Цель исследования С помощью литературных и интернет-источников узнать что такое кристаллы, что изучает наука – кристаллография. Узнать какие бывают и где встречаются кристаллы в природе. На примере снежинок узнать о строении кристаллов и от чего зависит их форма. Познакомиться с применением кристаллов. Вырастить кристаллы в домашних условиях.

Уилсон Бентли Первую удачную фотографию снежинки под микроскопом сделал в 1885 году американский фермер Уилсон Бентли. С тех пор он уже не мог остановиться. До конца жизни, сорок с лишним лет, Бентли фотографировал их. Более пяти тысяч кристаллов, и ни одного одинакового.

В 1932 году физик-ядерщик Укихиро Накайя, профессор Университета в Хоккайдо, занялся выращиванием искусственных снежных кристаллов, что позволило составить первую классификацию снежинок и выявить зависимость величины и формы этих образований от температуры и влажности воздуха.

В городе Кага, расположенном на западном берегу острова Хонсю, существует основанный Укихиро Накайя Музей снега и льда, носящий теперь его имя (он выстроен в виде трех шестиугольников). В музее хранится машина для получения снежинок. Накайа выделил среди снежинок 41 индивидуальный морфологический тип, а метеорологи С. Магано и Сю Ли в 1966 году описали уже 80 типов кристаллов.

Звёздчатые дендриты кристалл или другое образование, имеющее древовидную, ветвящуюся структуру. Они имеют шесть симметричных основных веток и множество расположенных в произвольном порядке ответвлений. Их размер - 5 мм и более в диаметре, как правило, они плоские и тонкие - всего 0.1 мм.

Цвет снега Свет, пробившийся через толщу снега возле края этой ямки, будет казаться желтоватым, глубже он становится желтовато- зеленым, голубовато- зеленоватым и, наконец, ярко синим. Отсвет голубого неба здесь ни при чем, и чтобы убедиться в этом, можно провести опыт в пасмурную погоду или заглянуть в отверстие через картонную трубку. Оборудование для проведения опыта соль для выращивания кристаллов (если вы еще никогда не выращивали кристаллов, то советую использовать медный купорос; он продается в садоводческих и хозяйственных магазинах и из него получаются красивые синие кристаллы); сосуды на 500 мл; фильтрованная бумага или вата; толстые нитки, каркасы;

Муниципальное Бюджетное общеобразовательное учреждение

Одинцовская гимназия № 4

Исследовательская работа

Кристаллы

Работу выполнила:

Минасова Виктория

Ученица 2-го «В» класса

Руководитель:

Манухова Н.Е

Учитель нач.классов

Оглавление:

Введение

1. Теоретическая часть.

1.1 Что такое кристаллы?

1.2 Виды и типы кристаллов.

1.3 Какие формы бывают у кристаллов?

1.4 Строение кристаллов

1.5 Кристаллы в жизни человека.

1.6 Интересные факты о кристаллах

1.7 Кристаллы - драгоценные камни

Вывод

Список литературы

Приложения

2.Экспериментальная часть.

2.1. Выращивание кристалла из химического состава

2.2.Вращивание кристалла из сахарного сиропа

Введение:

Как-то раз, когда мне было 5 лет мы с мамой растили кристалл. Тогда я не понимала, насколько это интересно наблюдать за ними, следить за их ростом и замечать, как они образуют различные формы. Я вспомнила об этом, когда нам нужно было выбрать тему своей исследовательской работы.

Собирая информацию для проекта, мы узнали, что можно вырастить кристаллы не только из готовых химических составов, но и из соли, медного купороса и сахара. В теме этого проекта мы попробуем вырастить кристаллы из готового химического состава и сахара.

Цель моего проекта : узнать и рассказать одноклассникам интересные сведения о кристаллах, об их форме, о том, как появляются кристаллы.

Задачи:

1.Провести анализ источников по теме проекта;

2.Узнать о том, как появляются кристаллы;

3.Выяснить, какие бывают кристаллы;

4.Вырастить кристаллы в домашних условиях;

5.Создать презентацию по теме проекта.

1.Теоретическая часть.

1.1 Что такое кристаллы?

Само слово кристалл произошло от древнегреческого «krystallos», что значит «лёд». Айсберг – огромная глыба льда. Твердое вещество, молекулы которого организованы в четкой повторяющейся схеме. Благодаря такой повторяющейся структуре кристаллы сами могут принимать странные и интересные формы. Иногда их совершенство наводит на мысль, что над ними потрудился профессиональный огранщик

Кристалл - это твердое состояние вещества. Он имеет определенную форму и определенное количество граней вследствие расположения своих атомов. Все кристаллы одного вещества имеют одинаковую форму, хоть и могут отличаться размерами.

В настоящее время в земной коре имеются массы расплавленных горных пород, которые медленно охлаждаются и образуют кристаллы различных видов. Кристаллы могут иметь всевозможные формы. Все известные в мире кристаллы могут быть разделены на 32 вида, которые в свою очередь могут быть сгруппированы в шесть видов. Кристаллы могут иметь и разные размеры. Некоторые минералы образуют кристаллы, которые разглядеть можно только с помощью микроскопа. Другие же образуют кристаллы, вес которых составляет несколько сотен фунтов.(рис1)

1.2 Виды и типы кристаллов

Различают несколько типов кристаллов:

1) ионные

2) атомные

3) металлические

4) молекулярные

Идеальная форма кристалла имеет вид многогранника. Такой кристалл ограничен плоскими гранями, прямыми ребрами и обладает симметрией. В кристаллах можно найти различные элементы симметрии. Кристаллические тела делятся на монокристаллы и поликристаллы.

Виды кристаллов

Монокристаллы Поликристаллы

Монокристалл представляет собой монолит с единой ненарушенной кристаллической решеткой. Природные монокристаллы больших размеров встречаются очень редко.

