Batu buatan telah lama mendapatkan popularitas perhiasan. Memang, bagi seorang pembuat perhiasan, nilai sebuah batu tidak hanya ditentukan oleh kelangkaannya di alam. Sejumlah karakteristik lain memainkan peran penting:

  • warna;
  • pembiasan cahaya;
  • kekuatan;
  • berat karat;
  • ukuran dan bentuk tepi, dll.

Batu permata buatan yang paling mahal adalah zirkonia kubik (sinonim: daimonsquay, jevalite, zirconium cube, shelby). Harganya rendah - kurang dari $10 per 1 karat (yaitu 0,2 gram). Namun perlu dicatat bahwa seiring bertambahnya karat, harganya pun meningkat secara eksponensial. Misalnya, berlian 10 karat bernilai 100 kali lipat lebih mahal dari berlian 1 karat

Kristal buatan batu perhiasan bisa ditanam di rumah. Sebagian besar eksperimen ini tidak memerlukan persiapan khusus; Anda tidak perlu mendirikan laboratorium kimia atau bahkan membeli reagen khusus.

Untuk mendapatkan pengalaman dalam menumbuhkan kristal, mulailah dari yang kecil. Kami akan berbagi teknik menumbuhkan kristal indah dari apa pun yang dapat Anda temukan dapur sendiri. Anda tidak memerlukan peralatan tambahan sama sekali, karena semua yang Anda butuhkan ada di rak. Kami juga akan mempertimbangkan teknologi menanam batu rubi buatan di rumah!

Bagaimana cara menumbuhkan kristal rubi secara sintetis?

Menanam kristal rubi bahkan bisa menjadi pilihan bisnis rumahan. Toh, batu sintetis cantik sudah banyak diminati pembeli, sehingga jika proyek berhasil dilaksanakan bisa mendatangkan keuntungan besar bagi Anda. Batu yang ditanam secara sintetis digunakan oleh pembuat perhiasan dan juga banyak digunakan dalam teknologi.

Kristal rubi dapat ditanam menggunakan metode standar dengan memilih garam yang tepat. Namun hal ini tidak seefektif garam atau gula, dan proses pertumbuhannya memakan waktu lebih lama. Dan kualitasnya akan dipertanyakan. Bagaimanapun, rubi alami pada skala kekerasan Mohs berada di urutan kedua setelah Berlian, menempati posisi ke-9 yang terhormat. Tentu saja, jika menyangkut bisnis, dalam banyak kasus mereka menggunakan metode berbeda, yang dikembangkan lebih dari 100 tahun yang lalu di Prancis.

Anda memerlukan peralatan khusus yang dinamai menurut penemu metode ini, yaitu peralatan Verneuil. Dengan bantuannya, Anda dapat menumbuhkan kristal rubi hingga berukuran 20-30 karat hanya dalam beberapa jam.

Meski teknologinya kurang lebih sama. Garam aluminium dioksida dengan campuran kromium oksida ditempatkan dalam akumulator pembakar oksigen-hidrogen. Kami melelehkan campuran tersebut, menyaksikan bagaimana batu delima itu benar-benar tumbuh “di depan mata kami”.

Tergantung pada komposisi garam yang Anda pilih, Anda dapat menyesuaikan warna kristal, mendapatkan zamrud buatan, topas, dan batu yang sepenuhnya transparan.

Bekerja dengan perangkat ini memerlukan perhatian dan pengalaman Anda, tetapi di masa depan Anda akan memiliki kesempatan untuk menumbuhkan kristal yang mempesona dengan keindahan, transparansi, dan permainan warnanya. Di masa depan, mahakarya seperti itu sangat cocok untuk pemotongan dan pemolesan, dan karenanya, dapat digunakan untuk tujuan yang dimaksudkan.

Perlu dicatat bahwa kristal yang ditanam secara artifisial bukanlah batu mulia, jadi meskipun Anda memutuskan untuk memulai bisnis budidayanya, ini tidak memerlukan lisensi tambahan dari Anda.

Desain perangkatnya sederhana, Anda dapat membuatnya sendiri dengan mudah. Namun di Internet sudah cukup banyak pengrajin yang menawarkan gambar instalasi asli, serta versi yang ditingkatkan.

Kit untuk menumbuhkan kristal rubi di rumah

Prinsip teknologi produksi batu rubi cukup sederhana dan secara skematis digambarkan pada gambar di bawah ini:

Memahami prinsip pengoperasian, perangkat apa pun tampaknya tidak lagi rumit. Salah satu contoh gambar peralatan Verneuil:

Dengan menggunakan teknologi ini, Anda juga dapat menanam batu buatan mahal lainnya, seperti “Blue Topaz”, dll.

Menanam kristal garam di rumah

Eksperimen paling sederhana dan paling mudah diakses yang dapat Anda lakukan adalah menciptakan keindahan kristal garam. Untuk melakukan ini, Anda memerlukan beberapa item:

  1. Garam batu biasa.
  2. Air. Penting agar air itu sendiri mengandung garamnya sesedikit mungkin, sebaiknya yang disuling.
  3. Wadah tempat percobaan akan dilakukan (toples, gelas, wajan apa pun bisa digunakan).

Tuang air hangat ke dalam wadah (suhunya sekitar 50°C). Tambahkan garam dapur ke dalam air dan aduk. Setelah larut, tambahkan lagi. Kami ulangi prosedur ini sampai garam berhenti larut, mengendap di dasar wadah. Hal ini menunjukkan bahwa larutan garam menjadi jenuh, itulah yang kami butuhkan. Penting agar selama penyiapan larutan, suhunya tetap konstan dan tidak menjadi dingin, dengan cara ini kita dapat membuat larutan yang lebih jenuh.

Tuang larutan jenuh ke dalam stoples bersih, pisahkan dari endapan. Kami memilih kristal garam terpisah, lalu memasukkannya ke dalam wadah (Anda bisa menggantungnya di seutas benang). Percobaan selesai. Setelah beberapa hari, Anda akan dapat melihat bagaimana ukuran kristal Anda bertambah.

Menanam kristal gula di rumah

Teknologi pembuatan gula kristal mirip dengan cara sebelumnya. Anda bisa mencelupkan kapas ke dalam larutan, kemudian kristal gula akan tumbuh di atasnya. Jika proses pertumbuhan kristal menjadi lebih lambat, maka konsentrasi gula dalam larutan mengalami penurunan. Tambahkan kembali gula pasir ke dalamnya, lalu proses akan dilanjutkan.

Catatan: jika Anda menambahkan pewarna makanan ke dalam larutan, kristal akan menjadi berwarna-warni.

Anda bisa menumbuhkan kristal gula pada batang. Untuk melakukan ini, Anda memerlukan:

  • sirup gula siap pakai, dibuat mirip dengan larutan garam jenuh;
  • tongkat kayu;
  • sedikit gula pasir;
  • pewarna makanan (jika ingin permen warna-warni).

Semuanya terjadi dengan sangat sederhana. Tongkat kayu Celupkan ke dalam sirup dan gulingkan ke dalam gula pasir. Semakin banyak bulir yang menempel maka akan semakin indah hasilnya. Biarkan stik benar-benar kering, lalu lanjutkan ke tahap kedua.

Tuang sirup gula panas yang sudah jenuh ke dalam gelas, dan letakkan stik yang sudah disiapkan di sana. Jika Anda menyiapkan kristal multi-warna, tambahkan pewarna makanan ke dalam sirup panas yang sudah jadi.

Pastikan tongkat tidak menyentuh dinding dan bagian bawah, jika tidak hasilnya akan jelek. Anda dapat mengamankan tongkat dengan selembar kertas dan meletakkannya di atasnya. Kertas ini juga berfungsi sebagai penutup wadah sehingga partikel asing tidak dapat masuk ke dalam larutan.

Dalam waktu sekitar seminggu Anda akan mendapatkan permen lolipop gula yang indah. Mereka dapat mendekorasi pesta teh apa pun, menghadirkan kegembiraan tidak hanya bagi anak-anak, tetapi juga bagi orang dewasa!

Menanam kristal dari tembaga sulfat di rumah

Kristal dari tembaga sulfat diperoleh dalam bentuk yang menarik, dan pada saat yang sama kaya biru. Perlu diingat bahwa tembaga sulfat adalah senyawa yang aktif secara kimia, jadi kristal darinya tidak boleh dicicipi, dan kehati-hatian harus diberikan saat menangani bahan tersebut. Untuk alasan yang sama, hanya air sulingan yang cocok dalam kasus ini. Yang penting adalah netral secara kimia. Hati-hati dan hati-hati saat menangani tembaga sulfat.

Dalam hal ini, pertumbuhan kristal dari vitriol terjadi hampir sesuai dengan skema yang sama seperti pada kasus sebelumnya.

