаллические телевизоры и мониторы постепенно изживают старые (в 1888 г. австрийский ботаник Реинедзер обнаружил, что при нагревании кристалл размягчался и в дальнейшем превращался в настоящую жидкость). И сейчас ещё часто люди, рассматривая чудесные, сверкающие, переливающиеся многогранники кристаллов, не хотят верить, что они созданы природой, а не человеком.

1.5 Способы выращивания кристаллов в домашних условиях

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, железный купорос и медный купорос.

Существует всего два способа выращивания кристаллов в домашних условиях:

1.Метод охлаждения насыщенного раствора;

2.Метод испарения – постепенного удаления жидкости из раствора.

Берется нужное вещество, готовится из него перенасыщенный (концентрированный) раствор, кладется в раствор так называемая затравка, мелкий кристаллик, и путем прилипания молекул вещества на затравку кристаллик растет. А чтобы молекулы прилипали, нужно либо остужать воду, либо выпаривать (можно и то, и другое). Быстрый способ выращивания кристаллов – это медленное охлаждение раствора.

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 

 2.1. Первый эксперимент. Выращивание кристалла  из набора «Алхимик»
Первым я решил попробовать набор для выращивания кристаллов. Я приготовил раствор, закрепил на подставке кусочки картона, перелил раствор в подставку и стал ждать.  Уже этим вечером на кусочках картона появились первые маленькие кристаллики. Весь кристалл был готов через 3 дня. Он называется лучистым. Посмотрите, какой он получился красивый!     (Приложение 1)    

2.2. Второй эксперимент. Выращивание кристалла из набора «Волшебные кристаллы».

Вторым моим экспериментом стал выращенный  кристалл, который я назвал «Друза» из набора «Волшебные кристаллы». Специальный кристаллический раствор я залил горячей водой и хорошо перемешал. Получился насыщенный раствор.  На дно посуды я положил каменную основу и равномерно распределил. Дождался, пока полученный раствор остынет до комнатной температуры.  После чего засыпал затравочные кристаллы. И стал ждать его роста.

Весь процесс роста кристалла занял 7 дней.  Как только из раствора показалась вершина самого высокого кристалла, я слил остаток раствора и вынул получившийся кристалл. У меня получился вот такой интересный красный кристалл, который я назвал «Друза».                                                                    

    2.3. Третий  эксперимент.  Выращивание кристаллов из медного купороса и лимонной кислоты.

После этого опыта я решил  вырастить кристаллы из медного купороса и лимонной кислоты. Они выращиваются одинаково. Для опыта я использовал  банки, горячую воду, медный купорос и лимонную кислоту для затравки.

Медный купорос добавлял  в горячую воду до тех пор, пока он не перестал растворяться. Таким образом, получился насыщенный раствор соли. Теперь полученный раствор нужно профильтровать. Сделать это нужно для того, чтобы в растворе не осталось посторонних частиц.  После этого, я разделил свой раствор на две части. В первый   раствор я засыпал кристаллики  лимонной кислоты на дно посуды, а во второй – кристаллики медного купороса. На них и начнут образовываться затравки кристаллов. Накрыли емкости  крышкой и оставили в укромном месте, при комнатной температуре на несколько дней. На следующий же день наши кристаллики  начали расти. Оба  кристалла  были  готовы  через 7 дней. Посмотрите, какие получились красивые синие кристаллы!

      2.4. Четвёртый эксперимент. Выращивание кристаллов из поваренной соли.

Мы взяли соль, насыпали в банку с тёплой водой, перемешивали, пока она не растворилась. Добавили ещё соль и снова перемешали. Повторяли этот этап до тех пор, пока соль перестала растворяться, и стала оседать на дно. Мы получили насыщенный раствор соли. В раствор мы поместили шерстяную нить прикрепленную к палочке так, чтобы нитки не касались стенок емкости и стали наблюдать. Через два дня мы заметили, что в емкостях воды стало меньше (испарилась), а на стенках, где не было  воды, образовались отложения соли.

Нам было интересно, появились ли кристаллы на нашей ниточке. Мы решили достать ниточку из раствора  через 2 недели и к нашему удивлению на них образовались кристаллы соли, но они были не очень большими.

Таким образом, мы получили кристаллы из поваренной соли. 

2.5. Пятый эксперимент в детском саду. Выращивание кристалла из набора «Лучистые кристаллы»  и  коралла из набора «Чудесные кораллы».

Во время проведения опытов дома, мне показался процесс выращивания кристаллов  настолько интересным, что я  попросил воспитателя провести эти опыты в детском саду и поделиться ими с другими детьми.

Для этого я принёс в садик  специальные наборы по выращиванию кристаллов и кораллов. И под руководством моего руководителя мы провели вот такие интересные опыты.

Вот такие замечательные кристаллы у нас получились. Всем ребятам и мне очень понравились такие эксперименты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 
В ходе исследовательской работы я узнал, что кристалл – это твердое состояние вещества, имеет определенную форму, цвет и определенное количество граней.

Познакомился с разнообразием и применением кристаллов.

Научился выращивать кристаллы, используя горячий насыщенный раствор и специальные наборы. Для выращивания кристаллов были использованы разные вещества: поваренная соль, фосфорнокислый аммоний, медный купорос. Все выращенные мной кристаллы, имеют разную форму и размеры – на это влияет температура. Росли они с разной скоростью.

Понял, что для появления кристалла необходимо соблюдать точные инструкции и правила техники безопасности (не растворять вещества в посуде, в которой готовят пищу; при приготовлении насыщенного раствора надо пользоваться прихваткой, чтобы не обжечь руки; иногда работать в перчатках, после окончания работы необходимо тщательно вымыть руки), быть терпеливым и трудолюбивым. Ведь много факторов влияет на процесс образования кристалла. Это и степень насыщенности раствора, это и скорость, с которой остывает раствор вещества, из которого выращивается кристалл. Даже пыль, попавшая в раствор, может свести на нет все старания. Кристалл может достаточно долго храниться при правильной обработке. Чтобы кристалл получился красивым, его надо периодически подкармливать, то есть менять насыщенный раствор.

Я поделился результатами своего исследования с ребятами группы детского сада. Теперь ребята все знают, что кристаллы - это не только красивые минералы и драгоценные камни. Их множество. Мы каждый день встречаемся с ними. Кристаллы играют не последнюю роль в нашей жизни.

Своё исследование мне хотелось бы продолжить. Поэтому я планирую продолжать свои эксперименты с новыми веществами, и ставлю перед собой задачу вырастить монокристаллы больших размеров и создать собственную коллекцию кристаллов.

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.
7. Шаскольская М.П. Кристаллы. - М.: Наука, 1978 г. – 208 с.

Интернет- ресурсы:

1. http://www.geologiazemli.ru/articles/112 - Геология Земли .

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/E519 - ВикипедиЯ – свободная энциклопедия.

3. http://www.kristallov.net/mineraly.html - Кристаллов.NET.

4. http://mirkristallov.com/- Мир кристаллов.