Проектная работа Ахметова Эльвира "Выращивание кристаллов"

Введение…………………………………………………………………………...3
1. Основная часть
- Что такое соль с научной точки зрения?.................................................... 6
- Наблюдение за ростом кристаллов…………………………………………...7
2.Заключение…………………………………………………………………… 11
Список используемой литературы……………………………………………...12
Введение
Из воды родится,
а воды боится?
(загадка)
Актуальность исследования: состоит в том, что выращивание кристаллов увлекательное занятие и, пожалуй, самое простое, доступное и недорогое для
большинства юных химиков, максимально безопасное;
объясняется
интересом образования различных по форме и цвету кристаллов в любое
время года.
Гипотеза: я предположил, что кристаллы соли
могут появляться при
создании определенных условий. Если изменять условия выращивания
кристаллов, то можно получать кристаллы разной формы и цвета. Кристаллы
можно вырастить дома.
Объект исследования: кристаллы соли.
Предмет исследования: соль.
Методы исследования:
• изучение энциклопедий;
• рассматривание иллюстраций;
• рассматривание бижутерии из искусственных камней;
• получение информации от взрослых;
• эксперименты.
Цель исследования: выращивание кристаллов в домашних условиях.
Задачи исследования:
• вырастить кристаллы соли;
• изучить условия образования кристаллов;
• влияние условий на образование кристаллов, их форму и цвет.
Кристалл — это твердое состояние вещества. Он имеет определенную форму
и определенное количество граней вследствие расположения своих атомов.
3
Все кристаллы одного вещества имеют одинаковую форму, хоть и могут
отличаться размерами.
В природе существуют сотни веществ, образующих кристаллы. Вода — одно
из самых распространенных из них. Замерзающая вода превращается в
кристаллы льда или снежинки.
Минеральные кристаллы тоже образуются в ходе определенных
породообразующих
процессов.
Огромные
количества
горячих
и
расплавленных горных пород глубоко под землей в действительности
представляют из себя растворы минералов. Когда массы этих жидких или
расплавленных горных пород выталкиваются к поверхности земли, они
начинают
остывать.
Они
охлаждаются
очень
медленно.
Минералы
превращаются в кристаллы, когда переходят из состояния горячей жидкости
в холодную твердую форму. Например, горный гранит содержит кристаллы
таких минералов, как кварц, полевой шпат и слюда. Миллионы лет тому
назад гранит был расплавленной массой минералов в жидком состоянии. В
настоящее время в земной коре имеются массы расплавленных горных
пород, которые медленно охлаждаются и образуют кристаллы различных
видов.
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.
Люди научились выращивать искусственные кристаллы — рубины.
Используют их для изготовления ювелирных украшений и в часовых
механизмах. Выращивают и самые твердые на свете кристаллы — алмазы.
У меня возник вопрос: «Можно ли такую красоту вырастить дома?».
Ища на этот вопрос ответ: в интернете нашел несколько вариантов
выращивания солевых кристаллов в домашних условиях, а таких как рубины
4
и алмазы, к сожалению, нет. И я решил проверить сам возможность
выращивания кристаллов из поваренной соли, медного купороса и готового
реактива (в их основе везде соль).
И так была мной выбрана тема исследования:
«Выращивание кристаллов в домашних условиях».
5
1. Основная часть.
Что такое соль с научной точки зрения?
Кристалл соли — это твёрдые вещество, имеющее естественную внешнюю
форму правильных симметричных многогранников, в которых мельчайшие
частицы (атомы, ионы или молекулы) «упакованы» в определенном порядке.
В результате при росте кристаллов на их поверхности самопроизвольно
возникают плоские грани, а сами кристаллы принимают разнообразную
геометрическую форму кристаллы соли
Самая распространённая соль – поваренная – хлорид натрий (NaCl). В
природе соль встречается в виде минерала галлита, известного также под
названием
«каменная
соль». Белый
соленый
порошок
—
самая
распространенная приправа в мире и — самая дешевая. Соль представляет
собой соединение натрия и хлора и является жизненно необходимым
продуктом. Ее часто используют для улучшения вкуса пищи и более
длительного ее хранения. Чаще всего мы пользуемся обычной столовой
солью. Другие популярные виды включают в себя морскую или горную соль.
По вкусу они могут несколько отличаться, хотя любая соль состоит из натрия
и хлора. Натрий – это минерал, который участвует в регуляции водного
баланса и необходим для формирования нервных импульсов и сокращения
мышц. Но избыток натрия в сочетании с другими факторами диеты и образа
жизни, такими как употребление алкоголя, курение и низкая физическая
активность, способствует повышению артериального давления.
Мой опыт начну с поваренной соли, так как ее проще всего найти.
6
Наблюдение за ростом кристаллов
Всыплю небольшими порциями 3 чайных ложки соли в 1/3 стакана воды.
Хорошо размешаем. Большая часть соли растворится, однако раствор может
оказаться мутным. (Иногда соль, поступающая в продажу, содержит добавки
других веществ, препятствующих слипанию крупинок во влажном воздухе).
В этом случае для отделения, не растворившегося осадка от раствора
используют следующий метод. Оставим раствор неподвижно стоять какое-то
время (лучше всего - на ночь). На следующее утро он оказался прозрачным,
так как осадок собрался на дне. Осторожно, стараясь не взбалтывать раствор
и не взмучивать осадок, я слил прозрачный раствор в мелкую чашку. (Такой
способ
отделения
осадка
от
раствора
называют
декантацией).
Не
растворившийся осадок я выбросил, он нам больше не понадобится. Оставьте
прозрачный раствор спокойно стоять несколько дней, не закрывая
герметично сосуд. Для того, чтобы в стакан не попадала пыль, прикрыл его
фильтровальной бумагой или (неплотно, оставив щель внизу) другим
стаканом большего размера.
В определенном количестве любого растворителя, например воды, можно
растворить лишь ограниченное количество какого-либо вещества. Когда
какое-то вещество больше не может растворяться в жидкости, говорят об
образовании его насыщенного раствора. Если раствор содержит меньше
растворенного вещества, чем способен принять растворитель, он называется
недонасыщенным, или ненасыщенным. Иногда для начала кристаллизации
необходима первоначальная затравка (крохотный, уже образовавшийся
кристаллик), без которой кристаллизация не происходит. Если такой
затравки не оказывается, то при стоянии насыщенного раствора, по мере
испарения жидкости, может образоваться пересыщенный раствор, в котором
содержится больше растворенного вещества, чем было бы, если бы раствор
находился в контакте с кристаллами того же вещества, которое в нем
7
растворено. Добавление самых малых количеств растворенного вещества к
пересыщенному раствору вызовет кристаллизацию.
Когда на дне сосуда с раствором соли появятся первые кристаллики, я
рассмотрел их при помощи лупы. Я заметил какой-то определенный
кристаллик и наблюдал за ним последовательно изо дня в день. Если раствор
налит в стеклянный стакан, я поставил его на листок бумаги, и обвёл на этом
листе кружком место под тем кристалликом, за ростом которого хотел
наблюдать. При наблюдении попробовал подсветить раствор сбоку. На
поверхности раствора образовалась белая корка. Я расскажу об этом явлении
позднее.
Твердые частички, постепенно появляющиеся в растворе, это кристаллики
соли. Я
понаблюдал за ними с самого начала и заметил, что их форма
кажется квадратной, если смотреть на них сверху. Далее посмотрел на те же
кристаллы сбоку, они также покажутся квадратными, или, может быть,
прямоугольными. Углы между гранями растущих кристаллов очень близки к
90 градусам и сохраняются на всем протяжении роста кристаллов.
Я подумал о своих наблюдениях! Из раствора, который не имеет никакой
собственной формы, и принимает форму сосуда, в который налит, вырастают
твердые частички такой правильной, совершенной формы! И происходит это
независимо от того, где вы проводите свои опыты: в Испании, в Сибири, в
Африке, Америке или Австралии, на подводной лодке или в самолете. Всегда
из раствора соли вырастают маленькие кристаллики с блестящими гранями,
перпендикулярными друг другу. Почему и как это происходит?
Я взял пинцет, вытащил при помощи его один из кристалликов из раствора и
обсушите. Лучше сразу промокнуть кристалл фильтровальной бумагой.
Можно положить кристаллик в коробочку или небольшую баночку. Если
воздух не слишком влажный, кристаллик будет храниться. Во влажном
воздухе кристалл может начать растворяться, из-за конденсации влаги на его
8
поверхности. Кристаллики, оставшиеся в растворе, будут продолжать расти.
По мере испарения воды, растворенная соль будет добавляться к уже
образовавшимся ранее в растворе кристалликам. Каждая плоская грань
кристаллика растет слой за слоем, как если бы мы добавляли слои краски на
поверхность коробочки. Кристаллик при этом увеличивается в размерах, а
углы между гранями сохраняются, так, что грани остаются строго
перпендикулярными друг другу.
Что происходит, когда кристаллики, растущие рядом друг с другом,
встречаются? Внимательно понаблюдал за этим. В большинстве случаев, они
срастаются вместе, и при этом оставшиеся свободными красивые грани
продолжают расти наружу там, где кристаллики не соприкасаются. Через
некоторое время вытащил сросшиеся кристаллики пинцетом. Можно ли вы
определить, где кончается один кристалл и начинается другой? Иногда это
легко сделать, иногда
сложно. Можно ли вы разделить сросшиеся
кристаллики?
По мере того, как мой раствор будет продолжать испаряться, все больше
кристалликов на дне сосуда будут срастаться вместе. Белая корка на краях
образована как раз такими сросшимися кристалликами, только очень
мелкими. Там, где испарение шло очень быстро, одновременно начало расти
множество кристалликов. Они скоро встречались с соседними, растущими
рядом, так что ни один из них не смог далее заметно увеличиться в размерах.
В очень малом пространстве между этими кристалликами, а также между
образовавшейся из кристалликов коркой и стенкой сосуда, возникает
капиллярный эффект, который заставляет раствор подниматься из сосуда по
стенкам. Здесь раствор быстро испаряется, и корка нарастает еще больше.
Как можно вырастить еще большие кристаллы, которые сохранят свою
совершенную форму, так как не будут при росте соприкасаться с другими
9
кристаллами? Попробуйте сами предложить свой способ, прежде чем читать
дальше.
Можно попробовать два способа.
1. Поскольку одновременный рост множества кристаллов вызывается
быстрым испарением раствора, наверное, можно попробовать получить
меньше кристалликов, расположенных дальше друг от друга, замедлив
испарение. Для этого можно прикрыть сосуд крышкой не абсолютно плотно,
например, фильтровальной бумагой, или тканью, или перевернутым сосудом
большего диаметра, поставив его на что-то так, чтобы образовалась щель
между сосудом с раствором и закрывающим сосудом.
2. Можно выбрать один хороший маленький кристаллик и перенести его в
другой сосуд с насыщенным раствором, но без других кристалликов. Может
быть, теперь только этот кристаллик будет продолжать расти, а новые не
будут образовываться. Маленький кристаллик называют затравкой.
Важно помнить, что раствор, остающийся на извлекаемом кристаллике, на
пинцете или на пальцах, насыщенный. Поэтому при его испарении быстро
образуются новые маленькие кристаллики, которые также будут служить
затравками при росте новых кристаллов. Поэтому важно быстро промакнуть
и обсушить вытащенный кристаллик фильтровальной бумагой или чистым
носовым платком, вымыть и высушить пинцет и руки).
Когда кристалл растет лежа на дне, та его часть, которая соприкасается со
дном, не может расти полноценно, так как ей не хватает доступа раствора с
этой стороны. Для того чтобы кристаллик мог беспрепятственно расти со
всех сторон, надо подвесить его в насыщенном растворе на нитке. Подвязать
к нитке маленький кристаллик непросто. Вместо этого можно приклеить
кристалл к нитке крохотной капелькой подходящего клея. Перед тем как
помещать кристалл на нитке в раствор, дайте клею хорошо схватиться.
10
Заключение.
Я ответил на загадку, которая являлась эпиграфом к работе:
«Из воды родится, а воды боится?» Кристалл!
Известно, что соль хорошо растворяется в воде и образует бесцветные
кристаллы, похожие на кубики.
Но, при более внимательном изучении соли, я понял, что знаю о ней очень
мало. Появилось желание научиться выращивать кристаллы . Понял, что для
этого необходимы определенные условия и, конечно, знания! Много важного
и интересного я
нашел в книгах
и
интернете. В мире запасы соли
практически неисчерпаемы. Человек использует для себя те источники,
которые позволяют ему, исходя из условий и мест обитания, получать более
доступную,
дешевую,
чистую
соль.
Значение
соли
велико
как
в
промышленности (для получения других веществ), так и для человека, его
физиологической
сущности.
Для
нашего
организма
крайне
важно
поддерживать постоянство состава внутренней среды – гомеостаз. В этом
зарок того, что все процессы обмена и любая биохимическая реакция будут
протекать нормально, это и составляет здоровье. А на эти процессы большое
влияние оказывают ионы (частицы) Na+ и Cl—. Поэтому натрий хлор -это
соль №1 во все времена пока существует человек. Так что, если придется
решать для себя вопрос: солить или не солить, то ответ будет
положительным, но не забудьте и о золотой середине.
11
Список использованной литературы:
1. Е.Д. Терлецкий. Металлы, которые всегда с тобой, М: Знание,1986г.-142с.
2. А.И. Леенсон, Занимательная химия, ч.1., М: Дрофа, 1996г.,-173с.
3. Интернет sashatelishev.narod.ru/chem.htm
4. Детская энциклопедия « Я познаю мир» Аристова В.В., Гальперштейн
Л.Я.
12