Дослідницький проект з фізики

Рідкісна друза гірського кришталю Таблитчаті кристали гірського кришталю (іноді видаються за рідкісні берили) і автоепітаксія (самонарастаніе) дуже дрібних кристаликів гірського кришталю на підкладці з агату і материнської породи

Кварц - окис кремнію Si-O2. Кварцові кристали - шестигранні призми, з одного кінця (рідше з обох) увінчані шести- або тригранної пірамідальної голівкою, що поєднує межі двох ромбоедрів. Часто у напрямку до голівки кристал поступово звужується. Кварц утворюється при різних геологічних процесах: Безпосередньо кристалізується з магми кислого складу. Температура його виділення може перевищувати 1000 ° C. Кварц кристалізується з збагачених флюїдом пегматитові магми. У промисловості має місце синтез кварцу гідротермальних способом. Перевагою синтетичного кварцу для промисловості є велика однорідність по домішках, більш висока хімічна чистота. Також перевагою методу синтезу є те, що результатом вирощування є монокристали, які за своїми властивостями більш придатні для використання в якості п'єзооптичної кварцу, ніж широко поширені в природі сдвойниковани кристали. Для ювелірної промисловості також метод синтезу є важливим, так як дозволяє отримувати кварц практично будь-яких кольорів, самої різної насиченості, при необхідності навіть з переходами одного забарвлення в іншу. Вирощують навіть не існує в природі синій кварц.

Агат - скритокрісталліческая різновид кварцу, являє собою тонковолокнистих агрегат халцедону з шаруватою текстурою і полосчатим розподілом забарвлення. Ювеліри називають агатом також різновиди халцедону без явної шаруватості, але з різними включеннями, що створюють конкретний малюнок: моховий агат, агат зірчастий і інші. Агати повільно формується в умовах, що забезпечують протікання періодичних хімічних реакцій, пов'язаних з дифузією і перенасиченням з'єднань кремнію. Зони агатів можуть мати товщину до 1,5 мкм. Концентрична слоистость агатів формувалася в умовах надлишкового гідростатичного тиску. Агати формуються в закритій системі - порожнини колишнього газового міхура, ізольованого в товщі лави. У глазкових (очкових) агатів концентричні кругові шари розташовуються навколо центральної точки (ця точка може містити кілька кристаликів гірського кришталю), це найцінніші агати. У деяких агатах в зоні шириною 1 см може мати декілька тисяч різних верств.

Аметист - синя, синювато-рожева або червоно-фіолетовий різновид кварцу. Зустрічається зазвичай у вигляді вільно сидять в пустотах і жилах серед кристалічних гірських порід кристалів і їх зростків. Гарний фіолетовий або вишнево-синій колір аметиста, яким він тільки й відрізняється від простого кварцу і гірського кришталю, обумовлений не слідами оксидів заліза і марганцю, як думали раніше, а домішкою органічного барвника. Тому при прожаренні вже близько 250 ° аметист втрачає своє забарвлення, що переходить поступово в жовту або зелену, і стає безбарвним. Аметист утворюється в низькотемпературних гідротермальних умовах. У природі аметист зустрічається у вигляді призматичних кристалів, увінчаних пірамідальною голівкою, у вигляді скіптровідних кристалів, а також щіток, друз, в сростках і паралельно-шестоватих кристалічних агрегатах.

Вирощування штучних кристалів цікавило людей ще в IX столітті. І перш за все інтерес представляли дорогоцінні мінерали: рубін і сапфір. Зараз такі мінерали виробляються мільйонами карат щорічно! Штучні кристали каменів виконується з розплавів, з розчинів, з газу, але звичайно, для кожного мінералу існує свій спосіб отримання, своя технологічна особливість. (З цією особливістю пов'язана така різноманітність мінералів в природі!). Цікаве питання про швидкість росту. Тут немає однозначної відповіді. Швидкість зростання штучних кристалів залежить від умов зростання, глибині залягання породи і тиску, концентрації природного розчину, які породи оточують зростаючий кристал і багато іншого. Якщо врахувати те, що в самому середньому випадку зростання мінералів може відбуватися роками і століттями, то створюючи штучні умови вирощування кристалів каменів, отримали майже "космічну" швидкістю.

Вирощування кристала з мідного купоросу в домашніх умовах!

Всі кристали, що оточують нас, не утворилися колись раз і назавжди готовими, а виросли поступово. Кристали бувають не тільки природними, але так само і штучні, вирощувані людиною. Навіщо ж створюють ще й штучні кристали, якщо і так майже всі тверді тіла навколо нас мають кристалічну будову? При штучному вирощуванні можна отримати кристали більше і чистіше, ніж в природі. Є й такі кристали, які в природі рідкісні і цінуються дорого, а в техніці дуже потрібні. Тому розроблені лабораторні і заводські методи вирощування кристалів алмазу, кварцу, сапфіра і ін. В лабораторіях вирощують великі кристали, необхідні для техніки і науки, дорогоцінні камені, кристалічні матеріали для точних приладів, там створюють і ті кристали, які вивчають кристалографи, фізики, хіміки , металознавці, мінералоги, відкриваючи в них нові чудові явища і властивості. У природі, в лабораторії, на заводі кристали ростуть з розчинів, з розплавів, з парів, з твердих речовин. Тому є важливим і цікавим вивчити процес утворення кристалів, з'ясувати умови їх утворення, виростити кристали без застосування спеціальних пристосувань. Це і визначило тему дослідницької роботи.

Майже будь-яка речовина може при відомих умовах дати кристали. Кристали утворюються найчастіше з рідкої фази - розчину або розплаву; можливе отримання кристалів з газової фази або при фазовому перетворенні в твердій фазі. Кристали вирощують (синтезують) в лабораторіях і на за-водах. Можна отримувати і кристали таких складних природних ве-вин, як білки і навіть віруси.

• Багатьом відомо, що розчинність речовин залежить від температури. Зазвичай з підвищенням температури розчинність збільшується, а з пониженням - зменшується. Ми знаємо, що одні речовини розчиняються добре, інші - погано. При розчиненні речовин утворюються насичені і ненасичені розчини. Насичений розчин - це розчин, який містить максимальну кількість речовини, що розчиняється при даній температурі. Ненасиченийрозчин - це розчин, який містить менше розчиняється речовини, ніж насичений при даній температурі.

Я використовувала найпростіший спосіб вирощування кристалів мідного купоросу і кам'яної солі з розчину. Спочатку необхідно приготувати насичений розчин. Для цього в склянку наливають воду (гарячу, але не киплячу) і в неї насипають порціями речовина (порошок мідного купоросу або кам'яної солі) і розмішують скляною або дерев'яною паличкою до повного розчинення. Як тільки речовина перестане розчинятися, це означає, що при даній температурі розчин насичений. Потім він буде охолоджуватися, коли вода стане поступово випаровуватися з нього, «зайве» речовина випадає у вигляді кристаликів. Зверху на склянку необхідно покласти олівець (паличку), навколо якого обмотана нитка. До вільного кінця нитки привешивается який-небудь вантаж, щоб нитка випросталася і висіла в розчині вертикально, не дістаючи трохи дна. Залишити стакан в спокої на 2-3 дня. Через деякий час можна виявити, що нитка обросла кристалами. Результати формування кристалів методом охолодження представлені на фотографії.