Науковий проект тема «вирощування кристалів в домашніх умовах»

ВСТУП.
Майже весь світ кристалічності.
У світі панує кристал і його тверді,
прямолінійні закони "
Академік Ферсман А.Є.

Запаси надр - це історія, еволюція і майбутнє планети. Сьогодні самим нещадним чином використовуються комори Землі: цивілізоване існування людства повністю залежить від використання нафти, газу, металевих руд, руд кольорових металів, мінеральної сировини та будівельних матеріалів, виробів каменів і ін. Наша мета: розширити межі шкільного підручника і більше дізнатися про камені. Чому камені завжди мають особливе значення для людини?
Навіть сьогодні, купуючи той чи інший самоцвіт ми набуваємо до нього якусь незрозумілу симпатію або схильність. Тому не дивно, що в колишні, менш освічені часи коштовних каменів приписувалася таємнича сила.
Головне в тому, що фізика твердого тіла становить основну частину фундаменту сучасної техніки. Усі будівельні та конструкційні матеріали (різні марки стали, всілякі металеві сплави, полімери, цегла, пісок, граніт і т.д.) - тверді матеріали. Майже всі вони відносяться до кристалів. Якщо подивитися на звичайний камінь в мікроскоп, то можна побачити, що кожен камінь складається з маленьких кристаликів. Пісок, граніт, кухонна сіль, цукор, мідь, залізо - все це - кристалічні тіла.
Кристали - тверді тіла, в яких атоми розташовані закономірно, утворюючи трехмерно-періодичну просторову укладання - кристалічну решітку.
Кристали бувають двох видів: природні і штучні. Штучні кристали можна отримати з розчину або з розплаву речовини, а також з його парів.
Вирощування кристалів фізико-хімічний процес
Майже будь-яка речовина може при відомих умовах дати кристали. Основне поява кристалів засноване на кристалізації насичених і перенасичених розчинів.
Як же відбувається утворення кристалів з розчину? Цьому питанню присвячена моя робота.
Тема мого дослідження: «Вирощування кристалів в домашніх умовах»
Для розкриття цієї теми я ставлю перед собою мету дослідження - виростити кристали в домашніх умовах
Для досягнення поставленої мети я сформулювала такі завдання:
1. вивчити природу кристалів
2. вивчити фізико-хімічні властивості кристалів
3. проаналізувати значення кристалів в житті людини
4.виращіваніе кристалів в домашніх умовах.

«Світ влаштований так,
що нежива природа
прагне організувати себе
в формі кристалів ».

Питання про походження більшості мінералів в природі тісно пов'язаний зі складною проблемою походження і розвитку Землі. Багато мінерали і гірські породи утворилися при охолодженні земної кори подібно до того, як утворюється лід при замерзанні води. Магма, речовина земної кори в розплавленому стані, являє собою складний розплав різних речовин, насичений різними гарячими газами і парами. При охолодженні магми спочатку в ній утворилися кристали того речовини, температура кристалізації якого найвища. У міру подальшого охолодження відбувалася кристалізація інших мінералів, що володіють меншою температурою кристалізації, і так до тих пір, поки вся магма не затверділа. Так, зокрема, могли утворюватися такі поширені породи, як граніти.

Чим повільніше знижувалася температура магми, т. Е. Чим довше росли кристали, тим грубозернистими виходив мінерал. дрібнозернисті ж
мінерали утворилися при більш швидкому охолодженні. А при дуже швидкому охолодженні магми, наприклад, при її викидах на поверхню Землі під час виверження вулканів, вона затверділа раніше, ніж почали рости кристали. Ймовірно, так утворився обсидіан, зустрічається на Кавказі. При затвердінні обсяг земної кори зменшувався і в ній з'являлися тріщини і порожнечі. У таких порожнинах зростання кристалів відбувається безперешкодно. У них часто знаходять кола і добре ограновані кристали кварцу, пластинчасті кристали слюди площею в кілька квадратних метрів і багато інших. Багато мінерали виникли з пересичених водних розчинів. Першим серед них слід назвати кам'яну сіль NaCl що є одним з найбільш знайомих кожній людині мінералів. Товщина пластів кам'яної солі, що утворилися при випаровуванні води солоних озер, досягає в деяких родовищах декількох сотень метрів.

Кожному знаком спосіб утворення кристалів з пари. сніжинки,
морозні візерунки на склі вікон і іній, що прикрашає взимку голі гілки дерев, являють собою кристали льоду, які виросли з парів води

Подібним чином утворюються і кристали деяких мінералів.

Багато кристали є продуктами життєдіяльності організмів.
Деякі види молюсків мають здатність нарощувати на сторонніх тілах, що потрапили в раковину, перламутр. За 5 - 10 років утворюється дорогоцінний камінь перли, що має полікристалічне будова. У морській воді розчинено багато різних солей. Мільярди організмів, що населяють моря, будують свої раковини і скелети з вуглекислого кальцію і кремнезему. Випадаючи в осад, раковини і скелети померлих організмів утворюють потужні пласти так званих осадових порід. Рифи і цілі острови в океанах складені з кристаликів вуглекислого кальцію, що становлять основу скелета безхребетних тварин - коралових поліпів.

Потужні шари вапняку в земній корі є результатом багатовікових відкладень раковин і панцирів різних організмів. В результаті рухів земної кори частина вапняку виявилася на значній глибині, де під дією високого тиску і температури без плавлення перетворилася в мармур. Мармур є типовим прикладом видозмінених метаморфічних - порід. Кристал зазвичай служить символом неживої природи. Однак грань між живим і неживим встановити дуже важко і поняття «кристал» і «життя» не є взаємовиключними. Найпростіші живі організми - віруси-можуть з'єднуватися в кристали. Звичайно, в кристалічному стані вони не виявляють жодних ознак живого, так як складні життєві процеси в кристалах протікати не можуть. Але при змінах зовнішніх умов на сприятливі (такими для вірусів є умови всередині клітин живого організму) вони починають рухатися, розмножуватися. Нарешті, саме дивне. Здавалося б, кристал і живий організм є приклади здійснення крайніх можливостей в природі. У кристалі незмінними залишаються самі атоми і молекули і їх взаємне розташування в просторі, в живому організмі не тільки не існує скільки-небудь постійної структури в розташуванні атомів і молекул, але навіть, ні на одну мить не залишається незмінним його хімічний склад. У процесі життєдіяльності організму одні хімічні сполуки розкладаються на більш прості, інші складні сполуки синтезуються з простих. Але при всіх хімічних процесах, що протікають в живому організмі, цей організм залишається самим собою протягом багатьох десятків і сотень років! Більш того, нащадки кожного живого організму є дивно точною його копією! Отже, в клітинах будь-якої тварини або рослини є щось постійне, незмінне, здатне керувати хімічними процесами, що протікають в них. Такими носіями «програми» процесів, що протікають в живій клітині, виявилися молекули дезоксирибонуклеїнової кислоти, званої коротко ДНК. Молекули ДНК не тільки управляють процесами життєдіяльності клітини, а й несуть в собі повну інформацію про будову і розвиток всього живого організму з однієї тільки клітини! З повною підставою можна сказати, що молекула ДНК є основою життя. Згідно з сучасними даними, молекула ДНК являє собою подвійну спіраль, складену з невеликого числа порівняно простих молекулярних сполук, що повторюються в строго визначеному для даного виду порядку. Діаметр молекули ДНК дорівнює 2 * 10-9 м, а довжина може досягати декількох сантиметрів. Такі гігантські молекули з точки зору фізики розглядаються як особливий вид твердого тіла - одномірні апериодические кристали.

Отже, кристали - це не тільки символ неживої природи - це і основа життя на землі.

Кристали і їх застосування

Живучи на Землі, складеної кристалічними породами, ми, звичайно, не можемо відволіктися від проблеми кристалічності: ми ходимо по кристалів, будуємо з кристалів, обробляємо кристали на заводах, вирощуємо їх у лабораторіях, широко застосовуємо в техніці і науці, їмо кристали, лікуємося ними. Вивченням різноманіття кристалів займається наука кристалографія. Вона всебічно розглядає кристалічні речовини, досліджує їх властивості та будова. У давні часи вважалося, що кристали являють собою рідкість. Дійсно, знаходження в природі великих однорідних кристалів - явище нечасте. Однак мелкокристаллические речовини зустрічаються досить часто. Так, наприклад, майже всі гірські породи: граніт, пісковики, вапняк - кристалічності. У міру вдосконалення методів дослідження кристалічності виявилися речовини, до цього вважалися аморфними. Зараз ми знаємо, що навіть деякі частини організму кристалічності, наприклад, рогівка ока, вітаміни, миелиновая оболонка нервів - це кристали. Довгий шлях пошуків і відкриттів, від вимірювання зовнішньої форми кристалів в глиб, у тонкощі їх атомної будови ще не завершений. Але тепер дослідники досить добре вивчили його структуру і вчаться керувати властивостями кристалів.
Кристали - це красиво, можна сказати диво якесь, вони притягують до себе; кажуть же "кришталевої душі людина" про те, в кого чиста душа. Кришталева - значить, сяюча світлом, як алмаз ... І якщо говорити про кристалах з філософським настроєм, то можна сказати, що це матеріал, який є проміжною ланкою між живою та неживою матерією. Кристали можуть зароджуватися, старіти, руйнуватися. Кристал, коли зростає на затравки (на зародку), успадковує дефекти цього самого зародка. Взагалі можна навести безліч прикладів, які налаштовують на такий філософський лад, Наприклад, по телебаченню тепер можна почути про безпосередній зв'язок ступеня впорядкованості молекул води зі словом, з музикою і про те, що вода змінюється в залежності від думок, від стану здоров'я спостерігача.
Але якщо говорити зовсім серйозно, зараз мабуть не можна назвати ні одну дисципліну, ні одну галузь науки і техніки, яка б обходилася без кристалів. Таблетки - це спресовані кристали.

Застосування кристалів в науці і техніці
Застосування кристалів в науці і техніці такі численні і різноманітні, що їх важко перерахувати. Тому обмежимося декількома прикладами.
Найтвердіший і найрідкісніший з природних мінералів - алмаз.