МАОУ «Лицей № 3» г. Чебоксары

Учебная научно-практическая конференция

Секция «Физика»

Сравнение условий выращивания кристаллов медного купороса

Автор:

Баранов Кирилл Юрьевич,

ученик 8 «А» класса

Учитель:

Николаев Константин Борисович

Учитель МАОУ «Лицей № 3»

Куратор:

Кузнецов Иван Игоревич

Ученик МАОУ «Лицей № 3»

Чебоксары – 2012

Оглавление

1. Введение: 3

2. Основная часть: 4

   1. Начало работы; 4

   2. Основная информация о кристаллах; 4

   3. Науки о кристаллах; 4

   4. Способы кристаллизации и их пояснения; 4

   5. Выделение критериев и выбор наиболее подходящего способа; 4

   6. Точное описание технологий изготовления кристалла; 4

   7. Обоснование выбора кристаллов медного купороса; 5

   8. Ход работы; 5

   9. Результаты опыта; 5

   10. Выводы; 5

   11. Практическое значение; 6

   12. Примечания; 6

3. Заключение 7

4. Библиография 8

5. Приложение 9

   1. Точная информация о медном купоросе; 9

   2. Таблица сравнение сосудов по дням(дневник исследования); 10

Введение

Актуальность моего проекта в том, в данный момент результаты, полученные мною, пригодятся мне на уроках химии. В будущем я собираюсь проводить некоторые лабораторные работы дома, на тему выращивания кристаллов других веществ, поэтому данный опыт будет очень полезен мне.

Гипотеза работы: Я предположил, что кристаллы медного купороса могут появляться при создании определенных условий; значит, если изменять условия кристаллизации и растворять различные вещества, то можно получать кристаллы разных свойств.

Цель работы: Вырастить кристаллы Медного купороса(Далее CuSO4) в различных условиях, и сравнить их по свойствам.

Продукт проекта: Таблица сравнения свойств выращенных кристаллов.

Реализацию цели я планирую через следующие задачи:

1. Изучить литературу по данной теме.

2. Изучить способы выращивания кристаллов в домашних условиях;

3. Вырастить кристаллы различных веществ из растворов;

4. Изучить условия образования кристаллов разных веществ, их формы, цвета;

5. Проанализировать полученные результаты;

Объект исследования: кристаллы, образовавшиеся из растворов.

Методы исследования:

1. Поиск необходимой информации.

2. Проведение эксперимента.

3. Наблюдение

4. Сравнение полученных результатов и соотнесение его с гипотезой

Ценность моих результатов будет в их оригинальности, потому что выращивать их буду я, и измерения я буду проводить только по своим результатам, но никак не сравнивать их с другими, полученными в книгах и на сайтах в интернете.

Моим личным вкладом будет проведение опыта лично, а не на чьих-нибудь уже выращенных кристаллах, и сравнение только мной полученных результатов, то есть эти результаты будут научно-полезны(при проведении мной правильно построенных опытов).

Основная Часть

2.1. Для того, чтобы провести свои практические исследования, я должен был найти нужную мне информацию о кристаллах, что из себя представляют кристаллы, какие у них свойства. Поэтому я обратился к теоретическим источникам в этой области. Для этого я использовал ресурсы Интернета и книги.

2.2.В книге 6. Ольгин О., «Опыты без взрывов» давалось основное определение кристаллов:

Кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве. Поэтому кристаллы имеют плоские грани. Например, крупинка обычной поваренной соли имеет плоские грани, составляющие между собой прямые углы.

Кристалл – однородное твердое тело, мельчайшее составляющее которое – атомы, расположенные в строгом порядке и образуют кристаллическую решетку. Так же, как и цвет, блеск – один из параметров определения минералов. Самыми распространенными определениями блеска являются алмазный блеск, стеклянный блеск, матовый. Кристаллы, выращенные мною, так же имеют красивый блеск.

2.3.Науки, изучающие кристаллы

• кристаллография изучает идеальные кристаллы c точки зрения законов симметрии и сопоставляет их с кристаллами реальными.

• структурная кристаллография занимается определением внутренней структуры кристаллов и классификацией кристаллических решеток.

• кристаллооптика изучает оптические свойства кристаллов.

• кристаллохимия изучает закономерности образования кристаллов из различных веществ и в разных средах.[6]

Из этих наук наиболее полезными оказались кристаллохимия и кристаллография, потому что способы выращивания кристаллов медного купороса я взял из кристаллохимии, а в кристаллографии содержатся основные знания о кристаллах.

Прочитав данную литературу, я заметил, что людей давно интересует тема кристаллов, далее, что уже была выдвинута теория, как образуются кристаллы, и некоторые рецепты и способы выращивания кристаллов. Также я узнал основные понятия слова кристалл, что мне тоже поможет.

2.4.Кристаллы могут расти как в природе, так и в искусственных условиях. Кристаллизацию можно вести разными способами:

Кристаллы могут расти при конденсации паров– так получаются снежинки и узоры на холодном стекле. Другой метод получения кристаллов – постепенное удаление воды из насыщенного раствора. Также есть выращивание кристаллов из расплавленных веществ при медленном охлаждении жидкости.

2.5.При выборе наилучшего способа я выделил несколько критериев:

1. Возможность использования в домашних условиях;

2. Наличие выполнимых условий;

3. Недорогая стоимость использования способа;

Итак я выбрал два основных способа, так как они наиболее лечше подходили под мои критериий:

1 способ: Он основан на приготовлении пересыщенного раствора при высоких температурах, и дальнейшем остывании раствора, вследствие чего лишние атома кристаллогидратов будут соединятся в кристаллы. Процесс этот очень длительный.

2 способ: При испарении («высыхании») вода превращается в пар и улетучивается. Но растворённые в воде химические вещества не могут испариться вместе с ней и оседают в виде кристаллов. . И в этом случае, чем медленнее испаряется вода, тем лучше получаются кристаллы. Именно по такому этот способ (случайно) я также употребил.

Наиболее всего подходил 1 способ, так как он был из всех наименее затратным, не требовал лабораторных условий, и не требовал особо высоких температур(различалось только время).

2.6.Точное описание технологий изготовления кристалла первым способом:

При охлаждении раствора частички вещества (молекулы, ионы), которые уже не могут находиться в растворенном состоянии, слипаются друг с другом, образуя крошечные кристаллы-зародыши. Образованию зародышей способствуют примеси в растворе, например пыль, мельчайшие неровности на стенках сосуда (химики иногда специально трут стеклянной палочкой по внутренним стенкам стакана, чтобы помочь кристаллизации вещества). Если раствор охлаждать медленно, зародышей образуется немного, и, обрастая постепенно со всех сторон, они превращаются в красивые кристаллики правильной формы. При быстром же охлаждении образуется много зародышей, причем частички из раствора будут «сыпаться» на поверхность растущих кристалликов, как горох из порванного мешка; конечно, правильных кристаллов при этом не получится, потому что находящиеся в растворе частицы могут просто не успеть «устроиться» на поверхности кристалла на положенное им место. Кроме того, множество быстро растущих кристалликов так же мешают друг другу, как несколько паркетчиков, работающих в одной комнате. Посторонние твердые примеси в растворе также могут играть роль центров кристаллизации, поэтому чем чище раствор, тем больше шансов, что центров кристаллизации будет немного.

2.7.Я выбрал медный купорос, потому что он в данном случае результат наиболее заметен, купорос является довольно дешёвым материалом, и кристаллы получаются ярко-выраженные по размерам.

При использовании всех способов наилучшие результаты получаются, если используется затравка – небольшой кристалл правильной формы, который помещают в раствор или расплав. Таким способом получают, например, кристаллы рубина. Выращивание кристаллов драгоценных камней проводят очень медленно, иногда годами. Если же ускорить кристаллизацию, то вместо одного кристалла получится масса мелких. (Так у меня и получилось в случае холодных и обычных условий.).