Проєкт «Вирощування дивних кристалів»

У своїй учнівській науково-дослідницькій роботі (проєкті) на тему "Вирощування дивних кристалів" з курсу "Пізнаємо природу" та "Довкілля" учениця 5 класу досліджує процес вирощування кристалів з мідного купоросу, із солі і соди, з кварців та аметистових кристалів у домашніх умовах.

Докладніше про роботу:

В основі індивідуального дослідницького проєкту про вирощування дивних кристалів з курсу "Пізнаємо природу" (Довкілля, природрознавство) лежить вивчення теорії про кристали, їх будову та походження. В роботі наведена повна класифікація кристалів, дається визначення поняття і з'ясовується, де і як застосовуються кристали, за якими принципами вибираються кристали для тієї чи іншої діяльності людини.

У роботі над навчальним дослідницьким проєктом на тему «Вирощування дивних кристалів» учениця 5 класу виклала цікаві факти про кристали, а також описала проведені досліди, в рамках яких були вирощені та використані як декоруючий матеріал кристали мідного купоросу, харчової соди, галунів та аметистові кристали в домашніх умовах. Учениця школи провела порівняльний аналіз всіх вирощених кристалів.

Зміст

Вступ
1. Кристали.
1.1. Що таке кристали?
1.2. Класифікація кристалів.
1.3. Застосування кристалів.
1.4. Цікаві факти про кристали.
2. Експериментальна частина.
3. Анкетування.
Висновок
Список літератури
Додаток

Одного разу, гортаючи сторінки енциклопедії, мене сподобалося зображення неймовірно красивого каміння, що сяє, різного кольору, розміру та форми. Мама пояснила, що це кристали. Говорячи про кристали, ми найчастіше уявляємо собі блискучі, випромінюючі світло і колір кристали дорогоцінного каміння - топазів, рубінів, аметистів, діамантів.

Але, виявляється, насправді майже весь світ кристалічний, і з кристалічними речовинами ми зустрічаємося на кожному кроці – вдома, у школі, на вулиці. Ми їмо кристали, наприклад, сіль чи цукор, ми ходимо кристалами, отже вони хрумтять під ногами, лікуємося кристалами. Сіль і цукор, сніг, лід, глина та пісок, сотні інших речовин - все це не що інше, як кристали. Нині ж, у спеціально обладнаних лабораторіях — справжніх фабриках кристалів — люди навчилися вирощувати штучні кристали.

Актуальність роботи: кристали грають велику роль у житті людини. Їх використовують як прикраси, елементи декору, в науці та техніці.

І мені захотілося з'ясувати самій, що таке кристали? Як вони з'являються у природі? Де їх можна використати? І найголовніше, чи зможу я сама виростити кристал в домашніх умовах? Вивчаючи різну літературу, дізналася, що кристали можна вирощувати і в домашніх умовах. Моєму захопленню не було меж!

Мною було прийнято рішення - виростити кристал, користуючись набором дослідів «Вирости свій кристал». На щастя, моя мати – вчитель хімії. І вона запропонувала мені виростити кристали мідного купоросу, кристали з харчової соди, кристали з кухонної солі та кристали з галуну в такі ж терміни, але з набагато меншими витратами. У результаті було прийнято рішення вирощувати кристали у різний спосіб.

Гіпотеза: припустимо, що можна вирощувати кристали в домашніх умовах.

Я поставила перед собою мету: дослідити процес вирощування кристалів із мідного купоросу, із солі, із соди, із галунів та аметистових кристалів (з набору «Вирости свій кристал») у домашніх умовах.

А для цього визначила такі завдання:

• Вивчити літературу про походження кристалів;
• З'ясувати, де і як застосовуються кристали;
• Виростити кристали мідного з купоросу, з харчової соди, з галунів, з кухонної солі та аметистові кристали в домашніх умовах та порівняти отримані кристали;
• Використовувати вирощені кристали як елемент декорування.

Об'єкт дослідження: процес вирощування кристалів.

Предмет дослідження: кристали мідного купоросу та кристали з набору «Вирости свій кристал».

Методи:

• Аналіз та систематизація;
• Експеримент;
• Порівняння;
• Анкетування;
• Узагальнення;
• Використання ІКТ.

«Кристал» означає грецькою мовою «лід» або «гірський кришталь». Кристали – це тверді речовини, що мають правильну геометричну форму та певну кількість граней. Всі кристали однієї речовини мають однакову форму, хоча можуть відрізнятися розмірами. Кристали можуть бути утворені людиною в лабораторії чи природі.

Існують сотні речовин, що утворюють кристали. Вода — одна з найпоширеніших із них. Замерзаюча вода перетворюється на кристали льоду або сніжинки. Мінерали теж перетворюються на кристали, коли переходять зі стану гарячої рідини на холодну тверду форму. Наприклад, гірський граніт містить кристали таких мінералів, як кварц, польовий шпат та слюда. Мільйони років тому граніт був розплавленою масою мінералів у рідкому стані. В даний час у земній корі є маси розплавлених гірських порід, які повільно охолоджуються та утворюють кристали різних видів.

Кристали - це тверді тіла з дуже строгим розташуванням складових їх невидимих ​​частинок. Тому і мають правильну форму, рівні грані та завжди дуже гарні.

Всі кристалічні сполуки можна розділити на моно- та полікристалічні. Монокристал є монолітом з єдиною непорушеною кристалічною решіткою. Природні монокристали великих розмірів трапляються дуже рідко. Більшість кристалічних тіл є полікристалічними, тобто складаються з безлічі дрібних кристаликів, іноді видно лише при сильному збільшенні.

Крім того, що кристали дуже гарні, вони широко використовуються людьми у багатьох сферах діяльності. Ми щодня їмо кристали. Цукор, сіль – це також кристали. На шоколаді іноді з'являється білий наліт – це виділяються кристали цукру.

Особливе місце серед кристалів займають дорогоцінні камені, які з давніх часів привертають увагу людини. Здавна люди навчилися вирощувати такі штучні кристали, як рубіни. Кристали мають дивовижну красу, тому з давніх-давен застосовуються для виготовлення ювелірних виробів. А ще вирощують найтвердіші у світі кристали — алмази.

Деякі живі організми виявляються справжніми "фабриками" кристалів: корали, наприклад, утворюють цілі острови, складені з найдрібніших кристалів кальцію.

Кристали бувають не тільки природними, а й штучними, які вирощує людина у спеціальних лабораторіях. І тому кристали вже давно стали основою багатьох сучасних пристроїв. Вони головні елементи електроніки: комп'ютерів, генераторів і приймачів випромінювання (у тому числі лазерного), пристроїв магнітного запису, побутової електроніки тощо.

Природа продовжує підносити нам сюрпризи, створюючи нові чудеса. У 2000 році, в мексиканській пустелі була відкрита незвичайна печера, де знаходяться найбільші природні кристали. На глибині 300 метрів, у робочій шахті, шахтарі виявили порожнечі, в яких їхньому погляду відкрилися величезні кристали гіпсу.

Печера з цими кристалами відома як Печера Кристалів-Гігантів. Потрапити до печери без спеціального обмундирування та обладнання неможливо без ризику для життя. Температура повітря там становить близько 50 ° C, а вологість - майже 100%! Навіть у спеціальному костюмі перебувати у цих печерах можна не дуже довго – близько години.

Компанія "Swarovski" до свого століття відкрила унікальний музей в Австрії "Кришталеві світи", справжню кришталеву печеру. У цьому музеї безліч справжніх скарбів з кришталю. Тут же зберігаються представники найбільших та крихітних кристалів. Найбільший огранований кристал важить понад 62 кг.

Ще до того, як почати вирощувати кристали, потрібно пам'ятати про елементарні правила безпеки.

Правила техніки безпеки:

1. Не можна при експериментах користуватися харчовим посудом
2. Не можна їсти під час проведення дослідів.
3. Не можна проводити досліди із невідомими речовинами.
4. При проведенні дослідів бажано використовувати рукавички та захисний одяг.
5. При попаданні розчину на шкіру необхідно відразу промити те місце, куди потрапив розчин, чистою водою.

Мета: навчитися вирощувати аметистові кристали (з набору «Вирости свій кристал») у домашніх умовах.
Обладнання: піддон для вирощування кристалів, підставка для кристалу, паличка або ложечка для перемішування, фотоапарат (для фотографування етапів досліду).
Реактиви: вода, матеріали із набору «Вирости свій кристал».

Хід роботи:

1. Встановити піддон на рівній поверхні в сухому теплому місці.
2. Розрізати картонну заготовку на лінії перфорації.
3. Зібрати картонний каркас основи кристала та вставити його у пластикову підставку.
4. Зафіксувати картон між виступами у заглибленнях.
5. Вилити розчин у підставку.
6. Залишити на дні баночки та кришки трохи розчину.
7. Дати йому повністю висохнути.
8. Через 12:00 на верхніх гранях основи з'являються перші кристали.
9. Розчин повністю розчиняється протягом 1-2 днів.

Мета: навчитися вирощувати кристали із харчової соди в домашніх умовах.
Обладнання: 2 склянки, нитка з вовни 35 см, ложка, 2 скріпки, блюдце, фотоапарат (для фотографування етапів досвіду).
Реактиви: гаряча вода, пачка харчової соди.

Хід роботи:

1. У кожну склянку налили гарячу воду до половини.
2. Додали по 6 чайних ложок соди та ретельно перемішали.
3. Коли сода розчинилася повністю, додали ще по 2 ложки, доки не утворився нерозчинний осад.
4. Між склянками помістили блюдце.
5. До кінців нитки прикріпили скріпки. Вони виконують роль якоря. Кінці нитки опустили до склянок.
6. Розташували нитку так, щоб вона провисла, але не торкалася блюдця.
7. Кристали утворюються і на блюдці, куди стікає розчин із нитки.

Мета: навчитися вирощувати кристали з галунів у домашніх умовах.
Обладнання: 3 склянки, ложка, фотоапарат (для фотографування етапів досвіду).
Реактиви: гаряча вода, тепла вода, холодна вода, галун, перманганат калію (марганцівка), зеленка.

Хід роботи:

1. У першу склянку налили гарячої води, у другу – теплої, у третю – холодної.
2. У кожну склянку додали по 3 ложки галун і перемішали.
3. Коли галун розчинилися, додавали до тих пір, поки на дні склянки не утворився осад.
4. У першу склянку додали барвник зеленку, у другу – марганцівку, третю – без барвників.
5. Через тиждень у розчинах галунів утворилися кристали різного кольору та різного розміру.

Мета: навчитися вирощувати кристали мідного купоросу в домашніх умовах.
Обладнання: ємність для вирощування кристалів (банка), паличка або ложечка для перемішування, фільтр, фотоапарат (для фотографування етапів досвіду).
Реактиви: вода, порошок мідного купоросу.

Хід роботи:

1. Висипаємо порошок мідного купоросу у скляну банку.
2. Кип'ятимо 150 мл води і виливаємо окріп у банку.
3. Протягом 2-3 хвилин інтенсивно перемішуємо дерев'яною паличкою гарячу воду до розчинення порошку.
4. Опускаємо основу зростання кристала на дно банки (нитку з прив'язаним до кінця кристалом мідного купоросу), закриваємо кришкою.
5. Через 24 години знімаємо кришку та залишаємо кристал рости.
6. Чекаємо, коли кристали наростуть на нитку.
7. Акуратно виймаємо нитку із кристалами з банки. Висушуємо їх.

Мета: навчитися вирощувати кристали із солі в домашніх умовах.
Обладнання: ємність для вирощування кристалів (банка), паличка або ложечка для перемішування, фільтр, фотоапарат (для фотографування етапів досвіду).
Реактиви: вода, кухонна сіль.

Хід роботи:

1. У банку наливаємо 300 мл гарячої води.
2. У воді розчиняємо сіль доти, поки сіль не перестане розчинятися (готовимо концентрований розчин).
3. У банку з розчином поміщаємо основу - затравку для кристала (кристал солі).
4. Банку із розчином щільно закриваємо. Через 24 години кришку знімаємо.
5. За тиждень з'являється кристал.
6. Як тільки кристал досяг потрібних розмірів, витягуємо з банки та висушуємо його.

Я розглянула кристали з харчової соди, мідного купоросу, галунів, кухонної солі та кристали з набору «Вирости свій кристал». Ось які висновки я зробила:

• Кристали мають різний колір: у мідного купоросу – блакитний, кристали з кухонної солі прозорі, кристали із соди – білі, кристали з галунів вийшли різного кольору, а кристали з набору – бузкові.
• Вони мають різну форму: грані мідного купоросу схожі на ромби, кристали кухонної солі схоже на бусинки з квадратними гранями, кристали із соди щільні і дуже близько розташовані один до одного, кристали з галуну у вигляді паралелограма, а кристали з набору схожі на диво – дерево .
• Потрібно було різний час для вирощування кристалів: кристал з набору ріс 2 дні, а кристали мідного купоросу і солі росли 5 днів, а кристали з галунів і соди майже 2 тижні.
• Кристали з набору і кристали з кухонної солі крихкі, а кристали з мідного купоросу та галунів більш міцні.

Мета анкетування: вивчення важливості дослідницької діяльності для школярів.
У ході роботи над дослідницьким проєктом з природознавства "Дивовижні кристали" було проведено анкетування. Було опитано 20 однокласників:

1. Чи знаєте ви, що таке кристал?
   19/1 (Так/Ні)
2. Чи хотіли б ви більше дізнатися про кристали?
   17/3 (Так/Ні)
3. Як ви вважаєте, чи можна виростити кристали в домашніх умовах?
   15/5 (Так/Ні)
4. Чи ви будете вирощувати кристали будинку, якщо дізнаєтеся, як це робити?
   19/1 (Так/Ні)

Висновок: тема дослідницької роботи "Дивовижні кристали" є цікавою. Усі опитані вирощуватимуть кристали, якщо дізнаються, як це робити.

Таким чином, в результаті проведеної мною роботи над дослідницьким проєктом з природознавства на тему «Вирощування дивних кристалів» я навчилася вирощувати кристали в домашніх умовах. Також я можу сказати, що вирощування кристалів не складна робота, але дуже цікава. І будь-яка людина у себе вдома, сама може виростити кристали.

Мета моєї дослідницької роботи з природознавства «Вирощування дивних кристалів» досягнута, гіпотеза підтвердилася - кристали можна вирощувати в домашніх умовах, причому з мінімальними витратами. Своє дослідження мені хотілося б продовжити. Тому я планую продовжувати свої експерименти з новими речовинами та створити колекцію кристалів. Впевнена, що набуті знання, вміння та навички обов'язково знадобляться у подальшому навчанні.

1. Ландау Л.. Сучасна кристалографія. М., 1979-1981. Т. 1-4;
2. Нова енциклопедія школяра
3. Я пізнаю світ: Дитяча енциклопедія: Дорогоцінне каміння та мінерали.