Практическая работа номер 4 выращивание кристаллов соли. Исследовательская работа "выращивание кристаллов различных солей в домашних условиях"

Цель работы :наблюдение за процессом роста кристалла хлористого натрия и сравнение полученных кристаллов с моделями кристаллических решеток,проверить анизотропию прочности путем раскалывания.

Ход работы:

Чтобы вырастить кристаллы в домашних условиях,нужно приготовить перенасыщенный раствор соли.В качестве исходного вещества выбрали соль,которые использует человек очень часто, это поваренная соль.

Налила в стакан горячей воды и посыпала в него поваренную соль,все время помешивая.Сыпала до тех пор,пока соль не перестала растворяться и на дне образовался осадок,не исчезающий при помешивании.Затем взяла кусочек тонкой проволоки и обмотала его шерстяной ниткой.На стакан сверху положила палочку и к ней подвесила обмотанную проволочку на нитке.Рассол постепенно остыл,потом вода из него начала испаряться.Через три дня (можно дольше) вытянула проволочку.Соль осела на шерстинках маленькими правильными кубиками.

Нужно периодически измерять размеры некоторых граней.Грани кристалликов изменяют свои размеры,они растут,углы между соответственными гранями остаются постоянными.

Сравнили формы полученных кристаллов с формами моделей кристаллических решеток. У поваренной соли NaCl грани должны иметь форму квадратов,а кристаллы –кубов.Выращенный кристалл соответствует этим требования

Вывод

Выбрала наиболее удобный, приемлемый способ выращивания кристаллов в домашних условиях и вырастила кристаллы поваренной соли.По мере роста кристаллов проводила наблюдение. Сравнила формы полученных кристаллов с формами их кристаллических решеток,они соответствуют формам кристаллам-кубам.

Силы притяжения,возникающие между плоскостями состоящие только из одного типа ионов Na+ или Cl-(образующие грани октаэдра) в пять раз больше чем между плоскостями параллельными граням куба,в каждом из которых лежат и те и другие ионы, и Na+,и Cl- .Вот почему кристалл Na Cl гораздо легче расколоть по плоскостям куба,чем по плоскостям октаэдра.Поэтому он и кристаллизуется,образуя кубы.Кристалл фактически состоит из ионов противоположных знаков.

Заключение

Монокристаллы - твердые тела,частицы которых образуют единую кристаллическую решетку.

Внешняя форма монокристаллов одного вида может быть различной,но углы между

соответствующими гранями у них остаются постоянными.Это закон постоянства углов сформулировал французский естествоиспытатель Ж.Б.Роме де Лиля.Он сделал важный вывод: правильная форма кристаллов связана с закономерным размещением частиц, образующих кристалл.Монокристаллами являются большинство минералов.Однако крупные природные монокристаллы встречаются довольно редко.В настоящее время многие монокристаллы выращиваются искусственно.

Кристаллы характеризуются наличием значительных сил межмолекулярного взаимодействия.. Силы взаимодействия между атомами в кристаллах по разным направлениям неодинаковы Силы притяжения,возникающие между плоскостями образующие грани октаэдра в кристаллах поваренной соли состоящих из ионов одного типа,в пять раз больше,чем силы между плоскостями,параллельными граням куба,в каждой из которых лежат и те и другие ионы,и Na+,и Cl-.В этом можно проследить действие закона анизотропии..Суть его в том, что многие свойства твердых тел зависят от направления,в котором эти свойства измеряются.Мы исследовали анизотропию прочности на поваренной соли. Если кристаллы поваренной соли,имеющие кубическую форму,раскалывать,то мелкие осколки будут иметь преимущественно форму прямоугольных параллелепипедов. Это значит,что в направлениях, параллельных граням,прочность кристалла поваренной соли гораздо меньше,чем в диагональных и других направлениях. Исследовать другие физические свойства мы не смогли из-за ограниченности приборов и материалов.Например,теплопровдность кристалла,измеренная в различных направлениях,может оказаться неодинаковой.Она будет одинаковой лишь в параллельных и симметричных направлениях. То же можно сказать об электропроводности,твердости, и других свойствах.Иначе говоря,симметрия внешней формы сопровождается и симметрией физических свойств кристаллов.

О.С.ГАБРИЕЛЯН,
И.Г.ОСТРОУМОВ,
А.К.АХЛЕБИНИН

СТАРТ В ХИМИЮ

7 класс

Продолжение. Начало см. в № 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9/2006

Глава 3.
Явления, происходящие с веществами

(окончание)

§ 17. Дистилляция, или перегонка

Получение дистиллированной воды

Вода из-под крана чиста, прозрачна, не имеет запаха… Но чистое ли это вещество с точки зрения химика? Загляните в чайник: в нем легко обнаруживаются накипь и коричневатый налет, которые появляются на спирали и стенках чайника в результате многократного кипячения в нем воды
(рис. 71). А известковый налет на кранах? И природная, и водопроводная вода – это однородные смеси, растворы твердых и газообразных веществ. Конечно, их содержание в воде очень мало, но эти примеси могут привести не только к образованию накипи, но и к более серьезным последствиям. Не случайно лекарства для инъекций готовят только с использованием специально очищенной воды, называемой дистиллированной .

Откуда взялось такое название? Воду и другие жидкости очищают от примесей с помощью процесса, называемого дистилляцией, или перегонкой . Сущность дистилляции состоит в том, что смесь нагревают до кипения, образующиеся пары чистого вещества отводят, охлаждают и вновь превращают в жидкость, которая уже не содержит загрязняющих примесей.

На учительском столе собрана лабораторная установка для перегонки жидкостей (рис. 72).

В перегонную колбу учитель наливает воду, подкрашенную в оранжевый цвет растворимой неорганической солью (дихроматом калия). Так вы воочию убедитесь, что в очищенной воде этого вещества не будет. Для равномерного кипения в колбу бросают 3–4 кусочка пористого фарфора или пемзы (кипелки).
В рубашку холодильника подается вода, а перегонная колба нагревается до кипения содержимого с помощью электронагревателя. Пары воды, попадая в холодильник, конденсируются, и дистиллированная вода стекает в приемник.
Какую температуру показывает термометр? Как вы думаете, через какой отвод в холодильник подается холодная вода, а через какой она сливается?

Дистиллированная вода используется не только для приготовления лекарств, но и для получения растворов, применяемых в химических лабораториях. Даже автомобилисты используют дистиллированную воду, доливая ее в аккумуляторы для поддержания уровня электролита.

А если требуется получить твердое вещество из гомогенного раствора, то используют выпаривание , или кристаллизацию.

Кристаллизация

Один из способов выделения и очистки твердых веществ – кристаллизация. Известно, что при нагревании растворимость вещества в воде увеличивается. Значит, при охлаждении раствора некоторое количество вещества выпадает в виде кристаллов. Проверим это на опыте.

