Исследовательская работа "выращивание кристаллов различных солей в домашних условиях". Практическая работа «Кристаллы

МОУ «Печниковская СОШ»

Каргопольского района

Архангельской области

Научно-практическая работа

«Кристаллы. Выращивание кристаллов».

Выполнили учащиеся 8 класса

Научный руководитель

учитель физики

Колегичева М.А.

Печниково

1. 
   Введение. Что мы знали о кристаллах? 3
   1. 
      1.1. Актуальность работы
   2. 
      1.2. Цель и задачи работы
   3. 
      1.3. Практическое значение работы

1. 
   Литературный обзор
   1. 
      2.1. Что такое кристаллы 3
   2. 
      2.2. Структура кристаллов 4
   3. 
      2.3. Кристаллы во Вселенной 4
   4. 
      2.4. Применение кристаллов 4
   5. 
      2.5. Кристаллы льда и воды 5
2. 
   Практическая часть

3.2.Выращивание кристаллов воды 6

1. 
   Выводы 6

Введение. Что мы знали о кристаллах?
Кристаллы… да ведь это красивые редко встречающиеся камни. Они бывают разных цветов, в большинстве своём прозрачны, и, что самое замечательное, они обладают красивой правильной формой. Обычно кристаллы представляют собой многогранники, стороны (грани) их идеально плоские, рёбра строго прямые. Они радуют глаз чудесной игрой света в гранях, удивительной правильностью строения…

Всё сказанное действительно справедливо, но… кристаллы – совсем не музейная редкость. Кристаллы окружают нас повсюду. Твёрдые тела, из которых мы строим дома и делаем станки, вещества, которые мы употребляем в быту, – почти все они относятся к кристаллам.

Современная наука стремится познать новое, заглянуть за пределы Вселенной, разгадать тайны микромира. Но, за великими целями забывается то, что находится рядом, без чего мы не можем обойтись, и используем каждый день. 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. Например, соль. Соль, которая есть на каждом столе, в каждом доме, известная и знакомая, непознанная и таинственная! Или снег. Снег, который лежит у нас под ногами.

Цель работы:

научиться выращивать кристаллы в домашних условиях.

· выяснить, что такое кристаллы и где они встречаются;

Литературный обзор.

1. 
   Что такое кристаллы

Ярой альпийской зимой лед превращается в камень.

Солнце не в силах затем камень такой растопить.

Аналогичный вывод сделали в древности в Китае и Японии – лед и горный хрусталь обозначали там одним и тем же словом. И даже в 19 в. поэты нередко соединяли воедино эти образы. Например, А.С.Пушкин в своем произведении «К Овидию» писал:

Едва прозрачный лед, над озером тускнея,

Кристаллом покрывал недвижные струи.

1. 
   Структура кристаллов

Трёхмерно-периодическую пространственную укладку назвали кристаллической решёткой.

Основная особенность кристаллической структуры заключается в её повторяемости через строго одинаковые расстояния. Кристаллические решётки очень разнообразны. Однако свойства, общие для всех кристаллов, безупречно объясняются решетчатым строением кристаллов.

Кристаллы во Вселенной

В облаках, в глубинах Земли, на вершинах гор, в песчаных пустынях, в озерах, морях и океанах, в доменных печах, в аппаратах химических заводов, в научных лабораториях, в клеточках растений, в живых и мертвых организмах - везде встречаем мы кристаллы. Многие кристаллы –продукты жизнедеятельности организмов. Способностью наращивать на инородных телах, попавших в раковину, перламутр, обладают некоторые виды моллюсков. Через 5-10 лет образуется жемчуг. Кристаллами являются алмазы, рубины, сапфиры и другие драгоценные камни. Нет такого места на Земле, где бы не было кристаллов, где бы не происходили все время возникновение, рост и разрушение кристаллов. Метеориты, посланцы из звездного мира, тоже состоят из кристаллов. В космических пришельцах - метеоритах - встречаются кристаллы, известные на Земле, и кристаллы минералов, на Земле не встречающихся.

1. 
   Применение кристаллов.

