Кристалл для выращивания: Наборы для опытов и выращивания кристаллов выращивания растений

Содержание

Математики рассчитали, как вырастить кристаллы с заданными свойствами

Это крайне полезно в решении прикладных задач: в биологии, промышленности, материаловедении. К примеру, для выращивания синтетических драгоценных камней или преобразователей света для установки управляемого термоядерного синтеза; для формирования требуемых свойств высокопрочных сталей. Кроме того, модель можно использовать в биомедицинских приложениях: например, при синтезе инсулина, гемоглобина или белков.

Исследование поддержал Российский научный фонд («Кинетика фазовых переходов в метастабильных системах: нуклеация и рост кристаллов с приложениями к кристаллизации биохимических соединений​»; 18-19-00008). Одни из последних результатов представлены в Physics Letters A.

«Формулы новые, они обобщают произвольные законы роста, произвольные частоты нуклеации, произвольное начальное распределение кристаллов в системе, — перечисляет руководитель гранта и лаборатории Дмитрий Александров.

— Мы описали динамический процесс выращивания кристаллов в пересыщенных растворах. Нашли одну из главных характеристик процесса — функцию распределения частиц по размерам в зависимости от момента времени, что позволяет определить, сколько кристаллов конкретного размера существует в системе в каждый момент времени».

Рост кристаллов математики рассчитали для промежуточной стадии. Всего стадии три. Начальная — когда образуется большое количество жизнеспособных ядер небольших размеров, расположенных далеко друг от друга. Вторая — промежуточная стадия — это быстрый рост уже существующих частиц и зарождение новых; по сути, процесс роста кристалла. Заключительная стадия наступает, когда ядра достигают макроскопических размеров, и процесс зарождения новых частиц останавливается; иными словами, кристаллы практически не растут.

«В кристаллизаторах — установках по выращиванию кристаллов — как правило, процесс протекает на промежуточной стадии. Берут раствор, добавляют туда примесь, кристаллики растут, забирая на себя пересыщение. Их отводят и затем снова добавляют примесь и так далее. Примерно так же растут кристаллы в пещерах, — рассказывает Дмитрий Александров. — При выращивании кристаллов в лабораторных условиях важно, чтобы гранулы кристалла формировались определенного размера и с заданными свойствами. Рассчитать это можно с помощью нашей модели».

В планах математиков — обобщить теорию нуклеации и роста кристаллов в бинарных расплавах, когда усложняется математическая модель процесса (дополнительно учитывается массоперенос растворенного в расплаве примесного компонента). Кроме того, планируется сформулировать более сложную постановку задачи и разработать методы ее решения.

В группу исследователей входят сотрудники лаборатории многомасштабного математического моделирования и кафедры теоретической и математической физики ИЕНиМ УрФУ.

Как вырастить кристалл из соли

Выращивание кристаллов в домашних условиях — процесс очень увлекательный, но достаточно длительный. В этой статье мы расскажем, как вырастить большой и красивый кристалл из обычной поваренной соли.


Как вырастить кристалл из соли

Вырастить кристалл можно из разных солей (с химической точки зрения), но проще всего вырастить кристалл в домашних условиях из обычной поваренной соли (её химическое название хлорид натрия NaCl).
Важное замечание! Не стоит раскрашивать раствор из которого растет ваш кристалл никакими красками. Это лишь все испортит, а кристалл все равно не окрасится.

Процесс выращивания кристалла из соли в домашних условиях не требует каких-то особых знаний и химических реактивов и препаратов. В каждой семье имеется пищевая (поваренная) соль, которую мы употребляем в пищу. Если посмотреть на соль под увеличением, то мы увидим, что она состоит из прозрачных кубиков. Это и есть кристаллы соли. Наша задача состоит лишь в том, чтобы придать красивую форму этим кристаллам.

Выращиваем кристалл из соли в домашних условиях

Перейдем непосредственно к выращиванию кристалла из соли. Для начала сделаем раствор соли. Для этого налейте воды (лучше дистиллированной) в любую небольшую ёмкость и поставьте его в емкость побольше , в которой также находится вода, но теплая, градусов 50-60. Такую температуру легко выставить на некоторых моделях электрических чайников. Тем, у кого такого чудо-чайника нет, можно порекомендовать смешать одну часть необходимого объема только что вскипевшей воды и две части воды комнатной температуры. Это и будет примерно 50-60 градусов. Затем насыпаем соль в маленькую емкость и, помешав, оставляем минут на 5. За это время емкость с водой нагреется, а соль полностью растворится. Затем добавляем еще соли, снова перемешиваем и оставляем до полного растворения. Эту процедуру нужно продолжать до тех пор пока соль не перестанет растворяться в воде. То, что мы получили называется насыщенный раствор соли. Осторожно переливаем насыщенный раствор в такую же по объему емкость. Следите за тем, чтобы нерастворившаяся соль не попала в новую емкость.
Теперь в пакете с солью выберите кристаллик покрупнее и осторожно положите на дно емкости с насыщенным солевым раствором. Основная работа закончена — теперь только ждать! Через пару дней вы заметите рост кристалла, и наш кристалл с каждым днем будет все больше и больше увеличиваться!

Совет! Чтобы убыстрить процесс, через несколько дней достаньте увеличившийся кристалл из раствора. Приготовьте насыщенный раствор соли заново и опустите туда наш кристалл. Так он будет расти гораздо быстрее!

Вот так просто можно вырастить кристалл из соли в домашних условиях. Присылайте фото своих кристаллов нам, а мы с удовольствием опубликуем их на страницах нашего сайта Задачи по химии.

ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ

ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ

Ожигина К.В. 1

1

Шаляпин А.А. 1

1

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

 Введение

«Почти весь мир кристалличен.

В мире царит кристалл и его

твердые, прямолинейные законы».

А.Е. Ферсман

Мы живем в мире, в котором большая часть веществ находится в твердом состоянии. Мы пользуемся различными инструментами, приборами, механизмами, живем в домах и квартирах, имеем мебель, бытовые приборы, средства связи (телевидение, телефон, компьютеры и т.д.). А ведь это все твердые тела. На уроке физики при изучении темы «Агрегатные состояния вещества» я узнала, что твердые тела это в том числе и кристаллы и кристаллы получают не только в промышленных, а и домашних условиях, их также можно встретить в природе. Например, снежинки, морозные узоры на стеклах окон и иней, украшающий зимой голые ветки деревьев.

Данную тему считаю актуальной, т.к. в природе часто встречаются твердые тела, имеющие форму правильных многогранников. Такие тела назвали кристаллами. Изучение физических свойств кристаллов показало, что геометрически правильная форма – не главная их особенность.

Что такое кристаллы? Какими свойствами они обладают? Как растут кристаллы? Как и где они применяются в настоящее время и каковы перспективы их применения в будущем? Вот эти вопросы заинтересовали меня, и я попыталась найти на них ответы сама.

Результаты своей работы я предлагаю вашему вниманию.

Цель работы: изучение процесса роста кристаллов в природе, в промышленности и в домашних условиях; выращивание кристаллов соли, сахара, железного и медного купороса в домашних условиях; исследование области применения кристаллов.

Задачи: 1. Познакомиться с представлениями ученых о твердых кристаллах на протяжении нескольких столетий

2. Рассмотреть промышленные и лабораторные способы выращивания кристаллов и выбрать способ, приемлемый для выращивания кристаллов в домашних условиях

3. Изучить физические свойства кристаллов

4. Рассмотреть области применения кристаллов.

Объект исследования: кристалл

Предмет исследования: процесс кристаллизации.

Гипотеза: Я предполагаю, что в домашних условиях можно вырастить кристаллы.

Методы: изучение литературы; проведение экспериментов; наблюдение

Глава 1: Природа кристаллов

  1.  
    1. Понятие кристалл

Слово «кристаллос» у древних греков обозначало лед. Так же назывался и водяно-прозрачный кварц (горный хрусталь), ошибочно считавшийся тогда «окаменевшим льдом». Впоследствии этот термин был распространен на все кристаллические тела.

Рассмотрим всем известную горную породу гранит, состоящую из зерен полевого шпата, кварца и слюды. Все эти зерна – кристаллы, однако их извилистые контуры не сохранили никаких следов прямолинейности и плоскогранности. Гранит возник из огненно-жидкого глубинного расплава – магмы. В процессе остывания расплава из него выпадало множество кристалликов полевого шпата, кварца, слюды. Металлы и сплавы, каменные строительные материалы, цемент и кирпич – все это состоит из кристаллических зерен.

Значит, для образования хорошо ограненных кристаллов необходимо, чтобы ничто не мешало им свободно и всесторонне развиваться, не теснило бы их и не препятствовало их росту. Что касается отношения человека к кристаллам, то можно сказать, что он придает им большое значение, преклоняясь перед этим чудом природы.

1.2 Форма кристаллов

Кристаллографы всегда подчеркивают, что форма кристалла прежде всего зависит от его внутреннего строения, т.е. от кристаллической структуры (пространственного расположения атомов, молекул, ионов слагающих кристалл). Вместе с тем не стоит забывать о том, что на формирование кристаллического тела накладывает свой отпечаток и питающая его среда.

В течение долгих столетий геометрия кристаллов казалась таинственной и неразрешимой загадкой. Не случайно на гравюре великого немецкого художника Альбрехта Дюрера (1471 – 1528) изображена Меланхолия в виде печального ангела, безнадежно всматривающегося в огромный кристалл. Вплоть до 17 века дальше описаний «удивительных угловатых тел» дело не шло.

Кристаллы могут иметь всевозможные формы. Все известные в мире кристаллы могут быть разделены на 32 вида, которые в свою очередь могут быть сгруппированы в шесть видов. Кристаллы могут иметь форму различных призм, основанием которых могут быть правильный треугольник, квадрат, параллелограмм и шестиугольник (рис 1).

Рисунок 1 – формы кристаллов.

Кристаллы могут иметь и разные размеры. Некоторые минералы образуют кристаллы, которые разглядеть можно только с помощью микроскопа. Другие же образуют кристаллы, вес которых составляет несколько сотен фунтов.

Кристаллическими считаются вещества, атомы которых расположены регулярно, так, что образуют правильную трёхмерную решётку, называемую кристаллической. Кристаллам ряда химических элементов и их соединений присущи замечательные механические, электрические, магнитные и оптические свойства. Кристаллические решётки металлов часто имеют форму гранецентрированного (медь, золото) или объёмно-центрированного куба (железо), а также шестигранной призмы (цинк, магний) (Приложение 1).

Глава 2: Выращивание кристаллов

2.1. Образование кристаллов в природе В природе кристаллы образуются при различных геологических процессах из растворов, расплавов, газовой или твердой фазы. Значительная часть минеральных видов произошла путем кристаллизации из водных растворов.

Огромные количества горячих и расплавленных горных пород глубоко под землей в действительности представляют из себя растворы минералов. Когда массы этих жидких или расплавленных горных пород выталкиваются к поверхности земли, они начинают остывать. Минералы превращаются в кристаллы, когда переходят из состояния горячей жидкости в холодную твердую форму. Например, горный гранит содержит кристаллы таких минералов, как кварц, полевой шпат и слюда.

Кристаллизоваться могут не только водяные пары, но и пары других веществ. Например — на фумаролах образуются кристаллы из газов.

Перекристаллизация связана с таким явлением как метосамотоз — преобразование горной породы или минерала в другую горную породу или минерал под воздействием приноса или выноса вещества. Перекристаллизация — это процесс, при котором структура одних веществ разрушается, и образуются новые кристаллы с другой структурой. Например, известняк под действием высоких температур и давления становится мрамором (Приложение 2).

2.2Методы выращивания кристаллов

Первым монокристаллом, полученным в лаборатории, был рубин. Д. И. Менделеев в примечаниях к тексту своих «Основ хи­мии» писал: «Фреми (1890) получил прозрачные рубины, кри­сталлизующиеся в ромбоэдрах и не отличающиеся по своей твердости, цвету, величине и другим свойствам от природных…». В 31-м томе словаря Брокгауза — Ефрона (1895), в статье «Ко­рунд», утверждается, что некоторое время «в торговле обраща­лись красивые карминово-красные рубины значительной вели­чины, несомненно, искусственно полученные, однако ни об авторе, ни о способе получения ничего не известно». В настоящее время существует ряд способов изготовления синтетических камней.

Синтез драгоценных ювелирных и технических камней по способу М. А. Вернейля считается классическим и является пер­вым промышленным методом выращивания кристаллов корун­да, шпинели и других синтетических кристаллов (Приложение 3).

Метод кристаллизации из раствора в рас­плаве с использованием флюсов.

Охлаждение насыщенного горячего раствора. Если охлаждение вести быстро, избыток вещества выпадет в осадок. Если раствор охлаждать медленно, зародышей образуется немного, и, обрастая постепенно со всех сторон, они превращаются в краси­вые кристаллики правильной формы.

Выращивание кристаллов из расплавленных веществ при медленном охлаждении жидкости. Наилучшие результаты получаются, если используется затравка. Таким способом получают, например, кристаллы рубина.

Самый простой способ — испарение растворителя. По мере испарения в сосуд подливались новые порции раствора. Способ выращивания таких кристаллов разработан С. Киропулосом.

2.3 Выращивание кристаллов в домашних условиях 2.3.1 Приготовление раствора

Необходимо приготовить раствор из тёплой воды. Воду лучше брать дистиллированную. Банку на половину объёма наполняют водой и небольшим количеством соли (морской соли, сахара, железного или медного купороса), которую постоянно перемешивают. Добавляем ещё вещества и снова перемешиваем. Повторяем этот этап до тех пор, пока вещество не будет растворяться, и станет оседать на дно сосуда. Получился насыщенный раствор. Готовый раствор необходимо профильтровать и перелить во вторую банку, в которой будет происходить рост кристаллов. Банку накрыть листком бумаги, чтобы не попадали инородные тела, и ждать появления первых кристалликов.

2.3.2 Фильтрация раствора

Конечно же, для фильтрации раствора лучше всего использовать хороший, лабораторный фильтр из фильтровальной бумаги и стеклянную воронку. Если готового фильтра нет, то его можно сделать из обычной промокашки. В своих опытах, в домашних условиях, я использовала вату. Вату плотно вставляют в горлышко воронки и затем фильтруют раствор.

2.3.3 Выращивание крупных одиночных кристаллов

Для того чтобы кристалл вырос крупным и геометрически ровным, т. е. имел природную форму, необходимо довольно много времени. Обычно кристалл вырастает на 0,1-0,8мм в сутки. Выращивание крупного одиночного кристалла — очень длительный и сложный процесс, требующий терпения и осторожности.

Для начала потребуется затравка — маленький кристаллик, который и будет центром кристаллизации. Для того чтобы получить затравку, нужно приготовить максимально концентрированный раствор вещества. Через несколько дней на дне стакана появляются первые кристаллики, имеющие разную форму. Из этих кристалликов отбираю те, которые имеют более правильную форму.

Раствор, в который собираются погрузить затравку, желательно приготовить заранее и оставить на пару дней для выпадения первых кристалликов (чтобы быть уверенным, что затравка не растворится). Раствор фильтрую от выпавших кристалликов, переливаю в чистый стакан и погружаю туда затравку. Стакан накрываю бумагой и оставляю на полке. Уже через неделю можно заметить, что кристалл заметно подрос.

2.3.4 Выращивание сростков кристаллов (друз)

Выращивание сростков кристаллов — это один из самых быстрых способов выращивания кристаллов. Если выращивание одиночных кристаллов занимает много времени и рассчитано на постепенный, правильный рост кристаллов, то выращивание друзы гораздо легче, потому что оно ориентируется на быстрое, хаотическое выпадение кристаллов.

Сначала готовим перенасыщенный раствор соли (сахара, медного купороса) в горячей воде. После охлаждения раствора — вносим затравку. Уже через 5-10 часов видим большое количество кристалликов на нитке, на затравке, на дне стакана. Раствор оставляем в покое в течение 3-5 дней, затем вынимаем нитку с кристаллом, раствор нагреваем, добавляем воды и снова делаем максимально концентрированным. После охлаждения в него вновь вносим нитку с уже подросшим кристаллом и оставляем на 3-5 дней. Эту процедуру повторяем до тех пор, пока кристалл не достигнет необходимого размера.

Глава 3. Мои эксперименты

3.1. Мои опыты по выращиванию кристаллов в домашних условиях

Чтобы вырастить кристаллы в домашних условиях, нужно приготовить перенасыщенный раствор соли. В качестве исходных веществ я выбрала те соли, которыми пользуется человек более или менее часто: медный купорос (для обра­ботки растений от вредителей) и поваренную соль и сахар (для употреб­ления в пищу).

В чистую посуду наливаю горячую воду. В емкости небольшими порция­ми засыпаю вещество, каждый раз перемешивая и добиваясь полного растворения, как только раствор «насытится», его нуж­но оставить в помещении, где должна сохраняться постоянная температура. По мере остывания раствора до ком­натной температуры возникает избыточная кристаллизация. За края сосудов закрепляю шерстяную нить. Вторую нить привязываю посередине и концы опускаю в растворы. Затем на протяжении нескольких дней наблюдаю.

Второй способ, которым я воспользовалась – охлаждение насыщенного горячего раствора, т.е. метод выпаривания. На стеклянные пластинки наносила по несколько капель раствора и затем нагревала пластинки над пламенем. Раствор очень быстро испарялся, а на пластинках оставались кристаллики (Приложение 4).

3.2. Наблюдение за ростом кристаллов

На­блюдала за ростом каждый день. Изучив литературу, я знала, что вырастить монокристалл очень сложно. Для этого нужно строго соблюдать все условия технологии, начиная со специаль­ной посуды, чистоты раствора и заканчивая соблюдением стро­жайшего температурного режима. Но я занималась экспери­ментальной работой в зимнее время, раствор очень быстро ос­тывал, поэтому поддерживать температуру постоянной не удавалось. Также приходилось периодически подогревать со­держимое и добавлять еще вещества в раствор. Все эти отклоне­ния от технологии привели к тому, что кристаллы выросли сросшимися, т. е. у меня в основном получились поликристаллы с выра­женными плоскими гранями отдельных кристаллов.

Я периодически измеряла размеры некоторых граней и заметила следующее: грани изме­няют свои размеры — растут, но форма их остается неизменной, углы между соответственными гранями тоже остаются постоян­ными. Но, возможно, эта закономерность характерна только данному кристаллу? Поэтому я вырастила два разных кри­сталла медного купороса, сравнила формы граней и измерила их углы. Оказалось, что и для другого кристалла эта закономер­ность тоже справедлива. Это дает право говорить о том, что в различных кристаллах одного и того же вещества и форма гра­ней, и их взаимные расстояния, и их число могут изменяться, но углы при этом остаются постоянными (Приложение 5).

3.3. Исследование физических свойств кристаллов

Конечно, не все физические свойства можно исследовать в домашних условиях. Расколов кристалл медного купороса на множество ма­леньких кристалликов я убедилась, что они представляют собой одинаковой формы геометрические тела, отличающиеся только размерами. Большой поликристалл при механическом воз­действии может дробиться на части, ограниченные плоскими поверхностями, пересекающимися под острыми и тупыми угла­ми. Способность кристалла раскалываться в определенных на­правлениях называется спайностью.

А затем я исследовала самые крупные кристаллы на теп­лопроводность. Я наносила каплю парафина на разные грани кристаллов и давала ей застыть. Затем дотрагивалась до этих граней хорошо прогретой спицей и наблюдала за формой таявшей капельки па­рафина. В одних случаях форма была круглая, а в других — вы­тянутая, а это значит, что в первом случае тепло распространя­лось по всем направлениям одинаково, а во втором — тепло рас­пространялось в одних направлениях медленнее, в других быстрее и форма проталинки была уже не круглой (Приложение 6).

Кроме этого я проверила кристалл медного купороса на электропроводимость, светопроницаемость и намагничиваемость. Вывод: кристалл медного купороса проводит электрический ток; очень слабо пропускает свет; и совсем не обладает магнитными свойствами, т. е не примагничивает тела (Приложение 7).

Затем я сравнила формы полу­ченных кристаллов с формами их кристаллических решеток. Мне это удалось сделать для кристаллов поваренной со­ли. Выращенный мною кристалл относится к кубической сингоиии – куб (гексаэдр).

Но мне не удалось найти формы решеток железного и медного купороса. Я воспользовалась предыдущим соответстви­ем формы кристалла и его решетки и предположила следующее: что форма кристаллов медного купороса соответствует ромбоэдру (средние сингонии), а форма кристаллов железного купороса — ромбиче­ской призме (низшие сингонии) (Приложение 8).

Глава 4. Применение кристаллов

Применения кристаллов в науке и технике так многочисленны и разнообразны, что их трудно перечислить, ограничимся несколькими примерами. Самый твердый и самый редкий из природных минералов — алмаз. Алмазными пилами распиливают камни. Алмаз используется при бурении горных пород, в граверных инструментах, делительных машинах, аппаратах для испытания твердости, сверлах для камня и металла вставлены алмазные острия.

На искусственных рубинах работает часовая промышленность. Новая жизнь рубина — это лазер или, как его называют в науке, оптический квантовый генератор (ОКГ), чудесный прибор наших дней. Кристалл рубина усиливает свет. Лазер светит ярче тысячи солнц. В глазной хирургии применяется чаще всего неодиновые лазеры и лазеры на рубине. В наземных системах ближнего радиуса действия часто используются инжекционные ла­зеры на арсениде галлия. Появились и новые лазерные кристаллы: флюорит, гранаты, арсенид галлия и др. Сапфир прозрачен, поэтому из него делают пластины для оптических приборов.Основная масса кристаллов сапфира идет в полупроводниковую промышленность.Кремень, аметист, яшма, опал, халцедон— все это разновидности кварца.Мелкие зернышки кварца образуют песок. А самая красивая, самая чудесная разновидность кварца — это и есть горный хрусталь, т.е. прозрачные кристаллы. Поэтому из прозрачного кварца делают линзы, призмы и др. детали оптических приборов.

Пьезоэлектрические кристаллы применяются для воспроизведения, записи и передачи звука. Пьезоэлектропластинками измеряют, например, давление в стволе артиллерийского орудия при выстреле, давление в момент взрыва бомбы, мгновенные давления в цилиндрах двигателей при взрыве в них горячих газов. В технике также нашел своё применение поликристаллический материал поляроид. Поляроидные пленки применяются в поляроидных очках.

Кристаллы используются также в некоторых мазерах для усиления волн СВЧ — диапазона и в лазерах для усиления световых волн. Кристаллы, обладающие пьезоэлектрическими свойствами, применяются в радиоприемниках и радиопередатчиках, в головках звукоснимателей и в гидролокаторах. Всё чаще мы стали встречаться с термином «жидкие кристаллы». Многие современные приборы и устройства работают на них. К таким относятся часы, термометры, дисплеи, мониторы и прочие устройства (Приложение 9).

Заключение

Живя на Земле, сложенной кристаллическими породами, мы, безусловно, никак не можем отвлечься от проблемы кристалличности: мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах, выращиваем их в лабораториях, широко применяем в технике и науке, едим кристаллы, лечимся ими…

Кристаллы – это красиво, можно сказать чудо какое-то, они притягивают к себе; говорят же «кристальной души человек» о том, в ком чистая душа. Кристальная – значит, сияющая светом, как алмаз … И если говорить о кристаллах с философским настроем, то можно сказать, что это материал, который является промежуточным звеном между живой и неживой материей.

Таким образом, в ходе выполнения работы я сделал следующие выводы: 1. Представления о кристаллах, их строении и свойствах развивались на протяжении нескольких веков

  1. Все физические свойства, благодаря которым кристаллы так широко применяются, зависят от их строения — их простран­ственной решетки.

  2. Я выбрала наиболее приемлемый способ для выращи­вания кристаллов в

домашних условиях и вырастила кристаллы медного и железного купороса, а также кристаллы поваренной соли и сахара. По мере роста кристаллов проводила наблюдения. Определила типы кристаллических решеток для медного и железного купороса.

Список литературы

  1. Желудов И.С. Физика кристаллов и симметрия. – М.: Наука, 1987

  2. Кабардин О.Ф. Физика: учебник 10 класса для школ с углубленным изучением физики. – М.: Просвещение, 2001

  3. Рыбалкина М. Нанотехнологии для всех. – М.: Большое в малом, 2005

  4. Шафрановский И.И. Симметрия в природе. – Ленинград: Недра, 1985

  5. Большая энциклопедия экспериментов для школьников. –М.: ЗАО «РОСМЕН-ПРЕСС», 2007

  6. Энциклопедический словарь юного физика/сост. В.А. Чуянов.-2-е изд., испр. И доп. – М.: Педагогика, 1991

  7. Журнал «Физика в школе». – 2006. — № 2

  8. Материалы из ИНТЕРНЕТ

Приложения:

Приложение 1 (модели кристаллических решеток)

КР золота (Au) КР железа (Fe) КР меди (Cu) КР Поваренной соли

Приложение 2 Кристаллы в природе

Приложение 3 Схема аппарата Вернейля и монокристалл корунда, полученный этим методом.

Приложение 4 Получение кристаллов способом выпаривания

Приложение 5 Кристаллы медного купороса

Приложение 6 Кристалл медного купороса с капелькой парафина

Приложение 7

Электропроводность медного купороса Намагничивание медного купороса

Приложение 8 (формы сингоний)

простые формы нисших сингоний:

а) моноэдр д) ромбический тетраэдр

б) пинакоид в) диэдр е) ромбическая пирамида

г) ромбическая призма ж) ромбическая дипирамида

Важнейшие простые формы кубической сингонии:

  1. Тетраэдр 2. Куб (гексаэдр)

3. Октаэдр 4. Ромбододекаэдр

5. Пентагон- Додекаэдр

6. Тетрагексаэдр 7. Тетрагон – триоктаэдр

8. Гексаоктаэдр

Важнейшие простые формы средних сингоний:

Призмы: 1.-тригональная, 2-тетрагональная 3- гексагональная

Пирамиды: 4-тригональная, 5- тетрагональная 6- гексагональная

Дипирамиды: 7-тригональная, 8- тетрагональная 9- гексагональная

10 – ромбоэдр

Приложение 9

Рубиновый лазер ЖК монитор

21

Просмотров работы: 5492

Без дефектов: как выращивают монокристаллы для квантовых компьютеров

«Это очень странный тип материалов. Представьте себе кусок дерева, обернутый алюминиевой фольгой. Дерево — диэлектрик, оно не проводит электрический ток, а фольга проводит. Так и топологический изолятор. В теории его объем не проводит ток, но поверхность, в отличие от фольги, пропускает электроны, причем только с определенным спином», — поясняет ученый.