Демонстрационный эксперимент. Помните красивые оранжевые кристаллы дихромата калия, которыми учитель «подкрашивал» воду для дистилляции? Возьмем примерно 30 г этой соли и «загрязним» ее несколькими кристалликами марганцовки. Как очистить основное вещество от внесенной примеси? Смесь растворяют в 50 мл кипящей воды. При охлаждении раствора растворимость дихромата резко понижается, и вещество выделяется в виде кристаллов, которые можно отделить фильтрованием, а затем промыть на фильтре несколькими миллилитрами ледяной воды. Если растворить очищенное вещество в воде, то по цвету раствора можно определить, что марганцовки оно не содержит. Марганцовка осталась в исходном растворе.

Добиться кристаллизации твердого вещества из раствора можно упариванием растворителя. Для этого и предназначены чашки для выпаривания, с которыми вы встречались во время знакомства с химической посудой.

Если испарение жидкости из раствора происходит естественным путем, то для этой цели используют специальные стеклянные толстостенные сосуды, которые так и называются – кристаллизаторы. С ними вы также знакомились в практической работе № 1.

В природе соляные озера – это своеобразные бассейны для кристаллизации. За счет испарения воды на берегах таких озер кристаллизуется гигантское количество соли, которая после очистки попадает к нам на стол.

Перегонка нефти

Дистилляцию используют не только для очистки веществ от примесей, но и для разделения смесей на отдельные порции – фракции, различающиеся температурой кипения. Например, нефть – это природная смесь очень сложного состава. При фракционной перегонке нефти получают жидкие нефтепродукты: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут и другие. Процесс этот ведут в специальных аппаратах – ректификационных колоннах (рис. 73). Если в вашем городе есть нефтеперерабатывающий завод, вы могли видеть эти химические аппараты, которые непрерывно разделяют нефть на важные и нужные в жизни современного общества продукты (рис. 74).

Бензин – это основное топливо для легковых автомобилей. Трактора и грузовики используют в качестве такового другой нефтепродукт – дизельное топливо (солярку). Топливом для современных самолетов является главным образом керосин. На этом небольшом примере вы можете понять, насколько важен в современной жизни такой процесс, как перегонка нефти.

Рис. 74. Нефть и нефтепродукты

Фракционная перегонка жидкого воздуха

Вы уже знаете, что любые газы смешиваются в любых соотношениях. А можно ли из смеси газов выделить отдельные компоненты? Задача не из простых. Но химики предложили очень эффективное решение. Смесь газов можно превратить в жидкий раствор и подвергнуть его дистилляции. Например, воздух при сильном охлаждении и сжатии сжижают, а затем позволяют один за другим выкипать отдельным компонентам (фракциям), поскольку они имеют различные температуры кипения. Первым из жидкого воздуха испаряется азот (рис. 75), у него самая низкая температура кипения (–196 °С). Затем из жидкой смеси кислорода и аргона можно удалить аргон (–186 °С). Остается практически чистый кислород, который вполне годится для технических целей: газовой сварки, химического производства. А вот для медицинских целей его нужно очищать дополнительно.

Азот, полученный таким способом, используют для производства аммиака, который в свою очередь идет на получение азотных удобрений, лекарственных и взрывчатых веществ, азотной кислоты и т.д.

Благородный газ аргон используют в особом виде сварки, которая так и называется – аргоновая.

1. Что такое дистилляция, или перегонка? На чем она основана?

2. Какая вода называется дистиллированной? Как ее получают? Где она применяется?

3. Какие нефтепродукты получают при перегонке нефти? Где они применяются?

4. Как разделить воздух на отдельные газы?

5. Чем выпаривание (кристаллизация) отличается от перегонки (дистилляции)? На чем основаны оба способа разделения жидких смесей?

6. Чем отличаются процессы выпаривания и кристаллизации? На чем основаны оба способа выделения твердого вещества из раствора?

7. Приведите примеры из повседневной жизни, в которых применяется выпаривание и дистилляция.

8. Какую массу соли можно получить при выпаривании 250 г 5%-го раствора? Какой объем воды можно получить из этого раствора при помощи дистилляции?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4.
Выращивание кристаллов соли
(домашний эксперимент)

Перед тем как приступить к выполнению работы, внимательно прочитайте ее описание до конца.

Прежде всего выберите подходящую для эксперимента соль. Для выращивания кристаллов подойдет любая хорошо растворимая в воде соль (медный или железный купорос, квасцы и т.д.). Подойдет и поваренная соль – хлорид натрия.

Из оборудования вам понадобятся:

Литровая банка или небольшая кастрюлька, в ней вы будете готовить раствор соли;

Деревянная ложка или палочка для перемешивания;

Воронка с ватой для фильтрования раствора;

Термос с широким горлышком вместимостью 1 л (он нужен для того, чтобы раствор остывал медленно, тогда будут расти крупные кристаллы).

Если нет воронки или нужного термоса, их можно сделать самому.

Чтобы сделать воронку, возьмите пластиковую бутылку из-под напитка и ножницами аккуратно отрежьте ей горлышко, как это показано на рис. 76.

Вместо термоса подойдет обыкновенная стеклянная литровая банка. Поставьте ее в картонную или пенопластовую коробку. Большую коробку брать не нужно, главное, чтобы в нее полностью входила банка. Щели между коробкой и банкой плотно заложите кусочками тряпки или ватой. Чтобы плотно закрыть банку, понадобится пластиковая крышка.

Приготовьте горячий насыщенный раствор соли. Для этого заполните банку наполовину горячей водой (кипяток брать не нужно, чтобы не обжечься). Порциями добавляйте соль и перемешивайте. Когда соль перестанет растворяться, оставьте раствор на одну-две минуты, чтобы нерастворившиеся кристаллы успели осесть. Отфильтруйте горячий раствор через воронку с ватой в чистый термос. Закройте термос крышкой и оставьте раствор медленно остывать два-три часа.

Раствор немного остыл. Теперь внесите в него затравку – кристаллик соли, подвешенный на нитке. После того как ввели затравку, прикройте сосуд крышкой и оставьте на продолжительное время. Чтобы вырос крупный кристалл, потребуется несколько дней или даже недель.

Обычно на нитке вырастает несколько кристаллов. Нужно периодически удалять лишние, чтобы рос один большой кристалл.

Важно записывать условия проведения эксперимента и его результат, в нашем случае это характеристики полученного кристалла. Если получилось несколько кристаллов, то приводят описание самого большого.

Изучите полученный кристалл и ответьте на вопросы.

Сколько дней вы выращивали кристалл?

Какова его форма?

Какого цвета кристалл?

Прозрачный он или нет?

Размеры кристалла: высота, ширина, толщина.

Масса кристалла.

Зарисуйте или сфотографируйте полученный кристалл.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5.
Очистка поваренной соли

Целью данной работы является очистка поваренной соли, загрязненной речным песком.

Предложенная вам загрязненная поваренная соль представляет собой гетерогенную смесь кристаллов хлорида натрия и песка. Для ее разделения необходимо воспользоваться различием в свойствах компонентов смеси, например различной растворимостью в воде. Как известно, поваренная соль растворяется в воде хорошо, в то время как песок в ней практически нерастворим.

В химический стакан поместите выданную учителем загрязненную соль и налейте 50–70 мл дистиллированной воды. Перемешивая содержимое стеклянной палочкой, добейтесь полного растворения соли в воде.

Раствор соли от песка можно отделить фильтрованием. Для этого соберите установку как показано на рис. 77. С помощью стеклянной палочки осторожно перелейте содержимое стакана на фильтр. Прозрачный фильтрат будет стекать в чистый стакан, нерастворимые компоненты исходной смеси останутся на фильтре.

Жидкость в стакане – это водный раствор поваренной соли. Выделить из него чистую соль можно выпариванием. Для этого 5–7 мл фильтрата налейте в фарфоровую чашку, поместите чашку в кольцо штатива и осторожно нагревайте на пламени спиртовки, постоянно перемешивая содержимое стеклянной палочкой.

Сравните кристаллы соли, полученные после выпаривания раствора, с исходной загрязненной солью. Перечислите, какие приемы и операции вы использовали для очистки загрязненной соли.

Перед тем как приступить к выполнению работы, внимательно прочитайте ее описание до конца. Прежде всего, выберите подходящую для эксперимента соль. Для выращивания кристаллов подойдет любая хорошо растворимая в воде соль (медный или железный купорос, квасцы и т. д.). Подойдет и поваренная соль - хлорид натрия.

Из оборудования вам понадобятся:

• литровая банка или небольшая кастрюлька, в ней вы будете готовить раствор соли;
• деревянная ложка или палочка для перемешивания;
• воронка с ватой для фильтрования раствора;
• термос с широким горлышком вместимостью 1 л (он нужен для того, чтобы раствор остывал медленно, тогда будут расти крупные кристаллы).

Если нет воронки или нужного термоса, их можно изготовить самостоятельно.

Чтобы сделать воронку, возьмите пластиковую бутылку из-под напитка и ножницами аккуратно отрежьте верхнюю часть на 1/3, как это показано на рисунке 92.

Рис. 92.
Изготовление воронки из пластиковой бутылки

Вместо термоса подойдет обыкновенная стеклянная литровая банка.

Поставьте ее в картонную коробку или коробку из пенопласта. Большую коробку брать не нужно, главное, чтобы в нее полностью входила банка. Щели между коробкой и банкой плотно заложите кусочками тряпки или ватой. Чтобы плотно закрыть банку, понадобится пластиковая крышка.

Приготовьте горячий насыщенный раствор соли. Для этого наполовину заполните банку горячей водой (кипяток брать не нужно, чтобы не обжечься). Порциями добавляйте соль и перемешивайте. Когда соль перестанет растворяться, оставьте раствор на одну-две минуты, чтобы нерастворившиеся кристаллы успели осесть. Отфильтруйте раствор через воронку с ватой в чистый термос. Закройте термос крышкой и оставьте раствор медленно остывать два-три часа.

Раствор немного остыл. Теперь внесите в него затравку - кристаллик соли, приклеенный на кончике нитки. После того как ввели затравку, прикройте сосуд крышкой и оставьте на продолжительное время. Чтобы вырос крупный кристалл, потребуется несколько дней.

Обычно на нитке вырастает несколько кристаллов. Надо периодически удалять лишние, чтобы рос один большой кристалл.

Важно записывать условия проведения эксперимента и его результат, в нашем случае это характеристики полученного кристалла. Если получилось несколько кристаллов, то приводят описание самого большого.

Зарисуйте или сфотографируйте полученный кристалл (рис. 93, 94). Изучите свой кристалл и ответьте на вопросы.

Рис. 93. Кристалл поваренной соли
Рис. 94. Кристаллы медного купороса

• Сколько дней вы выращивали кристалл?
• Какова его форма?
• Какого цвета кристалл?
• Прозрачный он или нет?
• Каковы размеры кристалла: высота, ширина, толщина?
• Какова масса кристалла?

Целью данной работы является очистка поваренной соли, загрязненной речным песком.

Предложенная вам загрязненная поваренная соль представляет собой гетерогенную смесь кристаллов хлорида натрия и песка. Для ее разделения необходимо воспользоваться различием в свойствах компонентов смеси, например различной растворимостью в воде. Как известно, поваренная соль растворяется в воде хорошо, в то время как песок в ней практически нерастворим.

В химический стакан поместите выданную учителем загрязненную соль и налейте 50-70 мл дистиллированной воды. Перемешивая содержимое стеклянной палочкой, добейтесь полного растворения соли в воде.

Раствор соли от песка можно отделить фильтрованием. Для этого соберите установку, как показано на рисунке 95. С помощью стеклянной палочки осторожно перелейте содержимое стакана на фильтр. Прозрачный фильтрат будет стекать в чистый стакан, нерастворимые компоненты исходной смеси остаются на фильтре.

Рис. 95.
Установка для фильтрования

Жидкость в стакане - это водный раствор поваренной соли. Выделить из него чистую соль можно выпариванием. Для этого 5-7 мл фильтрата налейте в фарфоровую чашку, поместите ее в кольцо штатива и осторожно нагревайте на пламени спиртовки, постоянно перемешивая содержимое стеклянной палочкой до полного выпаривания жидкости. Сравните кристаллы соли, полученные после выпаривания раствора, с исходной загрязненной солью. Перечислите, какие приемы и операции вы использовали для очистки загрязненной соли.

А не вспомнился ли вам минерал, без которого просто не может быть жизни? Что же до тайн - то их у него побольше, чем у знаменитых бриллиантов. Он может на глазах исчезнуть в воде и проявиться вновь в виде прозрачных кубиков. Ради него караваны верблюдов бороздили пустыню, а парусники - водную гладь. А еще он - дороже золота. Это поваренная соль.

новизну и актуальность нашего исследования.

«защита»

Просмотр содержимого документа
«работа кристаллы»

Государственное учреждение образования

«Средняя школа №20 г.Бреста»

в домашних условиях

Выполнил:

ученик 4 «Б» класса

Евтушенко Геннадий

Руководитель:

Пархоц М.А.

Брест, 2016 г.

Введение

Необычное рядом!

Случалось ли вам слышать слово «кристалл»? Спросите себя, какие кристаллы вам знакомы? Первыми намна ум приходят, скорее всего яркие самоцветы: изумруд, кто-то вспомнит лиловый аметист, кто-то вишнёво-красный гранат, а кто-то горный хрусталь,сталактиты и сталагмиты. Не будь этих блестящих разноцветных камней, жизнь потускнела бы, лишившись их красок, их маленьких тайн. В кристаллах есть что-то удивительное и завораживающее. Они поражают своей четкостью линий и симметрией, в которой скрывается необыкновенная красота. Мы сразу заинтересовались данной темой.

Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство людей. Их цвет, блеск и форма затрагивали человеческое чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище. С давних пор с кристаллами были связаны суеверия. Как амулеты, они должны были не только ограждать своих владельцев от злых духов, но и наделять их сверхъестественными способностями. Средневековые алхимики считали, что природные кристаллы были сотворены богом раз и навсегда. Лишь в 17 веке поняли, что минералы растут в водных растворах.

А не вспомнился ли вам минерал, без которого жизни просто не может быть? Не прожить и дня! Что же до тайн – то их у него побольше, чем у знаменитых бриллиантов. К примеру, он может на глазах исчезнуть в воде и проявиться вновь в виде прозрачных кубиков. Он бывает белым, как снег, синим, желтоватымили красноватым. Ради него караваны верблюдов бороздили пустыню, а парусники – водную гладь. Некогда он ценился весьма дорого, подчас дороже золота. А где-то из него попросту изготавливали деньги. Это поваренная соль.

Происхождение слова «соль» связано с Солнцем: старинное славянское название Солнца - Солонь (так, кстати, назывался македонский город - ныне греческий порт Салоники); «идти посолонь» (старинное выражение), которое означает: «идти по Солнцу».

Во многих народных пословицах говорится: «Соль всему голова, без соли и жито - трава», «Соли нет и слова нет», «Без соли стол кривой», «Без соли, без хлеба – половина обеда» (Приложение 1) .

Кристаллы соли и других веществ играли и играют до сих пор немаловажную роль в жизни человека. Они обладают оптическими и механическими свойствами, именно поэтому первые линзы, в том числе и для очков, изготавливались из них. Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках XXI века. Достаточно вспомнить, например, нанокристаллы.

Нас заинтересовал вопрос: а что можем сделать мы, чтобы приобщиться к удивительному миру кристаллов? Можем ли мы в домашних условиях вырастить кристалл, что для этого необходимо?

С одной стороны, сведений о кристаллах в литературе очень много, с другой стороны об условиях выращивания и особенностях роста кристаллов в домашних условиях – крайне мало, что подтверждает новизну и актуальность исследования.

Объектом нашего исследования является процесс выращивания кристаллов из растворов различных химических веществ, предметом –кристаллы.

Методы работы: изучение литературных источников по данной проблеме, наблюдение, химический эксперимент, анализ полученной информации и формулировка выводов.

Практическая значимость работы: сведения, полученные в результате проведенного исследования могут представлять интерес для учителей начальных классов, учителей химии и биологии, могут быть использованы ими при проведении факультативных занятий по предмету. Материал может быть интересен для других учащихся, которые также как и я не равнодушны к окружающему и любят «похимичить».

Цель нашего исследования : вырастить кристаллы разнообразных веществ из растворов и сравнить их свойства, определить оптимальные условия для выращивания кристаллов.

Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи :

провести анализ литературы по данной теме;

отобрать вещества (применяемые в быту) из которых возможно вырастить кристаллы;

познакомиться с методами выращивания кристаллов;

освоить методику выращивания кристаллических тел из водных растворов;

провести наблюдения за процессом кристаллизации;

Гипотеза исследования: Мы предположили, что кристаллы соли могут появляться при создании определенных условий; значит, если изменять условия кристаллизации и растворять различные вещества, то можно получать кристаллы разной формы и цвета.

Глава 1. Удивительный мир кристаллов .

Наверное, все неоднократно видели кристаллы воды - лёд. Узоры на окнах зимой – это тоже кристаллы воды. Множество разных веществ образуют кристаллы: металлы, драгоценные камни, и даже соль или сахар. Кристаллы окружают нас повсюду.

В земле иногда находят камни такой формы, как будто их кто-то тщательно выпиливал, шлифовал, полировал. Правильность и совершенство формы этих камней, безукоризненность их поверхности поражают человеческое воображение. Трудно поверить, что такие многогранники образовались сами без помощи человека.

Что же такое кристаллы? Кристаллы, в переводе с греческого языка, (krystallos) - «лёд». Кристаллики растут, присоединяя частицы вещества из жидкости или пара. Их можно вырастить из растворов различных веществ.

Т.обр. кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве, они имеют плоские грани.

Структура кристалла

Какими бывают кристаллы? Из специальной литературы мы узнали, что не все кристаллы одинаковы. Иногда образуются дендриты - это кристаллы, похожие на веточки дерева; очень хрупкие, но очень красивые.

Существуют также монокристаллы и поликристаллы (Приложение 2 ).

Монокристаллы. В природе иногда встречаются довольно крупные кристаллы, грани которых заметны визуально. Их линейные размеры могут составлять от нескольких мм до 1м. Для полупроводниковой техники сейчас искусственно выращивают монокристаллы.

Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов, называют поликристаллическим.

Люди научились выращивать искусственные кристаллы - рубины. Используют их для изготовления ювелирных украшений и в часовых механизмах. Выращивают и самые твердые на свете кристаллы - алмазы. Но, в домашних условиях, «замахиваться» на подобные глобальные и дорогостоящие проекты мы не стали. Можно вырастить кристаллы из соли, сахара, кальцинированной соды, медного купороса, дигидрофосфата аммония, железного купороса.

Основные свойства кристаллов

К свойствам кристаллов относятся: цвет, симметрия, температура плавления, блеск, форма и рост, твердость, спайность, поверхность скола и другие. Мы остановимся лишь на некоторых из них.

Температура плавления.

Плавление – это переход вещества из твёрдого состояния в жидкое.

Процесс плавления любого кристалла происходит при постоянной температуре, называемой температурой плавления. Например, если взять кристалл льда и положить его в тёплое место, то он растает – расплавится. В процессе плавления температура не повысилась. То же самое можно было бы установить и для любого другого кристалла.

Симметрия.

Идеальные формы кристаллов симметричны. По выражению известного русского кристаллографа Е. С. Фёдорова (1853-1919), «кристаллы блещут симметрией». В кристаллах можно найти различные элементы симметрии: ось симметрии, плоскость симметрии, центр симметрии.

Рост кристаллов.

Кристаллы могут расти как в природе, так и в искусственных условиях.

Рост кристаллов в природе

Минеральные кристаллы 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.

Природа продолжает преподносить нам сюрпризы, создавая все новые чудеса. Совсем недавно, в 2000 году, в мексиканской пустыне Чихуахуа была открыта необычная пещера, где находятся самые большие природные кристаллы, которые когда-либо создавала природа (Приложение 3а) .

