Актуальность исследования. Зимой мы часто любовались покрытыми инеем деревьями, внимательно рассматривали снежинки во время снегопадов. И на одном из уроков окружающего мира мы узнали, что и иней, и снежинки это кристаллы, которые образовываются из паров воды.
Кристаллы встречаются повсюду. Они разнообразны, красивы, загадочны. Нам захотелось побольше узнать о том, какие бывают кристаллы, как они образуются, чем отличаются, и попытаться самой вырастить это маленькое чудо.
Нами была сформулирована тема исследования: «выращивание снежинки из кристаллов соли».
Объект исследования:кристаллы.
Предметом исследования — процесс кристаллизации.
Цель исследования:вырастить кристаллы из поваренной пищевой соли в домашних условиях.
Изучение научной литературы по теме исследования позволило выдвинуть следующую гипотезу: мы предполагаем, что в домашних условиях действительно можно вырастить кристаллы из поваренной соли.
В соответствии с целью и гипотезой исследования были определены следующие задачи:
- Проанализировать научную литературу по теме исследования.
- Получить полную информацию о снеге и о снежинках, используя различные источники информации.
- Рассмотреть понятие «кристалл» и познакомиться со способами выращивания кристаллов.
- Выяснить, какие условия нужно создать для роста кристаллов.
- Наблюдать процесс роста кристалла.
- Доказать, что можно вырастить кристаллы в домашних условиях.
- Описать наблюдения.
Для решения поставленных задач и проверки гипотезы были использованы следующие методы исследования:
теоретический анализ литературы по исследуемой проблеме;
наблюдение за процессом роста кристалла;
эксперимент.
Практическое значение исследования в том, что оно может быть использовано на уроках окружающего мира, во внеклассных мероприятиях.
Происхождение снежинки
Жизнь снежинки начинается высоко в небе, в холодном — прехолодном облаке.
Облака состоят из воздуха и воды. Но есть в них частицы и других веществ: соли, песка, пепла. Внутри облака могут оказаться даже живые бактерии, которые попали в небо на подхваченных ветром листьях деревьев. Такая частичка и нужна снежинке, чтобы начать расти (рис.1).
Рис. 1.
Как снежинка растет?
Водяные пары поднимаются высоко над землей, туда, где царит сильный холод. Там сразу же из водяных паров образуются крохотные льдинки-кристаллики. Это еще не те снежинки, какие падают на землю, они еще очень малы. Но шестиугольный кристаллик все время растет, развивается и наконец, становится удивительной красы звездочкой (рис.2)
Рис. 2.
Волшебное число 6.
Каждая снежинка имеет шесть лучей или шесть граней. Все из-за того, что при низкой температуре молекулы воды объединяются в группы по шесть, образуя правильные шестиугольники. Вот почему снежинки всегда имеют шестиугольную (плоскую) или шестигранную (объемную) форму. (рис.3).
Рис. 3.
Если представить снежинку в виде циферблата, ее лучи укажут на 2,4,6,8,10,12 часов.(рис.4)
Рис. 4.
Снежинки рождаются, когда маленькие капельки воды в облаках, попадая в холодную атмосферу, превращаются в кристаллы и замерзают. Ни одна снежинка не похожа на свою подружку-снежинку (рис. 5).
Рис. 5.
Снежинки развиваются из мелких ледяных кристалликов, имеющих форму шестигранников. Во время очень сильных морозов (при температуре — 30С) ледяные кристаллики выпадают в виде «алмазной пыли» — в этом случае на поверхности земли образуется слой очень пушистого снега (рис.6).
Рис. 6.
От чего зависит форма снежинки?
Японским ученым удалось выяснить, что форма снежинок зависит от температуры воздуха. Оказалось, что самые красивые кристаллы — звезды — появляются только при небольшом морозе (-14, -15, -16, -17 градусов). (рис.7).
Рис. 7.
Встречаются разные формы снежинок: игольчатые звезды; пластинчатые звезды; ежи, состоящие из нескольких столбиков; столбики с пластинками и звездами на концах. Встречаются также 12-лучевые звезды. Снежинки часто соединяются между собой и выпадают в виде хлопьев. Упадет снежинка на руку — не почувствуешь. Ведь весит она всего около миллиграмма! Чаще всего встречаются снежинки –звезды с шестью лучами (рис. 8).
Рис. 8.
Почему снежинки белые?
Снежинка — это снег, а снег — это просто замерзшая вода. Почему тогда снег белый, если это замерзшая вода? Он должен быть бесцветным. Снег белый оттого, что плоскость снежинки отражает свет, поэтому снег и кажется белым.
Почему снег скрипит под ногами?
Это происходит потому, что под тяжестью тела человека ломаются нежные лучики снежинок — звездочек. А так как их очень, очень много, слышится треск.
О чем поют снежинки?
При падении в воду снежинка создает крайне высокий звук, неслышимый для человека, но неприятный для рыб.
В лютый мороз самые маленькие снежинки прилетают погреться к нашим домам и остаются сказочными узорами на стеклах.
Побелело на ночь всюду.
А у нас в квартире чудо!
За окошком двор исчез –
Там волшебный вырос лес !
Снежинки растут, как растут кристаллы любого вещества, переходящего из жидкого состояния в твердое. Всего через несколько минут, упав на теплую поверхность, снежинка потеряет свой уникальный образ, который никогда снова не повторится.
Снежинки — это кристаллы, которые образуются из паров воды. Нам стало интересно, а из чего еще могут образовываться такие красивые кристаллы?
Основные сведения о кристаллах и их свойства
Интересно происхождения слова «кристалл» (оно звучит почти одинаково во всех европейских языках). Много веков назад среди вечных снегов в Альпах, на территории современной Швейцарии, нашли очень красивые, совершенно бесцветные кристаллы, очень напоминающие чистый лед. Древние натуралисты так их и назвали — «кристаллос», по-гречески — лед; это слово происходит от греческого «криос» — холод, мороз. Полагали, что лед, находясь длительное время в горах, на сильном морозе, окаменевает и теряет способность таять. Один из самых авторитетных античных философов Аристотель писал, что «кристаллос рождается из воды, когда она полностью утрачивает теплоту». Римский поэт Клавдиан в 390 году то же самое описал стихами:
«Ярой альпийской зимой лед превращается в камень.
Солнце не в силах затем камень такой растопить.»
Кристаллы можно вырастить из растворов разных веществ. В природе кристаллы бывают разной формы, разного размера и цвета (рис.9).
Рис. 9.
Особое место среди кристаллов занимают драгоценные камни, которые с древнейших времен привлекают внимание человека. Люди научились получать искусственно очень многие драгоценные камни.
В природе найти нужный кристалл сложно, поэтому его можно вырастить искусственно. Нам стало интересно, можно ли выращивать кристаллы и как это сделать. Я решила вырастить снежинку из кристаллов соли.
Соль была известна человечеству с древнейших времен, ценилась на вес золота. К ней всегда относились очень бережно и уважительно.
В древнем Риме наёмным солдатам часто платили жалование не деньгами, а солью, отсюда и произошло слово солдат.Соль считали оберегом и наделяли защитными свойствами.
Соль — это и символ дружбы. «Делить хлеб и соль» означало поддерживать долгие отношения. Народная примета гласит: соль рассыпал — быть ссоре.
Михаил Васильевич Ломоносов писал, что в его время за 5 плиток соли можно было купить раба.
Получение кристаллов в домашних условиях
Кристаллы выращивают из насыщенных (перенасыщенных) растворов веществ на «затравке». Затравкой или центром кристаллизации может являться кристаллик данного вещества или любой другой центр кристаллизации (волокно). Выращивание кристаллов — это искусство. Поэтому получается не все сразу. Немного настойчивости, упорства, аккуратности, и можно стать обладателем красивых кристаллов.
Этапы выращивания снежинки из кристаллов соли
белая пушистая (синельная) проволока (3 кусочка по 7 см)
пол-литровая стеклянная банка
поваренная соль (NaCl) ( около 18 чайных ложек),
белая нитка и деревянная палочка для подвешивания снежинки .
Ход эксперимента:
- Делаем снежинку, перемотав кусочки проволоки посередине обычной ниткой. Концы нитки должны остаться достаточно длинными, чтобы за них можно было подвешивать нашу снежинку.
- В литровую банку нальем кипяток. Можно и просто горячую воду, но чем горячее, тем быстрее будут образовываться кристаллы. Теперь туда же начнем добавлять соль, тщательно размешивая. Нам надо получить перенасыщенный солевой раствор — т. е. соль надо добавлять до тех пор, пока она не перестанет растворяться в воде. Если раствор получился мутным из-за того, что соль была с примесями, то его желательно отфильтровать и перелить в новую банку.
- Теперь в этот раствор опускаем нашу снежинку и ставим банку в тихое место.
- Процесс активного образования кристаллов будет идти быстро до тех пор, пока вода не остынет до комнатной температуры. Дальше процесс пойдет гораздо медленнее.
Поэтому примерно через несколько недель снежинка уже примет окончательный вид.
Заключение
При растворении поваренной соли в воде кажется, что соль полностью исчезает. Но это не так. Частички соли распадаются на мельчайшие кусочки, невидимые глазу. Но при определенных условиях они могут собраться вместе и снова стать видимыми. Да не просто видимыми, а создать причудливые структуры. Когда мы делаем перенасыщенный солевой раствор, растворяя в банке с водой соли больше, чем она может "принять", то излишки соли тут же начинают снова собираться в кристаллы. Очагом роста кристаллов может послужить любое тело в воде: пылинка, не растворившийся кристаллик той же соли или нитка. Поэтому когда мы опускаем в солевой раствор нашу снежинку, на ней тут же начинают расти кристаллы соли.
Гипотеза полностью подтвердилась. Нам удалось вырастить снежинку из кристаллов поваренной соли и научились проводить наблюдения за ростом кристалла.
Литература:
- Вахрушев А.А. Я и мир вокруг: учебник / А.А. Вахрушев, Д.Д. Данилов, А.С. Раутиан, С.В. Тырин. — М.: Баласс.- 2011. — 96 с.
- Герасимова Дарья «Книжки-шнуровки. Волшебные снежинки». Лабиринт, 2013 г.
- Дворнякова Ольга «Книжка про снежинки». Издательство: Настя и Никита 2015 г.
- Кассино Марк, Нельсон Джон «Снег. Зимнее чудо». Издательство: Манн, Иванов и Фербер, 2015 г.
- Стюарт Иэн «Какой формы снежинка? Магические цифры в природе». Мир книги, 2007 г.
- Шаскольская М.П. «Кристаллы». Москва 1985 г.
- Шереметьева Татьяна «Большая энциклопедия российских почемучек» АСТ, 2014 г.
