Практическая работа номер 4 выращивание кристаллов соли. Выращивание кристаллов в домашних условиях

практическая работа

1.3 Опыты по выращиванию кристаллов

Цель: получить насыщенный раствор поваренной соли.

Оборудование: соль, вода, стакан.

Ход работы:

Приготовил ёмкость-стакан отмерил две части воды и одну часть поваренной соли. Попросил взрослого нагреть мне две части воды. Залил горячей водой одну часть поваренной соли в стеклянный стакан и помешивал до тех пор, пока она не перестала растворяться. В стакане растворилась только часть соли. Дальнейшие добавки соли у меня не растворялись и легли на дно стакана в виде осадка. Когда соль совсем перестала растворяться я слил получившийся раствор в другой стакан, чтобы на дно стакана с раствором не попало ни одной крупинки.

Вывод: я получил насыщенный раствор для опыта.

Цель: выращивание кристаллов.

Оборудование: два стакана: стакан №1 с насыщенным раствором поваренной соли, стакан №2 со слабым (ненасыщенным)раствором поваренной соли, две нитки с кристалликами- «затравками».

Ход работы:

Помещаем в каждый стакан нитки с кристалликами- «затравками и начинаем вести наблюдение.

Дневник наблюдений:

1. Что происходит в стакане № 1, определить пока трудно.

2. В стакане № 2 происходит процесс растворения кристалла - «затравки», так как в стакане находится ненасыщенный раствор соли.

1. В стакане № 1 идет процесс кристаллизации.

2. В стакане № 2 кристалл-«затравка» растворился, то есть закончился процесс растворения.

3. Понижение уровня раствора в стаканах связано с испарением воды.

1. Испарением воды продолжается.

Периоды наблюдений	Описание действий	Полученные результаты
Конец 4-й недели	наблюдение	В стакане № 1 кристаллики увеличиваются. В обоих стаканах уровень воды понижается.
Конец 5-й недели	наблюдение	На нитке в насыщенном растворе кристаллики увеличиваются,появляются новые. Уровень раствора в стаканах понижается. На стенках налёт.
Конец 6-й недели	наблюдение	1.В стакане №1 идёт увеличение размеров кристаллов и их количество. 2.В обоих стаканах уровень воды понижается. На освобождающихся стенках стаканов появился налет.

Выводы: 1. В стакане № 1 идет процесс кристаллизации.

2.В обоих стаканах испарение воды продолжается.

3.В стакане №2 тоже начался процесс кристаллизации, но позднее, когда раствор стал насыщенным, и выразился в образовании налёта на стенках стакана.

1. Стакан № 1. Прошёл процесс кристаллизации, выразившийся в образовании кристалликов на нитке и на стенках стакана.

2. Стакан № 2. Образование кристалликов на стенках стакана.

Общие выводы:

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. Условиями образования кристаллов соли в домашних условиях являются:

А) наличие насыщенного солевого раствора;

Б) ниточки с затравкой.

Кристаллизация растворов на примере выращивания кристаллов поваренной соли

Опыт 1. Цель: изучить строение соли путем рассматривания её под лупой. Оборудование: лупа, щепотка соли. Ход работы: Щепотку соли насыпал на блюдце, поднес лупу к соли и увидел мелкие кристаллики. Вывод: поваренная соль состоит из кристаллов...

В природе кристаллы образуются при различных геологических процессах из растворов, расплавов, газовой или твердой фазы. Значительная часть минеральных видов произошла путем кристаллизации из водных растворов...

Кристаллогенезис - возникновение, рост и разрушение кристаллов

Существенный вклад в решение вопросов о механизме роста кристаллов внесли разработанные теории роста идеальных кристаллов. В конце XIX в. американским физиком Дж. Гиббсом (1839-1903), французским физиком П. Кюри и русским кристаллографом Г.В...

Кристаллогенезис - возникновение, рост и разрушение кристаллов

При различных отклонениях от идеальных условий кристаллизации (например, в вязких, загрязненных или сильно пересыщенных средах) вырастают экзотические образования. Опыт показывает...

Кристаллогенезис - возникновение, рост и разрушение кристаллов

Нарушение правильности в расположении частиц, слагающие структуры реальных кристаллов, т.е. отклонения от их идеальной структуры, порождают дефекты. Для исследователя дефект - это источник информации о событиях, произошедших с кристаллом...

Лавуазье – один из основателей научной химии

Одна из первых по времени, наиболее важных работ Лавуазье посвящена решению вопроса, можно ли воду превратить в землю. Вопрос этот занимал в то время многих исследователей и оставался нерешённым, когда к нему приступил Лавуазье...

Микрокристаллоскопия

При малых концентрациях искомого иона (микрокомпонента) осадок может не образоваться. В этом случае можно добавить подходящий ион (макрокомпонент), который будет реагировать с реактивом...

Большинство природных или технических твёрдых материалов являются поликристаллическими, т.е. они состоят из множества отдельных, беспорядочно ориентированных, мелких кристаллических зёрен, иногда называемых кристаллитами...

Описание, изложение, образование кристаллов и структура свойств в области применения кристаллов

Никто не видел, как образуется зародыш кристалла в растворе или расплаве. Можно высказать предположение, что беспорядочно движущиеся атомы или молекулы случайно могут расположиться в таком порядке...