Селенит – разновидность гипса, отличающаяся характерным параллельно-волокнистым строением. Свое название селенит получил за красивые желтовато-серебристые лунные переливы на его поверхности (в Древней Греции Селеной называли богиню Луны).

В горе Найса на глубине 300 метров, в рабочей шахте, где велась добыча цинка, серебра и свинца, шахтеры совершенно случайно обнаружили пустоты, в которых их взору открылись огромные кристаллы селенита. Эти невероятно красивые образования, созданные природой, образуют три полости, которые получили поэтические названия «Глаз Королевы», «Пещера Парусов» и «Стеклянная пещера».

Это самые большие из известных на сегодня природных кристаллов – полупрозрачные лучи неимоверной длины до 15 метров, диаметром 1,2 метра, весом не менее 55 тон каждый – волшебно-причудливым образом переплетены между собой и создают в пещере неимоверной красоты пейзаж. Но полюбоваться этой красотой непросто. Попасть в пещеру без специального обмундирования и оборудования невозможно без риска для жизни. Температура воздуха там составляет около 50 градусов Цельсия, а влажность – практически 100%! Даже в специальном костюме находиться в этих пещерах можно не очень долго – около часа.

А в соляных озёрах, на мелководье вода, нагреваясь, испаряется. Соль выпадает в осадок, наращиваясь на дне. Так образуются солончаки, представляющие дно высохших озёр (Приложение 3б) .

Рост кристаллов в искусственных условиях

Начиная с XIX века появились технологии выращивания искусственных кристаллов. Некоторые из этих ювелирных камней настолько совершенны, что их крайне сложно отличить от натуральных. Синтетические кристаллы востребованы в промышленности и на рынке ювелирных изделий.

Первые успешные попытки синтеза драгоценных камней приходятся на конец XIX века. В 1877 году Эдмон Фреми и Шарль Фейль получили кристаллы рубина.

В 1902 году Огюст Вернейль смог синтезировать рубины методом плавления в пламени, положив начало промышленному синтезу ювелирных камней.

В искусственных условиях кристаллы выращивают из раствора или из расплава. В домашних условиях кристаллы выращивают из раствора.

Глава 2. Практическая часть. Выращивание кристаллов из растворов в домашних условиях

Кристаллы выращивают из насыщенных (перенасыщенных) растворов веществ на «затравке». Затравкой или центром кристаллизации может являться кристаллик данного вещества или любой другой центр кристаллизации (волокно, камень, проволока).

2.1. Экспериментальный опыт №1

Описание эксперимента

Чтобы вырастить кристаллы соли, мы налили в стаканы не очень горячей воды и медленно засыпали в воду соль, помешивая, чтобы она быстрее растворялась. Раствор процедили через фильтр (мы воспользовались салфеткой, можно взять вату). Процеживать раствор обязательно, потому что соринки могут помешать росту кристаллов. Поставили раствор охлаждаться. Поместили в стаканы с раствором затравку - мелкие камешки. Через 3-4 дня стали заметны образующиеся кристаллы.

Затем мы поставили стакан (3) с раствором в место, где нет сквозняков. Уже через 3 дня камень-затравка оброс кристаллами. Мы внимательно следили, чтобы раствора в банке хватило, для того, чтобы закрыть им кристалл: кристалл должен все время находиться в растворе. Кристаллы выросли за 2 недели, но их можно было бы выращивать и дольше.

Красивые кристаллы получались не сразу. Из книг мы узнали, что во время роста можно корректировать рост кристаллов, удаляя некрасивые наросты. Это делали ножом, соскабливая лишнее. Образование граней можно прекратить, если смазать их вазелином. Когда же опять появится необходимость в росте, рост можно вызвать, удалив вазелин ацетоном.

Первые кристаллы, которые мы достали из раствора, очень быстро подсохли, через час покрылись белым налетом соли, а через несколько дней разрушились. Позже мы узнали, чтобы сохранить кристаллы необходимо сбрызнуть их лаком для волос и хранить в закрытой таре.

(Приложение 4) .

Вывод: в ходе опыта мы выяснили: для того, чтобы вырастить монокристалл поваренной соли, надо 50 мл воды и 30 г соли. Для того, чтобы вырастить красивый поликристалл, надо 50 мл воды и 50г соли.

2.2. Экспериментальный опыт №2

Описание эксперимента

С помощью мерного стаканчика мы набираем в эмалированный ковшик 200 мл воды и нагреваем воду на плите. Температура воды примерно 70°С. Воду осторожно переливаем в химический стакан и туда всыпаем 120 г дигидрофосфата аммония, а также добавляем пищевой краситель Е122. Для того, чтобы растворение произошло полностью, можно использовать водяную баню.

На дно стаканов с раствором помещаем кусочки плитки и на них насыпаем немного соли. На вторые сутки на дне стаканов образуются небольшие кристаллики - это и будет затравка.

Помещаем стаканы в разные условия: один стакан оставляем на подоконнике (t =20 °С), второй - помещаем в холодильник (t =5 °С), третий – помещаем на кухне рядом с радиатором отопления (t =25 °С).

Общие сведения о наблюдениях и дневник наблюдений (Приложение 5) .

Вывод: Во всех стаканах образовались поликристаллы. . Оптимальная температура для выращивания кристаллов этой соли – 23-25°С.

2.3.Экспериментальный опыт №3

дигидрофосфата аммония»

Описание эксперимента

Для того, чтобы вырастить очень красивые кристаллы медного купороса, мы купили порошок медного купороса в магазине хозяйственных товаров. Его используют для борьбы с вредителями и болезнями растений. Иногда применяют в плавательных бассейнах для предотвращения роста водорослей в воде.

К 200мл горячей воды добавили кристаллы медного купороса до получения насыщенного раствора (120 г). Опустили в насыщенный горячий раствор кристаллик на хлопчатобумажной нити (нить с «затравкой»), поставили раствор в теплое место (вода испаряется, и раствор все время является насыщенным).

По мере испарения раствора на его поверхности начала образовываться корка, которая поползла по стенкам сосуда через его край.

Общие сведения о наблюдениях и дневник наблюдений (Приложение 6) .

Вывод:

1) скорость роста монокристаллов дигидрофосфата аммония выше, чем монокристаллов медного купороса;

2) каждое вещество образует кристаллы со своими индивидуальными свойствами, своей индивидуальной формой, различного цвета, тем самым доказали нашу гипотезу;

3) кристалл соли растет за счет нарастания на него из водного раствора соли других кристаллов;

4) грани выросшего кристалла гладкие и блестящие, а углы между ними прямые, если росту кристалла ничто не мешает;

5) если погрузить кристалл в слабый раствор, или в раствор, который не успел остыть, кристалл, к сожалению, разрушается.

Заключение

При выполнении этой работы мы выяснили, что мир кристаллов очень красив и разнообразен. Каждый его «представитель» уникален по своим свойствам, размерам и особенностям строения. Кроме того, что кристаллы красивы, они играют важную роль в жизни человека.

выводы :

при благоприятных условиях некоторые твердые тела принимают форму кристаллов;

кристаллы могут расти за счет добавления новых слоев, если есть нужное вещество;

кристаллы растут из растворов, когда испаряется вода;

кристаллы могут иметь разную форму (моно- и поликристаллы);

на форму кристаллов соли оказывает влияние температура раствора и окружающей среды (изменяется форма кристаллов и число граней кристаллов), количество соли в растворе;

кристаллы различных веществ имеют различные свойства (одни кристаллы окрашиваются, другие – бесцветны; одни кристаллы растут хорошо, другие – плохо).

При изучении кристаллов мы убедились: свойства их очень разнообразны, мы смогли исследовать лишь некоторые из них.

Тема кристаллов настолько обширна и разнообразна, что в рамках данной работы невозможно осветить все ее аспекты. Я планирую в дальнейшем продолжить изучение увлекательного процесса роста кристаллов. Например, можно научиться выращивать фантомы (кристалл в кристалле) или получить кристаллы чистой меди, используя медный купорос и раствор хлорида натрия. Или можно изучить теорию японского исследователя доктора Масару Эмото об уникальных свойствах воды. При охлаждении банок воды с разными надписями, позитивными и негативными, получались абсолютно разные снежинки, от красивых до безобразных.

Список использованной литературы:

Аликберова Л.Ю. Занимательная химия: Книга для учащихся, учителей и родителей. М.: АСТ-ПРЕСС. 1999.

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

Боровицкий П.И. Краткий справочник преподавателя естествознания. М.: Учпедгиз. 1951.

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

Девяткин В.В. Химия для любознательных или о чём не узнаешь на уроке. Ярославль: Академия Холдинг. 2000.

Леенсон И.А. Занимательная химия. М.: Дрофа. 1996.

Энциклопедический словарь химика. М.: Педагогика. 1990.

Интернет-ресурс

http://www.kristallikov.net/page6.html

Приложение 1.

Пословицы и поговорки о соли

Пословицы и поговорки о соли посвящены веществу, без которого нет удовольствия от пищи. Соль вошла не просто в рацион человека, а и в саму его жизнь, став мерилом как физических, так и моральных явлений.

Без воли – силы нет, без соли – вкуса нет

Без денег торговать, как без соли хлебать.

Без соли – что без воли: жизнь не проживешь.

Без соли и стол кривой.

Без соли и хлеб не естся.

Без соли не вкусно, а без хлеба не сытно.

Без соли, без хлеба – половина обеда.

Без соли, без хлеба – худа беседа

Без соли, без хлеба за стол не садятся.

Без соли, без хлеба худая беседа.

Без соли, что без воли: жизнь не проживешь.

Бывает, что и соль закисает.

Быть козе на бузе (буза – каменная соль; т.е. быть на привязи).

Бью челом, да солью, да третьей любовью.

В бобах столько соли, сколько лжи в правде.

В людях форсит, а дома без соли сидит.

В людях чванится, а дома соли нет.

В полнолуние солений не солить, ничего впрок не готовить.

В пословицах нет лжи, в дождевой воде нет соли.

Горсткой соли море не посолить.

Грех куском макать в соль.

Добра соль, а переложить – рот воротит.

Друга узнать – вместе пуд (куль) соли съесть.

Думай не думай, а лучше хлеба-соли не придумаешь.

Еде нужна соль, но в меру.

Если ты горек – будь как соль, если ты сладок – будь как мед.

Запас соли не просит.

Затеяла кумица трубицы, а нет ни соли, ни мучицы.

И старая кобыла до соли лакома.

Из пресного сделаешь соленое, а соленого не опреснишь.

Изведан друг, коль соли вместе съевши.

Приложение 2.

Таблица «Типы кристаллов»

Приложение 3.

Рост кристаллов в природе

а) Селенит – разновидность гипса, отличающаяся характерным параллельно-волокнистым строением.

б) Солончаки

Приложение 4.

Экспериментальный опыт №1

«Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла поваренной соли»

Общие сведения наблюдений

Дневник наблюдений

Приложение 5.

Экспериментальный опыт №2

«Нахождение оптимальной температуры окружающей среды для выращивания кристаллов дигидрофосфата аммония»

Общие сведения наблюдений

Дневник наблюдений

Приложение 6.

Экспериментальный опыт №3

«Сравнение кристаллов медного купороса и

дигидрофосфата аммония»

Общие сведения наблюдений

Дневник наблюдений

Просмотр содержимого презентации
«кристаллы»

Выращивание кристаллов различных солей в домашних условиях

Работу выполнил:

ученик 4 «Б» класса

Евтушенко Геннадий

Руководитель:

Пархоц М.А.

Цель исследования : вырастить кристаллы различных веществ из растворов и сравнить их свойства, определить оптимальные условия для выращивания кристаллов

Гипотеза исследования: Мы предположили, что кристаллы соли могут появляться при создании определенных условий; значит, если изменять условия кристаллизации и растворять различные вещества, то можно получать кристаллы разной формы и цвета

Экспериментальный опыт №1

«Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла поваренной соли»

День

1 день

Ход эксперимента

2 день

1 стакан

Приготовление раствора

Приготовили раствор, насыпав в воду 70 г вещества

Оценка изменений, происходящих в растворе

2 стакан

3 день

3 стакан

Приготовили раствор, насыпав в воду 50 г вещества

Образовался осадок на стенках сосуда

Приготовление затравки для раствора

4-7 день

Приготовили кристаллики на нитях, опустили в каждый стакан

Тоже самое произошло и в этом стакане

Приготовили раствор, насыпав в воду 30 г вещества

Появление кристаллов

Около воды небольшой осадок на стенке сосуда

Тут же образовалась друза

Сравнение кристаллов

Образовывается друза, но меньше, чем в первом стакане

Большой сросток кристаллов – друза, каждый из кристалликов имеет форму куба

Образовывается монокристалл

Сросток чуть меньше, чем в первом стакане, но кристаллики имеют кубическую форму

Совсем мелкий монокристалл в форме куба

Экспериментальный опыт №1

«Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла поваренной соли»

Монокристалл

Поликристалл

В ходе опыта мы выяснили: для того, чтобы вырастить монокристалл поваренной соли, надо в 50 мл воды растворить 30 г соли. Для того, чтобы вырастить красивый поликристалл - в 50 мл воды растворяют 50г соли. Т.е. из насыщенного раствора образуется монокристалл, а из перенасыщенного-поликристалл.

Экспериментальный опыт №2

«Нахождение оптимальной температуры окружающей среды для выращивания кристаллов дигидрофосфата аммония»

День

1 день

Совершаемое действие

2 день

Приготовление раствора; место, где будет стоять стакан с раствором

1 стакан

2 стакан

Приготовили растворы; температура раствора во всех стаканах одинакова, 23°С. Поставили стаканы в разные места (в холодильник, около отопительного прибора и в обычную среду).