• 
  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 талисманах «на счастье» и «своих камнях», соответствующих месяцу рождения. Все природные драгоценные камни, кроме опала, являются кристаллическими, и многие из них, такие, как алмаз, рубин, сапфир и изумруд, попадаются в виде прекрасно ограненных кристаллов. Украшения из кристаллов сейчас столь же популярны, как и во время неолита.
• 
  Опираясь на законы оптики, ученые искали прозрачный бесцветный и бездефектный минерал, из которого можно было бы шлифованием и полированием изготавливать линзы. Нужными оптическими и механическими свойствами обладают кристаллы неокрашенного кварца, и первые линзы, в том числе и для очков, изготавливались из них. Даже после появления искусственного оптического стекла потребность в кристаллах полностью не отпала; кристаллы кварца, кальцита и других прозрачных веществ, пропускающих ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, до сих пор применяются для изготовления призм и линз оптических приборов.
• 
  Кристаллы- основа множества современных устройств: компьютеров, генераторов и приёмников излучений, устройств магнитной записи, бытовой электроники, солнечные батареи, помещаемые на наружной поверхности космических летательных аппаратов, для лазерной техники и т.п.
• 
  Кристаллические порошки (соль,сахар, лекарства, минер удобрения,взрывчатые вещества и др) широко применяются в пищевой, фармацевтической промышленности, сельском хозяйстве, металлургии и др. областях
• 
  Искусственные кристаллы. С давних пор человек мечтал синтезировать камни, столь же драгоценные, как и встречающиеся в природных условиях. До 20 в. такие попытки были безуспешны. Но в 1902 удалось получить рубины и сапфиры, обладающие свойствами природных камней. Позднее, в конце 1940-х годов были синтезированы изумруды, а в 1955 фирма «Дженерал электрик» и Физический институт АН СССР сообщили об изготовлении искусственных алмазов, которых в природе вообще не существуют. Например, фианиты – их название происходит от сокращения ФИАН – Физический институт Академии наук, где они впервые были получены. Фианиты – кристаллы кубического оксида циркония ZrO2, которые внешне очень похожи на бриллианты.

Кристаллы льда и снега

Кристаллы замершей воды, т.е. лед и снег, известны всем. Эти кристаллы почти полгода (а в полярных областях и круглый год) покрывают необозримые пространства Земли, лежат на вершинах гор и сползают с них ледниками, плавают айсбергами в океанах.

Ледяной покров реки, массив ледника или айсберга - это, конечно, не один большой кристалл, он состоит из множества отдельных кристаллов. Их не всегда различишь, потому что они мелкие, и все срослись вместе. Иногда эти кристаллы можно различить в тающем льду, например, в льдинках весеннего ледохода на реке. Тогда видно, что лед состоит как бы из "карандашиков", сросшихся вместе, как в сложенной пачке карандашей:

Ледяные иголочки достигают длины в 1-2см, а иной раз доходят до 10-12см.

В морозные дни, когда солнце еще не успело уничтожить следы ночных заморозков, деревья и кусты покрыты инеем. На ветках видны пучки тонких шестигранных иголочек - кристалликов льда. Сказочным богатством кристаллов, хрустальным нарядом украшен лес. Каждый отдельный кристаллик льда, каждая снежинка хрупка и мала.

Морозные узоры на оконных стеклах - это, по сути, то же самое, что и иней, который образуется на земле и на ветвях деревьев. Механизм образования инея и этих узоров одинаков.

Узоры на стеклах появляются в связи с образованием кристаллов из переохлаждённых капель воды.

Качество и вид получившегося рисунка зависит от влажности воздуха, разницы и перепадов температуры внутри и снаружи, поверхности стекла, направления, силы и скорости ветра. Именно поэтому рисунки получаются всегда разными и не похожими один на другой.

Ученые насчитали огромное количество видов ледяных узоров. Очень часто встречаются узоры - дендриты и трихиты. Дендриты на окнах вырастают в виде древовидных форм. В свою очередь ледяные узоры - трихиты выглядят в виде волокнистых образований.

Узоры дендриты появляются на окнах при условии - высокой влажности и положительной температуры внутри помещения. Сначала на стеклах появляется тонкая пленка воды, а затем происходит кристаллизация. Так как в нижней части на окнах толщина пленки воды больше, то здесь происходит образование ледяных " деревьев ". А вот при недостатке влаги на окнах появляются миниатюрные дендриты

На острых краях стекол, где частенько образуются сколы и трещины как правило образуются узоры трихиты. В большинстве случаев как основное волокно, так и прилегающие к нему тонкие полоски инея слегка изогнуты.

