Umjetno kamenje je odavno steklo popularnost nakit. Uostalom, za draguljara vrijednost kamena nije određena samo njegovom oskudicom u prirodi. Brojne druge karakteristike igraju važnu ulogu:

• boja;
• prelamanje svjetlosti;
• snaga;
• težina karata;
• veličina i oblik rubova itd.

Najskuplji vještački dragi kamen je kubni cirkonijum (sinonimi: daimonsquay, jevalit, cirkonijum kocka, shelby). Cijena mu je niska - manje od 10 dolara po 1 karatu (to je 0,2 grama). Ali vrijedi napomenuti da kako se karati povećavaju, cijena raste eksponencijalno. Na primjer, dijamant od 10 karata vrijedi 100 puta skuplji od dijamanta 1 karat

Umjetni kristali kamenje za nakit može se uzgajati kod kuće. Većina ovih eksperimenata ne zahtijeva posebnu pripremu; ne morate postaviti kemijski laboratorij ili čak kupiti posebne reagense.

Da biste stekli iskustvo u uzgoju kristala, počnite s malim. Podijelit ćemo vam tehniku ​​uzgoja prekrasnih kristala iz svega što možete pronaći vlastitu kuhinju. Neće vam trebati nikakva dodatna oprema, jer sve što vam je potrebno nalazi se na policama. Također ćemo razmotriti tehnologiju uzgoja umjetnih rubina kod kuće!

Kako sintetički uzgojiti kristale rubina?

Uzgoj kristala rubina može čak biti i opcija za kućni biznis. Na kraju krajeva, prelepe su sintetičko kamenje su već danas u velikoj potražnji među kupcima, pa ako se projekat uspješno implementira, mogu vam donijeti dobar profit. Sintetički uzgojeno kamenje koriste zlatari, a također se široko koristi u tehnologiji.

Kristali rubina mogu se uzgajati standardnim metodama odabirom pravih soli. Ali to neće biti tako efikasno kao u slučaju soli ili šećera, a proces rasta traje mnogo duže. A kvaliteta će biti upitna. Na kraju krajeva, prirodni rubin na Mohsovoj skali tvrdoće je drugi nakon dijamanta, zauzimajući časno 9. mjesto. Naravno, kada je u pitanju posao, u većini slučajeva koriste drugačiji metod, razvijen prije više od 100 godina u Francuskoj.

Trebat će vam poseban aparat nazvan po izumitelju ove metode, tj. Verneuil aparat. Uz njegovu pomoć možete uzgojiti kristale rubina veličine do 20-30 karata za samo nekoliko sati.

Iako tehnologija ostaje približno ista. Sol aluminijevog dioksida s primjesom krom oksida stavlja se u akumulator gorionika kisik-vodik. Otapamo smjesu, gledajući kako rubin zapravo raste "pred našim očima".

U zavisnosti od sastava soli koji odaberete, možete podesiti boju kristala, dobijajući veštačke smaragde, topaze i potpuno prozirno kamenje.

Rad sa uređajem zahtijevat će vašu pažnju i određeno iskustvo, ali ćete u budućnosti imati priliku uzgajati kristale koji fasciniraju svojom ljepotom, transparentnošću i igrom boja. U budućnosti su takva remek-djela dobro prikladna za rezanje i poliranje, te se u skladu s tim mogu koristiti za namjeravanu svrhu.

Vrijedi napomenuti da umjetno uzgojeni kristali nisu drago kamenje, pa čak i ako se odlučite pokrenuti posao u njihovom uzgoju, to od vas neće zahtijevati dodatnu licencu.

Dizajn uređaja je jednostavan, lako ga možete napraviti sami. Ali na internetu već ima dovoljno majstora koji nude crteže originalne instalacije, kao i njene poboljšane verzije.

Komplet za uzgoj kristala rubina kod kuće

Sam princip tehnologije proizvodnje rubina je prilično jednostavan i shematski je prikazan na donjoj slici:

Razumijevajući princip rada, nijedan uređaj više ne izgleda tako kompliciran. Jedan od uzoraka crteža Verneuil aparata:

Koristeći ovu tehnologiju, možete uzgajati i drugo skupo umjetno kamenje, kao što je "Plavi topaz" itd.

Uzgoj kristala soli kod kuće

Najjednostavniji i najpristupačniji eksperiment koji možete provesti je stvaranje lijepog kristali soli. Da biste to učinili trebat će vam nekoliko stavki:

1. Obična kamena sol.
2. Voda. Važno je da sama voda sadrži što manje vlastitih soli, po mogućnosti destilovane.
3. Posuda u kojoj će se eksperiment provoditi (bilo koja staklenka, čaša, tava).

U posudu sipajte toplu vodu (temperatura joj je oko 50°C). U vodu dodajte kuhinjsku so i promešajte. Nakon otapanja ponovo dodati. Ponavljamo postupak dok se sol ne prestane otapati, slijegajući na dno posude. Ovo sugerira da fiziološki rastvor postao zasićen, što nam je trebalo. Važno je da tokom pripreme rastvora njegova temperatura ostane konstantna i da se ne ohladi, na taj način možemo stvoriti zasićeniji rastvor.

Sipajte zasićeni rastvor u čistu teglu, odvajajući je od taloga. Odaberemo poseban kristal soli, a zatim ga stavimo u posudu (možete ga objesiti na konac). Eksperiment je završen. Nakon nekoliko dana, moći ćete vidjeti kako se vaš kristal povećao.

Uzgoj kristala šećera kod kuće

Tehnologija proizvodnje kristala šećera slična je prethodnoj metodi. Možete umočiti pamučni štapić u otopinu, tada će na njemu izrasti kristali šećera. Ako je proces rasta kristala postao sporiji, tada se koncentracija šećera u otopini smanjila. Ponovo dodajte granulirani šećer, a zatim će se proces nastaviti.

Napomena: ako u otopinu dodate boju za hranu, kristali će postati višebojni.

Možete uzgajati kristale šećera na štapićima. Za ovo će vam trebati:

• gotovi šećerni sirup, pripremljen slično kao zasićeni fiziološki rastvor;
• Drveni štapići;
• malo granuliranog šećera;
• prehrambene boje (ako želite šarene bombone).

Sve se dešava vrlo jednostavno. Drveni štap Umočite u sirup i uvaljajte u granulirani šećer. Što se više zrna zalijepi, to će rezultat biti ljepši. Pustite štapiće da se dobro osuše, a zatim jednostavno pređite na drugu fazu.

Zasićeni vrući šećerni sirup sipajte u čašu i tamo stavite pripremljeni štapić. Ako pripremate raznobojne kristale, u vrući gotov sirup dodajte boju za hranu.

Pazite da štap ne dodiruje zidove i dno, inače će rezultat biti ružan. Štap možete pričvrstiti komadom papira, stavljajući ga na vrh. Papir će služiti i kao poklopac za posudu, koji neće dozvoliti da bilo kakve strane čestice uđu u vaš rastvor.

Za otprilike nedelju dana imaćete prelepe šećerne lizalice. Mogu ukrasiti svaku čajanku, donoseći potpuni užitak ne samo djeci, već i odraslima!

Uzgoj kristala iz bakrenog sulfata kod kuće

Kristali od bakrenog sulfata dobijaju se u zanimljivom obliku, a istovremeno imaju i bogat Plava boja. Vrijedno je zapamtiti da je bakar sulfat kemijski aktivan spoj, tako da kristale iz njega ne treba kušati, a pri radu s materijalom treba biti oprezan. Iz istog razloga je u ovom slučaju prikladna samo destilovana voda. Važno je da je hemijski neutralan. Budite pažljivi i oprezni pri rukovanju bakrenim sulfatom.

U ovom slučaju, rast kristala iz vitriola odvija se gotovo prema istoj shemi kao u prethodnim slučajevima.

Prilikom postavljanja glavnog kristala koji se uzgaja u otopinu, morate paziti da ne dođe u kontakt sa zidovima posude. I ne zaboravite pratiti zasićenost otopine.

Ako svoj kristal postavite na dno posude, pazite da ne dodiruje druge kristale. U ovom slučaju, oni će rasti zajedno, a umjesto jednog prekrasnog velikog uzorka, na kraju ćete dobiti masu nejasnog oblika.

Koristan savjet! Možete samostalno podesiti veličinu lica vašeg kristala. Ako želite da neke od njih sporije rastu, možete ih podmazati vazelinom ili mašću. A da biste sačuvali nebeskoplavu ljepotu, rubove možete tretirati prozirnim lakom.

Postoje 3 kategorije težine dijamanata:

1. Mala. Težina 0,29 karata
2. Prosjek. Težina od 0,3 do 0,99 karata
3. Veliko. Dijamanti koji teže više od 1 karata.

Popularne aukcije prihvataju kamenje težine preko 6 karata. Kamenje težine više od 25 karata dobilo je vlastita imena. Na primjer: “Winston” dijamant (62,05 karata) ili “De Beers” (234,5 karata) itd.

Fetisov Nikolay

Svijet oko nas sastoji se od kristala; možemo reći da živimo u svijetu kristala. Stambene zgrade i industrijski objekti, avioni i rakete, motorni brodovi i dizel lokomotive, stijene i minerali su sastavljeni od kristala. Jedemo kristale, liječimo se njima, a dijelom smo i od kristala.

Dakle, šta su kristali? Koja svojstva imaju? Kako rastu kristali? Kako i gdje se trenutno koriste i kakvi su izgledi za njihovu upotrebu u budućnosti? Ova pitanja su me zanimala i pokušao sam da nađem odgovore na njih.

Skinuti:

Pregled:

11. NAUČNO-PRAKTIČNA KONFERENCIJA KUZNJEĆKOG OKRUGA “OTVOREN SVIJET”

FIZIČKA SEKCIJA

Glavne primjene umjetnih kristala

Završio učenik 8. razreda

Fetisov Nikolay

Šef Sizochenko A.I.,

Nastavnik fizike

Opštinsko srednje obrazovanje

Uspostavljanje

„Osnovno opšte obrazovanje

Škola br. 24"

Novokuznjeck, 2014

Uvod…………………………………………………………………2

1. Glavni dio

1.1. Koncept kristala……………………………………..……..4

1.2. Monokristali i polikristali.........................4

1.3. Metode uzgoja kristala………….…5

1.4. Primjena kristala………………………………………7

2. Praktični dio

2.1. Uzgoj kristala kod kuće

Uslovi……………………………………………………….9

3. Zaključak……………………………………………………….…11

Bibliografija……………………………………………………………………………...13

Prijave…………………………………………………………………………..14-15

Uvod

Kao magični vajar

Svijetle ivice kristala

Pravi bezbojni rastvor.

N.A.Morozov

Svijet oko nas sastoji se od kristala; možemo reći da živimo u svijetu kristala. Stambene zgrade i industrijski objekti, avioni i rakete, motorni brodovi i dizel lokomotive, stijene i minerali su sastavljeni od kristala. Jedemo kristale, liječimo se njima, a dijelom smo i od kristala.

Kristali su tvari u koje su najsitnije čestice “spakovane” određenim redoslijedom. Kao rezultat, kako kristali rastu, na njihovoj površini se spontano pojavljuju ravni rubovi, a sami kristali poprimaju različite geometrijske oblike.

Izjava akademika A.E. Fersman “Gotovo cijeli svijet je kristalan. Svetom vlada kristal i njegovi čvrsti, linearni zakoni” u skladu je sa naučnim interesovanjem naučnika širom sveta za ovaj predmet istraživanja.

Moderna industrija ne može bez širokog spektra kristala. Koriste se u satovima, tranzistorskim radijima, kompjuterima, laserima i još mnogo toga. Velika laboratorija - priroda - više ne može zadovoljiti zahtjeve razvoja tehnologije, pa se umjetni kristali uzgajaju u posebnim tvornicama: malim, gotovo neprimjetnim, i velikim teškim od nekoliko kilograma.

Ljudi su naučili da vještački dobivaju mnogo dragog kamenja. Na primjer, ležajevi za satove i druge precizne instrumente odavno se prave od umjetnih rubina. Umjetno se dobivaju i prekrasni kristali, kojih u prirodi uopće nema - kubni cirkonij. Teško je okom razlikovati kubične cirkonije od dijamanata - tako lijepo igraju na svjetlu.

Dakle, šta su kristali? Koja svojstva imaju? Kako rastu kristali? Kako i gdje se trenutno koriste i kakvi su izgledi za njihovu upotrebu u budućnosti? Ova pitanja su me zanimala i pokušao sam da nađem odgovore na njih.

Moj rad je istraživački, jer se u njegovoj realizaciji koriste znanja iz nekoliko akademskih predmeta: fizika, hemija, biologija, računarstvo. Kao rezultat aktivnosti kreirala sam prezentaciju „Kristali i njihova primjena“, koja se može koristiti u nastavi fizike i hemije kao vizualna pomoć, te kristali uzgojeni od bakar sulfata i kuhinjske soli.

Cilj:

Odrediti glavne oblasti primjene umjetnih kristala i eksperimentalno ispitati mogućnost uzgoja kristala kuhinjske soli i bakar sulfata bez upotrebe posebne opreme.

Da bih postigao ovaj cilj, suočio sam se sa sljedećim

zadaci:

• Prikupiti materijal o kristalima i njihovim svojstvima iz literarnih i internetskih izvora.
• Provedite eksperimente na uzgoju kristala bakrenog sulfata i kuhinjske soli.
• Sistematizirati materijal o kristalima: upotreba umjetnih kristala i načini njihovog uzgoja.
• Napravite prezentaciju „Kristali i njihova primjena“ u obrazovne svrhe.

1. Glavni dio

1. Kristalni koncept

Crystal (od grčkog krystallos - "prozirni led") izvorno se zvao prozirni kvarc (gorski kristal), pronađen u Alpima. Gorski kristal je pogrešno smatran ledom, stvrdnut od hladnoće do te mere da se više ne topi. U početku se glavna karakteristika kristala vidjela u njegovoj transparentnosti, a ova riječ se koristila za sve prozirne prirodne čvrste tvari. Kasnije su počeli proizvoditi staklo koje nije bilo inferiorno u sjaju i transparentnosti u odnosu na prirodne tvari. Predmeti napravljeni od takvog stakla nazivali su se i „kristalom“. I danas se staklo posebne prozirnosti naziva kristalom, a „čarobna“ lopta gatara se zove kristalna kugla.

Neverovatna karakteristika gorskog kristala i mnogih drugih prozirnih minerala su njihove glatke, ravne ivice. Krajem 17. vijeka. uočeno je da postoji određena simetrija u njihovom rasporedu i utvrđeno je da neki neprozirni minerali imaju prirodan pravilan rez. Pojavila se pretpostavka da bi oblik mogao biti povezan s unutrašnjom strukturom. Konačno, kristali su se počeli nazivati ​​sve čvrste materije koje imaju prirodno ravan rez.

U oružarnici se nalaze odjeća i krune ruskih careva, potpuno posute kristalima - draguljima - ametistima. U crkvama su ikone i oltari bili ukrašeni ametistima.

Najpoznatiji kristali su dijamanti, koji se nakon rezanja pretvaraju u dijamante. Ljudi su vekovima pokušavali da razotkriju misteriju ovog kamenja, a kada su ustanovili da je dijamant vrsta ugljenika, niko nije verovao u to.

Odlučujući eksperiment izveo je 1772. godine francuski hemičar Lavoisier. U prirodi se dijamanti formiraju u utrobi zemlje u vrlo visoke temperature i pritisci. Naučnici su u laboratoriji uspjeli stvoriti uslove pod kojima se dijamanti mogu dobiti iz grafita tek 200 godina kasnije. Sada se proizvode desetine tona vještačkih dijamanata. Među njima ima dijamanata za potrebe nakita, ali većina njih se koristi za izradu raznih alata.

1. Monokristali i polikristali

Kristalna tijela mogu biti monokristali ili polikristali. Pojedinačni kristal se naziva monokristal, koji ima makroskopsku uređenu kristalnu rešetku. Imaju geometrijski pravilan vanjski oblik, ali ova karakteristika nije obavezna.

