- introducere
- 1. Cristal. Proprietățile, structura și forma sa
- 2. Cristale lichide
- 3. Aplicarea LCD-ului
- 4. Aplicarea cristalelor în știință și tehnologie
- 5. Partea practică
- concluzie
- Referințe
- introducere
- Relevanța muncii:
- Deoarece cristalele sunt utilizate pe scară largă în știință și tehnologie, este dificil să se numească o astfel de ramură de producție unde nu ar fi folosite cristale. Prin urmare, cunoașterea și înțelegerea proprietăților cristalelor este foarte importantă pentru fiecare persoană.
- Scopul studiului. Creșterea unui cristal dintr-o soluție la domiciliu, studierea aplicării practice a cristalelor în știință și tehnologie.
- obiective:
- 1. Studiul teoriei cristalelor.
- 2. Studierea materialului pentru creșterea cristalelor în condiții normale și în condiții de laborator.
- 3. Observarea formării cristalelor.
- 4. Descrierea observațiilor.
- 5. Studierea câmpului de aplicare a cristalelor în viața modernă.
1. Cristal. Proprietățile, structura și forma sa
Cuvântul "cristal" provine din grecescul "crustalos", adică "gheață". Corpurile solide, ale căror atomi sau molecule formează o structură periodică ordonată (o latură de cristal).
Cristalele se formează în trei moduri: de la topire, de la soluție și de la vapori. Un exemplu de cristalizare dintr-o topitură este formarea gheții din apă. laborator de cultură lichidă de cristal
În lumea din jurul nostru de multe ori este posibil pentru a observa formarea cristalelor direct din mediul gazos din soluții și din topitură. Tăcută noapte geroasă sub un cer senin, în lumina lunii luminoase sau lanterna, vom vedea, uneori, sclipind paiete lent scufunda fulgi de îngheț. Acestea sunt cristale de gheață lamelară formate chiar lângă noi din aer umed și răcit.
Structura solidelor depinde de condițiile în care are loc trecerea de la lichid la solid. Dacă o astfel de tranziție apare foarte rapid, de exemplu, cu o răcire bruscă a lichidului, atunci particulele nu au timp să se alinieze în structura corectă și se formează un corp fin cristalin. Cu răcirea lentă a lichidului, se obțin cristale mari și obișnuite. În unele cazuri, pentru ca substanța să cristalizeze, aceasta trebuie menținută la temperaturi diferite. Presiunea externă afectează, de asemenea, creșterea cristalului. În plus, o parte semnificativă a cristalelor, care în trecutul îndepărtat au avut o tăiere perfectă, au reușit să o piardă sub acțiunea apei, a vântului, a fricțiunii împotriva altor solide. Astfel, multe granule rotunde, transparente care pot fi găsite în nisipul de coastă sunt cristalele de cuarț care și-au pierdut fețele ca urmare a unei fricțiuni prelungite una față de cealaltă.
Varietatea cristalelor este foarte mare.
Cristalele pot avea patru până la câteva sute de fețe. Dar ele au o proprietate remarcabilă - indiferent de mărimea, forma și numărul de fețe ale aceluiași cristal, toate fețele plane încrucișează în unghiuri drepte. Unghiurile dintre fețele corespunzătoare sunt întotdeauna aceleași. Forma este influențată de factori cum ar fi temperatura, presiunea, frecvența, concentrația și direcția soluției. Prin urmare, cristalele aceleiași substanțe pot detecta o mare varietate de forme.
Cristalele de sare de rocă, de exemplu, pot avea forma unui cub, a unui paralelipiped, a unei prisme sau a unui corp de formă mai complexă, dar întotdeauna fețele lor se intersectează în unghi drept. Fețele cuarțului sunt sub formă de hexagoane neregulate, dar unghiurile dintre fețe sunt întotdeauna aceleași - 120 °.
Legea constanței unghiurilor, descoperită în 1669 de Dane Nikolay Steno, este cea mai importantă lege a științei cristalelor - cristalografia.
Măsurarea unghiurilor dintre fețele cristalelor are o importanță practică foarte mare, deoarece rezultatele acestor măsurători pot determina, în multe cazuri, natura mineralelor.
Cel mai simplu dispozitiv pentru măsurarea unghiurilor de cristale este un goniometru aplicat.
În plus, se disting singure cristale și policristaline.
Un singur cristal este un monolit cu o singură rețea de cristal neîntrerupt. Monocristalele naturale de dimensiuni mari sunt foarte rare.
Monocristalele sunt cuarț, diamant, rubin și multe alte pietre prețioase.
Cele mai multe corpuri cristaline sunt policristaline, adică sunt compuse din mai multe cristale mici, uneori vizibile numai la o mărire puternică.
Policristalele sunt toate metalele.
2. Cristale lichide
Un cristal lichid este o stare specială a materiei intermediare între stările lichide și cele solide. Într-un lichid, moleculele se pot roti liber și se pot mișca în orice direcție. Într-un cristal lichid, există un anumit grad de ordonare geometrică în aranjamentul moleculelor, dar este permisă și o anumită libertate de mișcare.
Consistența cristalelor lichide poate fi diferită - de la lichidul care curge prin lumină până la pastă. Cristalele lichide au proprietăți optice neobișnuite care sunt utilizate în inginerie. Cristalele lichide sunt formate din molecule având diferite forme geometrice. cum ar fi culoarea, transparența etc. Cu toate acestea, se bazează numeroase aplicații ale cristalelor lichide.
3. Aplicarea LCD-ului
Aranjamentul moleculelor în cristale lichide variază sub influența unor factori precum temperatura, presiunea, câmpurile electrice și magnetice; modificările aranjamentului moleculelor conduc la o schimbare a proprietăților optice, cum ar fi culoarea, transparența și capacitatea de a roti planul de polarizare a luminii transmise. Cu toate acestea, se bazează numeroase aplicații ale cristalelor lichide. De exemplu, dependența culorii de temperatura este utilizată pentru diagnosticul medical. Prin aplicarea anumitor materiale cu cristale lichide în corpul pacientului, medicul poate identifica cu ușurință țesuturile afectate prin schimbarea culorii în acele locuri unde aceste țesuturi eliberează cantități mari de căldură. Dependența de temperatură a culorii permite, de asemenea, controlul calității produselor fără a le distruge. Dacă produsul metalic este încălzit, atunci defecțiunea sa internă va schimba distribuția temperaturii pe suprafață. Aceste defecte sunt detectate prin modificarea culorii materialului de cristal lichid aplicat pe suprafață.
Filmele subțiri de cristale lichide, închise între ochelari sau foi de plastic, au găsit aplicații largi ca dispozitive de indicare. Cristalele lichide sunt utilizate pe scară largă în fabricarea ceasurilor de mână și a calculatoarelor mici. Sunt create televizoare plate cu ecran subțire cu cristale lichide.
4. Aplicarea cristalelor în știință și tehnologie
În prezent, cristalele au o aplicație foarte largă în domeniul științei, tehnologiei și medicinei.
Taierea pietrelor cu ferăstraie diamantate. Un fierăstrău cu diamant este un disc de oțel rotativ mare (cu diametrul de până la 2 metri) cu tăieturi sau crestături pe marginile sale. O pulbere fină de diamant, amestecată cu o substanță lipicioasă, se freacă în aceste crestături. Un astfel de disc, care se rotește la viteză mare, rupe rapid orice piatră.
O mare importanță este diamantul atunci când forați roci, în operațiuni miniere. În unelte de gravare, mașini de divizare, mașini de testare a durității, burghie pentru piatră și metal, se introduc puncte de diamant. Pulbere de diamant grind și polonez pietre dure, oțel călit, aliaje dure și superhard. Diamantul în sine poate fi tăiat, lustruit și gravat numai de același diamant. Cele mai importante părți ale motoarelor din producția de automobile și de aeronave sunt tratate cu tăietori și burghie cu diamante.
Corindonul poate fi perforat, lustruit, lustruit, ascuțit, piatră și metal. Din corindon și șmirghel face roți de șlefuit și bare, pudră de măcinat și paste. În plantele semiconductoare, cele mai bune scheme sunt vopsite cu ace de rubin.
Rodia este de asemenea folosită în industria abrazivă. Granatele produc pulberi de șlefuire, roți abrazive, piei. Ele uneori înlocuiesc rubinul în procesul de elaborare a instrumentelor.
Cuarțul transparent produce lentile, prisme și alte detalii ale instrumentelor optice. "Soarele montan" artificial este un aparat utilizat pe scară largă în medicină. Când este pornit, această unitate emite lumină ultravioletă, aceste raze vindecă. În această unitate lampa este din sticlă de cuarț. Lampa de cuarț este utilizat nu numai în medicină, dar și în chimia organică, mineralogie, ajută să se facă distincția timbre false, bancnote din prezent. Cristale defecte libere Pure roca de cristal sunt folosite la fabricarea prisme spetrografov, polarizând placi.
Fluoritul este utilizat pentru fabricarea lentilelor cu telescoape și microscoape, pentru producerea de spectrografe de prism și în alte instrumente optice.
5. Partea practică
Sulfatul de cupru este un sulfat de cupru de cinci apă, deoarece cristalele mari seamănă cu sticla albastră. Cuprul vitriol este utilizat în agricultură pentru combaterea dăunătorilor și a bolilor plantelor, în industria producției de fibre artificiale, coloranți organici, vopsele minerale, substanțe chimice arseniene.
Metodă de creștere la domiciliu:
1) În primul rând vom prepara o soluție de vitriol concentrat. După aceea, se încălzește ușor amestecul pentru a se ajunge la dizolvarea completă a sării. Pentru a face acest lucru, puneți paharul într-o cratiță cu apă caldă.
2) soluția concentrată rezultată este turnată într-un recipient sau într-un pahar; acolo vom atârna pe șir o "sămânță" cristalină - un cristal mic de aceeași sare - astfel încât să fie scufundată în soluție. Pe această "semințe" și va crește expoziția viitoare a colecției de cristale.
3) Plasați vasul cu soluția într-o stare deschisă într-un loc cald. Când cristalul crește destul de mare, îl vom îndepărta din soluție, îl usucă cu o cârpă moale sau un șervețel de hârtie, tăiem firul și acoperim fața cristalului cu un lac incolor pentru a-l proteja de "vântură" în aer.
Observarea procesului de creștere a cristalelor de sulfat de cupru.
Pentru început, am turnat în pahar o soluție de sulfat de cupru, legat un șir de șir. Și au pus un cristal în pahar. În ziua următoare, am avut un policristal de dimensiuni destul de mari, de aproximativ 2 centimetri în lungime. Cristalul în sine era foarte neuniform, cu coloane mici. Cristalizarea ulterioară nu a continuat, indiferent cât timp am așteptat.
Dar nu ne-am oprit aici și am făcut încă două cristale de sulfat de cupru. Numai am luat semințele din coloana cristalului lipsă. Într-o soluție, temperatura se schimba constant, dar în cealaltă sticla era neschimbată. Câteva zile mai târziu am obținut două singure cristale singulare de sulfat de cupru. S-au dovedit a fi netede, absolut simetrice. Așa că mi-am dat seama că, pentru a face un cristal neted, este necesar ca și sămânța să fie netedă și simetrică.
Observarea creșterii cristalelor în soluții de săruri sub microscop.
Considerând că cristalele sub microscop sunt foarte interesante, din moment ce "mai tânăr" cristalul, cu atât mai mult este forma corectă. Studiul cristalelor sub microscop nu necesită prea mult timp și resurse: doar câteva grame de sare sunt necesare pentru a pregăti soluția și nu este nevoie de prea mult timp pentru a crește un cristal.
Câteva picături de soluție saturată de diferite săruri au fost aplicate la diapozitivul de microscop. Sticla a fost încălzită ușor de flacăra lămpii și a fost așezată pe o masă de microscop. Prin deplasarea diapozitivului și reglarea măririi, poziția a fost atinsă astfel încât picătura să fi ocupat întregul câmp de vedere al microscopului. După o perioadă scurtă de timp (aproximativ 1 minut) la marginea picăturii, în cazul în care se usucă mai repede, a început cristalizarea. Cristalele mici care au apărut au format o crustă solidă solidă de-a lungul marginilor dropletului, care pare întunecată în lumina transmisă. Treptat, din această masă de cristale, punctele individuale ale cristalelor individuale au început să pătrundă în picăturile îndreptate spre interiorul picăturilor, care, extinzând, formează diverse forme. De cele mai multe ori, noi centre de cristalizare în spațiul liber din interiorul picăturii, de regulă, nu au apărut spontan. După un timp, întregul câmp vizual a fost umplute cu cristale, iar cristalizarea a fost aproape completă.
Astfel, cristalele sunt una dintre cele mai frumoase și misterioase creații ale naturii. Trăim într-o lume a cristalelor, construim de la ei, le procesăm, le mâncăm, le tratăm ... Știința cristalografiei se ocupă de studiul varietății de cristale. Ea examinează cuprinzător substanțele cristaline, își explorează proprietățile și structura. În antichitate se credea că cristalele sunt o raritate. Într-adevăr, găsirea în natura unor cristale omogene mari - un fenomen neobișnuit. Cu toate acestea, substanțele cristaline fine sunt foarte frecvente. De exemplu, aproape toate pietrele: granit, gresie, calcar - sunt cristaline. Chiar și unele părți ale corpului sunt cristaline, de exemplu, corneea ochiului, vitaminele, cochilia nervului. Calea lungă de căutare și descoperire, de la măsurarea formei externe a cristalelor adânci în subtilitatea structurii lor atomice, nu a fost încă finalizată. Dar acum cercetătorii și-au studiat structura destul de bine și învață să controleze proprietățile cristalelor.
Ca rezultat al lucrărilor efectuate, pot trage următoarele concluzii:
1. Un cristal este o stare solidă a materiei. Are o formă precisă și un anumit număr de fețe.
2. Cristalele vin în diferite culori, dar sunt în mare parte transparente.
3. Cristalele nu sunt o raritate a muzeului. Cristalele ne înconjoară pretutindeni. Corpurile solide, din care construim case și mașini, substanțe pe care le folosim în viața de zi cu zi - aproape toate sunt legate de cristale. Nisipul și granitul, sarea de masă și zahărul, diamantul și smaraldul, cuprul și fierul sunt toate corpurile cristaline.
4. Cele mai valoroase dintre cristale sunt pietrele prețioase.
5. Am crescut un cristal la domiciliu dintr-o soluție saturată de sulfat de cupru.
Astfel, obiectivele și sarcinile care mi-au fost indicate la începutul lucrării au fost atinse. Ca rezultat al muncii efectuate, am descoperit în mod experimental dovezi ale presupunerii, care a fost exprimată de cristalograful britanic britanic despre creșterea crescândă a cristalelor.
Lucrarea a fost foarte interesantă și distractivă. Aș dori să cresc în continuare cristalele de la alte substanțe, pentru că sunt atât de mulți în jurul nostru ...
Găzduit pe Allbest.ru
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: