Projekt Pěstování krystalů doma | Vzdělávací sociální síť

Krystaly jsou úžasný a nepředvídatelný přírodní jev. Velikosti, barvy a tvary krystalů jsou někdy prostě úžasné ve své neobvyklosti. Krystaly se mohou zdát jako vzácný jev, ale ve skutečnosti je vidíme všude po celý život. Patří mezi ně sněhové vločky v zimě a drahé kameny ve špercích. Stavíme domy z krystalů, krystaly také jíme, léčíme se jimi, ale hlavně jsme z krystalů částečně stvořeni i my sami. Sůl, cukr, sníh, led, hlína a písek, stovky dalších látek – to vše není nic jiného než krystaly.

Problém: Zajímalo by mě, jestli je možné si krystaly vypěstovat sami doma. Tak vznikl můj projekt na téma „Pěstování krystalů doma“.

Cíl: pěstování krystalů doma.

• najít informace k tématu projektu;
• seznámit se s metodami pěstování krystalů;
• provést experiment s rostoucími krystaly;
• provádět pozorování krystalizačního procesu;
• vytvořit prezentaci na téma projektu.

Předpokládám, že je možné si krystaly vypěstovat doma.

Předmětem výzkumu jsou krystaly.

Předmět výzkumu: krystalizační proces.

Relevance výzkumu: toto téma je relevantní vzhledem k tomu, že pěstování krystalů je velmi zajímavá a vzrušující činnost. Moc ráda se učím vše nové a zajímavé, ráda experimentuji. Zajímalo mě, jestli je možné krystaly pěstovat doma.

Praktickým významem projektu je vytvoření kolekce „Krystalů“, sestavení prezentace s fotografiemi a videi pěstovaných krystalů. Výsledky studia lze využít v hodinách o okolním světě, v mimoškolních aktivitách, v klubových hodinách.

1. Výběr tématu projektu, cíle, záměry, předložení hypotézy.
2. Shromažďování informací.
3. Rostoucí krystaly.
4. Analýza získaných výsledků.
5. Prezentace výsledků výzkumu formou prezentace.
6. Prezentace výsledků výzkumu spolužákům a komisi.

2.1 Co jsou krystaly. Typy krystalů.

Krystaly jsou pevné látky, které mají uspořádanou, symetrickou strukturu. V překladu z řečtiny slovo „krystal“ znamená „průhledný led“. Nejprve se tomu říkalo horský křišťál. Horský křišťál byl mylně považován za led, který zmrzl tak silně, že již neroztál. Za hlavní znak krystalu byla považována jeho průhlednost, později se tak začalo říkat všem průhledným pevným látkám. Všechny krystaly jsou rozděleny do dvou velkých skupin: ideální a skutečné. Ideální krystaly jsou matematickým modelem používaným vědci k popisu vlastností skutečných krystalů. Skutečné krystaly jsou ty, se kterými se v životě setkáváme. Mají různé nečistoty, drsný povrch a mohou mít nepravidelné tvary. Krystaly se také dělí do skupin podle původu: přírodní a umělé (vypěstované lidmi). Přírodní krystaly rostou v hlubinách planety za přirozených podmínek pro růst. Umělé krystaly se pěstují v laboratořích nebo doma. Například krystaly soli lze pěstovat doma.

První informace o horském křišťálu najdeme od římského vědce Plinia Staršího (1. století n. l.), největší autority vědců starověku a středověku. Dávní obyvatelé Ameriky, Inkové, uctívali jako božstvo velký krystal zeleného smaragdu. Muž uštknutý hadem byl nucen sníst drcený smaragd. Dokážete si představit, jak to pacientovi pomohlo! Takto mohli uvažovat pouze tehdy, když ještě nevěděli, jak si svá tvrzení ověřit zkušeností. V dávných dobách byly krystalům připisovány nejrůznější magické vlastnosti. Například se věřilo, že smaragd zachránil námořníky před bouřemi. Ametystový krystal navozuje šťastné sny. Diamant chrání před nemocemi. Safír pomáhá při bodnutí štírem. Topaz přináší štěstí v listopadu, granát v lednu a tak dále.

2.3 Aplikace krystalů.

Využití krystalů ve vědě a technice je velmi rozmanité. Zde je jen několik příkladů. Jako dekorace se používá nejtvrdší a nejvzácnější minerál – diamant. Navíc je mnoho řezných nástrojů díky své výjimečné tvrdosti potaženo směsí diamantového prášku a lepidla. Diamantový prášek se používá k broušení a leštění tvrdých kamenů, kalené oceli, tvrdých a supertvrdých slitin. Rubín a safír patří mezi nejkrásnější a nejdražší drahé kameny. Mají ale i jiné využití. Všechny hodinky běží na umělých rubínech. Rubíny se používají v laserech, protože jejich krystal zesiluje světlo. Křemíkové krystaly jsou součástí polovodičových diod, které jsou přítomny v každém počítači a mobilním telefonu. Polaroidní fólie se používají v polaroidových brýlích, protože snižují odlesky odraženého světla. To je důležité pro polárníky, kteří se musí dívat na oslepující sníh, i pro řidiče vozidel.

Kamenná sůl je odedávna součástí lidského života. V každodenním životě tomu říkáme jednoduše sůl, v technologii tomu říkáme stolní nebo stolní sůl. V dávných dobách země, kam byl dovážen, platily cenu rovnající se zlatu: za kilogram soli – kilogram zlatého písku.

Tablety jsou lisované krystaly. Absorpce a rozpouštění tablet závisí na tom, kterými okraji jsou tyto mikrokrystaly pokryty.

1. Krystalová struktura.

Krystaly jsou pevné látky, jejichž atomy nebo molekuly zaujímají určité uspořádané pozice v prostoru. Proto mají krystaly ploché hrany. Například zrnko obyčejné kuchyňské soli má ploché hrany, které mezi sebou svírají pravý úhel. To lze vidět při zkoumání soli pomocí lupy. Ne všechny krystaly jsou stejné. Existují monokrystaly a polykrystaly. Pevná látka skládající se z velkého počtu malých krystalů se nazývá polykrystalická. Monokrystaly se nazývají monokrystaly. Kostka cukru je klasifikována jako polykrystalická, protože má také polykrystalickou strukturu. Většina krystalických pevných látek jsou polykrystalické materiály, protože se skládají ze vzájemně propojených krystalů. Někdy se krystaly tvoří přímo, když se pára (sníh) ochladí.

2.5 Praktická část

Podmínky pro pěstování krystalů:

• Když krystal roste, nelze jej bez zvláštního důvodu z roztoku odstranit.
• Nedovolte, aby se do nasyceného roztoku dostaly nečistoty.
• Žádné koncepty.
• Tlumené světlo.
• Žádné vibrace.
• Trpělivost.

Bezpečnostní opatření při pěstování krystalů doma

Varování! Než přejdeme k pěstování krystalů doma, bylo by užitečné připomenout, že je třeba dodržovat bezpečnostní opatření:

• během experimentu nepoužívejte potravinářské náčiní, jinak se můžete otrávit;
• nepoužívejte neznámé nebo prošlé látky;
• po dokončení experimentů důkladně vyvětrejte místnost a umyjte si ruce mýdlem;
• Při provádění experimentu používejte rukavice, ochranné brýle a zástěru;
• Pokud se reagencie dostanou do kontaktu s pokožkou nebo očima, okamžitě je opláchněte tekoucí vodou!
• Uchovávejte činidla mimo dosah dětí! Buďte velmi opatrní a opatrní!

Pěstování monokrystalu ze síranu měďnatého

K pěstování krystalů ze síranu měďnatého jsem potřeboval:

• čisté nádobí
• bavlněná podložka
• voda
• síran měďnatý
• sůl

Síran měďnatý se používá v zemědělství k hubení škůdců a chorob rostlin, v průmyslu – při výrobě umělých vláken, organických barviv atd. Lze jej zakoupit v obchodě „Vše pro zahradu a zeleninovou zahradu“, „Květiny“.

