Проект выращивание кристаллов из медного купороса

Обновлено: 18.09.2024

Кристаллы - удивительное и непредсказуемое явление природы. Размеры, цвета и формы кристаллов иногда просто поражают своей необычностью. Кажется, что кристаллы - редкое явление, но на самом деле мы встречаем их везде на протяжении всей своей жизни. Это и снежинки зимой, и драгоценные камни в ювелирных изделиях. Мы строим дома из кристаллов, также едим кристаллы, лечимся ими, но, что самое главное – мы сами частично состоим из кристаллов. Соль, сахар, снег, лед, глина и песок, сотни других веществ – все это не что иное, как кристаллы.

Нам стало интересно, возможно ли самим в домашних условиях вырастить кристаллы.

Вот так и появился наш проект.

Цель: выращивание кристаллов в домашних условиях

-изучить и систематизировать литературу по теме проекта;

познакомиться со способами выращивания кристаллов;

освоить методику выращивания кристаллов;

провести наблюдения за процессом кристаллизации;

создать мультимедийную презентацию по теме проекта

выступить с результатами проекта перед одноклассниками, обучающимися школы

Гипотеза :мы предполагаем, что вырастить кристаллы в домашних условиях возможно.

Актуальность исследования: выращивание кристаллов интересное и увлекательное занятие и, пожалуй, самое простое, доступное и недорогое для большинства юных исследователей, максимально безопасное с точки зрения техники безопасности, что немаловажно для тех, кто проводит эксперименты дома. Тщательная подготовка и выполнение оттачивают навыки в умении аккуратно обращаться с веществами и правильно организовывать план своей работы. А также неотъемлемой частью нашей жизни стали приборы на основе жидких кристаллов, поэтому эта тема актуальна для современного человека. И может быть, проведенное нами исследование повлечет за собой осознанный выбор будущей профессии кого-нибудь из нас.

1. Выбор темы проекта, целей, задач, выдвижение гипотезы.

2. Сбор информации.

3. Выращивание кристаллов.

4. Оформление результатов исследования в форме мультимедийной презентации.

5. Презентация результатов проекта на внеклассном мероприятии для одноклассников,

6. Анализ полученных результатов.

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 их, 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?

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

В древности кристаллам приписывали всякие необыкновенные свойства. Считали, например, что кристалл аметиста навевает счастливые сны.

Изумруд спасает мореплавателей от бурь

Сапфир помогает при укусах скорпионов.

Алмаз бережёт от болезней.

Топаз приносит счастье в ноябре.

Гранат – в январе и т. д.

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.

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

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).

(Иван Грозный показывает свои сокровища англичанину Горсею. Картина А. Д. Литовченко. Государственный Русский музей. Санкт-Петербург.)

Что такое кристаллы?

Кристалл — это твердое состояние вещества. Он имеет определенную форму и определенное количество граней вследствие расположения своих атомов. 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 (очень непростая) наука кристаллография; ее изучают в институтах и университетах, когда уже знают и химию, и физику и некоторые другие науки.

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

Разнообразие кристаллов

Гигантские кристаллы в

шахте Найка, Мексика

Бывают кристаллы маленькие, узкие и острые как иголки, но также могут быть громадной формы, на подобии величественных колонн.

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

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

Применение кристаллов

Каменная соль давно и навечно вошла в жизнь человека. Мы называем ее в быту просто солью, в технике - поваренной, или пищевой, солью. Ни с чем несравнимый вкус соли человек оценил давно. В древности страны, куда ее завозили, платили цену, равную золоту: за килограмм соли – килограмм золотого песка.

Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство у людей. Их цвет, блеск и форма затрагивали человеческое чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище.

Таблетки – это спрессованные кристаллы. Усвоение, растворение таблеток зависит от того, какими гранями покрыты эти микрокристаллики. Витамины, оболочка нервов, белки, и вирусы – это все кристаллы.

Самый твердый и самый редкий из природных минералов - алмаз. Сегодня алмаз в первую очередь камень-работник, а не камень-украшение.

Благодаря своей исключительной твердости алмаз играет громадную роль в технике. Алмазными пилами распиливают камни.

Вся часовая промышленность работает на искусственных рубинах. Кристалл кварца используется в телефонных трубках. А самая красивая, самая чудесная разновидность кварца - это и есть горный хрусталь т. е. прозрачные кристаллы кварца. Поэтому из прозрачного кварца делают линзы, призмы и др. детали оптических приборов.

Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках 20 в.

Неотъемлемой частью нашей жизни стали мобильные телефоны, цифровые фото- и видеокамеры уже 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.

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, морская соль, сахар и медный купорос.

Существует всего два способа выращивания кристаллов в домашних условиях :

1. путем выпаривания воды, в котором находится вещество;

2. путем изменения температуры воды, охлаждения.

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.

Для выращивания кристаллов нам потребовалось :

нитка (шерстянная)

морская соль для ванны

Условия для выращивания кристаллов

Кристаллик нельзя при росте без особой причины вынимать из раствора.

Не допускать попадание мусора в насыщенный раствор

Этап 1: Растворяем соль в подогретой воде

Этап 2: Мешаем до полного растворения (до тех пор, пока соль не будет больше растворяться)

Этап 3: Привязываем и опускаем в перенасыщенный раствор нитку

Этап 4: Даём раствору остыть и ждём появление кристаллов

Выращивание кристалла медного купороса

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

1. Сделали концентрированный раствор. Для этого взяли теплую воду, растворили в ней столько медного купороса, сколько возможно.

2. Перелили через фильтр в другую чистую емкость.

3. Далее наш раствор поставили в темное теплое место.

4. Через трое суток после начала опыта на нитке появился кристалл медного купороса.

5Через 3 недели, когда кристалл вырос достаточно большим, мы вынули его из раствора, обсушили бумажной салфеткой и покрыли кристалл бесцветным лаком, чтобы предохранить от разрушения на воздухе.

Выращивание кристаллов пищевой и морской соли

2. Перелили полученный раствор в чистый стакан через салфетку

3. Приготовили затравку. Привязали ее к нитке и опустили в раствор.

4. Далее раствор поставили в темное теплое место.

5. Через 2 суток после начала опыта мы заметили, что кристалл начал расти. На нитке появился налет, больше похожий на осадок или пыль. Маленькие кристаллики начали формироваться на пятый день.

6. Через 10дней мы вынули его из раствора, обсушили бумажной салфеткой и покрыли кристалл бесцветным лаком.

Результаты выращивания кристаллов пищевой соли

Работая над проектом, мы узнали, что кристалл – это твердое состояние вещества, имеет определенную форму, цвет и определенное количество граней. Познакомились с разнообразием и применением кристаллов. Научились выращивать кристаллы, используя горячий насыщенный раствор и специальные наборы. Для выращивания кристаллов мы использовали разные вещества: поваренную соль, медный купорос, пищевую соду и воду.

Поняли, что для появления кристалла необходимо соблюдать точные инструкции и правила техники безопасности (не растворять вещества в посуде, в которой готовят пищу) быть терпеливыми и трудолюбивыми. Кристалл может достаточно долго храниться при правильной обработке.

В дальнейшем результаты нашего исследования могут быть использованы на уроках окружающего мира и в других классах, во внеклассных мероприятиях, на занятиях кружка в будущем.

В ходе работы над проектом мы нашли ответы на все поставленные вопросы, сумели вырастить кристаллы, рассказали одноклассникам и другим ребятам об итогах работы. Многим понравилось, некоторые заинтересовались нашими экспериментами.

Конечно, не все было гладко. При изучении литературы возникла трудность в поиске информации в сети интернет. Помогли родители. Теперь мы знаем, как это делать. Были у нас и другие проблемы: разрушение и изменение цвета кристаллов, сросшиеся кристаллы. Но эти неудачи помогли нам понять, что мы делали неправильно.

Таким образом, мы считаем, что цель и задачи, поставленные нами в начале работы, достигнуты. Гипотеза исследования полностью подтвердилась: кристаллы многих веществ можно вырастить в домашних условиях.

Не смотря на то, что мы научились выращивать кристаллы различных веществ, ещё столько вопросов осталось без ответа:

- Почему разные вещества дают кристаллы разной формы, а некоторые вовсе не образуют кристаллов?

- Что надо сделать, чтобы кристаллы получились большими и красивыми.

А раз остались вопросы без ответа, мы решили продолжить работу над проектом в следующем году.

Мы уверены, что приобретенные знания, умения и навыки обязательно пригодятся в дальнейшей учёбе.

1. Вырастить кристаллы из поваренной и морской соли

3. Собрать коллекцию кристаллов.

Список использованных источников информации

Прикреплённые файлы:

Краткосрочный проект. Выращивание лука. автор: Назарко Татьяна Сергеевна Цель проекта: Вызвать у детей познавательный интерес к выращиванию лука, как огородной культуры, желание.

Каждую зиму я продолжаю любоваться на узоры, которые рисует мороз на оконных стеклах и на иней, который украшает зимой голые ветки деревьев. Всё это кристаллы!

Причем не только яркие и блестящие драгоценные камни, такие как алмазы, рубины, но и обычные, из которых состоят горы, скалы, ущелья и пещеры. Существуют даже кристаллы, которые можно съесть! Это соль и сахар, которые имеются на каждой кухне. Кристаллы широко применяются в науке, промышленности и электронике.

Я и моя семья живем в частном доме. У нас есть огород, где мы выращиваем овощи, фрукты и цветы. Однажды мама обрабатывала растения странной голубой жидкостью, и я решила узнать, для чего она это делает? Мама сказала, что это раствор медного купороса и нужен он для того, чтобы защитить фрукты и овощи от различных болезней. Я захотела узнать побольше об этом веществе.

Для начала мы провели опрос среди сверстников. (Приложение 1) В опросе участвовало 100 ребят начальной школы. Проведя, анализ (Приложение 2 диаграмма 1,2,3,4,5) опроса мы пришли к выводам, что ребята считают кристаллом – драгоценный камень, они не видели в природе кристаллов, не знают, почему они растут, но очень хотят вырастить кристаллы в домашних условиях.

Изучив литературу, мы узнали, что медный купорос – это соль (соль - с химической точки зрения) голубого цвета, не ядовитая для человека (если только ее не кушать) и применяется она не только в садоводстве, но и в медицине, в строительстве и даже в пищевой промышленности! Но самым интересным для меня оказалось то, что каждая отдельная частица этой соли - это кристалл!

Оказывается, кристаллы можно вырастить самому! Нас очень заинтересовала эта тема, и мы решили вырастить кристалл из соли медного купороса и из обычной поваренной соли. Ведь он должен получиться очень красивым!

Актуальность исследования состоит в том, что выращивание кристаллов - увлекательное занятие, самое простое, доступное и недорогое для большинства юных открывателей. Объясняется интересом образования различных по форме и цвету кристаллов в любое время года.

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

узнать, что такое кристаллы.
изучить процесс выращивания кристаллов.
ознакомиться с мерами безопасности при работе с медным купоросом.
вырастить кристалл из соли и медного купороса.
проанализировать полученные результаты .

Объект исследования - кристаллы.

Предмет исследования - процесс кристаллизации.

Гипотеза исследования : мы предполагаем, что кристаллы поваренной соли и медного купороса можно вырастить дома

накопление теоретического материала.
проведение опытно-экспериментальной деятельности с целью получения кристаллов из медного купороса.
анализ полученных результатов исследования.
опрос

Глава 1. Что же такое кристаллы?

В Интернете можно найти много инструкций по поводу того, как выращивать кристаллы из различных химических веществ. Мы решили проверить все самостоятельно, и в качестве основы взяли обычную поваренную соль и медный купорос.

Проанализировав текстовый материал и определив методы исследования, провели экспериментальную работу по выращиванию кристаллов в домашних условиях.

Глава 2. Выращивание кристаллов в домашних условиях

2.1 Меры безопасности и необходимое оборудование

При выращивании кристалла из соли и медного купороса, нужно всегда помнить, что это химический реактив, поэтому работать с ним детям можно только под присмотром взрослых. Хотя соль и медный купорос не ядовит, но соблюдать меры безопасности необходимо:

1.Не пробовать на вкус

2.Избегать попадания вещества в нос и в глаза.

3.Из посуды, которая была использована в ходе эксперимента, кушать строго запрещено.

4.Во время роста кристаллика не трогать его руками, потому что на нем останутся следы от пальцев, и кристалл будет расти неправильной формы.

5.Всегда мыть руки по окончании опытов.

Необходимое оборудование для проведения эксперимента

Соль медного купороса (можно приобрести в магазине садоводства) Поваренная соль (можно приобрести в продуктовом магазине)
Ёмкости, где мы будем выращивать наш кристалл
Проволока
Лист бумаги
Карандаш

2.2 Выращивание кристаллов из медного купороса

Опыт 1. Выращивание кристаллов — очень и очень интересное занятие. Но для того, чтобы результат получился действительно красивым необходимо аккуратно выполнять все действия и набраться терпения.

Результат: мы получили кристалл медного купороса. Выращенные кристаллы небольшой формы можно использовать в качестве украшения, например, рамки для фотографий или других предметов.

2.3 Выращивание кристаллов из поваренной соли

Опыт 2. Кипятим воду в чайнике б ерем банку, выливаем в нее воду добавляем соль, повторяем этот этап до тех пор, пока соль не будет растворяться, и станет оседать на дно банки. Мы получили насыщенный раствор соли. Обязательно нужно процедить раствор через марлю, потому что в соли было много примесей, которые могли повлиять на рост кристалла. Выбираем любой понравившийся более крупный кристаллик поваренной соли, привязываем за нитку и подвешиваем, чтобы он не касался стенок банки. Уже через пару дней можно заметить значительный для кристаллика рост. С каждым днём он будет увеличиваться. (Приложение 4,5)

Результат: мы получили кристалл поваренной соли.

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.

5. В домашних условиях можно вырастить кристаллы при необходимых условиях: наличие насыщенного солевого раствора и проволоки с затравкой.

Кристаллы окружают нас повсюду. Кто не рассматривал песчинки на речном берегу или не любовался снежинками? И морозные узоры на стеклах окон и иней, украшающий зимой голые ветки деревьев. В земле иногда находят камни такой формы, как будто их кто-то тщательно выпиливал, шлифовал, полировал. Правильность и совершенство формы этих камней, безукоризненная поверхность - поражают. Трудно поверить, что такие многогранники образовались сами без помощи человека. Вот эти-то камни с природной, то есть не сделанной руками человека, правильной, многогранной формой и называются кристаллами.

Твердые тела, из которых строят дома, делают станки, вещества, которые мы употребляем в быту,- почти все они относятся к кристаллам.

Представление древних о кристаллах было похоже на легенды. Верили, что хрусталь образуется изо льда, а алмаз – из хрусталя. Кристаллы наделялись множеством таинственных свойств: исцелять от болезней, предохранять от яда, влиять на судьбу человека…

Актуальность работы: работа интересная и познавательная. Кристаллы 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 до сих пор применяются для изготовления призм и линз оптических приборов. Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках XX века.

Кроме того, кристаллы можно выращивать из раствора. Это удивительное свойство кристаллических тел!

Цель работы: провести исследование по выращиванию кристаллов поваренной соли и медного купороса в домашних условиях.

Гипотеза исследования: я предположил, что кристаллы могут появляться при создании определенных условий; значит, если изменить условия кристаллизации и растворить различные вещества, то можно получить кристаллы разной формы и цвета в домашних условиях.

Объектом исследования являются кристаллы.

Предметом исследования–процесс кристаллизации.

Задачи исследования:

Проанализировать текстовый и иллюстративный материал по данной теме.

Изучить условия образования кристаллов, их формы, цвета.

Выполнить опытно-экспериментальную работу по изученным методикам.

Проанализировать полученные результаты.

Методы исследования:

Накопление теоретического материала.

Проведение опытно-экспериментальной деятельности с целью получения кристаллов из поваренной соли и медного купороса.

Анализ полученных результатов исследования.

Теоретическая часть

1 Теория кристаллов

1.1 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.

В природе существуют сотни веществ, образующих кристаллы. Вода – одно из самых распространенных из них. Замерзающая вода превращается в кристаллы льда или снежинки.

Рисунок 1 – Разнообразие снежинок.

Ярой альпийской зимой лед превращается в камень.
Солнце не в силах затем камень такой растопить.

Аналогичный вывод сделали в древности в Китае и Японии – лед и горный хрусталь обозначали там одним и тем же словом. И даже в 19 в. поэты нередко соединяли воедино эти образы:

Едва прозрачный лед, над озером тускнея,
Кристаллом покрывал недвижные струи.

А.С.Пушкин. К Овидию [9],[2]

1.3 Структура кристалла

Кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве. Поэтому кристаллы имеют плоские грани. Например, крупинка обычной поваренной соли имеет плоские грани, составляющие между собой прямые углы. Это можно заметить, рассматривая соль с помощью лупы. А как геометрически правильна форма снежинки! В ней также отражена геометрическая правильность внутреннего строения кристаллического тела – льда.

Не все кристаллы одинаковы. Существуют монокристаллы и поликристаллы. Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов, называют поликристаллическим. Одиночные кристаллы называются монокристаллами.

Соблюдая большие предосторожности, можно вырастить металлический кристалл больших размеров – монокристалл. В обычных условиях поликристаллическое тело образуется в результате того, что начавшийся рост многих кристаллов продолжается до тех пор, пока они не приходят в соприкосновение друг с другом, образуя единое тело.

К поликристаллам относятся не только металлы. Кусок сахара, например, тоже имеет поликристаллическую структуру. Большинство кристаллических тел – поликристаллы, так как состоят из множества сросшихся кристаллов. Одиночные кристаллы - монокристаллы, так как имеют правильную геометрическую форму, и их свойства различны по разным направлениям.[10],[6]

Кристаллы образуются при охлаждении расплавов или насыщенных растворов (с понижением температуры растворимость обычно уменьшается и при испарении растворителя). Иногда кристаллы образуются непосредственно при охлаждении паров (снег) или на холодных поверхностях (сублимация). Кристаллы растут с ограниченной скоростью, так как частицы вещества отлагаются, образуя грани.[4]

2 Образование кристаллов

2.1 Образование 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 (рис.1). Мегакристаллы селенита были сформированы гидротермальными жидкостями, исходящими от пещер, расположенных ниже.

Рисунок 1 – Пещера кристаллов

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).[8]

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.

Но не только это мешает спелеологам в путешествии по пещере гигантских кристаллов. Нагромождения кристаллов так причудливо сплетены, что порой между ними нельзя пройти человеку, но разрушать эту красоту у ученых и исследователей рука не поднимается.

Исследователи уверены, что подобных пещер в мексиканской пустыне еще несколько, и они ждут своих первооткрывателей![7]

2.2 Выращивание кристаллов в промышленности

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. Данный метод, с некоторыми изменениями, до сих пор остается одним из самых распространенных способов выращивания кристаллов ювелирного качества.

Схема аппарата Вернейля

и монокристалл корунда, полученный этим методом.

Порошковая шихта, состоящая из оксида алюминия с добавлением 2% оксида хрома, помещается в печь. Под ударами молотка шихта попадает вниз, контактирует с кислородом и водородом, достигая в пламени температуры 2000 о С. Капли расплавленного материала падают на стержень, на котором образуется шарик кристалла, медленно приобретающий грушевидную форму.[5]

Особое место среди кристаллов занимают драгоценные камни, которые с древнейших времен привлекают внимание человека. Люди научились получать искусственно очень многие драгоценные камни. Например, подшипники для часов и других точных приборов уже давно делают из искусственных рубинов. Получают искусственно и прекрасные кристаллы, которые в природе вообще не существуют. Например, фианиты – их название происходит от сокращения ФИАН – Физический институт Академии наук, где они впервые были получены. Фианиты – искусственные кристаллы, которые внешне очень похожи на бриллианты (рис.2).

Рисунок 2 – Фианит.

Исследователи из США сумели вырастить огромные кристаллы пирофосфата калия. Самый крупный из кристаллов весит 318 килограмм. Он рос в большом баке, где при температуре 65 градусов Цельсия испарялся раствор пирофосфата калия. Молекулы отлагались на затравке размером меньше наперстка, и через 52 дня вырос прозрачный гигант почти без дефектов.

Кристаллы будут использоваться для сооружения сверхмощных лазеров.[9],[2]

Помогаем учителям и учащимся в обучении, создании и грамотном оформлении исследовательской работы и проекта.

Темы исследований

Оформление работы

Наш баннер

Сайт Обучонок содержит исследовательские работы и проекты учащихся, темы творческих проектов по предметам и правила их оформления, обучающие программы для детей.

Код баннера:

Исследовательские работы и проекты

Выращивание кристаллов медного купороса с использованием воды различной степени очистки

В процессе исследовательской работы по биологии на тему "Выращивание кристаллов медного купороса с использованием воды различной степени очистки" автором была поставлена цель, научиться правильно выращивать кристаллы из медного купороса, выяснить, с применением воды какой степени очистки получаются лучшие кристаллы.

Подробнее о работе:

Учебный проект по биологии на тему "Выращивание кристаллов медного купороса с использованием воды различной степени очистки" направлен на рассмотрение особенностей выращивания кристаллов медного купороса в домашних условиях. Автор описывает последовательность выращивания кристалла медного купороса, изучает принцип выращивания кристаллов из разных типов воды: из фильтрованной воды, из водопроводной воды, из минеральной воды.

В исследовательском проекте по биологии "Выращивание кристаллов медного купороса с использованием воды различной степени очистки" учащаяся школы проводит практическое исследование, в рамках которого описывает воздействие разных типов воды на рост кристаллов, проводит сравнительный анализ получившихся образований на дне емкостей с растворами из разных типов воды, дает характеристику роста и изменения кристаллов в длительном временном промежутке.

Введение
1. Выращивание кристаллов.
1.1 Последовательность выращивания кристалла медного купороса.
2. Выращивание кристаллов из разных типов воды.
2.1 Кристалл из фильтрованной воды.
2.2 Кристалл из водопроводной воды.
2.3 Кристалл из минеральной воды.
3. Воздействие разных типов воды на рост кристаллов.
4. Сравнительный анализ получившихся образований на дне емкостей с растворами из разных типов воды.
5. Рост и изменение кристаллов в длительном временном промежутке.
Заключение
Список литературы

Введение

Выращивание кристаллов — процесс очень интересный, но бывает достаточно длительным. Полезно знать, какие процессы управляют его ростом; почему разные вещества образуют кристаллы различной формы, а некоторые их вовсе не образуют; что надо сделать, чтобы они получились большими и красивыми. Выращивание кристаллов – распространенный химический опыт, но несмотря на это многие не знают, как правильно и с научной точки зрения выращивать кристаллы.

