Вирощування кристалів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Управління освіти і науки Рівненської облдержадміністрації

Рівненська Мала академія наук учнівської молоді

Відділення: фізики та астрономії

Секція: експериментальна фізика

Вирощування кристалів

Роботу виконав:

Стельмах Дмитро Іванович

учень 10 -В класу

Кузнецовської загальноосвітньої

школи І-ІІІ ступенів №1

Науковий керівник:

Строка Людмила Володимирівна

учитель фізики

Кузнецовської загальноосвітньої

школи І-ІІІ ступенів №1

Кузнецовськ - 2012



Зміст

Вступ

Як виростити кристал

Вирощування кристалів

Механічні властивості кристалів

Вузли та кристалічні решітки

Міцність при розтягуванні

Сніжні кристали

Іграшки з кристалів

Застосування кристалів

Висновок

Використана література



Вступ

Природні кристали завжди збуджували цікавість у людей. Їх колір,блиск і форма зачіпали людське почуття прекрасного, і люди прикрашали ними себе і житло. З давніх пір з кристалами були пов'язані забобони; як амулети, вони повинні були не тільки захищати своїх власників від злих духів, але і наділяти їх надприродними здібностями. Пізніше, коли ті ж самі мінерали стали розрізати і полірувати, як дорогоцінні камені,багато забобонів збереглися в талісмани «на щастя» і «своїх камені»,відповідних місяця народження. Прикраси з кристалів зараз настільки ж популярні, як і в добу неоліту

Кристали навіть є в організмі людини, а саме у вітаміні А. В ферменті ретинол. Ретинол у вільному стані має кристалічну будову. Його кристали жовтого кольору.

Наші предки бачили в кристалах творіння ангелів або підземних духів, на жаль вони не могли пояснити, що ж таке кристали. Першою спробою наукового пояснення форми кристалів вважається твір Іоганна Кеплера «Про шестикутні сніжинки» (1611р).

Мета роботи: в домашніх умовах виростити кристали з мідного купоросу та кухонної солі різними методами. Я постараюся зробити сам своїми руками ці дива природи.



Як виростити кристал

Сучасна промисловість не може обійтися без найрізноманітніших кристалів. Вони використовуються в годиннику, транзисторних приймачах, обчислювальних машинах, лазерах і багато чому іншому. Велика лабораторія - природа - вже не може задовольнити попит техніки, що розвивається, і ось на спеціальних фабриках вирощують штучні кристали: маленькі, майже не помітні, і великі - вагою в декілька кілограмів.

Існують різні способи вирощування кристалів. Часто цей процес вимагає високих температур і величезного тиску, але деякі кристали можна вирощувати і в домашніх умовах. Я розповім вам про те, як це можна робити.

Простіше за все вдома вирощувати кристали з мідного купоросу.Цю речовину можна купити в будь-якому магазині хімреактивів, і вона абсолютно нешкідлива. Але перш ніж приступити до роботи, давайте подивимося, що є процесом вирощування кристалів.

Якщо у воді при постійній температурі розчиняти яку - не будь речовину, то через деякий час розчинення припиняється. Такий розчин називається насиченим, а максимальна кількість речовини, яку можна розчинити при даній температурі в 100 грамах води, називається його розчинністю. Зазвичай з підвищенням температури розчинність збільшується. Тому розчин, насичений при одній температурі, стає недосищенним при вищій температурі. Якщо ж насичений розчин охолодити, надлишок речовини випадає в осад. Отже, один із способів вирощування кристалів полягає в тому, що треба дати насиченому розчину охолодитися. Можна вирощувати кристали і випаровуванням. Адже якщо насичений розчин випаровується, об'єм його зменшується, а кількість розчиненої речовини залишається тією самою. Інакше кажучи, знову створюється надлишок речовини, який випадає в осад.

Розглянемо тепер, як відбувається виділення надлишку речовини.

Візьмемо насичений розчин і нагріватимемо його. Посудину з отриманим недосищенним розчином накриємо склом і дамо розчину спокійно охолодитися до температури нижчої, ніж температура насичення. При цьому осад може і не випасти, і ми отримаємо перенасичений розчин. Річ у тому, що для утворення кристала необхідна «приманка». Нею може служити маленький кристал тієї ж речовини або порошинка. Іноді досить гойднути посудину з перенасиченим розчином або зняти скло, як починається миттєва кристалізація. При цьому зазвичай утворюється безліч дрібних кристалів. Для того, щоб виростити крупний кристал, необхідно обмежити число «приманок». Краще всього внести штучну «приманку», роль якої може виконувати один з кристалів, отриманих раніше.

«Приманка» готується таким чином. Візьміть дві скляні банки і ретельно їх вимийте.

У одну з них налийте теплу воду і насипте галун. Помішуючи розчин, стежите за розчиненням. Коли речовина перестане розчинятися, акуратно зліть розчин в другу банку так, щоб туди не потрапила речовина, що не розчинилася. Потім накрийте банку склом. Коли розчин охолодиться, зніміть скло. Через деякий час ви побачите, як в банці утворюється безліч кристалів. Дайте їм підрости і відберіть найбільші для «приманок».

Тепер можна приступити до вирощування кристала. Перш за все потрібно приготувати посуд. Щоб знищити небажані зародки на стінках, пропарте банки зсередини над носиком киплячого чайника. Потім зробіть знову теплий насичений розчин і зліть його в іншу чисту банку.

Отже, у вас є теплий насичений розчин квасцов. Нагрівайте його ще небагато, накрийте банку склом і поставте охолодитися. Коли температура розчину наблизитися до температури насичення, опустіть в банку, приготовану раніше «приманку». Оскільки розчин ще недосищений, то кристал «приманки» почне розчинятися. Але як тільки розчин охолодиться до температури насичення, розчинення кристала припиниться, а незабаром почнеться його зростання.

Коли розчин перестане охолоджуватися, вирощування кристала можна продовжити. Для цього підведіть скло так, щоб вода випаровувалася, але пилюка в розчин не попадала. Зростання кристала продовжується два- три дні.

Вирощуючи кристал, краще банку не чіпати і не пересувати. Коли кристал буде готовий, дістаньте його з розчину і ретельно витріть паперовою серветкою, інакше він швидко потьмяніє.

Кристали ростуть з різною формою залежно від того, чи кинете ви «приманку» на дно посудини або підвісите її на нитці. У такий спосіб можна, наприклад виростити «намиста». Для цього треба «зацькувати» нитку, тобто провести нею кілька разів по кристалу, а потім опустити нитку в розчин.

Вирощування кристалів - це мистецтво. Можливо, у вас не все відразу вийде. Не засмучуйтеся. Трохи наполегливості, завзятість, акуратність, і ви станете володарями красивих кристалів.

Вирощування кристалів

Кристал складається з дрібних кристалів піриту. Багато кристалів мають досить химерну форму. У природі кристали ростуть впродовж мільйонів років. А чи не можна прискорити цей процес? Виявляється, можна. Промисловість вже давно забезпечує техніку штучними кристалами. Тим цікаво отримати їх самостійно. Саме таке завдання я і поставив перед собою.

Теорію зростання кристалів я висловлювати не буду. Перейдемо відразу до огляду методів вирощування монокристалів.

Найпростіший, але дуже важливіший метод- вирощування кристалів з розчинів. До нього відноситься, в першу чергу, вирощування кристалів шляхом поступового зниження температури розчину. Цей метод заснований на властивості багатьох кристалічних речовин змінювати свою розчинність із зміною температури. Він хороший тим, що не вимагає складної апаратури і дозволяє вирощувати кристали дуже багатьох речовин. Проте він придатний тільки для добре розчинних з'єднань. При вирощуванні кристалів малорозчинних речовин потрібна громіздка установка, щоб вміщати достатню кількість розчину.

Інший спосіб - випаровування розчинника. При цьому створюється невелике пересичення розчину, за рахунок якого і йде кристалізація. Одним з недоліків цього способу є поява кристалів - паразитів там, де стінки судини граничать з поверхнею розчину, що випаровується. Але цей спосіб дуже простий і тому широко використовується. Підливаючи у міру випаровування нові порції насиченого розчину, можна виростити і кристали малорозчинних з'єднань.

Цікавий спосіб, призначений для вирощування кристалів важко розчинних з'єднань в тому випадку, якщо існують два добре розчинних компоненту, таких, що дають в результаті реакції речовину, що цікавить нас. Обидва компоненти розчиняють в окремих судинах. Потім при безперервному розмішуванні розчин один з них за допомогою бюретки вводиться по краплях в розчин другого. Пересичення, що утворюється при реакції, досить для кристалізації потрібної нам речовини.

Я вибрав найпростіший спосіб - випаровування розчинника. Установка була посудиною з органічного скла ємкістю близько 500 мл. У нього налито приблизно 450мл насиченого розчину мідного купоросу. У міру випаровування в судину підливалися нові порції розчину. Тому стінки не змочувалися розчином, і кристали - паразити на них майже не з'являлися.

Спочатку з напівкристалічної маси мідного купоросу я відчурхав сім кристалів більш менш правильної форми. Кожен був опущений на тонкій нитці в посудину з насиченим розчином мідного купоросу. У міру зростання віддалялися невдалі кристали, що обросли паразитами і що втратили типову для монокристалів мідного купоросу форму. За два тижні залишилися тільки два кращі кристали. Вони були вже досить великі, тому лінійне зростання їх сповільнилося із - за великої поверхні кристалізації. Замість звичайних в таких випадках перемішування розчину я вирішив обертати сам кристал. Мабуть, простіше було б просто перемішувати розчин якоюсь паличкою. Протягом всього часу експерименту посудина була прикрита целофаном, щоб в неї не попадав пил.

Практично однакову операцію я робив вирощуючи кристали з кухонної солі.

Але я хотів створити так зване «намисто». Розчин солі дуже швидко випаровується, що змушувало мене через кожні три дні замішувати новий соляний розчин, і обережно переносити кристали на нитці з розчина в розчин.

Інший дослід я робив додавши до розчину кухонної солі чорнило, все це ретельно перемішав. Далі ростив кристал аналогічно до першого досліду і робив аналогічні дії.

Кристали утворюються також безпосередньо з пари або газу. При охолодженні газу електричні сили тяжіння об'єднують атоми або молекули в кристалічну тверду речовину. Так утворюються сніжинки; повітря,що містить вологу, охолоджується, і прямо з нього виростають сніжинки тієї чи іншої форми.

Механічні властивості кристалів

Такі властивості твердих тіл як пружність, міцність, поверхневе натягнення визначаються силами взаємодії між атомами і будовою кристалів. Вивчаючи сили міжатомної взаємодії, можна, наприклад, визначити величину модуля пружності межі міцності матеріалу, енергії зв'язку кристала і коефіцієнта поверхневого натягнення.

Таким чином, оцінюються характеристики будь-яких твердих тіл, але найпростіше це зробити для ідеальних іонних кристалів. У гратах таких кристалів періодично чергуються позитивні і негативні іони.

Для оцінки, перш за все, необхідно з'ясувати величину сили одиничного міжатомного зв'язку , яка в іонних кристалах визначається силою взаємодії між двома іонами.

Вузли та кристалічні решітки

Широке застосування в сучасній фізиці і техніці дістали монокристали. Майже всі напівпровідникові прилади - це монокристали зі спеціально введеними домішками, які надають їм тих чи інших властивостей.

