Кристалдардың сиқырлы әлемі. Кристаллдар туралы шығармашылық жұмыс Балаларға арналған кристалдар туралы қызықты деректер

Бастапқыда кристалдар рок кристалы деп аталды - мөлдір кварц, өзінің суық сұлулығымен мінсіз. Бұрынғы уақытта ғалымдар олардың пайда болу себебі мен принципін түсіндіре алмаған кезде, кристалдарға сиқырлы қасиеттердің барлық түрлері берілген, бұл ауруды емдейтін немесе болашақты көрсете алатын сиқырлы кристалдар туралы көптеген аңыздар мен ертегілер дәлелдейді. Заманауи кристалл физикасы кристалдарды ұзақ қаптаған осы романтикалық тұманның барлығын сейілтіп, ғылыми тұрғыдан кристалдың не екеніне нақты анықтама берді.

Кристалл - бұл не

Кристалл қатты зат табиғи шығу тегінемесе зертханалық жағдайда қалыптасады, пішіні дұрыс көп қырлы. Кристаллдың дұрыс пішіні оның ішкі құрылымына негізделген – кристалды құрайтын зат бөлшектері (молекулалар, атомдар және иондар) онда белгілі бір заңдылықта орналасады және мезгіл-мезгіл қайталанатын үш өлшемді кеңістіктік орналасуды құрайды, әйтпесе «кристалдық тор» деп аталады.

Кристалдардың түрлері мен түрлері

Кристаллдарды зерттейтін ғалымдар «идеалды кристал» және «шынайы кристал» сияқты ұғымдарды ажыратады.

Керемет Кристалл

Идеал кристал - бұл оның кристалдық торына, толық симметриясына және мінсіз түзу жиектеріне сәйкес абсолютті дұрыс пішін берілген кристалдың абстрактілі математикалық моделінің бір түрі. Қарапайым тілмен айтқанда, идеалды кристал - бұл кристалдың берілген түріне тән барлық сапалардың, қасиеттердің және сипаттамалардың толық жиынтығы бар кристал.

Нағыз кристал

Нағыз кристал - бұл шын мәнінде бар. Идеалдан айырмашылығы оның ішкі құрылымында кейбір кемшіліктер бар, оның жиектері мінсіз емес, симметриясы төмендеген. Бірақ осы кемшіліктердің барлығына қарамастан, нағыз кристал оны кристалл ететін негізгі қасиетін сақтайды - ондағы бөлшектер бір қалыпты ретпен орналасады.

Кристалдардың шығу тегі

Табиғи кристалдар өте жоғары температура мен орасан қысым жағдайында ұзақ уақыт бойы Жердің тереңдігінде пайда болады және өседі.
Адамдар жасанды кристалдарды тек зертханаларда ғана емес, тіпті үйде де өсіруді үйренді. Айтпақшы, сіз біздің мақаладан қарапайым ас тұзының ерітіндісінен тұз кристалын қалай өсіру керектігін біле аласыз.

Кристалл түзетін заттар

Кристаллдар тек гауһар тастар, аметисттер, изумрудтар, сапфирлер және басқа да асыл және жартылай асыл тастар ғана емес, өйткені кейбіреулеріміз сенуге дағдыланған. Осы ең танымал және әдемі кристалдардан басқа, табиғатта кристалдық құрылымы бар көптеген басқа заттар бар. Кристалл түзу қабілеті бар ең көп таралған зат - кәдімгі су. Тіпті балалар су кристалдарының қандай екенін біледі - мұз бен снежинкалар бәріне жақсы таныс.

«Нанотехнологиялар – болашаққа серпіліс!» наножүйелер, наноматериалдар және нанотехнологиялар саласындағы оқушыларға, студенттерге, аспиранттарға және жас ғалымдарға арналған Бүкілресейлік интернет-олимпиадасы.

GBOU лицейі № 1575, Мәскеу

Шығармашылық жұмыс
Кристалдар туралы
Жұмысты Мәскеу қаласы, 1575 ГБОУ лицейінің оқушылары жүргізді:

Логвинова София, 8 сынып

Жұмыс жетекшісі:

Чопорова Жанна Владиславовна, физика мұғалімі, 1575 лицейдің жаратылыстану пәндері кафедрасының меңгерушісі,

Оқытушы: Ольга Усович, Мәскеу мемлекеттік университеті

аннотация
Кристалдар туралы
Жұмыс мақсаты:табиғи кристалдың не екенін, оның қасиеттерін зерттеу, аммоний монофосфатынан кристалдарды өсіру.
Сәйкестігі:Кристаллдар өзінің сұлулығымен, қалыпты пішінімен, құпиясымен ежелден адамдардың назарын аударған. Бұл денелер бізді өмір бойы қоршап тұрады, өйткені олар мұз, қар, қар түйіршіктері және көптеген асыл және жартылай асыл тастар, сонымен қатар қатты заттар, онда атомдар жүйелі түрде орналасып, кристалдық торды құрайды. Ломоносов сияқты атақты ғалымның өзі кристалдарға қызығушылық танытып: «...Бір ғана қызығудың өзі адамды орыс жерасты табиғатының ішін танып-білуге итермелейді және оны ғылымның жалпы дамуы үшін сипаттап, ғылыми кеңеске көрсетуге итермелейді».

