Факторы, влияющие на рост кристаллов Автор: Рузов Илья Андреевич – ученик 9 класса МОУ Чапаевской СОШ Красноарского района Самарской области 2010 г.

Актуальность: Развитие науки и техники привело к тому, что многие редко встречающиеся в природе кристаллы стали необходимыми для изготовления деталей приборов, машин, для выполнения научных исследований. Потребность во многих кристаллах возросла настолько, что удовлетворить ее за счет расширения масштабов выработки старых и поисков новых природных месторождений оказалось невозможным. Возникла задача разработки технологии искусственного изготовления кристаллов, а так же выявления условий позволяющих выращивать кристаллы с необходимыми физическими свойствами. Изучение кристаллов, во всех их проявлениях, является наиболее перспективным и востребованным занятием в области физики твёрдого тела на несколько ближайших десятилетий.

При выполнении работы я поставил следующие задачи: Сбор материала по выбранной теме; Провести анализ научной и научно – популярной литературы по теме исследования; Вырастить кристаллы медного купороса, поваренной соли в домашних условиях; Выявить объективные условия и изменения, происходящие с кристаллами при одинаковых условиях выращивания в зависимости от различного химического состава; Определить плотность кристаллов медного купороса и изучить полученные результаты (сравнить с табличными); Выявить влияние магнитного поля на рост кристаллов. Методы исследования: аналитический; практические; экспериментальный; метод сравнения.

«Кристалл – твёрдое вещество, в котором атомы расположены закономерно, образуя трёхмерно- периодическую пространственную укладку – кристаллическую решётку.» «КРИСТАЛЛЫ (от греч. krystallos - первонач. - лед),лед твердые тела, атомы или молекулы которых образуютилимолекулы упорядоченную периодическую структуру (кристаллическую решетку). Кристаллы обладают симмет- рией атомной структуры, соответствующей ей симметрией внешней формы…»

Полученные поликристаллы. Кристалл, выращенный при быстром охлаждении Кристалл, выращенный при медленном охлаждении Монокристалл

Второй день наблюденийТретий день наблюдений

Кристаллы поваренной соли, Кристаллы салициловой кислоты выращенный при медленном охлаждении выращенный при испарении

Для того, чтобы получить правильный кристалл, я проделал большой объем работы: - заготовил маточный раствор и оставил его на сутки. - на следующий день на дне сосуда обнаружил множество мелких кристаллов (приложение ). - выбрал кристалл правильной формы и привязал на нить. - затем опустил его в маточный раствор. каждый день я проверял состояние кристалла: менял маточный раствор, делал его насыщенным, чтоб кристалл рос интенсивнее. Эти кристаллы можно использовать для дальнейших исследований. Например, определение плотности медного купороса и т.д..

Вывод: -- результаты наших измерений практически совпадают с табличными (в пределах рассчитанной погрешности измерений); -- с помощью обычных приборов можно изучать свойства кристаллов.

Исследование 3. «Влияние магнитного поля на рост кристаллов исследуемых веществ».

Кристаллы в магнитном поле Кристаллы вне магнитного поля

Кристаллы в магнитном поле Кристаллы вне магнитного поля

По результатам проведенных исследований мы видим, что магнитное поле влияет на рост кристаллов и на их физические свойства. Под микроскопом было замечено, что у одного из кристаллов имеются своеоб- разные скопления частичек виде круговых линий (кристаллы находившиеся под воздействием магнитного поля) это может быть объяснено тем, что исследуе- мые соли обладают плохим свойством намагничивания, все же взаимодействует с магнитным полем как и металлические опилки, подтверждая его существова- ние, а так же круговые пятна (магнитные замкнутые линии) являются доказате льством существования магнитного поля, влияющего на строение кристалла. Рассматривая кристалл, находившейся вне поля видим, равномерное правильное расположение частиц.

Таким образом, мы видим, что процесс роста кристалла и его физические свойства очень чувствителен к воздействию магнитного поля. Под воздействием магнитного поля не только ускоряется процесс роста кристаллов, но и улучшаются его физические свойства.

Кроме того, в ходе работы было выяснено: 1) Кристаллы образуются при любой температуре, главное, чтобы жидкая среда, в которой она кристаллизуется была очень насыщенной; 2) Кристаллизация идет интенсивно, если сначала в горячем растворе, а потом самостоятельно постепенно остывает. Хуже, когда все происходит при постоянной температуре; 3) Чем медленнее испаряется вода, тем более правильной формы получаются кристаллы; 4) Если раствор охлаждать медленно, зародышей образуется немного, и, обрастая постепенно со всех сторон, они превращаются в красивые кристаллики правильной формы; 5) При быстром охлаждении образуется много зародышей; правильных кристаллов при этом не получится, потому что находящиеся в растворе частицы могут просто не успеть «устроиться» на поверхности кристалла на положенное им место;

6) Наилучшие результаты получаются, если используется затравка – небольшой кристалл правильной формы, который помещают в раствор; 7) Посторонние твердые примеси в растворе также могут играть роль центров кристаллизации, поэтому чем чище раствор, тем центров кристаллизации будет меньше; 8) Окраска кристалла зависит от насыщенности раствора и растворенного рода вещества; 9) Магнитное поле заметно влияет на рост кристаллов; 10) Можно за две-три недели вырастить кристаллы солей у себя дома; 11) Выращивание искусственных кристаллов очень увлекательный и важный для современной жизни процесс; 12) Выращенные кристаллы можно применить как украшение на новогодней елке, как украшение интерьера, бижутерию для модниц, как брелок на ключи и сотовый телефон (выращенные кристаллы медного купороса ядовиты, поэтому не могут применятся в повседневной жизни, их заменой могут стать окрашенные кристаллы поваренной соли).

1. Буховцев О.Ф., Климантович Ю.Л. Физика – 9, М.,1988г. 2. Енохович А.С. Справочник по физике. М., «Просвещение», Кабардин О.Ф., Кабардина С.И. и др. Факультативный курс физики. – М., 1974г. 4. Ландау Л.Д. и др. Физика для всех. Молекулы. – М., 1984г. 5. Физика твёрдого тела. Лабораторный практикум (методы получения твёрдых тел и исследования их структуры)/ под ред. Проф. А.Ф. Хохлова. – М., Высшая школа, 2001, т.1 6. Энциклопедия школьника. Неорганическая химия. – М.: Советская энциклопедия, Большая серия знаний «Планета Земля» «Современная педагогика», А.И. Китайгородский.-М Шубников А.В. и Парвов В.Ф. Зарождение и рост кристаллов.-М.,1999г. 9. Блудов М.И. Беседы по физике.- М., Опыты без взрывов. / Сост.А.Г. Мадера, А.Б. Пятикоп.- М., pulse.webservis.ru pulse.webservis.ru