Що таке кристали, мінерали і гірські породи

КРИСТАЛИ - речовини, в яких дрібні частки (атоми, іони або молекули) "упаковані" в певному порядку. В результаті при зростанні кристалів на їх поверхні мимовільно виникають плоскі грані, а самі кристали які проявляються у багатьох геометричну форму. Кожен, хто побував в музеї мінералогії або на виставці мінералів, не міг не захопитися витонченістю і красою форм, які приймають "неживі" речовини.

А хто не милувався сніжинками, різноманітність яких воістину нескінченно! Ще в 17 ст. знаменитий астроном Йоганн Кеплер написав трактат «Про шестикутні сніжинки», а через три століття були видані альбоми, в яких представлені колекції збільшених фотографій тисяч сніжинок, причому жодна з них не повторює іншу.

Ярої альпійської взимку лід перетворюється в камінь.

Сонце не в силах потім камінь такий розтопити.

Аналогічний висновок зробили в давнину в Китаї і Японії - лід і гірський кришталь позначали там одним і тим же словом. І навіть в 19 ст. поети нерідко з'єднували воєдино ці образи:

Ледве прозорий лід, над озером тускнея,

Кристалом покривал непорушний струменя.

А. С. Пушкін. До Овідія

У роботі використовували мінерали особистої колекції Косарєва Олексія.

Кристали, мінерали та гірські породи.

За визначенням, кристали - це мінерали, тобто органічні сполуки (зазвичай щільні), що виникають природним шляхом. Мінерали складаються або з одного хімічного елемента, або з декількох елементів, тісно пов'язаних між собою. У більшості випадків мінерали володіють внутрішньою симетрією і мають повторювану кристалічну структуру, яка відображатиме взаємне розташування атомів, з яких вони складаються.

У повсякденному ж мови кристали часто називають гірські породи, агрегати, органічні матеріали і навіть метали.

Гірські породи складаються з мінералів, іноді органічного походження (наприклад, кам'яне вугілля), що сформувалися в земній корі. Іншими словами, гірська порода - це щільне з'єднання різнорідних елементів, утворене в процесі накопичення опадів або затвердіння з розплаву. Наприклад, граніт, мармур і лазурит є гірськими породами.

Агрегати (зростки). Деякі кристали є агрегатними і складаються з тисяч мікроскопічних кристалів. Група халцедонов, в яку входять яшми і агати, представлена ​​агрегатами кварцу.

Органічні матеріали. Такі речовини, як перли, корали і бурштин, мають органічне походження. Деякі все одно називають їх кристалами, тому що вони мають багато спільного рис з мінералами і так само цінуються за свою красу.

Особливе місце серед кристалів займають дорогоцінні й напівкоштовні камені, які з найдавніших часів привертають увагу людини.

Дорогоцінні й напівкоштовні камені. Так називають кристали, які можна різати, гранувати і полірувати для виготовлення ювелірних виробів. Хоча практично будь-який кристал піддається огранювання, далеко не всі з них придатні для ювелірних цілей.

Головні критерії, в порядку убування, - це краса, рідкість і довговічність.

Традиційний поділ на дорогоцінні й напівкоштовні камені тепер не має такого великого значення, як раніше. Наприклад, алмаз традиційно вважається дорогоцінним каменем, але деякі алмази бувають досить дешевими, а деякі напівдорогоцінним камені - надмірно дорогими.

Люди навчилися отримувати штучно дуже багато дорогоцінні камені, Наприклад, підшипники для годинників та інших точних приладів вже давно роблять зі штучних рубінів. Отримують штучно і прекрасні кристали, які в природі взагалі не існують. Наприклад, фіаніти - їх назва походить від скорочення ФІАН - Фізичний інститут Академії наук, де вони вперше були отримані. Фіаніти - кристали кубічного оксиду цирконію ZrO2, які зовні дуже схожі на діаманти.

А ще вирощують найтвердіші на світлі кристали - алмази.

Алмаз - мінерал, кристалічна кубічна поліморфна модифікація самородного вуглецю, по блиску, красі і твердості перевершує всі мінерали. У всі часи цей зачаровує і унікальний камінь притягував людини. «. він залишається неушкодженим в самому сильному вогні, це світло сонця, згусле в землі і охолоджений часом, він грає всіма кольорами, але сам залишається прозорим, точно крапля води. »Греки називали його« адамас », що означає« нездоланний ». У стародавній Індії вважали, що алмази утворені з п'яти почав природи - землі, води, повітря, неба і енергії. Араби ж були переконані, що алмазу притаманні властивості чудодійного талісмана, що наділяє могутністю, хоробрістю і чеснотою. Алмаз супроводжував Атілла в набігах на Рим, а також тамплієрів у хрестових походах.

Перші згадки про використання людиною алмазів з'явилися приблизно за п'ять тисяч років до нашої ери і до сих пір інтерес до них не слабшає. Алмази блискучою ниткою проходять крізь тканину буття, крізь історію людства, зникаючи на час і знову з'являючись, щоб висвітлити своїм загадковим сяйвом найнеймовірніші і химерні легенди.

Алмазів давали власні імена, їх обожнювали і ненавиділи. Прікоснёмся (нехай подумки!) До каменів, який став легендою. Ось «Регент» - минулий химерний шлях по Європі, він служив талісманом Наполеону, неодноразово закладався і скупався, знайшовши, нарешті, притулок в британській короні. Ось «Шах» - омитий ріками крові, що послужив викупом за загибель Грибоєдова, що очікує своєї черги в скарбниці українського алмазного фонду. Цей список можна продовжувати і продовжувати. Будь-який з відомих алмазів з часом і сам стає легендою.

Однак спробуємо поглянути на алмаз неупереджено. Алмаз являє собою кристал, за хімічним складом ідентичний звичайному графіту. Зустрічаються в природі кристали рідко мають форму правильних багатогранників. Зазвичай межі їх розвинені нерівномірно, мають тріщини, штрихи, нарости, нерідкі сторонні включення. Тому в природних алмазах немає гри світла, і до винаходу способів ограновування і шліфовки вони не мали тієї ціни, яку придбали згодом. Рідкість і цінність алмаза істотно зростає, якщо він має так званий «надцвет», тобто слабкий відтінок іншого кольору - солом'яного, червонуватого, чорного, зеленого, синього. Лише огранований і відшліфований камінь набуває неповторне, чарівне сяйво і по праву називається діамантом. Справа в тому, що у ограненного алмазу відполіровані межі представляють собою дзеркала, що повністю відображають потрапив на них світло. Все просто, чи не так. Трохи хімії, трохи геометрії, і ось він, чудовий камінь, унікальне творіння Природи.

Камені неохоче відкривають людині свої таємниці. Як чарівна книга з недописаними сторінками, яка ніколи не буде дочитана до кінця. Камінь відкриється того, хто відчує його душу. І тоді він стане ангелом-хранителем, іншому, радником і захисником.

Академік Олександр Євгенович Ферсман почав збирати свою колекцію з дитинства, і це дитяче захоплення стало головною справою його життя.

«Я бачу себе шестирічним хлопчиком на березі. Я перестаю кидати камінці, збираю кращі, обточені водою, дбайливо кладу їх в сірникову коробку і зберігаю, зберігаю, як талісман, багато десятків років! »

Багато видатні вчені, які внесли великий вклад в розвиток хімії, мінералогії, інших наук, починали свої перші досліди саме з вирощування кристалів. Крім чисто зовнішніх ефектів, ці досліди змушують замислюватися на тим, як влаштовані кристали і як вони утворюються, чому різні речовини дають кристали різної форми, а деякі зовсім не утворюють кристали, що треба зробити. Щоб кристали вийшли великими і красивими.

І ми вирішили вирощувати кристали.

1). Як ми вирощували кристали аметисту.

У нас є: спеціальна кристалічна формула, основа для каменю, контейнер для вирощування кристала, збільшувальне скло, мірна ємність, шпателі, щипці.

I. Відміряли 40 мл гарячої води в мірну ємність.

II. Вилили спеціальну кристалічну формулу в мірну ємність.

Розчинили кристалічну формулу повільним помішуванням за допомогою шпателя. Переконалися, що все розчинилося.

III. Вилили основу для каменю в контейнер для вирощування кристала і потім влили в нього хімічний розчин з мірної ємності.

IV. Протягом тижня розчин випаровувався, і ми побачили, як ростуть кристали.

V. Після тижня, вилили залишився розчин. Далі перемістили основу з виросли кристалами за допомогою пінцетів на промокальний серветку і висушили їх. Постаралися, щоб в майбутньому вода не потрапляла на кристали.

ДОДАТКОВА МОЖЛИВІСТЬ: використовували залишився розчин, щоб виростити додаткові кристали. Вилили його в контейнер для вирощування кристалів і дали повільно випаруватися розчину.

Штучно отримані кристали аметисту. Природні аметисти.

Кристалічна решітка аметисту.

З давнини вважається амулетом від отрут, сп'яніння і всіх видів нестриманості. Його вважали засобом від зморшок і веснянок; їм гладять зморшки, щоб вони не заглиблювалися, зводять веснянки. Він зберігає від сп'яніння. Ним лікують опіки, лікують нервові розлади. Як лікар камінь сприяє зціленню від опіків, відновлює сечостатеву систему, душевну гармонію і рівновагу, збільшує активність правої півкулі мозку, збільшує і підсилює енергетику власника і його інтелектуальні здібності. Цей камінь в умілих руках перетворюється в панацею від подагри. Вода, в якій хоча б кілька годин лежали аметисти, є хорошим засобом від простудних та інфекційних захворювань типу грипу та ін.

2). Вирощування кристалів солі (повареної і морської).

Перші досліди були невдалі - кристали не утворювалися, а сіль у вигляді порошку з'являлася на стінках банки. Тоді ми вивчили інструкцію по вирощуванню кристалів солі.

Щоб виростити кристали солі, ми спочатку приготували насичений розчин квасцов: в дуже гарячу воду, але не киплячу, воду насипали сіль до тих пір, поки вона не перестане розчинятися. Коли помітили, що кристали більше не розчиняються, повісили на олівці ниточку, ялинку, ялинову гілку, щоб вони занурилася в розчин, але не стосувалася дна. Нитку, що знаходиться вище вантажу, змастили вазеліном.

Поставили розчин охолоджуватися. Чим повільніше він буде остигати, тим крупніше вийдуть кристали. Тому ми закутали банку з розчином і поставили її в місце, де немає протягів. Вже через 2 - 3 дні почали обростати кристалами предмети, занурені в розчин солі. Далі ми стежили за рівнем розчину в банку: предмети повинні перебувати в розчині. Кристали виросли за 2 - 3 тижні, але їх можна вирощувати і довше. Під час росту ми коректували їх зростання, видаляли некрасиві нарости. Це робили ножем, легким рухами зіскоблювали зайве. Освіта граней можна припинити, якщо змастити їх вазеліном. Коли ж потрібно дати зростання знову, видалити вазелін ацетоном.

Рафінована столова сіль - це на 99, 9% хлорид натрію. Тоді як в морській солі міститься величезна кількість необхідних для здоров'я мікроелементів: калій, натрій, кальцій, магній, залізо, бром, йод, хлор, марганець, цинк, залізо, селен, мідь, кремній і т. Д.

Цілюща сила моря приваблює людство вже кілька тисячоліть. Ще в Стародавній Греції говорили, що «море змиває всі недуги». Вважалося, що морські води наділяють людей силою і здоров'ям. І насправді, морська сіль робить на людину оздоровчий вплив завдяки присутності в ній великої кількості мінеральних речовин, макро - і мікроелементів.

Незважаючи на близькість хімічного складу: морської солі і кухонної солі. Вони мають однакову кристалічну решітку.

Кристалічна решітка солі.

3). Вирощування кристалів мідного купоросу.

Ми приготували гарячий розчин, насичений розчин сульфату міді (мідного купоросу) обережно охолодили його, щоб надлишок розчиненої речовини не випав в осад (такий розчин називається перенасиченим), опустили в розчин ворсисту нитку. Через кілька тижнів на нитки почали з'являтися кристали мідного купоросу.

Проробивши кілька дослідів з мідним купоросом, ми переконалися, що розмір кристалів залежить від швидкості охолодження.

Щоб приготувати великі кристали міді, треба як - то уповільнити реакцію, щоб виділяється в реакції мідь встигала осісти на кристали і добудовувала їх.

Повільне охолодження - можливий спосіб, але в тому випадку, коли не йде хімічна реакція.

Ми поклали в розчин мідного купоросу шурупи. В результаті проведеного експерименту шурупи вкрилися мідними кристалами купоросу рудого кольору.

Кристалічна решітка мідного купоросу.

Застосування мідного купоросу.

Мідний купорос незамінний у виробництві штучних волокон, органічних барвників і мінеральних фарб, а також різних хімікатів, і в збагаченні руди. Застосовується в сільському господарстві.

4). Вирощування кристалів марганцівки.

Марганцівка (вона ж перманганат калію, марганцевокислий калій або KMnO4) - це порошок з темно-фіолетових кристалів. Вони добре розчиняються у воді, фарбуючи її в фіолетовий (а при сильному розведенні - в рожевий) колір.

Коли кристали візьмуть вид, який нас влаштує, їх виймають з розчину, дають висохнути і покривають безбарвним лаком. Якщо цього не зробити, вже через кілька днів вони зруйнуються.

Кристалічна решітка марганцю.

Марганець відіграє важливу роль і знаходить широке застосування в металургії як добавка до сталі, що поліпшує її властивості. Для відбілювання льону і вовни, знебарвлення технологічних розчинів, як окислювач органічних речовин. У медицині застосовують деякі солі марганцю. Наприклад, перманганат калію застосовують як антисептичний засіб у вигляді водного розчину, для промивання ран, полоскання горла, змазування виразок та опіків. Розчин KMnO4 застосовують і всередину при деяких випадках отруєння алкалоїдами і ціанідами. Марганець є одним з найактивніших мікроелементів і зустрічається майже у всіх рослинних і живих організмах. Він покращує процеси кровотворення в організмах

Крім перерахованих речовин, кристали можна отримати з нашатирю, кальцинованої соди, бури, сульфату магнію, мідного купоросу, селітри - форма у них різна. Але при цьому пам'ятайте, що всі перераховані речовини отруйні, працювати з ними дітям небезпечно, крім, мабуть, роботи з хлоридом натрію, в побуті звана кухонна сіль.

1. Кожен може створити колекцію штучно вирощених кристалів.

2. Вирощуючи кристали, дізнаєшся багато нового, цікавого, чиниш свої знання в різних областях науки про Землю.

3. Своїм захопленням ми поділилися з однокласниками, багатьох зацікавили.

4. Можливо, у кого - то з нас, як у багатьох вчених, це дитяче захоплення стане в майбутньому справою всього життя.

5. Вирощуючи, вивчаючи кристали, пізнаєш таємниці природи.

6. Величезні багатства зберігаються в надрах Землі, їх треба берегти і розумно використовувати.