Благодаря столь необычному свойству топологические изоляторы могут найти применение в квантовых компьютерах в качестве носителей информации или послужить основой сверхбыстрых транзисторов, составив конкуренцию графену. Но пока все это звучит как фантастика. Попытки вырастить монокристаллы топологических изоляторов с нужными параметрами окончились неудачей. Из-за множества дефектов структуры кристаллы быстро окислялись на воздухе, а их внутренний объем проводил электрический ток.

Круговой нагрев

Обычно, когда расплав застывает, в нем возникает множество центров кристаллизации, выступающих точками роста граней и слоев сразу нескольких кристаллов. Чтобы получить монокристалл, в расплаве нужно создать условия для образования одного зародыша. Для этого смесь веществ загружают в емкость, конически сужающуюся книзу, и помещают в неравномерно прогретую вертикальную печь так, чтобы контейнер находился в области температур, превышающих точку кристаллизации. Медленно опуская контейнер, добиваются того, чтобы зародыш образовывался в самом низу конуса и расплав нарастал на него в виде кристалла снизу вверх. Этот метод изобрел в свое время американский физик Бриджмен.
Добиваясь стабильного роста кристаллов, Кох с коллегами немного изменили метод Бриджмена. В качестве емкости они используют ампулу из кварцевого стекла, из которой перед запайкой откачали воздух. Это необходимо, чтобы защитить смесь от окисления. Хотя ампула прозрачная, рост монокристалла не увидеть: у раскаленного расплава слишком сильное излучение. Это все равно что смотреть на лампочку накаливания или Солнце. Селенид галлия растет при температуре 940 градусов Цельсия, тетрадимит — при 600 градусах.
«Обычно считается: чем равномернее емкость нагрета со всех сторон, тем лучше. Мы же поступили наоборот: решили чуть-чуть перегревать ампулу с одной стороны», — говорит Константин Кох.

московские инновации на международной выставке / Новости города / Сайт Москвы

В Мюнхене 13 ноября открылась Международная выставка электронных компонентов, систем и устройств Electronica 2018. В ней принимают участие разработчики из 84 стран мира, в том числе и из России. Московские производители электроники будут представлены под единым брендом Made in Moscow. В Мюнхене они покажут более 30 своих продуктов и технологий. Об этом рассказала заместитель Мэра Москвы Наталья Сергунина.

«Индустрия электроники в Москве развивается интенсивно. Разработками наших производителей интересуются компании из Индии, Китая, европейских и других стран. Эта крупная отраслевая выставка — еще одна возможность заявить о себе на мировом рынке. Под единым брендом Made in Moscow 10 столичных компаний презентуют в Мюнхене более 30 перспективных продуктов и технологий. Мы надеемся, что участие в выставке принесет им новые возможности для роста и выгодные экспортные контракты», — отметила заммэра.

В этом году выставку посетят около 75 тысяч гостей со всего мира. По словам руководителя Департамента предпринимательства и инновационного развития Алексея Фурсина, московские производители представят инновационную продукцию: микросхемы, программное обеспечение, измерительное и навигационное оборудование, аккумуляторы.

Что будет на стенде Made in Moscow

Столичные разработчики покажут на выставке уникальное оборудование для выращивания кристаллов лейкосапфира, которое способно создавать твердые вещества весом до 400 килограммов. Это оборудование будет демонстрироваться впервые. Также посетители мюнхенской выставки увидят работу не имеющего аналога в мире лазера, который работает со скоростью один метр в секунду. 

Еще одна столичная разработка — новейшая система управления аккумуляторной батареей. Благодаря ей срок службы зарядного блока увеличивается на 30 процентов. При этом его стоимость такая же, как у аналогов. 

Следующий проект, который покажут на выставке москвичи, уже успел себя зарекомендовать в авиастроении. Им пользуются при конструировании самолетов Sukhoi Superjet 100. Речь идет о многоканальной автоматизированной системе контроля качества электрического монтажа.

Автомобильный радар «Обзор» — еще одна разработка москвичей. Он используется в автомобильном и железнодорожном транспорте, в навигации, а также в системах безопасности и наблюдения. Радар прекрасно работает при сильном дожде, плотном тумане и даже в полной темноте.

На выставке Electronica 2018 москвичи смогут не только показать свои разработки, но и заключить выгодные контракты с потенциальными закупщиками, инвесторами и технологическими партнерами. Для этого организованы деловые встречи в формате MatchMacking.

Выставка Electronica 2018 продлится до 16 ноября. На ней впервые представят многие инновационные технологии. Electronica 2018 — это часть масштабной международной программы, в рамках которой проходят различные выставки, в том самая известная из них — Productronica.

Как город помогает экспортерамСтоличные предприятия-экспортеры получат новые субсидии

Программа Made in Moscow («Сделано в Москве») действует в столице с 2016 года. Его главная задача — организация коллективных стендов на российских и зарубежных выставках. Город полностью финансирует участие в таких выставках, а также организовывает деловые встречи. Проект открывает столичным компаниям доступ к международным рынкам.

В Новосибирске создана установка по выращиванию кристаллов для экспериментов в физике частиц

​Сибирские ученые создали уникальную установку по выращиванию чистых кристаллов, подходящих для экспериментов в области физики заряженных частиц. Оригинальная технология позволяет не только повысить качество, но и существенно удешевить производство.

«В мире такой [установки] нет. Первое, самое существенное, — это очень высокие температуры. К сожалению, эти кристаллы растятся при температуре выше 2 тысяч градусов Цельсия. Это означает, что должны использоваться тигли для роста из иридия, такого никогда не было. Во-вторых, это так называемый, низкоградиентный метод выращивания, который позволяет получить большие кристаллы — это тоже ноу-хау», — сообщил в пятницу ТАСС заместитель директора Института ядерной физики Сибирского отделения (СО) РАН Юрий Тихонов.

Он добавил, что большинство кристаллов, которые выращиваются сейчас в мире, имеют очень маленький размер, что не позволяет применять их в физике высоких энергий.

Как уточнила ТАСС директор созданной на базе Института неорганической химии (ИНХ) СО РАН компании Анна Поступаева, сам низкоградиентный метод был разработан в ИНХ СО РАН еще в 1970-х, после чего активно развивался.

По данным ИЯФ, при использовании этой технологии кристалл растет в условиях, близких к естественным, что приводит к повышению их качества, уменьшению на порядок потребляемой электрической мощности и, как следствие, существенному удешевлению продукта по сравнению с традиционной технологией.

По словам ведущего научного сотрудника ИЯФ СО РАН Василия Казанина, новая установка позволяет, кроме прочего, выращивать силикаты на основе лютеция, которые, благодаря особым свойствам, могут быть использованы в мегасайенс— проекте ИЯФ по созданию «Супер С-Тау фабрики» (исследовательский ускорительный комплекс, основной целью создания которого является изучение процессов рождения элементарных частиц, поиск так называемой новой физики, явлений, находящихся за рамками Стандартной модели).

Казанин отметил, что, хотя установка для выращивания кристаллов создавалась не в рамках этого проекта, но она является необходимым шагом по его реализации — если кристаллы подойдут, институту не придется заказывать их за рубежом.

Полезные советы тем, кто начинает выращивать кристаллы дома

Если вы решили заняться выращиванием кристаллов в домашних условиях, то вам наверняка пригодятся перечисленные ниже советы.

Заниматься химическими опытами, а выращивание кристаллов — это химический опыт, следует лишь после тщательного изучения техники безопасности работы с химическими реактивами.

1. Нельзя выращивать дома кристаллы из токсичных и опасных для жизни реактивов или из соединений, которые при взаимодействии с водой или воздухом могут выделять ядовитые вещества.

2. Никогда не используйте в пищу посуду, которая применялась вами для работы с химическими реактивами.

3. Начинать опыты следует с простых и доступных и недорогих веществ: поваренной соли, сахара, соли Мора. Самый лучший вариант для начинающих — купить готовый набор для выращивания кристалла. Кстати, у нас в продаже вы можете выбрать наборы для создания кристаллов разного цвета.

4. Для выращивания кристаллов лучше всего использовать как можно более чистые вещества. На химических упаковках обычно указывается степень чистоты реактива:

— «очищ.» (очищенный), «техн.» (технический) — самый низкий уровень очистки; как правило, такое вещество нуждается в фильтрации от инородных включений, а также в перекристаллизации;
— «ч» (чистый), «чда» (чистый для анализа), «хч» (химически чистый) — реактивы высокой чистоты;
— «осч» (особой чистоты) — самая высокая степень очистки.
Используя чистые реактивы, не забудьте растворять их в дистиллированной воде, ведь вода тоже должна быть очищенной от примесей.

5. При растворении вещества следует учитывать особенность экзо- и эндотермических реакций. Температура раствора может существенно меняться, влияя на растворимость вещества. Поэтому необходимо дождаться выравнивания температуры, прежде чем принимать решение о том, что раствор уже насыщенный.

6. Заранее продумайте, как вы собираетесь хранить свои кристаллы. Многие кристаллы очень быстро разрушаются на воздухе.

