Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Кулундинская средняя общеобразовательная школа №1»

Кулундинского района Алтайского края

Научно-исследовательская работа

 естественно-математическое направление

Обыкновенное чудо

Талюкина Екатерина Сергеевна,

                                             ученица 2 класса

Довбня Светлана Александровна,

                                                                учитель начальных классов

Бабичева  Валентина Николаевна,

консультант.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение        

ГЛАВА I. Общая характеристика кристаллов.        

1.1. Разнообразие кристаллов        

1.2. Кристаллы в нашей жизни, применение кристаллов.        

Глава II. Практическая часть        

2.1. Описание методов исследования        

2.2. Анкетирование учащихся 2а класса МБОУ КСОШ №1        

2.3. Выращивание поваренной соли в домашних условиях        

2.4. Выращивание кристаллов медного купороса в кабинете химии        

Заключение        

Литература        

Приложения        

Введение

КРИСТАЛЛЫ- поразительные создания природы. Нас восхищают их яркие цвета и прозрачность, формы, гладкие грани. Кристаллы выглядят таким образом, словно их кто-то специально вырезал и раскрасил. Многие из самых обычных веществ вокруг нас представляют из себя кристаллы. Например, каждый день мы добавляем кристаллы сахара и соли в пищу. Также на кухне у каждого из нас есть лимонная кислота- она тоже кристалл. Почти шесть месяцев в году нас окружает снег. А это тоже кристаллы – кристаллы воды. Зимой мы катаемся с ледяной горки. Если бы не кристаллы льда, то такой радости у нас не было. Каждый из нас хотя бы один раз, но пробовал на вкус сосульку, так вот она тоже состоит из кристаллов воды.

Актуальность

Обоснование исследования:                                                                                                                    

Тему для своего исследования я выбрала не случайно, т.к. интерес к познанию окружающего мира у меня возник давно. Как-то я увидела на деревьях иней, поближе рассмотрев, заметила, что он похож на ледяные кристаллы. Мне стало интересно, и сразу возникли вопросы:

- Что такое кристалл? Где он встречается? Как выглядит?

- Можно ли вырастить кристаллы самим, в домашних условиях?

- А если да, то из чего?

А так как мне нравится узнавать все новое и интересное, экспериментировать, наблюдать,  то  я решила провести эксперимент и найти ответы на эти вопросы. Вот так и появилась тема для исследования. На все эти и другие интересующие меня вопросы я решила найти ответы в дополнительной литературе и Интернет ресурсах (Приложение 1).                                                                                            

Гипотеза: мы предположили, что некоторые виды кристаллов действительно можно вырастить в домашних условиях.

Объект исследования: кристаллы

Предмет исследования: выращивание кристаллов поваренной соли и медного купороса.

Цель: научиться выращивать кристаллы  поваренной соли  и медного купороса в домашних условиях.

Для достижения поставленной цели нам необходимо решить ряд задач.

Задачи:

• узнать о значении кристаллов  в жизни человека;
• узнать о видах кристаллов и методах их выращивания;
• подобрать доступное оборудование и сырье для выращивания кристаллов;
• изучить условия образования кристаллов;
• познакомиться  и использовать необходимые меры безопасности и защиты при проведении эксперимента;
• вырастить кристаллы соли и медного купороса;
• проанализировать полученные результаты.

Мы использовали различные методы исследования:

• теоретический:  анализ, сравнение, обобщение;
• практический: анкетирование, наблюдение, эксперимент.

ГЛАВА I. Общая характеристика кристаллов.

Само слово «кристалл» у многих людей ассоциируется с чем-то удивительным, прекрасным. Я думаю, большинство людей считает, что  кристаллы -  это красивые минералы или драгоценные камни, что они никогда не встречались с ними в жизни, ну разве что в музее, ювелирном магазине или в книжках на картинках.

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.

1.1. 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.

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

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».

1.2. Кристаллы в нашей жизни, применение кристаллов.