Внутрішня будова кристалів. Залежність фізичних властивостей кристалів від напряму і правильність їхніх геометричних форм давали підстави для припущення про впорядкованість частинок, які утворюють кристал.

Частинки, з яких складається кристал, при тепловому русі коливаються навколо положень рівноваги, які називають вузлами.

Інші кристали мають складнішу будову. В їхніх вузлах містяться атоми вуглецю. Вузол - це положення рівноваги частинки, яка входить до складу кристала, тобто точка. Відстань між вузлами умовно позначає відстань між центрами атомів і молекул.

Розрізняють чотири типи кристалів (і кристалічних решіток): іонні, атомні, металічні і молекулярні.

Іонні кристали. У вузлах решітки іонних кристалів знаходяться позитивно і негативно заряджені іони. Сили взаємодії між ними в основному електростатичні.

Атомні кристали. Їхні кристалічні решітки утворюються внаслідок щільної упаковки атомів, найчастіше однакових (під час взаємодії однакових атомів іони не утворюються. Атоми, що знаходяться у вузлах, зв'язані із своїми найближчими сусідами ковалентним зв'язком.

За умови ковалентного зв'язку електрони не переходять від одного атома до іншого (іони не утворюються), а виникає одна чи кілька спільних електронних пар.

Молекулярні кристали. У вузлах їх кристалічної решітки знаходяться молекули речовини, зв'язок між якими забезпечується силами молекулярної взаємодії.

Металічні кристали. У всіх вузлах гратки металічних кристалів розміщені позитивні іони металу. Між ними хаотично, подібно до молекул газу, рухаються електрони, які відокремилися від атомів під час кристалізації металу. Разом з тим електрони утримуються іонами в її межах. Наявність вільних електронів у металі забезпечує добру електропровідність і теплопровідність цих речовин.

Визначимо відстань між найближчими атомами кубічної гранецентрової кристалічної решітки міді.

Кристалічна решітка міді - кубічна гранецентрова. Це означає, що мінімальною структурною одиницею решітки - елементарною ячейкою є куб,в усіх вершинах якого, а також у центрі кожної його грані перебувають атоми міді.

а1

d d м

У такій решітці на кожну елементарну ячейку припадає 4 атоми(кожний із 8 атомів на вершинах куба одночасно належить 8 елементарним ячейкам, значить,на одну ячейку припадає 1 атом при вершині; кожний із 6 атомів на гранях належить двом ячейкам, на одну ячейку припадає 3 атоми, тому всього на ячейку припадає 4 атоми). Мінімальною є відстань між атомами на вершині і на грані куба.

Позначимо через а1 - сталу решітки (ребро куба) міді. Об'єм елементарної ячейки дорівнює V яч.1=, звідси



Визначимо об'єм, який припадає на 1 атом, поділивши об'єм тіла на число атомів у речовині:

Об'єм тіла виразимо як масу тіла і густину речовини:

Підставляючи значення дістаємо:

Число атомів і маса тіла зв'язані співвідношенням де - маса атома.

Тоді

Масу атома виразимо через молярну масу і підставимо у формулу:

Об'єм елементарної ячейки міді

Підставивши у формулу матимемо

Найменша відстань між атомами в решітці міді

Міцність при розтягуванні

Межею міцності зазвичай називають найбільшу напругу, яка може витримати матеріал, не руйнуючись. При розтягуванні зразка межа міцності визначається максимальною величиною результуючої сили міжатомного тяжіння, площі перетину, перпендикулярного напряму розтягування, що доводиться на одиницю.

Коли розтягування ще більш збільшується, сили взаємодії стають настільки малими, що зв'язки між атомами розриваються. Позначимо величину найбільшої сили тяжіння між двома атомами через Fmax, а число зв'язків на одиниці площі перетину, перпендикулярного напряму зовнішньої сили через Nсв. Тоді межа міцності кристала рівна FmaxNсв.

