- Вступ
- 1. Кристал. Його властивості, будова і форма
- 2. Рідкі кристали
- 3. Застосування ЖК
- 4. Застосування кристалів в науці і техніці
- 5. Практична частина
- висновок
- Список літератури
- Вступ
- Актуальність роботи :
- Так як кристали мають широке застосування в науці і техніці, то важко назвати таку галузь виробництва, де не використовувалися б кристали. Тому знати і розбиратися у властивостях кристалів дуже важливо для кожної людини.
- Мета дослідження. Вирощування кристала з розчину в домашніх умовах, вивчення практичного застосування кристалів в науці і техніці.
- завдання:
- 1.Изучение теорії про кристалах.
- 2. Вивчення матеріалу по вирощуванню кристала в звичайних умовах і в лабораторних умовах.
- 3.Наблюденіе за освітою кристала.
- 4.Опісаніе спостережень.
- 5.Ізученіе області застосування кристалів в сучасному житті.
1. Кристал. Його властивості, будова і форма
Слово «кристал» походить від грецького «crustallos», тобто «лід». Тверді тіла, атоми або молекули яких утворюють впорядковану періодичну структуру (кристалічну решітку).
Кристали утворюються трьома шляхами: з розплаву, з розчину і з парів. Прикладом кристалізації з розплаву може служити утворення льоду з води. кристал рідкий вирощування лабораторний
У навколишньому світі часто можна спостерігати утворення кристалів безпосередньо з газового середовища, з розчинів і з розплаву. У тиху морозну ніч при ясному небі, в яскравому світлі місяця або ліхтаря, ми іноді бачимо поблискують іскорками повільно опускаються лусочки інею. Це пластинчасті кристали льоду, що утворюються тут же біля нас з вологого і остиглого повітря.
Структура твердих тіл залежить від умов, в яких відбувається перехід з рідкого в твердий стан. Якщо такий перехід відбувається дуже швидко, наприклад, при різкому охолодженні рідини, то частки не встигають вишикуватися в правильну структуру і утворюється мелкокристаллическое тіло. При повільному охолодженні рідини виходять великі і правильної форми кристали. У деяких випадках, для того щоб речовина закристалізуватися, його доводиться витримувати при різних температурах. Також на зростання кристала впливає зовнішній тиск. Крім того, значна частина кристалів, що мали в далекому минулому досконалу огранювання, встигла втратити її під дією води, вітру, тертя об інші тверді тіла. Так, багато округлі прозорі зерна, які можна знайти в прибережному піску, є кристалами кварцу, лішівшіміся граней в результаті тривалого тертя один об одного.
Різноманітність кристалів за формою дуже велике.
Кристали можуть мати від чотирьох до декількох сотень граней. Але при цьому вони володіють чудовою властивістю - якими б не були розміри, форма і число граней одного і того ж кристала, все плоскі грані перетинаються один з одним під певними кутами. Кути між відповідними гранями завжди однакові. На форму впливають такі фактори, як температура, тиск, частота, концентрація і напрямок руху розчину. Тому кристали одного і того ж речовини можуть виявляти велику різноманітність форм.
Кристали кам'яної солі, наприклад, можуть мати форму куба, паралелепіпеда, призми або тіла більш складної форми, але завжди їх межі перетинаються під прямими кутами. Грані кварцу мають форму неправильних шестикутників, але кути між гранями завжди одні й ті ж - 120 °.
Закон сталості кутів, відкритий в 1669 р данцем Миколою Стено, є найважливішим законом науки про кристалах - кристалографії.
Вимірювання кутів між гранями кристалів має дуже велике практичне значення, так як за результатами цих вимірів у багатьох випадках може бути достовірно визначена природа мінералу.
Найпростішим приладом для вимірювання кутів кристалів є прикладною гоніометр.
Крім того розрізняють монокристали і полікристали.
Монокристал є моноліт з єдиної ненарушенной кристалічною решіткою. Природні монокристали великих розмірів зустрічаються дуже рідко.
Монокристалами є кварц, алмаз, рубін і багато інші дорогоцінні камені.
Більшість кристалічних тіл є полікристалічний, тобто складаються з безлічі дрібних кристаликів, іноді видних тільки при сильному збільшенні.
Полікристала є все метали.
2.Жідкіе кристали
Рідкий кристал - це особливий стан речовини, проміжне між рідким і твердим станами. У рідини молекули можуть вільно обертатися і переміщатися в будь-яких напрямках. У рідкому кристалі є деяка ступінь геометричній упорядкованості в розташуванні молекул, але допускається і деяка свобода переміщення.
Консистенція рідких кристалів може бути різною - від легкотекучая рідкої до пастоподібної. Рідкі кристали мають незвичайні оптичні властивості, що використовується в техніке.Жідкіе кристали утворюються з молекул, що мають різну геометричну форму. таких, як колір, прозорість і ін. На цьому засновані численні застосування рідких кристалів.
3. Застосування ЖК
Розташування молекул в рідких кристалах змінюється під дією таких факторів, як температура, тиск, електричні і магнітні поля; зміни ж розташування молекул призводять до зміни оптичних властивостей, таких, як колір, прозорість і здатність до обертання площини поляризації світла, що проходить. На цьому засновані численні застосування рідких кристалів. Наприклад, залежність кольору від температури використовується для медичної діагностики. Наносячи на тіло пацієнта деякі рідкокристалічні матеріали, лікар може легко виявляти порушені хворобою тканини зі зміни кольору в тих місцях, де ці тканини виділяють підвищені кількості тепла. Температурна залежність кольору дозволяє також контролювати якість виробів без їх руйнування. Якщо металевий виріб нагрівати, то його внутрішній дефект змінить розподіл температури на поверхні. Ці дефекти виявляються по зміні кольору нанесеного на поверхню рідкокристалічного матеріалу.
Тонкі плівки рідких кристалів, укладені між стеклами або листками пластмаси, знайшли широке застосування в якості індикаторних пристроїв. Рідкі кристали широко застосовуються у виробництві наручних годинників і невеликих калькуляторів. Створюються плоскі телевізори з тонким рідкокристалічним екраном.
4. Застосування кристалів в науці і техніці
У наш час кристали мають дуже широке застосування в науці, техніці та медицині.
Алмазними пилами розпилюють камені. Алмазна пила - це великий (до 2-х метрів в діаметрі), що обертається сталевий диск, на краях якого зроблені надрізи або зарубки. Дрібний порошок алмазу, змішаний з яким-небудь клейкою речовиною, втирають в ці надрізи. Такий диск, обертаючись з великою швидкістю, швидко розпилює будь-який камінь.
Величезне значення має алмаз при бурінні гірських порід, в гірських роботах. У граверних інструментах, ділильних машинах, апаратах для випробування твердості, свердла для каменю і металу вставлені алмазні вістря. Алмазним порошком шліфують і полірують тверді камені, загартовану сталь, тверді і надтверді сплави. Сам алмаз можна різати, шліфувати і гравірувати тільки самим же алмазом. Найбільш відповідальні деталі двигунів в автомобільному та авіаційному виробництві обробляють алмазними різцями і свердлами.
Корундом можна свердлити, шліфувати, полірувати, точити камінь і метал. З корунду і наждаку роблять точильні круги і бруски, шліфувальні порошки і пасти. На напівпровідникових заводах найтонші схеми малюють рубіновими голками.
Гранат також використовується в абразивної промисловості. З гранатів виготовляють шліфувальні порошки, точильні кола, шкурки. Вони іноді замінюють в приладобудуванні рубін.
З прозорого кварцу роблять лінзи, призми та ін. Деталі оптичних приладів. Штучне «гірське сонце» - апарат, широко застосовується в медицині. При включенні даний апарат випромінює ультрафіолетове світло, ці промені є цілющими. В даному апараті лампа зроблена з кварцового скла. Кварцова лампа використовується не тільки в медицині, але і в органічній хімії, мінералогії, допомагає відрізнити фальшиві марки, грошові купюри від справжніх. Чисті бездефектні кристали гірського кришталю використовуються при виготовленні призм, спетрографов, поляризують пластинок.
Флюорит використовується для виготовлення лінз телескопів і мікроскопів, для виготовлення призм спектрографів і в інших оптичних приладах.
5. Практична частина
Мідний купорос - пятіводного сульфат міді, так як великі кристали нагадують кольорове синє скло. Мідний купорос застосовують в сільському господарстві для боротьби з шкідниками і хворобами рослин, в промисловості при виробництві штучних волокон, органічних барвників, мінеральних фарб, мишьяковистих хімікатів.
Спосіб вирощування в домашніх умовах:
1) Для початку приготуємо розчин концентрованого купоросу. Після цього злегка подогреем суміш, щоб домогтися повного розчинення солі. Для цього склянку поставимо в каструлю з теплою водою.
2) Отриманий концентрований розчин переллємо в банку або хімічний стакан; туди ж підвісимо на нитці кристалічну "затравки" - маленький кристалик тієї ж солі - так, щоб він був занурений в розчин. На цій "затравки" і належить рости майбутньому експонату вашої колекції кристалів.
3) Посудина з розчином поставимо у відкритому вигляді в тепле місце. Коли кристал виросте досить великим, виймемо його з розчину, обсушити м'якою ганчіркою або паперовою серветкою, обрізаємо нитку і покриємо грані кристала безбарвним лаком, щоб оберегти від "вивітрювання" на повітрі.
Спостереження за процесом росту кристалів мідного купоросу.
Для початку ми налили в хімічний стакан розчин мідного купоросу, прив'язали на нитку приманку. І опустили в склянку кристал. Вже на наступний день у нас з'явився полікристал досить великих розмірів, близько 2 сантиметрів в довжині. Сам кристал був дуже нерівний, з невеликими стовпчиками. Далі кристалізація Не примушуйте себе продовжувати, скільки б ми не чекали.
Але ми на цьому не зупинялися і зробили ще два кристала мідного купоросу. Тільки приманку ми взяли з шпальти не вийде кристала. В одному розчині температура постійно змінювалася, а в іншому стакані була незмінною. Через кілька діб у нас вийшли два повноцінних монокристалла мідного купоросу. Вони вийшли з рівними гранями, абсолютно симетричні. Так я зрозумів що для того щоб зробити рівний кристал треба щоб запал теж була рівною і симетричною.
Спостереження за процесом росту кристалів в розчинах солей під мікроскопом.
Розглядати кристали під мікроскопом дуже цікаво, тому що чим "молодший" кристал, тим більш правильну форму він має. Вивчення кристалів під мікроскопом не займає багато часу і ресурсів: для приготування розчину необхідно всього кілька грам солі, та й часу на зростання кристала йде не так багато.
Наносили на предметне скло мікроскопа кілька крапель насиченого розчину різних солей. Скло злегка підігрівали полум'ям спиртівки і поміщали на столик мікроскопа. Переміщенням предметного скла і регулюванням збільшення домагалися такого положення, щоб крапля зайняла все поле зору мікроскопа. Через невеликий проміжок часу (близько 1 хв) на краю краплі, де вона висихає швидше, починалася кристалізація. Виниклі дрібні кристали утворювали по краях краплі суцільну непрозору кірку, яка в світлі здається темною. Поступово з цієї маси кристалів починали проступати спрямовані всередину краплі окремі вістря індивідуальних кристалів, які, розростаючись, утворюють різноманітні форми. Найчастіше нові центри кристалізації в вільному просторі всередині краплі, як правило, мимоволі не виникали. Через деякий час все поле зору заповнювався кристалами, і кристалізація практично закінчувалася.
Таким чином, кристали одні з найкрасивіших і загадкових творінь природи. Ми живемо в світі, що складається з кристалів, будуємо з них, обробляємо їх, їмо їх, лікуємося ними ... Вивченням різноманіття кристалів займається наука кристалографія. Вона всебічно розглядає кристалічні речовини, досліджує їх властивості та будова. У давні часи вважалося, що кристали являють собою рідкість. Дійсно, знаходження в природі великих однорідних кристалів - явище нечасте. Однак мелкокристаллические речовини зустрічаються досить часто. Так, наприклад, майже всі гірські породи: граніт, пісковики, вапняк - кристалічності. Навіть деякі частини організму кристалічності, наприклад, рогівка ока, вітаміни, оболонка нервів. Довгий шлях пошуків і відкриттів, від вимірювання зовнішньої форми кристалів вглиб, в тонкощі їх атомної будови ще не завершений. Але тепер дослідники досить добре вивчили його структуру і вчаться керувати властивостями кристалів.
В результаті проведеної роботи я можу зробити наступні висновки:
1. Кристал - це твердий стан речовини. Він має певну форму і певну кількість граней.
2. Кристали бувають різних кольорів, але в більшості своїй прозорі.
3. Кристали - зовсім музейна рідкість. Кристали оточують нас всюди. Тверді тіла, з яких ми будуємо будинки і робимо верстати, речовини, які ми вживаємо в побуті, - майже всі вони відносяться до кристалів. Пісок і граніт, кухонна сіль і цукор, алмаз і смарагд, мідь і залізо - все це кристалічні тіла.
4. Найцінніші серед кристалів - дорогоцінні камені.
5. Я виростив кристал в домашніх умовах з насиченого розчину мідного купоросу.
Таким чином, цілі і завдання, які були позначені мною на початку роботи, досягнуті. В результаті проведеної роботи я досвідченим шляхом знайшов доказ для припущення, яке було висловлено англійським кристаллографом Франком про ступеневу зростанні кристалів.
Проведена робота була дуже цікавою і цікавою. Мені б хотілося ще виростити кристали з інших речовин, адже їх так багато навколо нас ...
Розміщено на Allbest.ru