Kristalların sehrli dünyası. Kristallar haqqında yaradıcı iş Uşaqlar üçün kristallar haqqında maraqlı faktlar

Əvvəlcə kristallar qaya kristalı adlanırdı - soyuq gözəlliyi ilə qüsursuz şəffaf kvars. Əvvəlki dövrlərdə, elm adamları hələ də onların əmələ gəlməsinin səbəbini və prinsipini izah edə bilmədiklərində, kristallar hər cür sehrli xüsusiyyətlərə sahib idilər, bu, xəstələri sağalda bilən və ya gələcəyi göstərə bilən sehrli kristallardan bəhs edən çoxsaylı əfsanə və nağıllarla sübut edilmişdir. Müasir kristal fizikası kristalları uzun müddət kəfənləmiş bütün bu romantik dumanı dağıtdı və elmi baxımdan kristalın nə olduğunu aydın şəkildə izah etdi.

Kristal - bu nədir

Kristal bərkdir təbii mənşəli və ya laboratoriya şəraitində formalaşmış, müntəzəm çoxüzlü formaya malikdir. Kristalın düzgün forması onun daxili quruluşuna əsaslanır - kristalı təşkil edən maddənin hissəcikləri (molekullar, atomlar və ionlar) onun içərisində müəyyən bir şəkildə yerləşir və vaxtaşırı təkrarlanan üçölçülü fəza düzülüşü təşkil edir, əks halda. "kristal qəfəs" adlanır.

Kristalların növləri və növləri

Kristalları tədqiq edən elm adamları "ideal kristal" və "əsl kristal" kimi anlayışlar arasında fərq qoyurlar.

Mükəmməl Kristal

İdeal kristal kristalın bir növ mücərrəd riyazi modelidir ki, burada onun kristal qəfəsinə, tam simmetriyasına və mükəmməl düz kənarlarına uyğun olan tamamilə düzgün forma verilir. Sadə dillə desək, ideal kristal müəyyən bir kristal növünə xas olan bütün keyfiyyətlərin, xassələrin və xüsusiyyətlərin tam dəstinə malik olan kristaldır.

Əsl kristal

Həqiqi kristal əslində mövcud olandır. İdealdan fərqli olaraq daxili quruluşunda bəzi qüsurlar var, kənarları mükəmməl deyil, simmetriyası azalıb. Lakin bütün bu çatışmazlıqlara baxmayaraq, əsl kristal onu kristal edən əsas xassəni özündə saxlayır - onun tərkibindəki hissəciklər nizamlı qaydada düzülür.

Kristalların mənşəyi

Təbii kristallar ultra yüksək temperatur və böyük təzyiq şəraitində uzun müddət Yerin dərinliklərində yaranır və böyüyür.
İnsanlar süni kristalları təkcə laboratoriyalarda deyil, hətta evdə də yetişdirməyi öyrəniblər. Yeri gəlmişkən, məqaləmizdən adi süfrə duzunun bir həllindən duz kristalını özünüz necə yetişdirəcəyinizi öyrənə bilərsiniz.

Kristallar əmələ gətirən maddələr

Kristallar təkcə almaz, ametist, zümrüd, sapfir və digər qiymətli və yarı qiymətli daşlar deyil, bəzilərimizin inanmağa adət etdiyi kimi. Bu ən məşhur və gözəl kristallara əlavə olaraq, təbiətdə kristal quruluşa malik bir çox başqa maddələr var. Kristal əmələ gətirmək qabiliyyətinə malik olan ən çox yayılmış maddə adi sudur. Hətta uşaqlar su kristallarının necə göründüyünü bilirlər - buz və qar dənəcikləri hamıya yaxşı məlumdur.

Məktəblilər, tələbələr, aspirantlar və gənc alimlər üçün nanosistemlər, nanomateriallar və nanotexnologiyalar sahəsində Ümumrusiya İnternet Olimpiadası "Nanotexnologiyalar - gələcəyə sıçrayış!"

1575 nömrəli GBOU Liseyi, Moskva

Yaradıcı iş
Kristallar haqqında
İş Moskva, 1575 nömrəli GBOU Liseyinin şagirdləri tərəfindən aparılmışdır:

Logvinova Sofiya, 8-ci sinif

İş rəhbəri:

Choporova Janna Vladislavovna, fizika müəllimi, 1575 nömrəli liseyin təbiət elmləri kafedrasının müdiri,

Tərbiyəçi: Olqa Usoviç, Moskva Dövlət Universiteti

annotasiya
Kristallar haqqında
İşin məqsədi: təbii kristalın nə olduğunu, xassələrini öyrənin, ammonium monofosfatdan kristallar yetişdirin.
Uyğunluq: Kristallar öz gözəlliyi, nizamlı forması və sirri ilə çoxdan insanların diqqətini cəlb etmişdir. Bu cisimlər bütün həyatımızı əhatə edir, çünki onların tərkibində buz, qar, qar dənəcikləri və bir çox qiymətli və yarı qiymətli daşlar, həmçinin bərk maddələr, atomların nizamlı şəkildə düzüldüyü, kristal qəfəs əmələ gətirdiyi. Hətta Lomonosov kimi məşhur alim də kristallara maraq göstərirdi: “...Tək maraq insanı Rusiyanın yeraltı təbiətinin içini bilməyə sövq edir və onu elmin ümumi inkişafı üçün təsvir edərək, elmi şuraya göstərməyə sövq edir”.

Tapşırıqlar: 1.Kristal və mineralın nə olduğu haqqında məlumat tapın

2. Qum kolleksiyası toplayın

3. Qumun nə olduğu haqqında danışın

4. Kristal yetişdirmə təcrübələrini aparın

Nəticələr:

Kristalların böyümə tarixini xatırladığını öyrəndik
Ammonium fosfatdan kristallar, eləcə də kapilyar böyümə səbəbindən kartonda kristallar yetişdirdik.
Kiçik bir qum kolleksiyası hazırladı

almaz və qrafit nanoalmaz 7

3. Kristalların xassələri. 8

5. Nəzəri hissə: "kristal böyüməsi." 12

Yaranan kristallar: 13

Biblioqrafiya. 15

“Demək olar ki, bütün dünya kristaldir.

Dünyanı kristal və onun bərk cisimləri idarə edir,

sadə qanunlar"

Akademik Fersman A.E.

Giriş.

2.1 Kristalların növləri.

Quruluşundan asılı olaraq kristallar ion, kovalent, molekulyar və metallara bölünür.

İon kristalları alternativ kationlardan (müsbət yüklü ion) və anionlardan (mənfi yüklü ion) qurulur. müəyyən bir qaydada elektrostatik cazibə və itələmə qüvvələri. İon kristalları qeyri-üzvi və üzvi turşuların, oksidlərin, hidroksidlərin və duzların əksər duzlarını əmələ gətirir. Kovalent kristallarda (onlara atomik deyilir) kristal qəfəsin düyünlərində kovalent (valent elektron buludlarının üst-üstə düşən cütləri ilə əmələ gəlir) bağları ilə bağlanan eyni və ya fərqli atomlar var. Bu əlaqələr güclüdür və müəyyən bucaqlara yönəldilmişdir. Tipik bir nümunə almazdır; onun kristalında hər bir karbon atomu tetraedrin təpələrində yerləşən dörd başqa atoma bağlıdır.

Molekulyar kristallar, nisbətən zəif cazibə qüvvələrinin hərəkət etdiyi təcrid olunmuş molekullardan qurulur. Nəticə etibarı ilə belə kristalların ərimə və qaynama nöqtələri xeyli aşağı olur, sərtliyi isə aşağı olur. From qeyri-üzvi birləşmələr molekulyar kristallar çoxlu qeyri-metallar (nəcib qazlar, hidrogen, azot, ağ fosfor, oksigen, kükürd, halogenlər), molekulları yalnız əmələ gələn birləşmələr əmələ gətirir. kovalent bağlar. Bu tip kristal həm də demək olar ki, bütün üzvi birləşmələr üçün xarakterikdir.

Metal kristalları təmiz metalları və onların ərintilərini əmələ gətirir. Belə kristalları qırıq metallarda, eləcə də sinklənmiş təbəqənin səthində görmək olar. Metalların kristal qəfəsi mobil elektronlarla (“elektron qazı”) bağlı olan kationlardan əmələ gəlir. Bu struktur kristalların elektrik keçiriciliyini, elastikliyini və yüksək əks etdirmə qabiliyyətini (parlaqlığını) müəyyən edir.

İdeal və həqiqi kristalı ayırmaq lazımdır.

2.2 Mükəmməl kristal.

Bu, əslində tam, özünəməxsus simmetriya, ideallaşdırılmış hamar hamar kənarları olan riyazi obyektdir.

2.3 Əsl kristal.

O, həmişə şəbəkənin daxili strukturunda müxtəlif qüsurları, üzlərdə təhrifləri və nizamsızlıqları ehtiva edir və spesifik böyümə şəraiti, qidalanma mühitinin heterojenliyi, zədələnmə və deformasiyalar səbəbindən çoxüzlü simmetriyanın azaldılmasına malikdir. Həqiqi kristalın mütləq kristalloqrafik üzləri və nizamlı forması yoxdur, lakin o, öz əsas xüsusiyyətini - kristal qəfəsdə atomların nizamlı mövqeyini saxlayır.

Belə strukturları vizual şəkildə göstərmək üçün düyünlərində maddənin atomlarının və ya molekullarının (və ya ionlarının) mərkəzləri yerləşdiyi kristal qəfəslərdən istifadə olunur. Minimum ölçülü qəfəs elementi vahid hüceyrə adlanır. Bütün kristal qəfəs vahid hüceyrənin müəyyən istiqamətlərə paralel köçürülməsi ilə tikilə bilər.

Çox vacib olan kristallar öz tarixlərini, “doğum yerlərini” xatırlayırlar.
Kristallar əmələ gəlir:

Kimyəvi reaksiya nəticəsində maddənin əmələ gəlməsi anında

Duz molekuluna su molekulu əlavə edildikdə

Məhluldan məhlul çökdükdə

Keçid zamanı qaz və ya maye maddə bərkə
Kristallar böyüdükdə atomlar müəyyən bir ardıcıllıqla düzülür. Bu zaman xarici təsir baş verir (temperatur, təzyiq dəyişiklikləri). Buna görə dislokasiyalar yaranır, buna görə atomlar fərqli bir ardıcıllıqla düzülür. Məlum olub ki, dislokasiyaya baxaraq bu kristalın haradan gəldiyini, necə əmələ gəldiyini və yaxınlıqda baş verənləri başa düşmək olar. məsələn, qar dənəcikləri eyni ola bilməz, çünki tamamilə eyni əmələ gəlmə şərtləri, çirkləri ola bilməz, lakin onların hamısı altıbucaqlı bir forma malikdir, çünki oxşar əsas tərkibə malikdirlər və şərtlər də məhduddur (0-dan aşağı temperatur və s.) .
Almaz, qrafit və nanoalmaz fərqli xüsusiyyətlərə malik kristalların mütləq fərqli maddələrdən ibarət olmadığına bir nümunədir. Bu maddələr tərkibinə görə eynidir və onlar yalnız kristal qəfəsin strukturunda fərqlənirlər. Nanoalmazlar təbiətdə meteoritlərin təsirindən əmələ gələn kraterlərdə aşkar edilib. Nanoalmazlar nanoelektron elementlərin yaradılmasında istifadə olunur.

almaz və qrafit nanoalmaz

nano almaz

Kimə
almaz və qrafitdən ibarət kristal qəfəs

Kristalların xassələri.

Həyatımızda tapılan həqiqi kristalların sehrli xüsusiyyətləri olmasa da, daha az maraqlı xüsusiyyətlərə malikdir, məsələn:

3.1 Simmetriya.

Atom quruluşunun qanunauyğunluğu (bir kristal simmetriya çevrilmələri ilə özü ilə birləşdirilə bilər). Təbiətdə cəmi 230 fərqli var kosmik qruplar, bütün mümkün kristal strukturları əhatə edir (bunu rus alimi E.S. Fedorov qurmuşdur)

3.2 Anizotropiya.

Anizotropiya müxtəlif istiqamətlərdə kristalların xassələrindəki fərqdir. Anizotropiyadır xarakterik xüsusiyyət kristal cisimlər. Bu halda anizotropiyanın xassəsi ən sadə formada yalnız monokristallarda özünü göstərir. Polikristallarda bütövlükdə bədənin anizotropiyası mikrokristalların təsadüfi oriyentasiyası səbəbindən görünməyə bilər və ya hətta xüsusi kristallaşma şəraiti, xüsusi emal və s.

Kristalların anizotropiyasının səbəbi atomların, molekulların və ya ionların nizamlı düzülüşü ilə onlar arasındakı qarşılıqlı təsir qüvvələrinin və atomlararası məsafələrin müxtəlif istiqamətlərdə qeyri-bərabər olmasıdır. Molekulyar kristalın anizotropiyasının səbəbi də onun molekullarının asimmetriyası ola bilər. Makroskopik olaraq, bu fərqlilik adətən yalnız əgər görünür kristal quruluşuçox simmetrik deyil.

Qum kristalları.

Təbii kolleksiya
Qum gözəl təbii kolleksiyalar yaradır.

Səhrada yağıntı düşəndə su tez bir zamanda quma hopur. Qumda çoxlu gips varsa, onun hissəcikləri yuyulur və su ilə daha da dərinləşir. Güclü istilik səbəbindən su yenidən səthə qalxır. Su tamamilə buxarlananda yeni gips kristalları əmələ gəlir. Mineralın əmələ gəlməsi qum qatında baş verdiyindən, qum kristalın bir hissəsinə çevrilir. Saharaya səfər etmiş turistlər isə bu daşları - səhra qızılgüllərini öz kolleksiyalarına götürməkdən məmnundurlar. "Səhra gülünün" ləçəklərinin diametri 2-3 millimetrdən bir neçə desimetrə qədər dəyişir. Kristalların rəngi tamamilə onların əmələ gəldiyi qumun rəngindən asılıdır. Ağ "səhra qızılgülləri" Tunis Saharasında, qara qızılgüllərə Argentina səhralarında rast gəlinir.

Foto Choporov A. Sahara səhrası. Təbii kolleksiya. "Səhra gülü" - qumdaşı

İndiki vaxtda müxtəlif çimərliklərdən və vulkanlardan qum toplamaq qeyri-adi deyil. Amma az adam bilir ki, qum kolleksiyası həm də kristallar toplusudur. Hər qum dənəsi kiçik bir kvars kristalıdır!

Karxananın qumu əsasən sarı kvars kristallarından ibarətdir və minimum miqdarda çirkləri ehtiva edir. Gozo vulkanının qumunda obsidian və ya vulkanik şüşə ola bilər. Yunanıstandan gələn qumda bir çox qum dənələri kvars kristalları deyil, digər maddələrin kiçik minerallarıdır. Tunis çimərliklərindən gələn ağ qumda praktik olaraq heç bir yad maddələr yoxdur. Hamısı ağ kvars kristallarıdır. Qumdaşı, "birləşmiş" qum dənələrindən ibarət möhkəm bir daşdır. Qaya kristalının qumla çox ortaq cəhətləri var. Bunlar da kvars kristallarıdır, lakin qaya kristalının ölçüləri daha böyükdür.

Şəkil 1. Karxanadan adi qum. Şəkil 2. Tunisin ağ çimərliklərindən qum

Şəkil 3. Vulkanik qum

Yunanıstandan. Şəkil 4. Obsidianın doğulması

Şəkil 5. Qozo adasından qum.
Şəkillər mikroskopla 10 böyüdücü ilə çəkilib.

5. Nəzəri hissə: “böyüyən kristallar”.

5.1 Niyə kristallar yetişdirilir

Ətrafımızdakı demək olar ki, bütün bərk cisimlər artıq kristal quruluşa malikdirsə, niyə süni kristallar yaradılır?

Əvvəla, təbii kristallar həmişə kifayət qədər böyük deyil, çox vaxt heterojendirlər və arzuolunmaz çirkləri ehtiva edirlər. Süni şəkildə yetişdirildikdə təbiətdəkindən daha iri və təmiz kristallar əldə etmək mümkündür.

Təbiətdə nadir və yüksək qiymətə malik olan, lakin texnologiyada çox zəruri olan kristallar da var. Buna görə də almaz, kvars və korund kristallarının yetişdirilməsi üçün laboratoriya və zavod üsulları işlənib hazırlanmışdır. Laboratoriyalarda texnologiya və elm üçün lazım olan iri kristallar, süni qiymətli daşlar, dəqiq alətlər üçün kristal materiallar yetişdirilir; Həmin kristallar da orada yaradılır və kristalloqraflar, fiziklər, kimyaçılar, metallurqlar, mineraloqlar tərəfindən öyrənilir, onlarda yeni əlamətdar hadisələr və xassələr aşkar edilir. Ən əsası isə kristalları süni şəkildə böyütməklə təbiətdə ümumiyyətlə olmayan maddələr, bir çox yeni maddələr yaradırlar. Akademik Nikolay Vasilyeviç Belovun fikrincə, böyük kristal elm və texnologiyada davamlı olaraq inqilab edən kristalın heyrətamiz xüsusiyyətlərinin təzahürü, öyrənilməsi və istifadəsi üçün obyektdir.

Laboratoriya və fabriklərdə texnologiya üçün tələb olunan xüsusiyyətlərə malik süni kristalların yaradılması üsulları getdikcə təkmilləşir, belə desək, kristallar “ölçmək” və ya “sifariş vermək”.

Həmçinin, biz kristallar yetişdirəndə sanki nağıl parçası yaradırıq. Sanki sehrli şəkildə kristallar tozdan və sudan böyüyür. O da maraqlıdır ki, “nağıl”ın elmi izahını öyrənəndə bizə elə gəlir ki, bizi əhatə edən hər şey nağıldır. Yalnız sehrbazlar deyil, kimyaçılar, sehrli toz deyil, ammonium monofosfat, sehrli xüsusiyyətləri və gözəlliyi ilə sehrli bir kristal deyil, adi, lakin həmişə gözəldir.

6.Kristalları özünüz yetişdirin

Kristallar əmələ gəlir:

Kimyəvi reaksiya nəticəsində maddənin əmələ gəlməsi anında
Duz molekuluna su molekulu əlavə edildikdə
Məhluldan məhlul çökdükdə
Qaz və ya maye maddə bərk hala çevrildikdə

6.1 Ammonium fosfat kristalları.

Materialların hazırlanması. Bizə lazım olacaq: ammonium fosfat, ölçü stəkanı, qaynar su, qarışdırıcı çubuq, kristallar üçün konteyner (ikinci növ, həmçinin daşlar yetişdirmək üçün).

25 q ammonium fosfat üçün 70 ml isti su əlavə edin və ammonium fosfat həll olunana qədər hərtərəfli qarışdırın.

A) alınan məhlulu bir qaba tökün və təxminən bir gün gözləyin.

B) 1. Daşları kristallar üçün konteynerə tökün.

2. Məhlulu konteynerə tökün və təxminən bir həftə gözləyin.

3.Bir parça yaşıl kağızı başqa bir məhlulla isladın.

Siz həmçinin kartonda kristallar yetişdirə bilərsiniz (karton məsaməli bir quruluşdur). Kartonun kənarlarını zımpara ilə sürtmək və məhlula yerləşdirmək lazımdır. Diaqram bu prosesin necə baş verdiyini göstərir. Məhlul kapilyarlar vasitəsilə kartonun kənarlarına çatır, buxarlanma və kristallaşma baş verir, məhluldan kristallar böyüyür.

Kristal böyümə prosesinin sxemi: kapilyarlar - buxarlanma - kristallaşma

Nəticələr: (ammonium fosfat kristalları): (Müəllifin şəkli)

Bu kristal sistem qeyri-xətti elektrik xüsusiyyətlərinə malik perspektivli material olan ammonium dihidrogen fosfat kristallarını ehtiva edir.

Nəticələr:

1. Kristalların böyümə tarixini xatırladığını öyrəndik

2. Biz ammonium fosfatdan kristallar, eləcə də kapilyar böyümə səbəbindən kartonda kristallar yetişdirdik.

3.Qumdan mini kolleksiya hazırlayıb

Biblioqrafiya.

1. “Heyrətləndirici Nanostrukturlar”, Kenneth Deffeys və Stephen Deffeys Prof. L. N. Patrikeev, Binom 2011

2. “Daşlar və minerallar” Populyar elm. nəşr. Moskva, Mir, 1986
2011 -> Trigeminal nevralji üçün refleksoloji
2011 -> S. J. Asfendiyarov atındagi
2011 -> Dövlət təhsili üçün metodik tövsiyələr
2011 -> Fitoterapiya, ümumi homeopatiya, kosmetik dərmanların klinik farmakologiyası seçmə fənni üzrə iş proqramı

Sualına Müəllif tərəfindən soruşulan maye kristallar haqqında maraqlı bir şey atın A. G.ən yaxşı cavabdır Maye kristallar (qısaldılmış LC) eyni vaxtda həm maye (mayelik), həm də bərk (anizotropiya) xüsusiyyətlərinə malik olan maddələrdir. Struktur olaraq, maye kristallar bu mayenin bütün həcmi boyunca müəyyən bir şəkildə sıralanmış uzunsov molekullardan ibarət mayelərdir. LC-lərin ən xarakterik xüsusiyyəti onların elektrik sahələrinin təsiri altında molekulların oriyentasiyasını dəyişdirmək qabiliyyətidir ki, bu da onların sənayedə istifadəsi üçün geniş imkanlar açır. Növlərinə görə maye kristallar adətən üç böyük qrupa bölünür: nematiklər, smektiklər və xolesteriklər.
Maye kristalların kəşf tarixi
Maye kristallar 1888-ci ildə avstriyalı botanik F.Reynitser tərəfindən kəşf edilmişdir. Ancaq bəzən olduğu kimi, alimlər buna əhəmiyyət vermədilər xüsusi diqqət bu mayelərin qeyri-adi xassələri haqqında. 1904-cü ildə Otto Lehmann tərəfindən yazılmış "Maye Kristallar" kitabı çıxdıqdan sonra belə, heç kim onlardan texnologiyada istifadə etməyi düşünmürdü.
1963-cü ildə Amerikalı J. Ferguson istifadə edəcəyini təxmin etdi ən mühüm əmlak maye kristallar - temperaturun təsiri altında rəng dəyişdirmək - çılpaq gözlə görünməyən istilik sahələrini aşkar etmək üçün. O, ixtira üçün patent aldıqdan sonra maye kristallara maraq kəskin şəkildə artdı.
1965-ci ildə ABŞ-da Maye Kristallar üzrə Birinci Beynəlxalq Konfrans keçirildi. 1968-ci ildə amerikalı alimlər informasiya ekran sistemləri üçün prinsipcə yeni göstəricilər yaratdılar. Onların işləmə prinsipi elektrik sahəsində dönən maye kristalların molekullarının müxtəlif yollarla işığı əks etdirməsi və ötürməsinə əsaslanır. Ekrana lehimlənmiş keçiricilərə tətbiq olunan gərginliyin təsiri altında onun üzərində mikroskopik nöqtələrdən ibarət bir şəkil meydana çıxdı. Və buna baxmayaraq, yalnız 1973-cü ildən sonra Corc Qreyin başçılıq etdiyi bir qrup ingilis kimyaçısı nisbətən ucuz və əlçatan xammaldan maye kristallar sintez etdikdən sonra bu maddələr müxtəlif cihazlarda geniş yayıldı.
Maye kristalların tətbiqi
Maye kristalların istifadəsinin mühüm sahələrindən biri də termoqrafiyadır. Maye kristal maddənin tərkibini seçməklə, müxtəlif temperatur diapazonları və müxtəlif dizaynlar üçün göstəricilər yaradılır. Məsələn, film şəklində maye kristallar tranzistorlara, inteqral sxemlərə və elektron sxemlərin çap dövrə lövhələrinə tətbiq olunur. Arızalı elementlər - çox isti və ya soyuq, işləmir - parlaq rəngli ləkələrlə dərhal nəzərə çarpır. Həkimlər yeni imkanlar əldə etdilər: xəstənin dərisindəki maye kristal göstərici gizli iltihabı və hətta şişi tez bir zamanda diaqnoz qoyur.
Maye kristallar zərərli buxarları aşkar etmək üçün istifadə olunur kimyəvi birləşmələr və insan sağlamlığı üçün təhlükəli olan qamma və ultrabənövşəyi radiasiya. Maye kristallar əsasında təzyiq ölçənlər və ultrasəs detektorları yaradılmışdır. Lakin maye kristal maddələrin tətbiqinin ən perspektivli sahəsi informasiya texnologiyalarıdır. Rəqəmsal saatlardan tutmuş, açıqca ölçüsündə LCD ekranlı rəngli televizorlara qədər hər kəsə tanış olan ilk göstəricilərdən cəmi bir neçə il keçdi. Belə televiziyalar çox bir görüntü təmin edir Yüksək keyfiyyət, kiçik ölçülü batareyadan və ya batareyadan cüzi miqdarda enerji istehlakı.

Hal-hazırda, bir mayenin ərimə nöqtəsinə qədər soyuduqdan sonra yalnız onun tərkibində "kristallaşma mərkəzləri" olduqda bərkiyə biləcəyini qəti şəkildə müəyyən etmək olar. Onlar olmadıqda, maye "supersoyudulur", yəni temperatur maddənin ərimə nöqtəsindən aşağı düşür, lakin maddə maye vəziyyətdə qalır. Su üçün belə bir hipotermiya ehtimalı iki yüz ildən çox əvvəl, 1724-cü ildə Farenheit tərəfindən qeyd edildi. O zamanlar Odessada sərfəli daşınmaz əmlak alqı-satqısı, təxmin etdiyiniz kimi, hələ mövcud deyildi.

Daha sonra, həm həddindən artıq soyudulmuş mayenin bərkiməsinə, həm də maye şəklində saxlanmasına kömək edən müxtəlif hallar müəyyən edilmiş və tədqiq edilmişdir. Məlum oldu ki, hər hansı bərk hissəciklərlə “çirklənmə” kristallaşmanın başlaması üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir. Beləliklə, suyun müxtəlif toz hissəcikləri ilə atmosfer havası üçün əlçatan bir səthi varsa bərk maddələr, onda onu həddindən artıq soyutmaq çətindir. Əksinə, möhürlənmiş bir sınaq borusunda, xüsusən də hava çıxarıldıqda, su çox asanlıqla soyuyur.

Aşırı soyudulmuş mayenin kristallaşması adətən mayenin yerləşdiyi şüşə qabın daxili divarının bir qədər sərt çubuqla sürtülməsi nəticəsində baş verə bilər. Bu halda, böyük ehtimalla, şüşənin mikroskopik hissəcikləri divardan çıxır və onlar toxum rolunu oynayır.

Praktiki müşahidələrdən götürülmüş faktlar eyni nəticələrə gətirib çıxarır. "Dnscovery" gəmisinin kapitanı R. F. Scott 1902-ci il sentyabrın 12-də gəminin jurnalında yazırdı ki, suyun altında endirilən (açıq-aydın həddindən artıq soyumuş) torlar və kəndirlər qaldırıldıqdan sonra buz kristalları ilə örtülmüş, bir halda isə təxminən bir dəfə diametri təxminən 25 sm olan 1 düym (2,54 sm) qalınlığında silindrik-qırpaq buz əmələ gəlmişdir.Buz vərəqələri şəklində buz kristalları ipə perpendikulyar idi və onların təyyarələri bir-birini 60° bucaq altında kəsirdi. “Bütün bunlar,” Skotun fikrincə, “gözəl krujeva kimi görünür; onu işığa məruz qoyaraq, onun vasitəsilə spektrin dəbdəbəli rənglərini, sanki prizmadan görürük. Toxunduqda buz parçalanır və hər yarpaq ən incə təbəqələrə bölünə bilər”.

Eyni zamanda, mayenin kristallaşmasının istiliyin ayrılması ilə müşayiət olunduğunu və bu istilik aradan qaldırılmasa, mayenin temperaturunun elə bir həddə yüksələcəyini nəzərə almaq lazımdır ki, kristallaşma artıq olmayacaq. mümkün olsun. Buna görə də, həddindən artıq soyudulmuş bir maye içərisində kristalların nüvələrindən böyüməsini izləmək rahatdır. Bu məsələlərin ən görkəmli müasir tədqiqatçısı, kristallaşma mərkəzləri doktrinasının banisi və bu sahədə tanınmış nüfuz sahibi Tammanın etdiyi budur. O və onun əməkdaşları çoxsaylı mayeləri tədqiq edərək, onlar üçün iki kəmiyyət təyin etdilər: həddindən artıq soyutma dərəcəsindən asılı olaraq nüvələrin əmələ gəlmə sürəti və sonra meydana gələn nüvələrlə onların böyümə sürəti.

Ancaq Tammanın tədqiq etdiyi mayelər arasında su yox idi. Tammanın fikrincə, suyun yaxınlığında kristallaşmanın ilk mərkəzləri o qədər sürətlə böyüyür ki, qısa müddətdən sonra bütün damar nazik buz iynələri ilə doldurulur və buna görə də kristal nüvələrin əmələ gəlmə sürətini izləmək mümkün deyil.

Tammanın suyun kristallaşmasının ilkin mərhələsini müşahidə etməsinə mane olan texniki çətinlikləri dəf edə bildim və məlum oldu ki, bu çətinlikləri aradan qaldırmaq həddindən artıq mürəkkəb texnika tələb etmir.

Ümumilikdə suyun kristallaşma xassələrinin və xüsusilə onun kristallaşma nüvələrinin tədqiqi ilə bağlı işimdə fiziki kimyaçı nəzəriyyəçilərin aşağı həddindən artıq soyutmalarda nüvələrin inkişaf sürətinin çox aşağı olduğu qənaətindən, həmçinin eksperimental məlumatlardan çıxış etdim. bu qənaəti təsdiqlədi.

Buna görə də, Tammanın fikrini hesab etdim ki, suyun cüzi həddindən artıq soyuması ilə kristallaşma nüvələri guya o qədər sürətlə inkişaf edir ki, onları öyrənmək texniki cəhətdən mümkün deyil, səhvdir və mən bunu eksperimental olaraq sübut etdim, həqiqətən kiçik supersoyutma (onda bir) sahəsində çalışaraq. və 0°-dən aşağı dərəcənin yüzdə biri) , bu zaman nüvələrin inkişaf sürəti nüvələri asanlıqla və sərbəst şəkildə öyrənmək imkanı verən hədlərə endirilə bilər.

Beləliklə, əvvəllər Tamman və digər tədqiqatçılara suyun kristallaşmasının nüvələrini öyrənməyə mane olan maneə aradan qaldırıldı.

Belə bir quraşdırma həyata keçirmək üçün, super soyudulmuş su ilə bir gəmi qar ilə suda duz həllinin soyuducu qarışığı ilə əhatə olunmuşdur; Məhlulun donma nöqtəsi onun tərkibindəki duzun konsentrasiyasından asılıdır.

Tədqiqat göstərdi ki, 0 ilə -1° arasında olan temperatur buz kristallarının əmələ gəlməsini müşahidə etmək üçün ən əlverişlidir. Aşağı temperatur vəziyyətində Tammanın qeyd etdiyi çətinlik artıq özünü güclü şəkildə hiss edir. Digər çətinlikləri də nəzərə almalıyıq: kristalların əmələ gəlməsi zamanı istiliyin ayrılması və onların yuxarıya doğru üzməyə meylli olması və beləliklə, müşahidədən yayınması.

Şəkil mənim istifadə etdiyim quraşdırma seçimlərindən birini göstərir, burada bu müdaxilə artıq baş vermir. Burada I hərfi yuxarıya doğru üzən buz kristalını bildirir. Fırlanan vintlə idarə olunan su axını ona doğru gəlir. Suyun aşağı hərəkət sürəti elə saxlanılır ki, kristal demək olar ki, dəyişməz qalır. İçindən axan şoran məhlulu olan xarici boru sabit bir temperatur saxlamaq üçün nəzərdə tutulmuşdur.

Suyun həddindən artıq soyumasına incə nəzarət tətbiq etməklə, istədiyiniz zaman sürətləndirmək və ya yavaşlatmaq, dayandırmaq və ya dayandırmaq mümkün idi. hətta müşahidə olunan kristalın böyümə prosesini tərsinə çevirin ki, artıq yetişmiş kristalı yenidən azaltmaq və hətta onu tamamilə məhv etmək mümkün oldu.

Bu təcrübələrdən məlum oldu ki, kristal buz embrionunun forması müntəzəm bir diskdir, daha da böyüməsi ilə şəffaf buzun müntəzəm altıbucaqlı lövhəsinə çevrilir və bu, artıq altı şüalı ulduza çevrilir. 2-3 sm diametrə gətirilən ulduzun daha da böyüməsi görünüşdə qar dənəciyinə bənzəyən açıq bir quruluş verir.

Böyük çətinliklər kristalların fotoşəkili ilə bağlıdır. Şəffaflıqlarına görə onları ancaq üzərlərinə düşən işığın dolduğu bucaqdan görmək olar daxili əks. Sudan çıxarılan kristallar maye ilə örtülür və çıxarıldıqda onların incə və incə quruluşu pozulur.

Yana Solovyova (Türkova)
4-cü sinif şagirdinin layihəsi “Naməlum olan hər şey olduqca maraqlıdır! Kristalların heyrətamiz dünyası"

Salam!

Kristallar dünyasının öyrənilməsi ilə bağlı “Məlum olmayan hər şey olduqca maraqlıdır!” təqdimatını diqqətinizə təqdim edirəm.

Təqdimatı oğlum, Leninqrad vilayətindəki Aleksinski məktəbinin 4-cü sinif şagirdi Daniil Turkov tərtib edib.

Fərziyyə: Kristal qiymətli daşdır.

Hədəf: Kristalların yalnız qiymətli daşlar olması faktının təkzibini tapın.

Tapşırıqlar:

1. Kristalın nə olduğunu öyrənin.

2. Ətrafımızdakı kristalların nə olduğunu öyrənin.

3. Kristallar haqqında maraqlı faktları öyrənin.

4. Evdə kristallar yetişdirin.

Kristal nədir?

Kristallar təbiətin heyrətamiz yaratdıqlarıdır. Bizi onların parlaq rəngləri və şəffaflığı, bərabər, hamar kənarları və ən əsası düzgün forması sevindirir. Kristallar sanki kimsə onları xüsusi kəsib, cilalayıb və rəngləyib. Əsər məhz bu “möcüzə”yə həsr olunub...

Yunan krystallosundan olan kristal, əvvəlcə buz, lakin sonradan kristal başqa bir ad aldı - qaya kristal.

Bunlar müntəzəm çoxüzlülərin təbii formasına malik bərk cisimlərdir. Bu forma üçölçülü dövri fəza düzülüşü - kristal qəfəs əmələ gətirən kristallarda atomların nizamlı yerləşməsinin nəticəsidir.

Ətrafımızdakı kristallar nədir?

Təbiətdə kristallar əmələ gətirən yüzlərlə maddə var. Su bunlardan ən çox yayılmışlardan biridir. Donmuş su buz kristallarına və ya qar dənəciklərinə çevrilir.

Ətrafımızda şəkər və duz kimi ən adi şeylər kristallardır.

Müəyyən qaya əmələ gətirmə prosesləri zamanı mineral kristallar da əmələ gəlir. Yerin dərinliklərində çoxlu miqdarda isti və ərimiş qaya əslində mineral məhlullardır. Bu maye və ya ərimiş süxurların kütlələri yer səthinə doğru itələndikdə, onlar soyumağa başlayır. Çox yavaş soyuyurlar. Minerallar isti mayedən soyuq bərk formaya keçdikdə kristallara çevrilirlər. Milyonlarla il əvvəl qranit maye vəziyyətdə olan ərimiş mineral kütləsi idi. Hazırda daxil yer qabığı yavaş-yavaş soyuyan və müxtəlif növ kristallar əmələ gətirən ərimiş süxur kütlələri var.

Qiymətli daşlar da kristallardır! Bunlar “qiymətliliyin” iki əsas xüsusiyyətinə malik olan minerallardır: gözəllik və nadirlik. Çoxlarının adlarını bilirsiniz: almaz, ametist, yaqut, sapfir, zümrüd, topaz və s.

1. Kristalların öz-özünə çoxaldığını və bu şəkildə böyüdüyünü bilirdinizmi? Onları haqlı olaraq təbiətin "canlı" varlıqları adlandırmaq olar.

Ən böyük kristallar 2000-ci ildə Meksikanın Çihuahua əyalətindəki Naika mədən kompleksindəki Kristallar Mağarasında aşkar edilmişdir. Orada tapılan bəzi gips kristallarının uzunluğu 15 metrə, eni isə 1 metrə çatır.

2. Mineral spodumen həm də nəhəng, metr uzunluğunda kristalları ilə tanınır.

3. Avstriyadakı Kristal Dünyalar Muzeyi.

Möhtəşəm kristal muzeyi 1995-ci ildə yüzillik yubileyi üçün açılıb

Swarovski ildönümü. Muzey kristal məmulatların interaktiv sərgisidir, burada eksponatlara baxmaq, hiss etmək, eşitmək və hətta iyini də hiss etmək olar. Muzey sərgi salonlarının dəhlizlər və pilləkənlərlə birləşdirildiyi yeraltı labirintdir. Girişdə gələnləri gözləri yaşıl kristallardan olan, ağzından şəlalə axan nəhəngin başı qarşılayır. Rəvayətə görə, bu hissələrdə saysız-hesabsız xəzinələrini diqqətlə qoruyan və indi Swarovski Kristal Aləmlərinin sərvətlərini qoruyan bir nəhəng yaşayırdı. Muzeydə Ginnesin Rekordlar Kitabına düşən dünyanın ən böyük və ən kiçik kristalları saxlanılır. Ən böyük Swarovski kristalının diametri 40 sm, çəkisi isə 310 min karatdır. Ən kiçik kristalın diametri cəmi 0,8 mm-dir və onu yalnız mikroskopla görmək olar. İndi Swarovski Crystal Worlds Avstriyada ikinci ən məşhur muzeydir.

4. Torburnit.

Bu mineral nə qədər sehrli dərəcədə gözəl olsa da, bir o qədər də ölümcüldür. Torbernit kristal prizmalarında uran var və insanlarda xərçəngə səbəb ola bilər. Bundan əlavə, qızdırılan zaman bu daşlar yavaş-yavaş sağlamlıq üçün son dərəcə təhlükəli olan radon qazını buraxmağa başlayır.

5. Paz sinfi.

Nadir klinoklaz kristalının kiçik bir sirri var - qızdırıldıqda bu incə gözəl mineral sarımsaq qoxusu yayır.

6. Vanadinit kristalları ilə bəzədilmiş ağ barit.

Vanadinit adını Skandinaviya gözəllik ilahəsi Vanadisin şərəfinə almışdır. Bu mineral planetdəki ən ağır minerallardan biridir, çünki tərkibində yüksək qurğuşun var. Vanadinit kristalları uzaqda saxlanmalıdır günəş şüaları, çünki onların təsiri altında qaralmağa meyllidirlər.

7. Baritli gümüşü stibnit.

Stibnit sürmanın sulfididir, lakin onun yüksək dərəcəli gümüşdən ibarət olduğu görünür. Bu oxşarlıq sayəsində bir gün kimsə bu materialdan lüks bıçaqlar hazırlamağa qərar verdi. Bu isə çox pis fikirdi... Sürmə kristalları ağır zəhərlənməyə səbəb olur, hətta dəri ilə təmasdan sonra onu sabunla yaxşıca yumaq lazımdır.

8. xalkantit.

Bu kristalların füsunkar gözəlliyi ölümcül bir təhlükəni gizlədir: maye mühitə düşdükdən sonra bu mineralın tərkibindəki mis sürətlə əriməyə başlayır və ona mane olan bütün canlıları təhdid edir. Yalnız bir kiçik mavi çınqıl bütün flora və faunası ilə bütöv bir gölməçəni məhv edə bilər, buna görə də ona həddindən artıq ehtiyatla yanaşmaq lazımdır.

9. Kuprosklodovskit.

Kuprosklodovskitin iynəşəkilli kristalları yaşıl rənglərinin dərinliyi və müxtəlifliyi, eləcə də maraqlı forması ilə heyranedici diqqəti cəlb edir. Lakin bu mineral uran yataqlarından hasil edilir və yüksək radioaktivdir və nəinki canlılardan, hətta digər minerallardan da uzaq tutulmalıdır.

10. Pallasit meteorit.

1777-ci ildə alman alimi Pallas Krasnoyarskda meteorit düşdüyü yerdə aşkar edilmiş nadir metal nümunələrini Kunstkamera muzeyinə təhvil verdi. Tezliklə 687 kq ağırlığında yerüstü mənşəli bütün blok Sankt-Peterburqa daşındı. Bu material "pallas dəmir" və ya pallazit adlanır. Planetimizdə minalanmışlardan ona bənzər heç bir maddə tapılmayıb. Mütəxəssislərin fikrincə, bu meteorit çoxsaylı olivin kristallarının daxil olduğu dəmir-nikel əsasıdır.

11. Xəstə.

Kiçik kub kristallar mavi rəngdə– boleitlər – xüsusilə Cənubi və Şimali Amerika ölkələrində qiymətləndirilir. Rusiyada bu nadir mineral hələ istifadə olunmamışdır.

12. krokoit.

"Krokoit" adı qədim yunan sözündən "zəfəran" mənasını verir, çünki kristal səthinin bu ədviyyə ilə oxşarlığı çılpaq gözlə nəzərə çarpır. Bu mineralın qırmızı qurğuşun filizi kollektorlar və bilicilər üçün xüsusi əhəmiyyət kəsb edir.

13. Baildonit.

Nadir baildonit kristalı öz rəngini tərkibindəki misə və parlaqlığına borcludur yüksək faiz aparıcı

14. vismut.

Süni şəkildə yetişdirilmiş vismut kristallarının qaranlıq səthində tanınan iridescent parıltı var. Bu təsir onu əhatə edən oksid filmi sayəsində baş verir. Yeri gəlmişkən, vismut oksidi xlorid dırnaq laklarının yaradılmasında onlara parlaqlıq verən vasitə kimi istifadə olunur. Beləliklə, süni şəkildə yetişdirilən kristallar həm də qadınların gözəl və baxımlı olmasına kömək edir.

15. Kakoksenit.

Daxiletmə kimi fəaliyyət göstərən bu nadir mineral kvars və ametistə unikal rəng və daha yüksək dəyər verə bilər. İynəşəkilli kristalların nümayəndəsi olaraq kakoksenit inanılmaz dərəcədə kövrəkdir.

Evdə kristalların yetişdirilməsi.

Sizə lazım olacaq: su, duz, şəkər, fincanlar, karton, çubuqlar, boyalar.

Kristal hazırlamaq üçün çubuqlar əvvəlcə suya, sonra duza/şəkərə batırılır və 24 saat qurudulur.

Duz/şəkər kristallarının hazırlanması üçün məhlulun hazırlanması. Qızdırılmış suda duz/şəkər həll edin, doymuş şoran məhlulu (göy akvarel ilə rəngləndiririk) və şəkər siropu hazırlayın.

Yaranan məhlulları stəkanlara tökün.

Əvvəlcədən hazırlanmış çubuqları hazırlanmış məhlullara diqqətlə yerləşdiririk. Yuxarıdan kartonu bir çubuqla deşin və fincanları onunla örtün. Çubuqdakı karton, mayenin tez buxarlanmasının qarşısını almaq üçün lazımdır.

Kristalları yetişdirmək üçün boşluqları bir həftə sakit bir yerə qoyuruq.

Təcrübənin nəticələri

Şəkər kristalı yaxşı çıxdı!

Amma kristal duzdan çıxmadı, bəs niyə?

Niyə duz kristalı çıxmadı!

Bu təcrübə zamanı duz kristalları çıxmadı və boya sadəcə fincanın dibinə çökdü. Problemi özüm həll edə bilmədim və internetə müraciət etdim. Tapdığım məlumat budur:

“Bəli, kristalınızın böyüdüyü yerdə məhlulu rəngləməməlisiniz, məsələn, boyalar və ya buna bənzər bir şey - bu, yalnız məhlulun özünü korlayacaq, amma yenə də kristalı rəngləməyəcək! Ən yaxşı yol rəngli kristallar əldə etmək duzun düzgün rəngini seçməkdir! Kristal o belədir

hər atomun öz yerinə düşməsi düzülür.. və s

kristal olduğu ortaya çıxır. Əgər onu rəngləsəniz, özünüz edin

ideyanız iflasa uğrayacaq - ilk növbədə onu əhatə edəcəksiniz

boya və böyüyə bilməyəcək. ikincisi, əgər

piqmenti təmiz formada istifadə edin, sonra gətirəcəksiniz

Kristalda qüsurlar var və gözəl olmayacaq. IN

prinsip. bir çox təbii kristalların rəngi var

bu cür qüsurlar sayəsində, ancaq nə olduğunu dəqiq bilmək lazımdır

maddələr kristalı narahat etmədən rəngləndirəcək

kristal qəfəs və ya kifayət qədər

ona ahəngdar şəkildə uyğunlaşacaq”.