Saat menempatkan kristal utama yang akan ditanam dalam larutan, Anda harus memastikan bahwa kristal tersebut tidak bersentuhan dengan dinding wadah. Dan jangan lupa untuk memantau kejenuhan larutan.

Jika Anda meletakkan kristal Anda di dasar wadah, pastikan kristal tersebut tidak menyentuh kristal lainnya. Dalam hal ini, mereka akan tumbuh bersama, dan alih-alih satu sampel besar yang indah, Anda akan mendapatkan kumpulan yang bentuknya tidak jelas.

Saran yang berguna! Anda dapat menyesuaikan sendiri ukuran permukaan kristal Anda. Jika Anda ingin beberapa di antaranya tumbuh lebih lambat, Anda bisa melumasinya dengan Vaseline atau minyak. Dan untuk menjaga keindahan biru langit, Anda bisa merawat bagian tepinya dengan pernis transparan.

Ada 3 kategori berat berlian:

  1. Kecil. Berat 0,29 karat
  2. Rata-rata. Berat dari 0,3 hingga 0,99 karat
  3. Besar. Berlian dengan berat lebih dari 1 karat.

Lelang populer menerima batu dengan berat lebih dari 6 karat. Batu dengan berat lebih dari 25 karat diberi nama sendiri. Misalnya: berlian “Winston” (62,05 karat) atau “De Beers” (234,5 karat), dll.

Nikolay Fetisov

Dunia di sekitar kita terdiri dari kristal; kita dapat mengatakan bahwa kita hidup di dunia kristal. Bangunan tempat tinggal dan bangunan industri, pesawat terbang dan roket, kapal motor dan lokomotif diesel, batuan dan mineral tersusun dari kristal. Kita memakan kristal, kita menyembuhkannya, dan sebagian kita terbuat dari kristal.

Jadi apa itu kristal? Properti apa yang mereka miliki? Bagaimana kristal tumbuh? Bagaimana dan di mana penggunaannya saat ini dan bagaimana prospek penggunaannya di masa depan? Pertanyaan-pertanyaan ini menarik minat saya, dan saya mencoba menemukan jawabannya.

Unduh:

Pratinjau:

KONFERENSI ILMIAH DAN PRAKTIS KABUPATEN KUZNETSK KE-11 “DUNIA TERBUKA”

BAGIAN FISIKA

Aplikasi utama kristal buatan

Diselesaikan oleh siswa kelas 8

Nikolay Fetisov

Kepala Sizochenko A.I.,

guru fisika

Pendidikan menengah kota

Pembentukan

“Pendidikan dasar umum

Sekolah No.24"

Novokuznetsk, 2014

Pendahuluan................................................................................2

1. Bagian utama

1.1. Konsep kristal………………..……..4

1.2. Kristal tunggal dan polikristal........................4

1.3. Metode menumbuhkan kristal……….…5

1.4. Penerapan kristal…………………..………7

2. Bagian praktis

2.1. Menanam kristal di rumah

Ketentuan………………………………………...9

3. Kesimpulan……………………………………….…11

Daftar Pustaka.....................................................................................................13

Aplikasi………………….………………………..14-15

Perkenalan

Seperti pematung ajaib

Tepi kristal yang ringan

Membuat larutan tidak berwarna.

N.A.Morozov

Dunia di sekitar kita terdiri dari kristal; kita dapat mengatakan bahwa kita hidup di dunia kristal. Bangunan tempat tinggal dan bangunan industri, pesawat terbang dan roket, kapal motor dan lokomotif diesel, batuan dan mineral tersusun dari kristal. Kita memakan kristal, kita menyembuhkannya, dan sebagian kita terbuat dari kristal.

Kristal adalah zat yang partikel terkecilnya “dikemas” dalam urutan tertentu. Akibatnya, ketika kristal tumbuh, tepi datar secara spontan muncul di permukaannya, dan kristal itu sendiri mengambil berbagai bentuk geometris.

Pernyataan Akademisi A.E. Fersman “Hampir seluruh dunia berbentuk kristal. Dunia diatur oleh kristal dan hukum-hukumnya yang solid dan linier” konsisten dengan minat ilmiah para ilmuwan di seluruh dunia terhadap objek penelitian ini.

Industri modern tidak dapat hidup tanpa beragam kristal. Mereka digunakan dalam jam tangan, radio transistor, komputer, laser dan banyak lagi. Laboratorium besar - alam - tidak dapat lagi memenuhi permintaan teknologi yang berkembang, sehingga kristal buatan ditanam di pabrik khusus: kecil, hampir tidak terlihat, dan besar dengan berat beberapa kilogram.

Orang-orang telah belajar mendapatkan banyak batu berharga secara artifisial. Misalnya, bantalan untuk jam tangan dan instrumen presisi lainnya telah lama dibuat dari batu rubi buatan. Kristal indah juga diperoleh secara artifisial, yang tidak ada sama sekali di alam - zirkonia kubik. Sulit untuk membedakan zirkonia kubik dari berlian dengan mata - mereka bermain sangat indah dalam cahaya.

Jadi apa itu kristal? Properti apa yang mereka miliki? Bagaimana kristal tumbuh? Bagaimana dan di mana penggunaannya saat ini dan bagaimana prospek penggunaannya di masa depan? Pertanyaan-pertanyaan ini menarik minat saya, dan saya mencoba menemukan jawabannya.

Pekerjaan saya adalah penelitian, karena pelaksanaannya menggunakan pengetahuan beberapa mata pelajaran: fisika, kimia, biologi, ilmu komputer. Sebagai hasil dari kegiatan tersebut, saya membuat presentasi “Kristal dan Aplikasinya”, yang dapat digunakan dalam pelajaran fisika dan kimia sebagai alat bantu visual, dan kristal yang ditumbuhkan dari tembaga sulfat dan garam meja.

Target:

Tentukan area utama penerapan kristal buatan dan uji secara eksperimental kemungkinan menumbuhkan kristal garam meja dan tembaga sulfat tanpa menggunakan peralatan khusus.

Untuk mencapai tujuan ini, saya menghadapi hal berikut

tugas:

  • Kumpulkan materi tentang kristal dan sifat-sifatnya dari sumber sastra dan internet.
  • Melakukan percobaan menumbuhkan kristal tembaga sulfat dan garam meja.
  • Sistematisasikan materi tentang kristal: penggunaan kristal buatan dan metode budidayanya.
  • Buat presentasi “Kristal dan aplikasinya” untuk tujuan pendidikan.
  1. Bagian utama
  1. Konsep kristal

Kristal (dari bahasa Yunani krystallos - "es transparan") awalnya disebut kuarsa transparan (kristal batu), ditemukan di Pegunungan Alpen. Kristal batu disalahartikan sebagai es, mengeras karena suhu dingin sedemikian rupa sehingga tidak lagi meleleh. Awalnya, ciri utama kristal terlihat pada transparansinya, dan kata ini digunakan untuk semua padatan alami transparan. Belakangan mereka mulai memproduksi kaca yang kecemerlangan dan transparansinya tidak kalah dengan bahan alami. Benda yang terbuat dari kaca semacam itu disebut juga “kristal”. Bahkan saat ini, kaca dengan transparansi khusus disebut kristal, dan bola “ajaib” para peramal disebut bola kristal.

Ciri luar biasa dari kristal batu dan banyak mineral transparan lainnya adalah tepiannya yang halus dan rata. Pada akhir abad ke-17. telah diketahui bahwa terdapat simetri tertentu dalam susunannya dan ditemukan bahwa beberapa mineral buram memiliki potongan alami yang teratur. Muncul dugaan bahwa bentuknya mungkin ada hubungannya dengan struktur internal. Akhirnya, kristal kemudian disebut sebagai semua padatan yang memiliki potongan rata secara alami.

Di gudang senjata ada pakaian dan mahkota tsar Rusia, seluruhnya bertabur kristal - permata - batu kecubung. Di gereja, ikon dan altar dihiasi dengan batu kecubung.

Kristal yang paling terkenal adalah berlian, yang setelah dipotong, berubah menjadi berlian. Orang-orang telah mencoba mengungkap misteri batu-batu ini selama berabad-abad, dan ketika mereka menetapkan bahwa berlian adalah sejenis karbon, tidak ada yang mempercayainya.

Eksperimen yang menentukan dilakukan pada tahun 1772 oleh ahli kimia Perancis Lavoisier. Di alam, berlian terbentuk di perut bumi dengan sangat cepat suhu tinggi dan tekanan. Para ilmuwan mampu menciptakan kondisi di laboratorium di mana berlian dapat diperoleh dari grafit hanya 200 tahun kemudian. Puluhan ton berlian buatan kini diproduksi. Diantaranya ada berlian untuk keperluan perhiasan, namun sebagian besar digunakan untuk membuat berbagai perkakas.

  1. Kristal tunggal dan polikristal

Badan kristal dapat berupa kristal tunggal atau polikristal. Kristal tunggal disebut kristal tunggal, yang memiliki kisi kristal terurut makroskopis. Mereka memiliki bentuk luar yang teratur secara geometris, tetapi fitur ini tidak wajib.

Polikristal adalah kristal kecil yang berorientasi kacau yang menyatu - kristalit.

  1. Metode penanaman kristal

Di laboratorium, kristal ditanam dalam kondisi yang dikontrol dengan cermat untuk memastikan sifat yang diinginkan, namun pada prinsipnya, kristal laboratorium terbentuk dengan cara yang sama seperti di alam - dari larutan, lelehan, atau uap. Jadi, kristal piezoelektrik garam Rochelle ditumbuhkan dari larutan berair pada tekanan atmosfer. Kristal besar kuarsa optik juga ditumbuhkan dari larutan, tetapi pada suhu 350–450 HAI C dan tekanan 140 MPa. Rubi disintesis pada tekanan atmosfer dari bubuk aluminium oksida yang dilebur pada suhu 2050 HAI C. Kristal silikon karbida yang digunakan sebagai bahan abrasif diperoleh dari asap tungku listrik.

Kristal tunggal pertama yang diperoleh di laboratorium adalah ruby. Untuk mendapatkan rubi, campuran alumina anhidrat yang mengandung campuran kalium kaustik dengan barium fluorida dan garam dikromopotassium lebih besar atau lebih kecil dipanaskan. Yang terakhir ditambahkan untuk mewarnai rubi, dan sejumlah kecil aluminium oksida diambil. Campuran ditempatkan dalam wadah tanah liat dan dipanaskan (dari 100 jam hingga 8 hari) dalam tungku reverberatori pada suhu hingga 1500 HAI C. Di akhir percobaan, massa kristal muncul di wadah, dan dindingnya ditutupi dengan kristal rubi berwarna merah jambu yang indah.

Metode umum kedua untuk menumbuhkan kristal sintetis batu mulia- Metode Czochralski. Cara kerjanya adalah sebagai berikut: lelehan zat yang akan dijadikan batu untuk mengkristal ditempatkan dalam wadah tahan api yang terbuat dari logam tahan api (platinum, rhodium, iridium, molibdenum, atau tungsten) dan dipanaskan dalam induktor frekuensi tinggi. . Benih dari bahan kristal masa depan diturunkan ke dalam lelehan pada poros pembuangan, dan bahan sintetis ditanam di atasnya hingga ketebalan yang dibutuhkan. Batang yang berisi benih ditarik ke atas secara bertahap dengan kecepatan 1-50 mm/jam dengan pertumbuhan simultan pada kecepatan putaran 30-150 rpm. Putar poros untuk menyamakan suhu lelehan dan memastikan distribusi kotoran yang merata. Diameter kristal mencapai 50 mm, panjang hingga 1 m Korundum sintetis, spinel, garnet, dan batu buatan lainnya ditanam menggunakan metode Czochralski.

Kristal juga dapat tumbuh ketika uap mengembun - ini adalah bagaimana pola kepingan salju diperoleh pada kaca dingin. Ketika logam dipindahkan dari larutan garam dengan bantuan logam yang lebih aktif, kristal juga terbentuk. Misalnya, celupkan paku besi ke dalam larutan tembaga sulfat; maka akan tertutup lapisan tembaga merah. Namun kristal tembaga yang dihasilkan berukuran sangat kecil sehingga hanya dapat dilihat di bawah mikroskop. Tembaga dilepaskan ke permukaan kuku dengan sangat cepat, sehingga kristalnya terlalu kecil. Namun jika prosesnya diperlambat, kristalnya akan menjadi besar. Untuk melakukan ini, tutupi tembaga sulfat dengan lapisan garam meja yang tebal, letakkan lingkaran kertas saring di atasnya, dan di atasnya - pelat besi dengan diameter sedikit lebih kecil. Yang tersisa hanyalah menuangkan larutan garam meja jenuh ke dalam wadah. Tembaga sulfat akan mulai larut perlahan dalam air garam. Ion tembaga (dalam bentuk anion kompleks berwarna hijau) akan berdifusi ke atas dengan sangat lambat selama beberapa hari; prosesnya dapat diamati dari pergerakan batas berwarna. Setelah mencapai pelat besi, ion tembaga direduksi menjadi atom netral. Namun karena proses ini terjadi sangat lambat, atom-atom tembaga tersusun menjadi kristal-kristal indah berkilau. Terkadang kristal ini membentuk cabang - dendrit.

  1. Penerapan kristal.

Kristal alami selalu membangkitkan rasa penasaran masyarakat. Warna, kilau dan bentuknya menyentuh rasa keindahan manusia, dan orang-orang menghiasi diri mereka sendiri dan rumah mereka dengan mereka. Sejak lama, takhayul telah dikaitkan dengan kristal; sebagai jimat, mereka tidak hanya melindungi pemiliknya dari roh jahat, tetapi juga memberi mereka kekuatan gaib. Belakangan, ketika mineral yang sama mulai dipotong dan dipoles seperti batu berharga, banyak takhayul yang tersimpan dalam jimat “keberuntungan” dan “batu milik sendiri” yang sesuai dengan bulan kelahiran. Semua batu permata alami kecuali opal berbentuk kristal, dan banyak di antaranya, seperti berlian, rubi, safir, dan zamrud, ditemukan dalam bentuk kristal yang dipotong dengan indah.Perhiasan kristalsama populernya sekarang seperti pada masa Neolitikum.

Berdasarkan hukum optik, para ilmuwan mencari mineral transparan, tidak berwarna, dan bebas cacat yang dapat digunakan untuk membuat lensa dengan cara menggiling dan memoles. Kristal kuarsa yang tidak berwarna memiliki sifat optik dan mekanik yang diperlukan, danlensa pertama, termasuk untuk kacamata, dibuat dari mereka. Bahkan setelah munculnya kaca optik buatan, kebutuhan akan kristal tidak sepenuhnya hilang; kristal kuarsa, kalsit dan zat transparan lainnya yang memancarkan radiasi ultraviolet dan inframerah masih digunakan untuk membuat prisma dan lensa perangkat optik.

Kristal memainkan peran penting dalam banyak inovasi teknis pada abad ke-20. Beberapa kristal menghasilkan muatan listrik ketika berubah bentuk. Penggunaan signifikan pertama mereka adalahproduksi generator frekuensi radio dengan stabilisasi oleh kristal kuarsa.Dengan memaksa pelat kuarsa bergetar di medan listrik rangkaian osilasi frekuensi radio, dengan demikian frekuensi penerima atau transmisi dapat distabilkan.

Dioda semikonduktor digunakan dalam komputer dan sistem komunikasi, transistor telah menggantikan tabung vakum dalam teknik radio, dan panel surya yang ditempatkan di permukaan luar pesawat ruang angkasa mengubah energi matahari menjadi energi listrik. Semikonduktor juga banyak digunakan dalam konverter AC/DC.

Kristal dengan sifat piezoelektrik digunakan pada penerima dan pemancar radio, pada kepala pickup dan sonar. Beberapa kristal memodulasi berkas cahaya, sementara yang lain menghasilkan cahaya di bawah pengaruh tegangan yang diberikan. Daftar kegunaan kristal sudah cukup panjang dan terus bertambah.

Kristal buatan.Sejak lama, manusia bermimpi mensintesis batu yang sama berharganya dengan yang ditemukan di alam. Sampai abad ke-20 upaya seperti itu tidak berhasil. Namun pada tahun 1902berhasil mendapatkan rubi dan safir, memiliki properti batu alam. Kemudian, pada akhir tahun 1940-an adazamrud disintesis, dan pada tahun 1955 perusahaan General Electric dan Institut Fisika Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet melaporkan produksinyaberlian buatan.

Banyaknya kebutuhan teknologi akan kristal telah mendorong penelitian tentang metode menumbuhkan kristal dengan sifat kimia, fisik, dan listrik yang telah ditentukan. Pekerjaan para peneliti tidak sia-sia, dan metode terus berkembang kristal besar ratusan zat, banyak di antaranya tidak memiliki analogi alami. Di alam, seringkali terdapat benda padat yang berbentuk polihedra beraturan. Benda-benda seperti itu disebut kristal. Studi tentang sifat fisik kristal telah menunjukkan bahwa bentuk geometris yang benar bukanlah ciri utamanya.

Hal ini sepenuhnya konsisten dengan minat ilmiah yang tiada henti dari para ilmuwan di seluruh dunia dan semua bidang pengetahuan terhadap objek penelitian ini. Pada akhir tahun 60an abad terakhir, terobosan ilmiah yang serius dimulai di bidang inikristal cair, yang memunculkan “revolusi indikator” untuk menggantikan mekanisme penunjuk dengan cara menampilkan informasi secara visual. Belakangan, konsep kristal biologis (DNA, virus, dll.) memasuki sains, dan pada tahun 80-an abad kedua puluh - kristal fotonik.

  1. Bagian praktis
  1. Menanam kristal di rumah

Menumbuhkan kristal adalah proses yang sangat menarik, tetapi cukup panjang dan melelahkan.

Penting untuk mengetahui proses apa yang mengendalikan pertumbuhannya; mengapa zat yang berbeda membentuk kristal dengan bentuk yang berbeda, dan beberapa tidak membentuknya sama sekali; apa yang perlu dilakukan untuk menjadikannya besar dan cantik.

Saya mencoba menemukan jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini dalam pekerjaan saya.

Jika kristalisasi berlangsung sangat lambat, diperoleh satu kristal besar (atau kristal tunggal); jika cepat, diperoleh banyak kristal kecil.

Saya menanam kristal di rumah dengan berbagai cara.

Metode 1 . Mendinginkan larutan tembaga sulfat jenuh. Dengan menurunnya suhu, kelarutan zat menurun dan zat tersebut mengendap. Pertama, inti kristal kecil muncul di larutan dan di dinding bejana. Ketika pendinginan berlangsung lambat dan tidak ada pengotor padat dalam larutan, banyak inti terbentuk, dan lambat laun berubah menjadi kristal indah dengan bentuk biasa. Dengan pendinginan yang cepat, banyak kristal kecil muncul, hampir tidak ada satupun yang memilikinya bentuk yang benar, karena banyak sekali yang tumbuh, dan saling mengganggu.

Untuk menumbuhkan kristal dari tembaga sulfat, saya membuat larutan lewat jenuh:

1. Untuk melakukan ini, saya mengambil air hangat, melarutkan vitriol di dalamnya dan menambahkannya sampai berhenti larut.

2. Tuang melalui saringan (kasa) ke dalam wadah bersih lainnya. Saya menuangkan air mendidih ke atas wadah untuk mencegah kristalisasi larutan secara cepat pada dinding yang kotor.

3. Siapkan benih.

4. Saya mengikatnya ke seutas benang dan menurunkannya ke dalam larutan.

Agar kristal tumbuh merata di semua sisi, sebaiknya benih (kristal kecil) tetap tersuspensi dalam larutan. Untuk melakukan ini, saya membuat pelompat dari batang kaca. Ngomong-ngomong, disarankan untuk mengambil benang yang halus dan tipis, mungkin sutra, agar kristal kecil yang tidak perlu tidak terbentuk di atasnya. Selanjutnya, saya menaruh solusi saya di tempat yang hangat. Pendinginan lambat sangat penting (untuk mendapatkan kristal besar). Kristalisasi dapat terlihat dalam beberapa jam. Secara berkala Anda perlu mengubah atau memperbarui larutan jenuh, dan juga membersihkan kristal kecil dari benang. (Lampiran 1)

Metode 2 - penghilangan air secara bertahap dari larutan jenuh.

Dalam hal ini, semakin lambat air dikeluarkan, semakin baik hasilnya. Saya meninggalkan wadah terbuka dengan larutan garam meja (garam meja) pada suhu kamar selama 14 hari, menutupinya dengan selembar kertas - air menguap perlahan dan debu tidak masuk ke dalam larutan. Kristal yang tumbuh disuspensikan dalam larutan jenuh pada benang tipis dan kuat. Kristal itu ternyata besar, tetapi tidak berbentuk - amorf. (Lampiran 1)

Menumbuhkan kristal adalah proses yang menarik, tetapi membutuhkan pendekatan yang cermat dan hati-hati dalam pekerjaannya. Secara teoritis, ukuran kristal yang dapat ditanam di rumah dengan cara ini tidak terbatas. Ada kalanya para peminat menerima kristal dengan ukuran sedemikian rupa sehingga hanya bisa diangkat dengan bantuan rekan mereka.

Namun sayangnya, ada beberapa kekhasan dalam penyimpanannya. Misalnya, jika kristal tawas dibiarkan terbuka di udara kering, lambat laun kristal tersebut akan kehilangan air yang dikandungnya dan berubah menjadi bubuk abu-abu yang tidak mencolok. Untuk melindunginya dari kehancuran, Anda bisa melapisinya dengan pernis tidak berwarna. Tembaga sulfat dan garam meja– lebih stabil dan Anda dapat bekerja dengannya dengan aman.

Tahun lalu, di kelas 7, dalam pelajaran kimia, saat mempelajari topik “Fenomena yang terjadi pada zat”, kami menumbuhkan kristal, banyak orang tidak berhasil dalam eksperimen ini. Tahun ini saya memberi tahu anak-anak kelas 7 bagaimana melakukan tugas ini dengan benar dan inilah yang mereka lakukan (lihat Lampiran 2).

Kesimpulan

Semua sifat fisik yang menyebabkan kristal digunakan secara luas bergantung pada strukturnya - kisi spasialnya.

Selain kristal padat, kristal cair saat ini banyak digunakan, dan dalam waktu dekat kita akan menggunakan perangkat yang dibuat berdasarkan kristal fotonik.

Saya memilih metode yang paling cocok untuk menanam kristal di rumah dan menumbuhkan kristal garam dan tembaga sulfat. Saat kristal tumbuh, dia melakukan pengamatan dan mencatat perubahan.

Kristal itu indah, bisa dikatakan semacam keajaiban, mereka menarik perhatian Anda; Mereka mengatakan “seorang pria berjiwa kristal” tentang seseorang yang memiliki jiwa murni. Kristal artinya bersinar dengan cahaya seperti berlian. Dan jika kita berbicara tentang kristal dengan sikap filosofis, maka kita dapat mengatakan bahwa ini adalah bahan yang menjadi penghubung antara benda hidup dan benda mati. Kristal dapat terbentuk, menua, dan runtuh. Sebuah kristal, ketika tumbuh pada benih (pada embrio), mewarisi cacat dari embrio ini. Tetapi jika kita berbicara cukup serius, sekarang, mungkin, tidak mungkin untuk menyebutkan satu disiplin ilmu pun, tidak ada satu bidang ilmu pengetahuan dan teknologi yang dapat hidup tanpa kristal. Dokter tertarik pada lingkungan di mana kristalisasi batu ginjal terjadi, dan apoteker tertarik pada tablet yang merupakan kristal terkompresi. Penyerapan dan pembubaran tablet bergantung pada tepi mana mikrokristal tersebut ditutupi. Vitamin, selubung mielin saraf, protein, dan virus semuanya berbentuk kristal.

Kristal memiliki sifat ajaib; ia melakukan berbagai fungsi. Sifat-sifat ini melekat pada strukturnya yang memiliki struktur kisi tiga dimensi. Kristalografi bukanlah ilmu baru. M.V. Lomonosov berdiri pada asal-usulnya. Pertumbuhan kristal menjadi mungkin berkat studi data mineralogi pembentukan kristal dalam kondisi alami. Dengan mempelajari sifat kristal, mereka menentukan komposisi pertumbuhannya dan kondisi pertumbuhannya. Dan sekarang proses ini ditiru, memperoleh kristal dengan sifat tertentu. Ahli kimia dan fisikawan mengambil bagian dalam produksi kristal. Jika yang pertama mengembangkan teknologi pertumbuhan, maka yang terakhir menentukan sifat-sifatnya. Bisakah kristal buatan dibedakan dari kristal alami? Misalnya, berlian buatan masih kalah dengan berlian alami dalam hal kualitas, termasuk kecemerlangannya. Berlian buatan tidak menimbulkan kegembiraan dalam perhiasan, tetapi cukup cocok untuk digunakan dalam teknologi, dan dalam hal ini berlian setara dengan berlian alami. Sekali lagi, para penanam yang kurang ajar (yang disebut ahli kimia yang menanam kristal buatan) telah belajar menumbuhkan jarum kristal terbaik dengan kekuatan yang sangat tinggi. Hal ini dicapai dengan memanipulasi kimia medium, suhu, tekanan, dan paparan beberapa kondisi tambahan lainnya. Dan ini adalah keseluruhan seni, kreativitas, keterampilan - ilmu eksakta tidak akan membantu di sini.

Topik "Kristal" relevan, dan jika Anda mempelajarinya dan mempelajarinya lebih dalam, topik itu akan menarik bagi semua orang, ini akan memberikan jawaban atas banyak pertanyaan, dan yang paling penting - penggunaan kristal tanpa batas. Kristal pada hakikatnya misterius dan sangat luar biasa sehingga dalam karya saya, saya hanya menceritakan sebagian kecil dari apa yang diketahui tentang kristal dan kegunaannya saat ini. Bisa jadi wujud materi kristalin merupakan langkah yang menyatukan dunia anorganik dengan dunia materi hidup. Masa depan teknologi terkini milik kristal dan agregat kristal!

Berdasarkan penelitian saya, saya sampai pada kesimpulan berikut: kesimpulan:

  • Kristal yang ditanam secara artifisial digunakan dalam berbagai bidang: kedokteran, teknik radio, konstruksi pesawat terbang, optik, dan banyak lainnya.
  • Jangka waktu memperoleh kristal buatan jauh lebih singkat dibandingkan proses pembentukan alaminya. Yang membuatnya lebih mudah diakses untuk digunakan.
  • Anda bisa menanam kristal di rumah meski dalam waktu singkat.

Bibliografi

  1. Kimia. Kursus pengantar. kelas 7: mendidik. Manfaat / O.S. Gabrielyan, I.G. Ostroumov, A.K. Akhlebinin. – edisi ke-6, M.: Bustard, 2011.
  2. Kimia. kelas 7: buku kerja untuk buku pelajaran OS Gabrielyan dkk. “Kimia. Kursus pengantar. kelas 7”/ O.S. Gabrielyan, G.A. Shipareva. – edisi ke-3, - M.: Bustard, 2011.
  3. Landau L.D., Kitaygorodsky A.I. Fisika untuk semua orang, Buku 2. Molekul. - M., 1978.
  4. Kamus ensiklopedis seorang ahli kimia muda. / Komp. V.A. Kritsman, V.V.Stanzo.-M., 1982.
  5. Ensiklopedia untuk anak-anak. Jilid 4. Geologi. / Komp. S.T. Ismailova.-M., 1995.
  6. Sumber daya internet:

http://www.krugosvet.ru – Ensiklopedia di Seluruh Dunia.

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

http://www.kristallikov.net/page6.html - cara menumbuhkan kristal.

Lampiran 1.

Buku harian observasi

Tanggal

Pengamatan

Foto

Garam

Tembaga sulfat

Garam

Kuparo tembaga

24.01.14.

Sebelum menurunkan benih ke dalam larutan.

panjang: 5mm

lebar: 5mm

Kami membuat lingkaran kawat, menggantungnya dan menurunkannya ke dalam larutan.

27.01.14.

panjang: 11mm

lebar: 7mm

panjang: 12mm

lebar: 10mm

30.01.14.

panjang: 20mm

lebar: 10mm

panjang: 18mm

lebar: 13mm

3.02.14.

Pembentukan kristal telah melampaui batas larutan

panjang: 25mm

lebar: 15mm

6.02.14.

Kristal itu ternyata besar, tapi tidak berbentuk

panjang: 30mm

lebar: 20mm

Lampiran 2

Kristal ditanam oleh siswa kelas tujuh

Keterangan slide:

Aplikasi kristal
Dekorasi
Lensa
Siapkan benihnya

Target
: menentukan area utama penerapan kristal buatan dan menguji secara eksperimental kemungkinan menumbuhkan kristal garam meja dan tembaga sulfat tanpa menggunakan peralatan khusus.
Tugas:

Kumpulkan materi tentang kristal dan sifat-sifatnya.
Melakukan percobaan menumbuhkan kristal tembaga sulfat dan garam meja.
Mensistematisasikan materi tentang kristal: sifat fisik kristal dan aplikasinya.
Buat presentasi “Kristal dan aplikasinya.”
2. Perpindahan logam dari larutan garam menggunakan logam yang lebih aktif.
Melewati solusi melalui filter
Terima kasih atas perhatian Anda
Aplikasi utama kristal buatan
Diselesaikan oleh siswa kelas 8
Nikolay Fetisov
Pengawas
Sizochenko
A.I. ,
Guru fisika
Pendidikan menengah kota
Pembentukan
“Pendidikan dasar umum
Sekolah No.24"
Novokuznetsk, 2014
Kesimpulan
Kristal yang ditanam secara artifisial digunakan dalam berbagai bidang: kedokteran, teknik radio,
pesawat mobil
struktur, optik dan banyak lainnya.
Jangka waktu memperoleh kristal buatan jauh lebih singkat dibandingkan proses pembentukan alaminya. Yang membuatnya lebih mudah diakses untuk digunakan.
Anda bisa menanam kristal di rumah meski dalam waktu singkat.
Metode penanaman kristal
Metode
Czochralski
- wadah
metode:
meleleh
zat dari mana
seharusnya mengkristal
batu ditempatkan di tempat tahan api
percobaan
terbuat dari logam tahan api (platinum, rhodium,
iridium
, molibdenum, atau tungsten) dan dipanaskan
frekuensi tinggi
induktor.
(Batu permata: rubi)
wadah tanah liat
Menanam kristal di rumah
Metode 1
: Pendinginan lambat dari larutan jenuh
Mempersiapkan larutan lewat jenuh
Polikristal
Monokristal
Kristal ditanam oleh siswa kelas tujuh
Kristal cair
Kristal
- ini padat
zat,

memiliki alami
bentuk eksternal
polihedra simetris beraturan
, berdasarkan
pada
internal mereka
struktur
Dioda semikonduktor, transistor, panel surya
Metode 2:
Penghapusan air secara bertahap dari larutan jenuh

DI DALAM
Dalam hal ini, semakin lambat air dikeluarkan, semakin baik hasilnya.

Anda harus meninggalkan kapal
dengan solusi tabel
garam,
menutupinya dengan selembar kertas, sambil air
menguap
perlahan-lahan, dan debu tidak masuk ke dalam larutan
hits.

Kristal
Ternyata besar, tapi tidak berbentuk - amorf.

Mengirimkan karya bagus Anda ke basis pengetahuan itu mudah. Gunakan formulir di bawah ini

Pelajar, mahasiswa pascasarjana, ilmuwan muda yang menggunakan basis pengetahuan dalam studi dan pekerjaan mereka akan sangat berterima kasih kepada Anda.

Diposting pada http://www.allbest.ru/

Pekerjaan penelitian

KRISTAL DAN APLIKASINYA

Penulis karya: Krivosheev Evgeniy

siswa kelas 7 “B” MBOUSOSH No.1

Zavitinsk, Wilayah Amur

Kepala pekerjaan: Konchenko N.S.

guru fisika MBOUSOSH No.1

Zavitinsk, Wilayah Amur

Zavitinsk

2013

  • Perkenalan
  • 1. Kristal. Sifat, struktur dan bentuknya
  • 2. Kristal cair
  • 3. Penerapan LCD
  • 4. Penerapan kristal dalam ilmu pengetahuan dan teknologi
  • 5. Bagian praktis
  • Kesimpulan
  • Referensi
  • Perkenalan
  • Relevansi pekerjaan:
  • Karena kristal banyak digunakan dalam ilmu pengetahuan dan teknologi, sulit untuk menyebutkan cabang produksi yang tidak menggunakan kristal. Oleh karena itu, mengetahui dan memahami sifat-sifat kristal sangatlah penting bagi setiap orang.
  • Tujuan penelitian: Menumbuhkan kristal dari larutan di rumah, belajar aplikasi praktis kristal dalam ilmu pengetahuan dan teknologi.
  • Tugas:
  • 1. Kajian teori kristal.
  • 2.Mempelajari materi tentang menumbuhkan kristal di kondisi normal dan dalam kondisi laboratorium.
  • 3.Pengamatan pembentukan kristal.
  • 4.Deskripsi observasi.
  • 5. Kajian penerapan kristal dalam kehidupan modern.

1. Kristal. Sifat, struktur dan bentuknya

Kata "kristal" berasal dari bahasa Yunani " krustalos", yaitu," es ". Padatan yang atom atau molekulnya membentuk struktur periodik yang teratur (kisi kristal).

Pembentukan kristal.

Kristal terbentuk melalui tiga cara: dari lelehan, dari larutan, dan dari uap. Contoh kristalisasi dari lelehan adalah pembentukan es dari air. laboratorium pertumbuhan cairan kristal

Di dunia sekitar kita, kita sering dapat mengamati pembentukan kristal langsung dari lingkungan gas, dari larutan, dan dari lelehan. Pada malam yang sangat dingin dan tenang di bawah langit cerah, di bawah cahaya terang bulan atau lentera, terkadang kita melihat serpihan es yang turun perlahan berkilauan dengan percikan api. Ini adalah kristal es berbentuk piring yang terbentuk tepat di sebelah kita dari udara lembab dan dingin.

Struktur padatan bergantung pada kondisi terjadinya transisi dari cair ke padat. Jika transisi seperti itu terjadi dengan sangat cepat, misalnya, dengan pendinginan cairan yang tajam, maka partikel-partikel tersebut tidak punya waktu untuk berbaris dalam struktur yang benar dan benda kristal halus terbentuk. Ketika cairan didinginkan secara perlahan, diperoleh kristal yang besar dan berbentuk teratur. Dalam beberapa kasus, agar suatu zat dapat mengkristal, zat tersebut harus disimpan pada suhu yang berbeda. Tekanan eksternal juga mempengaruhi pertumbuhan kristal. Selain itu, sebagian besar kristal yang pernah terpotong sempurna di masa lalu berhasil kehilangannya karena pengaruh air, angin, dan gesekan dengan benda padat lainnya. Jadi, banyak butiran bulat transparan yang ditemukan di pasir pantai merupakan kristal kuarsa yang kehilangan tepinya akibat gesekan yang berkepanjangan satu sama lain.

Struktur kristal

Variasi bentuk kristal sangat besar.

Kristal dapat memiliki empat hingga beberapa ratus segi. Tetapi pada saat yang sama, mereka memiliki sifat yang luar biasa - apapun ukuran, bentuk dan jumlah permukaan kristal yang sama, semua permukaan datar berpotongan satu sama lain pada sudut tertentu. Sudut antara sisi-sisi yang bersesuaian selalu sama. Bentuknya dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti suhu, tekanan, frekuensi, konsentrasi dan arah pergerakan larutan. Oleh karena itu, kristal dari zat yang sama dapat menunjukkan berbagai macam bentuk.

Kristal garam batu, misalnya, dapat berbentuk kubus, paralelepiped, prisma, atau benda yang bentuknya lebih rumit, tetapi mukanya selalu berpotongan tegak lurus. Permukaan kuarsa berbentuk seperti segi enam tidak beraturan, tetapi sudut antar permukaannya selalu sama - 120°.

Hukum keteguhan sudut, ditemukan pada tahun 1669 oleh orang Denmark Nikolai Steno, adalah hukum terpenting dalam ilmu kristal - kristalografi.

Mengukur sudut antara permukaan kristal sangat penting secara praktis, karena dari hasil pengukuran ini dalam banyak kasus sifat mineral dapat ditentukan dengan andal.

Alat paling sederhana untuk mengukur sudut kristal adalah goniometer terapan.

Jenis kristal

Selain itu, perbedaan dibuat antara kristal tunggal dan polikristal.

Kristal tunggal adalah monolit dengan kisi kristal tunggal yang tidak terganggu. Kristal tunggal alami ukuran besar sangat jarang.

Kristal tunggal termasuk kuarsa, berlian, rubi dan banyak batu berharga lainnya.

Kebanyakan padatan kristal bersifat polikristalin, yaitu terdiri dari banyak kristal kecil, terkadang hanya terlihat pada perbesaran tinggi.

Semua logam adalah polikristal.

2. Kristal cair

Kristal cair - ini adalah wujud materi khusus, peralihan antara wujud cair dan padat. Dalam zat cair, molekul dapat berputar bebas dan bergerak ke segala arah. Dalam kristal cair terdapat beberapa derajat keteraturan geometri dalam susunan molekulnya, namun kebebasan bergerak juga diperbolehkan.

Konsistensi kristal cair bisa berbeda - dari cairan yang mudah mengalir hingga seperti pasta. Kristal cair memiliki sifat optik yang tidak biasa, yang digunakan dalam teknologi. Kristal cair terbentuk dari molekul dengan bentuk geometris yang berbeda. seperti warna, transparansi, dll. Banyak aplikasi kristal cair didasarkan pada semua ini.

3. Penerapan LCD

Susunan molekul dalam kristal cair berubah di bawah pengaruh faktor-faktor seperti suhu, tekanan, medan listrik dan magnet; Perubahan susunan molekul menyebabkan perubahan sifat optik, seperti warna, transparansi dan kemampuan memutar bidang polarisasi cahaya yang ditransmisikan. Banyak aplikasi kristal cair didasarkan pada semua ini. Misalnya, ketergantungan warna pada suhu digunakan untuk diagnosa medis. Dengan mengoleskan bahan kristal cair tertentu ke tubuh pasien, dokter dapat dengan mudah mengidentifikasi jaringan yang sakit melalui perubahan warna di tempat jaringan tersebut menghasilkan peningkatan jumlah panas. Ketergantungan warna pada suhu juga memungkinkan Anda mengontrol kualitas produk tanpa merusaknya. Jika produk logam dipanaskan, cacat internalnya akan mengubah distribusi suhu di permukaan. Cacat ini diidentifikasi dengan perubahan warna bahan kristal cair yang diaplikasikan pada permukaan.

Lapisan tipis kristal cair yang diapit di antara gelas atau lembaran plastik telah banyak digunakan sebagai alat indikator. Kristal cair banyak digunakan di bidang manufaktur jam tangan dan kalkulator kecil. Televisi layar datar dengan layar kristal cair tipis sedang dibuat.

4. Penerapan kristal dalam ilmu pengetahuan dan teknologi

Saat ini, kristal memiliki aplikasi yang sangat luas dalam sains, teknologi, dan kedokteran.

Gergaji berlian digunakan untuk memotong batu. Gergaji berlian adalah piringan baja berputar berukuran besar (berdiameter hingga 2 meter), yang pada tepinya dibuat potongan atau takik. Bubuk berlian halus yang dicampur dengan bahan perekat digosokkan ke dalam potongan ini. Disk seperti itu, yang berputar dengan kecepatan tinggi, dengan cepat menggergaji batu apa pun.

Berlian sangat penting saat mengebor batu dan operasi penambangan. Ujung intan dimasukkan ke dalam alat pengukir, mesin pemisah, alat uji kekerasan, dan bor untuk batu dan logam. Bubuk berlian digunakan untuk menggiling dan memoles batu keras, baja keras, paduan keras dan super keras. Berlian itu sendiri hanya bisa dipotong, dipoles dan diukir dengan berlian itu sendiri. Suku cadang mesin yang paling penting dalam produksi otomotif dan pesawat terbang diproses dengan pemotong dan bor berlian.

Korundum dapat digunakan untuk mengebor, menggiling, memoles, mengasah batu dan logam. Roda gerinda dan batu asahan, bubuk gerinda dan pasta terbuat dari korundum dan ampelas. Di pabrik semikonduktor, sirkuit terbaik digambar dengan jarum rubi.

Garnet juga digunakan dalam industri abrasif. Bubuk gerinda, roda gerinda, dan kulit terbuat dari garnet. Mereka terkadang menggantikan ruby ​​​​dalam pembuatan instrumen.

Lensa, prisma, dan bagian lain dari instrumen optik terbuat dari kuarsa transparan. “Matahari gunung” buatan adalah alat yang banyak digunakan dalam pengobatan. Saat dihidupkan, perangkat ini memancarkan sinar ultraviolet, sinar ini menyembuhkan. Lampu pada perangkat ini terbuat dari kaca kuarsa. Lampu kuarsa digunakan tidak hanya dalam pengobatan, tetapi juga dalam kimia organik, mineralogi, dan membantu membedakan prangko dan uang kertas palsu dari yang asli. Kristal batuan murni dan bebas cacat digunakan dalam pembuatan prisma, spektograf, dan pelat polarisasi.

Fluorit digunakan untuk membuat lensa teleskop dan mikroskop, untuk membuat prisma spektograf dan instrumen optik lainnya.

5. Bagian praktis

Menumbuhkan kristal tembaga sulfat.

Tembaga sulfat adalah tembaga sulfat pentahidrat, karena kristal besarnya menyerupai kaca berwarna biru. Tembaga sulfat digunakan di bidang pertanian untuk mengendalikan hama dan penyakit tanaman, dalam industri dalam produksi serat buatan, pewarna organik, cat mineral, dan bahan kimia arsenik.

Cara menanam di rumah:

1) Pertama, siapkan larutan vitriol pekat. Setelah itu, panaskan sedikit campuran untuk memastikan garam larut sempurna. Untuk melakukan ini, masukkan gelas ke dalam panci berisi air hangat.

2) Tuang larutan pekat yang dihasilkan ke dalam toples atau gelas kimia; Kami juga akan menggantungkan "benih" kristal pada seutas benang - kristal kecil dari garam yang sama - sehingga terendam dalam larutan. Di atas “benih” inilah pameran koleksi kristal Anda di masa depan akan tumbuh.

3) Tempatkan bejana yang berisi larutan bentuk terbuka ke tempat yang hangat. Ketika kristal sudah tumbuh cukup besar, keluarkan dari larutan, keringkan dengan kain lembut atau serbet kertas, potong benang dan tutupi tepi kristal dengan pernis tidak berwarna untuk melindunginya dari “pelapukan” di udara.

Pengamatan proses pertumbuhan kristal tembaga sulfat.

Pertama-tama, kami menuangkan larutan tembaga sulfat ke dalam gelas kimia dan mengikat benih ke seutas benang. Dan mereka menjatuhkan kristal itu ke dalam gelas. Keesokan harinya kami memiliki polikristal yang cukup besar, panjangnya sekitar 2 sentimeter. Kristal itu sendiri sangat tidak rata, dengan kolom-kolom kecil. Kristalisasi tidak berlanjut, tidak peduli berapa lama kami menunggu.

Namun kami tidak berhenti di situ dan membuat dua kristal tembaga sulfat lagi. Kami hanya mengambil benih dari kolom kristal yang gagal. Dalam satu larutan suhunya terus berubah, sedangkan dalam gelas lainnya suhunya konstan. Setelah beberapa hari, kami mendapatkan dua kristal tunggal tembaga sulfat yang lengkap. Ternyata tepinya halus, benar-benar simetris. Jadi saya sadar bahwa untuk membuat kristal halus, bijinya juga harus halus dan simetris.

Mengamati proses pertumbuhan kristal dalam larutan garam di bawah mikroskop.

Meneliti kristal di bawah mikroskop sangatlah menarik, karena semakin “muda” suatu kristal, semakin teratur bentuknya. Mempelajari kristal di bawah mikroskop tidak memerlukan banyak waktu dan sumber daya: hanya diperlukan beberapa gram garam untuk menyiapkan larutan, dan kristal tidak memerlukan banyak waktu untuk tumbuh.

Beberapa tetes larutan jenuh berbagai garam diteteskan pada kaca objek mikroskop. Gelas tersebut dipanaskan sedikit dengan lampu spiritus dan diletakkan di atas panggung mikroskop. Dengan menggerakkan slide dan mengatur perbesaran, kami mencapai posisi sedemikian rupa sehingga tetesan memenuhi seluruh bidang pandang mikroskop. Setelah waktu yang singkat (sekitar 1 menit), kristalisasi dimulai di tepi tetesan, yang lebih cepat kering. Kristal kecil yang dihasilkan membentuk kerak buram terus menerus di tepi tetesan, yang tampak gelap dalam cahaya yang ditransmisikan. Secara bertahap, dari massa kristal ini, ujung-ujung kristal individu mulai muncul, diarahkan ke tetesan, yang, semakin besar, membentuk berbagai bentuk. Seringkali, pusat kristalisasi baru di ruang bebas di dalam tetesan, biasanya, tidak muncul secara spontan. Setelah beberapa waktu, seluruh bidang pandang dipenuhi kristal, dan kristalisasi hampir selesai.

Kesimpulan

Jadi, kristal adalah salah satu ciptaan alam yang paling indah dan misterius. Kita hidup di dunia yang terdiri dari kristal, kita membangun dengan kristal, memprosesnya, memakannya, menyembuhkannya... Ilmu kristalografi berkaitan dengan studi tentang keragaman kristal. Dia secara komprehensif mengkaji zat kristal, mempelajari sifat dan strukturnya. Pada zaman kuno, kristal dianggap langka. Memang, keberadaan kristal homogen berukuran besar di alam merupakan fenomena langka. Namun, zat kristal halus cukup umum ditemukan. Misalnya, hampir semua batuan: granit, batupasir, batugamping berbentuk kristal. Bahkan beberapa bagian tubuh berbentuk kristal, misalnya kornea mata, vitamin, dan selubung saraf. Perjalanan panjang pencarian dan penemuan, mulai dari mengukur bentuk luar kristal hingga ke seluk-beluk struktur atomnya, belum selesai. Namun kini para peneliti telah mempelajari strukturnya dengan cukup baik dan belajar mengendalikan sifat-sifat kristal.

Sebagai hasil dari pekerjaan yang dilakukan, saya dapat menarik kesimpulan berikut:

1. Kristal adalah materi padat. Ia mempunyai bentuk tertentu dan jumlah tepi tertentu.

2. Kristal tersedia dalam berbagai warna, tetapi sebagian besar transparan.

3. Kristal sama sekali bukan barang langka di museum. Kristal mengelilingi kita di mana-mana. Padatan yang kita gunakan untuk membangun rumah dan membuat mesin, zat yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari - hampir semuanya milik kristal. Pasir dan granit, garam meja dan gula, berlian dan zamrud, tembaga dan besi - semua ini adalah benda kristal.

4. Yang paling berharga di antara kristal adalah permata.

5. Saya menumbuhkan kristal di rumah dari larutan tembaga sulfat jenuh.

Dengan demikian, maksud dan tujuan yang saya uraikan di awal pekerjaan saya telah tercapai. Sebagai hasil dari pekerjaan saya, saya secara eksperimental menemukan bukti asumsi yang dibuat oleh ahli kristalografi Inggris Frank tentang pertumbuhan kristal bertahap.

Pekerjaan yang dilakukan sangat menarik dan menghibur. Saya juga ingin menumbuhkan kristal dari zat lain, karena banyak sekali di sekitar kita...

Diposting di Allbest.ru

...

Dokumen serupa

    Kristal padat: struktur, pertumbuhan, sifat. "Kehadiran keteraturan" dalam orientasi spasial molekul sebagai sifat kristal cair. Cahaya terpolarisasi linier. Kristal nematik, smetik, dan kolesterik. Konsep umum feroelektrik.

    tugas kursus, ditambahkan 17/11/2012

    Contoh penggunaan kristal tunggal. Tujuh sistem kristal: triklinik, monoklinik, belah ketupat, tetragonal, belah ketupat, heksagonal, dan kubik. Bentuk kristal sederhana. Memperoleh larutan lewat jenuh dan menumbuhkan kristal.

    presentasi, ditambahkan 04/09/2012

    Sejarah penemuan kristal cair, ciri-ciri struktur molekulnya, struktur. Klasifikasi dan jenis kristal cair, sifat-sifatnya, penilaian kelebihan dan kekurangan penggunaan praktis. Metode pengendalian kristal cair.

    tugas kursus, ditambahkan 05/08/2012

    Ciri-ciri umum fenomena permukaan dalam kristal cair. Pertimbangan ciri khas kristal cair smectic, berbagai tingkat keteraturannya. Studi tentang anisotropi sifat fisik mesofasa, derajat keteraturan.

    abstrak, ditambahkan 10/10/2015

    Keadaan materi kristal cair (mesomorfik). Pembentukan fase baru. Jenis kristal cair: smematic, nematic dan cholesteric. Kristal cair termotropik dan lyotropik. Karya D. Forlander, yang berkontribusi pada sintesis senyawa.

    presentasi, ditambahkan 27/12/2010

    Sejarah penemuan kristal cair. Klasifikasi mereka, struktur molekul dan struktur. Kristal cair termotropik: tipe smectic, nematic dan cholesteric. Kristal cair lyotropik. Anisotropi sifat fisik. Cara mengontrol kristal cair.

    abstrak, ditambahkan 27/05/2010

    Konsep struktur materi dan faktor utama yang mempengaruhi pembentukannya. Karakteristik utama zat amorf dan kristal, jenis kisi kristal. Pengaruh jenis ikatan terhadap struktur dan sifat kristal. Inti dari isomorfisme dan polimorfisme.

    tes, ditambahkan 26/10/2010

    Sifat fisik dan fisikokimia ferit. Struktur spinel normal dan terbalik. Ikhtisar metode sintering dan pengepresan panas. Kristal magnetik dengan struktur heksagonal. Penerapan ferit dalam elektronik radio dan teknologi komputer.

    tugas kursus, ditambahkan 12/12/2016

    Epitaksi adalah pertumbuhan berorientasi satu kristal pada permukaan kristal lain (substrat). Studi tentang bentuk kristal NaCl yang terbentuk selama sublimasi dari larutan berair; korespondensi struktural pasangan epitaksi sepanjang wajah yang bertambah dan baris individu.

    tugas kursus, ditambahkan 04/04/2011

    Kajian tentang konsep, jenis dan cara pembentukan kristal – padatan yang atom-atomnya tersusun teratur, membentuk susunan ruang periodik tiga dimensi – kisi kristal. Pembentukan kristal dari lelehan, larutan, uap.

Umat ​​​​manusia telah menggunakan kristal sejak zaman kuno. Awalnya, ini adalah kristal alami yang digunakan sebagai alat dan sarana penyembuhan dan meditasi. Nanti batu langka Dan logam mulia mulai bertindak sebagai uang tunai. Penelitian dan penemuan ilmiah mendasar pada abad ke-20 memungkinkan pengembangan metode untuk memproduksi kristal buatan dan secara signifikan memperluas cakupan penerapannya.

Kristal tunggal adalah kristal homogen yang memiliki kisi kristal kontinu dan sifat anisotropi. Bentuk luar kristal tunggal bergantung pada struktur atom kristal dan kondisi kristalisasi. Contoh kristal tunggal termasuk kristal tunggal kuarsa, garam batu, tiang Islandia, berlian, dan topas.

Jika laju pertumbuhan kristal tinggi maka akan terbentuk polikristal yang mempunyai jumlah besar kristal tunggal. Kristal tunggal dari zat dengan kemurnian tinggi memiliki sifat yang sama terlepas dari metode produksinya.

Saat ini, ada sekitar 150 metode untuk menghasilkan kristal tunggal: fase uap, fase cair (larutan dan lelehan) dan fase padat.

Di Departemen Bahan Suhu Tinggi dan Metalurgi Serbuk, saya menggunakan metode terbaru untuk menumbuhkan kristal tunggal lantanum heksaborida dan berbagai paduan eutektik berdasarkan itu. Kristal tunggal dari senyawa ini digunakan untuk membuat katoda yang digunakan dalam teknologi emisi.

Berkat perkembangan teknik elektro dan elektronika, penggunaan kristal tunggal semakin meningkat dari tahun ke tahun. Komponen yang terbuat dari bahan monokristalin dengan kemurnian tinggi dapat dilihat di semua model perangkat elektronik baru, mulai dari radio hingga mesin komputasi elektronik besar.

Teknologi tidak memiliki seperangkat sifat kristal alami, sehingga para ilmuwan telah mengembangkan metode teknologi yang kompleks untuk menciptakannya seperti kristal zat dengan sifat perantara, dengan menumbuhkan lapisan ultra tipis (beberapa hingga puluhan nanometer) kristal bergantian dengan kisi kristal serupa - metode epitaksi. Kristal ini disebut kristal fotonik.


Kristal fotonik memiliki pita energi terlarang - ini adalah nilai energi foton yang tidak dapat menembus ke dalam kristal dan larut di dalamnya. Jika energi kuantum cahaya memiliki nilai yang dapat diterima, maka energi tersebut akan berhasil melewati kristal. Artinya, kristal fotonik dapat bertindak sebagai filter cahaya yang mentransmisikan foton dengan nilai energi tertentu dan menyaring semua foton lainnya.

Kristal fotonik memiliki 3 kelompok, yang ditentukan oleh jumlah sumbu spasial di mana indeks biasnya berubah. Menurut kriteria ini, kristal dibagi menjadi satu, dua dan tiga dimensi.

Perwakilan kristal fotonik yang terkenal adalah opal, yang memiliki pola warna menakjubkan yang muncul justru karena adanya zona energi terlarang.

Kristal tunggal safir buatan hanya sedikit lebih rendah kekerasannya dari berlian dan memiliki ketahanan gores yang tinggi, sehingga memungkinkannya digunakan sebagai layar pelindung pada perangkat elektronik (tablet, ponsel cerdas, dll.). Penggunaan metode Czochralski memungkinkan untuk memperoleh kristal tunggal safir buatan yang sangat besar.

Saat ini, para ilmuwan semakin banyak membicarakan tentang nanokristal. Nanokristal dapat memiliki ukuran dari 1 hingga 10 nm, yang bergantung pada jenis nanokristal, serta metode produksinya. Biasanya berukuran 100 nm untuk keramik dan logam, 50 nm untuk intan dan grafit, dan 10 nm untuk semikonduktor. Ukuran nanokristal mempengaruhi munculnya sifat-sifat yang tidak biasa pada zat umum.

(Dikunjungi 1.333 kali, 1 kunjungan hari ini)

Kristal buatan

Sejak lama, manusia bermimpi mensintesis batu yang sama berharganya dengan yang ditemukan di alam. Hingga abad ke-20, upaya tersebut tidak berhasil. Namun pada tahun 1902 dimungkinkan untuk memperoleh batu rubi dan safir yang memiliki sifat batu alam. Sekarang mineral tersebut diproduksi dalam jutaan karat setiap tahunnya!

Kemudian, pada akhir tahun 1940-an, zamrud disintesis, dan pada tahun 1955, General Electric dan Institut Fisika Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet melaporkan produksi berlian buatan.

Banyaknya kebutuhan teknologi akan kristal telah mendorong penelitian tentang metode menumbuhkan kristal dengan sifat kimia, fisik, dan listrik yang telah ditentukan. Upaya para peneliti tidak sia-sia, dan ditemukan metode untuk menumbuhkan kristal besar dari ratusan zat, banyak di antaranya tidak memiliki analogi alami. Di laboratorium, kristal ditanam dalam kondisi yang dikontrol dengan cermat untuk memastikan sifat yang diinginkan, dan kristal laboratorium terbentuk dengan cara yang sama seperti di alam - dari larutan, lelehan, atau uap.

Penerapan kristal buatan

Penerapan kristal dalam ilmu pengetahuan dan teknologi sangat banyak dan beragam sehingga sulit untuk dicantumkan. Oleh karena itu, kami akan membatasi diri pada beberapa contoh saja.

Mineral alami yang paling keras dan langka adalah intan. Saat ini, berlian pada dasarnya adalah batu kerja, bukan batu hiasan. Karena kekerasannya yang luar biasa, berlian memainkan peran besar dalam teknologi. Gergaji berlian digunakan untuk memotong batu. Gergaji berlian adalah piringan baja berputar berukuran besar (berdiameter hingga 2 meter), yang pada tepinya dibuat potongan atau takik. Bubuk berlian halus yang dicampur dengan bahan perekat digosokkan ke dalam potongan ini. Disk seperti itu, yang berputar dengan kecepatan tinggi, dengan cepat menggergaji batu apa pun. Berlian sangat penting saat mengebor batu dan operasi penambangan. Bubuk berlian digunakan untuk menggiling dan memoles batu keras dan baja yang dikeraskan. Berlian itu sendiri hanya bisa dipotong, dipoles dan diukir dengan berlian. Suku cadang mesin yang paling penting dalam produksi otomotif dan pesawat terbang diproses dengan pemotong dan bor berlian.

Ruby dan safir termasuk batu mulia terindah dan termahal. Semua batu ini memiliki kualitas lain, lebih sederhana, namun bermanfaat.

Mereka juga memiliki saudara yang sama sekali tidak mencolok: korundum coklat, buram, halus - ampelas, yang digunakan untuk membersihkan logam, dari mana kain ampelas dibuat. Korundum dengan segala ragamnya merupakan salah satu batu terkeras di muka bumi, paling keras setelah intan. Korundum dapat digunakan untuk mengebor, menggiling, memoles, mengasah batu dan logam. Roda gerinda, batu asah, dan bubuk gerinda terbuat dari korundum dan ampelas.

Seluruh industri jam tangan menggunakan batu rubi buatan. Kehidupan baru ruby ​​adalah laser, perangkat luar biasa di zaman kita. Pada tahun 1960 Laser rubi pertama telah dibuat. Ternyata kristal ruby ​​​​memperkuat cahaya. Laser bersinar lebih terang dari seribu matahari. Sinar yang kuat - kekuatan yang luar biasa. Ia dengan mudah membakar lembaran logam, mengelas kabel logam, membakar pipa logam, dan mengebor lubang tertipis pada paduan keras dan berlian. Fungsi-fungsi ini dilakukan oleh laser padat menggunakan ruby ​​​​​​dan garnet. Dalam operasi mata, laser ruby ​​​​paling sering digunakan.

Safir bersifat transparan, jadi pelat untuk instrumen optik dibuat darinya.

Flint, amethyst, jasper, opal, chalcedony adalah jenis kuarsa. Butiran kecil kuarsa membentuk pasir. Dan jenis kuarsa yang paling indah dan paling menakjubkan adalah kristal batu, yaitu. kristal kuarsa transparan. Oleh karena itu, lensa, prisma, dan bagian lain dari instrumen optik terbuat dari kuarsa transparan. Sifat listrik kuarsa sangat menakjubkan. Jika Anda mengompres atau meregangkan kristal kuarsa, muatan listrik akan muncul di tepinya.

Kristal juga banyak digunakan untuk mereproduksi, merekam dan mentransmisikan suara. Ada juga metode kristal untuk mengukur tekanan darah di pembuluh darah manusia dan tekanan cairan di batang dan batang tanaman. Industri elektro-optik adalah industri kristal. Perusahaan ini sangat besar dan beragam; pabriknya mengembangkan dan memproses ratusan jenis kristal untuk digunakan dalam bidang optik, akustik, elektronik radio, dan teknologi laser.

Bahan polikristalin Polaroid juga telah menemukan kegunaannya dalam teknologi. Film polaroid digunakan dalam kacamata polaroid. Polaroid menghilangkan silau cahaya yang dipantulkan, sehingga semua cahaya lainnya dapat melewatinya. Mereka sangat diperlukan bagi penjelajah kutub, yang terus-menerus harus melihat pantulan sinar matahari yang mempesona dari padang salju yang sedingin es.

Kacamata polaroid akan membantu mencegah tabrakan dengan mobil yang melaju, yang sering terjadi karena lampu mobil yang melaju membutakan pengemudi dan tidak dapat melihat mobil tersebut. Jika kaca depan mobil dan kaca lampu depan mobil terbuat dari Polaroid, maka kaca depan tidak akan membiarkan cahaya lampu depan mobil melaju masuk, dan akan “memadamkannya”.