Описание, изложение, образование кристаллов и структура свойств в области применения кристаллов

Развитие науки и техники привело к тому, что многие драгоценные камни или просто редко встречающиеся в природе кристаллы стали очень нужными для изготовления деталей приборов и машин, для выполнения научных исследований...

Описание, изложение, образование кристаллов и структура свойств в области применения кристаллов

Рассматривая различные кристаллы мы видим, что все они разные по форме, но любой из них представляет симметричное тело. И действительно, симметричность - это одно из основных свойств кристаллов. Симметричными мы называем тела...

Описание, изложение, образование кристаллов и структура свойств в области применения кристаллов

Первым, кто обнаружил жидкие кристаллы, был австрийский ученый-ботаник Рейнитцер. Исследуя новое синтезированное им вещество холестерилбензоат, он обнаружил, что при температуре 145°С кристаллы этого вещества плавятся, образуя мутную...

Описание, изложение, образование кристаллов и структура свойств в области применения кристаллов

В зависимости от вида упорядочения осей молекул жидкие кристаллы разделяются на три разновидности: нематические, смектические и холестерические. Нематические кристаллы. В молекулах, имеющих ярко выраженную анизотропную форму...

Определение аскорбиновой кислоты в реальном препарате

Для анализа мною было сделаны опыты, которые описывают два метода: йодометрия и кулонометрия. 1) Йодометрия. Аскорбиновая кислота (витамин C, C6H8O6, ниже обозначается как AscH2) - слабая кислота, которая диссоциирует по двум ступеням: AscH2 AscH? + H+ Ka1 = 6...

Процесс выращивания 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)...

МУ «Управление образования»

Краевая научно-практическая конференция

Школьников «Эврика, ЮНИОР»

Выращивание кристаллов в домашних условиях.

ученик 4 «в» класса

ЧОУ « Гимназия №1»

г. Новороссийска

Руководитель:

Привалова Людмила

Викторовна учитель

Начальных классов

Г. Новороссийск – 2010 г.

1. Раздел «Содержание работы»

Аннотация

Введение стр. 4-5

1.2. « Методика исследования»

Способы выращивания кристаллов медного купороса. стр.6

Способы выращивания поваренной соли.

Практическая работа. Наблюдения. стр.7-8

1.3. « Результаты исследования» стр.9

2.Раздел «Заключение». стр.10

5. Раздел «Список использованных библиографических источников» стр.12

6. Приложения Д (фотографии) стр.13-15

Раздел « Введение»

Кристаллы окружают нас повсюду. 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.

Многие кристаллы идеально чисты и прозрачны, как вода. Недаром существуют выражения: «прозрачный, как кристалл», «кристально чистый».

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.

Слово «кристалл» происходит от греческого «крюсталлос», то есть «лед».

Блестящие и ровные грани кристаллов выглядят так, как будто над ними поработал искусный шлифовальщик. Отдельные части кристалла повторяют друг друга, образуя красивую правильную форму.

Приглядевшись, например, к выращенным кристаллам соли внимательно, мы видим, что они построены из «кирпичиков», плотно приложенных друг к другу. Разбив кристалл, мы можем наблюдать, что он разлетится на кусочки разной величины. Рассмотрев их внимательно, обнаружим, что эти кусочки имеют правильную форму, вполне подобную форме большого кристалла – их родителя. Для кристаллов поваренной соли типична форма кубиков.

Существуют особые формы кристаллов: иглы, перья, ветки, цветы, деревца и т. п. Примерами таких причудливых кристаллов служат всем известные ледяные узоры на окнах.

Каждый мог наблюдать, как возникают, растут и постепенно меняют свою форму кристаллы льда на стекле замерзшего окна. Если расчистить в непрозрачном слое льда, затянувшего окно, круглый «глазок», подышав на стекло или приложив к нему палец (от тепла лед быстро тает), а затем перестать греть его, он опять затянется слоем льда. Сначала от краев к середине вытягиваются тонкие иголочки, перышки, звездочки. Вот уже весь глазок покрыт ими, а от краев глазка растет новый слой иголочек и звездочек, отдельные веточки соединяются друг с другом, сливаясь в сплошной слой льда.

Похожий процесс мы наблюдали, поставив стакан с раствором соли в морозильную камеру.

На шоколаде иногда появляется белый налет. Дело в том, что при низких температурах из него начинает вымораживаться вода: на поверхности шоколадной плитки появляются белые пятна, шоколад «седеет» - это выделяются кристаллы сахара.

Итак, кристаллы обладают красивой правильной формой. У каждого вещества есть своя характерная форма кристаллов, по которой его можно узнавать.

Мир кристаллов – удивительный мир многогранников, привлекающих совершенством и красотой своей формы. Это кристаллы обычной поваренной соли и драгоценные камни , кварц, кристаллы многих других пород.

Все кристаллы, окружающие нас, не образовались когда-то раз и навсегда готовыми, а выросли постепенно. В природе, в лаборатории, на заводе кристаллы растут из растворов, из расплавов, из паров, из твердых веществ. Поэтому представляется важным и интересным попробовать вырастить кристалл в домашних условиях без применения специальных приспособлений. Это и определило тему исследования «Выращивание кристаллов в домашних условиях ».

