Доклад на тему кристаллы 4 класс

Обновлено: 02.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Глава 1. Что такое кристалл………………………………………………………………. 3-5

1.1 Строение и свойства кристаллов………………………………………………………..5

Глава 2. Выращивание кристаллов – увлекательный эксперимент ….………………….6-7

2.1 Выращивание кристаллов в домашних условиях, результаты……………………….7-8

Кристаллы, кристаллы, соцветья

во мглу погружённой земли,

Когда расцвели вы,

на свете другие цветы не цвели.

Мигель де Унамумо

Цель работы: вырастить кристаллы из кристаллического порошка, сахара и медного купороса в домашних условиях.

Для достижения цели я определила задачи, которые необходимо решить в ходе моего исследования:

собрать сведения о кристаллах;

подобрать дома оборудование и сырье для выращивания кристаллов;

познакомиться с техникой безопасности при проведении экспериментов;

вырастить кристаллы сахара, медного купороса и кристаллического порошка.

подготовить презентацию материала по теме исследования;

дать мастер-класс для учеников начальных классов.

Методы исследования:

накопление и обобщение теоретического материала из литературы, справочников, словаря, сети Интернет;

проведение опытов с целью получения кристаллов из порошка, сахара и медного купороса;

наблюдение и фотографирование;

анализ полученных результатов исследования.

Объектом исследования являются кристаллы.

Предметом исследования – процесс кристаллизации.

Гипотеза исследования: я предполагаю, что возможно получить кристаллы в домашних условиях.

Практическая значимость моей работы заключается в следующем: собранный и подготовленный теоретический, мультимедийный материалы и кристаллы могут быть использованы учителями на уроках окружающего мира, ребятами для расширения кругозора и развития познавательного интереса.

Новизна моего исследования заключается в представлении полученных результатов ребятам - юным исследователям по выращиванию кристаллов в домашних условиях, которые способствуют повышению интереса, активности и самостоятельности в опытно-экспериментальной деятельности.

В Интернете и в литературе можно найти много инструкций по поводу того, как выращивать кристаллы из различных химических веществ. Я решила проверить все самостоятельно, и в качестве основы взяла кристаллический порошок, который мне подарили на день рождения, сахар, который всегда есть у мамы на кухне и медный купорос, использующийся в садоводстве.

Глава 1. Что такое кристалл

Криста́ллы (от греч. κρύσταλλος, первоначально- лёд, в дальнейшем - горный хрусталь) - твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя кристаллическую решётку. Кристаллы - это твёрдые вещества, имеющие естественную внешнюю форму правильных симметричных многогранников, основанную на их внутренней структуре, то есть на одном из нескольких определённых регулярных расположений составляющих вещество частиц (атомов, молекул, ионов).Если рассмотреть при помощи лупы или микроскопа крупинки соли или сахара, то можно заметить, что они ограниченны плоскими гранями. (Приложение 1)

Мы живем в мире кристаллов. Наши дома и города построены из камня и металла, т. е. в основном из кристаллов. Мы ходим по кристаллам, добываем кристаллы из земли, создаем изделия из кристаллических материалов, посылаем в космос кристаллические приборы, едим кристаллы, лечимся кристаллами и даже сами частично состоим из кристаллов. Нет такого места на Земле, где бы не было кристаллов. И не только на Земле! Из межпланетного пространства иногда прилетают к нам осколки небесных тел - метеориты. Они тоже сложены кристаллами. Но как же найти кристалл, если он даже не виден? И как же отличить кристалл от некристалла? Может быть, по многогранной форме? Но у мелких сросшихся вместе кристаллических зерен в металле или в булыжнике внешняя форма совсем неправильная. И в то же время стекло может быть многогранным ну, например, граненые стеклянные бусы. Однако стекло - вещество некристаллическое. В чем же дело? В том, что кристаллы сами, без помощи человека, принимают свою форму, они вырастают многогранниками, а стекло должно быть огранено рукой человека.

Итак, кристаллы обладают красивой правильной формой. У каждого вещества есть своя характерная форма кристаллов, по которой его можно узнавать.

Строение и свойства кристаллов.

1.2. Применение кристаллов.

Применения кристаллов в науке и технике так многочисленны и разнообразны, что их трудно перечислить. Самый твердый и самый редкий из природных минералов - алмаз. Сегодня алмаз в первую очередь камень-работник, а не камень-крашение.

Благодаря своей исключительной твердости алмаз играет громадную роль в технике. Алмазными пилами распиливают камни. Колоссальное значение имеет алмаз при бурении горных пород, в горных работах. В граверных инструментах, делительных машинах, аппаратах для испытания твердости, сверлах для камня и металла вставлены алмазные острия. Алмазным порошком шлифуют и полируют твердые камни, закаленную сталь, твердые и сверхтвердые сплавы. Наиболее ответственные детали двигателей в автомобильном и авиационном производстве обрабатывают алмазными резцами и сверлами. Рубин и сапфир относятся к самым красивым и самым дорогим из драгоценных камней. У всех этих камней есть и другие полезные качества. Кроваво-красный рубин и лазорево-синий сапфир - это родные братья, это вообще один и тот же минерал - корунд, окись алюминия. Корунд - один из самых твердых камней на Земле, самый твердый после алмаза. Корунд используют тогда, когда необходимо сверлить, шлифовать, полировать, точить камень и металл. Из корунда делают точильные круги и бруски, шлифовальные порошки. Вся часовая промышленность работает на искусственных рубинах. На полупроводниковых заводах тончайшие схемы рисуют рубиновыми иглами. Новая жизнь рубина - это лазер или, как его называют в науке, оптический квантовый генератор (ОКГ), чудесный прибор наших дней. В 1960 г. был создан первый лазер на рубине. Оказалось, что кристалл рубина усиливает свет. Лазер светит ярче тысячи солнц.

Сапфир прозрачен, поэтому из него делают пластины для оптических приборов.

Из прозрачного кварца делают линзы, призмы и другие детали оптических приборов. Кристаллы издавна используются для изготовления украшений и ювелирных изделий. Они привлекают наше внимание причудливыми формами, сверкающими гранями, переливами цветов и богатством оттенков.

Глава 2. Выращивание кристаллов – увлекательный эксперимент.

Современная промышленность не может обойтись без самых разнообразных кристаллов. Они используются в часах, транзисторных приёмниках, вычислительных машинах, лазерах и многом другом. Великая лаборатория - природа - уже не может удовлетворить спрос развивающейся техники, и вот на специальных фабриках выращивают искусственные кристаллы: маленькие, почти не заметные, и большие - весом в несколько килограммов. Существуют различные способы выращивания кристаллов. Часто этот процесс требует высоких температур и огромных давлений, но некоторые кристаллы можно выращивать и в домашних условиях. Я использовала способ - испарение растворителя. При этом создается небольшое перенасыщение раствора, за счет которого и идёт кристаллизация. Я выращивала кристаллы из кристаллического порошка, медного купороса и сахара. Проанализировав текстовый материал и определив методы исследования, провела опыты по выращиванию кристаллов в домашних условиях. И самое первое, что сделала, конечно же, внимательно ознакомилась с инструкциями и правилами работы с материалами.

10 января 2014г. Опыт №1. Выращивание кристаллов из кристаллического порошка (Приложение 3-5).Вскипятила воду и залила её в контейнер с кристаллическим порошком. Размешала деревянной палочкой до полного его растворения. Промыла каменную основу проточной водой и высыпала её в контейнер с горячим кристаллическим раствором, аккуратно распределив её по дну контейнера. Накрыла крышкой, а после остывания раствора сняла крышку и засыпала затравочный материал так, чтобы он распределился на камне. Засыпанные затравочные кристаллы оставила под крышкой на сутки. Через сутки 11.01.2014 г. сняла крышку, поставила на подоконник около отопительной батареи, и уже в открытом растворе стала наблюдать рост кристаллов. Во время исследования нельзя беспокоить растущие кристаллы: не трогать контейнер и не перемещать, не допускать вибрации, шума.

13.01.2014 г. Появился первый кристаллик в форме острых чешуек.

14.01.2014г. Кристалл растёт, он вытянулся на 2 сантиметра!

17.01.2014г. Рост кристалла заметен. Острые чешуйки растут, увеличиваясь в диаметре.

27.01.2014г. Над поверхностью раствора появилась вершина кристалла.

Мой кристалл вырос за 18 дней. Как только над поверхностью раствора появилась вершина кристалла, я слила раствор, аккуратно вынула и, промыв его, высушила на воздухе. Вот какой красавец у меня получился! (Приложение 6)

Вывод: я получила кристалл из кристаллического порошка. Кристаллы лучше растут в насыщенном растворе, где тепло и много света.

10.01.2014г. Опыт№2. Выращивание кристаллов из медного купороса. (Приложение 7)

Результат: я получила кристалл медного купороса. Красивый, похожий на ёлочку.

Опыт №3.Выращивание кристаллов из сахара (Приложение 11). Приготовила перенасыщенный сахарный сироп - раствор. В воду всыпала 2 столовые ложки сахара и хорошо перемешала, как только сахар полностью растворился, добавила ещё немного. Когда на дне стакана остался нерастворимый осадок, я поняла - раствор готов. А чтобы получить цветные кристаллы я капнула немного красителя. Когда сахар растворился, добавила еще, снова размешала и делала так до тех пор, пока сахар не начал оседать на дне.(Подготовка насыщенного раствора по той же схеме, что и в предыдущих опытах).

Из палочек для шашлычков сделала основу кристалла-затравку. Она будет служить тем началом, к которому будут крепиться все следующие кристаллики. Затравка высыхалав течение ночи. И только в остывший сироп опускала затравку. (Приложение 12).

Кристаллы сахара росли медленнее, я стала волноваться, но через 3 дня появились мелкие кристаллики на затравке. Мой кристалл начал расти и в результате получился сладкий кристалл, но, к сожалению, несъедобный, т.к. я использовала не пищевой краситель.

Результат: я получила цветные кристаллы сахара (Приложение 13).

Вывод: для получения кристаллов необходимо соблюдение тех же условий, что и для выращивания кристаллов медного купороса. Отдельно хотелось бы сказать о том, что влияет на скорость образования кристаллов. Во-первых, это температура, в которой выращиваются кристаллы, от которой напрямую зависит скорость испарения воды. Я поняла, что чем медленнее будет испаряться вода, тем дольше движется процесс кристаллизации. Во-вторых, на скорость роста кристалла влияет также и площадь испарения: из невысокой посуды вода испаряется быстрее, чем из стакана. В-третьих, чем чаще менять насыщенный раствор, т.е. поддерживать постоянно высокое содержание в нем сахара, тем быстрее будет идти рост кристаллов. В- четвёртых, нельзя допускать, чтобы в раствор не попадали пыль, грязь, мелкий мусор. Я накрыла ёмкость бумажной салфеткой.

В результате проведенных исследований гипотеза полностью подтвердилась: мне удалось вырастить кристаллы, сахара, медного купороса и кристаллического порошка в домашних условиях. Однако это возможно при соблюдении определённых условий:

отсутствие дополнительных источников шума и вибраций (громкая музыка, вибрация от работающего холодильника и пр.)

использование насыщенного раствора и кристалла – затравки;

Мне понравилось выращивать кристаллы - это очень увлекательное занятие. В будущем я бы хотела вырастить красивые кристаллы разных цветов и формы, изменив условия выращивания кристаллов. Полученные мною кристаллы оказались достаточно красивыми и я задумалась об области их применения. Кое–что я придумала сама, что-то подсказали родители, которые тоже оказались втянутыми в мои исследования. Благодаря их советам я подумала, что мои кристаллы можно использовать как подарки друзьям, украшения праздничного стола, например, для оформления свечей, мелкие кристаллические формы-для украшения фоторамок и просто любоваться красотой, созданной своими руками (Приложение 14).

Мой эксперимент показал, что кристаллы можно вырастить самой в домашних условиях. Кристаллы растут при определённых условиях, в насыщенном растворе при постепенном испарении жидкости. Кристаллы порошка и медного купороса растут быстрее, а кристаллы сахара медленнее. Кристаллы растут намного быстрее, когда много тепла и света. Кристаллы можно вырастить за 2-3 недели при наличии терпения, желания и соблюдения условий. Кристаллы можно выращивать разного цвета и размера.

В земле иногда находят камни такой формы, как будто их кто-то тщательно выпиливал, шлифовал, полировал. Это многогранники с плоскими гранями, с прямыми ребрами. Правильные и совершенные формы этих камней, безукоризненная гладкость их граней поражают нас. Трудно поверить, что такие идеальные многогранники образовались сами, без помощи человека. Вот эти-то камни с природной, т.е. не сделанной руками человека, правильной, симметричной, многогранной формой и называются кристаллами.

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа № 50 города Ульяновска

Филиппова Анна Артёмовна

ученица 4 класса Б

учитель начальных классов

2. Знакомство с кристаллами.

2.1. Понятие кристаллов

2.2. Природные кристаллы

2.3. Искусственные кристаллы

3. Экспериментальная часть

3.1. Как кристаллы растут из соли

5. Список литературы

После беседы с родителями, поиска информации в библиотеке, в интернете я узнала, что:

- мы ходим по кристаллам,

- строим из кристаллов различные сооружения,

- обрабатываем кристаллы на заводах,

- создаем приборы и изделия из кристаллов,

- находим кристаллы в живых организмах,

- выращиваем кристаллы в лабораториях и заводских установках, а также в домашних условиях.

Объект исследования – кристаллы.

Предмет исследования – способы выращивания кристаллов в домашних условиях.

Цель работы: изучить разнообразие кристаллов как природных, так и созданных руками человека, вырастить кристалл соли в домашних условиях.

- узнать о природе кристаллов;

- выявить значение кристаллов в жизни людей;

- провести экспериментальное наблюдение за процессом роста кристаллов в домашних условиях.

Гипотеза: мы предположили, что кристаллы могут образоваться при создании определённых условий. Значит, если изменить условия и растворить разные вещества, то можно получить кристаллы различной формы и окраски даже в домашней лаборатории.

Практическое значение исследования в том, что оно может быть использовано на уроках окружающего мира, во внеклассных мероприятиях, на занятиях внеурочной деятельности.

Методы исследования: беседа, обзор литературных источников и интернет ресурсов, анализ, сравнение, эксперимент.

Ищи интересное вокруг и тогда природа покажет много чудес.

2. Знакомство с кристаллами.

2.1. Понятие кристаллов.

Что же такое кристаллы?

Удивительной особенностью горного хрусталя и многих других прозрачных минералов являются их гладкие плоские грани. В конце 17 века было подмечено, что имеется определенная симметрия в их расположении. Было установлено также, что некоторые непрозрачные минералы также имеют естественную правильную огранку и что форма огранки характерна для того или иного минерала. Возникла догадка, что форма может быть связана с внутренним строением. Поэтому, кристаллами стали называть все твердые вещества, имеющие природную плоскую огранку.

2.2. Природные кристаллы

Кристаллы, залегающие в земле, бесконечно разнообразны. Размеры природных многогранников достигают подчас человеческого роста и более. Встречаются кристаллы-лепестки тоньше бумаги и кристаллы – пласты в несколько метров толщиной. Бывают кристаллы маленькие, узкие и острые, как иголки, и бывают громадные, как колонны. Примеры некоторых из природных кристаллов представлены на рисунке 1 .

С самых ранних времен человеческой культуры люди ценили красоту драгоценных камней. Алмаз, рубин, сапфир и изумруд – самые дорогие и излюбленные камни. За ними следуют александрит, топаз, шпинель, горный хрусталь, аметист, гранат, аквамарин, хризолит.

В морозное весеннее или осеннее утро, когда солнце еще не успело уничтожить следы ночных заморозков, деревья и кусты покрыты инеем. На ветках повисли капли льда. Вглядитесь: внутри ледяных капель видны пучки тонких шестигранных иголочек – кристалликов льда.

На снежинках легче всего убедиться в том, что форма кристаллов правильна и симметрична (см. рисунок 3). Бесконечно разнообразны формы снежинок.

2.3. Искусственные кристаллы

Зачем же создают еще и искусственные кристаллы, если и так почти все твердые тела вокруг нас имеют кристаллическое строение?

Прежде всего затем, что природные кристаллы не всегда достаточно крупны, часто они неоднородны, в них имеются нежелательные примеси. При искусственном выращивании можно получить кристаллы крупнее и чище, чем в природе.

Есть и такие кристаллы, которые в природе редки и ценятся дорого, а в технике очень нужны. Поэтому разработаны лабораторные и заводские методы выращивания кристаллов алмаза, кварца, корунда. В лабораториях выращивают большие кристаллы, необходимые для техники и науки, искусственные драгоценные камни, кристаллические материалы для точных приборов; там создают и те кристаллы, которые изучают кристаллографы, физики, химики, металловеды, минералоги, открывая в них новые замечательные явления и свойства. А самое главное – искусственно выращивая кристаллы, создают вещества, каких вообще нет в природе, с уникальными свойствами.

Эти удивительные вещества, созданные природой, до такой степени стали частью нашей жизни, что, сталкиваясь с ними практически ежедневно, мы не всегда задумываемся об их происхождении. Может, тебе приходилось обращать внимание на белый налет в кастрюле или на дне стакана после испарения соленой воды или очень сладкого чая? Если внимательно рассмотреть этот налет под лупой, то можно увидеть очень мелкие кристаллики соли или сахара. Крупинки соли и сахара, песок и снежинки, минералы и драгоценные камни — вот далеко не полный список кристаллов.

Что такое кристалл?

Кристалл — это твердое вещество, все мельчайшие частицы которого (молекулы, атомы или ионы) находятся в строго определенном, повторяющемся порядке. Именно такая структура позволяет формировать кристаллы уникальной формы.

Почему у каждого кристалла своя форма?

Все кристаллы растут, но каждый из них растет со своей скоростью и в определенном направлении. Во время роста любого кристалла на его поверхности самопроизвольно образуются плоские грани, а сам кристалл принимает какую-либо геометрическую форму. Это означает, что грани кристалла растут в строго определенном направлении. Ученые неоднократно убеждались в этом в ходе следующего опыта. У стандартного кристалла геометрической формы они обрезали все углы, превратив его в шар, и поместили в раствор или расплав того же вещества.

Спустя некоторое время на поверхности шара стали образовываться ровные площадки граней кристалла. По мере роста граней площадки становились все больше и больше и постепенно соединились в многогранник неправильной формы. Чаще всего кристаллы вынужденно принимают такую форму. А происходит это потому, что одни грани растут быстрее других и мешают их свободному росту.

Правильный многогранник может образоваться только в том случае, если ничто не мешает его росту. А если один кристалл столкнулся с другим, то больше расти в сторону этого кристалла он не может, поэтому меняет направление. В результате такого роста и образуются многогранники разной формы.

Как образуются кристаллы?

В недрах Земли находится магма, в процессе медленного остывания и затвердевания которой образуются кристаллы различных минералов с разным кристаллическим строением. Почему так происходит? Ты уже знаешь, что у каждого вещества своя температура плавления, или кристаллизации, или затвердевания. Поэтому все вещества, находящиеся в магме, затвердевают по очереди, в соответствии с той температурой, при которой они способны принять кристаллическую форму. Большинство из таких кристаллов является драгоценными камнями.

Кристаллы также могут образовываться из пара. Так, например, пар, который ты выдыхаешь во время сильных морозов, превращается в небольшие белые хлопья. Во время первых осенних заморозков трава и ветви низкорослых кустарников могут покрыться удивительными кристаллами инея, который исчезает по мере повышения температуры.

Испарение из раствора — еще один способ образования кристаллов. Например, после испарения воды из насыщенного соляного раствора на дне емкости останутся кристаллы соли. Подобные процессы происходят и в природе. Под лучами жаркого летнего солнца вода в морях и соляных озерах начинает испаряться. Кристаллы соли сначала плавают на поверхности воды, а затем оседают на дно.

Так образуются природные месторождения солей.

В чем секрет уникальности кристаллов?

Уникальность кристаллов заключается в их особой форме и гранях, которые они образуют. Если внимательно присмотреться к кристаллам соли и сахара, то разницу можно увидеть даже без микроскопа.

Все кристаллические решетки представляют собой различные геометрические фигуры: треугольники, прямоугольники, квадраты, ромбы и т.д., причем форма зависит от типа молекул и атомов каждого вещества.

ЗАПОМНИ! Процесс образования кристалла называется кристаллизация. В природе кристаллы довольно часто образуются в момент охлаждения жидкости и ее последующего затвердевания: определенные молекулы жидкости собираются вместе в виде особой решетки, которая неоднократно повторяется.

Снежинкa

Одними из самых интересных и необычных кристаллов являются снежинки. Снежинки — это кристаллы льда в форме игл, призм, шестиугольников, пластинок и др.

Когда молекулы воды кристаллизуются, они могут образовывать только трех или шестиугольные фигуры. Вот в этом и заключается основная причина шестиугольной формы снежинок!

От чего зависит форма снежинок?

Форма снежинок зависит от нескольких факторов:

температуры, при которой снежинка образуется,
высоты над уровнем моря,
содержания водяного пара в облаке, в котором эта снежинка образовалась.

Жеода - чудо природы

Природа создала множество удивительных творений, и одно из них — жеоды. Жеоды — это необычные, полые внутри камни, полностью или частично заполненные разросшимися кристаллами. Жеоды бывают любой формы, но чаще всего встречаются округлые или овальные.

Размеры жеод варьируются от 1 см до 1 м, самые маленькие экземпляры (менее 1 см) называют миндалинами. Кристаллы, образовавшиеся в жеодах, зависят от минерального вещества, изначально попавшего в подземные пустоты. Чаще всего встречаются жеоды кварца, аметиста, горного хрусталя, агата, халцедона.

Применение кристаллов

Кристаллы находят довольно широкое применение в технике и быту.

Так, благодаря высочайшей твердости алмазы, природные и искусственные, используются в промышленности для изготовления высокопрочных режущих инструментов, специальных опорных элементов для особо точных хронометров и других приборов, а ограненные алмазы (бриллианты) считаются одними из самых дорогих драгоценных камней. Рубины также являются драгоценными камнями. Они, как и алмазы, широко применяются в часовой промышленности, на фабриках по изготовлению химического волокна.

№ слайда 1

№ слайда 2

№ слайда 5

№ слайда 6

Мои опыты По выращиванию кристаллов

№ слайда 7

ЗАДАЧИ ОПЫТОВ Освоить технологию выращивания кристаллов. Понять, почему у кристаллов такая идеальная форма. Как получить поликристаллы и монокристаллы. Провести опыт по регенерации кристалла. Оценить возможности кристаллизации разных веществ. Применение кристаллизации в обычной жизни.

№ слайда 8

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ИЗ РАСПЛАВА КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ИЗ РАСТВОРА КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ИЗ ПАРОВ

№ слайда 9

А кто не любовался снежинками, разнообразие которых поистине бесконечно! Еще в 17 в. знаменитый астроном Иоганн Кеплер написал трактат О шестиугольных снежинках, а спустя три столетия были изданы альбомы, в которых представлены коллекции увеличенных фотографий тысяч снежинок, причем ни одна из них не повторяет другую.

№ слайда 10

МЕТОДИКА ВЫРАЩИВАНИЯ Опыт с медным купоросом

№ слайда 11

ФОРМА КРИСТАЛЛОВ КУБИЧЕСКАЯ РЕШЕТКА ( кристалл соли) ТРИКЛИННАЯ РЕШЕТКА ( кристалл медного купороса)

№ слайда 12

ПРОЦЕСС КРИСТАЛЛИЗАЦИИ Процесс кристаллизации происходит, как сборка головоломки. Эту частицу легко выбить Эту частицу выбить нельзя

№ слайда 13

ПОЛИКРИСТАЛЛ Получившиеся у меня маленькие кристаллы медного купороса представляют собой сросток из многих кристаллов – поликристалл.

№ слайда 14

МОНОКРИСТАЛЛ Монокристалл представляет собой монолит с единой ненарушенной кристаллической решеткой. Для затравки я использовал маленький правильный кристалл.