Итоговый индивидуальный проект
«Кристаллы»
| Выполнил: Кузнецов Артём Ученик: 9 класса Б Руководитель: М.В Дудорова |
г. Владимир
2022 год
Оглавление
Введение…………………………………………………………3
Глава 1. Основная часть
1.1 Кристаллы и их кристаллические решётки………………..4
1.2 Монокристаллы и поликристаллы…………………………5
1.3 Итоговая таблица кристаллических решёток……………...6
1.4 Практическое применение кристаллов…………………….7
· Введение:
Как вы уже поняли, проект посвящён кристаллам. Сегодня я приглашаю вас совершить путешествие в прекрасный и таинственный Мир Кристаллов. В мире очень много интересного и необычного. Вот, например, кристаллы. Они встречаются в нашей жизни везде, притягивая своей необычностью и загадочностью, вызывая интерес к наблюдению и изучению. Кристаллы действительно так хороши собой, что ими можно любоваться часами. Нас всех с детства манили и притягивали к себе разноцветные камушки. И мне всегда хотелось узнать больше о кристаллах, как они формируются, растут, и почему они так не похожи друг на друга. Мне захотелось узнать, что в них такое скрыто, что такое кристалл?
· Актуальность:
Темы заключается в том, что кристаллы встречаются нам повсюду: мы ходим по кристаллам, строим из них, едим кристаллы, лечимся ими, находим кристаллы в живых организмах. Ученые выращивают кристаллы в космосе, получают вещества с заранее заданными свойствами. На сегодняшний день эта тема стала важной, интересной и для меня. Сейчас кристаллы являются неотъемлемой частью жизни
· Почему же я выбрал эту тему?
Я очень люблю творческие работы, мне это было по душе. В детстве мне уже приходилось сталкиваться с кристаллами. Меня они как будто притягивали к себе. Сейчас мы, не задумываясь, используем кристаллы. Мне стало очень интересно по изучать их. И я задал себе вопрос: «а почему бы не узнать чего-то больше, чем «кристаллы?»
· Проблема:
Проблематика моего проекта заключается в том, что кристаллы привлекают к себе много внимания, но почему? Мне стало интересно можно ли выращивать кристаллы и как это осуществить?
· Новизна:
На сегодняшний день существует много работ, посвящённые кристаллам. Однако, я решил индивидуально подробно изучить эту тему и ответить на вопросы
· Цели работы:
1. Узнать структуры кристаллов
2. Выяснить различия и сходства разных кристаллов
3. Узнать их применение
4. Научиться выращивать кристалл
5. Проанализировать полученные результаты
· Методы исследования:
1. Изучение литературы
2. Наблюдение
3. Эксперимент
· Ожидаемые результаты:
1. Научимся выращивать кристаллы
2. Узнаем, что влияет на скорость роста кристаллов
Глава 1-основная часть
1.1 Кристаллы и их структура
Кристаллы-это поразительные камни, созданные природой. Нас восхищает их яркие цвета. Они манят нас своей нереальной формой и красотой, которую сама природа внесла. Многие бесстрашные люди готовы пойти на всё, чтобы заполучить этот «камень жизни». Все они различаются своей внутренней структурой. От сюда и идёт понятие «кристаллическая решётка». На официальном сайте skysmart.ru я нашёл следующее определение термина: это внутренняя структура кристалла, порядок взаимного расположения атомов, ионов или молекул. Точки, в которых находятся эти частицы, называются узлами решетки. Выделяют несколько видов кристаллических решёток:
1. Атомная
Это структура, при которой в узлах располагаются атомы, которые прочно связаны с помощью ковалентных связей, что является причиной некоторых характеристик.
Свойства кристаллов с атомной решёткой:
· Твёрдость
· Прочность
· Нерастворимая
· Высокая температура при плавлении
Например: алмаз
2. Молекулярная
Это структура, при которой в узлах находятся молекулы. Внутри молекул атомы имеют прочные ковалентные связи, но сами молекулы взаимодействуют между собой слабо. В отличие от атомной решётки, эта структура имеет иные характеристики:
1. Небольшая твёрдость
2. Низкая прочность
3. Легкоплавкость
4. Летучесть
5. Наличие запах, (но не у всех)
Это всё обусловлено, тем что атомы имеют прочную ковалентную связь, но сами же молекулы между собой связаны слабо. Например: гелий
3. Ионная
Третья по счёту структурна, при которой в узлах решётки находятся ионы. Практически все соли и щёлочи имеют такую кристаллическую структуру. Стоит отметь, что ионы связаны взаимным притяжением. Характеристики такой структуры таковы:
v Твёрдость
v Хрупкость
v Электропроводность
v Нелетучесть
v Растворимая
К примеру: оксид кальция (СaO)
3. Металлическая
Это кристаллическая решётка, состоящая из ионов и атомов металла. Этой решётки свойственно свободному передвижению электронов, тем самым, создавая электронное облако. Под воздействием электротока приходит в направленное движение. Это объясняет такое свойство металлов, как электрическая проводимость.
Свойства:
1. Блеск
2. Высокая теплопроводность
3. Электропроводность
4. Хорошая ковкость
Можно привести пример: медь
Монокристаллы и поликристаллы
Также существуют одиночны кристаллы, называемые монокристаллами. Обычно у них кристаллическая решётка имеет правильную форму, но это не обязательный признак. Внешняя форма зависит от роста кристалла. При медленном увеличении и однородности материала, кристаллы имеют правильную огранку. При средней скорости огранка неярко выражена. При высокой скорости кристаллизации вырастают поликристаллы, состоящие из множества монокристаллов. Примером монокристалла является- алмаз, кварц и тд. Также химический состав является от скорости выращивания кристалла, чем медленнее растёт, тем совершеннее его состав. Так в чём же особенность строения, дело в том, что это отдельный кристалл, имеющий непрерывную кристаллическую решётку. Для монокристаллов характерна анизотропия физических свойств.
Поликристаллы -это твёрдые тела, состоящие из большого количества сросшихся частиц между собой. В отличие от монокристаллов поликристаллы изотропны. Это следствие того, что поликристалл состоит из большого количества беспорядочно ориентированных маленьких монокристаллов.
Анизотропия - зависимость физических свойств вещества от направления.
Изотропия- независимость физических свойств вещества от направления.
Подведём итоги
И так, я рассказал про все виды кристаллов и их кристаллических решётках. Для более чёткого понимания о характеристиках разных типов структур, вставим в таблицу. Основная задача заключается в том, чтобы мы увидели сходства и различия между ними.
| Вид решётки | Частицы в узлах решётки | Тип связи между частицами | Примеры веществ | Свойства |
| Атомная | атомы | Ковалентная связь | Графит, германий, бор | прочные и твердые, тугоплавкие, нерастворимые в воде, нелетучие. |
| Молекулярная | молекулы | Притяжение между молекулами | Газы, органические вещества | Легкоплавкие, летучие, некоторые способны к возгонке. |
| Ионная | ионы | Ионная связь | Оксиды, соли, щелочи | Твердые, хрупкие, Растворимы, электропроводность, нелетучие |
| Металлическая | Атомы и ионы | Металлическая связь | Все металлы и сплавы | Твердые (кроме ртути), ковкие, имеют блеск, отличаются теплопроводностью, электропроводностью. |
1.4 Применение кристаллов
В жизни нас окружает множество кристаллов: мы по ним ходим, едим, да и мы тоже относительно состоим из частиц в виде кристалликов. Но вопрос в другом, где применяются кристаллы, как драгоценные камни? Применения кристаллов в науке и технике так многочисленны и разнообразны, что сложно перечислить. Кристаллы широко используются в технологиях, вот например, в компьютерах и телефонах. Без кристаллов не смогут работать устройства для обработки данных и хранения информации. Также кристаллы используются для создания источников света. Спрос на кристаллы в мире высок. Так с помощью алмазов обрабатываются контактные линзы. Важнейшую роль в получении лазерного луча играет кристалл рубина. И конечно же из-за своей яркой красоты, кристаллы используются, как ювелирные украшения. Вообще кристаллы это неотъемлемая часть нашей жизни
Выращивание кристаллов…