Практическая часть

1.Выращивание кристаллов поваренной соли

Многие технологические потребности в кристаллах явились стимулом к исследованию методов выращивания кристаллов с заранее заданными химическими, физическими и электрическими свойствами. Труды исследователей не пропали даром, и были найдены способы выращивания больших кристаллов сотен веществ, многие из которых не имеют природного аналога. В лаборатории кристаллы выращиваются в тщательно контролируемых условиях, обеспечивающих нужные свойства, но в принципе лабораторные кристаллы образуются так же, как и в природе – из раствора, расплава или из паров. Самые простые опыты по выращиванию кристаллов можно провести с поваренной солью.

Самые простые опыты по выращиванию кристаллов можно провести с поваренной солью. Что мы и сделали.

Мы сделали насыщенный раствор поваренной соли: для этого в теплую воду добавляли соль и перемешивали до тех пор, пока соль уже не будет растворяться и будет оседать на дно кружки. Опустили в кружку шерстяную ниточку и поставили в теплое место.

Кристаллы соли начали свой рост. Соль образовалась даже на кружке с внешней стороны, но это было мало похоже на кристаллы. Красивые кристаллы образовались на ниточке и на дне кружки

Кристаллы можно вырастить, взяв затравку. т.е небольшой кристалл и привязав его к ниточке, опустить в раствор соли.

Кристаллы соли можно вырастить и на веточках лиственницы. Для этого их нужно опустить в раствор соли и затем через некоторое время вынуть и дать обсохнуть. На веточках образуется кристаллический иней из соли. Эти веточки можно применять для составления букетов.

2. Выращивание кристаллов льда

Опыт 1 . В небольшое глубокое чайное блюдце налить воды. Блюдце поставить в снег. Через некоторое время температура воды станет равной 0°С, но вода будет отдавать теплоту и дальше. Теряя тепло, вода при 0°С в блюдце начнёт замерзать. На поверхности воды появятся прозрачные, вытянутые в длину игольчатые кристаллы льда. Появившись по отдельности, они быстро соединяются в группы и дадут твёрдую корочку льда на поверхности воды. При рассмотрении в лупу кристаллы льда имеют форму сильно удлинённых шестиугольных призмочек. Между ними много шестилучевых "звёздочек". Это иголочки, сложившиеся в прихотливую группу и образовавшие тонкое строение звёздочки. Увеличиваясь и разрастаясь, ледяные иголочки встречаются одна с другой, ветвятся. Так образуются узоры мороза на стеклах окон. Для образования дендритов необходимо быстрое охлаждение.

Опыт 2 . На небольшое чистое стёклышко поместить большую каплю воды. Сильно охладить стёклышко, прижав его к снегу или охладительной смеси. Замерзая, капля воды даст прекрасные кристаллы в виде разнообразных звёздочек. Такие кристаллические звёздочки образуются в капельках воды, унесённых движением воздуха на значительную высоту. В холодное время года звёздочки-снежинки падают вниз и достигают земли. Мы говорим: "Идёт снег".
Выводы. Итак, в ходе работы мы больше узнали о кристаллах, выяснили, что вокруг нас много интересного и необычного, и это доступно для наблюдения и изучения, не требует особых усилий и затрат. Мы попробовали вырастить кристаллы, и у нас это получилось.

Литература.

1. 
   Большая российская энциклопедия.16 том. М - Научное издательство «Большая российская энциклопедия» 2010.
2. 
   М.П.Шаскольская. Кристаллы. М- «Наука»1985.

4. http://course-crystal.narod.ru/p36aa1.html

5. http://www.novate.ru/blogs/131008/10496/

6. Современная кристаллография. М.,1979-1981.Т.1-4;Чупрунов Е.В., Хохлов А.Ф.,Фадеев М.А. Кристаллография. М., 2000;

Мои опыты:

1) Кристаллы поваренной соли - процесс выращивания не требует наличия каких-то особых химических препаратов. У нас всех есть пищевая соль (или поваренная соль), которую мы принимаем в пищу. Кристаллы поваренной соли представляют собой бесцветные прозрачные кубики.

Процесс выращивание кристаллов из поваренной соли в домашних условиях я разделила на этапы:

Растворила соль, из которой будет расти кристалл, в подогретой воде (подогреть нужно для того, чтобы соль растворилось немного больше, чем может раствориться при комнатной температуре). Растворила соль до тех пор, пока стала уверенна, что соль уже больше не растворяется (раствор насыщен!) (Фото №1,2,3).

Этап 2: Насыщенный раствор перелила в другую емкость, где можно производить выращивание кристаллов (с учётом того, что он будет увеличиваться). Раствор процедила через фильтр (я воспользовалась салфеткой, можно взять промокашку или вату). Процеживать раствор обязательно, потому что соринки могут помешать росту красивых кристаллов (Фото№ 4).

Поставила раствор охлаждаться. Чем медленнее он будет остывать, тем крупнее получатся кристаллы. На этом этапе следила, чтобы раствор не особо остывал.

Этап 3: Привязала на нитку камень не больших размеров, нитку привязала к деревянной палочке и положила на края стакана (ёмкости), где налит насыщенный раствор. Камень опустила в насыщенный раствор (Фото №5).

Этап 4: Накрыла сверху ёмкость с кристалликом фольгой от попадания пыли и мусора.

Важно помнить!

• 1. Кристаллик нельзя (при росте) без особой причины вынимать из раствора
• 2. Не допускать попадания мусора в насыщенный раствор
• 3. Периодически (раз в неделю) менять или обновлять насыщенный раствор
• 4. Не следует раскрашивать раствор, где растёт Ваш кристалл, например красками или чем-нибудь подобным, - это лишь испортить сам раствор, а кристалл всё же не покрасит! Лучший способ получить цветные кристаллы - это подобрать нужную по цвету соль!

Мои первые кристаллики на нитке стали образовываться уже на следующий день (Фото №6), с каждым днем они немного увеличивались, нарастая друг на друга (Фото №7,8,9), и в итоге у меня получился продолговатый не очень крупный белый кристалл (Фото №10,11). В будущем я смогу использовать его в качестве «затравки» для выращивания более крупного кристалла соли.

2) Кристаллы медного купороса

Для того чтобы вырастить очень красивые кристаллы медного купороса, я купила порошок медного купороса в магазине хозяйственных товаров. Его используют для борьбы с вредителями и болезнями растений. Иногда применяют в плавательных бассейнах для предотвращения роста водорослей в воде.

Внимание! медный купорос - химически активная соль! Это вещество ядовито! Нужно тщательно мыть руки после работы с порошком, растворами или кристаллами медного купороса. Его можно проводить только с взрослыми!

• 1. Приготовила насыщенный раствор медного купороса. В горячей воде растворяла и перемешивала порошок до тех пор, пока он не перестал растворяться (Фото №12,13).
• 2. Ниточку с маленьким камешком (затравкой) повесила на деревянной палочке так, чтобы она погрузилась в раствор, но не касалась дна (Фото №14).
• 3. Оставила открытым сосуд с раствором при комнатной температуре на длительный срок, накрыв его листом фольги, -- вода при этом будет испаряться медленно, и пыль в раствор попадать не будет (Фото №15).
• 4. По мере испарения раствора на его поверхности начала образовываться корка, которая поползла по стенкам сосуда через его край (Фото №16,17).
• 5. Когда испарилось достаточно много раствора, начали расти красивые блестящие голубые кристаллы. Я внимательно следила за ростом кристаллов день ото дня

Через трое суток после начала опыта на нитке появился кристалл медного купороса, моя «затравка» в виде камня также начала обрастать синими кристаллами похожими на драгоценный камень (Фото№18,19). Через 3 недели у меня вырос достаточно большой кристалл синего цвета (Фото №20,21). В будущем я так же использую этот кристалл для того чтобы вырастить кристалл куда большего размера!

3) Кристалл из набора юного химика «Первые уроки химии»

Набор состоял из:

• 1. Смесь для выращивания кристаллов. Дигидрофосфат аммония (разновидность соли с добавлением порошкового пищевого красителя).
• 2. Основная порода (камушки для «затравки»).
• 3. Пластиковый контейнер для выращивания кристаллов с мерными делениями и крышкой.
• 4. Измерительный контейнер с делениями.
• 5. Увеличительное стекло.
• 6. Пинцет.
• 7. Лопатка для размешивания.

Опыт заключался в следующем:

• 1. С помощью измерительного контейнера отмерила 40 мл. горячей воды.
• 2. Насыпала специальную смесь для выращивания кристаллов в измерительный контейнер. Растворила смесь в воде, слегка помешивая ее лопаткой (Убедилась в том, что вещество растворилось!) (Фото №22).
• 3. Рассыпала основную породу по дну контейнера для выращивания кристаллов.
• 4. Вылила приготовленный раствор в контейнер с основной породой (Фото №23).
• 5. Поставила контейнер в светлое место с хорошим притоком воздуха (подоконник) (Фото №24,25)

По мере испарения воды у меня появлялись игольчатые кристаллики.

Через две недели, после полного испарения раствора, я на дне контейнера получила готовые достаточно крупные кристаллы. Стенки контейнера так же были облеплены кристаллами (Фото №26,27,28,29).

Цель:

• Образовательная : формирование понятий «кристаллы, кристаллическое состояние вещества» на основе исследовательской и проблемно-поисковой деятельности,
• изучение условий образования кристаллов
• Развивающая : развитие практических умений и навыков работы с химическими веществами, оборудованием; умений применять теоретические знания для объяснения наблюдаемых явлений
• Воспитательная : эстетическое воспитание; воспитание компетентной, коммуникативной, всесторонне развитой личности.

Оборудование, реактивы: 2 термостойких химических стакана, толстая нить, затравка, стеклянная палочка для перемешивания, палочка для закрепления нити, фильтр, воронка, чашка Петри, порошок медного купороса, микроскоп, предметное стекло, препаровальная игла, пинцет, кристаллик медного купороса.

Задачи исследования:

• вырастить кристаллы разных солей;
• изучить условия образования кристаллов;
• проанализировать полученные результаты.

Оборудование: 2 термостойких химических стакана, толстая нить, стеклянная палочка для перемешивания, палочка для закрепления нити, фильтр, воронка, чашка Петри, микроскоп, предметное стекло, препаровальная игла.

Реактивы: порошок медного купороса, дистиллированная вода

ХОД УРОКА

1. Организационный момент. Объявление темы, постановка цели.

Вводная часть, создание мотивации к восприятию учебного материала

Ребята, прежде чем начать урок, я хочу проверить Ваше эмоциональное состояние. У вас на парте таблички «Шкала эмоционального состояния». Поставьте галочку на таблице из 6 лиц, чье выражение отражает ваше настроение в начале урока.

Сегодня на уроке мы поведем практическую работу «Выращивание кристаллов»

КРИСТАЛЛЫ

Подобен чуду рост кристалла,
Когда обычная вода,
Одним мгновением вдруг, стала
Сверкающим осколком льда.
Луч света, затерявшись в гранях,
Рассыплется на все цвета,
И нам тогда понятней станет,
Какой бывает красота.

Павел Леонтьев

Цель сегодняшнего занятия :

• вырастить кристаллы медного купороса,
• изучить условия их образования,
• рассмотреть структуру кристаллов под микроскопом
• познакомиться с многообразием кристаллов их красотой

Кристаллы, кристаллы, соцветья
во мглу погруженной земли.
Когда расцвели вы, на свете
другие цветы не цвели.
Нацежен был мало-помалу
Из мрака лучистый хрусталь,
чтоб стало под силу кристаллу
вместить невместимую даль.
Тускла на свету, но как факел
кристалла живая свеча
пылает во мраке…Во мраке –
начало любого луча.

(Испанский поэт и философ Мигель де Унамуно)

I этап: Введение

Учитель: Прежде чем приступить к практической работе, я хочу с Вами побеседовать: А знаете ли Вы, что такое кристаллы? (Вы знакомились с ними по физике)

КРИСТАЛЛЫ – (от греч. krystallos, первонач. – лед), твердые тела, атомы или молекулы которых образуют упорядоченную периодическую структуру (кристаллическую решетку).

– Какие типы кристаллических решеток вы знаете из курса химии?
– Поэтому, на какие виды можно поделить все кристаллы, в зависимости от типа кристаллической решетки?

(Демонстрация кристаллических решеток графита, поваренной соли, меди)

– Какими свойствами обладают кристаллы?

(Анизотропия и изотропия) Неодинаковость свойств кристалла в различных направлениях называют анизотропи"ей .

Изотропия, изотропность (от изо... и греч. tropos - поворот, направление), одинаковость физических свойств по всем направлениям (в противоположность анизотропии ). Все газы, жидкости и твёрдые тела в аморфном состоянии изотропны по всем физическим свойствам. У кристаллов большинство физических свойств анизотропно. Однако чем выше симметрия кристалла , тем более изотропны его свойства. Так, у высокосимметричных кристаллов (алмаз, германий, каменная соль) упругость, прочность, электрооптические свойства анизотропны, но показатель преломления света, электропроводность, коэффициент теплового расширения и т. д. - изотропны (в менее симметричных кристаллах эти свойства также анизотропны.

– Все кристаллы обладают разными свойствами, как вы думаете, почему у всех кристаллов разные свойства?

Раздел физики, изучающий кристаллы, называется кристаллографией .
Кристаллы изучает раздел физики, который называется физикой твердых тел .
Кто после школы будет обучаться в техническом ВУЗе, захочет связать свою судьбу с техникой, тот будет подробно изучать этот раздел и узнает много интересного. (Физика твердых тел).

– Как Вы думаете, связана ли наша жизнь с кристаллами, имеют ли они какое-то практическое значение в природе и для человека? Зачем они нам нужны?

Живя на Земле, мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах, выращиваем их в лабораториях, широко применяем в технике и науке, едим кристаллы, лечимся ими...
Но, кроме того, кристаллы – очень красивое, завораживающее явление природы – я думаю, многие с этим согласятся. Они являются самыми необыкновенными и загадочными камнями. С глубокой древности им приписывают магические, целебные свойства. Ученые утверждают, что кристаллы способны записывать и передавать какую-либо информацию. Способны разговаривать.
Федор Михайлович Достоевский утверждал, что красота спасет мир. Глядя на кристаллы и драгоценные камни, испытываешь чувство ликования, радости.
Любуясь красотой, люди научились выращивать искусственные самоцветы, кристаллы, например, алмазы, сапфиры, хрусталь. Для этого было создано сложнейшее оборудование. Мы сегодня попробуем вырастить кристаллы в лабораторных условиях, используя оборудование, стоящее у вас на партах. Конечно, мы не сможем получить алмазы, сапфиры, а вот кристаллы медного купороса получить очень просто.

– Ребята, на какие вопросы вы бы хотели услышать ответы на сегодняшнем уроке? (Почему растут кристаллы, где их применяют)
– Какую цель мы поставим перед собой? (Вырастить кристаллы, рассмотреть их структуру под микроскопом, ответить на вопрос: почему растут кристаллы?)
– Я думаю, что мы вместе ответим на эти ваши вопросы в конце урока.
– А вы как вы думаете, почему растут кристаллы? Запишем тему.

II этап: Выполнение работы (Инструкционная карточка для учащихся – Приложение )

Цель: вырастить кристаллы медного купороса, изучить условия их образования.

Проблемный вопрос: почему растут кристаллы?

– Давайте познакомимся с веществом, из которого будем получать кристаллы – медным купоросом.

– Ребята, кто помнит формулу медного купороса?
– Каково химическое название этого вещества? Природный минерал, из которого получают купорос называется халькантит, содержащий сульфат меди пятиводный.
В природе CuSO 4 5H 2 O встречается в виде минерала халькантита . Параллельные агрегаты толщиной до 1 см, переслаивающиеся с желтоватой породой и отдельными кристаллами халькантита. В нижней части образца мелкозернистый сульфидный агрегат.
А вот внешний вид медного купороса, у вас в стаканчиках с притертыми крышками. Медный купорос - пятиводный сульфат меди (II) CuSO 4 5H 2 O. В древности его называли витриолом (от латинского слова vitrum - стекло), так как крупные кристаллы напоминают цветное синее стекло.

Медный купорос является ядохимикатом II класса опасности, то есть малотоксичное вещество. Его применяют для борьбы с грибковыми и бактериальными заболеваниями растений: опрыскивают томаты от фитофторы, плодово-ягодные, декоративные деревья и кустарники от парши, монилиоза, антракноза и других болезней, а также дезинфицируют раны. Даже борются с грибковыми заболеваниями рыб. (Аквариумисты применяют медный купорос при заболевании рыб бранхиомикозом, гиродактилезом, дактилогирозом, костиозом и одиниозом).
Кроме того, его применяют в промышленности при производстве искусственных волокон, органических красителей, минеральных красок, для обогащения руды при флотации, при воронении стали, в гальванопластике.

III этап: Выполнение работы

– Работа будет проблемно-исследовательская и проходить в группах по 2 человека. У каждой группы имеется инструкция по исследованию. (Запишите в тетради тему и цель)
– Познакомьтесь с инструкцией. (5 мин.) Прочитайте и выделите основные этапы работы.
– Какие основные этапы работы вы выделили:

• приготовление насыщенного раствора;
• фильтрование;
• затравка;
• выращивание монокристалла.
• доливание раствора

– Как вы думаете, какие способы мы будем использовать на уроке?

Кристаллизацию можно вести разными способами. Один из них – охлаждение насыщенного горячего раствора. Этот метод неприменим к веществам, растворимость которых мало зависит от температуры. К таким веществам относятся, например, хлориды натрия и алюминия, ацетат кальция.
Испарение воды.
Кристаллы могут также расти при конденсации паров – так получаются снежинки и узоры на холодном стекле.
Третий способ – выращивание кристаллов из расплавленных веществ при медленном их охлаждении.

1 этап: приготовление пересыщенного раствора .

Итак, приступаем к выполнению 1-го этапа работы, приготовлению пересыщенного раствора.

Расскажите порядок действий.

– Какой раствор называется насыщенным?
– Пересыщенным?
– Как вы думаете, зачем мы нагревали воду?
– Что такое растворение?
– Каким оборудованием будем пользоваться?
– Какие правила нужно соблюдать при выполнении любой практической работы?
– Давайте повторим правила ТБ, которые нужно соблюдать при работе в химическом кабинете

– Какое химическое оборудование мы будем использовать на практической работе?
– Можем мы уже сейчас определить одну из причин роста кристаллов? (Охлаждение, кристаллизация, то есть при охлаждении частицы становятся тяжелыми)
– Какой пример можно привести пример из жизни, в природе об образовании кристаллов?
– Например, представим осень, идет дождь, вдруг температура понизилась, стала –1 o С, пошел снег.
– Почему? Что произошло в природе? (Произошла кристаллизация. Образование снежинок – кристалликов)

Т.о. стоит измениться температуре, как возникнет кристаллизация – лишнее вещество выкристаллизуется из раствора.

Помните: чтобы кристаллы росли как можно правильно, кристаллизация должна идти медленно.
С физической точки зрения, кристалл растет потому, что этого требует второе начало термодинамики: уменьшается свободная энергия системы.

В растворе при охлаждении получается избыток твёрдого вещества. Частицы вещества имеют какую-то определённую форму, энергию и притягиваются тем сильнее, чем ближе им удаётся подойти друг к другу.

2 этап: фильтрование

– Зачем нудно отфильтровать лишнее вещество? (Оно будет мешать образованию кристалла). Для фильтрования используем фильтр, изготовленный своими руками из салфетки.
– Кто помнит, как мы это делали в 8 классе? (Фильтруем)
– Ребята, я слежу за вашей работой, правильно ли вы выполняете практические действия, оценка будет складываться общая: из теоретической части, практической части, техники безопасности.
– Я вижу, что многие уже отфильтровали раствор.
– Каков будет следующий этап работы?

3 этап: затравка

– Затравка. Что такое затравка? (Для затравки я приготовила вам кнопку. Кто-то может сделать свою затравку).
– Привяжите ее на нитку и опустим в раствор, чтобы не касалось дна и стенок сосуда.
– А теперь мы будем наблюдать за ростом кристаллов и записывать наблюдения в таблицу.
– Ребята, а как Вы думаете, кристаллики должны иметь определенную форму или нет?
– Каждое вещество образует кристалл определенной формы.

Вывод: кристаллы растут из растворов при охлаждении, испарении воды, на образование кристалла влияет энергия притяжения частиц. Уменьшается свободная энергия системы (Из закона физики ).

IV этап: Проект на тему «Экспедиция в мир кристаллов». (Выступления учащихся)

К сегодняшнему уроку группа учащихся из 3-х человек подготовила проект по теме «Экспедиция в мир кристаллов», провела свои исследования. Давайте послушаем их.
Пока у нас будут расти кристаллы.

V этап: Кристаллы под микроскопом

Давайте посмотрим, нет ли кристаллов у вас в сосудах?
Рассмотрим кристаллы под микроскопом, какую структуру они имеют.
– Итак, нашли вы ответы на поставленные вопросы, в начале урока? (Почему растут кристаллы?)
– Подготовьте микроскоп к работе. Положите кристаллик на предметное стекло и рассмотрите его сначала при малом увеличении, а затем при большом, у кого позволяет микроскоп.
– Какова форма кристалла медного купороса?(Медный купорос образует прекрасно оформленные кристаллы в форме косых параллелепипедов).

VI этап: посмотрим последние достижения науки в нашей стране. (Просмотр видеофильма)

VII этап: выводы:

– Цель урока достигнута. Мы познакомились со способами получения кристаллов, с причинами их роста, многообразием кристаллов и их применением.

– Итак, мир познания кристаллов на сегодняшнем уроке закончен, но он будет продолжен на следующих уроках, мы будем наблюдать за ростом кристаллов. Если кто-то хочет получить более глубокие знания о кристаллах, можете прочитать литературу, рефераты, подготовленные Купченко.

Итог урока: Оценки .

– За технику безопасности все получат хорошие оценки. Спасибо за работу.

Проверка эмоционального состояния.

– Отметьте свое эмоциональное состояние в конце урока на рисунках.

Цель работы :наблюдение за процессом роста кристалла хлористого натрия и сравнение полученных кристаллов с моделями кристаллических решеток,проверить анизотропию прочности путем раскалывания.

Ход работы:

Чтобы вырастить кристаллы в домашних условиях,нужно приготовить перенасыщенный раствор соли.В качестве исходного вещества выбрали соль,которые использует человек очень часто, это поваренная соль.

Налила в стакан горячей воды и посыпала в него поваренную соль,все время помешивая.Сыпала до тех пор,пока соль не перестала растворяться и на дне образовался осадок,не исчезающий при помешивании.Затем взяла кусочек тонкой проволоки и обмотала его шерстяной ниткой.На стакан сверху положила палочку и к ней подвесила обмотанную проволочку на нитке.Рассол постепенно остыл,потом вода из него начала испаряться.Через три дня (можно дольше) вытянула проволочку.Соль осела на шерстинках маленькими правильными кубиками.

Нужно периодически измерять размеры некоторых граней.Грани кристалликов изменяют свои размеры,они растут,углы между соответственными гранями остаются постоянными.

Сравнили формы полученных кристаллов с формами моделей кристаллических решеток. У поваренной соли NaCl грани должны иметь форму квадратов,а кристаллы –кубов.Выращенный кристалл соответствует этим требования

Вывод

Выбрала наиболее удобный, приемлемый способ выращивания кристаллов в домашних условиях и вырастила кристаллы поваренной соли.По мере роста кристаллов проводила наблюдение. Сравнила формы полученных кристаллов с формами их кристаллических решеток,они соответствуют формам кристаллам-кубам.

Силы притяжения,возникающие между плоскостями состоящие только из одного типа ионов Na+ или Cl-(образующие грани октаэдра) в пять раз больше чем между плоскостями параллельными граням куба,в каждом из которых лежат и те и другие ионы, и Na+,и Cl- .Вот почему кристалл Na Cl гораздо легче расколоть по плоскостям куба,чем по плоскостям октаэдра.Поэтому он и кристаллизуется,образуя кубы.Кристалл фактически состоит из ионов противоположных знаков.

Заключение

Монокристаллы - твердые тела,частицы которых образуют единую кристаллическую решетку.

Внешняя форма монокристаллов одного вида может быть различной,но углы между

соответствующими гранями у них остаются постоянными.Это закон постоянства углов сформулировал французский естествоиспытатель Ж.Б.Роме де Лиля.Он сделал важный вывод: правильная форма кристаллов связана с закономерным размещением частиц, образующих кристалл.Монокристаллами являются большинство минералов.Однако крупные природные монокристаллы встречаются довольно редко.В настоящее время многие монокристаллы выращиваются искусственно.

Кристаллы характеризуются наличием значительных сил межмолекулярного взаимодействия.. Силы взаимодействия между атомами в кристаллах по разным направлениям неодинаковы Силы притяжения,возникающие между плоскостями образующие грани октаэдра в кристаллах поваренной соли состоящих из ионов одного типа,в пять раз больше,чем силы между плоскостями,параллельными граням куба,в каждой из которых лежат и те и другие ионы,и Na+,и Cl-.В этом можно проследить действие закона анизотропии..Суть его в том, что многие свойства твердых тел зависят от направления,в котором эти свойства измеряются.Мы исследовали анизотропию прочности на поваренной соли. Если кристаллы поваренной соли,имеющие кубическую форму,раскалывать,то мелкие осколки будут иметь преимущественно форму прямоугольных параллелепипедов. Это значит,что в направлениях, параллельных граням,прочность кристалла поваренной соли гораздо меньше,чем в диагональных и других направлениях. Исследовать другие физические свойства мы не смогли из-за ограниченности приборов и материалов.Например,теплопровдность кристалла,измеренная в различных направлениях,может оказаться неодинаковой.Она будет одинаковой лишь в параллельных и симметричных направлениях. То же можно сказать об электропроводности,твердости, и других свойствах.Иначе говоря,симметрия внешней формы сопровождается и симметрией физических свойств кристаллов.