Сніжні кристали

Фотографії і малюнки сніжинок можна знайти в багатьох підручниках фізики в розділах, в яких розповідають про симетрію. Але цим і обмежувався до недавнього часу інтерес учених до сніжних кристалів. Серйозне вивчення зародження, зростання і структури сніжних кристалів почалося не так давно. Інтерес до сніжних кристалів був пов'язаний в основному з вивченням створення дощу і явищ, що відбуваються в хмарах. Виявилось, що велика частина дощових крапель починає своє життя як сніжні кристали, що тануть перш ніж вони впадуть на землю. Проте тільки холодні перисті хмари, що знаходяться на великій висоті, складаються з кристалів льоду. В основному ж хмари є скупченням маленьких водяних крапельок, що утримуються в повітрі так само, як частинки диму. Довгі роки залишалося загадкой, як ці крапельки зростають до розмірів, достатніх для того, щоб вони впали на землю. Залишилося загадкою і те, що часто ці крапельки «відмовлялися» замерзати, хоча температура хмари була набагато нижча за нормальну температуру замерзання води, тобто нижче 0 с.

Зараз ми знаємо, що переохолоджена хмара залишається стабільною до тих пір, поки в нії не з'явитися хоч би невелика кількість маленьких кристалів льоду, що зароджуються на частинках земного пилу. Молекули води, що потрапили на кристал льоду, утворюють з ним рядковий зв'язок, розірвати який досить важко. Молекули ж води, які конденсуються на краплі, відірвати порівняно легко - теплота випаровування менше енергії, необхідної для відриву молекули води від кристала льоду. Тому якщо хмара складається з крапель води і кристалів льоду, то кристали льоду ростуть набагато швидше, ніж краплі. Більш того. Завдяки зростанню кристалів льоду зменшується вологість навколишнього повітря. Це приводить до того, що водяні краплі поступово випаровуються і зникають. В той же час кристали льоду зростають до розмірів, достатніх для їх падіння на землю. Падаючи, декілька кристалів можуть об'єднуватися, утворюючи сніжинку.

Хоча сніжні кристали багатообразні, їх можна класифікувати по трьом основним формам; шестикутні призматичні стовпчики, тонкі шестикутні пластини і розгалужені зірки. Неважко пояснити шестигранну форму кристалів і сніжинок. Вивчення кристалів льоду за допомогою рентгенівських променів показало, що молекули води в кристалі льоду розташовані так, що кожна з молекул оточена шістьма сусідами. Центри цих молекул утворюють правильний шестикутник. Що ж до причин відмінності форм кристалів, то до недавнього часу учені не могли прийти до єдиної думки. По деяких гіпотезах форма кристалів повинна в основному визначатися ступенем пересичення навколишнього повітря парами води, а не температурою хмари. Але дослідження показали, що кристали різної форми зростають при різних температурах.

Високі перисті хмари, температура яких нижча - 30°с, складаються в основному з сніжних кристалів у формі призматичних стовпчиків завдовжки близько половини міліметра. Хмари на середніх висотах, температура яких змінюється від - 15° до - 30°с, складаються з кристалів у формі призм і пластин. У низьких хмарах, температура яких коливається від -5°С до 0°с, можна зустріти кристали у вигляді шестикутних пластин, коротких призм і що вражають своєю красою зірок, що мають діаметр порядка декілька міліметрів. Ці зірки є основою сніжинок. При температурі в декілька градусів нижче за нуль кристали злипаються, утворюючи сніжинки.

Все це говорить про те, що форма кристалів визначається в основному температурою, при якій вони зростають. Це підтвердили і експерименти по вирощуванню кристалів льоду в лабораторії. Кристали льоду вирощувалися в спеціальній камері, в якій строго контролювалася температура і кількість водяної пари. Як приманка використовувалася тонка нитка. Температура в камері в різних ділянках уздовж нитки була різною.

