lavoro pratico

1.3 Esperimenti sulla crescita dei cristalli

Obiettivo: ottenere una soluzione satura di sale da cucina.

Attrezzatura: sale, acqua, bicchiere.

Progresso:

Ho preparato un contenitore di vetro e ho dosato due parti di acqua e una parte di sale da cucina. Ho chiesto ad un adulto di scaldarmi due parti d'acqua. Versare una parte di sale da cucina in un bicchiere di vetro con acqua calda e mescolare finché non smette di sciogliersi. Solo una parte del sale si è sciolta nel bicchiere. Ulteriori aggiunte di sale non si scioglievano e cadevano sul fondo del bicchiere sotto forma di sedimento. Quando il sale ha smesso completamente di dissolversi, ho versato la soluzione risultante in un altro bicchiere in modo che non cadesse un solo chicco sul fondo del bicchiere con la soluzione.

Conclusione: ho ricevuto una soluzione satura per l'esperimento.

Scopo: far crescere i cristalli.

Attrezzatura: due bicchieri: vetro n. 1 con una soluzione satura di sale da cucina, vetro n. 2 con una soluzione debole (insatura) di sale da cucina, due fili con cristalli “seme”.

Progresso:

Mettiamo fili con semi di cristalli in ogni bicchiere e iniziamo ad osservare.

Diario di osservazione:

1. È ancora difficile determinare cosa sta succedendo nel vetro n. 1.

2. Nel vetro n. 2, avviene il processo di dissoluzione del cristallo, il "seme", poiché il vetro contiene una soluzione salina insatura.

1. Nel vetro n. 1 è in corso il processo di cristallizzazione.

2. Nel vetro n. 2, il cristallo “seme” si è dissolto, cioè il processo di dissoluzione è terminato.

3. La diminuzione del livello della soluzione nei bicchieri è dovuta all'evaporazione dell'acqua.

1. L'evaporazione dell'acqua continua.

Periodi di osservazione	Descrizione delle azioni	Risultati
Fine della 4a settimana	osservazione	Nel bicchiere n.1 i cristalli aumentano. In entrambi i bicchieri il livello dell'acqua diminuisce.
Fine della 5a settimana	osservazione	Su un filo in una soluzione satura, i cristalli aumentano e ne compaiono di nuovi. Il livello della soluzione nei bicchieri diminuisce. C'è una targa sulle pareti.
Fine della sesta settimana	osservazione	1. Nel bicchiere n°1 si nota un aumento della dimensione dei cristalli e del loro numero. 2.Il livello dell'acqua in entrambi i bicchieri diminuisce. Sulle pareti liberanti dei bicchieri è apparso un rivestimento.

Conclusioni: 1. Nel vetro n. 1 è in corso il processo di cristallizzazione.

2. In entrambi i bicchieri l'evaporazione dell'acqua continua.

3. Nel vetro n. 2 è iniziato anche il processo di cristallizzazione, ma più tardi, quando la soluzione si è saturata, e si è espresso nella formazione di placca sulle pareti del vetro.

1. Vetro n. 1. È avvenuto il processo di cristallizzazione, espresso nella formazione di cristalli sul filo e sulle pareti del vetro.

2. Vetro n. 2. Formazione di cristalli sulle pareti del vetro.

Conclusioni generali:

1. Il sale da cucina è costituito da cristalli.

2.Quando i cristalli di sale entrano in contatto con l'acqua, si dissolvono.

3.I cristalli di sale possono formarsi più rapidamente in una soluzione satura di sale da cucina.

4.Quando l'acqua evapora, il sale forma nuovamente cristalli.

5.I cristalli possono essere coltivati ​​in casa nelle condizioni necessarie. Le condizioni per la formazione di cristalli di sale in casa sono:

A) la presenza di una soluzione salina satura;

B) fili con un seme.

Cristallizzazione di soluzioni utilizzando l'esempio della crescita dei cristalli di sale da cucina

Esperimento 1. Scopo: studiare la struttura del sale esaminandolo sotto una lente d'ingrandimento. Attrezzatura: lente d'ingrandimento, pizzico di sale. Avanzamento del lavoro: ho versato un pizzico di sale su un piattino, ho avvicinato il sale con una lente d'ingrandimento e ho visto dei piccoli cristalli. Conclusione: il sale da cucina è costituito da cristalli...

In natura, i cristalli si formano durante vari processi geologici da soluzioni, fusioni, fasi gassose o solide. Una parte significativa delle specie minerali è avvenuta per cristallizzazione da soluzioni acquose...

Cristallogenesi: l'emergere, la crescita e la distruzione dei cristalli

Un contributo significativo alla soluzione delle domande sul meccanismo di crescita dei cristalli è stato dato dalle teorie sviluppate sulla crescita dei cristalli ideali. Alla fine del 19° secolo. Il fisico americano J. Gibbs (1839-1903), il fisico francese P. Curie e il cristallografo russo G.V...

Cristallogenesi: l'emergere, la crescita e la distruzione dei cristalli

In varie deviazioni dalle condizioni ideali di cristallizzazione (ad esempio, in mezzi viscosi, inquinati o altamente sovrasaturi), crescono formazioni esotiche. L'esperienza dimostra...

Cristallogenesi: l'emergere, la crescita e la distruzione dei cristalli

Violazione della correttezza nella disposizione delle particelle che compongono la struttura dei cristalli reali, ad es. le deviazioni dalla loro struttura ideale danno luogo a difetti. Per un ricercatore, un difetto è una fonte di informazioni sugli eventi accaduti al cristallo...

Lavoisier - uno dei fondatori della chimica scientifica

Uno dei primi e più importanti lavori di Lavoisier fu dedicato alla soluzione della questione se l'acqua possa essere trasformata in terra. Questa questione occupò allora molti ricercatori e rimase irrisolta quando Lavoisier cominciò ad affrontarla...

Microcristalliscopia

A basse concentrazioni dello ione desiderato (microcomponente), potrebbe non formarsi un precipitato. In questo caso è possibile aggiungere uno ione adatto (macrocomponente) che reagirà con il reagente...

La maggior parte dei materiali solidi naturali o industriali sono policristallini, cioè sono costituiti da molti piccoli granelli cristallini individuali, orientati in modo casuale, a volte chiamati cristalliti...

Descrizione, presentazione, formazione dei cristalli e struttura delle proprietà nel campo di applicazione dei cristalli

Nessuno ha visto come si forma un nucleo cristallino in una soluzione o in una fusione. Si può suggerire che atomi o molecole che si muovono casualmente possano disporsi casualmente in questo ordine...

Descrizione, presentazione, formazione dei cristalli e struttura delle proprietà nel campo di applicazione dei cristalli

Lo sviluppo della scienza e della tecnologia ha portato al fatto che molte pietre preziose o semplicemente cristalli raramente presenti in natura sono diventati indispensabili per la fabbricazione di parti di dispositivi e macchine, per la ricerca scientifica...

Descrizione, presentazione, formazione dei cristalli e struttura delle proprietà nel campo di applicazione dei cristalli

Osservando i vari cristalli, vediamo che sono tutti diversi nella forma, ma ognuno di essi rappresenta un corpo simmetrico. In effetti, la simmetria è una delle principali proprietà dei cristalli. Chiamiamo i corpi simmetrici...

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Il primo a scoprire i cristalli liquidi fu il botanico austriaco Reinitzer. Studiando la nuova sostanza benzoato di colesterolo da lui sintetizzata, scoprì che alla temperatura di 145°C i cristalli di questa sostanza si sciolgono formando una massa torbida...

Descrizione, presentazione, formazione dei cristalli e struttura delle proprietà nel campo di applicazione dei cristalli

A seconda del tipo di ordinamento degli assi molecolari, i cristalli liquidi si dividono in tre tipologie: nematici, smettici e colesterici. Cristalli nematici. Nelle molecole che hanno una forma anisotropa pronunciata...

Determinazione dell'acido ascorbico in un preparato reale

Per l'analisi, ho effettuato esperimenti che descrivono due metodi: iodometria e coulometria. 1) Iodometria. L'acido ascorbico (vitamina C, C6H8O6, di seguito indicato come AscH2) è un acido debole che si dissocia in due fasi: AscH2 AscH? +H+Ka1 = 6...

Processo di crescita dei cristalli

Esistono tre modi per formare i cristalli: cristallizzazione da una massa fusa, da una soluzione e dalla fase gassosa. Un esempio di cristallizzazione da fusione è la formazione di ghiaccio dall'acqua (dopo tutto, l'acqua è ghiaccio fuso)...

Prima di iniziare il lavoro, leggi attentamente la sua descrizione fino alla fine. Prima di tutto scegli il sale giusto per l'esperimento. Qualsiasi sale altamente solubile in acqua (solfato di rame o ferro, allume, ecc.) è adatto alla crescita dei cristalli. Funzionerà anche il sale da cucina, il cloruro di sodio.

Attrezzatura di cui avrai bisogno:

• un barattolo da un litro o un pentolino, in cui preparerete la soluzione salina;
• cucchiaio di legno o bastoncino per mescolare;
• imbuto con batuffolo di cotone per filtrare la soluzione;
• thermos a collo largo con una capacità di 1 litro (è necessario affinché la soluzione si raffreddi lentamente, quindi cresceranno grandi cristalli).

Se non hai un imbuto o il thermos necessario, puoi realizzarli tu stesso.

Per realizzare un imbuto, prendere una bottiglia di plastica e utilizzare le forbici per tagliare con cura la parte superiore per 1/3, come mostrato nella Figura 92.

Riso. 92.
Realizzare un imbuto da una bottiglia di plastica

Invece di un thermos, andrà bene un normale barattolo di vetro da un litro.

Mettilo in una scatola di cartone o polistirolo. Non è necessario prendere una scatola grande, l'importante è che si adatti perfettamente al barattolo. Sigilla bene gli spazi tra la scatola e il barattolo con pezzi di straccio o di cotone idrofilo. Per sigillare ermeticamente il barattolo, avrai bisogno di un coperchio di plastica.

Preparare una soluzione salina satura calda. Per fare questo, riempite il barattolo per metà con acqua calda (non è necessario usare acqua bollente per evitare di scottarvi). Aggiungere il sale in porzioni e mescolare. Quando il sale smette di dissolversi, lasciare la soluzione per uno o due minuti in modo che i cristalli non disciolti abbiano il tempo di depositarsi. Filtra la soluzione attraverso un imbuto pieno di cotone idrofilo in un thermos pulito. Chiudi il thermos con un coperchio e lascia raffreddare lentamente la soluzione per due o tre ore.

La soluzione si è raffreddata un po'. Ora inserisci un seme: un cristallo di sale incollato sulla punta del filo. Dopo aver introdotto il seme, coprire il recipiente con un coperchio e lasciare riposare a lungo. Ci vorranno diversi giorni perché un grande cristallo cresca.

Di solito sul filo crescono diversi cristalli. È necessario rimuovere periodicamente quelli in eccesso in modo che cresca un grande cristallo.

È importante registrare le condizioni dell'esperimento e il suo risultato; nel nostro caso queste sono le caratteristiche del cristallo risultante. Se si ottengono più cristalli, viene fornita una descrizione del più grande.

Disegna o fotografa il cristallo risultante (Fig. 93, 94). Esamina il tuo cristallo e rispondi alle domande.

Riso. 93. Cristallo di sale da tavola
Riso. 94. Cristalli di solfato di rame

• Quanti giorni hai coltivato il cristallo?
• Qual è la sua forma?
• Di che colore è il cristallo?
• È trasparente o no?
• Quali sono le dimensioni del cristallo: altezza, larghezza, spessore?
• Qual è la massa del cristallo?

Lavoro pratico n. 5
Pulizia del sale da cucina

Lo scopo di questo lavoro è purificare il sale da cucina contaminato dalla sabbia del fiume.

Il sale da cucina contaminato che vi viene offerto è una miscela eterogenea di cristalli di cloruro di sodio e sabbia. Per separarlo è necessario sfruttare la differenza nelle proprietà dei componenti della miscela, ad esempio la diversa solubilità in acqua. Come sapete, il sale da cucina si dissolve bene nell'acqua, mentre la sabbia è praticamente insolubile in essa.

Mettere in un bicchiere il sale contaminato dato dall'insegnante e versarvi 50-70 ml di acqua distillata. Mescolare il contenuto con una bacchetta di vetro fino a quando il sale non sarà completamente sciolto nell'acqua.

La soluzione salina può essere separata dalla sabbia mediante filtrazione. Per fare ciò, assemblare l'installazione come mostrato nella Figura 95. Utilizzando una bacchetta di vetro, versare con attenzione il contenuto del vetro sul filtro. Il filtrato trasparente colerà in un bicchiere pulito, mentre i componenti insolubili della miscela originale rimarranno sul filtro.

Riso. 95.
Installazione di filtrazione

Il liquido nel bicchiere è una soluzione acquosa di sale da cucina. Il sale puro può essere isolato da esso mediante evaporazione. Per fare ciò, versare 5-7 ml del filtrato in una tazza di porcellana, posizionarla nell'anello di un treppiede e scaldarla con cura sulla fiamma di una lampada ad alcool, mescolando continuamente il contenuto con una bacchetta di vetro fino a quando il liquido non si sarà completamente asciugato. evaporato. Confrontare i cristalli di sale ottenuti dopo l'evaporazione della soluzione con il sale contaminato originale. Elenca le tecniche e le procedure utilizzate per pulire il sale contaminato.

Istituto scolastico municipale "Scuola secondaria Pechnikovskaya"

Distretto di Kargopol

Regione di Arcangelo

Lavoro scientifico e pratico

“Cristalli. Cristalli in crescita."

Completato dagli studenti dell'ottavo anno

Veshnyakova Kristina, Volynkina Maria.

Direttore scientifico

Insegnante di fisica

Kolegicheva M.A.

Pečnikovo

Anno accademico 2011 – 2012
Sommario. Pagina

1. 
   Introduzione. Cosa sapevamo dei cristalli? 3
   1. 
      1.1. Rilevanza dell'opera
   2. 
      1.2. Scopo e obiettivi del lavoro
   3. 
      1.3. Significato pratico dell'opera

1. 
   Articolo di letteratura
   1. 
      2.1. Cosa sono i cristalli 3
   2. 
      2.2. Struttura cristallina 4
   3. 
      2.3. Cristalli nell'Universo 4
   4. 
      2.4. Applicazioni dei cristalli 4
   5. 
      2.5. Cristalli di ghiaccio e acqua 5
2. 
   Parte pratica

3.1.Coltivazione di cristalli di sale 6

3.2.Coltivazione di cristalli d'acqua 6

1. 
   Conclusioni 6

5. Letteratura 7

Introduzione. Cosa sapevamo dei cristalli?
Cristalli... ma queste sono pietre bellissime, che si trovano raramente. Sono disponibili in diversi colori, la maggior parte sono trasparenti e, soprattutto, hanno una bella forma regolare. Tipicamente, i cristalli sono poliedri, i loro lati (facce) sono perfettamente piatti e i loro bordi sono rigorosamente diritti. Deliziano l'occhio con il meraviglioso gioco di luce nei bordi, la sorprendente correttezza della struttura...

Tutto quanto detto è proprio vero, ma... i cristalli non sono affatto una rarità da museo. I cristalli ci circondano ovunque. I solidi con cui costruiamo case e produciamo macchine, le sostanze che usiamo nella vita di tutti i giorni - quasi tutte appartengono ai cristalli.

Rilevanza dell'opera.

La scienza moderna si sforza di imparare cose nuove, di guardare oltre l'Universo, di svelare i segreti del micromondo. Ma, dietro i grandi traguardi, dimentichiamo ciò che è vicino, di cui non possiamo fare a meno, e che utilizziamo ogni giorno. La rilevanza del lavoro sta nel trovare cose interessanti e insolite nelle vicinanze, in ciò che è disponibile per l'osservazione e lo studio, e non richiede sforzi o spese particolari. Ad esempio, il sale. Il sale, che è su ogni tavola, in ogni casa, conosciuto e familiare, sconosciuto e misterioso! O neve. La neve che giace sotto i nostri piedi.

Obiettivo del lavoro:

impara come coltivare i cristalli a casa.

Obiettivi lavorativi:

· scoprire cosa sono i cristalli e dove si trovano;

· conoscere l'uso dei cristalli;
· coltivare cristalli in casa;
· studiare le condizioni di formazione dei cristalli, le loro forme;
Significato pratico Il lavoro è che può essere utilizzato nelle lezioni di fisica su questo argomento o nelle lezioni di tecnologia per eseguire lavori creativi.

Articolo di letteratura.

1. 
   Cosa sono i cristalli

Il nome "cristallo" deriva da due parole greche: "freddo" e "congelamento", cioè significava "ghiaccio ghiacciato" ai tempi di Omero e si riferiva ai cristalli di rocca considerati ghiaccio pietrificato. La parola "cristallo" suona quasi uguale in tutte le lingue europee. Molti secoli fa, tra le nevi eterne delle Alpi, sul territorio della moderna Svizzera, furono trovati cristalli molto belli, completamente incolori, che ricordano molto il ghiaccio puro. Gli antichi naturalisti li chiamavano così: "crystallos", in greco - ghiaccio; Questa parola deriva dal greco "krios" - freddo, gelo. Si credeva che il ghiaccio, rimanendo a lungo in montagna in caso di forte gelo, si pietrificasse e perdesse la capacità di sciogliersi. Uno dei più autorevoli filosofi antichi, Aristotele, scrisse che “crystallos nasce dall’acqua quando perde completamente calore”. Il poeta romano Claudiano descrisse la stessa cosa in versi nel 390 a.C.:

Nel rigido inverno alpino, il ghiaccio si trasforma in pietra.

Il sole quindi non è in grado di sciogliere una pietra del genere.

Una conclusione simile fu fatta nell'antichità in Cina e Giappone: lì il ghiaccio e il cristallo di rocca erano designati con la stessa parola. E anche nel XIX secolo. i poeti spesso combinavano queste immagini insieme. Ad esempio, A.S Pushkin ha scritto nella sua opera "A Ovidio":

Ghiaccio appena trasparente, che si offusca sul lago,

Il cristallo copriva i getti immobili.

1. 
   Struttura di cristallo

Inizialmente questo termine venne utilizzato solo per indicare corpi naturali trasparenti e sfaccettati, in seguito fu esteso a formazioni opache e perfino non tagliate; Alla fine del XVII secolo. si è notato che c'è una certa simmetria nella loro disposizione. Si è inoltre riscontrato che alcuni minerali opachi presentano anche un taglio naturale regolare e che la forma del taglio è caratteristica di un particolare minerale. È nata l'ipotesi che la forma potesse essere correlata alla struttura interna. Alla fine, furono chiamati cristalli tutti i solidi che hanno la forma naturale di poliedri regolari. La maggior parte dei materiali solidi naturali e artificiali sono policristallini; i cristalli singoli sono chiamati cristalli singoli. La forma naturale dei cristalli è una conseguenza della disposizione ordinata degli atomi nel cristallo. Nel 1784, l’abate francese R. Gayuy scrisse un libro in cui suggerì che i cristalli si formano come risultato della corretta disposizione di minuscole particelle identiche, che chiamò “blocchi molecolari”. Haüy ha mostrato come si possano ottenere bordi lisci e piatti di calcite ponendo tali “mattoni”. Ha spiegato le differenze nella forma delle diverse sostanze con la differenza sia nella forma dei “mattoni” che nel modo in cui erano posati.

La disposizione spaziale periodica tridimensionale era chiamata reticolo cristallino.

La caratteristica principale della struttura cristallina è la sua ripetibilità su distanze rigorosamente identiche. I reticoli cristallini sono molto diversi. Tuttavia, le proprietà comuni a tutti i cristalli sono perfettamente spiegate dalla struttura reticolare dei cristalli.

Cristalli nell'Universo

Nelle nuvole, nelle profondità della Terra, sulle cime delle montagne, nei deserti sabbiosi, nei laghi, nei mari e negli oceani, negli altiforni, negli impianti chimici, nei laboratori scientifici, nelle cellule vegetali, negli organismi vivi e morti - troviamo cristalli ovunque. Molti cristalli sono prodotti dell'attività vitale degli organismi. Alcuni tipi di molluschi hanno la capacità di far crescere la madreperla su corpi estranei catturati nel guscio. Dopo 5-10 anni si formano le perle. I cristalli includono diamanti, rubini, zaffiri e altre pietre preziose. Non c'è posto sulla Terra dove non ci siano cristalli, dove la comparsa, la crescita e la distruzione dei cristalli non si verificano continuamente. Anche i meteoriti, messaggeri del mondo stellare, sono costituiti da cristalli. Negli alieni spaziali - meteoriti - ci sono cristalli conosciuti sulla Terra e cristalli di minerali non presenti sulla Terra.

1. 
   Applicazione dei cristalli.

• 
  I cristalli naturali hanno sempre suscitato la curiosità delle persone. Il loro colore, lucentezza e forma toccavano il senso umano della bellezza e le persone decoravano se stesse e le loro case con loro. Per molto tempo le superstizioni sono state associate ai cristalli; come gli amuleti, avrebbero dovuto non solo proteggere i loro proprietari dagli spiriti maligni, ma anche dotarli di poteri soprannaturali.
• 
  Successivamente, quando gli stessi minerali iniziarono a essere tagliati e lucidati come pietre preziose, molte superstizioni furono conservate nei talismani “portafortuna” e nelle “pietre proprie” corrispondenti al mese di nascita. Tutte le pietre preziose naturali, tranne l'opale, sono cristalline e molte di esse, come il diamante, il rubino, lo zaffiro e lo smeraldo, si trovano come cristalli splendidamente tagliati. I gioielli in cristallo sono popolari oggi come lo erano durante il periodo neolitico.
• 
  Basandosi sulle leggi dell'ottica, gli scienziati stavano cercando un minerale trasparente, incolore e privo di difetti da cui si potessero realizzare lenti mediante molatura e lucidatura. I cristalli di quarzo non colorati hanno le proprietà ottiche e meccaniche necessarie e con essi sono state realizzate le prime lenti, comprese quelle per occhiali. Anche dopo l’avvento del vetro ottico artificiale, la necessità dei cristalli non è scomparsa del tutto; Cristalli di quarzo, calcite e altre sostanze trasparenti che trasmettono radiazioni ultraviolette e infrarosse vengono ancora utilizzati per realizzare prismi e lenti per dispositivi ottici.
• 
  I cristalli sono la base di molti dispositivi moderni: computer, generatori e ricevitori di radiazioni, dispositivi di registrazione magnetica, elettronica di consumo, pannelli solari posizionati sulla superficie esterna dei veicoli spaziali, per la tecnologia laser, ecc.
• 
  Le polveri cristalline (sale, zucchero, medicinali, fertilizzanti minerali, esplosivi, ecc.) sono ampiamente utilizzate nell'industria alimentare, farmaceutica, nell'agricoltura, nella metallurgia e in altri settori.
• 
  Cristalli artificiali. Da molto tempo l'uomo sogna di sintetizzare pietre preziose come quelle presenti in natura. Fino al 20° secolo tali tentativi non hanno avuto successo. Ma nel 1902 fu possibile ottenere rubini e zaffiri che hanno le proprietà delle pietre naturali. Successivamente, alla fine degli anni '40, furono sintetizzati gli smeraldi e nel 1955 la società General Electric e l'Istituto di fisica dell'Accademia delle scienze dell'URSS segnalarono la produzione di diamanti artificiali, che non esistono affatto in natura. Ad esempio, la zirconia cubica: il loro nome deriva dall'abbreviazione FIAN - Istituto fisico dell'Accademia delle scienze, dove furono ottenuti per la prima volta. Gli zirconi cubici sono cristalli di ossido di zirconio cubico ZrO2, che hanno un aspetto molto simile ai diamanti.

Ad esempio, i cuscinetti per orologi e altri strumenti di precisione vengono da tempo realizzati con rubini artificiali.

Cristalli di ghiaccio e neve

Cristalli di acqua ghiacciata, ad es. il ghiaccio e la neve sono noti a tutti. Questi cristalli coprono vaste distese della Terra per quasi sei mesi (e nelle regioni polari tutto l'anno), giacciono sulle cime delle montagne e scivolano giù da esse nei ghiacciai e galleggiano come iceberg negli oceani.

La copertura di ghiaccio di un fiume, un massiccio di ghiacciaio o un iceberg, ovviamente, non è un grande cristallo, ma è costituita da molti cristalli individuali. Non puoi sempre distinguerli perché sono piccoli e sono tutti fusi insieme. A volte questi cristalli possono essere individuati nel ghiaccio che si scioglie, ad esempio nei banchi di ghiaccio primaverile alla deriva su un fiume. Quindi puoi vedere che il ghiaccio è costituito, per così dire, da “matite” fuse insieme, come in un pacchetto piegato di matite:

Gli aghi di ghiaccio raggiungono una lunghezza di 1-2 cm e talvolta raggiungono 10-12 cm.

Nelle giornate gelide, quando il sole non ha ancora avuto il tempo di distruggere le tracce delle gelate notturne, alberi e cespugli sono ricoperti di brina. Sui rami puoi vedere grappoli di sottili aghi esagonali: cristalli di ghiaccio. La foresta è decorata con una favolosa ricchezza di cristalli e un vestito di cristallo. Ogni singolo cristallo di ghiaccio, ogni fiocco di neve è fragile e piccolo.

Modelli gelidi sul vetro della finestra- è sostanzialmente uguale alla brina che si forma sul terreno e sui rami degli alberi. Il meccanismo per la formazione della brina e questi modelli sono gli stessi.

I motivi sul vetro appaiono a causa della formazione di cristalli da gocce d'acqua superraffreddate.

La qualità e l'aspetto del disegno risultante dipendono dall'umidità dell'aria, dalle differenze e dai cambiamenti di temperatura all'interno e all'esterno, dalla superficie del vetro, dalla direzione, dalla forza e dalla velocità del vento. Ecco perché i disegni risultano sempre diversi e non simili tra loro.

Gli scienziati hanno contato un numero enorme di tipi di modelli di ghiaccio. Modelli molto comuni sono i dendriti e le trichiti. I dendriti sulle finestre crescono sotto forma di alberi. A loro volta, i modelli di ghiaccio: le trichiti sembrano formazioni fibrose.

I motivi dendritici compaiono sulle finestre in condizioni di elevata umidità e temperatura interna positiva. Innanzitutto, sul vetro appare un sottile film d'acqua, quindi avviene la cristallizzazione. Poiché lo spessore del film d'acqua è maggiore nella parte inferiore delle finestre, qui si formano gli “alberi” di ghiaccio. Ma con la mancanza di umidità, sulle finestre compaiono dendriti in miniatura

Sugli spigoli vivi del vetro, dove spesso si formano scheggiature e crepe, si formano solitamente motivi di trichite. Nella maggior parte dei casi, sia la fibra principale che le sottili strisce di brina adiacenti sono leggermente curve.

Parte pratica

1.Cristalli di sale in crescita

Molte esigenze tecnologiche per i cristalli hanno stimolato la ricerca sui metodi per coltivare cristalli con proprietà chimiche, fisiche ed elettriche predeterminate. Gli sforzi dei ricercatori non sono stati vani e sono stati trovati metodi per far crescere grandi cristalli di centinaia di sostanze, molte delle quali non hanno analoghi naturali. In laboratorio, i cristalli vengono coltivati ​​in condizioni attentamente controllate per garantire le proprietà desiderate, ma in linea di principio i cristalli di laboratorio si formano come in natura: da una soluzione, fusione o vapore. Gli esperimenti più semplici sulla crescita dei cristalli possono essere eseguiti con il sale da cucina.

Gli esperimenti più semplici sulla crescita dei cristalli possono essere eseguiti con il sale da cucina. Questo è quello che abbiamo fatto.

Abbiamo preparato una soluzione satura di sale da cucina: per fare questo aggiungiamo il sale all'acqua tiepida e mescoliamo finché il sale non si scioglie più e si deposita sul fondo della tazza. Hanno immerso un filo di lana nella tazza e lo hanno messo in un luogo caldo.

I cristalli di sale iniziarono a crescere. Il sale si formava anche all'esterno della tazza, ma non assomigliava molto ai cristalli. Bellissimi cristalli formati sul filo e sul fondo della tazza

I cristalli possono essere coltivati ​​prendendo un seme. cioè un piccolo cristallo e legandolo a un filo, immergilo in una soluzione salina.

I cristalli di sale possono essere coltivati ​​anche sui rami di larice. Per fare questo, devono essere immersi in una soluzione salina e poi dopo un po 'tolti e lasciati asciugare. Sui rami si forma la brina cristallina del sale. Questi rami possono essere utilizzati per realizzare mazzi di fiori.

2. Cristalli di ghiaccio in crescita

Esperienza 1. Versare l'acqua in un piccolo piattino da tè profondo. Metti il ​​piattino nella neve. Dopo qualche tempo la temperatura dell'acqua raggiungerà 0°C, ma l'acqua continuerà a cedere calore. Perdendo calore, l'acqua a 0°C nel sottovaso inizierà a ghiacciare. Sulla superficie dell'acqua appariranno cristalli di ghiaccio trasparenti e allungati a forma di aghi. Apparendo separatamente, si uniscono rapidamente in gruppi e formano una dura crosta di ghiaccio sulla superficie dell'acqua. Se visti attraverso una lente d'ingrandimento, i cristalli di ghiaccio hanno la forma di prismi esagonali molto allungati. Tra di loro ci sono molte “stelle” a sei punte. Si tratta di aghi disposti in un gruppo stravagante e che formano una sottile struttura a stella. Aumentando e crescendo, gli aghi di ghiaccio si incontrano e si ramificano. Ecco come si formano i motivi di brina sul vetro delle finestre. Il raffreddamento rapido è necessario per la formazione dei dendriti.

Esperienza 2. Metti una grande goccia d'acqua su un piccolo pezzo di vetro pulito. Raffreddare molto il vetro premendolo contro la neve o la miscela refrigerante. Una volta congelata, una goccia d'acqua darà bellissimi cristalli sotto forma di varie stelle. Tali stelle cristalline si formano in goccioline d'acqua trasportate dal movimento dell'aria ad un'altezza considerevole. Durante la stagione fredda, le stelle dei fiocchi di neve cadono e raggiungono il suolo. Diciamo: "Sta nevicando".
Conclusioni. Quindi, nel corso del nostro lavoro, abbiamo imparato di più sui cristalli, scoperto che ci sono molte cose interessanti e insolite intorno a noi, e questo è accessibile all'osservazione e allo studio e non richiede molti sforzi o spese. Abbiamo provato a far crescere i cristalli e ci siamo riusciti.

Letteratura.

1. 
   Grande Enciclopedia Russa, 16 volumi. M - Casa editrice scientifica "Big Russian Encyclopedia" 2010.
2. 
   M.P.Shaskolskaya. Cristalli. M- “Scienza” 1985.

3. Materiale da GeoWiki - un'enciclopedia aperta sulle scienze della Terra.

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

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

6. Cristallografia moderna. M., 1979-1981.T.1-4; Chuprunov E.V., Khokhlov A.F., Fadeev M.A. Cristallografia. M., 2000;

Kondratyev Filippo

Un cristallo del peso massimo di 1 kg può essere coltivato in laboratorio entro 24 ore. Per molte persone, coltivare cristalli è diventata una necessità necessaria. passatempo. L'articolo discute i metodi per coltivare cristalli singoli da vari sali

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Anteprima:

Istituzione comunale di bilancio educativo

"Syasstroy Scuola Secondaria N. 2"

Lavoro scientifico e pratico

Sul tema:

"Cristalli in crescita"

Responsabile: insegnante di chimica

Bochkova Irina Anatolevna

Syasstroy

anno 2012.

introduzione

Giustificazione dell'argomento del progetto e sua rilevanza pagina 2

1. Revisione analitica

1.1 Cos'è un cristallo pagina 3

1.2 Forme di cristallo pagina 3

1.3 Metodi di formazione dei cristalli pagina 4

1.4 Applicazione dei cristalli pagina 42. Parte sperimentale

2.1 Preparazione della soluzione madre pagina 6

2.2 Coltivare il seme pagina 6

2.3 Coltivazione di cristalli singoli p.6

3.4 Salvataggio dei cristalli pagina 6Risultati dell'esperimento pagina 6

Conclusioni pagina 6

Bibliografia pagina 6

introduzione

Giustificazione per la scelta dell'argomento del progetto e sua rilevanza:

"Quasi tutto il mondo è cristallino. Il mondo è dominato dal cristallo e dal suo solido,

Leggi semplici"

L'accademico Fersman A.E.

Dai libri ho imparato che i cristalli si ottengono in laboratorio, ma esistono anche in natura. Ad esempio, fiocchi di neve, motivi gelidi sui vetri delle finestre e brina che decora i rami spogli degli alberi in inverno. Molti cristalli sono prodotti di scarto degli organismi. Alcuni tipi di molluschi hanno la capacità di far crescere la madreperla su corpi estranei catturati nel guscio. Dopo 5-10 anni si formano le perle. I cristalli includono diamanti, rubini, zaffiri e altre pietre preziose. In un giorno in laboratorio puoi far crescere un cristallo di sale del peso di circa 1 chilogrammo. I cristalli sono ampiamente utilizzati nella scienza, nell'industria, nell'ottica e nell'elettronica.

Ero molto interessato a questo argomento e ho deciso di coltivare cristalli di sale a casa.

Obiettivo del lavoro: Impara a coltivare i cristalli.

Compiti:

1. Studia la letteratura sui cristalli e sui metodi per coltivarli.

2. Coltiva cristalli singoli di vari sali.

Piano di lavoro del progetto

1. Studiare la letteratura su argomenti:

1. Cosa sono i cristalli;
2. Tipi di cristalli;
3. Il significato dei cristalli per l'uomo;
4. Coltivare cristalli a casa.
5. Applicazioni dei cristalli

2. Completare la parte pratica.

1. Formulazione di conclusioni.
2. Preparazione di un rapporto di lavoro.
3. Creazione di una presentazione al computer basata sui materiali ottenuti nel lavoro.
4. Tutela del progetto.

1. Revisione analitica

1. Cos'è un cristallo

Un cristallo è uno stato solido della materia. Ha una certa forma e un certo numero di facce a causa della disposizione dei suoi atomi. Tutti i cristalli di una sostanza hanno la stessa forma, sebbene possano differire nelle dimensioni.

Ogni sostanza chimica, che in determinate condizioni termodinamiche si trova allo stato cristallino, corrisponde ad una specifica struttura cristallina.

Esistono centinaia di sostanze in natura che formano i cristalli. L'acqua è uno dei più comuni tra questi. L'acqua ghiacciata si trasforma in cristalli di ghiaccio o fiocchi di neve.

I cristalli minerali si formano anche durante alcuni processi di formazione delle rocce. Grandi quantità di roccia calda e fusa nelle profondità sotterranee sono in realtà soluzioni minerali. Quando le masse di queste rocce liquide o fuse vengono spinte verso la superficie terrestre, iniziano a raffreddarsi.

Si raffreddano molto lentamente. I minerali si trasformano in cristalli quando passano dallo stato liquido caldo a quello solido freddo. Ad esempio, il granito roccioso contiene cristalli di minerali come quarzo, feldspato e mica. Milioni di anni fa, il granito era una massa fusa di minerali allo stato liquido. Attualmente nella crosta terrestre sono presenti ammassi di rocce fuse che lentamente si raffreddano e formano cristalli di vario tipo.

1.2 Forme di cristallo

I cristalli possono presentarsi in tutti i tipi di forme. Tutti i cristalli conosciuti nel mondo possono essere suddivisi in 32 tipi, che a loro volta possono essere raggruppati in sei tipi. I cristalli possono avere dimensioni diverse. Alcuni minerali formano cristalli visibili solo al microscopio. Altri formano cristalli che pesano diverse centinaia di chili.

Sono considerate cristalline le sostanze i cui atomi sono disposti regolarmente in modo da formare un reticolo tridimensionale regolare, detto cristallino. I cristalli di numerosi elementi chimici e i loro composti hanno notevoli proprietà meccaniche, elettriche, magnetiche e ottiche.

Lo scienziato russo E.S. Fedorov ha stabilito che in natura possono esistere solo 230 diversi gruppi spaziali, che coprono tutte le possibili strutture cristalline. La maggior parte di essi (ma non tutti) si trovano in natura o sono creati artificialmente. I cristalli possono assumere la forma di vari prismi, la cui base può essere un triangolo regolare, un quadrato, un parallelogramma ed un esagono.

I reticoli cristallini dei metalli hanno spesso la forma di un cubo a facce centrate (rame, oro) o a corpo centrato (ferro), nonché di un prisma esagonale (zinco, magnesio).

La classificazione dei cristalli e la spiegazione delle loro proprietà fisiche può basarsi non solo sulla forma della cella unitaria, ma anche su altri tipi di simmetria, ad esempio la rotazione attorno ad un asse. L'asse di simmetria è una linea retta, quando ruotato di 360° attorno alla quale il cristallo si allinea più volte con se stesso. Il numero di questi allineamenti è chiamato ordine degli assi. Esistono reticoli cristallini con assi di simmetria di 2°, 3°, 4° e 6° ordine. È possibile la simmetria del reticolo cristallino rispetto al piano di simmetria, nonché una combinazione di diversi tipi di simmetria.

La maggior parte dei solidi cristallini sono policristalli, perché In condizioni normali, è abbastanza difficile far crescere i singoli cristalli; tutti i tipi di impurità interferiscono con questo. La tecnologia moderna richiede cristalli con un elevato grado di purezza, quindi la scienza si trova ad affrontare la questione dello sviluppo di metodi efficaci per la coltivazione artificiale di singoli cristalli di vari elementi chimici e dei loro composti.

La coltivazione dei cristalli è un hobby i cui aderenti creano i propri club e partecipano a competizioni. La coltivazione dei cristalli è un processo tecnologico complesso, quindi più a lungo aspetti, più impressionanti saranno i risultati.

1.3 Metodi per la formazione dei cristalli

Esistono tre modi per formare i cristalli: cristallizzazione da una massa fusa, da una soluzione e dalla fase gassosa. Un esempio di cristallizzazione da fusione è la formazione di ghiaccio dall'acqua (dopo tutto, l'acqua è ghiaccio fuso), così come la formazione di rocce vulcaniche. Un esempio di cristallizzazione da soluzione in natura è la precipitazione di centinaia di milioni di tonnellate di sale dall'acqua di mare. Quando un gas (o vapore) si raffredda, le forze elettriche di attrazione uniscono gli atomi o le molecole in un solido cristallino: si formano i fiocchi di neve.

I metodi più comuni per la crescita artificiale dei singoli cristalli sono la cristallizzazione da soluzione e da fusione. Nel primo caso, i cristalli crescono da una soluzione satura con lenta evaporazione del solvente o con una lenta diminuzione della temperatura.

Se una sostanza solida viene riscaldata, si trasformerà in uno stato liquido: si scioglierà. Le difficoltà nella crescita dei singoli cristalli dalle fusioni sono associate a temperature di fusione elevate. Ad esempio, per ottenere un cristallo di rubino, è necessario sciogliere la polvere di ossido di alluminio, e per questo è necessario riscaldarlo ad una temperatura di 2030°C.

1.4 Applicazione dei cristalli

Le applicazioni dei cristalli nella scienza e nella tecnologia sono tante e varie. Lasciate che vi faccia alcuni esempi.

I cristalli hanno svolto un ruolo importante in molte innovazioni tecniche del XX secolo. Alcuni cristalli generano una carica elettrica quando deformati. Applicazione per la produzione di generatori di radiofrequenza con stabilizzazione tramite cristalli di quarzo. Facendo vibrare una lastra di quarzo nel campo elettrico di un circuito oscillatorio a radiofrequenza, è possibile stabilizzare la frequenza di ricezione o trasmissione.

Diamante.

Il più duro e raro dei minerali naturali è il diamante. Grazie alla sua eccezionale durezza, il diamante svolge un ruolo enorme nella tecnologia. Le seghe diamantate vengono utilizzate per tagliare le pietre. Il diamante è di enorme importanza durante la perforazione delle rocce e nelle operazioni minerarie. Le punte diamantate vengono inserite negli strumenti per incisione, nelle macchine divisorie, negli apparecchi per prove di durezza e nei trapani per pietra e metallo. La polvere di diamante viene utilizzata per levigare e lucidare pietre dure, acciaio temprato, leghe dure e superdure. Il diamante stesso può essere tagliato, lucidato e inciso solo con diamante. Le parti più critiche dei motori nella produzione automobilistica e aeronautica vengono lavorate con frese e trapani diamantati.

Corindoni.

Il rubino e lo zaffiro sono tra le pietre preziose più belle e costose. Il rubino rosso sangue e lo zaffiro azzurro sono lo stesso minerale: corindone, ossido di alluminio A 12O3 . La differenza di colore è dovuta a piccolissime impurità.

Corindone marrone modesto, poco appariscente, opaco, fine: smeriglio utilizzato per pulire il metallo di cui è composta la carta vetrata. Il corindone con tutte le sue varietà è una delle pietre più dure sulla Terra, la più dura dopo il diamante. Il corindone può essere utilizzato per forare, smerigliare, lucidare, affilare pietre e metalli. Le mole, le pietre per affilare e le polveri abrasive sono realizzate in corindone e smeriglio.

L'intera industria dell'orologeria funziona con rubini artificiali. Nelle fabbriche di semiconduttori, i circuiti più fini vengono disegnati con aghi di rubino. Nell'industria tessile e chimica, i guidafili in rubino attirano fili da fibre artificiali, nylon e nylon.

La nuova vita del rubino è un generatore quantistico laser o ottico (OQG). Nel 1960 È stato creato il primo laser a rubino. Si è scoperto che il cristallo di rubino amplifica la luce. Il laser brilla più di mille soli.

Un potente raggio laser dall'enorme potenza. Brucia facilmente lamiere, salda fili metallici, brucia tubi metallici e pratica i fori più sottili nelle leghe dure e nel diamante. Queste funzioni vengono eseguite da un laser solido che utilizza rubino, granato e neodite. Nella chirurgia oculare vengono spesso utilizzati laser al neodino e laser a rubino.

Lo zaffiro è trasparente, quindi da esso vengono realizzate piastre per strumenti ottici. La maggior parte dei cristalli di zaffiro è destinata all'industria dei semiconduttori.

Quarzo.

La selce, l'ametista, il diaspro, l'opale, il calcedonio sono tutte varietà di quarzo. Piccoli granelli di quarzo formano la sabbia. E la varietà di quarzo più bella e meravigliosa è il cristallo di rocca, ad es. cristalli di quarzo trasparenti. Pertanto, lenti, prismi e altre parti di strumenti ottici sono realizzati in quarzo trasparente.

Le proprietà elettriche del quarzo sono particolarmente sorprendenti. Se comprimi o allunghi un cristallo di quarzo, sui suoi bordi appaiono delle cariche elettriche. Questo è l'effetto piezoelettrico nei cristalli. I cristalli piezoelettrici sono ampiamente utilizzati per riprodurre, registrare e trasmettere il suono.

Polaroid.

Il materiale policristallino Polaroid ha trovato il suo utilizzo anche nella tecnologia.

Polaroid è una sottile pellicola trasparente completamente riempita di minuscoli cristalli trasparenti a forma di ago di una sostanza che birifrange e polarizza la luce. Tutti i cristalli si trovano paralleli tra loro, quindi polarizzano tutti equamente la luce che passa attraverso il film. Le pellicole Polaroid vengono utilizzate negli occhiali Polaroid. Le polaroid annullano il bagliore della luce riflessa, consentendo a tutta l'altra luce di passare. Sono indispensabili per gli esploratori polari, che devono costantemente guardare l'abbagliante riflesso dei raggi del sole su un campo di neve ghiacciato.

Gli occhiali Polaroid aiuteranno a prevenire le collisioni con le auto in arrivo, che molto spesso si verificano a causa del fatto che le luci dell'auto in arrivo accecano il conducente e lui non vede questa macchina. Se il parabrezza delle auto e il vetro dei fari delle auto sono fatti di Polaroid, ed entrambe le polaroid vengono ruotate in modo tale da spostare i loro assi ottici, il parabrezza non lascerà entrare la luce dei fari di un'auto in arrivo e "si spegnerà". Esso."

L'elenco degli usi dei cristalli è piuttosto lungo ed è in continua crescita.

2. Parte sperimentale

2.1 Preparazione della soluzione madre

Sciogliere il sale in acqua calda fino ad ottenere una soluzione satura. La soluzione satura è stata filtrata. Ho lasciato raffreddare lentamente la soluzione.

Ho coltivato cristalli di allume di potassio, solfato di alluminio e potassio KAl(SO 4 ) 2 , solfato di rame, solfato di ferro.

2.2 Coltivare il seme

Il giorno dopo, sul fondo del bicchiere si formarono cristalli di sale. La soluzione è stata drenata, i cristalli sono stati accuratamente separati l'uno dall'altro ed è stato selezionato quello più grande e corretto.

2.3 Coltivazione di cristalli singoli

Preparato una nuova soluzione satura. Ho legato il cristallo-seme a un filo, l'ho fissato a una matita e ho immerso il cristallo nella soluzione. Ho osservato i cristalli crescere per diverse settimane.

1. Salvare i cristalli

I singoli cristalli cresciuti furono essiccati e rivestiti con vernice incolore per preservare l'acqua di cristallizzazione.

Risultati dell'esperimento

Ho coltivato druse e monocristalli di solfato di rame e monocristalli di allume di potassio. L'allume di potassio è stato colorato con colorante alimentare.

conclusioni

1. La forma di un cristallo è determinata dalla forma del suo reticolo cristallino.
2. Le impurità nella soluzione salina influenzano la forma del cristallo.
3. Cristalli in crescita- Il processo è divertente, ma richiede un atteggiamento attento e attento nei confronti del tuo lavoro.

Bibliografia