Кристаллизация - это процесс образования кристаллов. Начинается он лишь при определённой концентрации вещества в растворе и при наличии очага кристаллизации. Кристаллы (от греч. krystallos, первонач. - лед), твердые тела, атомы или молекулы которых образуют упорядоченную периодическую структуру (кристаллическую решетку). Если кристаллизация идёт очень медленно, получается один большой кристалл (или монокристалл, например, при выращивании искусственных камней), если быстро — то множество мелких (или поликристалл). [1, 2],

В домашних условиях можно вырастить кристаллы почти всех солей, но начинать лучше с технологически простых материалов. К ним относятся поваренная соль, сахар, бура и, наконец, медный купорос. Из него получаются самые крупные и красивые кристаллы синего цвета. Выращивать их легко, в то же время это очень интересный и познавательный процесс. На просторах интернета находится достаточно обобщенная информация о выращивании кристаллов [3, 4], однако точной последовательности действий не представлено.

После нескольких неудачных попыток у меня получилось сформировать удобную для меня последовательность действий.

Цель работы: научиться правильно выращивать кристаллы из медного купороса.

ознакомиться с процессом выращивания кристаллов;
провести наблюдение за ростом кристаллов из разных типов воды;
провести ряд исследований и опытов;
провести анализ полученных результатов.

Оборудование, необходимое для выращивания кристалла:

сосуд, в котором будет выращиваться кристалл;
сосуд для приготовления раствора;
леска без покрытия, толщиной 0,15-0,20 мм;
деревянная палочка для приготовления раствора;
деревянная палочка, длиннее, чем диаметр сосуда для выращивания кристалла;
резиновые перчатки, для защиты кожи рук во время приготовления раствора.

Сами упаковки медного купороса (CuSO4●5H2O) приобретаются в зависимости от того, сколько и какого размера вы собираетесь выращивать кристаллы.

Последовательность выращивания кристалла медного купороса

1. Для приготовления перенасыщенного раствора возьмем емкость, палочку и пакетики с медным купоросом.

В моем случае была взята чистая стеклянная банка объемом 1000мл, заполненная 700мл теплой воды и два пакетика медного купороса, каждый из которых весит 100 грамм (Рисунок 1).


Рисунок 1. Оборудование, необходимое для выращивания кристалла.	Рисунок 2. Приготовление раствора медного купороса.

2. В теплую воду начинаем понемногу всыпать медный купорос, постоянно помешивая для более быстрого и интенсивного растворения. Всыпаем кристаллики медного купороса до того момента, когда они перестают растворяться и оседают на дне емкости (Рисунок 2).

3. Остужаем наш раствор до комнатной температуры. Убеждаемся, что кристаллики купороса на дне не растворились. Перенасыщенный раствор готов, остается только отфильтровать его через марлю.

4. Приготавливаем сосуд для выращивания и вливаем в него профильтрованный через сложенную в несколько слоев марлю. Достаем из упаковки несколько щепоток медного купороса и бросаем их в раствор. Кристаллики осели на дне. (Рисунок 3).


Рисунок 3. Насыщенный раствор медного купороса	Рисунок 4. Выросшая затравка

Из щепотки кристалликов на следующий день вырастет затравка, из которой мы сможем выбрать подходящий по размеру и форме кристаллик для дальнейшего выращивания. (Рисунок 4)

5. Примерно через 9-14 часов мы сможем увидеть, что на дне нашей емкости образовалось множество маленьких кристаллов-затравок. Переливаем раствор в другой сосуд и достаем со дна эти кристаллики. Выбираем понравившийся по форме кристаллик и отделяем его от остальных.

6. Пока кристаллик обсыхает на кусочке марли или ватки (Рисунок 5), мы займемся обновлением нашего раствора. Сосуд с раствором помещаем на водяную баню. В теплом растворе растворяем кристаллики медного купороса до того момента, когда они перестанут растворяться. Остужаем его, убедившись, что перенасыщенный раствор готов, отфильтровываем и переливаем в сосуд для выращивания, который перед этим был хорошо промыт и высушен.

7. Маленький кристаллик, выбранный нами ранее, подвешиваем на леску. Процесс довольно кропотливый, чтобы надежно привязать кристаллик нужно постараться. После этого мы привязываем другой конец лески к деревянной палочке, обматываем ее вокруг палочки, регулируя длину. Обращаю ваше внимание на то, что длину лески нельзя делать слишком короткой. Так как в процессе роста кристалла она с каждым днем будет становиться короче.

Рисунок 5. Кристаллики для дальнейшего выращивания

8. Кладем нашу палочку на горлышко сосуда, тем самым помещая кристаллик в раствор. Сверху кладем сложенную в несколько раз чистую марлю и убираем наш сосуд в затемненное место.

9. На следующий день повторяем процедуру обновления раствора. Необходимо обязательно проверять то, чтобы раствор был перенасыщенным, иначе, кристалл начнет растворяться в воде, уменьшаться в размере, а может и полностью раствориться.

10. Через несколько дней или недель таких действий, когда кристалл вырастет до нужного вам размера, нужно покрыть его прозрачным лаком для ногтей, тем самым завершая выращивание своего кристалла.

Обращаю ваше внимание, что главное, следить за качеством роста своего кристалла. Когда он достигнет определенного размера, он начнет слоиться по бокам. В таком случае, нужно завершать выращивание.

Выращивание кристаллов из разных типов воды

Фильтрованную через бытовой фильтр водопроводную воду;
Нефильтрованную водопроводную воду;
Минеральную воду.

Кристалл из фильтрованной воды

Через 11 часов после приготовления раствора на дне банки образовалось множество мелких кристалликов различных форм. Выбрав самый подходящий по форме и размеру (0,5 см), я продолжила выращивание.

Измерения размера кристалла:

Кристалл из водопроводной воды

В отличие от первого эксперимента, кристалл из водопроводной воды у меня не получилось вырастить с первого раза. Вместо кристалликов-затравок на дне банки образовалась кашица.

На второй раз, я накрыла сосуд с кристаллом плотной темной тканью и убрала его в неосвещенное место.

На следующее утро на дне банки находились крупные, красивые кристаллики-затравки правильной формы. Причем, намного крупнее, чем из фильтрованной воды (Рисунок 10).

Рисунок 10. Затравка на водопроводной воде.

Измерения размера кристалла:

Кристалл из минеральной воды

На дне банки не образовалось ни кристалликов, ни кашицы, получилась просто жижа (Рисунок 13). После того, как я попробовала сделать так же, как и с кристаллом из водопроводной воды и подержать все это подольше, ничего не изменилось.

Когда спустя неделю абсолютно ничего не изменилось, я сделала новый перенасыщенный раствор в соотношении минеральной и фильтрованной воды 1:1. За ночь, в кашице сформировались маленькие образования неправильной формы (Рисунок 14). Кристалликами их назвать нельзя, так как они разваливаются в руках в первые же секунды, соответственно подвесить хоть один из них на леску невозможно.

Тогда я сделала новый перенасыщенный раствор в соотношении минеральной и фильтрованной воды 1:3, а затем и 1:6 (Рисунок 15). В итоге, получилась кашица из мелких кристалликов-образований. Из которой также невозможно было выбрать ни один нормальный кристаллик-затравку.

Исходя из состава воды и приведенных примеров, можно предположить, что ионы минералов и углекислый газ (CO2), содержащиеся в минеральной воде, мешают образованию кристаллической решетки кристаллов.

Воздействие разных типов воды на рост кристаллов

После того, как я закончила выращивание кристаллов из фильтрованной и водопроводной воды, я решила провести небольшой эксперимент.

Я смешала перенасыщенный раствор из фильтрованной воды и перенасыщенный раствор из водопроводной воды в отношении 1:1. После этого я разлила равное количество раствора в две одинаковые емкости и погрузила в одну из них кристалл из фильтрованной воды, а в другую кристалл из водопроводной воды. Через 14 часов оба кристалла полностью растворились.

Спустя две недели я повторила эксперимент, вырастив по одному кристаллу из водопроводной и фильтрованной воды. Результат оказался тем же.

Сравнительный анализ получившихся образований на дне емкостей с растворами из разных типов воды

1. Ниже вы можете наблюдать то, что образуется на дне емкости с раствором из фильтрованной воды за ночь (Рисунок 17). Эти образования забирают на себя большое количество раствора из медного купороса. Поэтому, с каждым разом уходит все большее количество купороса (минимум 250 грамм медного купороса на 0,8 литра воды).

Они очень легко разъединяются между собой, стоит чуть потрясти банку.

2. В банке, где растет кристалл из водопроводной воды, образуются кристаллики намного меньше. Они как бы прилипают к дну банки. Разъединяются они намного сложнее и при помощи деревянной палочки (Рисунок 18).

Рост и изменение кристаллов в длительном временном промежутке

Я приготовила перенасыщенный раствор из фильтрованной воды и бросила в него несколько щепоток медного купороса. Емкость я накрыла темной плотной тканью и убрала в неосвещенное место. Все это я оставила ровно на 2 месяца. В течение этого времени я не притрагивалась к сосуду и не снимала ткань.

Каково было мое удивление, когда я, достав банку, увидела множество крупных кристаллов неправильной формы (Рисунок 19). Также можно увидеть, что небольшое количество раствора, оставшееся после образования этих кристаллов, позеленело и помутнело.

Таким образом, сравнивая размеры кристаллов, выращенных на очищенной и на водопроводной воде (Рисунок 20), можно сделать вывод, что кристаллы на очищенной воде растут быстрее и получаются более крупными, чем на водопроводной. На минеральной воде вырастить крупные кристаллы не получается вообще.

Заключение

Сначала немногие из беспорядочно движущихся молекул или атомов растворенного вещества собираются в том примерно порядке, который нужен для образования кристаллической решетки. Такую группу атомов или молекул называют зародышем. Опыт показывает, что зародыши чаще образуются при наличии в растворе каких-либо центров кристаллизации. Центрами кристаллизации могут служить загрязнения на стенках посуды с раствором, пылинки, мелкие кристаллики растворенного вещества, поэтому если посуда не чистая, то кристаллы растут на дне и стенках сосуда.

Медный купорос - химически активная соль. Именно поэтому в опыте на водопроводной воде кристаллы росли медленнее, чем на очищенной воде, не содержащей других растворённых в ней солей. Водопроводная вода, во-первых, содержит растворённые соли и, во-вторых, может быть сильно хлорированной.

Примеси (особенно карбонаты в жёсткой водопроводной воде и соли в минеральной воде) вступают в химические реакции с медным купоросом, из-за чего сильно тормозится или вообще прекращается рост кристаллов. Моя работа имеет практическую значимость, потому что материалы исследования могут быть использованы для подготовки к уроку, для подготовки к экзаменам. Цель работы достигнута. Я научилась выращивать кристаллы медного купороса.

Список использованных источников и литературы

Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему Выращивание кристаллов медного купороса в домашних условиях. Презентация на заданную тему содержит 13 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!

Выращивание кристаллов медного купороса в домашних условиях Выполнила студентка 1 курса группы 1.125 Кириллова Лиза

Кристаллы– (от греч.krystallos-лёд, горный хрусталь, кристалл)-твёрдые тела. Происхождение слова соль связано с Солнцем :старинное славянское название Солнца- Солонь.

Что такое кристаллы? Кристаллы — поразительные создания природы. Нас восхищают их яркие цвета и прозрачность, ровные, гладкие грани и, самое главное, правильная форма. Кристаллы выглядят таким образом, словно их кто-то специально вырезал, отшлифовал и раскрасил. Кристаллы многих минералов и драгоценных камней были известны и описаны ещё несколько тысячелетий назад.

Кристаллы можно вырастить и в домашних условиях из соли, сахара, кальцинированной соды, медного купороса. Нужно помнить ,что- это химические реактивы поэтому работать с ними детям можно только под наблюдением взрослых. Кристаллы можно вырастить и в домашних условиях из соли, сахара, кальцинированной соды, медного купороса. Нужно помнить ,что- это химические реактивы поэтому работать с ними детям можно только под наблюдением взрослых.

История кристаллов. Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство у людей. Их цвет, блеск и форма затрагивали человеческое чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище. С древнейших времён кристаллы поражали человеческое воображение своим исключительным геометрическим совершенством.

Применение кристаллов. Кристаллы люди используют в строительстве, при производстве ювелирных изделий, часов, электронных приборов, компьютерной техники. Вы, наверное, все видели красивые кристаллы на выставках изделий из природного камня, на картинках в книгах и журналах. Какие они красивые и разные.

Выращивание кристалла из медного купороса. Понадобиться: 1.Медный купорос 2.Баночка 3.Перчатки( т.к.оно ядовитое вещество) 4.Ложечка 5.Карандаш 6.Нитка 7.Ножницы

Приступим! Берем банку с водой, добавляем медный купорос, тщательно перемешиваем до тех пор, пока он будет растворяться. Ёмкость с водой лучше всего постепенно подогревать для более быстрого растворения химиката. В процессе вода начнет менять цвет – от голубого до тёмно- синего.

Далее, привязать нитку к карандашу и отпустить в раствор с медным купоросом, его надо положить на края банки, где находится перенасыщенный раствор . Затем ,перенести баночку в тёмное место , где нет сквозняков и вибраций. Оставить раствор на несколько дней. Далее, привязать нитку к карандашу и отпустить в раствор с медным купоросом, его надо положить на края банки, где находится перенасыщенный раствор . Затем ,перенести баночку в тёмное место , где нет сквозняков и вибраций. Оставить раствор на несколько дней.

ВЫВОД: Итак, я познакомилась с процессом выращивания кристаллов – кристаллизацией и смогла вырастить свой искусственный кристалл.

Читайте также: