ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА ВОЛШЕБНЫЙ МИР КРИСТАЛЛОВ


РАЙОННЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ ЧТЕНИЯ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ОБЩЕСТВА УЧАЩИХСЯ «АЛЬФА» «ЮНИОР»
Предметная секция: «Окружающий мир»
Исследовательская работа
«Волшебный мир кристаллов»
453390121920
Работу выполнил:
Ученик 3-го «Б» класса
МКОУ«Лицей № 7 имени Шуры Козуб с. Новоивановского»
Стягайло Антон
Руководитель:
Учитель начальных классов
Гордиенко Л.Н.

г. Майский, 2017 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………3
ГЛАВА I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ……………..5
1.1. Что такое кристаллы?.......................................................................5
1.2. Как образуются кристаллы?............................................................5
1.3. Кристаллы - драгоценные камни…………………………………6
1.4. Представления древних людей о кристаллах……………………6
1.5. Какая форма бывает у кристаллов?................................................7
1.6. Применение кристаллов…………………………………………..7
1.7. Как вырастить кристаллы дома?.....................................................8
ГЛАВА II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ……………..9
2.1. Выращивание кристаллов разных веществ………………...……9
2.2. Результаты наблюдений и выводы……………………………..11
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………….......................................11
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ……………..…………..12
ПРИЛОЖЕНИЕ………………………………………………….………..13
ВВЕДЕНИЕ
Таинственных хранитель силИ древности преданий
Кристалл – холодныйдар ЗемлиВ одежде дивных граней. Вот он лежит передо мной,Глубин земных посланец, И с ним играя, Солнца луч,Свой исполняет танец.
Виктор Слётов.

Когда я был совсем маленьким, мама читала мне много сказок, в том числе и сказку Шарля Перро «Золушка». Одним из подарков феи были туфельки из чистейшего хрусталя. Еще в то время я задавался вопросом, что означает слово «хрусталь»?
Недавно я смотрел фильм «Гарри Поттер и философский камень» (Дж. К. Роулинг). Главный герой раскрывает секрет философского камня, дающего бессмертие. Он изображен в виде большого многогранного красного кристалла. И мне очень захотелось стать обладателем такого магического кристалла.
Тогда я заинтересовался темой кристаллов и решил узнать: что же представляет собой кристалл? Какие существуют кристаллы и как появляются? Какими свойствами – возможно, волшебными, они обладают? И главное - как стать обладателем кристалла?
Так возникла тема моего исследования: «Волшебный мир кристаллов».
Информацию о кристаллах я собирализразных источников: в библиотеке, изучая книги и энциклопедии, в познавательных телепередачах и документальных фильмах, на страницах интернета.
Актуальность исследования: доступность и безопасность исследования в домашних условиях, развитие умений аккуратно обращаться с веществами, а так же в том, что исследование поможет мне в старших классах на уроках химии, географии и геометрии.
Практическая значимость проекта состоит в создании коллекции кристаллов, составлении презентации с фотографиями выращенных кристаллов. Результаты исследования могут быть использованы на уроках окружающего мира.
Цель: Изучить разнообразие, свойства и области применения кристаллов, научиться выращивать кристаллы в домашних условиях.
В основу исследования были положены гипотезы:
Гипотеза 1: Вырастить кристаллы в домашних условиях возможно.
Гипотеза 2: У кристаллов разных веществ разная форма, цвет, скорость роста.
Задачи:
Из книг узнать, что такое кристаллы, какие они бывают в природе, какая бывает у нихформа, как образуются кристаллы, где их применяют.
Систематизировать информацию о кристаллах, полученную из библиотек и других источников.
3.Попробовать вырастить в домашних условиях кристаллы из доступных веществ. У полученных кристаллов изучить цвет, форму, скорость роста.
4.Сделать выводы. Подтвердить или опровергнуть гипотезы.
Объект изучения: кристаллы.
Для реализации поставленных задач выбраны следующие методы: наблюдение, опыты, сравнение, анализ, обобщение, работа с литературными источниками и интернет - ресурсами.

ГЛАВА I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Что такое кристаллы?
Кристаллы - удивительное и непредсказуемое явление природы. Большая часть твердых веществ вокруг нас - кристаллы. Почти все камни, горные породы, металлы, соль, сахар состоят из кристаллов.
Происхождение этого слова так же прекрасно, как и его значение. Много веков назад среди вечных снегов в Альпах, на территории современной Швейцарии, нашли очень красивые, совершенно бесцветные кристаллы, очень напоминающие чистый лед. Это был прозрачный кварц (горный хрусталь). Первоначально это слово употребляли в применении ко всем прозрачным природным твердым телам.
Слово «krystallos» (кристаллос) в переводе с греческого означает «лед», «хрусталь». Этим словом называют не только кристаллы замершей воды.
В энциклопедиях я нашел такие определения:
«Кристалл — это твердое состояние вещества. Он имеет определенную форму и определенное количество граней вследствие расположения своих атомов» и «Кристаллы – это многогранники, которые напоминают самые строгие геометрические построения».
Слова «атомы» и «молекулы» для меня были незнакомы – в школе мы их не изучали. Из книг я узнал, что это крошечные, невидимые глазом «кирпичики», из которых построены вещества.
Изучением строения, симметрии, физико-химических свойств, образования и роста кристаллов занимается наука – кристаллография.
1.2. Как образуются кристаллы?
Кристаллы бывают естественного (зарождаются и вырастают в недрах Земли)и искусственного происхождения (выращиваются человеком).
В природе кристаллы образуются тремя путями: из расплава, из раствора и из паров.
Когда испаряется («высыхает») соленая вода в кастрюле или сладкий чай в стакане, на стенках кастрюли или па дне стакана остается белый налет. В лупу можно разглядеть в нем мелкие блестящие кристаллики соли или сахара. Это пример кристаллизации из раствора. В природе на дне озер, заливов и в море отлагаются кристаллы солей.
Кристаллы могут образоваться и из пара. Морозные узоры на зимнем окне, иней на деревьях – это результат кристаллизации водяного пара. Облака, которые мы видим на небе, — это скопление водяных капель или кристалликов снега.
В глубинах нашей планеты находится магма, т. е. сложный раствор-расплав множества различных веществ. Когда массы этих жидких или расплавленных горных пород поднимаются к поверхности земли, они начинают остывать. Так образуются массивные кристаллические породы.
В остывающей магме появляются трещины, каналы, пустоты, в которых могут вырасти великолепные многогранникиграндиозных размеров. Так, например, в Мексике есть Пещера Кристаллов, которая заполнена гигантскими кристаллами селенита. Наибольший из найденных там кристаллов имеет размер 11 м в длину и 4 м в ширину.
В лабораториях выращивают большие кристаллы, необходимые для техники и науки, искусственные драгоценные камни, кристаллические материалы для точных приборов.
1.3 . Кристаллы - драгоценные камни.
Кристаллы также можно разделить на драгоценные и не драгоценные.
Драгоценные (кристаллы) камни – это минералы, обладающие двумя основными характеристиками «драгоценности»: красота и редкость. К ним относятся: алмаз, аметист, рубин, сапфир, изумруд, топаз и т.д.Рубин и сапфир относятся к самым красивым и самым дорогим из драгоценных камней.
Возникают такие кристаллы в процессе превращений горных пород, а красоту имдобавляет искусство огранщика. Они широко используются в ювелирной промышленности.
Люди научились получать прекрасные кристаллы, которые в природе вообще не существуют. Например, фианиты. Ихназвание происходит от сокращения ФИАН – Физический институт Академии наук, где они впервые были получены. Фианиты внешне очень похожи на бриллианты. Искусственно созданные хрустальные кристаллы Swarovski(«Кристаллы Сваровски»)- это изысканное украшениеи прекрасная альтернатива драгоценным бриллиантам. Основатель хрустальной империи Даниэль Сваровски в 1890 годах изобрел новый состав для выращивания хрусталя небывалой до сих пор прозрачности и блеска, который до сих пор хранится в строжайшем секрете.
1.4. Представления древних людей о кристаллах.