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

• Кристаллы хрустят у нас под ногами почти полгода (а в полярных областях земли круглый год), покрывая огромные пространства земли . Это снег.
• А любимое многими развлечение кататься на коньках? Лед - это тоже кристалл!
• На кухне мы 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 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.
• Наконец, самое необычное. Молекула ДНК, отвечающая за хранение информации и ее передачу из поколения в поколение.

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 горный хрусталь, который является прозрачными кристаллами 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 (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.

Наша семья тоже регулярно сталкивается с кристаллами. Вот уже несколько лет подряд мы используем солевую грелку для лечения простудных заболеваний, при ушибах. Грелка очень проста в применении. Достаточно нажать на триггер и грелка разогревается и происходит кристаллизация солей из перенасыщенного раствора, который находится в грелке. Грелка служит не только для нагревания, но и для охлаждения. Её можно поместить в морозильную камеру. А потом приложить к месту ушиба. (Приложение 2)

Так же перенасыщенный раствор соли используется для украшения новогодних поделок, игрушек. (Приложение 3)

Мы с мамой увлекаемся рукоделием. Особенно нам нравится из окрашенной соли изготавливать поделки-насыпушки. Каждая из них отличается своей оригинальностью и неповторимостью. (Приложение 4)

Сейчас мы работаем над созданием картины из окрашенной соли. Эта работа будет представлена для участия в краевом конкурсе «Русь мастеровая». (Приложение 5)

Глава II. Практическая часть

2.1. Описание методов исследования

Анкетирование.

Анкетирование — это метод получения первичной информации путем письменных ответов учащихся на вопросы  анкеты. Анкетирование является наиболее распространенным в практике исследований  видом опроса. Мы использовали сплошное анкетирование, т.е. анкетирование учащихся всего 2 а класса.

Изучение источников информации.

Изучение источников информации. На первом этапе мы подобрали литературу, имеющуюся в школьной и районной детской библиотеке по данной теме. Затем обратились  к Интернет-источникам. Изучили и отобрали  нужную информацию по теме исследования.

Эксперимент.

Эксперимент –воспроизведение какого-нибудь явления опытным путём, создание чего-нибудь нового в определённых условиях с целью  исследования, испытания.[http://www.onlinedics.ru/slovar/soc/e/eksperiment.html]

Наблюдение.

Наблюдение - целенаправленное восприятие, обусловленное задачейдеятельности; выделяют научное наблюдение, восприятие информации наприборах, наблюдение как часть процесса художественного творчества и т. п.Основное условие научного наблюдения - объективность, т. е. возможностьконтроля путем либо повторного наблюдения, либо применения иных методовисследования (напр., эксперимента). [http://www.onlinedics.ru/slovar/bes/n/nabljudenie.html]

2.2. Анкетирование учащихся 2а класса МБОУ КСОШ №1

Мы составили и провели анкетирование среди учащихся 2а класса МБОУ КСОШ №1 с целью выявления   знаний учащихся о кристаллах, их значении в жизни человека и возможности выращивания. (Приложение 6)

В анкетировании приняли участие 26 человек.

Вывод:  

• По результатам анкетирования 15  одноклассников (57%) не смогли дать чёткий ответ на вопрос,  что такое кристалл.
•  13 человек (43%)  имеют более чёткое представление о кристаллах.
•  В повседневной жизни 20 учащимся (77%) встречались  кристаллы.
• 6 ребят (23%) затруднились с ответом.
• По мнению большинства одноклассников (19 человек, 73%), кристаллы в домашних условиях вырастить невозможно.
• А вот 7 человек (27%) знают, что это возможно, так как читали об этом в детской энциклопедии, справочнике школьника. (Приложение 7)

Существует всего два способа выращивания кристаллов в домашних условиях:

1. метод охлаждения насыщенного раствора;

2. метод испарения – постепенного удаления жидкости из раствора.

2.3. Выращивание поваренной соли 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  и медный купорос.

Выращивание кристаллов из поваренной соли.

Для выращивания кристаллов нам потребовались:

• чистый стеклянный стакан;
• ложка;
• ножницы;
• дистиллированная вода;
• поваренная соль;
• картон;
• пищевой краситель;
• пластмассовая крышка с отверстиями;
• емкость для разведения раствора.

Мы налили в емкость стакан  горячей  воды, стали насыпать соль  до тех пор, пока она не перестала растворяться. Остудили раствор. Добавили пищевой краситель для того, чтобы кристалл был красивого цвета. Поставили стакан с раствором в место, где нет сквозняков и прямых солнечных лучей (видеосюжет).

Результат: мы получили кристалл поваренной соли.

 Вывод:

1. Поваренная соль состоит из кристаллов.

2. При соприкосновении кристаллов соли с водой   они растворяются.

3. Быстрее всего кристаллы соли могут образовываться в насыщенном растворе поваренной   соли.

4. По мере того как вода испаряется, соль снова   образует кристаллы.

2.4. Выращивание кристаллов медного купороса в кабинете химии

Медный купорос применяют в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями растений, в промышленности при производстве искусственных волокон, органических красителей и др. Его можно купить в хозяйственном магазине.

Работала я вместе с классным руководителем, т.к. это вещество ядовито. Нужно работать в перчатках и тщательно мыть руки после работы с порошком, растворами или кристаллами медного купороса.

Для выращивания кристаллов нам потребовалось:

• 500-550 гр. порошка сульфата меди;
• ёмкость для приготовления раствора соли и стеклянный стакан;
• стеклянная палочка( или карандаш)  и привязанная к ней нить;
• салфетка;
• затравка;
• вода. (Приложение 8)

1. Сделали концентрированный раствор. Для этого взяли горячую воду (температура воды примерно 60 градусов), растворили в ней столько медного купороса, сколько возможно. (Приложение 9)

2. Полученный насыщенный раствор медного купороса через салфетку отфильтровали. (Приложение 10)

3.  Затем опустили нитку с затравкой. (Приложение 11)

4. Оставили стакан с раствором в открытом виде при комнатной температуре.

5. Через 24 часа мы увидели первые результаты. (Приложение 12)

Мы продолжили выращивать полученные кристаллы методом испарения насыщенного раствора. Через 3 дня у нас выросли достаточно большие, красивые кристаллы.  Мы вынули их из раствора, обсушили бумажной салфеткой и покрыли кристаллы бесцветным лаком, чтобы предохранить от разрушения на воздухе.

Наблюдение проходило регулярно, ежедневно.

Заключение

В результате изучения источников информации  и  проведённых исследований наша гипотеза  о том, что некоторые виды кристаллов действительно можно вырастить в домашних условиях, полностью подтверждается. Поставленная цель -научиться выращивать кристаллы  поваренной соли  и медного купороса в домашних условиях , достигнута   с помощью  выполнения следующих задач :

•        узнать о значении кристаллов  в жизни человека;

•        узнать о видах кристаллов и методах их выращивания;

•        подобрать доступное оборудование  и сырье    для выращивания  кристаллов;

•        изучить условия образования кристаллов;

•        познакомиться  и использовать необходимые меры безопасности и защиты     при  проведении эксперимента;

•        вырастить кристаллы соли;

•        проанализировать полученные результаты.

 Нам удалось вырастить кристаллы поваренной соли в домашних условиях и кристаллы медного купороса в школьной лаборатории.

Вывод: кристаллы - это твёрдое состояние вещества, имеющее определённую форму, цвет и количество граней. Мы научились работать с разными веществами и выращивать кристаллы. Выяснили, что для выращивания нам нужно соблюдать точные инструкции и правила техники безопасности. В результате работы более подробно узнали о применении кристаллов в нашей жизни.

Литература

1. Большая энциклопедия знаний школьников,  ЯковлевЛ.В.,                                         

"Издательская группа  АСТ", 2009
2. Я познаю мир: Детская энциклопедия; Москва АСТ, 2010

Интернет-ресурсы

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

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

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

Приложение 6.

Анкета для учащихся.

1.        Что такое кристалл?

2.        Встречались ли вам кристаллы в повседневной жизни?

3.        Можно ли вырастить кристалл в домашних условиях?

Приложение 7.