Фізика в школі - кристали
«Природні кристали завжди збуджували цікавість у людей. Їх колір, блиск і форма зачіпали людське почуття прекрасного, і люди прикрашали ними себе і житло ... Все природне дорогоцінне каміння, крім опала, є кристалічними, і багато хто з них, такі, як алмаз, рубін, сапфір і смарагд, трапляються у вигляді чудово огранених кристалів. »(Кристали і кристалографія)
Кристали, дійсно, гарні. Дивна їх природна форма і плоскі, як би оброблені людиною, межі. При вивченні кристалічної будови твердих тіл зазвичай показують учням зразки кристалів, наприклад, великі кристали кухонної солі або кварц зі шкільної колекції мінералів - це завжди викликає інтерес. Побачивши на власні очі справжні кристали, вони ясніше і міцніше засвоюють особливості кристалічної будови речовини.
Корисно помістити колекцію кристалів в шкільний музей фізики. Природні кристали можна знайти в шкільних зборах мінералів або купити в магазинах. У сувенірних крамницях деяких країн красиві мінерали зустрічаються досить часто і недорого: кварц, пірит, аметист і ін. Крім природних мінералів з яскраво видимим кристалічною будовою можна (і потрібно) розмістити в колекції і вирощені учнями кристали кухонної солі, мідного купоросу, алюмокалієвих і хромокаліевих квасцов (звичайно, із зазначенням імені та прізвища учня).
Кристали - тверді тіла, що мають природну форму правильних багатогранників. Правильна форма кристалів є наслідком впорядкованого розташування частинок, з яких вони складаються: атомів, молекул, іонів. Ці частинки шикуються в строгому порядку «як солдати в строю» (на відміну від частинок в газах, рідинах і в аморфних твердих тілах). Від порядку розташування частинок залежить форма кристала: куб, призма, октаедр або інший багатогранник.
(Картинка з сайтаКрісталли і кристалографія. Див. Подробнеекаталог мінералов.ру)
Поодинокі великі кристали зустрічаються рідко. Більшість речовин, що мають кристалічну будову, утворює багато маленьких хаотично розташованих зрощених кристаликів, іноді помітних тільки в мікроскоп, і називаються вони тоді полікристала (метали, сплави, багато гірських порід).
Фізичні властивості одиночних кристалів (монокристалів) - такі як теплопровідність, електропровідність, пружність, міцність - відрізняються за різними напрямками (на відміну від полікристалічних і аморфних тіл).
Природні мінерали зазвичай описують такі властивості: хімічна формула і клас, колір, тип кристалічної решітки або сингония, твердість, блиск, щільність, колір риси.
Твердість вимірюється за десятибальною шкалою Мооса. Найнижчою твердістю, прийнятої за одиницю, володіє мінерал тальк. Найбільша твердість у алмазу, вона дорівнює 10. Якщо дряпати одна об одну два мінерали, то більш твердий залишає подряпину на менш твердому - так порівнюють мінерали по твердості. (Твердість людського нігтя дорівнює 2 - 2,5, тому можна швидко визначити, більше або менше «двох» твердість даного матеріалу або мінералу.)
Блиск буває металевим, металоподібну, скляним, алмазним, матовим, восковим, перламутровим, шовковистим, смолистим або жирним.
Колір риси визначають, проводячи мінералом по порцелянової шорсткою платівці (її називають бісквітом). Мінерали описують і іншими властивостями: прозорість, злам, спайність, магнетизм, показник заломлення.
- Аметист - різновид кварцу
- Формула: SiO2
- Клас: Силікати
- Колір фіолетовий
- Сингонія: Трігональная
- Твердість: 7
- Щільність (г / см 3): 2,65
- Блиск: Скляний
- Колір риси: Білий
Назва аметиста походить від грецького слова «неопьяненний». В ту пору вважалося, що носить аметист не схильний до сп'яніння. Аметист - найцінніший мінерал в групі різновидів кварцу. Прозорий кварц називається гірським кришталем. Він прозорий для ультрафіолетових променів, на відміну від звичайного скла, і тому застосовується в ультрафіолетової оптики (не випадково лампи, що випромінюють ультрафіолетові промені, називають кварцовими). Кварц має п'єзоелектричні властивості, т. Е. Здатний перетворювати механічну дію в електричну напругу, що обумовлює його застосування в електротехніці.
- Пірит - сірчаний колчедан
- Формула: FeS2
- Клас: Сульфіди
- Колір: Світло-золотистий
- Сингонія: Кубічна
- Твердість: 6-6,5
- Щільність (г / см 3): 4,95-5,10
- Блиск: Металевий
- Колір риси: зеленувато-чорний,
- коричнево-чорний
Назва мінералу походить від грецького слова «огнеподобний» через здатність висікати іскри при ударі. Ще його називають «золотом для дурнів» через схожість на золото. У стародавній Індії кристали піриту носили при собі як амулет, щоб захистити себе від нападу крокодила.
- Арагоніт - карбонат кальцію,
- тверда різновид кальциту
- Формула: CaCO3
- Клас: Карбонати
- Колір: Білий, сірий, блідо
- жовтий, зелений, синій,
- фіолетовий, чорний
- Сингонія: Ромбическая
- Твердість: 3,5-4
- Щільність (г / см 3): 3
- Блиск: Скляний
- Колір риси: Білий, світло-сірий
Назва походить від місцевості в Іспанії - Арагонії, де вперше було виявлено родовище арагонита. Цей мінерал вважається каменем домашнього затишку і сімейного благополуччя.
- Ісландський шпат - оптичний
- кальцит
- Формула: CaCO3
- Клас: Карбонати
- Колір: безбарвний, слабо жовтий
- Сингонія: Ромбическая
- Твердість: 3
- Щільність (г / см 3): 2,7-2,9
- Блиск: Скляний
- Колір риси: Білий
У 1669 році професор Копенгагенського Університету Е. Бартолін виявив, що промінь світла, що падає перпендикулярно на поверхню кристала ісландського шпату, розділяється на два промені: один промінь продовжує шлях без зміни напрямку і називається звичайним, а інший відхиляється, порушуючи звичайний закон преломлекнія світла, і називається незвичайним. Якщо покласти кристал ісландського шпату на папір з малюнком або текстом, то ми побачимо роздвоєне зображення. (* Можна відразу розташувати на папірці з текстом). Ісландський шпат широко використовується в оптичному приладобудуванні для виготовлення поляризаційних призм. Найбільші в світі родовища ісландського шпату знаходяться вУкаіни в районі Нижньої Тунгуски.
- ванадиніт
- Формула: Pb5 (VO4) 3 Cl
- Клас: Ванадати
- Колір: Жовтий, бурий, червоний
- Сингонія: Гексагональна
- Твердість: 2,5-3
- Щільність (г / см 3): 6,8-7,1
- Блиск: Полусмолістий до полуалмазного
- Колір риси: Біло-жовта
Використовується як руда для отримання ванадію, який необхідний для виготовлення бронебійною стали.
Крім наведених вище прикладів кристалів існує велика кількість інших мінералів з видимим кристалічною будовою: кварц, кам'яна сіль, флюорит, турмалін, доломіт, ціан, Целести і т. Д.
Поряд з кристалами можна розмістити для порівняння мінерали аморфного будови, наприклад, бурштин, обсидіан. Якщо виникне рідкісна можливість отримати ТЕКТ. то їй теж треба скористатися. Тектіти залишаються самими загадковими з усіх коли-небудь знайдених на Землі каменів, загальноприйнятою гіпотези їх походження не існує. Одна з гіпотез говорить, що вони зобов'язані народженням небесних тіл, хоча і складаються з речовини нашої планети. Мільйони років тому Земля бомбардувати великими метеоритами, астероїдами. При зіткненні великого метеорита з поверхнею Землі відбувався вибух, земні породи плавляться, розлітаючись в сторони, і утворювалися скляні обтічного виду тіла жовтого, зеленого, чорного кольору. Але це лише одна з гіпотез, хоча і найправдоподібніша. Є припущення про кометної походження тектитов, про виникнення тектитов при посадках інопланетних кораблів і при зіткненні Землі зі згустками надщільного нейтронного речовини (Див. Поява тектитов на Землі. Тектіти. Загадки «падаючих зірок»)
Про музеї в кабінеті хімії: тут.