Исследовательская работа "Выращивание кристаллов в доманшних условиях"
творческая работа учащихся по окружающему миру (4 класс) на тему

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Каратузская средняя общеобразовательная школа им. Героя Советского Союза Е.Ф. Трофимова»

Исследовательская работа

«Выращивание кристаллов

в домашних условиях»

Авторы: Вожакова Таня

Ученица 4 а класса

Вожаков Егор

Ученик 1 а класса

 МБОУ Каратузская СОШ

Руководитель: Вожакова С.М.

с. Каратузское 2017г.

Оглавление

Введение

1. Актуальность исследовательской работы.
2. Цели и задачи.

Теоретическая часть.

3. Что такое кристалл?
4.  Строение и свойства кристаллов.
5. Применение кристаллов.

Практическая часть.

6. Выращивание кристаллов в искусственных условиях.
7. Результаты эксперимента.
8. Заключение

9. Список литературы
10. Приложения

Введение.

«Не драгоценный камень, а светится»

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 к красивы. Каждая отдельная частица соли или сахара — тоже кристалл! Многие из самых обычных веществ вокруг нас представлять из себя кристаллы

Мой любимый школьный предмет – окружающий мир.

На уроках окружающего мира мы изучали тему «Минералы», рассматривали коллекции минералов, узнали, что они встречаются в природе, но их можно получить и в лаборатории. (Минерал - это однородное соединение в природе, имеющее физическую и химическую самостоятельность, которое было или является кристаллом. )

Каждый день мы в своей жизни сталкиваемся с кристаллами. Где бы мы не находились дома, на улице. В любое время года. На разных континентах. Они повсюду.     Кристаллы льда и снега. Мы даже употребляем  их в пищу. Сахар и соль. Кристаллы можно легко увидеть и без микроскопа.  Они разной величины и формы. Красивые и загадочные.

   Меня очень заинтересовали кристаллы, поразила их таинственная красота. И я решила узнать об этом чуде природы больше: Что это такое, как они появляются, какие бывают, чем они отличаются, как долго растут?

  Одни из самых поразительных и красивых созданий природы кристаллы восхищают нас яркими цветами, прозрачностью, ровностью и правильностью форм. Их как будто кто-то специально вырезал, отшлифовал и раскрасил.

Все кристаллы, окружающие нас, не образовались когда-то раз и навсегда готовыми, а выросли постепенно. Я задала себе вопрос: А можно ли вырастить кристаллы в домашних условиях? Я изучила материал в энциклопедиях, интернете и попробовала вырастить эту «красоту» своими руками.

Актуальность моего исследования состоит в том, что выращивание кристаллов увлекательное занятие. Этот процесс не требует особых усилий и затрат, он максимально безопасен. Выращивать кристаллы можно дома в любое время года.

Для опытов я использовала готовые наборы для выращивания кристаллов, соль, сахар, «английскую» соль – магнезию.

Цель исследования: научиться выращивать кристаллы из разных веществ в домашних условиях.

Задачи исследования

• Изучить строение и свойства кристаллов
• Узнать о значении кристаллов в жизни человека
• Вырастить кристаллы в домашних условиях и сделать выводы

Объект исследования: кристаллы

Предмет исследования:  процесс кристаллизации  

Методы исследования:

• работа с источниками информации.
• наблюдение,
• эксперимент,
• 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.

Теоретическая часть.

Что такое кристалл?

Криста́ллы (от греч. первоначально — лёд, в дальнейшем — горный хрусталь, кристалл) — твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя кристаллическую решётку.

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.

Строение и свойства кристаллов.

Кристаллы могут иметь всевозможные формы. Все известные в мире кристаллы могут быть разделены на 32 вида, которые в свою очередь могут быть сгруппированы в шесть видов.

Некоторые минералы образуют кристаллы, которые разглядеть можно только с помощью микроскопа. Другие же образуют кристаллы, вес которых составляет несколько сотен фунтов (1 фунт – 0,4 кг).

Основное свойство кристаллов. Основными свойствами кристаллов являются их однородность, определённое соответствие между разными гранями - симметрия кристалла

Это основное различие между кристаллами и некристаллами объясняется их внутренним строением, тем, как расположены в них мельчайшие частички вещества — атомы, ионы, молекулы. Все в мире сложено из этих мельчайших частиц. Везде и во всем, в камнях и металлах, в дереве и в теле человека, в капле дождя и в облаке дыма — везде движутся мельчайшие частички. Во всей Вселенной не найдется ни одного атома, ни одной молекулы, которые бы не двигались непрерывно.

Применение кристаллов.

Кристаллы соли - белый соленый порошок — самая распространенная приправа в мире и — самая дешевая. Соль представляет собой соединение натрия и хлора и является жизненно необходимым продуктом. Ее часто используют для улучшения вкуса пищи и более длительного ее хранения. Чаще всего мы пользуемся обычной столовой солью. Другие популярные виды включают в себя морскую или горную соль. По вкусу они могут несколько отличаться, хотя любая соль состоит из натрия и хлора.

Кристаллы сахара являются важным пищевым продуктом. Обычный сахар (сахароза) относится к углеводам, которые считаются ценными питательными веществами, обеспечивающими организм необходимой энергией. Глюкоза обеспечивает более половины энергетических затрат организма.

Применения кристаллов в науке и технике так многочисленны и разнообразны. В настоящее время кристаллы имеют широкое распространение в науке и технике, медицине, т.к. обладают особыми свойствами. Драгоценные камни, минералы с особыми свойствами, используемые для ювелирных целей имеют бесцветную или красивую чистого тона окраску, большинство драгоценных камней отличаются блеском, прозрачностью, сильным светосиянием, высокой твердостью, способностью принимать огранку. Самый твердый и самый редкий из природных минералов - алмаз.

Алмаз

  Колоссальное значение имеет алмаз при бурении горных пород, в горных работах.

Благодаря своей исключительной твердости алмаз играет громадную роль в технике. Алмазными пилами распиливают камни. Алмазная пила - это большой (до 2-х метров в диаметре) вращающийся стальной диск, на краях которого сделаны надрезы или зарубки. Мелкий порошок алмаза, смешанный с каким-нибудь клейким веществом, втирают в эти надрезы. Такой диск, вращаясь с большой скоростью, быстро распиливает любой камень.

Колоссальное значение имеет алмаз при бурении горных пород, в горных работах. В граверных инструментах, делительных машинах, аппаратах для испытания твердости, сверлах для камня и металла вставлены алмазные острия.

Алмазным порошком шлифуют и полируют твердые камни, закаленную сталь, твердые и сверхтвердые сплавы. Сам алмаз можно резать, шлифовать и гравировать тоже только алмазом. Наиболее ответственные детали двигателей в автомобильном и авиационном производстве обрабатывают алмазными резцами и сверлами.

  Рубин и сапфир относятся к самым красивым и самым дорогим из драгоценных камней.

Рубин                                         Сапфир

Вся часовая промышленность работает на искусственных рубинах. На полупроводниковых заводах тончайшие схемы рисуют рубиновыми иглами. В текстильной и химической промышленности рубиновые нитеводители вытягивают нити из искусственных волокон, из капрона, из нейлона.

      Новая жизнь рубина - это лазер или, как его называют в науке, оптический квантовый генератор (ОКГ), чудесный прибор наших дней. В 1960г. был создан первый лазер на рубине. Оказалось, что кристалл рубина усиливает свет. Лазер светит ярче тысячи солнц.

Сапфир прозрачен, поэтому из него делают пластины для оптических приборов.

Основная масса кристаллов сапфира идет в полупроводниковую промышленность.

Существует довольно много методов применения кристаллов в терапии. Самый простой - контактное врачевание. Вы прикладываете к больному месту камень или носите украшение из него. Такие украшения для лечебных целей можно применять в течение суток в зависимости от вашего заболевания.

Практическая часть.

Выращивание кристаллов в искусственных условиях.

I опыт

Первый кристалл, который мы попытались вырастить – это кристалл из набора «Лучистые кристаллы».

1. Сначала мы внимательно прочитали инструкцию и подготовили всё необходимое.
2. Установили поддон на ровной поверхности. Отрезали от полосок картона два кусочка по 3,5 см и два кусочка по 4 см. установли два кусочка в крайние углубления. Убедились, что они надежно зафиксированы. Вылили раствор в подставку. Лили прямо на полоски картон.

3. Подставку с раствором поставили в темном сухом месте. Но не под воздействие прямых солнечных лучей (вода может быстро испариться, и кристаллы выпадут в осадок прямо на подставке, вместо того, чтобы расти на картоне).
4. В течение суток на верхних гранях картонных полосок появились первые кристаллы.
5. В течение недели рост кристаллов прекратился. Вся жидкость испарилась. 
6. Кристаллы получились очень красивые «лучистые», но очень хрупкие.

II опыт

Второй кристалл, который мы попытались вырастить – это кристалл из набора «Магические кристаллы».

1. Мы пересыпали кристаллический порошок из пакета в контейнер.
2. Нагрели воду до кипения и налили ее в контейнер до горизонтальной отметки.
3. Размешали порошок до полного растворения. Очень важно для правильного роста кристаллов, чтобы он полностью растворился. 
4. Камни основу мы очень тщательно промыли под проточной водой и высыпали равномерно в контейнер.
5. Подождали, пока раствор остынет до комнатной температуры.
6. Высыпали затравочные кристаллы. Плотно закрыли крышку. Старались не трясти контейнер.
7. Через сутки крышку открыли.
8. Рост кристаллов начался. Очень важно было «не тревожить» контейнер. 
9. После того, как над поверхностью раствора показалась вершина первого кристалла, мы слили раствор. Аккуратно извлекли кристалл из контейнера.
10. Мы высушили кристалл, теперь держим его подальше от воды и любуемся.

III опыт

Третий кристалл, который мы попытались вырастить – это кристалл из поваренной соли.

Процесс выращивания кристаллов поваренной соли не требует наличия каких-то особых химических препаратов. У нас всех есть пищевая соль (или поваренная соль), которую мы принимаем в пищу. Кристаллы поваренной соли представляют собой бесцветные прозрачные кубики.

Процесс выращивание кристаллов из поваренной соли в домашних условиях состоял в следующем:
1. Мы растворили соль, из которой будет расти кристалл, в подогретой воде  до тех пор, пока будем уверены, что соль уже больше не растворяется (раствор насыщен!)
2. Насыщенный раствор перелили в  другую емкость, где можно производить выращивание кристаллов. Поставили раствор охлаждаться.

3. Привязали на нитку самый крупный кристаллик соли, нитку пластилином прикрепили к диску. Диск положили на емкость с раствором.

Важно помнить!
1. Кристаллик нельзя (при росте) без особой причины вынимать из раствора
2. Не допускать попадания мусора в насыщенный раствор
3. Периодически (раз в неделю) менять или обновлять насыщенный раствор

4. Не следует раскрашивать раствор, где растёт Ваш кристалл, например красками или чем-нибудь подобным, - это лишь испортить сам раствор, а кристалл всё же не покрасит!

IV опыт

Кристалл из сахара.

1. Сначала мы приготовили заготовки – палочки, на которых мы будем выращивать кристаллы из сахара в домашних условиях.
2. Затем сделали немного сахарного сиропа. Для этого подогрели четверть стакана воды с двумя столовыми ложками сахарного песка, пока смесь не дойдет до консистенции сиропа.
3. Обмакнули одну из палочек в сироп и обваляли ее в сахарном песке, так чтобы сахаринки покрыли ее равномерно. Один из концов палочки (половина или треть длины) должен оставаться чистым. Это будет «ручка» кристалла из сахара.
4. В кастрюльке нагрели стакан воды и высыпали туда 2 стакана сахара. Включили медленный огонь и, постоянно размешивая сахар, дождитесь, когда он полностью растворится.
5. Далее огонь выключается, и сироп оставляется на плите остужаться на 15-20 минут.
6. Далее мы вылили горячий сироп в узкую банку и вертикально поставили туда палочки с помощью прищепок. И добавили в сироп пищевой краситель.
7.  Через неделю можно аккуратно извлечь кристаллы из стаканов и насладиться их красотой!

Заключение

Мы ответили на загадку, которая являлась эпиграфом к работе: «Не драгоценный камень, а светится». Кристалл!

Мы убедились, что выращивание кристаллов увлекательное занятие. Этот процесс не требует особых усилий и затрат, он максимально безопасен. Выращивать кристаллы можно в любое время года.

Цель работы: научиться выращивать кристаллы из разных веществ в домашних условиях была достигнута. Известно, что соль и сахар хорошо растворяются в воде и образуют бесцветные кристаллы, похожие на кубики.

Но, при более внимательном изучении кристаллов соли, мы поняли, что знаем о ней очень мало. Появилось желание научиться выращивать кристаллы правильной симметричной формы. Для этого необходимы определенные условия и, конечно, знания! Много важного и интересного мы нашли в книгах и интернете: изучили строение и свойства кристаллов, узнали о значении кристаллов в жизни человека.

По итогам выполнения исследовательской работы опытным путём доказали общие выводы, которые нашли до выполнения опытов:

Но, а также сделали для себя следующие выводы, о которых раньше не знали (открытие):

1. Если погрузить кристалл в слабый солевой раствор, или в раствор, который не успел остыть, кристалл, к сожалению, разрушается.
2. Из раствора с небольшим содержанием соли вырастить кристалл в короткие сроки нельзя;
3. После того, когда кристалл вынут из раствора, необходимо дать возможность подсохнуть и покрыть бесцветным лаком (можно лаком для волос), либо он разрушиться.
4. При выращивании кристаллов из сахара нужно соблюдать температурный режим в комнате.
5. При выращивании кристаллов из сахара не допускать сквозняка, иначе кристаллы растут медленнее.
6. Кристаллы из соли вырастить сложнее, чем вырастить кристаллы из сахара.

Результатом исследовательской работы считаем и то, что:

• Мы освоили некоторые способы выращивания кристаллов в водном растворе
• Изучили некоторые особенности кристаллов
• Вырастили кристаллы дома.

Список литературы

1.Давай похимичим. О.Ольгин. М.: «Детская литература» 2001.

2.Большая детская энциклопедия: Химия / сост. К. Люцис. М.: Русское энциклопедическое товарищество. 2000.

3.Владимиров А.В. Солёное золото: Научно-худож. литература. М.: Дет.лит.1986.

4.Энциклопедический словарь химика. М.: Педагогика. 1990.

5.Интернет-ресурсы:

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

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

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