Protože je tato látka jedovatá, musíte po práci s práškem, roztoky nebo krystaly síranu měďnatého nosit rukavice a důkladně si umýt ruce.

Fáze pěstování monokrystalu ze síranu měďnatého:

1. Udělal jsem nasycený roztok soli, na to jsem dal vařit vodu; pak se do tohoto roztoku nalil síran měďnatý a míchal se dřevěnou tyčí, dokud se úplně nerozpustil.
2. Přes filtr jsem přelil do jiné čisté skleněné nádoby a nit umístil do sklenice s roztokem. Po filtraci byl získán čistý nasycený roztok.
3. Poté jsem roztok zakryl víkem a nechal jsem ho jeden den.
4. Další den jsem na dně nádoby našel několik malých krystalů soli, které se staly zárodkem krystalů. Poté jsem roztok vypustil a vyndal krystaly.
5. Abych mohl vypěstovat jediný krystal, potřeboval jsem jediné semeno, které jsem vybral z těchto krystalů s nejvíce geometrickými plochami.
6. Vybrané semínko jsem umístil na dno skleněné nádoby a opět nalil přes filtr nasyceným roztokem síranu měďnatého, zavřel víko a umístil na místo s nejmenšími výkyvy teplot, protože krystal se může rozpustit, pokud dojde k jinému teplota.
7. Po nějaké době jsem dostal jasně modré monokrystaly. Aby nezvětraly, přetřela jsem je bezbarvým lakem.

Doba růstu tohoto krystalu je 2 týdny.

Rostoucí krystaly z kyseliny citronové

K pěstování krystalů jsem potřeboval:

• čisté nádobí
• bavlněná podložka
• voda
• kyselina citrónová

Fáze růstu krystalů:

1. Do sklenice jsem nalil 100 ml vody a přidal do ní 250 gramů kyseliny citrónové. Kyselina citronová se nejlépe rozpouští při teplotě +20 stupňů. Roztok se nesmí zahřívat, protože při ochlazení se vytvoří viskózní sirup a krystaly v něm nerostou.
2. Umístěte nádobu s kyselinou citronovou do nádoby s teplou vodou a poté do tohoto roztoku přidejte několik zrnek kyseliny citrónové.
3. Po pár dnech se na dně vytvořily krystaly, tento roztok jsem přefiltroval přes filtr a ze vzniklých krystalů jsem vybral ten největší.
4. Roztok jsem přecedil, přidal potravinářské barvivo, vlasec přivázal ke krystalu a kartonu a sklenici zavřel, aby se dovnitř nedostaly prachové částice.
5. Poté položil sklenici na tmavé místo a začal růst krystal, periodicky roztok filtroval, protože se na dně vytvořily malé krystaly (to je nutné, aby neabsorbovaly růstovou sílu hlavního krystalu).

Tento krystal rostl 6 týdnů.

Pěstování krystalů ze soli

K pěstování krystalů jsem potřeboval:

• čisté nádobí
• bavlněná podložka
• voda
• sůl

Fáze růstu krystalů ze soli:

1. Vybral jsem největší krystal hrubé soli, přivázal jsem ho k vlasci a druhý konec vlasce přivázal k víku.
2. Poté jsem v převařené vodě udělal roztok jemně mleté ​​soli, tento roztok přefiltroval přes filtr a umístil tam krystal přivázaný k vlasci.
3. Po přefiltrování přes filtr se pravidelně přidává čerstvý solný roztok.
4. Krystal s krásnými hranami vyrostl za 6 týdnů.

Pěstování krystalů – hotové stavebnice

Vypěstoval jsem „Magic Crystal“ z krystalového prášku a krystalové tablety, která trvala 14 dní.

Krystal Fluffy Reef byl vypěstován z močovinových granulí a barviv za 24 hodin.

„Zářivý krystal“ se také vypěstuje z močoviny a barviv za 1-2 dny.

„Megakrystal“ byl získán z dihydrogenorthofosforečnanu amonného (krystalický prášek) během několika týdnů růstu.

K pěstování krystalů jsem v každém experimentu potřeboval vodu.

Při práci na projektu jsem se dozvěděl, že krystal je pevné skupenství hmoty, které má určitý tvar, barvu a určitý počet tváří. Seznámil jsem se s rozmanitostí a využitím krystalů. Naučil se pěstovat krystaly pomocí nasyceného roztoku. K pěstování krystalů můžete použít různé látky: kuchyňskou sůl, síran měďnatý, kyselinu citrónovou, vodu a další chemikálie.

Uvědomil jsem si, že aby se krystal objevil, je nutné dodržovat přesné pokyny a bezpečnostní pravidla, být trpělivý a pracovitý. Krystal může být skladován po dlouhou dobu, pokud je správně zpracován.
Na základě svých zkušeností jsem vytvořil prezentaci s fotografiemi a napsal projev.

Výsledky mého výzkumu lze v budoucnu využít v hodinách o okolním světě i v jiných třídách, v mimoškolních aktivitách.

Naučil jsem se přitom pracovat s informacemi z internetu, osvojil si metodu pěstování krystalů a pozoroval růst krystalů; se naučili základní kroky a důležitá pravidla pro pěstování krystalů.

Při práci na projektu jsem našel odpovědi na všechny položené otázky, podařilo se mi vypěstovat krystaly a o výsledcích práce vyprávěl svým spolužákům. Mnoha lidem se to líbilo, některé moje pokusy zaujaly.

Samozřejmě ne všechno šlo hladce. Při studiu literatury vznikly potíže s hledáním informací na internetu. Maminka pomohla. Teď už vím, jak na to.

Domnívám se tedy, že cíl a cíle, které jsem si stanovil na začátku své práce, byly splněny. Výzkumná hypotéza se zcela potvrdila: krystaly mnoha látek lze pěstovat doma.

Navzdory skutečnosti, že jsem se naučil, jak pěstovat krystaly ze síranu měďnatého, soli a kyseliny citrónové, zůstává mnoho otázek nezodpovězených:

Proč různé látky vytvářejí krystaly různých tvarů a některé netvoří krystaly vůbec?

Co je třeba udělat, aby byly krystaly velké a krásné.

A protože stále zůstávaly nezodpovězené otázky, rozhodl jsem se pokračovat v práci na projektu na toto téma.

Jsem si jist, že nabyté znalosti, dovednosti a schopnosti budou určitě užitečné v dalším studiu.

Moje plány
1. Vypěstujte si krystaly z mořské soli a cukru.
2. Sbírejte sbírku krystalů.

1. Belov N.V. Encyklopedie drahých kamenů a krystalů, Minsk: „Harvest“, 2018
2. Velká kniha „Proč“. Překlad z italštiny Olga Živago, M.: ROSMEN, 2017
3. Pakulová V. M. Příroda. Neživé a živé. M.: „Drop“, 2014
4. Shalagaeva G.P. M.: „Eksmo“, 2015

Pěstování krystalů sami doma je jedním z nejdostupnějších a nejnázornějších přírodovědných experimentů. Nejjednodušší experiment lze uspořádat doslova „z ničeho“, potřebujete pouze kuchyňskou sůl a nit s uzlem, kterou je třeba ponořit do nasyceného solného roztoku. Ideální, pokud jste s dítětem doma v karanténě!

Ale nemůžete se tam zastavit, ale vypěstovat krásné složité barevné krystaly, jako to udělala například Elena MIRONENKO (UV Strážce majáku).

Ptalo se vás někdy vaše dítě, jak pěstovat diamant? Není možné syntetizovat diamanty, nebo spíše diamanty, vlastními silami, protože není možné reprodukovat potřebné podmínky (například vysoký tlak a teplotu) doma. Pokud vás však fascinuje lesk a geometrická přesnost hran drahých kamenů, můžete si sami zkusit vypěstovat krystaly – úžasné v kráse a pravidelnosti tvaru. Na rozdíl od syntézy diamantů je tento proces reprodukovatelný doma a technologie je dostupná i pro malé dítě (je nutný dohled dospělé osoby!). Za pár dní můžete získat tyto „poklady“.

Navenek se tyto krystaly podobají drahým kamenům, které řezačka opracovala. Ale ne všechny vynikají svými velkými, hladkými hranami a hypnotizující krásou. Nenápadná zrnka soli a cukru jsou také krystaly! A přesto mají tyto látky něco společného.

Jako všechny látky, i krystaly se skládají z atomů, iontů a molekul. Částice hmoty jsou v nich vždy uspořádány v přísném a přirozeně se opakujícím pořadí. Představte si trojrozměrnou strukturu částic (krystalovou mřížku), které se opakují ve všech směrech a tvoří hrany. To určuje správnou geometrii vzniklých krystalů – mají tvar symetrických mnohoúhelníků.

V přírodě se krystaly tvoří, když určité látky přecházejí z plynného nebo kapalného skupenství do pevného. Hlavním způsobem vzniku je krystalizace z tavenin a roztoků. Důležitým faktorem je rychlost poklesu teploty a přítomnost krystalizačních center: případné defekty, na kterých se začne krystalizovatelná látka srážet.

Ze zřejmých důvodů se k domácímu pěstování krystalů používají spíše přesycené roztoky než taveniny. K dosažení rychlého a efektivního výsledku se dobře hodí síran hlinito-draselný (kamenec draselný), chemický vzorec KAl(SO4)2•12H2O. Tato látka je často součástí hotových sad pro pěstování krystalů.

Pro experiment budete potřebovat:

• síran hlinitodraselný;
• voda;
• potravinářská barviva;
• skleněné nádobí (například sklenice);
• Míchací nástroje, které vám nevadí vyhodit.

Varování! Navenek je mnoho solí podobných. Kamenec (zejména neobarvený) nenechávejte bez dozoru – lze jej zaměnit za kuchyňskou sůl. Děti by měly provádět pokusy pod dohledem dospělých!

Navzdory tomu, že zakoupené sady obsahují návod, není tak často možné vypěstovat něco, co stojí za to, co splní vaše očekávání a sliby výrobců. Alespoň pro mé přátele byl nejlepší výsledek „pichlavý nesmysl“. Ano, a mně a synovi zpočátku nic nefungovalo – krystaly nerostly. Klíčem k úspěchu je získat skutečně přesycený solný roztok. Zjevně jsme roztok nenasytili ve snaze o úplné rozpuštění soli, jak je doporučeno v návodu. Také nám nevyhovovala doporučení, která uváděla poměry či hmotnost látek. Ale jednoduchá metoda – od oka – fungovala.

V ideálním případě je k vytvoření roztoku potřeba použít čištěnou, nebo ještě lépe destilovanou vodu. Přítomnost nečistot, včetně barviv, může ovlivnit rychlost růstu a tvar krystalů. S obyčejnou vodou z kohoutku se nám to povedlo, ale krystalky s barvivy rostly ve skutečnosti trochu pomaleji. Byla použita teplá voda. Do toho se postupně po lžících přidávala sůl. Aby proces rozpouštění probíhal rychleji, byla nádoba s roztokem zahřívána ve vodní lázni. Není třeba přivádět roztok k varu. Když se sůl již nerozpouští (na dně není soli méně), přelijte vzniklou tekutinu do jiné nádoby. Nechte nádobu se sedimentem a nevyhazujte z ní sůl – budete ji potřebovat později. Do přesyceného roztoku zbývá pouze kápnout semínko – krystal soli – a zajistit jej na závit.

Zatím je tak malý, ale po hodině si můžete všimnout růstu a na niti se začnou tvořit nové krystaly.

„Proč krystal roste v přesyceném roztoku? Protože se má z čeho reprodukovat. Pokud je nedostatečně nasycený, krystal se místo růstu rozpustí.

Po několika hodinách získáte náhrdelník. Proč ne dekorace?

Toto je polykrystal. Ukázalo se, že je jednodušší vypěstovat takový krystal než samostatný (mono) krystal.

„ Bohužel je tato kráska křehká. Životnost mu ale prodloužíte překrytím krystalů bezbarvým lakem na nehty.

Po nějaké době si všimnete, že krystal zpomalil svůj růst a poté přestal růst úplně. Stalo se tak díky tomu, že roztok již nebyl nasycený – část solí v něm rozpuštěných šla na stavbu, druhá část padala jako sediment na dno. Pokud chcete zvětšit velikost krystalů, měli byste připravit čerstvý roztok. Vzali jsme sklenici s usazeninou od nerozpuštěné soli a nalili do ní tekutinu s usazeninou. Poté opakujeme manipulace s ohřevem ve vodní lázni a v případě potřeby přidáme další sůl. Sklopíme „náhrdelník“ do nového řešení a po pár dnech získáme působivý „přívěšek“.

Paralelně jsme pěstovali polykrystaly s dalším barvivem a bez něj.

„Upozorňujeme, že do roztoku je potřeba přidat tolik barviva, aby barva roztoku byla sytá, dokonce tmavá. Ze světlého roztoku se vysráží pouze lehce zbarvený krystal!

U všech vzorků ve shlucích krystalů lze zaznamenat podobnost geometrie – trojúhelníkové a obdélníkové plochy, symetrie. Ale krystaly, které tvoří polykrystalický materiál, nejsou zdaleka ideální. A to vše proto, že kvůli shlukování během růstu se navzájem ruší. To se v přírodě stává často – krystaly se snaží o symetrii a pravidelnost, ale sousední útvary a skály jim mohou překážet. Rostou proto směrem do volného prostoru a tvoří ne zcela symetrické tvary. V experimentu se jako nejsprávnější a největší ukázal krystal, který byl použit jako zárodek. Na další fotografii jsou rozměry třetí den.

Pokusme se nyní vyřešit problém růstu monokrystalu. Je zřejmé, že k zavěšení krystalu nemůžete použít nit – je vlnitý, takže se na něm usadí a začnou růst jiné útvary. Nebylo možné implementovat možnost s rybářským vlascem – krystal z něj vyklouzl.

Semínko můžete dát přímo na dno, ale pak je třeba dávat pozor, aby neskončilo mezi „sousedy“, kteří z roztoku vypadli. Budou překážet růstu našeho „diamantu“, protože velký počet krystalizačních center snižuje rychlost růstu hlavního krystalu. Pro minimalizaci jejich množství se nasycený roztok filtruje. K tomu použijte filtrační papír nebo několik vrstev ubrousků. Vložte embryo do filtrovaného roztoku (stačí jej položit na dno).

„ Věnujte pozornost výběru tvaru embrya. Ze závitu z předchozího experimentu jsem odstranil drobný krystal, který měl tvar malé pyramidy. Můžete si vybrat něco z krystalů, které se usadily na dně (také z předchozí zkušenosti) nebo z posypu soli.

Druhý den nás čekalo překvapení – v roztoku vyrostla nejen pyramida, ale i další krystal symetrického tvaru a růstově byl před semenem a pravděpodobně z roztoku vypadl. Takže rostly spolu, dokud to saturace dovolila.

Tvary krystalů se zdají být velmi odlišné. Ale ve skutečnosti můžeme uvažovat o tom, že naše „překvapení“ je polovina silně zkráceného osmistěnu.

A čtyřúhelníková pyramida je polovinou tradičního osmistěnu, i když jedna z jejích ploch je mírně zkosená – to je vliv nečistot. A ještě to dopadlo krásně a vypadá jako drahé kameny! Osvětlené krystaly vypadají obzvláště působivě.

A teď mám prsten s domácím diamantem!

o dětech od 4 do 7 let, o dětech od 7 do 10 let Další články autora