Тапсырмалар: 1.Кристалл мен минералдың не екені туралы мәлімет табу

2. Құм топтамасын жинаңыз

3. Құмның не екенін айту

4. Кристалл өсіру тәжірибесін жүргізу

Нәтижелер:

Кристалдардың өсу тарихын есте сақтайтынын білдік
Біз аммоний фосфатынан кристалдарды, сондай-ақ капиллярлардың өсуіне байланысты картондағы кристалдарды өсірдік.
Құмның шағын коллекциясын жасады

алмаз және графит наноалмас 7

3. Кристалдардың қасиеттері. 8

5. Теориялық бөлім: «кристалды өсіру». 12

Түзілген кристалдар: 13

Әдебиеттер тізімі. 15

«Бүкіл әлем дерлік кристалды.

Әлемді кристал және оның қатты бөлшектері басқарады,

тікелей заңдар»

Академик Ферсман А.Е.

Кіріспе.

2.1 Кристалдардың түрлері.

Құрылысына қарай кристалдар иондық, коваленттік, молекулалық және металдық болып бөлінеді.

Иондық кристалдар айнымалы катиондардан (оң зарядталған ион) және аниондардан (теріс зарядталған ион) тұрады. белгілі бір тәртіптеэлектростатикалық тартылыс және тебілу күштері. Иондық кристалдар бейорганикалық және органикалық қышқылдардың, оксидтердің, гидроксидтердің және тұздардың көптеген тұздарын құрайды. Ковалентті кристалдарда (оларды атомдық деп те атайды) кристалдық тордың түйіндерінде коваленттік (валенттік электрон бұлттарының қабаттасатын жұптары арқылы түзілген) байланыстар арқылы қосылған бірдей немесе әртүрлі атомдар болады. Бұл байланыстар күшті және белгілі бір бұрыштарға бағытталған. Типтік мысал - алмаз; оның кристалында әрбір көміртек атомы тетраэдр шыңдарында орналасқан төрт басқа атоммен байланысқан.

Молекулалық кристалдар салыстырмалы түрде әлсіз тартылыс күштері әрекет ететін оқшауланған молекулалардан тұрады. Нәтижесінде мұндай кристалдардың балқу және қайнау температурасы әлдеқайда төмен, ал олардың қаттылығы төмен. бастап бейорганикалық қосылыстармолекулалық кристалдар көптеген бейметалдар (асыл газдар, сутегі, азот, ақ фосфор, оттегі, күкірт, галогендер), молекулалары тек түзілетін қосылыстар құрайды. коваленттік байланыстар. Кристалдың бұл түрі барлық дерлік органикалық қосылыстарға тән.

Металл кристалдары таза металдар мен олардың қорытпаларын құрайды. Мұндай кристалдарды сынған металдарда, сондай-ақ мырышталған парақтың бетінде көруге болады. Металдардың кристалдық торы жылжымалы электрондармен («электрондық газ») байланысқан катиондардан түзіледі. Бұл құрылым кристалдардың электр өткізгіштігін, иілгіштігін және жоғары шағылысу қабілетін (жылтырлығын) анықтайды.

Идеал және нақты кристалды ажырату керек.

2.2 Керемет кристал.

Бұл шын мәнінде толық, өзіне тән симметрия, идеалдандырылған тегіс тегіс жиектері бар математикалық нысан.

2.3 Нағыз кристал.

Ол әрқашан тордың ішкі құрылымындағы әртүрлі ақауларды, беттердегі бұрмаланулар мен бұрмалауларды қамтиды және ерекше өсу жағдайларына, қоректену ортасының гетерогенділігіне, зақымдануға және деформацияларға байланысты көп қырлы симметрияны төмендетеді. Нағыз кристалдың міндетті түрде кристаллографиялық беттері және дұрыс пішіні болмайды, бірақ ол өзінің негізгі қасиетін – кристалдық тордағы атомдардың дұрыс орналасуын сақтайды.

Мұндай құрылымдарды көрнекі түрде бейнелеу үшін түйіндерінде зат атомдарының немесе молекулаларының (немесе иондарының) орталықтары орналасқан кристалдық торлар қолданылады. Ең аз өлшемді тор элементі бірлік ұяшық деп аталады. Бүкіл кристалдық торды бірлік ұяшықты белгілі бір бағыттарға параллель тасымалдау арқылы салуға болады.

Кристаллдар, бұл өте маңызды, олардың тарихын, «туған жерін» есте сақтайды.
Кристалдар түзіледі:

Химиялық реакция нәтижесінде заттың түзілу сәтінде

Тұз молекуласына су молекуласы қосылғанда

Ерітіндіден еріген зат тұнбаға түскенде

Газ тәрізді немесе ауысу кезінде сұйық затқаттыға
Кристалдар өскен кезде атомдар белгілі бір ретпен орналасады. Бұл кезде сыртқы әсер пайда болады (температура, қысымның өзгеруі). Осыған байланысты дислокациялар пайда болады, соның салдарынан атомдар басқа ретпен орналасады. Дислокацияға қарап, бұл кристалдың қайдан шыққанын, қалай пайда болғанын және жақын жерде не болып жатқанын түсінуге болады екен. мысалы, қар бүршіктері бірдей болуы мүмкін емес, өйткені түзілу жағдайлары, қоспалар мүлдем бірдей болуы мүмкін емес, бірақ олардың барлығы алтыбұрышты пішінге ие, өйткені олардың негізгі құрамы ұқсас және жағдайлары да шектеулі (температура 0-ден төмен және т.б.) .
Алмаз, графит және наноалмас - әртүрлі қасиеттері бар кристалдардың әртүрлі заттардан тұруы міндетті емес екендігінің мысалы. Бұл заттар құрамы бойынша бірдей және олар тек кристалдық тордың құрылымымен ерекшеленеді. Табиғатта метеориттердің соғуынан пайда болған кратерлерде наноалмаздар табылды. Наноалмас наноэлектронды элементтерді жасауда қолданылады.

алмаз және графит наноалмас

наноалмас

Кімге
алмаз мен графиттің кристалдық торы

Кристалдардың қасиеттері.

Біздің өмірімізде кездесетін шынайы кристалдардың сиқырлы қасиеттері болмаса да, олардың қызықты қасиеттері кем емес, мысалы:

3.1 Симметрия.

Атом құрылымының заңдылығы (кристалды симметрия түрлендірулері арқылы өзімен біріктіруге болады). Табиғатта тек 230 түрі бар ғарыш топтары, барлық мүмкін болатын кристалдық құрылымдарды қамтитын (мұны орыс ғалымы Е.С. Федоров белгілеген)

3.2 Анизотропия.

Анизотропия - кристалдардың әртүрлі бағыттағы қасиеттерінің айырмашылығы. Анизотропия - бұл тән қасиеткристалдық денелер. Бұл жағдайда анизотропияның қасиеті қарапайым түрде тек монокристалдарда ғана көрінеді. Поликристалдарда жалпы дененің анизотропиясы микрокристалдардың кездейсоқ бағдарлануына байланысты пайда болмауы мүмкін немесе тіпті ерекше кристалдану жағдайларынан, арнайы өңдеуден және т.б.

Кристалдардың анизотропиясының себебі атомдардың, молекулалардың немесе иондардың реттелген орналасуымен олардың арасындағы өзара әрекеттесу күштері мен атомаралық қашықтық әртүрлі бағытта тең емес. Молекулярлық кристалдың анизотропиясының себебі оның молекулаларының асимметриясы болуы мүмкін. Макроскопиялық тұрғыдан алғанда, бұл айырмашылық әдетте тек егер пайда болады кристалдық құрылымтым симметриялы емес.

Құм кристалдары.

Табиғи коллекция
Құм әдемі табиғи коллекциялар жасайды.

Шөлде жауын-шашын жауса, су құмға тез сіңіп кетеді. Құмдағы гипс көп болса, оның бөлшектері сумен шайылып, тереңірек кетеді. Қатты ыстықтың әсерінен су қайтадан жер бетіне шығады. Су толығымен буланған кезде жаңа гипс кристалдары пайда болады. Минералдың пайда болуы құм қабатында болғандықтан, құм кристалдың бір бөлігіне айналады. Ал Сахараға барған туристер бұл тастарды – шөл раушандарын өз коллекцияларына қуана алады. «Шөл раушанының» жапырақтарының диаметрі 2-3 миллиметрден бірнеше дециметрге дейін өзгереді. Кристалдардың түсі олар пайда болған құмның түсіне толығымен байланысты. Ақ «шөл раушандары» Тунис Сахарасында, қаралары Аргентина шөлдерінде кездеседі.

Суретті түсірген Чопоров А. Сахара шөлі. Табиғи коллекция. «Шөл раушан» - құмтас

Қазіргі уақытта әртүрлі жағажайлар мен жанартаулардан құмды жинау сирек емес. Бірақ құм коллекциясы да кристалдардың жинағы екенін білетіндер аз. Әрбір құм түйіршіктері - кішкентай кварц кристалы!

Карьердегі құм негізінен сары кварц кристалдарынан тұрады және қоспалардың ең аз мөлшерін қамтиды. Гозо жанартауының құмында обсидиан немесе жанартау шыны болуы мүмкін. Грекиядан келген құмда көптеген құм түйірлері кварц кристалдары емес, басқа заттардың ұсақ минералдары болып табылады. Тунис жағажайларындағы ақ құмда іс жүзінде ешқандай бөгде заттар жоқ. Мұның бәрі ақ кварц кристалдары. Құмтас - бір-бірімен «еріген» құм түйірлерінен тұратын қатты тас. Тас-кристалдың құмға ұқсастығы көп. Бұлар да кварц кристалдары, бірақ рок-кристалл өлшемі үлкенірек.

Фото 1. Карьердегі кәдімгі құм. Фото 2. Тунистің ақ жағажайларынан құм

Фото 3. Жанартаулық құм

Грециядан. Фото 4. Обсидианның тууы

Фото 5. Гозо аралындағы құм.
Фотосуреттер 10 үлкейтетін микроскоптың көмегімен түсірілді.

5. Теориялық бөлім: «өсетін кристалдар».

5.1 Неліктен кристалдар өсіріледі

Айналамыздағы қатты заттардың барлығы дерлік кристалдық құрылымға ие болса, неге жасанды кристалдар жасалады?

Біріншіден, табиғи кристалдар әрқашан жеткілікті үлкен емес, олар жиі гетерогенді және қажет емес қоспалардан тұрады. Жасанды өсіргенде табиғаттағыдан үлкенірек және таза кристалдар алуға болады.

Табиғатта сирек кездесетін және жоғары бағаланатын, бірақ техникада өте қажет кристалдар да бар. Сондықтан алмаз, кварц, корунд кристалдарын өсірудің зертханалық және зауыттық әдістері жасалды. Зертханаларда техника мен ғылымға қажетті ірі кристалдар, жасанды асыл тастар, дәлме-дәл аспаптарға арналған кристалды материалдар өсіріледі; Сол кристалдар да сол жерде жасалып, кристаллографтар, физиктер, химиктер, металлургтер, минералогтар зерттеп, оларда жаңа тамаша құбылыстар мен қасиеттерді ашады. Ең бастысы, жасанды өсіретін кристалдар арқылы олар табиғатта мүлдем жоқ заттарды, көптеген жаңа заттарды жасайды. Академик Николай Васильевич Беловтың пікірінше, үлкен кристал – ғылым мен техникада үздіксіз революция жасап жатқан кристалдың таңғажайып қасиеттерін көрсетуге, зерттеуге және пайдалануға арналған объект.

Зертханалар мен зауыттарда технологияға қажетті қасиеттері бар жасанды кристалдарды жасау әдістері, былайша айтқанда, «өлшеу» немесе «тапсырыс беру» кристалдары барған сайын жетілдіріліп келеді.

Сондай-ақ, біз кристалдарды өсіргенде, біз ертегінің бір бөлігін жасап жатқандай боламыз. Сиқырлы сияқты, кристалдар ұнтақ пен судан өседі. Бір қызығы, біз «ертегінің» ғылыми түсіндірмесін білгенде, бізді қоршап тұрғанның бәрі ертегідей болып көрінеді. Тек сиқыршылар емес, химиктер, сиқырлы ұнтақ емес, аммоний монофосфаты, сиқырлы қасиеттері мен сұлулығы бар сиқырлы кристал емес, қарапайым, бірақ әрқашан әдемі.

6.Кристаллдарды өзіңіз өсіру

Кристалдар түзіледі:

Химиялық реакция нәтижесінде заттың түзілу сәтінде
Тұз молекуласына су молекуласы қосылғанда
Ерітіндіден еріген зат тұнбаға түскенде
Газ немесе сұйық зат қатты затқа айналғанда

6.1 Аммоний фосфатының кристалдары.

Материалдарды дайындау. Бізге қажет: аммоний фосфаты, өлшеуіш стақан, ыстық су, араластырғыш таяқша, кристалдарға арналған ыдыс (екінші түрді өсіру үшін, сонымен қатар тастар).

25 г аммоний фосфатына 70 мл ыстық су құйып, аммоний фосфаты ерігенше жақсылап араластырыңыз.

А) алынған ерітіндіні ыдысқа құйып, бір тәулікке жуық күтіңіз.

B) 1. Кристаллдар бар ыдысқа тастарды құйыңыз.

2. Ерітіндіні контейнерге құйып, шамамен бір апта күтіңіз.

3.Жасыл қағазды басқа ерітіндімен сулаңыз.

Сіз сондай-ақ картоннан кристалдарды өсіре аласыз (картон - кеуекті құрылым). Картонның шеттерін тегістеуішпен сүртіп, ерітіндіге салу керек. Диаграмма бұл процестің қалай жүретінін көрсетеді. Ерітінді капиллярлар арқылы картонның шеттеріне жетеді, булану және кристалдану жүреді, ерітіндіден кристалдар өседі.

Кристалл өсу процесінің схемасы: капиллярлар – булану – кристалдану

Нәтижелер: (аммоний фосфатының кристалдары): (Автордың суреті)

Бұл кристалдық жүйеде аммоний дигидрофосфатының кристалдары бар, ол сызықты емес электрлік қасиеттері бар перспективалы материал болып табылады.

Қорытындылар:

1. Кристалдардың өсу тарихын есте сақтайтынын білдік

2. Біз аммоний фосфатынан кристалдарды, сондай-ақ капиллярлардың өсуіне байланысты картондағы кристалдарды өсірдік.

3.Құмның шағын коллекциясын жасады

Әдебиеттер тізімі.

1. «Таңғажайып наноқұрылымдар», Кеннет Деффейс және Стивен Деффейс Өңдеген проф. Патрикеев Л.Н., Бином 2011 ж

2. «Тау жыныстары мен пайдалы қазбалар» Танымдық ғылым. басылым. Мәскеу, Мир, 1986 ж
2011 -> Үштік невралгияға арналған рефлексология
2011 -> С.Ж.Асфендияров атындағы
2011 -> Мемлекеттік білім беру бойынша әдістемелік ұсыныстар
2011 -> Фитотерапия, жалпы гомеопатия, косметикалық дәрілік заттардың клиникалық фармакологиясы таңдау курсы бойынша жұмыс бағдарламасы

Автор сұраған сұйық кристалдар туралы қызықты нәрсе тастаңыз деген сұраққа A. G.ең жақсы жауап Сұйық кристалдар (қысқартылған LC) - бір уақытта сұйықтардың (сұйықтық) және қатты денелердің (анизотропия) қасиеттеріне ие заттар. Құрылымдық жағынан сұйық кристалдар - бұл сұйықтықтың бүкіл көлемінде белгілі бір тәртіппен реттелген ұзартылған молекулалардан тұратын сұйықтықтар. СК-ның ең сипатты қасиеті – олардың өнеркәсіпте қолданылуына кең мүмкіндіктер ашатын электр өрістерінің әсерінен молекулалардың бағытын өзгерту қабілеті. Олардың түріне қарай сұйық кристалдар әдетте үш үлкен топқа бөлінеді: нематиктер, смектиктер және холестериктер.
Сұйық кристалдардың ашылу тарихы
Сұйық кристалдарды 1888 жылы австриялық ботаник Ф.Рейниццер ашты. Алайда, кейде болатындай, ғалымдар назар аудармады ерекше назар аударуосы сұйықтықтардың әдеттен тыс қасиеттері туралы. 1904 жылы Отто Леман жазған «Сұйық кристалдар» кітабы шыққаннан кейін де оларды технологияда қолдану ешкімнің ойына келген жоқ.
1963 жылы американдық Дж. Фергюсон қолдануды болжады ең маңызды қасиетсұйық кристалдар - температураның әсерінен түсін өзгерту - көзге көрінбейтін жылу өрістерін анықтау үшін. Ол өнертабысқа патент алғаннан кейін сұйық кристалдарға деген қызығушылық күрт өсті.
1965 жылы АҚШ-та сұйық кристалдар бойынша бірінші халықаралық конференция өтті. 1968 жылы американдық ғалымдар ақпаратты көрсету жүйелері үшін принципті түрде жаңа көрсеткіштерді жасады. Олардың жұмыс істеу принципі электр өрісінде айналатын сұйық кристалдардың молекулалары жарықты шағылысып, әртүрлі жолмен өткізетіндігіне негізделген. Экранға дәнекерленген өткізгіштерге қолданылатын кернеудің әсерінен оның үстінде микроскопиялық нүктелерден тұратын кескін пайда болды. Дегенмен, тек 1973 жылдан кейін, Джордж Грей бастаған ағылшын химиктер тобы салыстырмалы түрде арзан және қолжетімді шикізаттан сұйық кристалдарды синтездеген кезде, бұл заттар әртүрлі құрылғыларда кеңінен тарады.
Сұйық кристалдардың қолданылуы
Сұйық кристалдарды қолданудың маңызды бағыттарының бірі термография болып табылады. Сұйық кристалды заттың құрамын таңдау арқылы әртүрлі температура диапазондары үшін және әртүрлі конструкциялар үшін индикаторлар жасалады. Мысалы, пленка түріндегі сұйық кристалдар транзисторларға, интегралдық схемаларға және электронды схемалардың баспа платаларына қолданылады. Ақаулы элементтер - өте ыстық немесе суық, жұмыс істемейді - жарқын түсті дақтармен бірден байқалады. Дәрігерлер жаңа мүмкіндіктерге ие болды: науқастың терісіндегі сұйық кристалды индикатор жасырын қабынуды және тіпті ісіктерді тез анықтайды.
Зиянды буларды анықтау үшін сұйық кристалдар қолданылады химиялық қосылыстаржәне адам денсаулығына қауіпті гамма және ультракүлгін сәулелер. Сұйық кристалдардың негізінде қысым өлшегіштер мен ультрадыбыстық детекторлар жасалды. Бірақ сұйық кристалды заттарды қолданудың ең перспективалы саласы ақпараттық технологиялар болып табылады. Сандық сағаттардан бастап ашық хаттың өлшеміндегі СКД экрандары бар түрлі-түсті теледидарларға дейін бәріне таныс алғашқы көрсеткіштерден бірнеше жыл өтті. Мұндай теледидарлар бейнені береді Жоғары сапа, шағын өлшемді батареядан немесе аккумулятордан елеусіз энергияны тұтыну.

Қазіргі уақытта сұйықтықтың балқу температурасына дейін салқындағаннан кейін қатып қалуы мүмкін екенін, егер оның ішінде «кристалдану орталықтары» болса ғана, берік бекітілген деп санауға болады. Олар болмаған кезде сұйықтық «өте салқындатылады», яғни температура заттың балқу нүктесінен төмен түседі, бірақ зат сұйық күйде қалады. Су үшін мұндай гипотермияның мүмкіндігін екі жүз жылдан астам уақыт бұрын, 1724 жылы Фаренгейт байқаған. Сол кезде Одессада жылжымайтын мүлікті тиімді сатып алу, сіз ойлағандай, әлі қол жетімді емес еді.

Кейінірек өте салқындатылған сұйықтықтың қатып қалуына да, оның сұйық күйінде сақталуына да ықпал ететін әртүрлі жағдайлар анықталып, зерттелді. Кез келген қатты бөлшектермен «ластану» кристалданудың басталуы үшін үлкен маңызы бар екені анықталды. Осылайша, егер суда әртүрлі шаң бөлшектері бар атмосфералық ауаға қол жетімді беті болса қатты заттар, содан кейін оны артық суыту қиын. Керісінше, тығыздалған пробиркада, әсіресе ауаны сорып шығарғанда, су өте оңай суытады.

Өте салқындатылған сұйықтықтың кристалдануы әдетте сұйықтық орналасқан шыны ыдыстың ішкі қабырғасын қатты таяқшамен ысқылаудан туындауы мүмкін. Бұл жағдайда әйнектің микроскопиялық бөлшектері қабырғадан шығып, тұқым рөлін атқарады.

Практикалық бақылаулардан алынған фактілер дәл осындай қорытындыға әкеледі. «Dnscovery» кемесінің капитаны Р.Ф.Скотт 1902 жылдың 12 қыркүйегінде кеме журналында су астына түсірілген торлар мен арқандар көтерілгеннен кейін мұз кристалдарымен жабылғанын, ал бір жағдайда шамамен 1902 ж. қалыңдығы 1 дюймдік (2,54 см) диаметрі шамамен 25 см цилиндр тәрізді қабыршақ мұз пайда болды, жапырақшалар түріндегі мұз кристалдары арқанға перпендикуляр болды және олардың жазықтықтары бір-бірімен 60 ° бұрышпен қиылысады. «Мұның бәрі,» Скотттың айтуынша, «әдемі шілтерге ұқсайды; оны жарыққа шығара отырып, біз ол арқылы спектрдің сәнді түстерін призмадан көргендей көреміз. Қол тигізгенде, мұз бөліктерге бөлінеді және әрбір жапырақты ең жұқа қабаттарға бөлуге болады ».

Сонымен қатар, сұйықтықтың кристалдануы жылу бөлінуімен жүретінін естен шығармау керек, ал егер бұл жылу жойылмаса, сұйықтықтың температурасы кристалдану енді тоқтатылатын шекке дейін көтеріледі. мүмкін болуы. Сондықтан қатты салқындатылған сұйықтықта олардың ядроларынан кристалдардың өсуін бақылау ыңғайлы. Міне, осы мәселелердің ең көрнекті заманауи зерттеушісі, кристалдану орталықтары туралы ілімнің негізін қалаушы және осы саладағы танымал беделді Тамман жасады. Ол және оның әріптестері көптеген сұйықтықтарды зерттеп, олар үшін екі шаманы анықтады: аса суыту дәрежесіне байланысты ядролардың қалыптасу жылдамдығы, содан кейін алынған ядролармен олардың өсу жылдамдығы.

Алайда Тамман зерттеген сұйықтықтардың арасында су жоқ болды. Тамманның айтуынша, судың жанында кристалданудың ең алғашқы орталықтары тез өсетіні сонша, аз уақыттан кейін бүкіл ыдыс жұқа мұз инелерімен толтырылады, сондықтан кристалдық ядролардың қалыптасу жылдамдығын бақылау мүмкін емес.

Мен Тамманға судың кристалдануының бастапқы кезеңін байқауға кедергі келтірген техникалық қиындықтарды жеңе алдым және бұл қиындықтарды жеңу тым күрделі әдістерді қажет етпейтіні анықталды.

Жалпы судың және оның кристалдану ядроларының кристалдану қасиеттерін зерттеу жөніндегі жұмысымда мен физикалық-химик теоретиктерінің төменгі өте суыту кезінде ядролардың даму жылдамдығы өте төмен екендігі туралы тұжырымдарынан, сондай-ақ тәжірибелік мәліметтерден шықтым. бұл тұжырымды растады.

Сондықтан мен Тамманның судың аздап қатты салқындауы кезінде кристалдану ядролары соншалықты тез дамитындығы соншалық, оларды техникалық тұрғыдан зерттеу мүмкін емес, дұрыс емес деген пікірін қарастырдым және мен мұны тәжірибе жүзінде дәлелдедім, шын мәнінде өте аз суыту (оннан бір бөлігі) аймағында жұмыс істеймін. және 0°-тан төмен градустың жүзден бір бөлігі) , бұл кезде ядролардың даму жылдамдығы ядроларды оңай және еркін зерттеу мүмкіндігін беретін шектерге дейін азайтылуы мүмкін.

Осылайша, бұрын Тамманға және басқа зерттеушілерге судың кристалдану ядроларын зерттеуге кедергі болған кедергі жойылды.

Мұндай қондырғыны жүзеге асыру үшін өте салқындатылған суы бар ыдыс қармен судағы тұз ерітіндісінің салқындатқыш қоспасымен қоршалған; Ерітіндінің қату температурасы ондағы тұздың концентрациясына байланысты.

Зерттеу көрсеткендей, 0 мен -1° аралығындағы температура мұз кристалдарының түзілуін бақылау үшін ең қолайлы. Төмен температура жағдайында Тамман атап өткен қиындық өзін қатты сезінеді. Біз сондай-ақ басқа да қиындықтарды ескеруіміз керек: кристалдардың пайда болуы кезінде жылудың бөлінуі және олардың жоғары қарай қалқып кетуі және осылайша бақылаудан құтылу фактісі.

Суретте мен пайдаланған орнату опцияларының бірі көрсетілген, онда бұл кедергі енді болмайды. Мұндағы I әрпі төбесінде қалқып тұрған мұз кристалын білдіреді. Айналмалы бұрандамен қозғалған су ағыны оған қарай келеді. Судың төмен қозғалу жылдамдығы кристалл дерлік өзгеріссіз қалатындай етіп сақталады. Тұзды ерітіндісі бар сыртқы түтік тұрақты температураны ұстап тұруға арналған.

Судың қатты салқындатылуын мұқият бақылауды қолдану арқылы өз қалауыңыз бойынша жылдамдату немесе баяулату, тоқтату немесе тоқтату мүмкін болды. тіпті байқалған кристалдың өсу процесін кері қайтарады, осылайша қазірдің өзінде өскен кристалды қайтадан азайтуға және тіпті оны толық жоюға дейін жеткізуге болады.

Осы тәжірибелерден кристалды мұз эмбрионының пішіні кәдімгі диск екені анықталды, ол әрі қарай өскен сайын мөлдір мұздың кәдімгі алтыбұрышты пластинасына айналады, ал бұл соңғысы қазірдің өзінде алты сәулелі жұлдызға айналады. Диаметрі 2-3 см-ге дейін жеткізілген жұлдыздың одан әрі өсуі сыртқы түрі бойынша қар ұшқынына ұқсайтын ашық құрылымды береді.

Кристалдарды суретке түсірумен байланысты үлкен қиындықтар. Мөлдірлігінің арқасында оларды тек оларға түсетін жарық толық сезінетін бұрыштан ғана көруге болады ішкі рефлексия. Судан алынған кристалдар сұйықтықпен қапталған, ал оны алып тастаған кезде олардың нәзік және жұқа құрылымы бұзылады.

Яна Соловьева (Түркова)
4-сынып оқушысының жобасы «Белгісіз нәрсенің бәрі өте қызық! Кристалдардың таңғажайып әлемі»

Сәлеметсіз бе!

Сіздердің назарларыңызға кристалдар әлемін зерттеуге арналған «Белмейтіннің бәрі өте қызық!» презентациясын ұсынамын.

Тұсаукесерді менің ұлым, Ленинград облысындағы Алексин мектебінің 4-сынып оқушысы Даниил Турков құрастырған.

Гипотеза: Хрусталь – асыл тас.

Мақсат:Кристаллдардың тек асыл тастар екендігінің теріске шығаруын табыңыз.

Тапсырмалар:

1. Кристаллдың не екенін табыңыз.

2. Айналадағы кристалдардың не екенін табыңыз.

3. Кристаллдар туралы қызықты деректермен танысыңыз.

4. Үйде кристалдарды өсіріңіз.

Кристалл дегеніміз не?

Кристалдар - табиғаттың таңғажайып туындысы. Біз олардың жарқын түстері мен мөлдірлігімен, тегіс, тегіс жиектерімен және, ең бастысы, дұрыс пішінімен қуанамыз. Кристаллдарды біреу арнайы кесіп, жылтыратып, бояғандай көрінеді. Шығарма дәл осы «ғажайыпқа» арналған...

Кристалл гректің krystallos, бастапқыда мұз, бірақ кейінірек кристал басқа атауға ие болды - рок-кристал.

Бұл қалыпты көп қырлылардың табиғи пішіні бар қатты денелер. Бұл пішін үш өлшемді периодты кеңістіктік орналасуды – кристалдық торды құрайтын кристалдардағы атомдардың реттелген орналасуының салдары болып табылады.

Біздің айналамыздағы кристалдар қандай?

Табиғатта кристалдар түзетін жүздеген заттар бар. Олардың ішінде ең көп тарағандардың бірі – су. Мұздатылған су мұз кристалдарына немесе қар түйіршіктеріне айналады.

Біздің айналамызда қант пен тұз сияқты ең қарапайым заттар кристалдар болып табылады.

Минералды кристалдар белгілі бір тау жыныстарының түзілу процестері кезінде де түзіледі. Жер астындағы ыстық және балқытылған тау жыныстарының көп мөлшері шын мәнінде минералды ерітінділер болып табылады. Бұл сұйық немесе балқыған жыныстардың массалары жер бетіне қарай итерілгенде, олар салқындай бастайды. Олар өте баяу суытады. Минералдар ыстық сұйықтықтан суық қатты күйге өткенде кристалдарға айналады. Миллиондаған жылдар бұрын гранит сұйық күйдегі минералдардың балқытылған массасы болды. Қазіргі уақытта жер қыртысыбаяу салқындайтын және әртүрлі типтегі кристалдар түзетін балқыған жыныстардың массалары бар.

Асыл тастар да кристалдар! Бұл «асылдықтың» екі негізгі қасиеті бар минералдар: сұлулық пен сиректік. Сіз көптеген атауларды білесіз: гауһар, аметист, рубин, сапфир, изумруд, топаз және т.б.

1. Кристалдардың осылайша көбейетінін және өсетінін білесіз бе? Оларды табиғаттың «тірі» жаратылысы деп атауға болады.

Ең үлкен кристалдар 2000 жылы Мексиканың Чиуауа штатындағы Найка кеніш кешеніндегі Кристаллдар үңгірінде табылған. Ол жерден табылған кейбір гипс кристалдарының ұзындығы 15 метрге, ені 1 метрге жетеді.

2. Сподумен минералы өзінің алып, ұзындығы метрлік кристалдарымен де танымал.

3. Австриядағы хрусталь әлемі мұражайы.

Ғажайып хрусталь мұражайы 1995 жылы 100 жылдығына орай ашылды

Swarovski мерейтойы. Мұражай - бұл хрусталь бұйымдарының интерактивті көрмесі, мұнда экспонаттарды көруге, сезінуге, естуге және тіпті иіскеуге болады. Мұражай – көрме залдары дәліздер мен баспалдақтар арқылы біріктірілген жерасты лабиринті. Кіре берісте келушілерді көзі жасыл кристалдан жасалған, аузынан сарқырама ағып жатқан алыптың басы қарсы алады. Аңыз бойынша, бұл бөліктерде өзінің сансыз қазынасын мұқият қорғаған алпауыт өмір сүрген, ал қазір Swarovski хрусталь әлемінің байлығын қорғайды. Мұражайда Гиннестің рекордтар кітабына енгізілген әлемдегі ең үлкен және ең кішкентай кристалдар бар. Ең үлкен Swarovski кристалының диаметрі 40 см, салмағы 310 мың карат. Ең кішкентай кристалдың диаметрі небәрі 0,8 мм және оны тек микроскоп арқылы көруге болады. Қазір Swarovski Crystal Worlds Австриядағы ең танымал екінші мұражай.

4. Торбернит.

Бұл минерал қаншалықты таңғаларлық әдемі болса да, ол өлімге әкеледі. Торбернит кристалдық призмаларында уран бар және адамдарда қатерлі ісік тудыруы мүмкін. Сонымен қатар, қыздырылған кезде бұл тастар радон газын баяу шығара бастайды, бұл денсаулық үшін өте қауіпті.

5. Сына сыныбы.

Сирек кездесетін клиноклаз кристалының бір құпиясы бар - қыздырылған кезде бұл керемет әдемі минерал сарымсақ иісін шығарады.

6. Ванадинит кристалдарымен қапталған ақ барит.

Ванадинит өз атауын скандинавиялық сұлулық құдайы Ванадистің құрметіне алды. Бұл минерал планетадағы ең ауыр минералдардың бірі болып табылады, өйткені оның құрамында қорғасын көп. Ванадинит кристалдарын алыс жерде сақтау керек күн сәулелері, өйткені олардың әсерінен олар қараңғыланады.

7. Барит қосылған күміс түсті стибнит.

Стибнит - сурьманың сульфиді, бірақ ол жоғары сортты күмістен тұратын сияқты. Осы ұқсастықтың арқасында бір күні біреу осы материалдан сәнді ас құралдарын жасауға шешім қабылдады. Және бұл өте жаман идея болды... Сурьма кристалдары қатты улануды тудырады, тіпті теріге тигеннен кейін де оны сабынмен жақсылап жуу керек.

8. Халькантит.

Бұл кристалдардың таңғажайып сұлулығы өлім қаупін жасырады: сұйық ортада бір рет бұл минералдың құрамындағы мыс тез ери бастайды, оның жолына түскен барлық тірі заттарға қауіп төндіреді. Бір ғана кішкентай көк тас бүкіл тоғанды оның барлық флорасы мен фаунасымен жоя алады, сондықтан оған өте сақтықпен қарау керек.

9. Купросклодовскит.

Купросклодовскиттің ине тәрізді кристалдары жасыл түстердің тереңдігімен және әртүрлілігімен, сондай-ақ қызықты пішінімен таң қалдырады. Дегенмен, бұл минерал уран кен орындарынан өндіріледі және жоғары радиоактивті болып табылады және оны тірі тіршілік иелерінен ғана емес, тіпті басқа пайдалы қазбалардан да аулақ ұстау керек.

10. Паллазитті метеорит.

1777 жылы неміс ғалымы Паллас Кунсткамера мұражайына Красноярскіде метеорит құлаған жерден табылған сирек металдың үлгілерін жеткізді. Көп ұзамай салмағы 687 кг болатын жерүсті текті блок Санкт-Петербургке жеткізілді. Бұл материал «паллас темірі» немесе паллазит деп аталады. Біздің планетада өндірілген заттардан оған ұқсас зат табылған жоқ. Сарапшылардың пікірінше, бұл метеорит оливин кристалдарының көптеген қосындылары бар темір-никель негізі болып табылады.

11. Науқас.

Кішкентай текше кристалдар көк түсті– болиттер – әсіресе Оңтүстік және Солтүстік Америка елдерінде бағаланады. Ресейде бұл сирек кездесетін минералды пайдалану әлі байқалған жоқ.

12. Крокоит.

«Крокоит» атауы «шафран» дегенді білдіретін ежелгі грек сөзінен шыққан, өйткені бұл дәмдеуіштің кристалдық бетінің ұқсастығы қарапайым көзге байқалады. Бұл минерал болып табылатын қызыл қорғасын кені коллекторлар мен зерттеушілер үшін ерекше құнды болып табылады.

13. Байльдонит.

Сирек кездесетін байльдонит кристалы өзінің түсі құрамындағы мысқа және оның жарқырауына байланысты жоғары пайызқорғасын

14. Висмут.

Жасанды түрде өсірілген висмут кристалдарының күңгірт бетінде танымал жылтырлығы бар. Бұл әсер оны жабатын оксидті пленкаға байланысты пайда болады. Айтпақшы, висмут оксиді хлориді тырнақ лактарын жасауда оларға жылтыр беру құралы ретінде қолданылады. Сонымен, жасанды түрде өсірілген кристалдар әйелдерге әдемі және жақсы күтімді болуға көмектеседі.

15. Какоксенит.

Қосылым ретінде әрекет ете отырып, бұл сирек кездесетін минерал кварц пен аметистке ерекше түс және жоғары мән бере алады. Ине тәрізді кристалдардың өкілі ретінде какоксенит керемет нәзік.

Үйде кристалдарды өсіру.

Саған қажет болады:су, тұз, қант, кесе, картон, таяқшалар, бояулар.

Кристаллдарды жасау үшін таяқтарды алдымен суға, содан кейін тұзға/қантқа салып, 24 сағат бойы кептіреді.

Тұз/қант кристалдарын жасау үшін ерітінді дайындау. Тұзды/қантты қыздырылған суда ерітіңіз, қаныққан тұз ерітіндісін (оны көк акварельмен бояймыз) және қант шәрбатысын дайындаңыз.

Алынған ерітінділерді стакандарға құйыңыз.

Біз алдын ала дайындалған таяқтарды дайындалған ерітінділерге мұқият орналастырамыз. Жоғарыдан картонды таяқпен тесіп, онымен шыныаяқтарды жабыңыз. Таяқшадағы картон сұйықтықтың тез булануын болдырмау үшін қажет.

Кристалдарды өсіру үшін бланкілерді бір апта бойы тыныш жерде қалдырамыз.

Эксперимент нәтижелері

Қант кристалы жақсы шықты!

Бірақ кристал тұздан шықпады, бірақ неге?

Неліктен тұз кристалы шықпады!

Бұл тәжірибе кезінде тұз кристалдары шықпады, бояу жай ғана шыныаяқтың түбіне қонды. Мәселені өз бетімше шеше алмай, интернетке жүгіндім. Бұл мен тапқан ақпарат:

«Иә, сіз кристалл өсетін жерде ерітіндіні бояуға болмайды, мысалы, бояулармен немесе ұқсас нәрсемен - бұл ерітіндінің өзін ғана бұзады, бірақ ол бәрібір кристалды боямайды! Ең жақсы жолтүсті кристалдарды алу - тұздың дұрыс түсін таңдау! Кристал ол солай

әрбір атом өз орнына түсетіндей реттелген.. т.б

кристал болып шығады. Егер сіз оны боясаңыз, онда өзіңіз

сіздің идеяңыз сәтсіздікке ұшырайды - ең алдымен сіз оны жабасыз

бояу және ол өсе алмайды. екіншіден, егер

пигментті таза түрінде қолданыңыз, содан кейін сіз әкелесіз

Кристалда ақаулар бар және ол әдемі болмайды. IN

принципі. көптеген табиғи кристалдардың түсі бар

осындай ақаулардың арқасында, бірақ сіз дәл не екенін білуіңіз керек

заттар кристалды бұзбай бояйды

кристалдық тор немесе жеткілікті

оған үйлесімді түрде үйлеседі».