ГОУ Гимназия № 000
Отчет по результатам проекта.
Проект делали: Шигарова Екатерина (руководитель проекта)
Торосян Надежда
Консультант:
г. Москва 2008 г.
Начало работы.
Для того, что бы начать работу надо приобрести порошок медного купороса (это можно сделать в любом строительном магазине).
Затем надо приготовить насыщенный раствор медного купороса (насыпать порошок в стеклянную банку на одну четвертую по высоте и залить горячей фильтрованной, кипяченой водой). Если вы использовали нечистый порошок, то через несколько часов на дне банки образуется осадок в виде белых хлопьях. Перелейте раствор в другую банку, оставляя белый осадок в той банке. У вас получился насыщенный раствор пригодный для выращивания кристаллов.
Для того, что бы кристалл рос большим и правильным, мы советуем вам вырастить затравки. Для того, что бы вырастить затравки надо вылить раствор на блюдце тонким слоем. Когда с поверхности блюдца испарится вода, то раствор получится перенасыщенный раствор, и вскоре на блюдце образуются маленькие кристаллы - затравки по 3 мм, имеющие призматическую форму.
Выбираем несколько наиболее крупных кристаллов. Кладем их в низкую емкость с широким горлом и наливаем туда наш раствор. Благодаря большой поверхности испарения, наши затравки быстро увеличиваются в размерах. За пять дней затравка вырастает до размера в 16 мм (длинна наибольших граней кристалла по 9 мм). Из-за быстрого испарения раствора возможно выпадение мелких кристаллов на грани затравок. Для выращивания монокристалла необходимо очистить грани. В этом случае мы очищали грани затравок простым удалением кристаллов-паразитов, обламывая их вершины.
Кристаллы – одни из самых красивых и загадочных творений природы. Они бывают различных цветов, в большинстве своем прозрачны и обладают красивой, правильной формой. В нашем проекте мы пытались вырастить 3 кристалла, и исследовать условия роста. Нам удалось вырастить только 3 кристалла. Вот почему.
Мы попробовали вырастить кристаллы медного купороса при разных температурных режимах.
• Первый кристалл мы растили при комнатной температуре 23 0С.
• Второй кристалл мы попытались вырастить на балконе при перепаде температур от 00С до 130С.
• Третий кристалл мы растили методом охлаждения раствора. Приготавливали насыщенный раствор при комнатной температуре (230С), выносили его на балкон (30С) и опускали в него затравку.
Первый способ называется «метод испарения»
Мы взяли одиночный кристалл - затравку, обвязали его тонкой леской и подвесили в центре банки с насыщенным водным раствором медного купороса. Вода из раствора испаряется, он становится перенасыщенным, и молекулы CuSO4 осаждаются на затравке. Нами замечено, что в растворе плавают очень мелкие кристаллики, которые сверкают гранями при ярком свете. Эти кристаллики, когда достигают определенной массы, осаждаются на дне или на верхней грани затравки. Что бы наш кристалл рос чистым, его верхнюю грань приходится каждый день очищать от мелких кристалликов. Леска постепенно врастает в кристалл. При этом заметно, что нижняя грань растет быстрее, а верхняя – медленнее. Узел лески, который находится на верхней грани, врастает в кристалл последним. Нами было так - же подмечено, что если банку несколько дней не трогать, то раствор начинает кристаллизоваться по краям банки, подымаясь к горлышку и выходя на внешние стенки банки. Для того что - бы это не происходило, лучше каждый день переливать раствор в чисто вымытую банку. Это поможет так - же избежать осаждения мелких кристалликов на верхнюю грань затравки. Примерно за 30 дней мы получили кристалл размером 6,2 см. Выросший кристалл прозрачен и имеет достаточно однородную структуру. Этим мы доказали, что кристалл можно вырастить методом «испарения». А так же смогли изучить условия в которых рос кристалл.
Выращивание кристалла на балконе
при колебаниях температуры от 00С до 130С.
Второй кристалл мы попытались вырастить на балконе при более низких температурах. При этом колебания температуры на улице в течении суток достигают 10 градусов. В качестве затравки мы взяли сросток двух кристаллов размером 3,4 см. и обвязав его тонкой леской поместили в банку с раствором. На второй день леска вросла в кристалл. На третий день врос и узелок. Но на четвертый день температура резко поднялась до 130С. Раствор стал ненасыщенным. Кристалл начал растворяться и неожиданно выпал из лески. Нам не удалось вырастить 2-ой кристалл из-за неподконтрольности уличной температуры.
Выращивание кристалла методом охлаждения раствора.
Для выращивания кристалла третьим способом мы в качестве затравки взяли монокристалл плоской формы размером 16 мм по большой диагонали. Насыщенный раствор мы готовили при комнатной температуре (23 0С). Налитый в чистую банку готовый раствор выносили на балкон и опускали в него подвешенную на тонкой леске затравку. Раствор быстро охлаждался до уличной температуры (около 00C). При этом молекулы CuSO4 интенсивно осаждаются на гранях затравки и кристалл растет. В связи с тем, что охлаждение раствора происходит достаточно быстро, примерно за 20 минут, рост кристалла происходит скачкообразно. Для увеличения скорости выращивания мы приготовили вторую банку с раствором и меняли их. Одна охлаждается с кристаллом на балконе, а другая нагревается в доме. Раствор нагреваемый до комнатной температуры насыщали путем дополнительного растворения в нём мелких кристаллов CuSO4, получившихся при других опытах. Скорость роста кристалла определяется частотой смены банок с раствором. При этом в кристалле при просвечивании хорошо заметна зональность, образующаяся из-за скачкообразного роста.
К сожалению, нам не удалось до конца выполнить поставленную задачу, но теперь, изучив условия роста кристаллов и выяснить, как колебания температуры влияют на рост кристаллов, мы точно можем сказать, почему это произошло.
При выращивании кристаллов разными способами нами было замечены следующие особенности:
1. Верхняя грань кристалла вырастает меньше нижней. Это можно объяснить тем, что насыщенный раствор (более тяжелый) опускается в низ, а менее насыщенный после выпадения из него вещества на кристалл поднимается вверх. .
Вывод: для получения правильного по форме кристалла необходимо постоянное перемешивание раствора.
2. Если кристалл растет скачкообразно, то он получается непрозрачный, зональный и трещиноватый.
Вывод: для получения кристалла хорошего качества необходимо создание постоянных условий роста, т. е раствор должен быть постоянно слегка перенасыщенным. Это лучше достигается методом испарения. Если необходимо быстро вырастить кристалл любого качества, то быстрее будет использовать метод охлаждения раствора.
3. Колебания температуры раствора сильно сказываются на процессе роста кристалла. При увеличении температуры раствора кристалл начинает растворяться.
Вывод: у медного купороса прямая зависимость растворимости от температуры (при более высокой температуре растворимость больше). Можно выращивать кристалл и при низких температурах (около 0 0С), но необходимо избегать ее колебания.
Само оценка
Мы считаем, что мы выполнили проект довольно хорошо. Нам удалось создать подходящие условия для роста кристаллов. Так же мы смогли исследовать влияние колебаний температуры на рост кристаллов. Но мы планировали вырастить 3 кристалла, но получилось вырастить только 2 кристалла, из-за того, что один кристалл растворился.
На некоторых гранях кристаллов видны следы роста.
Список используемой литературы:
1. «Кристаллы» Изд. Наука 1978г.
2. «Очерки о свойствах кристаллов» Изд. Наука 1987г.
3. «Минерало-геологический словарь» Изд. Недра 1987г.
4. «Драгоценные камни» Изд. Мир 1980г.
5. «Опыты без взрывов»
6. «Кристаллы»
Мы надеемся, что наш отчет пригодится тем, кто хочет вырастить кристаллы, и прочитав наш отчет этот человек получит инструкцию по выращиванию кристаллов, и советы.