Досліди показали, що саме температура визначає форму кристала. Кількість же водяної пари впливає на швидкість росту. Проте до цих пір залишається невиясненою точна природа зростання сніжних кристалів.

Дуже цікаве вивчення зростання сніжних кристалів на землі. Часто взимку при різкому потепленні вітки дерев і стіни будинків покриваються інеєм. Хмари, в яких зароджуються сніжинки, важко доступні. Іній же легко доступний і за ним можна спостерігати під час його створення. Іній з'являється зазвичай на предметах, що мають велику теплоємність і малу теплопровідність. При різкому потепленні температура цих предметів виявляється нижчою за температуру навколишнього повітря, і на них конденсуються водяні пари, що знаходяться в повітрі. Якщо пари в повітрі мало, то виходять красиві пухнасті пластівці. При великій вологості повітря холодні предмети покриваються кіркою льоду. Вода просто конденсується на холодних предметах і потім замерзає.

Особливо цікаві узори, якими покриваються зимою вікна квартир, автобусів і трамваїв. При різкому похолоданні температура вікон стає нижчою за температуру повітря в приміщенні. На них і осідають молекули пари, що знаходяться у вологому повітрі в кімнаті, утворюючи красиві узори. При цьому теж дуже важливо, щоб повітря в кімнаті було не дуже вологим. Інакше пара спочатку сконденсується на склі і потім замерзає, утворюючи шар льоду. Узори не з'являються на вікні, якщо відкрита кватирка. В цьому випадку температура повітря в кімнаті у скла знижується, ставши такою ж, як і температура самого скла. У крижаних узорах, можна побачити більшість форм, які можуть приймати сніжні кристали.

Спостерігати за зростанням сніжних кристалів на вікнах ви можете і у себе удома. Проте, на жаль, узори на вікнах недовговічні, та і важко міняти умови їх зростання. Але можна «вирощувати» узори, дуже схожі на крижані, користуючись не водою, а розчином гіпосульфіту (він продається в магазинах у відділах фототоварів) або карловарськой солі (її можна купити в аптеці). Ці узори довговічні, на вигляд не відрізняються від крижаних і, вирощуючи їх, можна міняти умови зростання - швидкість підведення або відведення тепла, концентрацію розчину (зміна концентрації розчину відповідає зміні вологості повітря) і так далі За зростанням кристалів, створюючих узори, можна стежити за допомогою мікроскопа.

Отримати узор можна так. Спочатку приготуйте насичений розчин речовини, з якою ви працюватимете. Протріть цим розчином скло і поставте його під вентилятор. Приблизно через 5 хвилин вода випарується, а на склі вийде узор. Найважче тут - це добре змочити скло. Річ у тому, що зазвичай вода не змочує поверхню скла і не розтікається по ній, а утворює крапельки. Тоді замість узорів вийдуть плями, в яких залишиться просто висохлий осад.

Якщо не обдувати скло або налити на нього багато розчину, то замість узору ви отримаєте шматки кристалів, вони виростуть « знизу» (від поверхні скла) і підноситимуться над склом. Нам же треба, щоб кристали виросли невеликі і відразу на всій поверхні скла. Щоб розчин змочував скло, треба поверхню скла ретельно очистити бензином або спиртом (можна узяти і одеколон). Ще краще користуватися не водним, а спиртним розчином солі. Звичайно, з першого разу узор може у вас не вийти - не зневіряйтеся. Пам'ятаєте, що будь-який фізичний досвід може зажадати декількох спроб.

Отримані вами штучні узори можна і сфотографувати. Зручні два способи фотографування.

Перший - звичайний: узори фотографуються на плівку, а потім друкуються на фотопапір.

Другий - не зовсім звичайний. Узори вирощуються на вузькій смужці скла. Ця смужка вставляється у фотозбільшувач замість плівки, і проводиться друк прямо на папір. Кристали, створюючи узори, непрозорі і в світлі, що проходить, виглядають чорними (на відбитку після проявлення- білі). Місця, де кристалів немає, пропускають світло і на відбитку виходять чорними.