— Большинство кристаллов можно покрыть бесцветным лаком, например, обычным лаком для ногтей. Слой лака нужно периодически обновлять, так как со временем он трескается.
— Некоторые кристаллы сохраняются только при определенных условиях, например, в холоде.
— Практически все кристаллы можно сохранить в прозрачной посуде с притертой пробкой или в специальной лабораторной посуде — эксикаторе.

7. При выборе кристалла-затравки, который вы будете увеличивать в размерах, выбирайте не обязательно самые крупные, но наиболее правильные кристаллы. Практика показывает, что кристалл неправильной формы так и останется неправильным.

8. Для роста кристалл лучше всего подвешивать на нитке или леске. Тогда он сможет расти во все стороны. Класть кристалл на дно допускается, если он имеет плоскую форму. Если вы используете нитку, то с нее нужно периодически счищать нарастающие кристаллики.

9. Выращивать кристаллы лучше всего в большой емкости, не менее литра, чтобы как можно меньше вмешиваться в процесс кристаллизации, пермещая кристалл или добавляя раствор.

10. Установите емкость с раствором в месте, где она будет защищена от перепадов температуры, сквозняков, случайных сотрясений. Не следует трогать затравку в растворе до самого конца опыта или до тех пор, пока уровень раствора не дойдет до кристалла.

11. Используйте для выращивания только свежеприготовленные растворы.

12. Если вы хотите вырастить крупный и правильный кристалл, то кристаллизация должна быть медленной. Для получения поликристаллов, для покрытия кристаллами композиций можно использовать быструю кристаллизацию.

В химическом магазине «ПраймКемикалсГрупп» вы можете купить алюмокалиевые квасцы, хромокалиевые квасцы, красную и желтую кровяную соль. Также предлагаем множество других реактивов как для выращивания кристаллов, так и для других опытов, для использования в химических и производственных лабораториях. Широкий ассортимент химического магазина включает в себя множество необходимых химикам, лаборантам, медикам и другим специалистам товаров, начиная от лабораторной посуды и заканчивая измерительными приборами.

Узнайте, как легко выращивать кристаллы дома

Дети любят изучать , как выращивать кристаллы . Ой, кого я шучу, взрослые тоже! В выращивании собственных «жеодов» и наблюдении за их развитием с течением времени действительно есть что-то волшебное. В этом посте мы покажем вам кристаллов, которые проще всего вырастить, , а также 20 вариантов и другие типы кристаллов, изготовленных своими руками с использованием различных материалов.

Прежде чем мы начнем, давайте немного поговорим о науке выращивания кристаллов и о том, как легко выращивать кристаллы дома или в классе.

Этот пост содержит партнерские ссылки.

Что такое кристаллы?

Кристаллы — это твердый материал, состоящий из повторяющихся молекул. Кристаллы имеют плоские поверхности и грани.

Кристаллы образуются, когда перенасыщенный жидкий раствор охлаждается, а вода (растворитель) испаряется, оставляя растворенное вещество (вещество, растворенное в другом веществе), молекулы которого преобразуются в новые геометрические формы, то есть кристаллы.

Что такое перенасыщенный раствор? Когда такой минерал, как соль, растворяется в воде, вода может удерживать только определенное количество растворенного вещества.Когда максимальное количество растворенного вещества растворено в растворителе, говорят, что он насыщен. Он считается перенасыщенным, когда раствор содержит больше растворенного вещества, чем растворитель может растворить. Интересный факт: горячие жидкости могут содержать больше растворенных веществ, чем холодные.

Почему мы добавляем в перенасыщенный раствор что-то помимо растворенного вещества и растворителя? Примеси в растворе — это то место, где начинается процесс зарождения кристаллов. Очистители труб, галька, губка, затравочные кристаллы — это места, где начинают формироваться новые кристаллы.

  

Как выращивать кристаллы в домашних условиях?

Одно из самых больших заблуждений людей о кристаллах состоит в том, что вам нужны специальные ингредиенты или наборы, чтобы можно было выращивать кристаллы в домашних условиях. Фактически, в трех наиболее известных способах выращивания кристаллов используются простые ингредиенты для дома: сахар, бура и английская соль.

Для большинства проектов с кристаллами процесс один и тот же : вы смешаете перенасыщенный раствор воды и растворенное вещество, такое как соль или сахар, а затем суспендируете что-то в этом растворе, на котором могут образовываться кристаллы.

Ниже мы поделимся ссылками на различные рецепты кристаллов. Помимо отдельных ингредиентов для каждого рецепта, для большинства проектов по выращиванию кристаллов дома или в классе вам понадобятся:

  • Место: Поскольку кристаллам часто требуется 1-4 дня для роста, вам понадобится место, где они могут сидеть, не трогая детей или домашних животных, в течение нескольких дней.
  • Теплая и сухая среда: Не все, но многие кристаллы растут быстрее, когда они находятся в теплом и сухом месте, которое способствует испарению, критическому процессу роста кристаллов.
  • Дополнительные банки: Выращивание кристаллов может быть сложной задачей, поэтому планируйте делать больше партий, чем вам нужно. Я всегда собираю дополнительные банки и выращиваю как можно больше партий за раз. Таким образом, если некоторые из кристаллов не растут, у вас есть запасные части!

Какие кристаллы легче всего вырастить?

ЛУЧШИЙ ВЫБОР: КРИСТАЛЛЫ БОРАКСА

Я всегда рекомендую сначала выращивать кристаллы Боракса, потому что они достаточно надежны. Процесс заключается в добавлении буры в горячую воду, перемешивании до растворения и затем во взвешивании чего-либо в растворе для образования кристаллов.Очень просто!

Проделав это дома и в классе, мы узнали, что единственная ошибка, которой следует избегать, — это не дать Borax полностью раствориться в воде. Лучшие и самые большие кристаллы вырастают, когда бура полностью растворяется. И чем горячее вода, тем легче бура растворяется.

Как вырастить кристаллы буры

Материалы

  • Боракс
  • Банки каменщика
  • Ложка
  • Горячая вода
  • Очистители труб, помпоны , маленькие поддельные цветы
  • Палки / дюбели / карандаш для рукоделия

Инструкции

Необходимое время: 1 день.

  1. Нагрейте воду

    (Только для взрослых) Кипятите воду на плите. Дать остыть, чтобы не стало тепла.

  2. Смешайте ингредиенты в банке

    Базовое соотношение: 1 часть буры и 4 части воды. Для банки стандартного размера налейте в нее 2 стакана горячей воды, затем добавьте 1/2 стакана буры.

  3. Перемешать!

    Размешайте раствор до полного растворения буры. Самые большие кристаллы образуются, когда бура полностью растворяется.

  4. Добавьте устройство для очистки труб

    Сформируйте одно или два устройства для очистки труб по желанию и затем повесьте их на палку / дюбель / карандаш. Поместите устройство для очистки труб в раствор так, чтобы палочка для ремесла проходила через верх банки . Другие предметы, которые отлично подходят для выращивания кристаллов, — это помпоны и маленькие искусственные цветы. Как приклеить немного к своему очистителю для трубочки!

  5. Подождите

    Сделайте что-нибудь еще в течение 12-24 часов. Когда вы вернетесь, вы обнаружите, что на очистителях трубок растут прекрасные кристаллы!

  6. Слейте воду и отобразите

    Через 24-48 часов ваши кристаллы должны полностью сформироваться.Достаем из банки и сливаем воду.

Наконечники из кристаллов буры

  • Используйте стеклянную тару. Горячая вода может привести к деформации или расплавлению пластиковых банок.
  • Убедитесь, что устройство для очистки труб не касается стенок или дна банки. В противном случае он может прилипнуть к кристаллам, растущим на дне или стенках банки.
  • Если какая-либо из ваших прядей срастается, аккуратно разорвите их. Кристаллы буры довольно полезны.
  • Чтобы удалить кристаллы, которые могли образоваться на стенках вашей банки, просто наполните банку горячей водой и дайте Borax раствориться.

Другие идеи для выращивания кристаллов буры

Хрустальные имена

Фото: www.playdoughtoplato.com

Продолжить чтение


ВТОРОЙ ВЫБОР: КРИСТАЛЛЫ СОЛИ EPSOM

Кристаллы соли Эпсома растут быстро. В отличие от большинства других кристаллов, они лучше всего растут в прохладной среде, такой как ваш холодильник! Еще одна интересная особенность кристаллов английской соли заключается в том, что они могут быть крошечными ледяными осколками или каменными, каждая партия уникальна.Перейдите сюда, чтобы получить полные инструкции для кристаллов английской соли.

  

Еще кристаллы, чтобы попробовать

Теперь, когда вы увидели два кристалла, которые проще всего вырастить, вам захочется попробовать еще! Вот еще несколько популярных типов кристаллов, в том числе кристаллы воронения, кристаллы сахара и квасцы.

Как вырастить кристаллы сахара

Кристаллы сахара AKA Rock Candy — очень популярный тип кристаллов для выращивания и лучшая часть? Они съедобны! Они вырастают немного дольше, чем кристаллы буры или английской соли.Планируйте дать себе 3-7 дней, чтобы они развились.

Как выращивать воронение кристаллов

Мы любим воронение и соляные кристаллы! Это нежная цветная капуста, похожая на кристаллы, которые могут приобретать цвет, поэтому они являются любимым кристаллом , который выращивают в наших лагерях. Они действительно используют специальный ингредиент под названием bluing , добавку для стирки, которая раньше окрашивала пожелтевшие белые вещи в синий цвет и заставляла их снова выглядеть чистыми. Его можно легко найти здесь онлайн и недорого.Вот еще несколько замечаний по поводу этих кристаллов:

1. Им нужно 4-5 дней, чтобы полностью вырасти.

2. Лучше всего они растут в теплых условиях. Фактически, если вы поместите их на улицу в теплый солнечный день, вы можете ускорить процесс испарения и установки.

3. Они очень хрупкие. Если вы планируете выращивать их в рамках эксперимента на научной ярмарке, подумайте о том, как вы можете транспортировать их очень осторожно.

Более сложные кристаллы для выращивания

Приведенные выше кристаллы — это лишь некоторые из множества типов кристаллов, которые вы можете выращивать.Ниже приведены некоторые другие кристаллы, которые можно попробовать вырастить.

Я также хочу воспользоваться случаем, чтобы указать на ценный ресурс для выращивания кристаллов: это и это Уэйна. Если вы увлеклись выращиванием кристаллов, посетите этот веб-сайт, потому что он охватывает множество более продвинутых и экзотических кристаллов.

Надеюсь, вам понравилось, как легко выращивать кристаллы в домашних условиях! Чтобы узнать больше об идеях проекта Science Fair, посетите этот пост:


Вы увлечены воспитанием творческих детей?

Присоединяйтесь к более чем 22 179 родителям и педагогам, которые хотят общаться с детьми и развивать их творческий процесс с помощью волшебных, простых проектов, которые вы можете выполнять ВМЕСТЕ.

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать идеи проектов, а также предложения по некоторым нашим творческим продуктам.

Если вы хотите прочитать нашу политику конфиденциальности перед подпиской, перейдите сюда

 

Набор для выращивания кристаллов, Crystals: Educational Innovations, Inc.

NGSS

Этот продукт будет способствовать пониманию учащимися научных стандартов следующего поколения (NGSS) *, как показано в таблице ниже.
Элементарная Средняя школа Средняя школа
2-PS1-1

Учащиеся могут использовать этот набор для планирования и проведения различных исследований в классе виды материалов по наблюдаемым свойствам.

5-PS1-3

Учащиеся могут использовать этот набор для проведения наблюдений и измерений для определения материалов на основе их свойств.

DCI-2 / PS1.A: Структура и свойства вещества.

Из небольшого набора деталей можно построить множество разнообразных объектов.

MS-PS1-1

С помощью этого набора учащиеся могут разрабатывать модели для описания атомного состава простых молекул и их структур или свойств.

MS-PS1-3

Учащиеся могут использовать этот набор в расследовании, чтобы описать, что синтетические материалы происходят из природных ресурсов и могут оказывать влияние на общество.

HS-PS1-7

Учащиеся могут использовать этот набор для построения и пересмотра объяснения результата простой химической реакции на основе внешних электронных состояний атомов, тенденций в Периодической таблице и знания образцы химических свойств.

DCI-HS / PS1.A: Структура и свойства вещества.

В Периодической таблице элементы упорядочены по горизонтали по количеству протонов в ядре атома и помещены в столбцы с аналогичными химическими свойствами. Повторяющиеся паттерны этой таблицы отражают паттерны внешних электронных состояний.

Предлагаемые научные идеи 2-PS1-1
5-PS1-3
MS-PS1-1
MS-PS1-3
HS-PS1-2
DCI-2 / PS1.A
DCI-HS / PS1.A

Студенты могут использовать этот набор в различных практических химических лабораториях, чтобы связать структуру молекул со свойствами материалов. В процессе студенты узнают о насыщенных и пересыщенных растворах, затравочных кристаллах и скорости роста кристаллов.

* NGSS является зарегистрированным товарным знаком Achieve. Ни Achieve, ни ведущие государства и партнеры, разработавшие научные стандарты следующего поколения, не участвовали в производстве этого продукта и не поддерживают его.

Лучшие условия для выращивания кристаллов

Выращивание кристаллов дает учащимся и детям возможность узнать о геологии и о том, как кристаллы и горные образования образуются на протяжении тысяч лет. Они также могут поэкспериментировать, чтобы увидеть, как разные материалы (сахар, соль и квасцы) образуют разные виды кристаллов, а также использовать различные основы (пряжу, средства для чистки труб, бамбуковые шпажки), чтобы увидеть, как они влияют на рост кристаллов.Однако без правильных условий ваши кристаллы могут вообще не расти. Хотя кристаллы не требуют особого терпения, есть определенные вещи, которые вы можете сделать, чтобы убедиться, что ваши эксперименты увенчались успехом.

Перенасыщенные растворы

Независимо от того, какой материал вы выберете, ваша вода должна быть перенасыщена им для роста кристаллов. Это означает, что вы должны растворить в воде как можно больше выбранного вами материала. Материалы растворяются быстрее в теплой воде, поэтому она работает лучше, чем в холодной, поскольку в теплой воде молекулы движутся больше.Просто вливайте по одной ложке материала в теплую воду и энергично перемешивайте, пока он не исчезнет. Когда ваши материалы больше не исчезают и не оседают на дне вашей банки, вода становится перенасыщенной и готова к работе.

Основа из пористых кристаллов

Пористые материалы лучше всего работают в качестве основы для легкого роста ваших кристаллов. Воздушные пространства позволяют растворенному материалу занять большую поверхность на материале основания и привлечь больше растворенного материала, поскольку вода испаряется и оставляет твердые кристаллы.Грубые бамбуковые шпажки, пряжа, нитки, палочки для мороженого, средства для чистки труб и даже ткани очень хорошо подходят в качестве основы для хрусталя. Карандаши, скрепки и другие очень гладкие и плотные материалы не подойдут, потому что кристаллам не за что цепляться. Нейлоновая нить и леска работают только в том случае, если вы привяжете к концу кристалл с кристаллами; даже тогда кристалл будет расти в одном месте, а не взбираться по материалу.

Теплая и светлая атмосфера

Поскольку тепло является ключом к образованию кристаллов, для оптимального роста кристаллов окружающая среда в сосуде должна быть теплой.Теплый воздух способствует испарению воды, в результате чего кристаллы растут быстрее. Кристаллы все равно будут расти при более низких температурах, но для испарения воды потребуется гораздо больше времени. Для роста кристаллов также требуется свет. Опять же, кристаллы со временем вырастут в темноте, но это займет очень много времени. Свет испаряет воду так же, как тепло; Совместите их, поставив банку на теплый солнечный подоконник, и через несколько дней у вас будут кристаллы.

Growing Borax Crystals Fast For Kids

Кристаллы завораживают, и я точно помню научный проект, который я реализовал много лет назад, когда мы вырастили несколько потрясающих кристаллов.Но им понадобился ВЕЧНО, чтобы вырасти! Хотите узнать, как быстро вырастить кристаллы из буры? Следуйте нашему рецепту кристаллов буры, приведенному ниже, чтобы вырастить кристаллы буры за ночь для крутого научного эксперимента, который понравится любому рокхаунду или энтузиасту науки!

КАК ИЗГОТОВИТЬ КРИСТАЛЛЫ БОРАКСА!

КРИСТАЛЛЫ БОРАКСА

Создайте научный проект по выращиванию кристаллов буры, наполненный удивительной химией для детей, и это так просто! Выращивайте кристаллы на очистителях труб за ночь, на кухне или в классе!

Научиться выращивать кристаллы с помощью буры - это простой способ познакомить детей с формированием кристаллов.Вы также можете добавить некоторую информацию о процессе перекристаллизации, насыщенных растворах и растворимости! Вы можете узнать больше о науке, лежащей в основе нашего проекта по изучению кристаллов буры, внизу этой страницы.

К счастью, чтобы научиться выращивать кристаллы с помощью буры, не нужны дорогие или специальные принадлежности. Однако, если вы хотите научиться выращивать кристаллы без буры, попробуйте вместо этого выращивать кристаллы соли или выращивать кристаллы сахара!

Вы также можете научиться выращивать кристаллы буры на таких объектах, как яичная скорлупа, морские ракушки и даже тыквы.

Вы также можете использовать этот порошок буры для потрясающего слайма буры! Загляните в полку со стиральным порошком в супермаркете или в большом магазине, чтобы купить коробку с порошком буры.

ДЕТСКАЯ ХИМИЯ

Давайте оставим это базовым для наших молодых и молодых ученых! Химия - это то, как соединяются различные материалы и как они состоят, включая атомы и молекулы. Это также то, как эти материалы действуют в разных условиях.Химия часто является основой физики, поэтому вы увидите совпадение.

С чем бы вы могли поэкспериментировать в химии? Классически мы думаем о безумном ученом и о множестве пузырящихся стаканов! Да, есть приятные реакции между основаниями и кислотами, но также и выращивание кристаллов. Химия включает в себя материю, изменения, решения, и этот список можно продолжать и продолжать. Здесь мы исследуем простую химию, которую вы можете делать дома или в классе, что не слишком безумно, но по-прежнему доставляет массу удовольствия детям!

ВАМ ТАКЖЕ МОЖЕТ ПОНРАВИТЬСЯ: Классные химические эксперименты для детей

Щелкните здесь, чтобы получить БЕСПЛАТНЫЙ научный пакет для детей

РЕЦЕПТ КРИСТАЛЛОВ БОРАКСА

ПОСТАВКИ:

  • 8-10 Очистители труб, разные цвета
  • 1 ¾ чашки Borax
  • 5 пластиковых стаканчиков
  • Пищевой краситель (по желанию)
  • Леска
  • 5 деревянных шампуров
  • 4 стакана кипятка

СОВЕТЫ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ КРУПНЫХ КРИСТАЛЛОВ БОРАКСА

Вот несколько заметок, которые помогут вам начать выращивать большие кристаллы буры…

  1. Вы захотите установить свои 5 чашек в месте, где их никто не побеспокоит.Важно, чтобы дети не тряслись, не двигались или не перемешивали смесь после того, как вы наполнили чашки.
  2. Медленное охлаждение жидкости - огромная часть процесса. Как правило, мы обнаружили, что стекло работает лучше, чем пластик. Однако на этот раз пластиковые стаканчики сработали хорошо.
  3. Вы можете абсолютно превратить это в научный эксперимент, выращивая кристаллы буры при разных температурах.
  4. Если ваш раствор остывает слишком быстро, примеси не смогут выпасть из смеси, и кристаллы могут выглядеть неорганизованными и неровными.Обычно кристаллы имеют довольно однородную форму.

ДЕЛАЮЩИЕ КРИСТАЛЛЫ БОРАКСА

ШАГ 1. Возьмите очиститель труб и плотно намотайте его в виде гнезда. Чтобы увеличить его, разрежьте еще один очиститель труб пополам и намотайте его в гнездо. Сделайте как минимум 5 штук.

ШАГ 2. Привяжите короткий кусок лески к гнезду для чистки труб, а затем привяжите другой конец лески к шпажке. Гнездо для чистки труб должно свисать примерно на дюйм.

ШАГ 3.Доведите до кипения 4 стакана воды и добавьте бура, пока она не растворится. На дне кастрюли или емкости должно быть немного буры, которая не растворяется. Это позволяет узнать, что вы добавили достаточно буры в воду, и она превратилась в перенасыщенный раствор .

ШАГ 4. Налейте ¾ стакана смеси в каждую чашку и при желании добавьте в чашки пищевой краситель. Вам не нужно добавлять пищевой краситель в чашки, поскольку чистящие средства для трубок цветные, но это может сделать кристаллы более смелыми.

ШАГ 5. Поместите по одному гнезду для чистки труб в каждую чашку и положите шпажку на верхнюю часть чашек, чтобы они свободно свисали. Постарайтесь, чтобы очистители трубок не касались стенок или дна чашек. Если они все-таки соприкоснутся, кристаллы прикрепят очиститель труб к чашке. Они могут сломаться, когда вы попытаетесь его выдернуть.

ШАГ 6. Оставьте чистящие средства для труб в форме жеоды в растворе буры на ночь (или даже две ночи), пока на них не вырастет много кристаллов!

ШАГ 7.Выньте кристаллы буры из воды и дайте высохнуть на слое бумажных полотенец. После высыхания вы можете отрезать леску, и у вас будет великолепный кристалл для наблюдения за рокхаундом!

Обучение выращиванию кристаллов с помощью буры - это увлекательный эксперимент для детей, позволяющий им делать свои собственные жеоды кристаллов дома или даже в классе.

КАК ДОЛГО РАСТИ КРИСТАЛЛЫ БОРАКСА?

Оставьте очистители трубок в чашках на ночь, чтобы на них выросло много кристаллов! Вы не хотите встряхивать чашки, перемещая их или помешивая, но обязательно проверяйте их глазами, чтобы понаблюдать за процессом.Вы увидите, как процесс перекристаллизации начнется в течение нескольких часов!

Когда вы увидите хороший рост кристаллов, достаньте предметы из чашек и дайте им высохнуть на бумажных полотенцах в течение ночи. Хотя кристаллы довольно прочные, обращайтесь с кристаллическими жеодами осторожно.

Предложите своим детям достать лупы и проверить форму кристаллов!

НАУКА О КРИСТАЛЛАХ БОРАКСА

Выращивание кристаллов - это изящный химический проект, который представляет собой быструю установку с использованием жидкостей, твердых веществ и растворимых растворов.Здесь вы делаете насыщенный раствор с большим количеством порошка, чем может вместить жидкость. Чем горячее жидкость, тем более насыщенным может стать раствор. Это связано с тем, что молекулы в воде отдаляются друг от друга при повышении температуры, позволяя растворить большее количество порошка.

По мере остывания раствора в воде внезапно появляется больше частиц, поскольку молекулы снова движутся вместе. Некоторые из этих частиц начнут выпадать из приостановленного состояния, в котором они когда-то находились.Частицы начнут оседать на очистителях труб и образовывать кристаллы. Это называется перекристаллизацией . Как только крошечный затравочный кристалл запускается, большее количество падающего материала связывается с ним, образуя более крупные кристаллы.

Кристаллы твердые, с плоскими сторонами и симметричной формой и всегда будут такими (если только примеси не помешают). Они состоят из молекул и имеют идеально расположенный повторяющийся узор. Некоторые могут быть больше или меньше.

БОЛЬШЕ ВЕСЕЛЫХ КРИСТАЛЛОВ

РОСТ КРИСТАЛЛОВ БОРАКСА ДЛЯ ДЕТЕЙ

Щелкните изображение ниже или ссылку, чтобы открыть для себя еще массу интересных и простых занятий STEM прямо здесь.

Наука о растворимости: как вырастить лучшие кристаллы

Ключевые концепции
Химия
Растворимость
Насыщенность
Кристаллы
Очищение

Введение
Вы когда-нибудь задумывались, как делают кристаллы? Кристаллы бывают разных форм и размеров. Однако самые чистые и чистые кристаллы обычно также становятся самыми крупными по размеру. В этом упражнении вы сравните размер и форму кристаллов, выращенных при разных температурах.С помощью воды и буры, бытового чистящего средства, вы можете открыть для себя метод выращивания больших чистых кристаллов!

Фон
Химические реакции постоянно происходят вокруг вас - и внутри вас. Например, химическая реакция может превратить металл в красновато-коричневую ржавчину (железо в металле реагирует с кислородом воздуха или воды, и конечный продукт - это то, что мы называем ржавчиной). Химики проводят химические реакции, чтобы преобразовать одно химическое соединение в другое.Иногда, когда образуется несколько продуктов, химик может захотеть отделить одно соединение от других. Один из способов сделать это - использовать процесс, называемый перекристаллизацией, когда раствор соединений можно растворить в горячей воде, а затем охладить. По мере охлаждения одно вещество кристаллизуется (становится кристаллами) и может быть удалено из остальной жидкости, содержащей другое соединение.

Почему при остывании смеси появляются кристаллы? Это связано с растворимостью или наибольшим количеством чего-либо, что может быть растворено в чем-то еще, например, растворение порошкового чистящего средства, Borax, в воде.Растворимость большинства твердых веществ увеличивается с температурой. Другими словами, в горячей воде может быть растворено больше буры, чем в холодной. Таким образом, если горячая насыщенная смесь охлаждается, буры больше, чем может содержаться в более холодной воде, и поэтому бура может выпасть из смеси, образуя кристаллы.

Материалы
• Большая чаша
• Кубики льда
• Вода
• Строка
• Ножницы
• Два карандаша
• Две одинаковые банки или большие стаканы для питья
• Кастрюля
• Borax, также называемый бытовым уборщиком 20-Mule Team.Его можно найти в проходах для уборки многих продуктовых магазинов. (Соблюдайте осторожность при обращении с чистящими средствами - они могут повредить кожу и глаза, и их нельзя вдыхать.)
• Мерная столовая ложка
• Пластиковая пленка

Препарат
• Наполните большую миску кубиками льда наполовину, а затем добавьте воды, пока она не будет заполнена примерно на три четверти.
• Отрежьте два куска бечевки (они должны быть не меньше высоты банок или больших стаканов).Обвяжите конец одной нитки вокруг каждого из двух карандашей. Отрегулируйте длину струн так, чтобы, когда карандаш кладут на верхнюю часть одной из банок или больших стаканов, конец веревки свисал чуть выше дна банки. Сделайте струны одинаковой длины.
• Бура вредна при проглатывании, вдыхании или попадании в глаза; в редких случаях прикосновение к ней может вызвать сыпь. При обращении с ним рекомендуется соблюдать осторожность и наблюдение взрослых.

Процедура
• Наполните кастрюлю водой, достаточной для того, чтобы обе банки были заполнены почти полностью.Затем доведите воду до кипения на плите. Когда вода закипит, выключите конфорку, чтобы вода перестала кипеть. (Поскольку бура опасна при вдыхании или попадании в глаза, не рекомендуется растворять ее в кипящей воде.)
• Добавьте одну столовую ложку буры в воду и перемешивайте, пока она не растворится. Продолжайте добавлять по одной столовой ложке за раз, пока не перестанет растворяться. Вам, вероятно, понадобится около трех столовых ложек буры на каждый стакан воды. Как выглядит насыщенный раствор?
• Осторожно налейте равные количества насыщенного раствора буры в две банки.Каждая банка должна быть заполнена примерно на три четверти.
• Положите карандаш на верхнюю часть каждой банки так, чтобы веревка свешивалась в насыщенный раствор.
• Накройте верхнюю часть банок полиэтиленовой пленкой.
• Не трогайте одну банку на столешнице или столе при комнатной температуре. Поместите вторую банку в миску со льдом, которую вы приготовили. При необходимости отрегулируйте уровень воды в миске так, чтобы вода доходила как минимум на три четверти от высоты емкости, но не была настолько высокой, чтобы она попадала в емкость.
• Не трогайте банки как минимум пять часов. Регулярно проверяйте емкость со льдом и добавляйте лед, если он растаял.
• Проверяйте банки примерно раз в час, чтобы увидеть, как формируются кристаллы. Наблюдать за банкой в ​​миске может быть сложно - попробуйте посмотреть на веревку через крышку из полиэтиленовой пленки. Вы видите кристаллы, образующиеся на стенке одной из банок? Формируются ли кристаллы в одной банке раньше другой?
• По прошествии не менее пяти часов осторожно выньте карандаши и посмотрите на кристаллы на нитках. Как соотносятся размер, форма и количество кристаллов на каждой струне? Как вы думаете, почему это так?
Extra: В этом упражнении вы изучали образование кристаллов буры при двух разных температурах, но вы также можете попробовать другие температуры; один из способов - поставить одну из банок в холодильник. Как охлаждение смеси буры при другой температуре влияет на образование кристаллов?
Extra: Попробуйте сделать кристаллы из других материалов, например из сахара или соли. Насколько хорошо образуются кристаллы при использовании других смесей с водой?
Extra: Вы занимались этим не менее пяти часов. Как изменится ваш результат, если вы будете выращивать кристаллы в течение более длительного периода времени? Обязательно добавляйте кубики льда в водяную баню, чтобы она оставалась прохладной на протяжении всего занятия.

Наблюдения и результаты
Образовались ли более мелкие и обильные кристаллы в кувшине и на веревке в миске с ледяной водой, тогда как более крупные, меньшее количество кристаллов лучшей формы образовались в кувшине при комнатной температуре?

Когда горячая насыщенная смесь буры и воды охлаждалась, буры было больше, чем могло содержаться в более холодной воде, и поэтому эта бура выпала из смеси и образовала кристаллы.Кристалл состоит из молекул продукта, которые образуют определенный повторяющийся узор. Когда молекулы кристалла собираются вместе, другие продукты, которые часто считаются примесями или нежелательными продуктами химической реакции, плохо вписываются в структуру, как не подходит неправильный кусок головоломки. Если кристаллы формируются достаточно медленно, примеси будут отброшены, потому что они не подходят правильно, и вместо этого останутся в воде. Вот почему кристаллы в кувшине при комнатной температуре должны были быть больше и иметь форму куба.Но если раствор охлаждается слишком быстро, не остается времени для удаления примесей, и вместо этого они оказываются в ловушке внутри кристаллической структуры, и узор нарушается. Следовательно, кристаллы в чаше с ледяной водой должны были образоваться быстрее и в большем количестве, но были меньше и меньше кубической формы, потому что в них было больше примесей.

Дополнительные сведения для изучения
Кристаллизация, кафедра химии и биохимии Университета Колорадо в Боулдере
Как вырастить большие кристаллы: советы, хитрости и методы, от About.com
Кристаллохимия (pdf), от Королевского химического общества
Crazy Crystal Creations: Как вырастить лучшие и самые большие кристаллы, от друзей науки

Это занятие предоставлено вам в сотрудничестве с Science Buddies

метров Кристаллы могут вырасти всего за несколько дней

(Изнутри науки) - Когда дело доходит до геологических событий, которые происходят быстро, вы можете подумать о землетрясении или извержении вулкана. Но согласно новому исследованию, рост кристаллов также может происходить с удивительно быстрыми темпами.

«Должен признаться, я никогда не ожидал, что скорость будет такой же высокой, как раньше», - сказал Патрик Фелпс, докторант геологии в Университете Райса в Хьюстоне, штат Техас. Фелпс является соавтором статьи, опубликованной в этом месяце в журнале Nature Communications , в которой показано, что большие кристаллы, более метра в длину, могут вырасти за считанные дни. Исследователи рассчитали скорость роста более мелких кристаллов, но кристаллы метровой длины были обнаружены в аналогичных типах горных пород.

Проект начался много лет назад, когда Фелпс рассматривал докторские программы.Во время посещения Университета Райса он разговорился с геологом Син-Тай Ли. Ли задал молодому студенту вопрос: задумывались ли вы когда-нибудь о том, как быстро растут кристаллы? Вы знаете, действительно большие, как то, что вы можете увидеть на страницах журнала National Geographic ?

«Я думал, что это должно занять 10 000 или 100 000 лет», - вспоминал Фелпс. И Ли сказал: Что, если бы это было совсем не так долго?

Фелпс с головой погрузился в исследования магматических горных пород, называемых пегматитами, которые образуются под землей в результате охлаждения магмы и содержат взаимосвязанные кристаллы, иногда очень большие.Ему удалось получить образцы из шахты в южной Калифорнии.

Он использовал катодолюминесценцию, которая по существу стреляет электронами в кристалл. Электроны поглощаются дефектами кристаллической решетки, выделяя видимый свет при распаде. «Приятно видеть, как меняются цвета», - сказал Фелпс. «Вы переходите от этого прозрачного кварца к этому странному оранжевому и фиолетовому цвету - эти цвета вызваны дефектами».

Затем красочная карта кристалла указала исследователям, где искать микроэлементы.Они использовали другой метод, называемый лазерной абляцией, чтобы понять расположение микроэлементов, которое показало скорость роста. Один интригующий вывод: кристалл не везде растет с одинаковой скоростью. Похоже, что середина растет медленнее, и исследователи смоделировали подъем по краям, объяснил Фелпс.

Текущее исследование сосредоточено на кристаллах кварца, которые в изобилии и важны, но Фелпс надеется исследовать другие типы минералов в будущем. Например, понимание роста кристаллов может помочь исследователям предсказать, где искать литий, минерал, который жизненно важен для современной жизни из-за его использования в батареях.

Лучшие наборы для выращивания кристаллов для детей | Scholastic

Наука легко может ощущаться как магия, особенно когда задействованы кристаллы. Вот почему мне и моим детям понравились наборы для занятий с животными Grow Your Own Crystal ... от Klutz.

Мои 5-8-летние дети умоляли вырастить кристаллы своими руками в течение нескольких месяцев, но мне было немного страшно взяться за эту задачу. Если вы поищете в Интернете учебные пособия, вы найдете десятки сообщений о том, какие химические вещества покупать и сколько недель вам придется ждать, чтобы увидеть результаты.

Все это звучало немного подавляюще.

Но когда мои редакторы в Scholastic предложили мне прислать мне наборы для выращивания кристаллов Klutz для проверки, я был более склонен попробовать научный эксперимент, потому что он выглядел совершенно забавным и доступным - а кристаллы занимают всего четыре-восемь часов, чтобы расти.

Klutz в настоящее время имеет четыре набора хрустальных животных:

С помощью этих наборов дети учатся выращивать кристаллы, украшающие фигурки животных.В каждый набор входит точное количество кристаллического порошка, которое вам нужно, средства для чистки труб, живописный фон для животного и красочная, легко читаемая инструкция с интересными фактами о кристаллах.

Очистители трубок образуют рога, крылья, плавники или другие детали на фигурках, а кристаллы покрывают очистители трубок по мере их роста, в результате чего животные имеют детали, похожие на драгоценные камни. Они очаровательны!

Когда мои дети пришли из школы домой, они были взволнованы, увидев, что у животных уже выросли тонны кристаллов.Это занятие приносит обещанный результат, и моим детям это очень понравилось.

Я также оценил, что это занятие было легко убрать впоследствии, в отличие от другой партии липкой слизи.

Вырастив этих хрустальных животных, мои дети с нетерпением ждут еще одного научного эксперимента, который мы могли бы провести вместе. Видеть их интересующихся наукой - потрясающее чувство.

Купите эти комплекты прямо сейчас! Вы можете найти все комплекты Klutz в магазине Scholastic Store.

Чтобы получить больше книг и идей для чтения, подпишитесь на на нашу рассылку Scholastic Parents.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *