Звіт за результатами проекту.
Проект робили: Шігарова Катерина (керівник проекту)
Для того, що б почати роботу треба придбати порошок мідного купоросу (це можна зробити в будь-якому будівельному магазині).
Потім треба приготувати насичений розчин мідного купоросу (насипати порошок в скляну банку на одну четверту по висоті і залити гарячою фільтрованої, кип'яченою водою). Якщо ви використовували нечистий порошок, то через кілька годин на дні банки утворюється осад у вигляді білих пластівцях. Перелийте розчин в іншу банку, залишаючи білий осад в тій банці. У вас вийшов насичений розчин придатний для вирощування кристалів.
Вибираємо кілька найбільш великих кристалів. Кладемо їх в низьку ємність з широким горлом і наливаємо туди наш розчин. Завдяки великій поверхні випаровування, наші затравки швидко збільшуються в розмірах. За п'ять днів запал виростає до розміру в 16 мм (довжина найбільших граней кристала по 9 мм). Через швидке випаровування розчину можливе випадання дрібних кристалів на межі запалів. Для вирощування монокристалів необхідно очистити межі. В цьому випадку ми очищали межі запалів простим видаленням кристалів-паразитів, обламуючи їх вершини.
Кристали - одні з найкрасивіших і загадкових творінь природи. Вони бувають різних кольорів, в більшості своїй прозорі і володіють красивим, правильною формою. У нашому проекті ми намагалися виростити 3 кристала, і досліджувати умови зростання. Нам вдалося виростити тільки 3 кристала. Ось чому.
Ми спробували виростити кристали мідного купоросу при різних температурних режимах.
• Перший кристал ми ростили при кімнатній температурі 23 0С.
• Другий кристал ми спробували виростити на балконі при перепаді температур від 00С до 130С.
• Третій кристал ми ростили методом охолодження розчину. Готували насичений розчин при кімнатній температурі (230С), виносили його на балкон (30С) і опускали в нього приманку.
Перший спосіб називається «метод випаровування»
Ми взяли одиночний кристал - приманку, обв'язали його тонкою волосінню і підвісили в центрі банки з насиченим водним розчином мідного купоросу. Вода з розчину випаровується, він стає перенасиченим, і молекули CuSO4 осідають на затравки. Нами відмічено, що в розчині плавають дуже дрібні кристалики, які виблискують гранями при яскравому світлі. Ці кристали, коли досягають певної маси, осідають на дні або на верхній межі затравки. Що б наш кристал ріс чистим, його верхню межу доводиться щодня очищати від дрібних кристаликів. Волосінь поступово вростає в кристал. При цьому помітно, що нижня межа зростає швидше, а верхня - повільніше. Вузол волосіні, який знаходиться на верхній межі, вростає в кристал останнім. Нами було так - ж помічено, що якщо банку кілька днів не чіпати, то розчин починає кристалізуватися по краях банки, підіймаючись до шийки і виходячи на зовнішні стінки банки. Для того що - б це не відбувалося, краще кожен день переливати розчин в чисто вимиту банку. Це допоможе так - же уникнути осадження дрібних кристаликів на верхню межу затравки. Приблизно за 30 днів ми отримали кристал розміром 6,2 см. Виріс кристал прозорий і має досить однорідну структуру. Цим ми довели, що кристал можна виростити методом «випаровування». А так же змогли вивчити умови в яких зростав кристал.
Вирощування кристала на балконі
при коливаннях температури від 00С до 130С.
Другий кристал ми спробували виростити на балконі при більш низьких температурах. При цьому коливання температури на вулиці протягом доби досягають 10 градусів. В якості затравки ми взяли зросток двох кристалів розміром 3,4 см. І обв'язавши його тонкою волосінню помістили в банку з розчином. На другий день волосінь вросла в кристал. На третій день вріс і вузлик. Але на четвертий день температура різко піднялася до 130 С.. Розчин став ненасиченим. Кристал почав розчинятися і несподівано випав з волосіні. Нам не вдалося виростити 2-ий кристал через непідконтрольність вуличної температури.
Вирощування кристала методом охолодження розчину.
Для вирощування кристала третім способом ми в якості затравки взяли монокристал плоскої форми розміром 16 мм по великої діагоналі. Насичений розчин ми готували при кімнатній температурі (23 0С). Налитий в чисту банку готовий розчин виносили на балкон і опускали в нього підвішену на тонкій волосіні приманку. Розчин швидко охолоджувався до вуличної температури (близько 00C). При цьому молекули CuSO4 інтенсивно осідають на гранях затравки і кристал росте. У зв'язку з тим, що охолодження розчину відбувається досить швидко, приблизно за 20 хвилин, зростання кристала відбувається стрибкоподібно. Для збільшення швидкості вирощування ми приготували другу банку з розчином і міняли їх. Одна охолоджується з кристалом на балконі, а інша нагрівається в будинку. Розчин нагрівається до кімнатної температури насичували шляхом додаткового розчинення в ньому дрібних кристалів CuSO4, одержані при інших дослідах. Швидкість росту кристалу визначається частотою зміни банок з розчином. При цьому в кристалі при просвічуванні добре помітна зональність, що утворюється через стрибкоподібного зростання.
На жаль, нам не вдалося до кінця виконати поставлене завдання, але тепер, вивчивши умови росту кристалів і з'ясувати, як коливання температури впливають на зростання кристалів, ми точно можемо сказати, чому це сталося.
При вирощуванні кристалів різними способами нами було помічено наступні особливості:
1. Верхня грань кристала виростає менше нижньої. Це можна пояснити тим, що насичений розчин (важчий) опускається в низ, а менш насичений після випадання з нього речовини на кристал піднімається вгору.
Висновок: для отримання правильного за формою кристала необхідно постійне перемішування розчину.
2. Якщо кристал росте стрибкоподібно, то він виходить непрозорий, зональний і тріщинуватий.
Висновок: для отримання кристала хорошої якості необхідно створення постійних умов зростання, т. Е розчин повинен бути постійно злегка перенасиченим. Це краще досягається шляхом випаровування. Якщо необхідно швидко виростити кристал будь-якої якості, то швидше буде використовувати метод охолодження розчину.
3. Коливання температури розчину сильно позначаються на процесі росту кристалу. При збільшенні температури розчину кристал починає розчинятися.
Висновок: у мідного купоросу пряма залежність розчинності від температури (при більш високій температурі розчинність більше). Можна вирощувати кристал і при низьких температурах (близько 0 0С), але необхідно уникати її коливання.
Ми вважаємо, що ми виконали проект досить добре. Нам вдалося створити відповідні умови для росту кристалів. Так само ми змогли дослідити вплив коливань температури на ріст кристалів. Але ми планували виростити 3 кристала, але вийшло виростити тільки 2 кристала, через те, що один кристал розчинився.
На деяких гранях кристалів видно сліди зростання.
Список використаної літератури:
1. «Кристали» Изд. Наука 1978р.
2. «Нариси про властивості кристалів» Изд. Наука 1987р.
3. Штрюбель Г. «Мінерало-геологічний словник» Изд. Надра 1987р.
4. Сміт Г. «Коштовне каміння» Изд. Світ 1980р.
5. Ольгин О. «Досліди без вибухів»
Ми сподіваємося, що наш звіт стане в нагоді тим, хто хоче виростити кристали, і прочитавши наш звіт ця людина отримає інструкцію по вирощуванню кристалів, і поради.
