Дослідницький проєкт "Вирощування кристалів солі"

При виконанні дослідницької роботи в рамках навчального проєкту з фізики на тему «Вирощування кристалів солі» учениця 10 класу дослідила етапи процесу вирощування кристалів, визначила основні поняття та класифікацію кристалів, з'ясувала фактори, що впливають на ріст кристалів та розповіла які в наш час існують cпособи прискорення кристалізації.

Докладніше про роботу:

У експериментально-дослідницькій роботі про вирощування кристалів солі, виконаній ученицею 10 класу в рамках предмету "фізика", покроково досліджено дивовижний процес вирощування кристалів. Авторка зростила свої кристали солі власноруч та провела поетапний опис своїх дій, додавши фотографії, зроблені під час дослідницького експерименту.

В рамках роботи над навчальним дослідницьким міні-проєктом з вирощування кристалів солі проведено дослідження процесу кристалізації як прикладу фізичного процесу, в якому розчинена речовина переходить у тверду форму. Вирощування кристалів солі цікаве для дітей заняття, що сприяє популяризації як фізики, так і хімії.

Зміст

Вступ

1. Основні поняття та класифікація кристалів.
2. Чому вирощування кристалів солі цікаве?
3. Процес вирощування кристалів солі.
4. Фактори, що впливають на ріст кристалів.
5. Способи прискорення кристалізації.
6. Отриманні результати.

З чого вирощують кристали? Комусь може здатися, що для того, щоб виростити кристал потрібні важкодоступні і дорогі реактиви, однак все набагато простіше – речовини, які підходять для наших цілей, легко доступні в побуті. До них відноситься і звичайна кухонна сіль.

Мета: дослідження процесу кристалізації як прикладу фізичного процесу, де розчинена речовина переходить у тверду форму.

Актуальність:

1. Проєкт дозволяє учням ознайомитися з базовими поняттями, такими як кристалізація, розчинність;
2. Вирощування кристалів солі також буде цікавим для дітей та молоді, що сприяє популяризації науки.

Деякі цікаві факти

У перекладі з грецької, слово «кристал» означав «лід». Проте пізніше кристал придбав і ще одну назву — гірський кришталь. Він дуже гладкий і має плоскі грані. Більше такого ніде не знайдеш. У кристалах всі атоми розташовані так, щоб з них утворювалася трехмерно-періодична укладка. Таким чином, на поверхні ми бачимо кристалічну решітку....

Найкрупніші кристали існують в Мексиці, у двох печерах. На глибині більше 300 метрів знаходяться кристали довжиною в 10-15 м. А самі такі складаються з селеніту — прозорий гіпс. Кристали відтворюють самі себе і таким чином ростуть. Існує, крім природного утворення кристалів, штучні.

На сьогоднішній день люди, які вирощують штучні кристали заробляють величезні гроші. Адже з «несправжніх» роблять такі дорогоцінні камені як сапфір і рубін. А це — мільйони, якщо не мільярди.... Представники найбільших і крихітних кристалів зберігаються в Австрії в музеї «Кришталеві світи». Найкрупніший важить більше 62 кг і має 310 тис. карат. Крихітний же варіант кристала в діаметрі не досягає і одного сантиметра. Всі вони належать до самої знаменитої ніші «Сваровські» і занесені в книгу рекордів Гіннеса.

Кристал - тверде тіло, з упорядкованою внутрішньою будовою, що має вигляд багатогранника з природними плоскими гранями та має кристалічну градку.

Насичений розчин - це розчин, у якому розчинена речовина насичена і більше не може розчинити додаткову кількість речовини за певних умов

Монокристал - це кристал, який складається з одного єдиного кристалічного зерна, без будь-яких меж або границь між зернами.

Кристалізація - процес формування кристалів з розчину, розплаву або пари.

Розчинність - це міра здатності речовини розчинятися у розчиннику при певних умовах, таких як температура та тиск.

Кристалографія - наука про кристали, яка вивчає їх структуру, властивості та процеси утворення.

Полікристал - це кристал, який складається з декількох кристалічних зерен або кристалів, які знаходяться поруч і розташовані в різних орієнтаціях.

Естетична краса
Кожен вирощений кристал солі унікальний і має свою неповторну геометричну форму та прозорість, створюючи справжнє естетичне задоволення.

Практична цінність
Вирощені кристали солі можна використовувати в різних сферах, наприклад, у декорі, освітленні, навіть у медицині, що надає цьому захопленню практичне значення.

1. Приготування розчину
   Спочатку готуємо концентрований розчин солі. Додаємо сіль до гарячої води до тих пір, поки сіль більше не розчиняється.
2. Фільтрація розчину
   Фільтруємо розчин, щоб видалити будь-які тверді частинки або домішки, які можуть перешкодити кристалізації.
3. Повільне охолодження
   Поміщаємо фільтрований розчин у чисту ємність і даємо йому повільно охолонути.
4. Утворення зародків
   Коли розчин охолоне, на дні ємності почнуть формуватися перші зародки кристалів.
5. Ріст кристалів
   Поступово кристали будуть збільшуватися в розмірі, поглинаючи сіль з розчину. Важливо контролювати температуру, щоб забезпечити рівномірний ріст.

Температура
Температура має ключовий вплив на процес кристалізації. Оптимальна температура сприяє повільному та рівномірному росту кристалів, забезпечуючи їх правильну кристалічну структуру.

Концентрація розчину
Збалансована концентрація солі у розчині забезпечує ідеальні умови для кристалізації. Надто низька концентрація уповільнює процес, а надто висока може призвести до утворення грубих та неправильних кристалів.

Тиск
Зміни тиску навколишнього середовища також впливають на ріст кристалів. Стабільний тиск сприяє плавному нарощуванню кристалічної структури, тоді як різкі перепади можуть спричинити її деформацію.

Підвищення температури
Нагрівання розчину збільшує швидкість випаровування води, що прискорює процес кристалізації солі.

Додавання затравки кристалів
Введення в розчин уже сформованих кристалів солі дає їм можливість швидше рости й збільшуватися в розмірах.

Механічне перемішування
Постійне помішування розчину запобігає утворенню локальних застійних зон, що сприяє рівномірному росту кристалів.

Зменшення розмірів контейнера
Використання більш компактного посуду збільшує рівень пересичення розчину, що прискорює процес кристалізації.

У ході проведення дослідження було помічено явище кристалізації не лише у контейнері, а й на предметах:

Підсумком проведеної дослідницької роботи з вирощування кристалів солі є вивчення нами основних понять та класифікації кристалів, доведення цікавості процесу вирощування кристалів солі дітьми, виявлення факторів, які впливають на ріст кристалів.

В результаті роботи над навчальним дослідницьким проєктом з фізики ми виконали вирощування кристалів солі в експериментальних умовах, найголовніше - визначили способи прискорення кристалізації, які можна буде використовувати у майбутніх дослідженнях та експериментах.

1. http://gutpfusik.blogspot.com/2012/05/blog-post.html
2. https://naurok.com.ua/tema-viroschuvannya-kristaliv-v-domashnih-umovah-339445.html
3. https://paralleli.if.ua/12849-yak-zrobiti-kristal-soli-shvidko-v-domashnikh-umovakh.html
4. https://youtu.be/gA0FctYYfsE?si=5P_FNwwCEFoqPXIc та інші джерела глобальної мережі Інтернет.