Монокристаллами являются кварц, алмаз, рубин и многие другие драгоценные камни.

Большинство кристаллических тел являются поликристаллическими, то есть состоят из множества мелких кристалликов, иногда видных только при сильном увеличении.

Поликристаллами являются все металлы

Природные кристаллы.

Раньше кристаллы считали редкостью. Конечно, великаны многогранники встречаются не часто. Но кристаллы меньших размеров окружают нас повсюду. В граните даже без лупы можно легко различить пластинки слюды, кристаллики кварца и полевого шпата. Песок состоит из окатанных кристаллов кварца, а мрамор – из кристаллов кальцита. Почти все минералы на земле состоят из кристаллов. Установлено, что все металлы и почти все камни – кристаллы. На земле нет некристаллических металлов.

Снежинки - это тоже кристаллы. Составленные из тонких ледяных иголочек, они похожи на звездочки. У этих звездочек всегда шесть лучей. Все они разные. Один ученый сделал 2500 фотоснимков снежинок, и все они отличались. Узоры на окнах зимой - это тоже кристаллы воды. Толстый лед на реке составлен из шестиугольных столбиков, похожих на карандаши. И иголочки снежинок, и «карандашики» - это кристаллы замёршей воды. Из кристаллов состоят очень многие другие тела: в глине, каучуке, саже, костях, волосах, иглах дикобраза, клыках мамонта, в волокнах шерсти, шелка, целлюлозы обнаружено кристаллическое строение.

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 талисман ах «на счастье» и «своих камнях», соответствующих месяцу рождения.

В природе кристаллы образуются тремя путями: из расплава, из раствора и из паров.

Примером кристаллизации из расплава является образование льда из воды.

Примером образования кристаллов из растворов, могут служить сотни миллионов тонн соли, выпавшей из морской воды.

Примером образования кристаллов из пара и газа являются снежинки, иней. Воздух, содержащий влагу, охлаждается, и прямо из него вырастают снежинки той или иной формы.

Многие кристаллы, что удивительно, являются продуктами жизнедеятельности организмов. Это, например, жемчуг, перламутр.

Рифы и целые острова в океанах сложены из кристалликов углекислого кальция, составляющих основу скелета беспозвоночных животных - коралловых полипов. (рис 2-4)

Искусственные кристаллы.

Для многих отраслей техники, выполнения научных исследований требуются кристаллы очень высокой химической чистоты с совершенной кристаллической структурой.

Кристаллы, встречающиеся в природе, этим требованиям не удовлетворяют, так как они растут в условиях, весьма далеких от идеальных

Кроме того, потребность во многих кристаллах превышает запасы в природных месторождениях.

Из более чем 3000 минералов, существующих в природе, искусственно удалось получить уже больше половины. (рис 5-7)

1.3 Формы кристаллов

Форма кристаллов следует топологии молекул, из которых они состоят так, что каждая новая молекула может закрепиться, как в конструкторе заданной формы, по направлениям межатомных связей.

Но то, сколько молекул закрепится и с какой стороны и грани, то, насколько непрерывно будет нарастать конструкция кристалла, какие молекулы примесей и сколько окажется включенным в кристалл или, при невозможности образовать связи с его конструкцией, внедрятся в него как кристалл другого типа, - все это зависит от внешних условий формирования кристаллов, приводя к невероятному разнообразию форм даже для "чистого" вещества (содержащего молекулы одного вида). Наибольшее влияние оказывают температура и химический состав окружающей среды.

В каждых данных условиях формируется и остается неизменным ("выживает") то, что соответствует этим условиям, а в противном случае претерпевает изменения.

Наиболее знакомо всем и постоянно наблюдается разнообразие кристаллов воды: Снежинки, Ледяные узоры, Кристаллы воды.

Повсюду разнообразные формы кристаллов окружающих веществ, видимые и микроскопические, непосредственно определяющие нашу жизнь и вообще делающие возможной жизнь на Земле. Ведь органические вещества и даже био -формы - так же определены в своей основе направленностью межатомных связей в молекулах. (рис.8)

1.4 Строение кристаллов

Разнообразие кристаллов по форме очень велико .

В кристаллах все атомы расположены так, чтобы из них образовывалась трехмерно-периодическая укладка. Таким образом, на поверхности мы видим кристаллическую решетку. (рис.9)

Кристаллы могут иметь от четырех до нескольких сотен граней. Но при этом они обладают замечательным свойством - какими бы ни были размеры, форма и число граней одного и того же кристалла, все плоские грани пересекаются друг с другом под определенными углами. Углы между соответственными гранями всегда одинаковы.

Кристаллы каменной соли, например, могут иметь форму куба, параллелепипеда, призмы или тела более сложной формы, но всегда их грани пересекаются под прямыми углами. Грани кварца имеют форму неправильных шестиугольников, но углы между гранями всегда одни и те же - 120°.

Закон постоянства углов, открытый в 1669 г. датчанином Николаем Стено, является важнейшим законом науки о кристаллах - кристаллографии.

Измерение углов между гранями кристаллов имеет очень большое практическое значение, так-как по результатам этих измерений во многих случаях может быть достоверно определена природа минерала.

Простейшим прибором для измерения углов кристаллов является прикладной гониометр. (рис. 10-11)

Гониометр (от греч. γωνία (гониа) - угол и греч. μέτρεω (метрео) - измеряю)

Прибор для измерения углов между плоскими гранями твердых тел. Используется в кристаллографии, геодезии, метрологии и др.

1.5 Кристаллы в жизни человека

Мы живем в мире кристаллов. Наши дома и города построены из камня и металла, т.е. в основном из кристаллов. Мы ходим по кристаллам, добываем кристаллы из земли, создаем изделия из кристаллических материалов, едим кристаллы, лечимся кристаллами и даже сами частично состоим из кристаллов. Из кристаллов делают очень много нужных вещей. Например, полупроводниковые кристаллы применяются в радиотехнике, камни в часах- тоже кристаллы. У кристаллов много применений.

Из таблицы видно, что кристаллы широко применяются в науке и технике(прил.): полупроводники, призмы и линзы для оптических приборов, лазеры, пьезоэлектрики, сегнетоэлектрики, оптические и лектрооптические кристаллы, ферромагнетики и ферриты, монокристаллы металлов высокой чистоты...(рис.12-13)

Около 80% всех добываемых природных алмазов и все искусственные алмазы используются в промышленности.

Рентгеноструктурные исследования кристаллов позволили установить строение многих молекул, в том числе и биологически активных – белков, нуклеиновых кислот.

Сегодня трудно назвать такую отрасль производства, в которой бы не использовались кристаллы. Ограненные кристаллы драгоценных камней, в том числе выращенных искусственно, используются как украшения. (рис.14-16)

1.6. Интересные факты о кристаллах

1) Самые крупные кристаллы существуют в Мексике, в двух пещерах. На глубине более 300 метров находятся кристаллы длинною в 10-15 м. А сами таковые состоят из селенита - прозрачный гипс. (рис.17)

2) Знаете ли вы, что кристаллы воспроизводят сами себя и таким образом растут? Их по праву можно называть "живыми" существами природы.(рис.18)

3) Кристаллы могут образовывать самые различные формы. И, несмотря на это, внутренний рисунок кристалла имеет цикличность в произведении других. Это было доказано учеными. (рис.19)

4) Знаете ли вы, что некоторые природные минералы могут образовывать кристаллы? Вот только есть одна проблема, рассмотреть таковые можно лишь через увеличительное стекло. (рис.20)

5) Знаете ли вы, что вода является самым основным "ингредиентом" для образования кристалла? (рис.21)

6) Есть и представители самых больших и крошечных кристаллов. Хранятся они в Австрии в музее "Хрустальные миры". Самый крупный весит более 62 кг и имеет 310 тыс. карат. Крошечный же вариант кристалла в диаметре не достигает и одного сантиметра. Все они принадлежат к самой знаменитой компании "Сваровски" и занесены в книгу рекордов Гиннеса. (рис.22-24)

1.7 Кристаллы - драгоценные камни.

Происхождение и строение драгоценных камней.

Драгоценные камни - это минералы, которые обладают особыми свойствами. Ценность камней зависит от того, насколько они редки, каковы их цвет, прозрачность, вес. Откуда же черпают минералы свою силу? Все минералы образуются в ходе процесса, называемого кристаллизацией. При высокой температуре минерал является частью раствора. Находясь в жидком состоянии, остывая, он приобретает свою многогранную форму и характерную внутреннюю структуру со строгим порядком распределения атомов.

Все драгоценные камни, за редким исключением, принадлежат миру минералов.

Минералы могут возникать различными способами. Одни образуются из огненно-жидких расплавов и газов в недрах Земли или из вулканических лав, извергнутых на ее поверхность (магматические минералы). Другие выпадают из водных растворов либо растут с помощью организмов на (или вблизи) земной поверхности (осадочные минералы). Новые минералы образуются путем перекристаллизации уже существующих минералов под влиянием больших давлений и высоких температур в глубинных слоях земной коры (метаморфические минералы).

Химический состав минералов выражают формулой. Примеси при этом не учитываются, даже если они вызывают появление цветовых оттенков, вплоть до полного изменения цвета минерала. Почти все минералы кристаллизуются в определенных формах, то есть представляют собой кристаллы - однородные по составу тела с регулярным расположением атомов, ионов или молекул в решетке. Кристаллы характеризуются строгими геометрическими формами и ограничены преимущественно гладкими плоскими гранями. В большинстве своем кристаллы мелки, отчасти даже микроскопически малы; но встречаются и гигантские экземпляры. Внутренняя структура кристаллов (пространственная решетка) определяет их физические свойства, в том числе внешнюю форму, твердость и способность раскалываться, тип излома, плотность и оптические явления.

Вывод .

1. Кристаллы- это камни с природной, правильной, симметричной, многогранной формой;

2. Все металлы и почти все камни – кристаллы. На земле нет некристаллических металлов;

3. Мы живем в мире кристаллов. Наши дома и города построены из кристаллов, мы ходим по кристаллам, едим кристаллы, лечимся кристаллами и т.д.

4. Форма кристалла зависит от того, как расположены частицы из которых он состоит;

5. У кристаллов может быть 9 вариантов формы: призма (ромбическая и шестигранная), куб, цилиндр и др. У кристаллов медного купороса- форма ромбической призмы, у кристаллов поваренной соли форма куба.

6. Что бы вырастить кристалл нужно: приготовить насыщенный раствор вещества; выделить на следующий день кристалл-затравку; закрепить кристалл-затравку в растворе и ждать.

Список литературы:

1. Большая иллюстрированная энциклопедия эрудита «Издательство МАХАОН» 2006г.

2. Кантор Б. З «Минерал рассказывает о себе" 1985г.

3. Алексинский В. Н «Занимательные опыты по химии" 1995г.

4. Китайгородский А.И «Кристаллы» 1950г.

На вопрос Киньте что-нибудь интересное про жидкие кристаллы заданный автором A. G. лучший ответ это Жи́дкие криста́ллы (сокращённо ЖК) - вещества, обладающие одновременно свойствами как жидкостей (текучесть) , так и твердых тел (анизотропия). По структуре ЖК представляют собой жидкости, состоящие из молекул вытянутой формы, определенным образом упорядоченных во всем объеме этой жидкости. Наиболее характерным свойством ЖК является их способность изменять ориентацию молекул под воздействием электрических полей, что открывает широкие возможности для применения их в промышленности. По типу ЖК обычно разделяют на три большие группы: нематики, смектики и холистерики.
История открытия жидких кристаллов
Жидкие кристаллы открыл в 1888 г. австрийский ботаник Ф. Рейнитцер. Однако, как иногда случается, учёные не обратили особого внимания на необычные свойства этих жидкостей. Даже после появления в 1904 г. книги «Жидкие кристаллы» , написанной Отто Леманном (Otto Lehmann), никто не догадался применить их в технике.
В 1963 г. американец Дж. Фергюсон догадался использовать важнейшее свойство жидких кристаллов - изменять цвет под воздействием температуры - для обнаружения не видимых простым глазом тепловых полей. После того как ему выдали патент на изобретение, интерес к жидким кристаллам резко возрос.
В 1965 г. в США собралась Первая международная конференция, посвященная жидким кристаллам. В 1968 г. американские учёные создали принципиально новые индикаторы для систем отображения информации. Принцип их действия основан на том, что молекулы жидких кристаллов, поворачиваясь в электрическом поле, по-разному отражают и пропускают свет. Под воздействием напряжения, которое подавали на проводники, впаянные в экран, на нём возникало изображение, состоящее из микроскопических точек. И всё же только после 1973 г. , когда группа английских химиков под руководством Джорджа Грея (George Gray) синтезировала жидкие кристаллы из относительно дешевого и доступного сырья, эти вещества получили широкое распространение в разнообразных устройствах.
Применение жидких кристаллов
Одно из важных направлений использования жидких кристаллов - термография. Подбирая состав жидкокристаллического вещества, создают индикаторы для разных диапазонов температуры и для различных конструкций. Например, жидкие кристаллы в виде плёнки наносят на транзисторы, интегральные схемы и печатные платы электронных схем. Неисправные элементы - сильно нагретые или холодные, неработающие - сразу заметны по ярким цветовым пятнам. Новые возможности получили врачи: жидкокристаллический индикатор на коже больного быстро диагностирует скрытое воспаление и даже опухоль.
С помощью жидких кристаллов обнаруживают пары вредных химических соединений и опасные для здоровья человека гамма- и ультрафиолетовое излучения. На основе жидких кристаллов созданы измерители давления, детекторы ультразвука. Но самая многообещающая область применения жидкокристаллических веществ - информационная техника. От первых индикаторов, знакомых всем по электронным часам, до цветных телевизоров с жидкокристаллическим экраном размером с почтовую открытку прошло лишь несколько лет. Такие телевизоры дают изображение весьма высокого качества, потребляя ничтожное количество энергии от малогабаритного аккумулятора или батарейки.

Муниципальная конференция

младших школьников «Юный исследователь».

Этот загадочный кристалл

Исследовательская работа

Ученицы: Суюндиковой Карины Ильдаровны,

Научный руководитель: , учитель,

Муниципальное автономное образовательное учреждение

Троицкая средняя общеобразовательная школа

Тюльганского района Оренбургской области

Введение ……………………………………………………………………………………
Что такое кристалл ……………………………………………………………………….
Кристаллы в природе……………………………………………………………
Интересные факты о кристаллах ………………………………………………………...
Что такое жеода…………………………………………………………………………..
Выращивание искусственных кристаллов…………………………………………...
Хрустальное яйцо жеода
Заключение ………………………………………………………………………………...
Список литературы ………………………………………………………………………
Приложение ……………………………………………………………………………...

Введение

Кристалл. Что можно себе представить, услышав это слово? Что-то, необычное, загадочное. Возможно, вы считаете, что кристалл - это редкий и красивый минерал или драгоценный камень . Отчасти вы правы. Изумруды и бриллианты являются кристаллами. Но не все кристаллы редки и красивы. Каждая отдельная частица соли или сахара - тоже кристалл! Многие из самых обычных веществ вокруг нас представляют из себя кристаллы.

В народе говорят, что кристалл растёт. Почему же он может расти? Ведь это не растение. Мне стало интересно, почему кристалл растет, как его использует человек, можно ли выращивать кристалл и как это сделать.

Кристаллы люди используют в строительстве, при производстве ювелирных изделий, часов, электронных приборов, компьютерной техники . Но, где взять столько кристаллов? Возможно ли их вырастить искусственно? Я решила попробовать вырастить кристалл у себя дома.

Цель работы: выяснить, что такое кристалл, и получить его в домашних условиях.

Задачи:

1.Провести анализ литературы по данной теме

2.Вырастить кристаллы в домашних условиях

3.Проанализировать полученные результаты.

Гипотеза: Мы предположили, что кристаллы можно вырастить в домашних условиях

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, и позволяет по-новому взглянуть на знакомые предметы и приобрести новые знания .

Объект работы – кристаллы.

Предмет исследования – процесс кристаллизации.

Используемые методы:

· изучение литературы

· наблюдение,

· постановка опыта

Что такое кристалл

Криста́ллы

Кристалл - это обычно твердое вещество, но бывают и жидкие кристаллы. Каждое вещество состоит из маленьких частиц (молекул или атомов). Можно назвать их кирпичиками. Обычно в веществе кирпичики разные и по-разному соединяются друг с другом, т. е. получаются странные узоры. А в кристалле кирпичики одинаковые, они одинаково соединяются друг с другом, повторяются в точно такой же последовательности по всему веществу, т. е. получаются узоры правильной формы. Благодаря такой повторяющейся структуре кристаллы сами могут принимать странные и интересные формы.

Кристаллы многих минералов и драгоценных камней были известны и описаны ещё несколько тысячелетий назад. Сначала слово «кристалл» означало в переводе с греческого только «лёд». Потом так стали называть прозрачные кристаллы кварца, который ещё называется горный хрусталь. Люди думали, что горный хрусталь - это лёд, который не тает в тепле. Удивительной особенностью горного хрусталя являются его гладкие плоские грани. Возникла догадка, что форма может быть связана с внутренним строением. А потом учёные доказали, что строение кристалла имеет повторяющийся рисунок

Кристаллы в природе

В природе существуют сотни веществ, образующих кристаллы. Вода - одно из самых распространенных из них. Замерзающая вода превращается в кристаллы льда или снежинки. Минеральные кристаллы тоже образуются в ходе определенных породообразующих процессов. Огромные количества горячих и расплавленных горных пород глубоко под землей в действительности представляют из себя растворы минералов. Когда массы этих жидких или расплавленных горных пород выталкиваются к поверхности земли, они начинают остывать. Они охлаждаются очень медленно. Минералы превращаются в кристаллы, когда переходят из состояния горячей жидкости в холодную твердую форму. Например, горный гранит содержит кристаллы таких минералов, как кварц, полевой шпат и слюда. Миллионы лет тому назад гранит был расплавленной массой минералов в жидком состоянии. В настоящее время в земной коре имеются массы расплавленных горных пород, которые медленно охлаждаются и образуют кристаллы различных видов. Кристаллы могут иметь всевозможные формы. Все известные в мире кристаллы могут быть разделены на 32 вида, которые в свою очередь могут быть сгруппированы в шесть видов. Кристаллы могут иметь и разные размеры. Некоторые минералы образуют кристаллы, которые разглядеть можно только с помощью микроскопа. Другие же образуют кристаллы, вес которых составляет несколько килограмм.

Интересные факты о кристаллах

https://pandia.ru/text/78/189/images/image001_336.gif" alt="*" width="13" height="13 src="> В музее «Хрустальные миры» Сваровски (Австрия) хранятся самый большой кристалл (310000 карат (примерно 62 килограмма), диаметр - 40 сантиметров) и самый маленький (диаметр всего 0,8 миллиметра) кристаллы Сваровски в мире, вошедшие в Книгу рекордов Гиннеса.

https://pandia.ru/text/78/189/images/image001_336.gif" alt="*" width="13" height="13 src="> Наука кристаллография изучает идеальные кристаллы c позиций законов симметрии и сопоставляет их с кристаллами реальными.

https://pandia.ru/text/78/189/images/image001_336.gif" alt="*" width="13" height="13 src="> Кристаллооптика изучает оптические свойства кристаллов.

геодес" - земляной) – округлые, овальные или иной формы пустоты в горных породах, внутри которой остаётся полость, где от краёв к центру растут кристаллы, Название „жеода” пришло к нам из Франции.

Древние греки эти „звёздные пещер ы” называли „геодес” (γεώδης) - землеподобный , з емляной; по-английски - „ geode” или „ crystal cave” - „хрустальная пещера.” Есть жеоды небольшие, диаметром меньше метра, а встречаются настоящие пещеры со стенами и потолком, украшенными кристаллами.

Жеоды образуются в полостях земной коры. Минералы откладываются там постепенно, слой за слоем, от стенок к центру. Но для этого нужны особые условия.

Во-первых, необходима замкнутая оболочка, в которой растёт тело агрегата. Для небольших секреций это, чаще всего, - стенки газовых пузырьков в магме, вытекающей на поверхность во время извержения вулкана. Чтобы пузырьки вырастали ощутимо большими, чем те, которые вы привыкли видеть в пемзе или пористом шоколаде, магма должна быть достаточно густой. В ней растворяются водяной пар, фтор, хлор, углекислый газ, окислы кремния, железа, магния и тому подобное. Процесс образования минералов в земной коре при участии горячей воды и высокого давления называется „гидротермальным”, а раствор минералов, из которого они снова кристаллизуются при постепенном охлаждении, - коллоидным .

Если магма достаточно густая и пузырёк с раствором не взорвался, создаются условия для постепенного охлаждения и кристаллизации минералов. Как только магма немного остынет, коллоидный раствор слой за слоем затвердевает. Сначала на стенках полости откладываются минералы с более высокой температурой плавления. В нашей жеоде это - жёлто-серый непрозрачный или полупрозрачный кремний, разновидность кварца со скрытокристаллической структурой. Потом в виде белой непрозрачной „корочки” откладывается халцедон, за ним кристаллизируется агат полупрозрачная разновидность кварца. Агатом сейчас чаще называют не сам минерал, а полосатый концентрический узор, образованный слоями разных минералов. Если температура менялась несколько раз, халцедон и агат образуют не сколько слоёв, последовательность которых зависит от того, чья „очередь” кристаллизироваться при данных температурных

Завершают рост жеоды кристаллы чистого кварца: прозрачный горный хрусталь, дымчатый топаз, фиолетовый аметист. Всё зависит от содержания и многообразия кислотных остатков металлов и концентрации минералов в растворе.

Со временем верхний слой горных пород разрушается, плотные и стойкие к выветриванию секреции рассыпаются открытыми месторождениями.

Выращивание искусственных кристаллов интересовало людей ещё в IX веке. И прежде всего интерес представляли драгоценные минералы: рубин и сапфир. Сейчас такие минералы производятся миллионами карат ежегодно!

Производят из расплавов, из растворов, из газа, но конечно, для каждого минерала существует свой способ получения, своя технологическая особенность. (С этой особенностью связано такое разнообразие минералов в природе!)
Например, кристаллы кварца (горный хрусталь, аметист растут в водных растворах природных минерализаторов. Об этом свидетельствует химический состав кварца. Для выращивания искусственного кристалла камня природные условия моделируются также искусственно!

Если кратко описать процесс искусственного выращивания кристаллов камней, то исходное сырьё (например некрасивый, разрушенный кварц) разрушается в щелочи до молекулярного состояния и затем из молекул кремнезёма создаётся идеально правильный прозрачный кристалл. Делается это с помощью специальных затравок. Затравки для выращивания искусственных минералов - прозрачные тонкие вытянутые в длину пластинки, изготавливаемые из тех же синтетических кристаллов. При этом обязательно контролируется соответствующая температура, давление, концентрация раствора. Малейшие отклонения от заданных параметров - и кристалл будет безнадёжно испорчен! Ещё одним важным условием выращивания искусственных камней - это перепад температур внизу и вверху ёмкости где они растут. При этом происходит перенос молекул в растворе и поступление их к затравкам.

Искусственные драгоценные и полудрагоценные камни, например, аметисты, выращенные на заводе, ничем не отличаются от своих знаменитых уральских и бразильских собратьев: ни внешне, ни по структуре.

Хрустальное яйцо жеода

Меня очень заинтересовали кристаллы, которые растут в жеоде, и я решила вырастить кристаллы в яичной скорлупе. Это будет моя поделка ко дню Пасхи.

Мне понадобилось:

скорлупа от пустого яйца, квасцы жженые, белый клей, кисточка, стеклянная посудина, краска для пасхальных яиц, горячая вода, палочка и ложка, лист бумаги.

Как сделала:

1. Выдула большое белое куриное яйцо. Расколола его вдоль на две половинки. Это „ювелирное” действие осуществила, разрезав его небольшими ножницами. Я убедилась, что поверхность скорлупы внутри сухая и чистая. Приготовила все необходимое (фото 1 приложения)

2. Кисточкой нанесла белый клей на внутреннюю поверхность обеих половинок яйца и края, присыпала квасцами всю внутреннюю поверхность, покрытую клеем. Просушила скорлупу (фото 2)

3. На следующий день я приготовила в стеклянной посудине раствор для выращивания кристаллов: размешала палочкой в 2 стаканах очень горячей (почти кипяток) воды полный пакет красителя. Добавила ¾ стакана порошка квасцов в горячий раствор красителя и размешивала до полного растворения. Когда квасцы полностью растворились, я дала раствору остыть (примерно 30 мин.), а потом окунула на дно посудины одну половинку высушенного, покрытого клеем и квасцами яйца, внутренней стороной кверху.(Фото 3,4,5)

4. Поставила посудину в безопасное место на ночь. Кристаллы любят расти в покое. Чем дольше скорлупа в воде, тем более крупные будут кристаллы в жеоде.

5. Через день я осторожно достала жеоду из раствора, мокрые кристаллы достаточно хрупки. Если бы я захотела вырастить большие кристаллы, то я бы оставила жеоду в растворе ещё на несколько дней.(фото 6)

6. Я положила жеоду на лист бумаги и подождала, пока она полностью высохнет. (фото 7)

Теперь можно показывать моё чудо людям! (фото 8)

Внимание!

· Работать с химическими веществами все же необходимо в резиновых перчатках!

· Никогда не пробуй химические вещества на вкус!

· Закончив эксперимент, вымой руки!

Заключение

Кристаллы имеют чёткую, повторяющуюся структуру, бывают твердыми и жидкими. Они встречаются в природе и могут быть выращены человеком. Красивые кристаллы образуются тогда, когда кристаллизация атомов и молекул вещества в узоры правильной формы происходит очень медленно. Кристалл растёт потому, что вода из насыщенного раствора постепенно испаряется, а кристаллическое вещество переходит из жидкого состояния в твёрдое, так как «кирпичики» (атомы и молекулы) притягиваются друг к другу и самостоятельно занимают место в повторяющейся структуре.

Кристаллы очень полезны для человека. В некоторых случаях без них не обойтись. Например, если нужно разрезать камень, не обойтись без алмаза, а если нужно сделать часы, то не обойтись без рубина. Микропроцессоры в компьютерах сделаны из кремния, а без жидкокристаллических дисплеев мы не можем уже себе представить никакой электронный прибор. Найти нужный кристалл в природе очень сложно. Гораздо проще и дешевле его вырастить искусственно. Это делается в промышленном производстве. Но можно вырастить кристалл и в домашних условиях.

Выводы:

1. Мой эксперимент показал, что кристалл можно выращивать в домашних условиях.

2. Необходимо пользоваться перчатками, так как краситель очень плохо смывается с рук

3. В результате эксперимента я убедилась, что кристаллы очень хрупкие и их необходимо покрывать лаком, защищая от разрушения

4. Можно очень необычно украсить свой дом к празднику Пасхи.

Кристаллы капризны, требуют бережного к ним отношения, соблюдения рецепта и температуры раствора при погружении кристалла для дальнейшего роста. В противном случае, кристалл, который долго и терпеливо выращивали, может за несколько минут исчезнуть у нас на глазах! Но, зато, если уж всё выполнено верно, терпеливо и бережно, выращенный кристалл порадует своей красотой, необычной формой, цветом, размером!

Изучение кристаллов невозможно вместить в эту работу, она заслуживает большего внимания! Именно этим я и планирую заняться в дальнейшем.

Список литературы

1. Научно-популярный природоведческий журнал «Колосок» , № 9/2012, стр. 38-45.

2. Давай похимичим. О. Ольгин. М.: «Детская литература» 2001.

Интернет-ресурсы:

3. http://adalin. *****/l_01_00/l_01_10m. shtm

4. http://www. /page24.html

5. http://*****/3216/

6. http://ru. wikipedia. org

7. http://sciencetime. *****/amazing/physicsfacts/crystals

Аннотация

Кристалл. Многие из самых обычных веществ вокруг нас представляют из себя кристаллы. Мне хотелось вырастить не совсем обычный кристалл - аналог жеоды. Кристалл в яйце к празднику Пасхи. И мне это удалось. Выращивание кристаллов - это очень увлекательный процесс.

Тезисы

Криста́ллы (от греч. κρύσταλλος, первоначально - лёд, в дальнейшем - горный хрусталь, кристалл) - твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку - кристаллическую решётку.

Благодаря такой повторяющейся структуре кристаллы сами могут принимать странные и интересные формы.

В природе существуют сотни веществ, образующих кристаллы. Вода - одно из самых распространенных из них. Замерзающая вода превращается в кристаллы льда или снежинки.

Кристаллы могут иметь и разные размеры. Некоторые минералы образуют кристаллы, которые разглядеть можно только с помощью микроскопа. Другие же образуют кристаллы, вес которых составляет несколько килограмм.

Самые большие кристаллы были обнаружены в Пещере кристаллов в шахтовом комплексе Найка, в мексиканском штате Чиуауа. Некоторые из найденных там кристаллов гипса достигают 15 метров в длину, а в ширину - 1 метр. Они состоят из прозрачной разновидности кристаллического гипса - селенита.

Кристаллы растут, воспроизводя себя. Из всего царства минералов они ближе всего к тому, чтобы называться "живыми".

Жеоды (от греч. "геодес" - земляной) – округлые, овальные или иной формы пустоты в горных породах, внутри которой остаётся полость, где от краёв к центру растут кристаллы.

Искусственные кристаллы камней производят из расплавов, из растворов, из газа, но конечно, для каждого минерала существует свой способ получения, своя технологическая особенность.

Кристаллы очень полезны для человека. В некоторых случаях без них не обойтись. Найти нужный кристалл в природе очень сложно. Гораздо проще и дешевле его вырастить искусственно. Это делается в промышленном производстве. Но можно вырастить кристалл и в домашних условиях.

Выращивание кристаллов в яйце ПРИЛОЖЕНИЕ 1

https://pandia.ru/text/78/189/images/image003_200.jpg" width="513" height="385 src=">

Фото 2. Покрыть скорлупу внутри клеем ПВА. Затем просушить.

https://pandia.ru/text/78/189/images/image005_157.jpg" width="538" height="404 src=">

Фото 4. Добавляем квасцы. Размешиваем почти до полного растворения.

https://pandia.ru/text/78/189/images/image007_116.jpg" width="538" height="404 src=">

Фото 5. Вынимаем яйцо из раствора.

https://pandia.ru/text/78/189/images/image009_98.jpg" width="495" height="382">

Фото 8. Любуемся хрустальным яйцом.

Всем специалистам в области кристаллографии или физики твердого тела совершенно ясно, что в случае кристалла мы имеем дело с упорядоченным расположением в пространстве атомов или ионов. В некоторых случаях, например, в кристаллах льда или отвержденных газов, речь может идти о молекулах. Для краткости далее будем говорить только об атомах, в том числе ионизированных (ионах), если не оговаривается что-нибудь другое.

Итак, кристалл - это упорядоченная в пространстве система атомов. Они расположены правильным образом и чаще всего так, чтобы максимально плотно заполнить объем пространства. Попытавшись расположить вплотную друг к другу стальные шарики от шарикоподшипника, мы получим вполне приличную модель кристаллического строения и быстро убедимся, что число способов, которыми можно разместить шарики, ограничено. В зависимости от того, как расположены относительно друг друга атомные ряды и атомные плоскости, могут быть получены разные типы кристаллов. В свою очередь тип расположения атомов определяется их взаимодействием между собой, природой связи между частицами.

Аккуратное разламывание кристаллов приводит к появлению необычных структур с интересными свойствами. Сначала появляются крупные области с положительным или отрицательным поверхностным зарядом, создающие мощное электрическое поле, а затем они переходят в лабиринты шириной всего в несколько атомов.

Многие свойства ионных кристаллов обусловлены их структурой на атомарном масштабе: положительно и отрицательно заряженные атомы притягиваются друг к другу и образуют прочную периодическую решетку. Однако на поверхности кристалла заряды должны быть скомпенсированы. «Если расщепить кристалл с кубической решеткой вдоль определенных направлений, то можно получить заряды только одного типа, - поясняет один из авторов работы Ульрих Дибольд из Венского университета. - Такая конфигурация крайне нестабильна». Потенциально такой слой мог бы на крошечном образце создавать поле с напряжением в миллионы вольт. Такую ситуацию ученые называют «поляризационной катастрофой».

В новом исследовании физики пытались понять, как именно атомы реорганизуются, чтобы не допустить поляризационной катастрофы. «Поверхность может по-разному измениться в ответ на разлом, - говорит первый автор статьи Мартин Сетвин. - Электроны могут начать накапливаться в определенных местах, кристаллическая решетка может исказиться или молекулы из воздуха могут налипнуть на поверхность, меняя ее свойства».

Ученые раскалывали кристаллы танталата калия KTaO3 при низких температурах и получали сколы, при которых половина атомов из слоя с одинаковыми зарядами оставалось на одном обломке, а вторая - на другом. Области с ионами одинакового заряда формировали «островки», хотя в среднем поверхность оказывалась нейтральной. «Тем не менее, островки достаточно велики, поэтому поляризационной катастрофы не удается полностью избежать - создаваемое ими поле настолько велико, что оно меняет свойства нижележащих слоев», - рассказал Сетвин.

При небольшом повышении температуры островки распались на лабиринт из ломаных линий, причем его «стены» были высотой всего в один атом и шириной в 4-5 атомов.

«Лабиритнообразные структуры не только прекрасны, но и потенциально полезны, - подытожил Дибольд. - Этот как раз то, что нужно - сильные электрические поля на атомном масштабе». Одним из возможных применений авторы называют проведение химических реакций, которые не проходят в других условиях, например, расщепление воды для получения водорода.

Основные свойства кристаллов – анизотропность, однородность, способность к самоогоранению и наличие постоянной температуры плавления определяются их внутренним строением.

Анизотропность

Это свойство называется еще неравносвойственностью. Выражается она в том, что физические свойства кристаллов (твердость, прочность, теплопроводность, электропроводность, скорость распространения света) неодинаковы по разным направлениям. Частицы, образующие кристаллическую структуру по непараллельным направлениям, отстоят друг от друга на разных расстояниях, вследствие чего и свойства кристаллического вещества по таким направлениям должны быть различными. Характерным примером вещества с ярко выраженной анизотропностью является слюда. Кристаллические пластинки этого минерала легко расщепляются лишь по плоскостям, параллельным его пластинчастости. В поперечных же направлениях расщепить пластинки слюды значительно труднее.

Анизотропность проявляется и в том, что при воздействии на кристалл какого-либо растворителя скорость химических реакций различна по различным направлениям. В результате каждый кристалл при растворении приобретает свои характерные формы, носящие название фигур вытравливания.

Аморфные вещества характеризуются изотропностью (равносвойственностью) – физические свойства по всем направлениям проявляются одинаково.

Однородность

Выражается в том, что любые элементарные объемы кристаллического вещества, одинаково ориентированные в пространстве, абсолютно одинаковы по всем своим свойствам: имеют один и тот же цвет, массу, твердость и т.д. таким образом, всякий кристалл есть однородное, но в то же время и анизотропное тело.

Однородность присуща не только кристаллическим телам. Твердые аморфные образования также могут быть однородными. Но аморфные тела не могут сами по себе принимать многогранную форму.

Способность к самоогранению

Способность к самоогранению выражается в том, что любой обломок или выточенный из кристалла шарик в соответствующей для его роста среде с течением времени покрывается характерными для данного кристалла гранями. Эта особенность связана с кристаллической структурой. Стеклянный же шарик, например, такой особенностью не обладает.

Кристаллы одного и того же вещества могут отличаться друг от друга своей величиной, числом граней, ребер и формой граней. Это зависит от условий образования кристалла. При неравномерном росте кристаллы получаются сплющенными, вытянутыми и т.д. Неизменными остаются углы между соответственными гранями растущего кристалла. Эта особенность кристаллов известна как закон постоянства гранных углов. При этом величина и форма граней у различных кристаллов одного и того же вещества, расстояние между ними и даже их число могут меняться, но углы между соответствующими гранями во всех кристаллах одного и того же вещества остаются постоянными при одинаковых условиях давления и температуры.

Закон постоянства гранных углов было установлен в конце XVII века датским ученым Стено (1699) на кристаллах железного блеска и горного хрусталя, впоследствии этот закон был подтвержден М.В. Ломоносовым (1749) и французским ученым Роме де Лиллем (1783). Закон постоянства гранных углов получил название первого закона кристаллографии.

Закон постоянства гранных углов объясняется тем, что все кристаллы одного вещества тождественны по внутреннему строению, т.е. имеют одну и ту же структуру.

Согласно этому закону кристаллы определенного вещества характеризуются своими определенными углами. Поэтому измерением углов можно доказать принадлежность исследуемого кристалла к тому или иному веществу. На этом основан один из методов диагностики кристаллов.

Для измерения у кристаллов двугранных углов были изобретены специальные приборы – гониометры.

Постоянная температура плавления

Выражается в том, что при нагревании кристаллического тела температура повышается до определенного предела; при дальнейшем же нагревании вещество начинает плавиться, а температура некоторое время остается постоянной, так как все тепло идет на разрушение кристаллической решетки. Температура, при которой начинается плавление, называется температурой плавления.

Аморфные вещества в отличие от кристаллических не имеют четко выраженной температуры плавления. На кривых охлаждения (или нагревания) кристаллических и аморфных веществ, можно видеть, что в первом случае имеются два резких перегиба, соответствующие началу и концу кристаллизации; в случае же охлаждения аморфного вещества мы имеем плавную кривую. По этому признаку легко отличить кристаллические вещества от аморфных.

Прочность кристаллов

Проблема прочности кристаллов была и остается одной из важных в современных технике. Дело в том, что широко используемые конструкционные материалы в большей части представляют собой сплавы железа (сталь), алюминия (силумин, дюралюминий), меди (латунь, бронза) и некоторых других металлов, и все они имеют кристаллическое строение. В случае металлов мы редко имеем дело с такими правильными и красивыми кристаллами, о которых шла речь раньше. Металлические сплавы имеют так называемое поликристаллическое строение, то есть состоят из отдельных зерен - кристаллов, несколько развернутых друг относительно друга.

Шаг за шагом человек переходил от менее прочного материала к более прочному, это вело к совершенствованию всей используемой техники и расширению ее возможностей. Сейчас в борьбе за прочность счет идет уже только на проценты; из технических материалов выжато практически все, что можно, и каждый последующий шаг дается со все большим трудом.

Лет двадцать назад казалось, что если научиться выращивать бездефектные кристаллы большого размера, то проблема прочности будет полностью решена, а расход металла в сотни раз сократится. К сожалению, эти надежды не сбылись. Вырастить идеальный кристалл большого размера или очень дорого, или невозможно. Только в таких областях, как радиоэлектроника, это можно себе позволить. Например, полупроводниковые кристаллы Ge и Si выращиваются практически бездефектными. Такими же являются и рубиновые кристаллы для лазеров. Что же касается конструкционных материалов, то здесь пока приходится достигать высоких значений прочности, идя традиционным путем.

И еще одно важное заключение. Оказывается, что многие физические свойства кристаллов, в первую очередь их прочность, определяются не идеальной кристаллической решеткой, а отклонениями от идеальности - дефектной структурой. Умелое использование таких пороков кристалла позволяет управлять его свойствами и приспосабливать их к разнообразным требованиям современной техники. Для физика или инженера дефекты являются очень важной составной частью кристалла, без которой он практически не может существовать. Но тема дефектов в кристаллах заслуживает более глубокого и всестороннего обсуждения, чем то, которое возможно в этой статье.