| 1 | | Изследователска работа по физика на тема: „Отглеждане на кристали и
изследване на свойствата им"
Работата е изпълнена от: ученик от 10 "Б" клас Иянова Юлия Учител: Байметова А.И.
Актуализация
Кристалите са играли и все още играят важна роля в човешкия живот. Те имат оптични и механични свойства, поради което първите лещи, включително и тези за очила, са направени от тях. Кристалите все още се използват за направата на призми и лещи за оптични инструменти. Развитието на новата технология изисква създаването на нови материали със специални свойства. В тази връзка е необходимо да се запознаете с основите на кристализацията и със съвременните представи за структурата на кристалните вещества. В допълнение, кристалите могат да се отглеждат от разтвор. Това е удивително свойство на кристалните тела.
Цели и задачи на изследователската работа
Целта на работата: да се изследва методът за отглеждане на солни кристали от разтвор, да се определят свойствата и оптималните условия за получаване на кристали. Задачи: Разгледайте свойствата на кристалите. Помислете за разнообразието на света на кристалите. Отгледайте солен кристал. Определете ролята на кристалите в съвременния свят. Работна хипотеза: да се отглеждат и изследват кристали от различни соли, да се определят най-оптималните условия за отглеждане на кристали, да се предложи най-оптималния начин за отглеждане на кристали.
Основни сведения за кристалите и техните свойства
Кристалите сатвърди тела, в които атомите или молекулите са подредени закономерно, образувайки триизмерно периодично пространствено разположение - кристална решетка. Следователно кристалите имат плоски лица. Твърдо тяло, състоящо се от голям брой малки кристали, се нарича поликристално. Единичните кристали се наричат монокристали. Кристалите се образуват при охлаждане на стопилки или наситени разтвори. Понякога кристалите се образуват директно, когато парите се охлаждат (сняг) или върху студени повърхности (сублимация).
1. Меден сулфат
2. Сол
Кристални свойства
Температура на топене. Топенето е преход на вещество от твърдо в течно състояние. Процесът на топене на всеки кристал протича при постоянна температура, наречена точка на топене. Симетрия. Идеалните кристални форми са симетрични. В кристалите можете да намерите различни елементи на симетрия: оста на симетрия, равнина на симетрия, център на симетрия. Различните кристали имат различна симетрия.
Свойства на кристала
Законът за постоянството на ъглите е основният закон на кристалографията. В кристалите на едно вещество ъглите между съответните лица са винаги еднакви - така звучи законът за постоянството на ъглите. В кристалографията лицата могат да се различават по форма и да се считат за еднакви, ако имат еднакви физични и химични свойства. Всички кристали имат кристална решетка. Взаимодействието на частиците в кристала води до факта, че частиците се установяват само в определени позиции, където силите, действащи върху тях, се компенсират и потенциалната енергия на тяхното взаимодействие става най-малка. Такава структура се нарича кристална решетка, а позициите, в които могат да бъдат разположени частиците, са възлите на кристалната решетка.решетки. Елементарната клетка е колекция от минимален брой частици, които редовно се повтарят вътре в кристала.
Свойства на кристала
Полиморфизъм. Полиморфизмът е свойството на веществото да има две (или повече) различни кристални структури. Основен пример за такова вещество е въглеродът. Чистият въглерод съдържа: Сажди или сажди Въглен или камък Графит Диамант Анизотропия. Анизотропията е разликата в свойствата на кристала в различни посоки.
кристален растеж
Кристалите могат да растат както в природата, така и в изкуствени условия. Растеж на кристали в природата В солените езера, в плитки води, водата се изпарява при нагряване. Солта се утаява, натрупвайки се на дъното. Така се образуват солени блата, представляващи дъно на пресъхнали езера. Растеж на кристали в изкуствени условия В изкуствени условия кристалите се отглеждат от разтвор или от стопилка.
Използването на кристалите и тяхната роля в съвременния свят
Неоцветените кварцови кристали имат необходимите оптични и механични свойства и от тях са направени първите лещи, включително и тези за очила. Кристалите от кварц, калцит и други прозрачни вещества все още се използват за направата на призми и лещи за оптични инструменти. Кристалите изиграха важна роля в много технологични иновации на 20-ти век. Някои кристали генерират електрически заряд, когато се деформират. Първото им значително приложение е производството на радиочестотни осцилатори, стабилизирани от кварцови кристали. Полупроводниковите диоди се използват в компютри и комуникационни системи, транзисторите замениха вакуумните тръби в радиотехниката, а слънчевите панели, поставени на външната повърхност на космическите кораби, преобразуват слънчевата енергия в електрическа. Полупроводниците също се използват широков AC към DC преобразуватели. Кристалите се използват също в някои мазери за усилване на микровълните и в лазерите за усилване на светлинните вълни. Кристалите с пиезоелектрични свойства се използват в радиоприемници и радиопредаватели, в приемни глави и в сонари.
Практическа част (отглеждане на кристали от разтвори)
Етапи на отглеждане на солни кристали
За да отглеждате кристал, трябва да подготвите: - лъжица за разбъркване на разтвора; - контейнер за разтвора; - сол; - вода; - тенджера.
Условия на кристализация
Ако кристализацията е много бавна, се получава един голям кристал, а ако е бърза, тогава се получават много малки кристали. Забелязахме, че увеличаването на скоростта на растеж на кристалите с повишаване на температурата се обяснява с факта, че с повишаване на температурата на разтвора концентрацията на сол в наситения разтвор едновременно се увеличава. По-добре е да поставите контейнера с кристала на хладно и сухо място, тъй като при висока влажност скоростта на изпаряване на водата намалява и образуването на кристали ще бъде по-бавно. Важно е да се спазват следните предпазни мерки: 1. Кристалът не трябва да се изважда от разтвора по време на растеж без специална причина. 2. Пазете остатъците от наситения разтвор. 3. Необходимо е да се следи нивото на наситения разтвор, периодично (веднъж на седмица или две) да се подновява разтворът по време на изпаряването.
Експериментален опит
"Намиране на оптималната концентрация на разтвора за растеж на монокристал и поликристал на готварска сол".
същата, около 23°C.
същата, около 23°C.
V вода = 80 ml m сол = 100 g
V вода = 80 ml m сол = 60 g
Температура на околната среда
Обем вода и маса сол в разтвора
В тази чаша кристалът расте доста бързо; изглежда като поликристален
Кристалът растеше бавно; Изглежда като малък и симетричен монокристал.
Заключение: в хода на експеримента разбрах: за да отгледам единичен кристал
трапезна сол, необходими са ви 80 мл вода и 60 г сол. За да отгледате красив поликристал, ви трябват 80 мл вода и 100 г сол. Необходимата температура за растеж на кристали е приблизително 23°C.
Анализ на резултатите
Открих, че е възможно да отгледам солни кристали у дома. В процеса на извършване на работата се опитах да получа кристали. Въз основа на резултатите от изследователската работа направих следните изводи за себе си: При благоприятни условия някои твърди вещества приемат формата на кристали. Кристалите растат от разтвори, когато водата се изпари. Растежът на кристалите зависи от концентрацията на разтвора. Формата на солните кристали се влияе от температурата (формата на кристалите и броят на кристалните повърхности се променят). Скоростта на растеж на кристалите зависи от относителната влажност. Скоростта на растеж на кристалите зависи от вида на веществото. Кристалите на различните вещества имат различна форма