Оценка изменений в р-ре

3 стакан

3 день

Во всех стаканах на дне появились маленькие кристаллики; один из них выбрали для затравки.

Измерение температуры

4 день

Оценка кристаллов

Во всех стаканах образовались поликристаллы средних размеров

Сравнение и оценка кристаллов

Кристалл образовался самый маленький

На стенках стаканов растут друзы

Вырастает средний кристалл

Из всех растворов выросли поликристаллы, везде можно рассмотреть симметрию

Вырастает средний кристалл

Экспериментальный опыт №2

«Нахождение оптимальной температуры окружающей среды для выращивания кристаллов дигидрофосфата аммония»

Вывод: Во всех стаканах образовались поликристаллы. На стенках стаканов растут друзы.

Экспериментальный опыт №3

«Сравнение кристаллов медного купороса и

дигидрофосфата аммония»

День

1 день

Совершаемое действие

Приготовление раствора

2 день

1 стакан

2 стакан

Приготовили раствор медного купороса

Оценка изменений

3 день

Ничего не произошло

Приготовление затравки для раствора

4 день

Приготовили раствор дигидрофосфата аммония

5 день

На дне появились мелкие кристаллики

Взяли кристаллик медного купороса, завязали его на нити, опустили в раствор

Оценка появившихся кристаллов

Сравнение появившихся кристаллов

На нити появились маленькие кристаллики

Опустили в раствор проволоку с затравкой

6 день

Появились кристаллики на проволоке кубической формы

Появившиеся кристаллы по размерам практически такие же, как кристаллы дигидрофосфата аммония, но всё же маленькие

Оценка кристаллов

7 день

Мы удаляем мелкие и оставляем самый крупный

Кристаллики очень малы по размерам

Сравнение и оценка кристаллов (итог)

Образовался моно кристалл небольшого размера

На стенках стакана продолжают расти друзы

Образовалась группа кристаллов, один из которых отличается по размерам

В итоге на нити образовался монокристалл средних размеров

На стенках стакана продолжают расти друзы

На проволоке образовался монокристалл кубической формы средних размеров

Мы пришли к следующим выводам:

В насыщенном растворе растет монокристалл соли;

При постепенном охлаждении раствора в нем вырастает монокристалл; а при резком охлаждении – поликристаллы.

По итогам выполнения исследовательской работы мы сделали для себя следующие выводы :

• при благоприятных условиях некоторые твердые тела принимают форму кристаллов;
• кристаллы могут расти за счет добавления новых слоев, если есть нужное вещество;
• кристаллы могут иметь разную форму (моно- и поликристаллы);
• на форму кристаллов соли оказывает влияние температура раствора и окружающей среды, а также количество соли в растворе.

Кондратьев Филипп

За сутки в лаборатории можно вырастить кристалл массой до 1 кг. Для многих людей выращивание кристаллов стало необходимой потребностью. хобби. В работе рассмотрены способы выращивания монокристаллов из различных солей

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное образовательное бюджетное учреждение

« Сясьстройская средняя общеобразовательная школа №2 »

Научно-практическая работа

На тему:

«Выращивание кристаллов»

Руководитель: учитель химии

Бочкова Ирина Анатольевна

г. Сясьстрой

2012 год.

Введение

Обоснование темы проекта и её актуальность стр. 2

1. Аналитический обзор

1.1 Что такое кристалл стр. 3

1.2 Формы кристаллов стр. 3

1.3 Способы образования кристаллов стр. 4

1.4 Применение кристаллов стр. 4 2.Экспериментальная часть

2.1 Приготовление маточного раствора стр. 6

2.2 Выращивание затравки стр. 6

2.3 Выращивание монокристаллов стр. 6

3.4 Сохранение кристаллов стр. 6 Результаты эксперимента стр. 6

Выводы стр. 6

Список литературы стр. 6

Введение

Обоснование выбора темы проекта и ее актуальность:

"Почти весь мир кристалличен. В мире царит кристалл и его твердые,

Прямолинейные законы"

Академик Ферсман А.Е.

Из книг я узнал, что кристаллы получают в лаборатории, но бывают они и в природе. Например, снежинки, морозные узоры на стеклах окон и иней, украшающий зимой голые ветки деревьев. Многие кристаллы – продукты жизнедеятельности организмов. Способностью наращивать на инородных телах, попавших в раковину, перламутр, обладают некоторые виды моллюсков. Через 5-10 лет образуется жемчуг. Кристаллами являются алмазы, рубины, сапфиры и другие драгоценные камни. За сутки в лаборатории можно вырастить кристалл соли массой около 1 килограмма. Кристаллы широко применяются в науке, промышленности, оптике, электронике.

Меня очень заинтересовала эта тема, и я решил вырастить кристаллы солей в домашних условиях.

Цель работы: Научиться выращивать кристаллы.

Задачи:

1. Изучить литературу о кристаллах и способах их выращивания.

2. Вырастить монокристаллы различных солей.

План работы над проектом

1. Изучение литературы по темам:

1. Что такое кристаллы;
2. Виды кристаллов;
3. Значение кристаллов для человека ;
4. Выращивание кристаллов в домашних условиях.
5. Применение кристаллов

2. Выполнение практической части.

1. Формулирование выводов.
2. Оформление отчета о работе.
3. Создание компьютерной презентации на основе полученных в работе материалов.
4. Защита проекта.

1. Аналитический обзор

1. Что такое кристалл

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.

Каждому химическому веществу, находящемуся при данных термодинамических условиях в кристаллическом состоянии, соответствует определенная кристаллическая структура.

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 собой 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.

1.2 Формы 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. 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.

Кристаллическими считаются вещества, атомы которых расположены регулярно, так что образуют правильную трёхмерную решётку, называемую кристаллической. Кристаллам ряда химических элементов и их соединений присущи замечательные механические, электрические, магнитные и оптические свойства.

Русский учёный Е.С.Фёдоров установил, что в природе может существовать только 230 различных пространственных групп, охватывающих все возможные кристаллические структуры. Большинство из них (но не все) обнаружены в природе или созданы искусственно. Кристаллы могут иметь форму различных призм, основанием которых могут быть правильный треугольник, квадрат, параллелограмм и шестиугольник.

Кристаллические решётки металлов часто имеют форму гранецентрированного (медь, золото) или объёмно-центрированного куба (железо), а также шестигранной призмы (цинк, магний).

В основе классификации кристаллов и объяснения их физических свойств может лежать не только форма элементарной ячейки, но и другие виды симметрии, например, поворот вокруг оси. Осью симметрии называют прямую, при повороте вокруг которой на 360° кристалл несколько раз совмещается сам с собой. Число этих совмещений называют порядком оси. Существуют кристаллические решётки, обладающие осями симметрии 2-го, 3-го, 4-го и 6-го порядков. Возможна симметрия кристаллической решётки относительно плоскости симметрии, а также комбинация разных видов симметрии.

Большинство кристаллических тел являются поликристаллами, т.к. в обычных условиях вырастить монокристаллы достаточно сложно, этому мешают всевозможные примеси. Современная техника нуждается в кристаллах высокой степени чистоты, поэтому перед наукой встал вопрос о разработке эффективных методов искусственного выращивания монокристаллов различных химических элементов и их соединений.

Выращивание кристаллов - это хобби, приверженцы которого создают собственные клубы и участвуют в соревнованиях. Выращивание кристаллов - это сложный технологический процесс, поэтому, чем дольше ждёшь, тем более впечатляющими будут результаты.

1.3 Способы образования кристаллов

Существует три способа образования кристаллов: кристаллизация из расплава, из раствора и из газовой фазы. Примером кристаллизации из расплава может служить образование льда из воды (ведь вода – это расплавленный лёд), а также образования вулканических пород. Пример кристаллизации из раствора в природе – выпадение сотен миллионов тонн соли из морской воды. При охлаждении газа (или пара) электрические силы притяжения объединяют атомы или молекулы в кристаллическое твёрдое вещество – так образуются снежинки.

Наиболее распространёнными способами искусственного выращивания монокристаллов являются кристаллизация из раствора и из расплава. В первом случае кристаллы растут из насыщенного раствора при медленном испарении растворителя или при медленном понижении температуры.

Если твёрдое вещество нагреть, оно перейдёт в жидкое состояние – расплав. Трудности выращивания монокристаллов из расплавов связаны с высокой температурой плавления. Например, для получения кристалла рубина нужно расплавить порошок оксида алюминия, а для этого его нужно нагреть до температуры 2030 °С.

1.4 Применение кристаллов

Применения кристаллов в науке и технике так многочисленны и разнообразны. Приведу несколько примеров.

Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках 20 в. Некоторые кристаллы генерируют электрический заряд при деформации. Применение изготовления генераторов радиочастоты со стабилизацией кварцевыми кристаллами. Заставив кварцевую пластинку вибрировать в электрическом поле радиочастотного колебательного контура, можно тем самым стабилизировать частоту приема или передачи.

Алмаз.

Самый твердый и самый редкий из природных минералов - алмаз. Благодаря своей исключительной твердости алмаз играет громадную роль в технике. Алмазными пилами распиливают камни. 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.

Корунды.

Рубин и сапфир относятся к самым красивым и самым дорогим из драгоценных камней. Кроваво-красный рубин и лазорево-синий сапфир - это один и тот же минерал - корунд, оксид алюминия А 12 О 3 . Разница в цвете возникла из-за очень малых примесей.

Скромный, невзрачный бурый корунд, непрозрачный, мелкий - наждак, которым чистят металл, из которого делают наждачную шкурку. Корунд со всеми его разновидностями - это один из самых твердых камней на Земле, самый твердый после алмаза. Корундом можно сверлить, шлифовать, полировать, точить камень и металл. Из корунда и наждака делают точильные круги и бруски, шлифовальные порошки.

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 оптический квантовый генератор (ОКГ). В 1960г. был создан первый лазер на рубине. Оказалось, что кристалл рубина усиливает свет. Лазер светит ярче тысячи солнц.

Мощный луч лазера громадный мощностью. Он легко прожигает листовой металл, сваривает металлические провода, прожигает металлические трубы, сверлит тончайшие отверстия в твердых сплавах, алмазе. Эти функции выполняет твердый лазер, где используется рубин, гранат с неодитом. В глазной хирургии применяется чаще всего неодиновые лазеры и лазеры на рубине.

Сапфир прозрачен, поэтому из него делают пластины для оптических приборов. Основная масса кристаллов сапфира идет в полупроводниковую промышленность.

Кварц.

Кремень, аметист, яшма, опал, халцедон - все это разновидности кварца. Мелкие зернышки кварца образуют песок. 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.

Особенно удивительны электрические свойства кварца. Если сжимать или растягивать кристалл кварца, на его гранях возникают электрические заряды. Это - пьезоэлектрический эффект в кристаллах. Пьезоэлектрические кристаллы широко применяются для воспроизведения, записи и передачи звука.

Поляроид.

В технике также нашел своё применение поликристаллический материал поляроид.

Поляроид - это тонкая прозрачная пленка, сплошь заполненная крохотными прозрачными игольчатыми кристалликами вещества, двупреломляющего и поляризующего свет. Все кристаллики расположены параллельно друг другу, поэтому все они одинаково поляризуют свет, проходящий через пленку. Поляроидные пленки применяются в поляроидных очках. Поляроиды гасят блики отраженного света, пропуская весь остальной свет. Они незаменимы для полярников, которым постоянно приходится смотреть на ослепительное отражение солнечных лучей от заледеневшего снежного поля.

Поляроидные стекла помогут предотвратить столкновения встречных автомобилей, которые очень часто случаются из-за того, что огни встречной машины ослепляют шофера, и он не видит этой машины. Если же ветровые стекла автомобилей и стекла автомобильных фонарей сделать из поляроида, причем повернуть оба поляроида так, чтобы их оптические оси были смещены, то ветровое стекло не пропустит света фонарей встречного автомобиля, "погасит его".

Перечень применения кристаллов достаточно длинен и непрерывно растет.

2. Экспериментальная часть

2.1 Приготовление маточного раствора

Растворил соль в горячей воде до тех пор, пока не получил насыщенный раствор. Насыщенный раствор профильтровал. Оставил раствор медленно остывать.

Я выращивал кристаллы алюмокалиевых квасцов, сульфата алюминия-калия KAl(SO 4 ) 2 , медного купороса, железного купороса.

2.2 Выращивание затравки

Через сутки на дне стакана образовались кристаллы соли. Раствор слил, кристаллы осторожно отделил друг от друга, выбрал из них самый крупный и правильный.

2.3 Выращивание монокристаллов

Приготовил новый насыщенный раствор. Привязал кристалл-затравку на нитку, закрепил на карандаше, опустил кристалл в раствор. Наблюдал за ростом кристаллов несколько недель.

1. Сохранение кристаллов

Выращенные монокристаллы обсушил и для сохранения кристаллизационной воды покрыл бесцветным лаком.

Результаты эксперимента

Я вырастил друзы и монокристаллы медного купороса, и монокристаллы алюмокалиевых квасцов. Алюмокалиевые квасцы были подкрашены пищевыми красителями.

Выводы

1. Форма кристалла определяется формой его кристаллической решетки.
2. Примеси в растворе соли влияют на форму кристалла.
3. Выращивание кристаллов - процесс занимательный, но требующий бережного и осторожного отношения к своей работе.

Список литературы