Гипотеза:

Можно вырастить в домашних условиях разные кристаллы. Кристаллы разных веществ имеют разную форму, цвет и по-разному растут.

Цель работы:

Вырастить в домашних условиях кристаллы Медного купороса и Поваренной соли.

Задачи

1.Провести анализ литературы по данной теме

2.Подготовить оборудование и химикаты

3.Провести эксперимент и наблюдать за ростом кристаллов

4.Оценить результаты работы и сделать выводы.

Оборудование:

Стеклянные баночки, марля, деревянные палочки, суровые нитки, поваренная соль, медный купорос, небольшая кастрюля, столовая ложка. Приложение Д (рис.1 )

1.2. « Методика исследования»

Способы выращивания кристаллов медного купороса

1.Приготовить, насыщенный раствор медного купороса.

2.Профильтровать раствор.

6.Вести наблюдение.

Способы выращивание кристаллов поваренной соли

1.Приготовить насыщенный раствор поваренной соли.

2.Профильтровать раствор.

3.Налить раствор в стеклянную баночку.

4.Закрепить на деревянной палочке суровую нитку.

5.Опустить нитку в баночку с раствором.

6.Вести наблюдение.

Приготовление насыщенного раствора:

Из-за отсутствия лабораторных весов раствор готовили следующим образом:

1.Растворили в воде соль (медный купорос) до тех пор, пока он не перестал растворяться.

2.Поставили на водяную баню.

3.Подогрели до температуры примерно 50 0С.

4.Постоянно помешивая, досыпали соль (медный купорос) по 1 ст. ложке.

5.Когда они опять стали плохо растворяться, раствор готов.

6.Сняли с водяной бани и дали остыть.

Для выращивания кристаллов важно использовать свежеприготовленный раствор.

Приложение Д (рис.2,3,4)

1.3. « Результаты исследования»

Решили заменить растворы на свежие. Верхние не очень красивые кристаллы медного купороса сняли с нитки. Кристаллы соли не трогали. Приложение Д (рис.14,15)

Окончание эксперимента 10 ноября 2009 года

Медный купорос: Кристаллы выросли большие, красивого темно синего цвета, в форме «Призмы».

Поваренная соль: Кристаллы соли небольшие, прозрачные кубики.

Приложение Д (рис.16, 17,18,19)

2. Раздел «Заключение»

Гипотеза подтвердилась. Можно вырастить в домашних условиях разные кристаллы. Кристаллы медного купороса прозрачные, синего цвета вытянутой формы. Кристаллы соли не прозрачные, белые, в виде кубиков.

Работа мне очень понравилась, было интересно наблюдать за ростом кристаллов. В дальнейшем я смогу вырастить кристаллы нужной мне формы и размеры, например розу в подарок для бабушки или своей однокласснице.

Раздел « Список использованных библиографических источников»

1., «Книга по химии для домашнего чтения», М., Химия, 1994

2., «Энциклопедический словарь юного химика», М. 1982.

3. «Минерал рассказывает о себе», М.: Недра, 1985 г.;

4. Ольгин О. «Опыты без взрывов», М.; “Химия”, 1995 г.

5. Материалы интернет – сайтов.

Приложение Д

Рис.1 Рис.2

https://pandia.ru/text/80/065/images/image002_296.gif" width="234" height="149 src=">

Рис.3 Рис.4

https://pandia.ru/text/80/065/images/image006_133.gif" width="196" height="147 src=">

Рис.5 Рис.6

https://pandia.ru/text/80/065/images/image010_85.gif" width="212" height="162 src=">

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?

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 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.

Цель:

• Образовательная : формирование понятий «кристаллы, кристаллическое состояние вещества» на основе исследовательской и проблемно-поисковой деятельности,
• изучение условий образования кристаллов
• Развивающая : развитие практических умений и навыков работы с химическими веществами, оборудованием; умений применять теоретические знания для объяснения наблюдаемых явлений
• Воспитательная : эстетическое воспитание; воспитание компетентной, коммуникативной, всесторонне развитой личности.

Оборудование, реактивы: 2 термостойких химических стакана, толстая нить, затравка, стеклянная палочка для перемешивания, палочка для закрепления нити, фильтр, воронка, чашка Петри, порошок медного купороса, микроскоп, предметное стекло, препаровальная игла, пинцет, кристаллик медного купороса.

Задачи исследования:

• вырастить кристаллы разных солей;
• изучить условия образования кристаллов;
• проанализировать полученные результаты.

Оборудование: 2 термостойких химических стакана, толстая нить, стеклянная палочка для перемешивания, палочка для закрепления нити, фильтр, воронка, чашка Петри, микроскоп, предметное стекло, препаровальная игла.

Реактивы: порошок медного купороса, дистиллированная вода

ХОД УРОКА

1. Организационный момент. Объявление темы, постановка цели.

Вводная часть, создание мотивации к восприятию учебного материала

Ребята, прежде чем начать урок, я хочу проверить Ваше эмоциональное состояние. У вас на парте таблички «Шкала эмоционального состояния». Поставьте галочку на таблице из 6 лиц, чье выражение отражает ваше настроение в начале урока.

Сегодня на уроке мы поведем практическую работу «Выращивание кристаллов»

КРИСТАЛЛЫ

Подобен чуду рост кристалла,
Когда обычная вода,
Одним мгновением вдруг, стала
Сверкающим осколком льда.
Луч света, затерявшись в гранях,
Рассыплется на все цвета,
И нам тогда понятней станет,
Какой бывает красота.

Павел Леонтьев

Цель сегодняшнего занятия :

• вырастить кристаллы медного купороса,
• изучить условия их образования,
• рассмотреть структуру кристаллов под микроскопом
• познакомиться с многообразием кристаллов их красотой

Кристаллы, кристаллы, соцветья
во мглу погруженной земли.
Когда расцвели вы, на свете
другие цветы не цвели.
Нацежен был мало-помалу
Из мрака лучистый хрусталь,
чтоб стало под силу кристаллу
вместить невместимую даль.
Тускла на свету, но как факел
кристалла живая свеча
пылает во мраке…Во мраке –
начало любого луча.

(Испанский поэт и философ Мигель де Унамуно)

I этап: Введение

Учитель: Прежде чем приступить к практической работе, я хочу с Вами побеседовать: А знаете ли Вы, что такое кристаллы? (Вы знакомились с ними по физике)

КРИСТАЛЛЫ – (от греч. krystallos, первонач. – лед), твердые тела, атомы или молекулы которых образуют упорядоченную периодическую структуру (кристаллическую решетку).

– Какие типы кристаллических решеток вы знаете из курса химии?
– Поэтому, на какие виды можно поделить все кристаллы, в зависимости от типа кристаллической решетки?

(Демонстрация кристаллических решеток графита, поваренной соли, меди)

– Какими свойствами обладают кристаллы?

(Анизотропия и изотропия) Неодинаковость свойств кристалла в различных направлениях называют анизотропи"ей .

Изотропия, изотропность (от изо... и греч. tropos - поворот, направление), одинаковость физических свойств по всем направлениям (в противоположность анизотропии ). Все газы, жидкости и твёрдые тела в аморфном состоянии изотропны по всем физическим свойствам. У кристаллов большинство физических свойств анизотропно. Однако чем выше симметрия кристалла , тем более изотропны его свойства. Так, у высокосимметричных кристаллов (алмаз, германий, каменная соль) упругость, прочность, электрооптические свойства анизотропны, но показатель преломления света, электропроводность, коэффициент теплового расширения и т. д. - изотропны (в менее симметричных кристаллах эти свойства также анизотропны.

– Все кристаллы обладают разными свойствами, как вы думаете, почему у всех кристаллов разные свойства?

Раздел физики, изучающий кристаллы, называется кристаллографией .
Кристаллы изучает раздел физики, который называется физикой твердых тел .
Кто после школы будет обучаться в техническом ВУЗе, захочет связать свою судьбу с техникой, тот будет подробно изучать этот раздел и узнает много интересного. (Физика твердых тел).

– Как Вы думаете, связана ли наша жизнь с кристаллами, имеют ли они какое-то практическое значение в природе и для человека? Зачем они нам нужны?

Живя на Земле, мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах, выращиваем их в лабораториях, широко применяем в технике и науке, едим кристаллы, лечимся ими...
Но, кроме того, кристаллы – очень красивое, завораживающее явление природы – я думаю, многие с этим согласятся. Они являются самыми необыкновенными и загадочными камнями. С глубокой древности им приписывают магические, целебные свойства. Ученые утверждают, что кристаллы способны записывать и передавать какую-либо информацию. Способны разговаривать.
Федор Михайлович Достоевский утверждал, что красота спасет мир. Глядя на кристаллы и драгоценные камни, испытываешь чувство ликования, радости.
Любуясь красотой, люди научились выращивать искусственные самоцветы, кристаллы, например, алмазы, сапфиры, хрусталь. Для этого было создано сложнейшее оборудование. Мы сегодня попробуем вырастить кристаллы в лабораторных условиях, используя оборудование, стоящее у вас на партах. Конечно, мы не сможем получить алмазы, сапфиры, а вот кристаллы медного купороса получить очень просто.

– Ребята, на какие вопросы вы бы хотели услышать ответы на сегодняшнем уроке? (Почему растут кристаллы, где их применяют)
– Какую цель мы поставим перед собой? (Вырастить кристаллы, рассмотреть их структуру под микроскопом, ответить на вопрос: почему растут кристаллы?)
– Я думаю, что мы вместе ответим на эти ваши вопросы в конце урока.
– А вы как вы думаете, почему растут кристаллы? Запишем тему.

II этап: Выполнение работы (Инструкционная карточка для учащихся – Приложение )

Цель: вырастить кристаллы медного купороса, изучить условия их образования.

Проблемный вопрос: почему растут кристаллы?

– Давайте познакомимся с веществом, из которого будем получать кристаллы – медным купоросом.

– Ребята, кто помнит формулу медного купороса?
– Каково химическое название этого вещества? Природный минерал, из которого получают купорос называется халькантит, содержащий сульфат меди пятиводный.
В природе CuSO 4 5H 2 O встречается в виде минерала халькантита . Параллельные агрегаты толщиной до 1 см, переслаивающиеся с желтоватой породой и отдельными кристаллами халькантита. В нижней части образца мелкозернистый сульфидный агрегат.
А вот внешний вид медного купороса, у вас в стаканчиках с притертыми крышками. Медный купорос - пятиводный сульфат меди (II) CuSO 4 5H 2 O. В древности его называли витриолом (от латинского слова vitrum - стекло), так как крупные кристаллы напоминают цветное синее стекло.

Медный купорос является ядохимикатом II класса опасности, то есть малотоксичное вещество. Его применяют для борьбы с грибковыми и бактериальными заболеваниями растений: опрыскивают томаты от фитофторы, плодово-ягодные, декоративные деревья и кустарники от парши, монилиоза, антракноза и других болезней, а также дезинфицируют раны. Даже борются с грибковыми заболеваниями рыб. (Аквариумисты применяют медный купорос при заболевании рыб бранхиомикозом, гиродактилезом, дактилогирозом, костиозом и одиниозом).
Кроме того, его применяют в промышленности при производстве искусственных волокон, органических красителей, минеральных красок, для обогащения руды при флотации, при воронении стали, в гальванопластике.

III этап: Выполнение работы

– Работа будет проблемно-исследовательская и проходить в группах по 2 человека. У каждой группы имеется инструкция по исследованию. (Запишите в тетради тему и цель)
– Познакомьтесь с инструкцией. (5 мин.) Прочитайте и выделите основные этапы работы.
– Какие основные этапы работы вы выделили:

• приготовление насыщенного раствора;
• фильтрование;
• затравка;
• выращивание монокристалла.
• доливание раствора

– Как вы думаете, какие способы мы будем использовать на уроке?

Кристаллизацию можно вести разными способами. Один из них – охлаждение насыщенного горячего раствора. Этот метод неприменим к веществам, растворимость которых мало зависит от температуры. К таким веществам относятся, например, хлориды натрия и алюминия, ацетат кальция.
Испарение воды.
Кристаллы могут также расти при конденсации паров – так получаются снежинки и узоры на холодном стекле.
Третий способ – выращивание кристаллов из расплавленных веществ при медленном их охлаждении.

1 этап: приготовление пересыщенного раствора .

Итак, приступаем к выполнению 1-го этапа работы, приготовлению пересыщенного раствора.

Расскажите порядок действий.

– Какой раствор называется насыщенным?
– Пересыщенным?
– Как вы думаете, зачем мы нагревали воду?
– Что такое растворение?
– Каким оборудованием будем пользоваться?
– Какие правила нужно соблюдать при выполнении любой практической работы?
– Давайте повторим правила ТБ, которые нужно соблюдать при работе в химическом кабинете

– Какое химическое оборудование мы будем использовать на практической работе?
– Можем мы уже сейчас определить одну из причин роста кристаллов? (Охлаждение, кристаллизация, то есть при охлаждении частицы становятся тяжелыми)
– Какой пример можно привести пример из жизни, в природе об образовании кристаллов?
– Например, представим осень, идет дождь, вдруг температура понизилась, стала –1 o С, пошел снег.
– Почему? Что произошло в природе? (Произошла кристаллизация. Образование снежинок – кристалликов)

Т.о. стоит измениться температуре, как возникнет кристаллизация – лишнее вещество выкристаллизуется из раствора.

Помните: чтобы кристаллы росли как можно правильно, кристаллизация должна идти медленно.
С физической точки зрения, кристалл растет потому, что этого требует второе начало термодинамики: уменьшается свободная энергия системы.

В растворе при охлаждении получается избыток твёрдого вещества. Частицы вещества имеют какую-то определённую форму, энергию и притягиваются тем сильнее, чем ближе им удаётся подойти друг к другу.

2 этап: фильтрование

– Зачем нудно отфильтровать лишнее вещество? (Оно будет мешать образованию кристалла). Для фильтрования используем фильтр, изготовленный своими руками из салфетки.
– Кто помнит, как мы это делали в 8 классе? (Фильтруем)
– Ребята, я слежу за вашей работой, правильно ли вы выполняете практические действия, оценка будет складываться общая: из теоретической части, практической части, техники безопасности.
– Я вижу, что многие уже отфильтровали раствор.
– Каков будет следующий этап работы?

3 этап: затравка

– Затравка. Что такое затравка? (Для затравки я приготовила вам кнопку. Кто-то может сделать свою затравку).
– Привяжите ее на нитку и опустим в раствор, чтобы не касалось дна и стенок сосуда.
– А теперь мы будем наблюдать за ростом кристаллов и записывать наблюдения в таблицу.
– Ребята, а как Вы думаете, кристаллики должны иметь определенную форму или нет?
– Каждое вещество образует кристалл определенной формы.

Вывод: кристаллы растут из растворов при охлаждении, испарении воды, на образование кристалла влияет энергия притяжения частиц. Уменьшается свободная энергия системы (Из закона физики ).

IV этап: Проект на тему «Экспедиция в мир кристаллов». (Выступления учащихся)

К сегодняшнему уроку группа учащихся из 3-х человек подготовила проект по теме «Экспедиция в мир кристаллов», провела свои исследования. Давайте послушаем их.
Пока у нас будут расти кристаллы.

V этап: Кристаллы под микроскопом

Давайте посмотрим, нет ли кристаллов у вас в сосудах?
Рассмотрим кристаллы под микроскопом, какую структуру они имеют.
– Итак, нашли вы ответы на поставленные вопросы, в начале урока? (Почему растут кристаллы?)
– Подготовьте микроскоп к работе. Положите кристаллик на предметное стекло и рассмотрите его сначала при малом увеличении, а затем при большом, у кого позволяет микроскоп.
– Какова форма кристалла медного купороса?(Медный купорос образует прекрасно оформленные кристаллы в форме косых параллелепипедов).

VI этап: посмотрим последние достижения науки в нашей стране. (Просмотр видеофильма)

VII этап: выводы:

– Цель урока достигнута. Мы познакомились со способами получения кристаллов, с причинами их роста, многообразием кристаллов и их применением.

– Итак, мир познания кристаллов на сегодняшнем уроке закончен, но он будет продолжен на следующих уроках, мы будем наблюдать за ростом кристаллов. Если кто-то хочет получить более глубокие знания о кристаллах, можете прочитать литературу, рефераты, подготовленные Купченко.

Итог урока: Оценки .

– За технику безопасности все получат хорошие оценки. Спасибо за работу.

Проверка эмоционального состояния.

– Отметьте свое эмоциональное состояние в конце урока на рисунках.

МОУ «Печниковская СОШ»

Каргопольского района

Архангельской области

Научно-практическая работа

«Кристаллы. Выращивание кристаллов».

Выполнили учащиеся 8 класса

Вешнякова Кристина, Волынкина Мария.

Научный руководитель

учитель физики

Колегичева М.А.

Печниково

2011 – 2012 учебный год
Оглавление . Стр

1. 
   Введение. Что мы знали о кристаллах? 3
   1. 
      1.1. Актуальность работы
   2. 
      1.2. Цель и задачи работы
   3. 
      1.3. Практическое значение работы

1. 
   Литературный обзор
   1. 
      2.1. Что такое кристаллы 3
   2. 
      2.2. Структура кристаллов 4
   3. 
      2.3. Кристаллы во Вселенной 4
   4. 
      2.4. Применение кристаллов 4
   5. 
      2.5. Кристаллы льда и воды 5
2. 
   Практическая часть

3.1.Выращивание кристаллов соли 6

3.2.Выращивание кристаллов воды 6

1. 
   Выводы 6

5. Литература 7

Введение. Что мы знали о кристаллах?
Кристаллы… да ведь это красивые редко встречающиеся камни. Они бывают разных цветов, в большинстве своём прозрачны, и, что самое замечательное, они обладают красивой правильной формой. Обычно кристаллы представляют собой многогранники, стороны (грани) их идеально плоские, рёбра строго прямые. Они радуют глаз чудесной игрой света в гранях, удивительной правильностью строения…

Всё сказанное действительно справедливо, но… кристаллы – совсем не музейная редкость. Кристаллы окружают нас повсюду. Твёрдые тела, из которых мы строим дома и делаем станки, вещества, которые мы употребляем в быту, – почти все они относятся к кристаллам.

Актуальность работы.

Современная наука стремится познать новое, заглянуть за пределы Вселенной, разгадать тайны микромира. Но, за великими целями забывается то, что находится рядом, без чего мы не можем обойтись, и используем каждый день. Актуальность работы заключается в том, чтобы находить интересное и необычное рядом, в том, что доступно для наблюдения и изучения, не требует особых усилий и затрат. Например, соль. Соль, которая есть на каждом столе, в каждом доме, известная и знакомая, непознанная и таинственная! Или снег. Снег, который лежит у нас под ногами.

Цель работы:

научиться выращивать кристаллы в домашних условиях.

Задачи работы:

· выяснить, что такое кристаллы и где они встречаются;

· узнать о применении кристаллов;
· вырастить кристаллы в домашних условиях;
· изучить условия образования кристаллов, их формы;
Практическое значение работы в том, что она может быть использована на уроках физики по данной теме или на уроках технологии для выполнения творческих работ.

Литературный обзор.

1. 
   Что такое кристаллы

Название «кристалл» произошло от двух греческих слов – «холод» и «застывать», т.е. означало во времена Гомера «застывший лед» и относилось к кристаллам горного хрусталя, считавшимися окаменевшим льдом. Слова «кристалл» звучит почти одинаково во всех европейских языках. Много веков назад среди вечных снегов в Альпах, на территории современной Швейцарии, нашли очень красивые, совершенно бесцветные кристаллы, очень напоминающие чистый лед. Древние натуралисты так их и назвали – «кристаллос», по-гречески – лед; это слово происходит от греческого «криос» – холод, мороз. Полагали, что лед, находясь длительное время в горах, на сильном морозе, окаменевает и теряет способность таять. Один из самых авторитетных античных философов Аристотель писал, что «кристаллос рождается из воды, когда она полностью утрачивает теплоту». Римский поэт Клавдиан 390 году до нашей эры то же самое описал стихами:

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. Например, А.С.Пушкин в своем произведении «К Овидию» писал:

Едва прозрачный лед, над озером тускнея,

Кристаллом покрывал недвижные струи.

1. 
   Структура кристаллов

Вначале этим термином называли только прозрачные ограненные природные тела, впоследствии он был распространен на непрозрачные и даже неограненные образования. В конце 17 в. было подмечено, что имеется определенная симметрия в их расположении. Было установлено также, что некоторые непрозрачные минералы также имеют естественную правильную огранку и что форма огранки характерна для того или иного минерала. Возникла догадка, что форма может быть связана с внутренним строением. В конце концов кристаллами стали называть все твердые вещества, имеющие естественную форму правильных многогранников. Большинство природных и искусственных твердых материалов являются поликристаллическими, одиночные кристаллы называются монокристаллами. Естественная форма кристаллов является следствием упорядоченного расположения в кристалле атомов. В 1784 французским аббатом Р.Гаюи была написана книга, в которой он выдвинул предположение, что кристаллы возникают в результате правильной укладки крохотных одинаковых частиц, которые он назвал «молекулярными блоками». Гаюи показал, каким образом можно получить гладкие плоские грани кальцита, укладывая такие «кирпичики». Различия в форме разных веществ он объяснил разницей как в форме «кирпичиков», так и в способе их укладки.

Трёхмерно-периодическую пространственную укладку назвали кристаллической решёткой.

Основная особенность кристаллической структуры заключается в её повторяемости через строго одинаковые расстояния. Кристаллические решётки очень разнообразны. Однако свойства, общие для всех кристаллов, безупречно объясняются решетчатым строением кристаллов.

Кристаллы во Вселенной

В облаках, в глубинах Земли, на вершинах гор, в песчаных пустынях, в озерах, морях и океанах, в доменных печах, в аппаратах химических заводов, в научных лабораториях, в клеточках растений, в живых и мертвых организмах - везде встречаем мы кристаллы. 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. Нет такого места на Земле, где бы не было кристаллов, где бы не происходили все время возникновение, рост и разрушение кристаллов. Метеориты, посланцы из звездного мира, тоже состоят из кристаллов. В космических пришельцах - метеоритах - встречаются кристаллы, известные на Земле, и кристаллы минералов, на Земле не встречающихся.

1. 
   Применение 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 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.
• 
  Позднее, когда те же самые минералы стали разрезать и полировать, как драгоценные камни, многие суеверия сохранились в талисманах «на счастье» и «своих камнях», соответствующих месяцу рождения. Все природные драгоценные камни, кроме опала, являются кристаллическими, и многие из них, такие, как алмаз, рубин, сапфир и изумруд, попадаются в виде прекрасно ограненных кристаллов. Украшения из кристаллов сейчас столь же популярны, как и во время неолита.
• 
  Опираясь на законы оптики, ученые искали прозрачный бесцветный и бездефектный минерал, из которого можно было бы шлифованием и полированием изготавливать линзы. Нужными оптическими и механическими свойствами обладают кристаллы неокрашенного кварца, и первые линзы, в том числе и для очков, изготавливались из них. Даже после появления искусственного оптического стекла потребность в кристаллах полностью не отпала; кристаллы кварца, кальцита и других прозрачных веществ, пропускающих ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, до сих пор применяются для изготовления призм и линз оптических приборов.
• 
  Кристаллы- основа множества современных устройств: компьютеров, генераторов и приёмников излучений, устройств магнитной записи, бытовой электроники, солнечные батареи, помещаемые на наружной поверхности космических летательных аппаратов, для лазерной техники и т.п.
• 
  Кристаллические порошки (соль,сахар, лекарства, минер удобрения,взрывчатые вещества и др) широко применяются в пищевой, фармацевтической промышленности, сельском хозяйстве, металлургии и др. областях
• 
  Искусственные кристаллы. С давних пор человек мечтал синтезировать камни, столь же драгоценные, как и встречающиеся в природных условиях. До 20 в. такие попытки были безуспешны. Но в 1902 удалось получить рубины и сапфиры, обладающие свойствами природных камней. Позднее, в конце 1940-х годов были синтезированы изумруды, а в 1955 фирма «Дженерал электрик» и Физический институт АН СССР сообщили об изготовлении искусственных алмазов, которых в природе вообще не существуют. Например, фианиты – их название происходит от сокращения ФИАН – Физический институт Академии наук, где они впервые были получены. Фианиты – кристаллы кубического оксида циркония ZrO2, которые внешне очень похожи на бриллианты.

Например, подшипники для часов и других точных приборов уже давно делают из искусственных рубинов.

Кристаллы льда и снега

Кристаллы замершей воды, т.е. лед и снег, известны всем. Эти кристаллы почти полгода (а в полярных областях и круглый год) покрывают необозримые пространства Земли, лежат на вершинах гор и сползают с них ледниками, плавают айсбергами в океанах.

Ледяной покров реки, массив ледника или айсберга - это, конечно, не один большой кристалл, он состоит из множества отдельных кристаллов. Их не всегда различишь, потому что они мелкие, и все срослись вместе. Иногда эти кристаллы можно различить в тающем льду, например, в льдинках весеннего ледохода на реке. Тогда видно, что лед состоит как бы из "карандашиков", сросшихся вместе, как в сложенной пачке карандашей:

Ледяные иголочки достигают длины в 1-2см, а иной раз доходят до 10-12см.

В морозные дни, когда солнце еще не успело уничтожить следы ночных заморозков, деревья и кусты покрыты инеем. На ветках видны пучки тонких шестигранных иголочек - кристалликов льда. Сказочным богатством кристаллов, хрустальным нарядом украшен лес. Каждый отдельный кристаллик льда, каждая снежинка хрупка и мала.

Морозные узоры на оконных стеклах - это, по сути, то же самое, что и иней, который образуется на земле и на ветвях деревьев. Механизм образования инея и этих узоров одинаков.

Узоры на стеклах появляются в связи с образованием кристаллов из переохлаждённых капель воды.

Качество и вид получившегося рисунка зависит от влажности воздуха, разницы и перепадов температуры внутри и снаружи, поверхности стекла, направления, силы и скорости ветра. Именно поэтому рисунки получаются всегда разными и не похожими один на другой.

Ученые насчитали огромное количество видов ледяных узоров. Очень часто встречаются узоры - дендриты и трихиты. Дендриты на окнах вырастают в виде древовидных форм. В свою очередь ледяные узоры - трихиты выглядят в виде волокнистых образований.

Узоры дендриты появляются на окнах при условии - высокой влажности и положительной температуры внутри помещения. Сначала на стеклах появляется тонкая пленка воды, а затем происходит кристаллизация. Так как в нижней части на окнах толщина пленки воды больше, то здесь происходит образование ледяных " деревьев ". А вот при недостатке влаги на окнах появляются миниатюрные дендриты

На острых краях стекол, где частенько образуются сколы и трещины как правило образуются узоры трихиты. В большинстве случаев как основное волокно, так и прилегающие к нему тонкие полоски инея слегка изогнуты.

Практическая часть

1.Выращивание кристаллов поваренной соли

Многие технологические потребности в кристаллах явились стимулом к исследованию методов выращивания кристаллов с заранее заданными химическими, физическими и электрическими свойствами. Труды исследователей не пропали даром, и были найдены способы выращивания больших кристаллов сотен веществ, многие из которых не имеют природного аналога. В лаборатории кристаллы выращиваются в тщательно контролируемых условиях, обеспечивающих нужные свойства, но в принципе лабораторные кристаллы образуются так же, как и в природе – из раствора, расплава или из паров. Самые простые опыты по выращиванию кристаллов можно провести с поваренной солью.

Самые простые опыты по выращиванию кристаллов можно провести с поваренной солью. Что мы и сделали.

Мы сделали насыщенный раствор поваренной соли: для этого в теплую воду добавляли соль и перемешивали до тех пор, пока соль уже не будет растворяться и будет оседать на дно кружки. Опустили в кружку шерстяную ниточку и поставили в теплое место.

Кристаллы соли начали свой рост. Соль образовалась даже на кружке с внешней стороны, но это было мало похоже на кристаллы. Красивые кристаллы образовались на ниточке и на дне кружки

Кристаллы можно вырастить, взяв затравку. т.е небольшой кристалл и привязав его к ниточке, опустить в раствор соли.

Кристаллы соли можно вырастить и на веточках лиственницы. Для этого их нужно опустить в раствор соли и затем через некоторое время вынуть и дать обсохнуть. На веточках образуется кристаллический иней из соли. Эти веточки можно применять для составления букетов.

2. Выращивание кристаллов льда

Опыт 1 . В небольшое глубокое чайное блюдце налить воды. Блюдце поставить в снег. Через некоторое время температура воды станет равной 0°С, но вода будет отдавать теплоту и дальше. Теряя тепло, вода при 0°С в блюдце начнёт замерзать. На поверхности воды появятся прозрачные, вытянутые в длину игольчатые кристаллы льда. Появившись по отдельности, они быстро соединяются в группы и дадут твёрдую корочку льда на поверхности воды. При рассмотрении в лупу кристаллы льда имеют форму сильно удлинённых шестиугольных призмочек. Между ними много шестилучевых "звёздочек". Это иголочки, сложившиеся в прихотливую группу и образовавшие тонкое строение звёздочки. Увеличиваясь и разрастаясь, ледяные иголочки встречаются одна с другой, ветвятся. Так образуются узоры мороза на стеклах окон. Для образования дендритов необходимо быстрое охлаждение.

Опыт 2 . На небольшое чистое стёклышко поместить большую каплю воды. Сильно охладить стёклышко, прижав его к снегу или охладительной смеси. Замерзая, капля воды даст прекрасные кристаллы в виде разнообразных звёздочек. Такие кристаллические звёздочки образуются в капельках воды, унесённых движением воздуха на значительную высоту. В холодное время года звёздочки-снежинки падают вниз и достигают земли. Мы говорим: "Идёт снег".
Выводы. Итак, в ходе работы мы больше узнали о кристаллах, выяснили, что вокруг нас много интересного и необычного, и это доступно для наблюдения и изучения, не требует особых усилий и затрат. Мы попробовали вырастить кристаллы, и у нас это получилось.

Литература.

1. 
   Большая российская энциклопедия.16 том. М - Научное издательство «Большая российская энциклопедия» 2010.
2. 
   М.П.Шаскольская. Кристаллы. М- «Наука»1985.

3. Материал из GeoWiki - открытой энциклопедии по наукам о Земле.

4. http://course-crystal.narod.ru/p36aa1.html

5. http://www.novate.ru/blogs/131008/10496/

6. Современная кристаллография. М.,1979-1981.Т.1-4;Чупрунов Е.В., Хохлов А.Ф.,Фадеев М.А. Кристаллография. М., 2000;