кристал зростання сніжний

Іграшки з кристалів

Кристали споконвіку використовуються для виготовлення прикрас і ювелірних виробів. Вони привертають нашу увагу химерними формами, виблискуючими гранями, переливами квітів і багатством відтінків. Я хочу навчити виготовляти оригінальні і красиві вироби з полікристалів, виростити які не представляє великої праці. При деякому навику і акуратності можна стати, наприклад, володарем дивовижної гілочки якогось екзотичного дерева, що складається з тих, що виблискують і переливаються зеленуватим світлом невеликих кристалів, або зеленуватої новорічної ялиночки, опушеної, як снігом, шапкою білих кристалів. Познайомившись з методикою і набувши деякого досвіду, ви і самі зможете придумати і виготовити різні прикраси і сувеніри з полікристалів.

Метод отримання таких виробів заснований на широко використовуваному способі отримання монокристалів - кристалізації з водних розчинів. При охолоджуванні насиченого розчину, а також при випаровуванні розчинника і в інших умовах, коли створюються пересичення розчину, розчинена в нім речовина починає випадати в осад. Якщо в посудину з розчином (кристалізатор) помістити маленькі кристали початкової речовини (приманки) або які-небудь сторонні нерозчинні частинки, структура яких близька до структури кристалів, то при достатньо повільному зниженні температури ми можемо добитися того, щоб речовина осідала переважно на приманках.

Отримання достатньо крупних (розміром в декілька сантиметрів і більш) однорідних штучних монокристалів вимагає складної апаратури з точним автоматичним управлінням температурою, переміщенням розчинів, регулюванням хімічного складу середовища і так далі. Маленькі кристали і їх зростки можна легко отримати і, не удаючись до складних конструкцій і автоматики.

Якщо в кристалізатор опустити який-небудь предмет, на якому знаходиться велике число приманок, то, використовуючи метод зниження температури або випаровування розчинника, то предмет обросте кристалами з чітко вираженим ограновуванням. При цьому немає ніякої необхідності перемішувати розчин або точно регулювати швидкість зміни температури. Кристали і без цього зростають достатньо красиво огранованими. Щоб отримати велике число приманок на зарощуваному предметі, потрібно заздалегідь обмотати його звичайними бавовняними нитками, занурити в розчин, тут же вийняти і як слід просушити при кімнатній температурі.

Оскільки нитки просочуються розчином. То при висиханні на них утворюються найдрібніші кристали. Які і надалі служитимуть приманками. Я захотів сам зробити іграшку з кристалів. Я в розчин мідного купоросу опустив гілочку ялинки. Перші дні результату не було видно, але якщо придивитися то були ледь помітні приманки на голках ялики. Через три неділі я отримав бажану іграшку. Що цікаву під час досліду в розчин купоросу виділялася смола ялини, добре що вона не зашкодила росту кристалів.

Застосування кристалів

Кристали зустрічаються нам по всюди: ми ходимо по кристалах, будуємо з них, вирощуємо їх в лабораторіях і в заводських установках, створюємо прилади і вироби з кристалів, широко застосовуємо їх в техніці і науці, їмо кристали (пригадаєте куховарську сіль), лікуємося ними, знаходимо кристали в живих організмах, виходимо на простори космічних доріг, використовуючи прилади з кристалів.

У космічних лабораторіях на радянській станції «Салют- 4», на американській «Скайлеб» під час сумісного польоту «Союз-аполон» ставилися досліди по вирощуванню кристалів в умовах невагомості, недосяжної на Землі чистоти і глибокого вакууму. У космосі були вирощені напівпровідникові монокристали селеніда германію і телуріда германію, в 10 разів більші, ніж вдалося виростити в земних умовах, і значніше однорідніші. У невагомості отримані монокристали у формі суцільних і порожнистих сфер, придатні, наприклад, для шарикопідшипників, ниткоподібні кристали сапфіра, що відрізняються великою міцністю, витримують тиск, в десятки разів «земні», що перевищують. Найближчими роками планується встановлення на Міжнародній космічній станції лабораторії, яка вирощуватиме кристали для використання в сонячних батареях. Це буде абсолютно новий вид кристала. Учені планують реалізувати проект вже до 2013 року. Розробники стверджують, що умови вакууму дозволяють значно поліпшити якість кристалів, додаючи їм властивості, які просто неможливо отримати на Землі. Передбачається, що таким чином підвищиться ефективність сонячних батарей на 60%. Учені вже назвали цей крок «індустріальною еволюцією». «Унікальне вакуумне середовище космосу дозволяє нам нестримно рухатися вперед в комп'ютерній техніці, сонячних батареях, швидкісних транзисторах, високопотужних транзисторах, енергетиці -- всі ці сфери виграють від просування розробок матеріалів в космосі», -- сказав професор Алекс Ігнатьев з університету Х'юстону, Техас. Учені пояснили, що вирощуватися неймовірно чисті кристали будуть в спеціальній лабораторії, яку або приєднають безпосередньо до Міжнародної космічної станції, або встановлять на невеликий космічний апарат, який періодично зістиковуватиметься зі станцією.

Природні кристали не завжди достатньо великі, часто вони не однорідні, в них є небажані домішки. При штучному вирощуванні можна отримати кристали більше, однорідні і чистіші, ніж зустрічаються в природі.



Висновок

Підсумовуючи свою роботу я хочу сказати , що кристали є скрізь, вони навколо нас. Це і їжа, і метали, і деталі у побутовій техніці.

Наприклад, одним із сучасних основних твердих конструкційних матеріалів є сталь. Чи багато сталі споживає в рік одна людина? Якщо подивитися навколо себе, то спочатку може здатися, що не так уже й багато:вилка і ніж, цвяхи і шурупи, дверні ручки і замки. Але для повної оцінки споживання необхідно згадати про велосипеди і автомашинах, про труби водопроводу та газопроводу, рейок залізниць і вагонах, на верстатах фабрик і заводів, про лінії електропередач і багато про що - багато іншого.

Загальна цифра, що визначає споживання сталі в нашій країні на одну людину, виявляється досить значною - приблизно 0,5 т. на рік. При такому рівні споживання людина за 70 років життя використовує близько 35 т. сталі.

Кристали виникають, як продукти життєдіяльності організмів. У морській воді розчинені різні солі. Багато морських тварин будують свої раковини та скелети з кристалів вуглекислого кальцію - арагоніта. Кристали і живий організм є приклади здійснення крайніх можливостей в природі. У кристалі незмінними залишаються не тільки атоми і молекули, але також їх взаємне розташування в просторі. У живому організмі не тільки не існують скільки -не будь постійної структури в розташуванні атомів і молекул, але ні на одну мить не залишається незмінним його хімічний склад.

В кожної людини є прикраси. Переважно кожна прикраса складається з кристалів того чи іншого металу.

На своїх дослідах я показав як можна в домашніх умовах створити це диво, на жаль я тільки теоретично розказав як створювати іграшки з кристалів.

Підводячи підсумки я можу стверджувати, що людина не може повноцінно жити без кристалів.



Використана література

1. В. де Же. Фізичні властивості рідкокристалічних речовин.

2. П. де Жен "Фізика рідких кристалів"

3. С.Чандрасекар "Рідкі кристали".

4. Ландау Л.Д., Ліфшиц Б.М. Теоретична фізика. Т.5. Статистична фізика.

5. Гросберг А.Ю., Хохлов А.Р. Статистична фізика макромолекул М.

6. Інтернет ресурси.

Размещено на Allbest.ru