В древности кристаллам приписывали всякие необыкновенные свойства. Древние египтяне использовали кристаллы в орнаментах и украшениях. Считали, например, что кристалл аметиста навевает счастливые сны. Изумруд спасает мореплавателей от бурь. Алмаз бережёт от болезней. Много магических свойств приписывали сапфиру: он является талисманом верной и искренней любви, придаёт своему владельцу храбрость, укрепляет веру в себя и дарит благоразумие. Также он помогает при укусах скорпионов.
В легендах о царе Соломоне говорится, что перстень,при помощи которого он усмирял джиннов, содержал удивительные редчайшие самоцветы.
1.5. Какая форма бывает у кристаллов?
Кристаллы очень разнообразны и по величине, и по форме. Причем их самой характерной особенностью является то, что кристаллы разных веществ отличаются друг от друга по форме.Особенности внешней формы кристаллов зависят от того, в каком порядке уложены «кирпичики» вещества – атомы, молекулы. В книгах я нашел название и рисунки некоторых форм кристаллов: куб, призма (ромбическая и шестигранная), октаэдр, гексагональная бипирамида, усеченная пирамида, параллелепипед, цилиндр, и т.д.
Например, кристаллы поваренной соли имеют обычно форму куба (1). Для берилла типична форма призмы с пирамидами (2). Кристаллы алмаза — это восьмигранники с треугольными гранями, так называемые октаэдры (3). Кристаллы льда и горного хрусталя (кварца) напоминают отточенный с двух сторон карандаш (6). Снежинка – кристалл льда, представляет собой правильную шестиугольную призму (7).
Различают монокристаллыи поликристаллы. Монокристаллы – это одиночные кристаллы. Природные монокристаллы больших размеров встречаются очень редко. Поликристаллы - это твёрдые тела, состоящие из большого числа маленьких кристалликов. Большинство кристаллических тел являются поликристаллами.
Некоторыевещества имеют не одну, а две - три кристаллические формы, или даже больше. Таков, например, углерод. В зависимости от того, как расположены его атомы, он становится либо алмазом - красивым, прозрачным, самым твердым на свете камнем, либо серовато - черным мягким графитом, который мы видим в карандаше.
Неправильная форма кристалла – этовынужденная форма. Кристаллу не удастся вырасти многогранным, если соседние кристаллы мешают ему расти свободно.
Кристаллы, растущие в больших пустотах и трещинах в земле, не теснят друг друга: именно там образуются великолепные громадные многогранники горного хрусталя, берилла, полевых шпатов и других минералов.
1.6. Применение кристаллов.
Помимо ювелирной промышленности, существует множество областей применения кристаллов. Все перечислить трудно, можно привести несколько примеров.
Самый твердый и самый редкий из природных минералов - алмаз. Благодаря своей исключительной твердости алмаз играет громадную роль в технике. Алмазными пилами распиливают камни.Алмазным порошком шлифуют и полируют твердые камни, закаленную сталь. Сам алмаз можно резать, шлифовать и гравировать тоже только алмазом. Многие детали двигателей в автомобильном и авиационном производстве обрабатывают алмазными резцами и сверлами.
Вся часовая промышленность работает на искусственных рубинах. Новая жизнь рубина - это лазер, чудесный прибор наших дней. Оказалось, что кристалл рубина усиливает свет. Лазер светит ярче тысячи солнц.Лазерына рубинеприменяются и в глазной хирургии.
Мощный луч лазера легко прожигает листовой металл, сваривает металлические провода, прожигает металлические трубы, сверлит тончайшие отверстия в твердых сплавах, алмазе.
Сапфир прозрачен, поэтому из него делают пластины для оптических приборов.Сапфировые стекла используются в гражданском и военном секторах авиации. В научных лабораториях создают сапфировую основу иллюминаторов для самолетов и ракет.
Кремень, аметист, яшма, опал, халцедон— все это разновидности кварца. Мелкие зернышки кварца образуют песок. А самая красивая разновидность кварца - это и есть горный хрусталь, т.е. прозрачные кристаллы кварца. Поэтому из прозрачного кварца делают линзы, призмы и др. детали оптических приборов.
Жидкие кристаллы широко применяются в производстве наручных часов и небольших калькуляторов. Создаются плоские телевизоры с тонким жидкокристаллическим экраном.
В технике также нашел своё применение поликристаллический материал поляроид, их которого делают поляроидные очки, способные гасить блики отраженного света, пропуская весь остальной свет.
1.7. Как вырастить кристаллы дома?
Выращивание кристаллов дома - это интересное занятие. Во многих книгах написано, как это сделать: нужно приготовить раствор, получить кристалл-затравку и вырастить большой монокристалл.
Для приготовления раствора требуется чистаяпрозрачная емкость. В нее наливают горячую воду и засыпают вещество небольшими порциями до полного растворения. Когда вещество перестанет растворяться, фильтруют и оставляют раствор при комнатной температуре на сутки.Спустя сутки осматривают содержимое – на дне и на стенках должны образоваться небольшие кристаллики (затравки). Из них выбирают один правильной формы.
Большой кристалл (монокристалл) выращивают из полученной затравки. На нить плотно привязывают затравку. Второй конец нити можно примотать к крестовине из деревянных палочек (можно взять полоски картина, карандаш), чья длина больше диаметра стакана. Затем затравку располагают в растворе таким образом, чтобы образующийся кристаллик как бы висел в нём, и ждут.
ГЛАВА II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Выращивание кристаллов разных веществ.
Процесс образования кристалла называется кристаллизацией. Один из методов получения кристаллов является постепенное удаление воды из насыщенного раствора. «Лишнее» вещество при этом кристаллизуется. Этим методом я и воспользовался при выращивании кристаллов в домашних условиях.
Я решил вырастить кристаллы медного купороса, алюмокалиевых (жженых) квасцов и из готового набора для химических экспериментов «Драгоценный кристалл», затем изучить свойства моих кристаллов – форму, цвет, скорость роста.
Медный купорос применяется в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями растений. Его мы купили в  магазине товаров для сада и огорода.
Набор для химических экспериментов «Драгоценный кристалл» был приобретен в магазине детских игрушек. В него входят все необходимые материалы и инструменты для выращивания кристалла.
Алюмокалиевые квасцы (жженые квасцы) были куплены в аптеке. Это хорошее средство, которое «сушит кожу» и убивает болезнетворные микроорганизмы.
Для опытов мне потребовалось: чистые прозрачные емкости (стеклянные банки), порошок медного купороса, жженые квасцы, набор для выращивания кристаллов, горячая вода, полоски картона, нитки, бумажные салфетки, пинцет, перчатки, чистые марлевые салфетки (в качестве фильтра).Опыт 1. Выращивание кристалла медного купороса.
Для приготовления концентрированного раствора я растворял в горячей воде медный купорос до тех пор, пока он не перестал растворяться. Затем дважды перелил через фильтр в другую чистую емкость (стеклянную банку) и поставил раствор в темное теплое место.
Через три дня на дне банки с раствором появились маленькие кристаллы. Их называют затравкой. Я выбрал кристалл - затравку правильной формы и привязал ниточкой к полоске картона. Раствор разогрел и добавил медный купорос. Затем его профильтровал и опустили затравку.
Кристалл я растил в течение 15 дней. Периодически очищал его от наросших маленьких кристалликов и добавлял концентрированный раствор.
На 15-й день я вынул кристалл медного купороса из раствора, обсушил бумажной салфеткой и покрыл бесцветным лаком, чтобы предохранить от разрушения на воздухе. Так кристалл надолго останется блестящими станет нетоксичным, его можно без опасений брать в руки.
Кристалл ярко-синего цвета, прозрачный, форма напоминает многогранную призму (я сравнил с формами кристаллов на рисунках в книгах и энциклопедиях). Размеры кристалла: 4,5*4 см. (Приложение 1.)
Опыт 2. Выращивание кристалла алюмокалиевых (жженых) квасцов.
Как и в предыдущем опыте, я приготовил насыщенный раствор алюмокалиевых (жженых) квасцов, профильтровал его и поместил в холодное место - холодильник (об этом я прочитал в книгах).
Кристаллики на дне банки образовались на 5-й день. Я выбрал кристалл – затравку, привязал ниткой к полоске картона, опустил в раствор и поставил его снова в холодное место. Вынул кристалл на 15-й день из раствора, обсушил салфеткой, покрыл бесцветным лаком.
Кристалл квасцов бесцветный и прозрачный, имеет форму октаэдра с четкими гранями. Размер кристалла: 1,2*1,2 см. (Приложение 2.)
Опыт 3. Выращивание кристалла из набора «Драгоценный кристалл».
Строго следуя инструкции, я вскипятил 150 мл воды и вылил кипяток в контейнер, затем высыпал «магический порошок» ((моноаммонийфосфат) и в течение 2 -3 минут хорошо всё перемешал деревянной палочкой. Засыпал основу для роста кристалла на дно контейнера и плотно закрыл крышкой. Через час засыпал туда активатор роста кристалла, снова закрыл контейнер, а через сутки открыл крышку и оставил в таком виде кристалл расти.
Когда над водой показалась вершина кристалла, я слил оставшуюся жидкость и вынул кристалл.
Вырос не один большой, а много маленьких иглообразных кристаллов. Поликристалл красного цвета, хрупкий, отдельные его части легко обламываются. За 15 дней кристалл достиг 6 см. в диаметре и 4 см в высоту. Информации о форме кристаллов из моноаммонийфосфата мне не удалось найти. При близком рассмотрении каждая «иголочка» напоминает усеченную четырехугольную пирамиду (Приложение 3.)
2.2. Результаты наблюдений и выводы.
У меня выросли несколько разных кристаллов - это подтверждает первую гипотезу о том, что вырастить кристаллы в домашних условиях возможно.
Все мои кристаллы отличаются по форме: у кристалла медного купороса форма многогранной призмы, кристаллы алюминиевых квасцов имеют форму октаэдра, а поликристалл из готового набора имеет своеобразную игольчатую форму.
Кристаллы получились разного цвета: ярко-синий, красный и бесцветный.
За одинаковое количество дней мои кристаллы достигли разных размеров. Быстрее всего росли кристаллы медного купороса, медленнее – поликристалл из готового набора, и совсем медленно рос кристалл квасцов.
Таким образом, вторая гипотеза также подтвердилась полностью: кристаллы разных веществ имеют разные цвета, форму и скорость роста
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Работая над проектом, для себя я открыл удивительный мир прекрасных кристаллов, узнал много нового о них: как они образуются, какими свойствами обладают, где применяются.
Мне стало известно, что кристалл – это твердое состояние вещества, в переводе с греческого языка означает «лёд», «хрусталь».
Я научился выращивать кристаллы, используя насыщенный раствор, убедился, что кристаллы растут в форме многогранников.
Я понял, что для появления кристалла необходимо соблюдать точные инструкции и правила техники безопасности, быть терпеливым и наблюдательным.
Мне удалось подтвердить обе гипотезы.
Теперь я могу превращать обычные вещества в необычные кристаллы.
И пусть мои «философские камни» не делают никого бессмертным, не защищают от злых сил, но благодаря опытам по выращиванию кристаллов я почувствовал себя немного волшебником.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Алексинский В. Н. «Занимательные опыты по химии» - М.,1995 г.;
Большая детская энциклопедия: Химия / сост. К. Люцис. М.: Русское энциклопедическое товарищество. 2000 г.;
Большая иллюстрированная энциклопедия эрудита «Издательство МАХАОН» 2006 г.;
Детская энциклопедия.Т.1/под ред.Е.И.Афанасенко и др.-М.,1965 г.;
Земля: Детская энциклопедия для среднего и старшего возраста. Т. 1./под ред. Б.П. Орлов, А.И. Соловьева, Д.И. Щербаков.– М.,1965 г.;
Шафрановский И.И. Симметрия в природе: / И.И. Шафрановский –Ленинград: Недра, 1985г.;
Шаскольская М. П.. Кристаллы. М.: Наука, 2005 г.;
Что такое. Кто такой: В 3т. Т.2./под ред. Алексина А.Г., Алексеева С.П. и др. – М., 1993г.;
Энциклопедия для детей. Том 4. Геология. / Сост. С.Т. Исмаилова.-М.,2005.
Ресурсы сети Интернет.

Приложенные файлы


Добавить комментарий