Кристаллы и их применение. Индивидуальный проект

1.

индивидуальный
проект Введение
Кристаллы и их применение
Автор работы: Усик М. И.
Ученик 10 класса
МАОУ Шороховской СОШ
Руководитель проекта: Стешенцева Л. В. ,
Преподаватель предметов химии и биологии
Шорохово, 2024

2.

Введение
Глава 1. Теоретическая часть
1.1 Определение понятия кристалл
1.2 Структура и состав кристалла
1.3 Свойства кристалла
1.4 Использование кристаллов
1.5 Способы создания кристаллов
Глава 2. Практическая часть
2.1 Выращивание кристалла медного купороса
Заключение
Список литературы
Приложение

3.

Актуальность
• Нас постоянно окружают твёрдые тела: предметы мебели, стройматериалы,
бытовая техника, транспорт. Мы живем на поверхности твёрдого тела – земного
шара, домах и зданиях, построенных из твердых тел. Наше тело состоит на 70% из
жидкости, но его тоже считают твёрдым телом.
Необходимо знать, изучать и экспериментировать со свойствами тел, ведь это
позволяет улучшать уже имеющиеся вещества, позволяет создавать новые, находить
новые применения для веществ в науке и повседневном быту. В строительстве
активно используется цемент как связующее и сцепляющее вещество. В оптике
применяются вещества как, например, стекло, для создания очков, линз или призм.
В научных исследованиях часто применяют кристаллы, например рубина, сапфира и
других веществ. В современном мире выращивание кристаллов для использования
в современной науке превратилось уже в целую отрасль промышленности.
Искусственные кристаллы и минералы позволяют отказаться от их редчайших и
дорогих естественных аналогов.

4.

Цель работы
Создание собственной коллекции кристаллов, а так же расширение кругозора и
познание физических свойств веществ. Для достижения поставленной цели
необходимо решить следующие
Задачи
- Изучить информацию по данной теме
- Изучить способы выращивания кристаллов медного купороса в домашних условиях
- Вырастить кристаллы медного купороса
- Проанализировать полученный результат эксперимента
- Рассмотреть применение кристаллов в науке и технике
Гипотеза:
В домашних условиях можно вырастить достаточно большие кристаллы

5.

Объект исследования: Кристаллические тела
Предмет исследования: Медный купорос
Методы исследования
1. работа и изучение научной литературы.
2. Проведение экспериментов по созданию и изучению кристаллов
медного купороса, с целью физических особенностей
кристаллических тел.
3. Целенаправленное, длительное наблюдение за процессом роста
кристаллов, с сравнением результатов при помощи фотографий.
4. Анализ полученных результатов и соотнесение их с гипотезой

6.

Польза и применение полученных знаний
Проект носит практико-информационный характер. Его
можно использовать как наглядный пример для
проведения уроков физики при изучении темы
«Агрегатные состояния вещества» в 8 классе и
«Кристаллические тела» в 10 классе. так же,
использование проекта на уроках химии, для
формирования у обучающихся интереса к обучению и
предмету.

7.

Глава 1. Теоретическая
часть
1.1 Определение понятия кристалл
Так что же такое кристалл? Определение из толкового словаря Сергея
Ивановича Ожегова говорит нам, что: «Кристалл – это твердое тело,
имеющее упорядоченное, симметричное строение» А вот значение сайта
Wikipedia имеет более полное определение: «Кристалл или кристаллическое
твердое вещество - это твердый материал, составляющие которого (такие
как атомы, молекулы или ионы) расположены в высокоупорядоченной
микроскопической структуре, образуя кристаллическую решетку,
простирающуюся во всех направлениях»

8.

1.2 Структура и
состав кристалла
Для кристаллических тел характерно наличие
пространственной кристаллической решетки, которая
представляет собой упорядоченное расположение
молекул. Всем твердым телам или кристаллам присуще
иметь кристаллическую решетку. Для того что бы лучше
разобраться в строении кристалла в общем и со строением
кристаллов медного купороса в частности необходимо
знать определение термина кристаллическая решетка.
Кристалли́ческая решётка - вспомогательный геометрический образ, вводимый для анализа
строения кристалла.
Пусть структура и состав кристаллов схожи, но их свойства и внутреннее строение могут
различаться.
Найдем определение медного купороса. Сульфа́т меди(II) (медь(II) серноки́слая, традиционное
название кристаллогидрата – ме́дный купоро́с) - неорганическое соединение, медная соль серной
кислоты с формулой CuSO4

9.

1.3 Свойства кристалла
Физические свойства монокристаллов различны по разным направлениям
внутри кристалла. Это явление называют анизотропией кристаллов. Оно
объясняется различием в плотности расположения частиц в кристаллической
решетке по разным направлениям
Свойства медного купороса: Нелетучее вещество, не имеет запаха. В
безводном виде — белый порошок, очень гигроскопичное. В виде
кристаллогидратов — прозрачные негигроскопичные кристаллы различных
оттенков синего. На воздухе постепенно выветриваются (теряют
кристаллизационную воду). Имеет горьковато-металлический вяжущий вкус

10.

1.4 Использование кристаллов
Применение кристаллов можно найти во многих областях, включая
электронику, оптику, металлургию, химию и фармацию. Они широко
используются для создания полупроводников, лазеров, оптических
приборов, кристаллических пленок и других технических устройств.
Кристаллы также имеют большое значение в научных исследованиях и
добывании полезных ископаемых

11.

Алмаз
При слове «алмаз» бо́ льшая часть из нас представляет
высокопрочный прозрачный минерал или ювелирные
изделия с бриллиантами, блеск и игру света которых
не спутаешь ни с одним известным камнем. Но
неужели этим и ограничивается область применения
минерала? Что делают из алмазов еще? Где
используется алмаз?
Оказывается, сфера применения минерала огромна.
Алмазы обрабатывают, получая не только камни
разной формы и размера, но и крошку, и алмазную
пыль. Практически нет области промышленного
производства, науки, в которых исключалось бы
применение алмаза. Подробно рассмотреть все
аспекты использования минерала невозможно, но
составить общую картину и понять, для каких целей
применяется алмаз - вполне реально

12.

Рубин
Рубин известен человечеству очень давно,
вероятно, со времен бронзового века. Этот
красный камень упоминается в старейшей книге
человеческой цивилизации, древнеиндийском
священном эпосе «Махабхарата».
Самая редкая разновидность рубина - астериск. Так
называют камни со звездчатыми включениями.
Астериск дает преломление лучей света в форме
шестиконечной звезды, реже встречаются трех-,
четырех- и двенадцатиконечные звездочки.

13.

Прочие применения рубина
Кроме ювелирной отрасли рубины применяются в промышленности. Камни
низкого качества используют в производстве часов, а также в качестве
подшипников в разных механизмах. В квантовой электронике рубин распространенный активный элемент твёрдотелых лазеров. Вся часовая
промышленность работает на искусственных рубинах. Из 1 кг синтетического
рубина удается изготовить около 40 000 опорных камней для часов. На
полупроводниковых заводах тончайшие схемы рисуют рубиновыми иглами.
В текстильной и химической промышленности рубиновые нитеводители
вытягивают нити из искусственных волокон, капрона, нейлона. Новая жизнь
рубина - это лазер. В 1960 году был создан первый лазер на рубине

14.

1.5 Способы создания кристаллов
Существует три способа образование
кристаллов: кристаллизация из
расплава, из раствора и из газовой
фазы.
Примером кристаллизации из
расплава может служить образование
льда из воды (ведь вода-это
расплавленный лед), а также
образование вулканических пород.
Способы выращивания кристалла из
расплава бывают с большим объёмом
расплава и с малым

15.

Пример кристаллизации из раствора в
природе - выпадение сотни миллионов тонн
соли из морской воды. В данном случае чаще
всего используется метод испарения.
Кристаллы растут из насыщенного раствора
при медленном испарении или медленном
понижении температуры. При выращивании
кристаллов из растворов состав кристалла
будет отличаться от исходного химического
состава. В основе такого выращивания
находится зависимость типа растворителя и
растворимости его от температуры

16.

При охлаждении газа (или пара)
электрические силы притяжения
объединяют атомы или молекулы в
кристаллическое твердое вещество – так
образуются снежинки. Данные методы
используются для выращивания, как больших
кристаллов, так и малоразмерных
кристаллических материалов. Такие методы
более универсальны по сравнению с другими.
Почти для любого вещества можно подобрать
условия для роста монокристаллов. Процесс
кристаллизации способен протекать в
достаточно простых условиях, что
обеспечивает минимальное количество
дефектов у кристаллов. Низкие скорости роста
в силу низко концентрационной исходной
среды обеспечивает совершенство получаемых
кристаллов. Но если смотреть с позиций
экономичности процесса, то это является и
недостатком кристаллизации из газовой фазы.