Polikristali su haotično orijentirani mali kristali spojeni zajedno - kristaliti.

1. Metode uzgoja kristala

U laboratoriji se kristali uzgajaju u pažljivo kontroliranim uvjetima kako bi se osigurala željena svojstva, ali u principu se laboratorijski kristali formiraju na isti način kao u prirodi – iz otopine, taline ili pare. Tako se piezoelektrični kristali Rochelle soli uzgajaju iz vodene otopine pri atmosferskom tlaku. Iz rastvora se uzgajaju i veliki kristali optičkog kvarca, ali na temperaturama od 350-450°C. O C i pritisak 140 MPa. Rubini se sintetiziraju pri atmosferskom pritisku iz praha aluminijum oksida rastopljenog na temperaturi od 2050 O C. Kristali silicijum karbida koji se koriste kao abraziv dobijaju se iz isparenja u električnoj peći.

Prvi monokristal dobijen u laboratoriji bio je rubin. Da bi se dobio rubin, zagrijana je mješavina bezvodne glinice koja je sadržavala veću ili manju primjesu kaustičnog kalija s barijevim fluoridom i dikromokalijumom. Potonji se dodaje kako bi se obojio rubin, a uzima se mala količina aluminijevog oksida. Smjesa se stavlja u glineni lončić i zagrijava (od 100 sati do 8 dana) u reverberacijskim pećima na temperaturama do 1500°C. O C. Na kraju eksperimenta u lončiću se pojavljuje kristalna masa, a zidovi su prekriveni kristalima rubina prekrasne ružičaste boje.

Druga uobičajena metoda za uzgoj sintetičkih kristala drago kamenje- Czochralski metod. To je kako slijedi: talina tvari iz koje bi kamenje trebalo kristalizirati stavlja se u vatrostalni lončić od vatrostalnog metala (platina, rodij, iridij, molibden ili volfram) i zagrijava u visokofrekventnom induktoru. . Sjeme iz materijala budućeg kristala spušta se u talog na izduvnoj osovini, a na njemu se uzgaja sintetički materijal do potrebne debljine. Osovina sa sjemenom se postepeno povlači prema gore brzinom od 1-50 mm/h uz istovremeni rast pri brzini rotacije od 30-150 o/min. Okrenite osovinu kako biste izjednačili temperaturu taline i osigurali ravnomjernu raspodjelu nečistoća. Prečnik kristala je do 50 mm, dužina do 1 m. Sintetički korund, spinel, granati i drugo veštačko kamenje uzgajaju se metodom Czochralskog.

Kristali mogu rasti i kada se para kondenzira - tako se na hladnom staklu dobijaju uzorci pahuljica. Kada se metali istiskuju iz otopina soli uz pomoć aktivnijih metala, također nastaju kristali. Na primjer, umočite željezni nokat u otopinu bakrenog sulfata; postat će prekriven crvenim slojem bakra. Ali nastali kristali bakra su toliko mali da se mogu vidjeti samo pod mikroskopom. Bakar se vrlo brzo oslobađa na površini nokta, pa su njegovi kristali premali. Ali ako se proces uspori, kristali će se pokazati velikim. Da biste to učinili, prekrijte bakreni sulfat debelim slojem kuhinjske soli, stavite krug filter papira na njega, a na vrh - željeznu ploču nešto manjeg promjera. Ostaje samo da u posudu ulijete zasićenu otopinu kuhinjske soli. Bakar sulfat će početi polako da se otapa u salamuri. Joni bakra (u obliku zelenih kompleksnih anjona) će difundirati prema gore vrlo sporo tokom mnogo dana; proces se može posmatrati pomicanjem obojene granice. Došavši do željezne ploče, ioni bakra reduciraju se na neutralne atome. Ali pošto se ovaj proces odvija veoma sporo, atomi bakra se nižu u prelepe sjajne kristale. Ponekad ovi kristali formiraju grane - dendrite.

1. Primjena kristala.

Prirodni kristali oduvijek su budili radoznalost ljudi. Njihova boja, sjaj i oblik dotakli su ljudski osjećaj za ljepotu, a ljudi su njima ukrašavali sebe i svoje domove. Dugo su se praznovjerja povezivala s kristalima; poput amajlija, oni su trebali ne samo zaštititi svoje vlasnike od zlih duhova, već ih i obdariti natprirodnim moćima. Kasnije, kada su se isti minerali počeli rezati i polirati poput dragog kamenja, mnoga praznovjerja su sačuvana u “srećnim” talismanima i “vlastitim kamenjem” koji odgovaraju mjesecu rođenja. Svo prirodno drago kamenje osim opala je kristalno, a mnoga od njih, kao što su dijamant, rubin, safir i smaragd, nalaze se kao lijepo brušeni kristali.Kristalni nakitdanas su popularni kao i tokom neolita.

Na osnovu zakona optike, naučnici su tražili prozirni, bezbojni mineral bez defekata od kojeg bi se sočiva mogla napraviti brušenjem i poliranjem. Neobojeni kvarcni kristali imaju potrebna optička i mehanička svojstva, iprva sočiva, uključujući i za naočare, napravljeni su od njih. Čak i nakon pojave umjetnog optičkog stakla, potreba za kristalima nije potpuno nestala; kristali kvarca, kalcita i drugih prozirnih supstanci koje propuštaju ultraljubičasto i infracrveno zračenje još se koriste za izradu prizmi i sočiva za optičke uređaje.

Kristali su igrali važnu ulogu u mnogim tehničkim inovacijama 20. stoljeća. Neki kristali stvaraju električni naboj kada se deformiraju. Njihova prva značajna upotreba bila jeproizvodnja radiofrekventnih generatora sa stabilizacijom kvarcnim kristalima.Prisiljavanjem kvarcne ploče da vibrira u električnom polju radiofrekventnog oscilatornog kruga, moguće je stabilizirati prijemnu ili predajnu frekvenciju.

Poluprovodničke diode se koriste u računarima i komunikacionim sistemima, tranzistori su zamijenili vakuumske cijevi u radiotehnici, a solarni paneli postavljeni na vanjsku površinu svemirskih letjelica pretvaraju sunčevu energiju u električnu energiju. Poluprovodnici se takođe široko koriste u AC-DC pretvaračima.

Kristali sa piezoelektričnim svojstvima koriste se u radio prijemnicima i predajnicima, u glavama za prijemnike i u sonaru. Neki kristali moduliraju svjetlosne zrake, dok drugi stvaraju svjetlost pod utjecajem primijenjenog napona. Lista upotreba kristala je već prilično duga i stalno raste.

Umjetni kristali.Čovjek je dugo sanjao da sintetiše kamenje koje je jednako dragocjeno kao ono koje se nalazi u prirodi. Sve do 20. veka takvi pokušaji su bili neuspješni. Ali 1902uspio nabaviti rubine i safire, koji posjeduje svojstva prirodnog kamena. Kasnije, krajem 1940-ih postojale susintetizovani smaragdi, a 1955. godine kompanija General Electric i Fizički institut Akademije nauka SSSR-a prijavili su proizvodnjuumjetni dijamanti.

Mnoge tehnološke potrebe za kristalima potaknule su istraživanje metoda za uzgoj kristala s unaprijed određenim kemijskim, fizičkim i električnim svojstvima. Napori istraživača nisu bili uzaludni, a pronađene su metode za uzgoj velikih kristala stotina supstanci, od kojih mnoge nemaju prirodne analoge. U prirodi često postoje čvrsta tijela koja imaju oblik pravilnih poliedara. Takva tijela su nazvana kristalima. Proučavanje fizičkih svojstava kristala pokazalo je da geometrijski ispravan oblik nije njihova glavna karakteristika.

Potpuno je u skladu sa neumirućim naučnim interesovanjem naučnika širom sveta i svih oblasti znanja za ovaj predmet istraživanja. Krajem 60-ih godina prošlog vijeka počinje ozbiljan naučni iskorak u ovoj oblastitečni kristali, što je dovelo do „revolucije indikatora“ da se mehanizmi pokazivača zamijene sredstvima vizualnog prikaza informacija. Kasnije je u nauku ušao koncept biološkog kristala (DNK, virusi, itd.), a 80-ih godina dvadesetog stoljeća - fotonski kristal.

1. Praktični dio

1. Uzgoj kristala kod kuće

Uzgoj kristala je vrlo zanimljiv proces, ali prilično dugotrajan i mukotrpan.

Korisno je znati koji procesi kontrolišu njegov rast; zašto različite tvari formiraju kristale različitih oblika, a neke ih uopće ne formiraju; šta treba učiniti da budu velike i lijepe.

Odgovore na ova pitanja pokušao sam pronaći u svom radu.

Ako se kristalizacija odvija veoma sporo, dobićete jednu veliki kristal(ili monokristal), ako brzo - onda mnogo malih.

Kod kuće sam uzgajala kristale na različite načine.

Metoda 1 . Hlađenje zasićene otopine bakar sulfata. Kako temperatura pada, topljivost tvari se smanjuje i one se talože. Prvo se u rastvoru i na zidovima posude pojavljuju sićušne kristalne jezgre. Kada je hlađenje sporo i nema čvrstih nečistoća u rastvoru, formiraju se mnoge jezgre, koje se postepeno pretvaraju u prelepe kristale pravilnog oblika. Brzim hlađenjem pojavljuje se mnogo malih kristala, gotovo nijedan od njih nema ispravan oblik, jer ih mnogo raste, i međusobno se mešaju.

Da bih uzgojio kristal iz bakar sulfata, napravio sam prezasićenu otopinu:

1. Da bih to uradio, uzeo sam toplu vodu, rastvorio vitriol u njoj i dodavao dok se nije prestao otapati.

2. Sipati kroz filter (gazu) u drugu čistu posudu. Prelio sam posudu kipućom vodom da sprečim brzu kristalizaciju rastvora na prljavim zidovima.

3. Pripremljeno sjeme.

4. Vezao sam ga za konac i spustio u rastvor.

Da bi kristal rastao ravnomjerno sa svih strana, bolje je sjeme (mali kristal) držati suspendirano u otopini. Da bih to učinio, napravio sam džemper od staklene šipke. Inače, preporučljivo je uzeti glatku, tanku nit, možda svilu, kako se na njoj ne bi stvarali nepotrebni mali kristali. Zatim sam svoj rastvor stavio na toplo mesto. Veoma je važno sporo hlađenje (da biste dobili veliki kristal). Kristalizacija se može vidjeti u roku od nekoliko sati. Povremeno morate mijenjati ili ažurirati zasićenu otopinu, a također očistiti male kristale s konca. (Aneks 1)

Metoda 2 - postepeno uklanjanje vode iz zasićenog rastvora.

U ovom slučaju, što se voda sporije uklanja, to je bolji rezultat. Otvorenu posudu sa rastvorom kuhinjske soli (kuhinjske soli) ostavio sam na sobnoj temperaturi 14 dana, prekrivši je listom papira - voda je polako isparavala i prašina nije dospela u rastvor. Rastući kristal je suspendovan u zasićenom rastvoru na tankoj čvrstoj niti. Ispostavilo se da je kristal velik, ali bezobličan - amorfan. (Aneks 1)

Uzgoj kristala je zanimljiv proces, ali zahtijeva pažljiv i pažljiv pristup vašem poslu. Teoretski, veličina kristala koji se može uzgajati kod kuće na ovaj način je neograničena. Poznati su slučajevi kada su entuzijasti dobili kristale takve veličine da su se mogli podići samo uz pomoć svojih drugova.

Ali, nažalost, postoje neke posebnosti njihovog skladištenja. Na primjer, ako se kristal stipse ostavi otvoren na suhom zraku, postepeno će izgubiti vodu koju sadrži i pretvoriti se u neprimjetan sivi prah. Da biste ga zaštitili od uništenja, možete ga premazati bezbojnim lakom. Bakar sulfat i sol– stabilniji su i sa njima možete bezbedno raditi.

Prošle godine, u 7. razredu, na času hemije, proučavajući temu „Pojave koje se javljaju sa supstancama“, uzgajali smo kristale, mnogi ljudi nisu uspjeli u ovom eksperimentu. Ove godine sam djeci 7. razreda rekao kako da pravilno urade ovaj zadatak i to su oni uradili (vidi Dodatak 2).

Zaključak

Sva fizička svojstva zbog kojih se kristali tako široko koriste zavise od njihove strukture – njihove prostorne rešetke.

Uz kristale u čvrstom stanju, trenutno se široko koriste tekući kristali, au bliskoj budućnosti ćemo koristiti uređaje izgrađene na fotonskim kristalima.

Odabrao sam najprikladniju metodu za uzgoj kristala kod kuće i uzgojio kristale soli i bakrenog sulfata. Kako su kristali rasli, vršio je zapažanja i bilježio promjene.

Kristali su prekrasni, moglo bi se reći neko čudo, privlače te; Kažu „čovek kristalne duše“ za nekoga ko ima čistu dušu. Kristal znači sijati svjetlošću poput dijamanta. A, ako o kristalima govorimo s filozofskim stavom, onda možemo reći da je riječ o materijalu koji je međukarika između žive i nežive materije. Kristali mogu nastati, stariti i kolabirati. Kristal, kada raste na sjemenu (na embrionu), nasljeđuje nedostatke upravo ovog embriona. Ali govoreći sasvim ozbiljno, sada je možda nemoguće imenovati niti jednu disciplinu, niti jedno područje nauke i tehnologije koje bi mogle bez kristala. Doktori se zanimaju za sredine u kojima dolazi do kristalizacije bubrežnih kamenaca, a farmaceute za tablete koje su komprimovani kristali. Apsorpcija i otapanje tableta zavisi od toga kojim su ivicama ovi mikrokristali prekriveni. Vitamini, mijelinska ovojnica nerava, proteini i virusi su kristali.

Kristal ima čudesna svojstva, obavlja različite funkcije. Ova svojstva su inherentna njegovoj strukturi, koja ima trodimenzionalnu strukturu rešetke. Kristalografija nije nova nauka. M.V. Lomonosov stoji na njegovim počecima. Uzgoj kristala postao je moguć zahvaljujući proučavanju mineraloških podataka o formiranju kristala u prirodnim uvjetima. Proučavajući prirodu kristala, utvrdili su sastav iz kojeg su izrasli i uslove za njihov rast. I sada se ovi procesi oponašaju, dobijajući kristale sa određenim svojstvima. Hemičari i fizičari učestvuju u proizvodnji kristala. Ako prvi razviju tehnologiju rasta, drugi određuju njihova svojstva. Mogu li se umjetni kristali razlikovati od prirodnih? Na primjer, umjetni dijamant je još uvijek inferiorniji od prirodnog dijamanta po kvaliteti, uključujući i sjaj. Umjetni dijamanti ne izazivaju radost nakita, ali su sasvim prikladni za korištenje u tehnici, te su u tom smislu ravnopravni s prirodnim. Opet, drski uzgajivači (tzv. hemičari koji uzgajaju umjetne kristale) naučili su uzgajati najfinije kristalne iglice izuzetno velike snage. Ovo se postiže manipulisanjem hemijom medija, temperaturom, pritiskom i izlaganjem nekim drugim dodatnim uslovima. A ovo je već cijela umjetnost, kreativnost, majstorstvo - točne nauke ovdje neće pomoći.

Tema "Kristali" je relevantna, a ako se udubite u nju i zadubite se dublje, svima će biti zanimljiva, dat će odgovore na mnoga pitanja, i što je najvažnije - neograničenu upotrebu kristala. Kristali su misteriozni u svojoj suštini i toliko izuzetni da sam u svom radu ispričao samo mali dio onoga što se danas zna o kristalima i njihovoj upotrebi. Može biti da je kristalno stanje materije korak koji je ujedinio neorganski svijet sa svijetom žive materije. Budućnost najnovije tehnologije pripada kristalima i kristalnim agregatima!

Na osnovu svog istraživanja došao sam do sljedećih zaključaka: zaključci:

• Umjetno uzgojeni kristali koriste se u raznim oblastima: medicini, radiotehnici, konstrukciji aviona, optici i mnogim drugim.
• Period za dobijanje veštačkih kristala je mnogo kraći od procesa njihovog prirodnog formiranja. Što ih čini pristupačnijim za korištenje.
• Možete uzgajati kristale kod kuće čak i za kratko vrijeme.

Bibliografija

1. hemija. Uvodni kurs. 7. razred: obrazovni. Benefit / O.S. Gabrielyan, I.G. Ostroumov, A.K. Ahlebinin. – 6. izd., M.: Drfa, 2011.
2. hemija. 7. razred: radna sveska za udžbenik O.S. Gabrielyan i dr. „Hemija. Uvodni kurs. 7. razred”/ O.S. Gabrielyan, G.A. Shipareva. – 3. izd., - M.: Drfa, 2011.
3. Landau L.D., Kitaygorodsky A.I. Fizika za svakoga, knjiga 2. Molekuli - M., 1978.
4. Enciklopedijski rečnik mladog hemičara. / Comp. V.A. Kritsman, V.V. Stanzo.-M., 1982.
5. Enciklopedija za djecu. Tom 4. Geologija. / Comp. S.T. Ismailova.-M., 1995.
6. Internet resursi:

http://www.krugosvet.ru – Enciklopedija oko svijeta.

http://ru.wikipedia.org/ - Wikipedia enciklopedija.

http://www.kristallikov.net/page6.html - kako uzgajati kristal.

Aneks 1.

Dnevnik posmatranja

datum	Zapažanja		Fotografija
	Sol	Bakar sulfat	Sol	Bakar kuparos
24.01.14.	Prije spuštanja sjemena u otopinu. dužina: 5 mm širina: 5 mm	Napravimo petlju od žice, objesimo je i spustimo u otopinu.
27.01.14.	dužina: 11mm širina: 7mm	dužina: 12mm širina: 10mm
30.01.14.	dužina: 20 mm širina: 10mm	dužina: 18 mm širina: 13mm
3.02.14.	Formiranje kristala se proširilo preko granice rastvora	dužina: 25 mm širina: 15 mm
6.02.14.	Ispostavilo se da je kristal velik, ali bezobličan	dužina:30mm širina: 20 mm

Dodatak 2

Kristali koje uzgajaju učenici sedmog razreda

Naslovi slajdova:

Primjena kristala
Dekoracije
Objektivi
Pripremio sjeme

Target
: odrediti glavna područja primjene umjetnih kristala i eksperimentalno ispitati mogućnost uzgoja kristala kuhinjske soli i bakar sulfata bez upotrebe posebne opreme.
Zadaci:

Prikupiti materijal o kristalima i njihovim svojstvima.
Provedite eksperimente na uzgoju kristala bakrenog sulfata i kuhinjske soli.
Sistematizirati građu o kristalima: fizička svojstva kristala i njihova primjena.
Napravite prezentaciju "Kristali i njihova primjena."
2. Izmještanje metala iz otopina soli korištenjem aktivnijih metala.
Propustio rastvor kroz filter
Hvala vam na pažnji
Glavne primjene umjetnih kristala
Završio učenik 8. razreda
Fetisov Nikolay
Supervizor
Sizočenko
A.I. ,
Nastavnik fizike
Opštinsko srednje obrazovanje
Uspostavljanje
„Osnovno opšte obrazovanje
Škola br. 24"
Novokuznjeck, 2014
zaključci
Umjetno uzgojeni kristali koriste se u raznim oblastima: medicini, radiotehnici,
auto-avion
struktura, optika i mnoge druge.
Period za dobijanje veštačkih kristala je mnogo kraći od procesa njihovog prirodnog formiranja. Što ih čini pristupačnijim za korištenje.
Možete uzgajati kristale kod kuće čak i za kratko vrijeme.
Metode uzgoja kristala
Metoda
Czochralski
- lončić
metoda:
rastopiti
supstanca iz koje
trebalo da se kristalizuje
kamenje se stavlja u vatrostalnu
crucible
od vatrostalnog metala (platina, rodij,
iridijum
, molibden ili volfram) i zagrijan
visoka frekvencija
induktor.
(Drago kamenje: rubini)
Glineni lončić
Uzgoj kristala kod kuće
Metoda 1
: Sporo hlađenje zasićenog rastvora
Priprema prezasićenog rastvora
Polikristali
Monokristali
Kristali koje uzgajaju učenici sedmog razreda
Tečni kristali
Kristali
- ovi su solidni
supstance,

imati prirodno
spoljašnja forma
pravilni simetrični poliedri
, zasnovano
on
njihov interni
struktura
Poluprovodničke diode, tranzistori, solarni paneli
Metoda 2:
Postepeno uklanjanje vode iz zasićenog rastvora

IN
U ovom slučaju, što se voda sporije uklanja, to je bolji rezultat.

Morate napustiti brod
sa stolnim rastvorom
sol,
pokrivajući ga listom papira, dok vodu
ispari
polako, ali prašina ne ulazi u rastvor
hits.

Crystal
Ispalo je veliko, ali bezoblično - amorfno.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

Istraživanja

KRISTALI I NJIHOVA PRIMJENA

Autor rada: Krivosheev Evgeniy

učenik 7 "B" razreda MBOUSOŠ br.1

Zavitinsk, Amurska oblast

Šef posla: Konchenko N.S.

nastavnik fizike MBOUSOSH br.1

Zavitinsk, Amurska oblast

Zavitinsk

2013

• Uvod
• 1. Crystal. Njegova svojstva, struktura i oblik
• 2. Tečni kristali
• 3. Primjena LCD-a
• 4. Primjena kristala u nauci i tehnologiji
• 5. Praktični dio
• Zaključak
• Bibliografija
• Uvod
• Relevantnost rada:
• Budući da se kristali široko koriste u nauci i tehnologiji, teško je imenovati granu proizvodnje u kojoj se kristali ne koriste. Stoga je poznavanje i razumijevanje svojstava kristala veoma važno za svaku osobu.
• Svrha studije: Uzgoj kristala iz rješenja kod kuće, proučavanje praktične primjene kristala u nauci i tehnologiji.
• Zadaci:
• 1. Proučavanje teorije kristala.
• 2. Materijal za učenje o uzgoju kristala u normalnim uslovima i u laboratorijskim uslovima.
• 3. Uočavanje formiranja kristala.
• 4.Opis zapažanja.
• 5. Proučavanje primjene kristala u modernom životu.

1. Crystal. Njegova svojstva, struktura i oblik

Reč "kristal" dolazi od grčkog " crustallos", odnosno "led". Čvrste tvari čiji atomi ili molekuli formiraju uređenu periodičnu strukturu (kristalnu rešetku).

Formiranje kristala.

Kristali nastaju na tri načina: iz taline, iz rastvora i iz pare. Primjer kristalizacije iz taline je stvaranje leda iz vode. laboratorija za uzgoj kristalne tekućine

U svetu oko nas često se može posmatrati formiranje kristala direktno iz gasovitog okruženja, iz rastvora i iz taline. U tihoj mraznoj noći pod vedrim nebom, na jakom svjetlu mjeseca ili fenjera, ponekad vidimo kako se polako spuštaju pahuljice mraza koje blistaju od iskri. To su pločasti ledeni kristali koji se formiraju tik do nas od vlažnog i ohlađenog zraka.

Struktura čvrstih materija zavisi od uslova pod kojima dolazi do prelaska iz tečnog u čvrsto. Ako se takav prijelaz dogodi vrlo brzo, na primjer, uz oštro hlađenje tekućine, tada čestice nemaju vremena da se postroje u ispravnu strukturu i formira se fino kristalno tijelo. Kada se tečnost polako hladi, dobijaju se veliki kristali pravilnog oblika. U nekim slučajevima, da bi tvar kristalizirala, mora se držati na različitim temperaturama. Spoljni pritisak takođe utiče na rast kristala. Osim toga, značajan dio kristala koji su u dalekoj prošlosti imali savršeni rez uspio ga je izgubiti pod utjecajem vode, vjetra i trenja o drugim čvrstim tvarima. Dakle, mnoga zaobljena prozirna zrna koja se mogu naći u obalnom pijesku su kristali kvarca koji su izgubili rubove kao rezultat dugotrajnog trenja jedno o drugo.

Kristalna struktura

Raznolikost kristala u obliku je veoma velika.

Kristali mogu imati od četiri do nekoliko stotina faseta. Ali u isto vrijeme, oni imaju izvanredno svojstvo - bez obzira na veličinu, oblik i broj strana istog kristala, sva ravna lica se sijeku jedna s drugom pod određenim uglovima. Uglovi između odgovarajućih lica su uvijek isti. Na oblik utiču faktori kao što su temperatura, pritisak, frekvencija, koncentracija i smer kretanja rastvora. Stoga kristali iste supstance mogu imati široku paletu oblika.

Kristali kamena sol, na primjer, mogu imati oblik kocke, paralelepipeda, prizme ili tijela složenijeg oblika, ali im se lica uvijek sijeku pod pravim uglom. Površine kvarca imaju oblik nepravilnih šesterokuta, ali su uglovi između njih uvijek isti - 120°.

Zakon konstantnosti uglova, koji je 1669. godine otkrio Danac Nikolaj Steno, najvažniji je zakon nauke o kristalima - kristalografije.

Mjerenje uglova između strana kristala je od vrlo velike praktične važnosti, jer se iz rezultata ovih mjerenja u mnogim slučajevima može pouzdano utvrditi priroda minerala.

Najjednostavniji uređaj za mjerenje uglova kristala je primijenjeni goniometar.

Vrste kristala

Osim toga, pravi se razlika između monokristala i polikristala.

Monokristal je monolit sa jednom neporemećenom kristalnom rešetkom. Prirodni monokristali velike veličine su veoma retke.

Pojedinačni kristali uključuju kvarc, dijamant, rubin i mnogo drugog dragog kamenja.

Većina kristalnih čvrstih materija su polikristalne, odnosno sastoje se od mnogo malih kristala, ponekad vidljivih samo pod velikim uvećanjem.

Svi metali su polikristali.

2. Tečni kristali

Tečni kristal - ovo je posebno stanje materije, srednje između tečnog i čvrstog stanja. U tekućini, molekuli se mogu slobodno rotirati i kretati u bilo kojem smjeru. U tečnom kristalu postoji određeni stepen geometrijskog reda u rasporedu molekula, ali je takođe dozvoljena određena sloboda kretanja.

Konzistencija tekućih kristala može biti različita - od tekućine koja lako teče do pastozne. Tečni kristali imaju neobična optička svojstva koja se koriste u tehnologiji.Tečni kristali se formiraju od molekula različitih geometrijskih oblika. kao što su boja, prozirnost itd. Na svemu tome se zasnivaju brojne primjene tečnih kristala.

3. Primjena LCD-a

Raspored molekula u tečnim kristalima se menja pod uticajem faktora kao što su temperatura, pritisak, električna i magnetna polja; promjene u rasporedu molekula dovode do promjena u optičkim svojstvima, kao što su boja, transparentnost i sposobnost rotacije ravni polarizacije propuštene svjetlosti. Na svemu tome se zasnivaju brojne primjene tečnih kristala. Na primjer, ovisnost boje o temperaturi koristi se za medicinsku dijagnostiku. Primjenom određenih tekućih kristalnih materijala na tijelo pacijenta, liječnik može lako identificirati oboljela tkiva po promjenama boje na mjestima gdje ta tkiva stvaraju povećanu količinu topline. Temperaturna ovisnost boje također vam omogućava kontrolu kvalitete proizvoda bez njihovog uništavanja. Ako se metalni proizvod zagrije, njegov unutarnji defekt će promijeniti raspodjelu temperature na površini. Ovi nedostaci se identificiraju promjenama u boji materijala tečnog kristala nanesenog na površinu.

Tanki filmovi tečnih kristala u sendviču između čaša ili listova plastike našli su široku upotrebu kao indikatorski uređaji. Tečni kristali se široko koriste u proizvodnji ručni sat i mali kalkulatori. Stvaraju se televizori sa ravnim ekranom sa tankim ekranima od tečnih kristala.

4. Primjena kristala u nauci i tehnologiji

Danas kristali imaju vrlo široku primjenu u nauci, tehnologiji i medicini.

Dijamantske pile se koriste za rezanje kamena. Dijamantska pila je veliki (do 2 metra u promjeru) rotirajući čelični disk, na čijim rubovima su napravljeni rezovi ili zarezi. U ove rezove utrljava se fini dijamantski prah pomiješan s nekom ljepljivom tvari. Takav disk, koji se okreće velikom brzinom, brzo pili svaki kamen.

Dijamant je od velike važnosti pri bušenju stijena iu rudarskim operacijama. Dijamantski vrhovi se ubacuju u alate za graviranje, mašine za dijeljenje, aparate za ispitivanje tvrdoće i bušilice za kamen i metal. Dijamantni prah se koristi za mljevenje i poliranje tvrdog kamena, kaljenog čelika, tvrdih i supertvrdih legura. Sam dijamant može se samo rezati, polirati i gravirati samim dijamantom. Najkritičniji dijelovi motora u proizvodnji automobila i aviona obrađuju se dijamantskim rezačima i bušilicama.

Korund se može koristiti za bušenje, brušenje, poliranje, oštrenje kamena i metala. Brusilice i brusi, prašci za mljevenje i paste izrađuju se od korunda i šmirgla. U fabrikama poluprovodnika najfinija kola se crtaju rubin iglama.

Granat se također koristi u abrazivnoj industriji. Od granata se izrađuju praškovi za mljevenje, brusne ploče i kore. Ponekad zamjenjuju rubin u izradi instrumenata.

Od prozirnog kvarca izrađuju se sočiva, prizme i drugi dijelovi optičkih instrumenata. Umjetno "planinsko sunce" je uređaj koji se široko koristi u medicini. Kada je uključen, ovaj uređaj emituje ultraljubičasto svjetlo, ovi zraci su ljekoviti. Lampa u ovom uređaju je napravljena od kvarcnog stakla. Kvarcna lampa se koristi ne samo u medicini, već iu organskoj hemiji, mineralogiji i pomaže u razlikovanju krivotvorenih maraka i novčanica od pravih. Čisti kameni kristali bez defekata koriste se u proizvodnji prizmi, spektrografa i polarizacijskih ploča.

Fluorit se koristi za izradu sočiva za teleskope i mikroskope, za izradu spektrografskih prizmi i u drugim optičkim instrumentima.

5. Praktični dio

Uzgoj kristala bakar sulfata.

Bakar sulfat je bakar sulfat pentahidrat, jer veliki kristali podsećaju na obojeno plavo staklo. Bakar sulfat se koristi u poljoprivredi za suzbijanje štetočina i biljnih bolesti, u industriji u proizvodnji veštačkih vlakana, organskih boja, mineralnih boja i hemikalija arsena.

Način uzgoja kod kuće:

1) Prvo pripremite otopinu koncentriranog vitriola. Nakon toga lagano zagrijte smjesu kako biste osigurali potpuno otapanje soli. Da biste to učinili, stavite čašu u šerpu sa toplom vodom.

2) Dobijeni koncentrovani rastvor sipajte u teglu ili čašu; Tamo ćemo također objesiti kristalno "sjeme" na nit - mali kristal iste soli - tako da bude uronjeno u otopinu. Na tom "sjemenu" će izrasti budući eksponat vaše kristalne kolekcije.

3) Stavite posudu sa rastvorom otvorena forma na toplo mesto. Kada kristal dovoljno naraste, izvadite ga iz rastvora, osušite mekom krpom ili papirna salveta, prerežite konac i prekrijte rubove kristala bezbojnim lakom kako biste ga zaštitili od “trošenja” u zraku.

Promatranje procesa rasta kristala bakar sulfata.

Za početak smo sipali otopinu bakar sulfata u čašu i vezali sjeme za konac. I bacili su kristal u čašu. Već sljedećeg dana imali smo prilično veliki polikristal, dužine oko 2 centimetra. Sam kristal je bio veoma neravan, sa malim stubovima. Kristalizacija se dalje nije nastavila, ma koliko dugo čekali.

Ali nismo stali na tome i napravili smo još dva kristala bakar sulfata. Uzeli smo samo sjeme iz stupca propalog kristala. U jednom rastvoru temperatura se stalno menjala, dok je u drugom staklu bila konstantna. Nakon nekoliko dana dobili smo dva potpuna monokristala bakar sulfata. Ispostavilo se da imaju glatke ivice, apsolutno simetrične. Tako sam shvatio da kako bi se napravio glatki kristal, sjeme također mora biti glatko i simetrično.

Posmatranje procesa rasta kristala u rastvorima soli pod mikroskopom.

Ispitivanje kristala pod mikroskopom je veoma interesantno, jer što je kristal „mlađi“, to je njegov oblik pravilniji. Proučavanje kristala pod mikroskopom ne zahtijeva mnogo vremena i resursa: za pripremu otopine potrebno je samo nekoliko grama soli, a kristalu nije potrebno mnogo vremena da naraste.

Nekoliko kapi zasićene otopine različitih soli naneseno je na stakalce mikroskopa. Staklo je lagano zagrijano špiritnom lampom i postavljeno na scenu mikroskopa. Pomicanjem stakalca i podešavanjem uvećanja postigli smo takav položaj da je kap zauzela cijelo vidno polje mikroskopa. Nakon kratkog vremenskog perioda (oko 1 min), počela je kristalizacija na ivici kapi, gde se ona brže suši. Nastali mali kristali formirali su neprekidnu neprozirnu koru na rubovima kapi, koja izgleda tamna na propuštenoj svjetlosti. Postepeno su iz ove mase kristala počeli da izlaze pojedinačni vrhovi pojedinačnih kristala, usmereni u kap, koji su, rastući, formirali različite oblike. Najčešće, novi centri kristalizacije u slobodnom prostoru unutar kapljice, po pravilu, nisu nastajali spontano. Nakon nekog vremena, cijelo vidno polje je bilo ispunjeno kristalima, a kristalizacija je bila gotovo gotova.

Zaključak

Dakle, kristali su jedna od najljepših i najmisterioznijih kreacija prirode. Živimo u svetu koji se sastoji od kristala, sa njima gradimo, obrađujemo ih, jedemo, lečimo sa njima... Nauka o kristalografiji bavi se proučavanjem raznovrsnosti kristala. Ona sveobuhvatno ispituje kristalne supstance, proučava njihova svojstva i strukturu. U antičko doba, kristali su se smatrali rijetkima. Zaista, otkriće velikih homogenih kristala u prirodi je rijedak fenomen. Međutim, fino kristalne supstance su prilično česte. Na primjer, gotovo sve stijene: granit, pješčenjak, krečnjak su kristalne. Čak su i neki dijelovi tijela kristalni, na primjer, rožnica oka, vitamini i ovojnica nerava. Dug put traganja i otkrića, od mjerenja vanjskog oblika kristala duboko do suptilnosti njihove atomske strukture, još nije završen. Ali sada su istraživači prilično dobro proučili njegovu strukturu i uče kontrolirati svojstva kristala.

Kao rezultat obavljenog posla mogu izvući sljedeće zaključke:

1. Kristal je čvrsto stanje materije. Ima određeni oblik i određeni broj rubova.

2. Kristali dolaze u različitim bojama, ali većina je prozirna.

3. Kristali uopće nisu muzejska rijetkost. Kristali nas svuda okružuju. Čvrste materije od kojih gradimo kuće i pravimo mašine, supstance koje koristimo u svakodnevnom životu - gotovo sve pripadaju kristalima. Pijesak i granit, kuhinjska so i šećer, dijamant i smaragd, bakar i željezo - sve su to kristalna tijela.

4. Najvredniji među kristalima su dragulji.

5. Kod kuće sam uzgajao kristal iz zasićene otopine bakar sulfata.

Time su ciljevi i zadaci koje sam zacrtao na početku svog rada ostvareni. Kao rezultat rada, eksperimentalno sam pronašao dokaze za pretpostavku koju je iznio engleski kristalograf Frank o postupnom rastu kristala.

Rad je bio veoma zanimljiv i zabavan. Voleo bih i da uzgajam kristale iz drugih supstanci, jer ih ima toliko oko nas...

Objavljeno na Allbest.ru

...

Slični dokumenti

Čvrsti kristali: struktura, rast, svojstva. "Prisustvo reda" u prostornoj orijentaciji molekula kao svojstvo tečnih kristala. Linearno polarizovano svetlo. Nematski, smektički i holesterični kristali. Opšti koncept feroelektrika.

kurs, dodan 17.11.2012


Primjeri upotrebe monokristala. Sedam kristalnih sistema: triklinski, monoklinski, rombični, tetragonalni, romboedarski, heksagonalni i kubni. Jednostavni kristalni oblici. Dobivanje prezasićene otopine i uzgoj kristala.

prezentacija, dodano 04.09.2012


Povijest otkrića tekućih kristala, karakteristike njihove molekularne strukture, struktura. Klasifikacija i vrste tečnih kristala, njihova svojstva, procjena prednosti i mana praktične upotrebe. Metode kontrole tečnih kristala.

kurs, dodan 08.05.2012


opšte karakteristike površinske pojave u tečnim kristalima. Razmatranje karakteristične karakteristike smektički tečni kristali, različiti stupnjevi njihovog uređenja. Proučavanje anizotropije fizičkih svojstava mezofaze, stepena uređenosti.

sažetak, dodan 10.10.2015


Tečno kristalno (mezomorfno) stanje materije. Formiranje nove faze. Vrste tečnih kristala: smematski, nematični i holesterični. Termotropni i liotropni tečni kristali. Rad D. Forlandera, koji je doprinio sintezi jedinjenja.

prezentacija, dodano 27.12.2010


Istorija otkrića tečnih kristala. Njihova klasifikacija, molekularna struktura i struktura. Termotropni tečni kristali: smektički, nematski i holesterični tip. Liotropni tečni kristali. Anizotropija fizičkih svojstava. Kako kontrolisati tečne kristale.

sažetak, dodan 27.05.2010


Pojam strukture materije i glavni faktori koji utiču na njeno formiranje. Glavne karakteristike amorfnih i kristalnih supstanci, vrste kristalnih rešetki. Utjecaj vrste veze na strukturu i svojstva kristala. Suština izomorfizma i polimorfizma.

test, dodano 26.10.2010


Fizička i fizičko-hemijska svojstva ferita. Struktura normalnog i obrnutog spinela. Pregled metode sinterovanja i vrućeg presovanja. Magnetni kristali sa heksagonalnom strukturom. Primena ferita u radioelektronici i računarskoj tehnici.

kurs, dodato 12.12.2016


Epitaksija je usmjereni rast jednog kristala na površini drugog (supstrata). Proučavanje oblika kristala NaCl nastalih sublimacijom iz vodenog rastvora; strukturna korespondencija epitaksijalnih parova duž akreirajućih lica i pojedinačnih redova.

kurs, dodan 04.04.2011


Proučavanje pojma, vrsta i metoda formiranja kristala - čvrstih tijela u kojima su atomi raspoređeni pravilno, formirajući trodimenzionalni periodični prostorni raspored - kristalnu rešetku. Formiranje kristala iz taline, rastvora, pare.

Čovječanstvo koristi kristale od davnina. U početku su to bili prirodni kristali koji su se koristili kao oruđe i sredstvo za liječenje i meditaciju. Kasnije rijetko kamenje I plemeniti metali počeo da deluje kao gotovina. Fundamentalna naučna istraživanja i otkrića 20. stoljeća omogućili su razvoj metoda za proizvodnju umjetnih kristala i značajno proširili obim njihove primjene.

Monokristal je homogen kristal koji ima kontinuiranu kristalnu rešetku i anizotropiju svojstava. Vanjski oblik jednog kristala ovisi o atomskoj kristalnoj strukturi i uslovima kristalizacije. Primjeri monokristala uključuju monokristale kvarca, kamene soli, islandskog šparta, dijamanta i topaza.

Ako je stopa rasta kristala visoka, tada će se formirati polikristali koji imaju veliki broj monokristali. Monokristali supstanci visoke čistoće imaju ista svojstva bez obzira na način proizvodnje.

Danas postoji oko 150 metoda za proizvodnju monokristala: parna faza, tečna faza (rastvori i taline) i čvrsta faza.

Na Katedri za visokotemperaturne materijale i metalurgiju praha koristim najnoviju metodu za uzgoj monokristala lantan heksaborida i raznih eutektičkih legura na njegovoj osnovi. Monokristali ovih spojeva koriste se za izradu katoda koje se koriste u emisionoj tehnologiji.

Zahvaljujući razvoju elektrotehnike i elektronike, upotreba monokristala se povećava iz godine u godinu. Delovi napravljeni od monokristalnih materijala visoke čistoće mogu se videti u svim novim modelima elektronskih uređaja, od radija do velikih elektronskih računarskih mašina.

Tehnologiji nedostaje skup svojstava prirodnih kristala, pa su naučnici razvili složenu tehnološku metodu stvaranja nalik na kristal tvari sa srednjim svojstvima, uzgojem ultratankih slojeva (nekoliko do desetina nanometara) naizmjeničnih kristala sa sličnim kristalnim rešetkama - metoda epitaksije. Ovi kristali se nazivaju fotonski kristali.

Fotonski kristali imaju zabranjene energetske pojaseve - to su energetske vrijednosti fotona koji ne mogu prodrijeti u kristal i rastvoriti se u njemu. Ako energija kvanta svjetlosti ima prihvatljivu vrijednost, tada će uspješno proći kroz kristal. To jest, fotonski kristali mogu djelovati kao svjetlosni filter koji prenosi fotone s određenim energetskim vrijednostima i filtrira sve ostale.

Fotonski kristali imaju 3 grupe, koje su određene brojem prostornih osa u kojima se mijenja indeks loma. Prema ovom kriteriju kristali se dijele na jedno-, dvo- i trodimenzionalne.

Poznati predstavnik fotonskih kristala je opal, koji ima nevjerovatan uzorak boja koji se pojavljuje upravo zbog postojanja zabranjenih energetskih zona.

Monokristali umjetnih safira samo su malo inferiorniji od tvrdoće dijamanta i imaju visoku otpornost na ogrebotine, što im omogućava da se koriste kao zaštitni ekrani u elektroničkim uređajima (tabletima, pametnim telefonima itd.). Upotreba metode Czochralskog omogućava dobivanje ogromnih monokristala umjetnih safira.

Danas naučnici sve više govore o nanokristalima. Nanokristali mogu imati veličinu od 1 do 10 nm, što zavisi od vrste nanokristala, kao i od načina njihove proizvodnje. Obično su 100 nm za keramiku i metale, 50 nm za dijamant i grafit i 10 nm za poluprovodnike. Veličina nanokristala utiče na pojavu neobičnih svojstava u uobičajenim supstancama.

(Posjećeno 1,333 puta, 1 posjeta danas)

Umjetni kristali

Čovjek je dugo sanjao da sintetiše kamenje koje je jednako dragocjeno kao ono koje se nalazi u prirodi. Sve do 20. vijeka takvi pokušaji su bili neuspješni. Ali 1902. godine bilo je moguće dobiti rubine i safire koji imaju svojstva prirodnog kamenja. Sada se takvi minerali proizvode u milionima karata godišnje!

Kasnije, kasnih 1940-ih, sintetizirani su smaragdi, a 1955. General Electric i Fizički institut Akademije nauka SSSR-a prijavili su proizvodnju umjetnih dijamanata.

Mnoge tehnološke potrebe za kristalima potaknule su istraživanje metoda za uzgoj kristala s unaprijed određenim kemijskim, fizičkim i električnim svojstvima. Napori istraživača nisu bili uzaludni, a pronađene su metode za uzgoj velikih kristala stotina supstanci, od kojih mnoge nemaju prirodne analoge. U laboratoriji se kristali uzgajaju u pažljivo kontroliranim uvjetima kako bi se osigurala željena svojstva, a laboratorijski kristali se formiraju na isti način kao u prirodi - iz otopine, taline ili pare.

Primjena umjetnih kristala

Primjene kristala u nauci i tehnologiji su toliko brojne i raznolike da ih je teško nabrojati. Stoga ćemo se ograničiti na nekoliko primjera.

Najtvrđi i najrjeđi prirodni mineral je dijamant. Danas je dijamant prvenstveno radni kamen, a ne ukrasni kamen. Zbog svoje izuzetne tvrdoće, dijamant igra veliku ulogu u tehnologiji. Dijamantske pile se koriste za rezanje kamena. Dijamantska pila je veliki (do 2 metra u promjeru) rotirajući čelični disk, na čijim rubovima su napravljeni rezovi ili zarezi. U ove rezove utrljava se fini dijamantski prah pomiješan s nekom ljepljivom tvari. Takav disk, koji se okreće velikom brzinom, brzo pili svaki kamen. Dijamant je od ogromne važnosti pri bušenju stijena iu rudarskim operacijama. Dijamantni prah se koristi za mljevenje i poliranje tvrdog kamena i kaljenog čelika. Sam dijamant se može samo rezati, polirati i ugravirati dijamantom. Najkritičniji dijelovi motora u proizvodnji automobila i aviona obrađuju se dijamantskim rezačima i bušilicama.

Rubin i safir su među najlepšim i najskupljim dragim kamenjem. Sve ovo kamenje ima druge kvalitete, skromnije, ali korisne.

Imaju i potpuno neupadljivog brata: smeđi, neprozirni, fini korund - šmirgl, koji se koristi za čišćenje metala, od kojeg se pravi brus. Korund sa svim svojim varijantama jedan je od najtvrđih kamena na Zemlji, najtvrđi nakon dijamanta. Korund se može koristiti za bušenje, brušenje, poliranje, oštrenje kamena i metala. Brusilice, brusi i praškovi za mljevenje izrađuju se od korunda i šmirgla.

Cijela industrija satova radi na umjetnim rubinima. Novi zivot rubin je laser, divan uređaj naših dana. Godine 1960 Stvoren je prvi rubin laser. Ispostavilo se da kristal rubina pojačava svjetlost. Laser sija jače od hiljadu sunaca. Snažan snop - ogromna snaga. Lako izgara kroz lim, zavari metalne žice, izgori kroz metalne cijevi i buši najtanje rupe u tvrdim legurama i dijamantima. Ove funkcije izvodi čvrsti laser koristeći rubin i granat. U hirurgiji oka najčešće se koriste rubin laseri.

Safir je proziran, pa se od njega prave ploče za optičke instrumente.

Kremen, ametist, jaspis, opal, kalcedon su sve vrste kvarca. Mala zrna kvarca formiraju pijesak. A najljepša, najdivnija sorta kvarca je gorski kristal, tj. prozirni kristali kvarca. Stoga se sočiva, prizme i drugi dijelovi optičkih instrumenata izrađuju od prozirnog kvarca. Električna svojstva kvarca su posebno nevjerovatna. Ako komprimirate ili rastegnete kristal kvarca, električni naboji se pojavljuju na njegovim rubovima.

Kristali se također široko koriste za reprodukciju, snimanje i prenošenje zvuka.Postoje i kristalne metode za mjerenje krvnog pritiska u ljudskim krvnim sudovima i pritiska sokova u stabljikama i stablima biljaka. Elektrooptička industrija je industrija kristala. Veoma je velika i raznolika; njene fabrike uzgajaju i obrađuju stotine vrsta kristala za upotrebu u optici, akustici, radio elektronici i laserskoj tehnologiji.

Polikristalni materijal Polaroid također je pronašao svoju primjenu u tehnologiji. Polaroid folije se koriste u polaroid naočalama. Polaroidi poništavaju odsjaj reflektovane svjetlosti, dopuštajući da prođe sva druga svjetlost. Neizostavni su za polarne istraživače, koji stalno moraju gledati u blistav odsjaj sunčevih zraka sa ledenog snježnog polja.

Polaroid naočare će pomoći u sprečavanju sudara sa nadolazećim automobilima, koji se vrlo često dešavaju zbog činjenice da svjetla nadolazećeg automobila zaslijepe vozača, a on ne vidi ovaj automobil. Ako su vjetrobranska stakla automobila i staklo farova automobila napravljeni od polaroida, tada vjetrobran neće propuštati svjetlost farova nadolazećeg automobila i "ugasit će ga".