Всероссийский конкурс проектов “Я-исследователь”. Научно-исследовательский проект “Рост и развитие кристаллов”. Автор Мирослава К., 15 лет. п. Первомайский, 2024 г.

___

Введение

 

Кристаллы, в переводе с греческого языка, (krystallos) «лёд» Потому , что в древности считалось, кристалл – это затвердевший лед!  Кристаллы — это очень интересная тема, до сих есть много загадочного и неизученного.   Кристаллы в пещерах, кристаллы на дне моря. Картина завораживающая. Даже, казалось бы, такие привычные снежинки, если на них посмотреть через увеличительное стекло, представляют собой чудо природы. Меня заинтересовала эта тема, после того как я узнала, что существует большое многообразие видов: жидкие, биологические, фотонные. В чем же разница. Откуда они появляются, как они растут. Ведь они же неживые! Их строгая геометрическая форма, блеск, разнообразие вызвали во мне желание изучить эту тему более глубже, чем в школьных учебниках

Итак вопросы, вставшие передо мной:

   Самое удивительное, что кристаллы можно выращивать из раствора. Это удивительное свойство кристаллических тел!

Ну и конечно, я решила вырастить свой собственный неповторимый кристалл.

Цель исследования: вырастить кристаллы медного купороса, убедиться на опыте в том, что кристаллы данных веществ имеют правильную форму, создание презентации «Кристаллы и их применение». Поделиться результатами своего исследования с одноклассниками.

Задачи:

1. Изучить материал о кристаллах, их свойствах и применении, используя различные источники информации, в том числе Интернет.
2. Провести опыты по выращиванию кристаллов медного купороса
3. Систематизировать материал о кристаллах

4 Представить работу на уроке физики при изучении темы «Твёрдые тела и их свойства»

Объект исследования:

Насыщенные растворы медного купороса

Предмет исследования:  

Выращивание кристаллов из медного купороса

Гипотеза: 

Если кристаллизация идет медленно, получается один большой кристалл (монокристалл), если быстро – множество мелких кристаллов (поликристалл).

вырастить и изучить кристаллы медного купороса, определить при каких условиях кристалл растет наиболее интенсивно, предложить наиболее оптимальный способ выращивания кристаллов. Выяснить, в чем различие выращивания монокристалла и поликристалла

Методы:

1. Работа с научной литературой и интернетом по теме «Кристаллы и их применение».
2. Работа с научной литературой и интернетом по теме «Выращивание кристаллов».
3. Практическая работа «Выращивание кристаллов медного купороса»
4. Наблюдение роста кристаллов.
5. Систематизация полученной информации по теме «Кристаллы»

Теоретическая значимость работы.

 

Вырастить кристалл в домашних условиях очень увлекательное занятие, мой маленький шаг в большую науку. Много эмоций и ярких впечатлений вызывает само удивительной красоты сам процесс роста кристаллов. Значительно расширится мой кругозор, работа позволит мне приоткрыть дверь в загадочный мир кристаллов. Получить кристаллы самим – это сотворить чудо. Выращивание кристаллов сохраняет природные богатства и ускоряет научно-технический прогресс.

   Результатом всей проделанной работы станет презентация «Кристаллы», с     которой выступлю    на уроке физики по теме «Твёрдые тела и их свойства» в 10^м классе.

 

Глава1.  Основные сведения о кристаллах, жидких кристаллах.

1.1Твердые тела

Из уроков физики мы знаем, что существуют четыре агрегатных состояния: газообразное, жидкое, твердое и плазма. Большинство тел находится в твердом состоянии.  В своей     работе я уделю внимание твердым телам. Я знаю, что существует целая наука – физика твердого тела. Что она изучает? Это исследование строения, свойств твердых тел. Во всех физических исследованиях эта область является ведущей. Это закономерно, так как трудно найти отрасль, где не используются данные свойства. Кристаллы в настоящее время самые востребованные. Каждый ученик знает, как по внешним признакам определить перед нами жидкое тело или твердое. А вот, если нагревать твердое тело? Одни начнут гореть- например дерево, другие размягчаться – например, смола. Причем, даже при невысоких температурах.

 Такие тела называют аморфными.

А вот еще один класс твердых тел, это те, которые будут изменять свое состояние при нагревании. Это и есть кристаллические тела. Почему так происходит? Это объясняется их внутренним строением.

Так вот, при нагревании кристалл переходит в жидкий кристалл.

  То есть жидкокристаллическое состояние менее упорядочено, чем кристаллическое, но более упорядочено, чем изотропная жидкость. Для пояснения данного свойства кристаллов, необходимо было разобраться, что такое изотропия.

Изотропный материал – материал, физико-механические свойства которого постоянны и одинаковы во всех направлениях. К изотропным материалам условно можно отнести металлы, камень, стекло. Вот, например, дерево, оно

анизотропный материал, так свойства разные в разных направлениях, то есть прочность дерева вдоль и поперек волокон отличается в разы

А что же происходит при дальнейшем повышении температуры  с кристаллом?

Если рассмотреть обобщенную диаграмму изменения состояния вещества при повышении температуры, то она будет такой: кристалл, жидкий кристалл, жидкость и пар. Подобно обычной жидкости, жидкий кристалл обладает текучестью и принимает форму сосуда, в который он помещен. Этим он