Изначально кристаллами называли горный хрусталь - безупречный в своей холодной красоте прозрачный кварц. В прежние времена, когда ученые еще не могли объяснить причину и принцип их образования, кристаллам приписывали всевозможные волшебные свойства, свидетельство тому - многочисленные легенды и сказания, в которых упоминаются магические кристаллы, способные исцелять больных или показывать будущее. Современная кристаллофизика развеяла весь этот романтический туман, издавна окутывающий кристаллы, и дала четкое определение, что такое кристалл с научной точки зрения.

Кристалл - что это такое

Кристалл - это твердое тело природного происхождения либо образованное в лабораторных условиях, имеющее форму правильного многогранника. Правильность формы кристалла основана на его внутренней структуре - частицы вещества, из которых слагается кристалл (молекулы, атомы и ионы), располагаются в нем в определенной закономерности и образуют периодично-повторяющуюся трехмерную пространственную укладку, иначе называемую «кристаллической решеткой».

Виды и типы кристаллов

Ученые, занимающиеся изучением кристаллов, различают такие понятия, как «кристалл идеальный» и «кристалл реальный».

Идеальный кристалл

Идеальный кристалл - это некая абстрактная математическая модель кристалла, в которой ему приписывается абсолютно правильная форма, соответствующая его кристаллической решетке, полная симметрия и идеально ровные грани. Проще говоря, идеальный кристалл - это кристалл с полным набором всех качеств, свойств и характеристик, присущих данному виду кристаллов.

Реальный кристалл

Реальный кристалл - это тот кристалл, что существует в действительности. В отличие от идеального, у него имеются некоторые дефекты внутренней структуры, грани его не безупречны, а симметрия понижена. Но при всех этих недостатках в реальном кристалле сохраняется то главное свойство, которое и делает его кристаллом - частицы в нем располагаются в закономерном порядке.

Происхождение кристаллов

• Природные (натуральные) кристаллы зарождаются и вырастают в недрах Земли в течение длительного времени в условиях сверхвысоких температур и огромного давления.
• Искусственные кристаллы люди научились выращивать не только в лабораториях, но даже в домашних условиях. Кстати, о том, как самому вырастить соляной кристалл из раствора обычной поваренной соли, вы можете узнать из нашей статьи .

Вещества, образующие кристаллы

Кристаллы - это не только алмазы, аметисты, изумруды, сапфиры и прочие драгоценные и полудрагоценные камни, как некоторые из нас привыкли считать. Помимо этих самых известных и красивых кристаллов в природе существует множество других веществ, имеющих кристаллическое строение. Самым распространенным веществом, обладающим способностью образовывать кристаллы, является обычная вода. Как выглядят кристаллы воды, знают даже дети -льдинки и снежинки хорошо всем известны.

Кристаллы – это твёрдые тела с определенным химическим составом, которые имеют правильное, симметричное и закономерное расположение в кристаллической решётке составляющих их атомов, молекул, ионов. Многие кристаллические структуры ‒ это самые обычные для нас вещества, например, сахар и соль. В переводе с греч. krystallos означает «прозрачный лед». И действительно, необычными и удивительными кристаллами по праву считаются снежинки.

Кристаллические структуры в природе «рождаются» из множества веществ. Самая распространённая из них – вода, которая при воздействии низких температур переходит из жидкого в твёрдое состояние, превращаясь в лёд или снежинки. Каждую зиму, особенно во время суровых морозов, сложные симметричные объекты в форме звездочек и 6-тиугольных пластинок, покрывают поверхность земли слоем мягкого и пушистого снега. Они состоят из тоненьких ледяных кристалликов, собранных вместе.

Известный немецкий астроном Иоганн Кеплер еще в XVII столетие написал работу, которую посвятил шестиугольным снежинкам, тем самым оказал значительное влияние на развитие кристаллографии – науки о возникновении, структуре и свойствах кристаллических структур. Через два столетия выдающийся фотограф У. Бентли подарил миру возможность любоваться этими прекрасными творениями природы. Ему удалось сделать фотографии тысячи снежинок, где ни одна не повторяет другую. Для этого фотограф ловил снежинки на черный бархат и делал удивительные снимки.

Цветы мира камней

В результате процессов породообразования, происходящих в неизведанных земных недрах из расплавленных горных пород, выталкиваемых к поверхности и начинающих остывать, образуются минералы с кристаллической структурой. Просто не верится, что невероятная красота и правильность внешней огранки этих кристаллических минералов созданы самой природой. С первого взгляда кажется, что кто-то специально выпиливал плоские грани, а потом полировал их до безупречности.

Кристаллические структуры из минеральных растворов могут быть бесконечно разнообразными. Большинство представляет собой сложные правильные многогранники ‒ куб, параллелепипед, пирамиду, которые во все времена поражали людей совершенством геометрических форм и безукоризненно гладкой поверхностью. Встречаются они и в виде столбиков, пластин, звезд, острых игл, создаваемых лучистые шары – сферолиты.

Размеры варьируют от очень маленьких до огромных колонн, а толщина может быть меньше листа бумаги или, напротив, достигать несколько сотен сантиметров. Кристаллы могут быть как бесцветными, так и сверкать, искриться, играя разными красками. Многие из них идеально прозрачны, подобно кристально чистой воде, хотя встречаются бурые и практически черные экземпляры.

Горный хрусталь

Это прозрачная разновидность кристаллического кварца (природный диоксид кремния), встречающегося в пустотах гидротермальных жил. В вечных снегах Альп много веков назад найдены бесцветные камушки, визуально очень похожие на обычный лед, блеск которых приковывал и завораживал. Еще античные ученые сделали вывод, что при длительном воздействии низких температур вода замерзает до такого состояния, что утрачивает способность таять, навсегда окаменев.

Когда минерал появился в Европе, он сразу получил название «богемный алмаз». Из него вырезали украшения, посуду, зажигательные линзы и стекла для очков, а также украшали шикарные королевские дворцы и замки представителей высшего сословия. Для минерала характеры грани-призмы, часто с горизонтальной штриховкой. Прозрачные кристаллы горного хрусталя могут причудливо срастаться друг с другом в друзы или представлять собой «щётки», а также заполнять жеоды. На территории России большие месторождения, так называемые «хрустальные погреба», обнаружены на Урале, в Якутии, Забайкалье и Приморье. Крупный идеальный горный хрусталь без дефектов встречается достаточно редко, поэтому имеет высокую ценность.

В Санкт-Петербургском музее, основанном в 1773 г. при Горном институте, собрано более 230 тыс. образцов, в том числе и уникальное собрание сокровищ, извлечённых из недр земли. Здесь хранится горный хрусталь, высота которого почти 1 м, а вес более 1 тыс. кг.

Король кристаллов

Алмаз как один из самых редких, но повсеместно распространённых природных минералов, получил своё название благодаря исключительной твердости. Минерал представляет собой кристаллическую модификацию чистого углерода. В кристаллической решётке в виде гранецентрированного куба атомы находятся очень плотно и связаны прочнейшей ковалентной связью. О точном происхождении алмаза нет точных научных данных, а возраст большинства алмазов более 3 млрд. лет.

Несмотря на то, что в необработанном виде алмаз достаточно несовершенен и невзрачен, с древних времен его использовали как изысканное украшение, особенно прозрачные виды. Почти 500 лет назад мастера ювелирного дела научились огранять кристалл и в результате трудоёмкого процесса превращать его в драгоценный камень – бриллиант, который стал синонимом богатства и роскоши. Самыми редкими считаются красные алмазы, но вероятность найти их в природных условиях минимальна.

Сегодня ввиду того, что большинство природных алмазов не подходят для огранки, их широко применяются во многих отраслях промышленности. Самые крупные месторождения находятся в Африке и в России, причем у нас первые алмазы обнаружены еще в XIX веке на Урале и в Сибири.

Крупнейший в мире алмаз «Куллинан», найденный 100 лет назад в Южной Африке, имел вес более 3 000 карат. Виртуозные ювелиры сделали из него 105 бриллиантов, общий весом более 1 000 карат.

Драгоценные кристаллы

Продолжая тему удивительных драгоценных кристаллов, нельзя не отметить красивые и достаточно редкие разновидности минерала корунда (оксид Al) – рубин и сапфир. Корунд всегда различали по высокой твердости, которая уступает лишь алмазам. В европейские страны камни завозили из Азии. Месторождения корундов часто встречается в магматических породах. Их также находят гнёздами, жилами, вкраплениями, а драгоценные разновидности ‒ в россыпях. Ювелирный минерал по свойствам прозрачный, отличается блеском, насыщенной цветовой гаммой и широким спектром оттенков.

В музее в Санкт-Петербурге хранится коллекция корунда более 40 различных цветовых оттенков.

Самими ценными являются красный – рубин и синий – сапфир. Красивые оттенки обеспечивают примеси: в рубине – это хром, а в сапфире – вкрапления железа и титана. После придания минералам достойной ювелирной обработки, они выглядят также же шикарно, как и бриллианты.

Существует предположение, что рубины добывались в Бирме еще в бронзовом веке. В XIX ст. король Бирмы продал два драгоценных камня за баснословные, на те времена, деньги и обеспечил себе полноценное королевское правление. Рубины всегда считались элитной драгоценностью и аксессуаром богатых представителей аристократии. Сегодня рубины высокого качества поступают из Мьянмы, Таиланда, Шри-Ланки. В России месторождения известны на Урале и в Карелии.

В 1800 г. в Европе открыли родственность рубина и сапфира, который издревле украшал символы королевской власти правящих династий Азии и Европы. Красивый минерал добывали еще древние жители Юго-Восточной Азии. Самый крупный сапфир, весом более 3 тыс. карат, был найден в США в середине прошлого века. Месторождение минерала встречается практически на всех материках.

Волшебный каменный мир удивляется многими удивительными фактами о кристаллах.

• Природные кристаллы в виде величественных колонн применялись в древних цивилизациях для удержания тяжелых ворот храмов или как постаменты.

• Минерал сподумен, длиной почти 13 м и весом 90 т, известен необычными кристаллами-гигантами. При этом хорошо образованные минералы считаются ценными коллекционными материалами.
• Одни из самых больших кристаллов селенита найдены в 2 000 г. в уникальной пещере, возраст которой около миллиона лет, в шахтовом комплексе Найка (Мексика). Наибольший имеет размеры: длина – 4 м, ширина – 4 м и вес – 55 т.
• Кристаллы «произрастают» не только в естественной среде, но и выращиваются в специальных лабораториях, а некоторые ‒ даже в домашних условиях. Человечество научилось получать искусственным путем очень многие драгоценные камни, которые не уступают по красоте натуральным, а оцениваются в разы ниже. Причем сегодня известно много видов, которых в природе не существует.
• Кристаллы бывают «посланниками» звездного мира. Достаточно часто кристаллические структуры внеземного происхождения встречаются в метеоритах, упавших на Землю.
• В Австрии к 100-летнему юбилею компании Swarovski открыт музей «Хрустальных миров». Здесь можно увидеть самый большой (40 см в диаметре) и самый маленький кристаллик (0,8 мм) Сваровски, которые занесены в Книгу рекордов Гиннеса.
• В Московском Минералогическом музее хранится более 4 800 образцов кристаллов 7 кристаллических систем.

Испокон веков отмечалось благотворное влияние кристаллов на судьбу и здоровье человека, а также приписывались им магические и целебные свойства. Причем у каждого знака зодиака есть свой камень-талисман, который должен улучшать энергетику в доме, а также помогать владельцу в трудных жизненных ситуациях, приносить блага, защищать и излечивать от болезней. В чем же заключается огромная сила минералов с точки зрения науки пока трудно объяснимо, но то что литотерапия, как один из видов нетрадиционной медицины, становиться сегодня очень популярной остается фактом.

Всероссийская Интернет-олимпиада школьников, студентов, аспирантов и молодых ученых в области наносистем, наноматериалов и нанотехнологий "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!"

ГБОУ лицей № 000, Москва

Творческая работа

О кристаллах

Работу выполнили учащиеся ГБОУ лицея 1575, Москва:

Руководитель работы:

Учитель физики, завкафедрой естественных наук лицея 1575,

Тьютор: Усович Ольга, МГУ

Аннотация

О кристаллах

Цель работы: изучить, что такое природный кристалл, его свойства, вырастить кристаллы из монофосфата аммония .

Актуальность: Кристаллы издавна привлекали внимание людей своей красотой, правильной формой, загадочностью. Эти тела окружают нас всю жизнь, ведь это и лёд, и снег, и снежинки и многие драгоценные и полудрагоценные камни, а так же твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя кристаллическую решётку. Интерес к кристаллам проявлял даже такой известный учёный как Ломоносов: «...Одно любопытство довольно побуждает, чтобы знать внутренность российской подземной натуры и оную, для общего приращения наук описав, показать учёному совету».

Задачи: 1.Найти информацию о том, что такое кристалл и минерал

3. Рассказать о том, что такое песок

4. Провести опыты по выращиванию кристалла

Результаты:

1. Мы узнали, что кристаллы помнят предысторию роста

2. Вырастили кристаллы из фосфата аммония, а так же кристаллы на картоне за счет капиллярного роста

3. Составили мини-коллекцию песка

1. Введение. 4

2. Кристаллы и минералы. 5

2.1 Виды кристаллов. 7

2.2 Идеальный кристалл. 7

2.3 Реальный кристалл. 7

3. Свойства кристаллов................................................................................. ……..8

3.1 Симметрия……………………………………………………………………...8

3.2 Анизотропия……………………………………………………………………8

4. Кристаллы песка …………...……………………………………………...…….9

5. Теоретическая часть: «выращивание кристаллов». 12

5.1 Зачем выращивают кристаллы.. 12

6. Самостоятельное выращивание кристаллов. 13

6.1 Кристаллы фосфата аммония. 13

Список литературы. 15

«Почти весь мир кристалличен.

В мире царит кристалл и его твердые,

прямолинейные законы»

Академик

1. Введение.

Еще с детства мы помним сказки, которые нам рассказывали бабушки, дедушки, родители. Эти сказки были из разных стран, на разную тему, с разными персонажами, но у всех них было одно общее, во всех было волшебство. Иногда оно передавалось через сверхъестественные способности персонажей, а иногда через магические предметы. Этими предметами нередко становились и кристаллы: кристалл мудрости, кристалл вечности.… Не одну сказку можно найти, в названии которой упоминается кристалл: «малахитовая шкатулка», «хозяйка медной горы», «воспоминания о камне». И хоть в реальной жизни у кристаллов нет магических свойств, интерес к ним остался с детства.

В нашем проекте мы рассказываем о кристаллах, их свойствах, затрагиваем тему о песке, ведь каждая песчинка это отдельный кристалл кварца. Так же в практической части работы мы вырастили кристаллы из монофосфата аммония.

1.
2.Кристаллы и минералы .

По физическим свойствам и молекулярной структуре твёрдые тела разделяют на три класса: кристаллические, аморфные и композиты.

Кристаллы - твёрдые тела, в которых атомы расположены периодично, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку - кристаллическую решётку.

Кристаллическая структура, будучи индивидуальной для каждого вещества, относится к основным физико-химическим свойствам.

Кристаллизация - образование кристаллов из паров, растворов, расплавов, вещества в твёрдом состоянии (аморфном или другом кристаллическом), в процессе электролиза и при химических реакциях. Приводит к образованию минералов.

По размерам кристаллы бывают различными. Многие из них можно увидеть только в микроскоп. Но встречаются гигантские кристаллы массой в несколько тонн.

Вид кристаллической ячейки льда первым удалось определить Лайнусу Пойлингу в 1935 году.

В такой элементарной ячейке каждый атом кислорода соседствует с четырьмя атомами водорода , причём угол между связями 109,5°, а у воды угол - 105°. Такое различие в углах приводит к искажению формы молекулы, что приводит к тому, что атомы водорода не могут располагаться посредине между атомами кислорода. Элементарная ячейка льда имеет гексагональную структуру, соответствующую шестисторонней симметрии снежинок.

Гексагональная структура льда остается устойчивой при комнатной температуре до температуры плавления. При других температурах и давлениях могут образовываться различного строения снежинки и льдинки.

Разные кристаллы не обязательно формируются разными элементами. Пример, алмаз и графит. Различие в их свойствах связано исключительно с различием их кристаллической структуры.

Минерал - природное тело с определённым химическим составом и кристаллической структурой, образующееся в результате природных физико-химических процессов и обладающее определёнными физическими, механическими и химическими свойствами.

Понятие «минерал» подразумевает твёрдое природное неорганическое кристаллическое вещество.

По высказыванию известного минералога, профессора Санкт-Петербургского горного института, "минерал - это кристалл". Ясно, что свойства минералов и горных пород теснейшим образом связаны с общими свойствами кристаллического состояния.

Русский учёный Фёдоров Е. С. установил, что в природе может существовать только 230 различных пространственных групп, охватывающих всевозможные кристаллические структуры.

К простым кристаллическим решёткам можно отнести

Простую кубическую (частицы располагаются в вершинах куба);

Гранецентрированную кубическую (частицы располагаются и в вершинах куба и в центре каждой грани);

Объёмноцентрированную кубическую (частицы располагаются и в вершинах куба и в центре каждой кубической ячейки);

Гексагональную.

Важнейшими характеристиками минералов являются кристаллохимическая структура и состав. Все остальные свойства минералов вытекают из них или с ними взаимосвязаны.

2.1 Виды кристаллов.

В зависимости от строения, кристаллы делятся на ионные, ковалентные, молекулярные и металлические.

Ионные кристаллы построены из чередующихся катионов (положительно заряженный ион) и анионов (отрицательно заряженный ион), которые удерживаются в определенном порядке силами электростатического притяжения и отталкивания. Ионные кристаллы образуют большинство солей неорганических и органических кислот, оксиды, гидроксиды, соли. В ковалентных кристаллах (их еще называют атомными) в узлах кристаллической решетки находятся атомы, одинаковые или разные, которые связаны ковалентными (образованные перекрытием пары валентных электронных облаков) связями. Эти связи прочные и направлены под определенными углами. Типичным примером является алмаз; в его кристалле каждый атом углерода связан с четырьмя другими атомами, находящимися в вершинах тетраэдра.

Молекулярные кристаллы построены из изолированных молекул, между которыми действуют сравнительно слабые силы притяжения. В результате такие кристаллы имеют намного меньшие температуры плавления и кипения, твердость их низка. Из неорганических соединений молекулярные кристаллы образуют многие неметаллы (благородные газы, водород, азот , белый фосфор, кислород, сера, галогены), соединения, молекулы которых образованы только ковалентными связями. Этот тип кристаллов характерен также почти для всех органических соединений.

Металлические кристаллы образуют чистые металлы и их сплавы. Такие кристаллы можно увидеть на изломе металлов, а также на поверхности оцинкованной жести. Кристаллическая решетка металлов образована катионами, которые связаны подвижными электронами («электронным газом»). Такое строение обусловливает электропроводность , ковкость, высокую отражательную способность (блеск) кристаллов.

Следует разделить идеальный и реальный кристалл.

2.2 Идеальный кристалл.

Является, по сути, математическим объектом, имеющим полную, свойственную ему симметрию, идеализированно ровные гладкие грани.

2.3 Реальный кристалл.

Всегда содержит различные дефекты внутренней структуры решетки, искажения и неровности на гранях и имеет пониженную симметрию многогранника вследствие специфики условий роста, неоднородности питающей среды, повреждений и деформаций. Реальный кристалл не обязательно обладает кристаллографическими гранями и правильной формой, но у него сохраняется главное свойство - закономерное положение атомов в кристаллической решётке.

Для наглядного представления таких структур используются кристаллические решётки, в узлах которых располагаются центры атомов или молекул (или ионов) вещества. Структурный элемент решётки минимального размера называется элементарной ячейкой. Вся кристаллическая решётка может быть построена путём параллельного переноса элементарной ячейки по некоторым направлениям.

Кристаллы, что немало важно, помнят свою предысторию, «место рождения».

Кристаллы образуются:

В момент образования вещества в результате химической реакции

При присоединении к молекуле солей молекулы воды

При осаждении растворённого вещества из раствора

При переходе газообразного или жидкого вещества в твёрдое

При росте кристаллов атомы располагаются в определенном порядке. В это время происходит внешнее воздействие (меняется температура, давление). из-за этого возникают дислокации, из-за них атомы располагаются в ином порядке. Получается, что по дислокации можно понять откуда этот кристалл, как он образовался, что происходит рядом. например снежинки не могут быть одинаковыми, потому что не может быть абсолютно идентичных условий образования, примесей, но все они имеют шестиугольную форму, поскольку имеют схожий основной состав и условия тоже ограничены (температура ниже 0 и т. д.).

Алмаз, графит и наноалмаз являются примером того, что не обязательно кристаллы разные по свойствам состоят из разных веществ. Эти вещества одинаковы по составу и различаются они только строением кристаллической решетки. Наноалмазы были обнаружены в природе в кратерах, образовавшихся от падения метеоритов. Наноалмазы находят применение при создании элементов наноэлектроники.

алмаз и графит наноалмаз

наноалмаз

кристаллическая решётка алмаза и графита

Хоть реальные кристаллы, встречающиеся в нашей жизни, не обладают магическими свойствами, они обладают не менее интересными свойствами, такие как:

3.1 Симметрия.

Закономерность атомного строения (кристалл может быть совмещён сам с собой путём преобразований симметрии). В природе существует только 230 различных пространственных групп, охватывающих все возможные кристаллические структуры (это установил русский учёный Фёдоров Е. С.)

3.2Анизотропия.

Анизотропия - неодинаковость свойств кристаллов по различным направлениям. Анизотропия является характерным свойством кристаллических тел. При этом свойство анизотропии в простейшем виде проявляется только у монокристаллов. У поликристаллов анизотропия тела в целом может не проявляться вследствие беспорядочной ориентировки микрокристаллов, или даже не проявляется, за исключением случаев специальных условий кристаллизации, специальной обработки и т. п.

Причиной анизотропности кристаллов является то, что при упорядоченном расположении атомов, молекул или ионов силы взаимодействия между ними и межатомные расстояния оказываются неодинаковыми по различным направлениям. Причиной анизотропии молекулярного кристалла может быть также асимметрия его молекул. Макроскопически эта неодинаковость проявляется как правило лишь если кристаллическая структура не слишком симметрична.

4. Кристаллы песка.

Природная коллекция

Из песка получаются красивые природные коллекции.

Когда в пустыне выпадают осадки, вода быстро впитывается в песок. Если в песке много гипса, частицы его вымываются и уходят с водой вглубь. От сильной жары вода поднимается снова к поверхности. Когда происходит полное испарение воды, образуются новые гипсовые кристаллы. Так как формирование минерала происходит в слое песка, песок становится частью кристалла. И туристы, побывавшие в Сахаре с удовольствием берут эти камни - розы пустыни - в свои коллекции. Диаметр лепестков «розы пустыни» бывает от 2-3 миллиметров до нескольких дециметров. Окраска кристаллов целиком зависит от цвета песка, в котором они формировались. Белые «розы пустыни» находят в тунисской Сахаре, черные – в пустынях Аргентины.

Фото Чопорова А. Пустыня Сахара. Природная коллекция. “Роза пустыни”- песчаник

В наше время коллекционирование песка с разных пляжей и вулканов не редкость. Но мало кто знает, что коллекция песка это еще и коллекция кристаллов. Каждая песчинка это маленький кристалл кварца!

Песок из карьера в основном состоит из желтых кристалликов кварца, примеси содержит в минимальном количестве. В Песке из вулкана Гозо может попадаться обсидиан или вулканическое стекло. В песке из Греции многие песчинки не кристаллы кварца, а маленькие минералы других веществ. Белый песок с пляжей Туниса практически не содержит посторонних веществ. Он весь из белых кристаллов кварца. Песчаник является цельным камнем, состоящим из «слепленных» между собой песчинок. Горный хрусталь имеет много общего с песком. Это тоже кристаллики кварца, но только горный хрусталь крупнее по размерам.

Фото 1.Обычный песок из карьера. Фото 2. Песок с белых пляжей Туниса

Фото 3. Вулканический песок

из Греции. Фото 4. Рождение обсидиана

Фото 5. Песок с острова Гозо.

Фото сделаны в микроскоп с увеличением 10.

5. Теоретическая часть: «выращивание кристаллов».

5.1 Зачем выращивают кристаллы

Зачем создают искусственные кристаллы, если и так почти все твердые тела" вокруг нас имеют кристаллическое строение?

Прежде всего природные кристаллы не всегда достаточно крупны, часто они неоднородны, в них имеются нежелательные примеси. При искусствен­ном выращивании можно получить кристаллы крупнее и чище, чем в природе.

Есть и такие кристаллы, которые в природе редки и ценятся дорого, а в технике очень нужны. Поэтому разработаны лабораторные и заводские методы выращивания кристаллов алмаза, кварца, корунда. В лабораториях выращивают большие кристаллы, необходимые для техники и науки, искусственные драгоценные камни , кристаллические материалы для точных приборов; там создают и те кристаллы, которые изу­чают кристаллографы, физики, химики, металловеды, минералоги, открывая в них новые замечательные яв­ления и свойства. А самое главное - искусственно вы­ращивая кристаллы, создают вещества, каких вообще нет в природе, множество новых веществ. По словам академика Николая Васильевича Белова, крупный кристалл - это объект проявления, изучения и ис­пользования поразительных свойств кристалла, непре­рывно революционизирующих науку и технику.

В лабораториях и на заводах все более совершен­ствуют методы создания искусственных кристаллов с нужными для техники свойствами, так сказать, кри­сталлов «по мерке», или «на заказ».

Так же, когда мы выращиваем кристаллы, мы будто бы создаем кусочек сказки. Будто по волшебству из порошка и воды вырастают кристаллы. Интерес также состоит в том, что узнавая научное объяснение «сказки», нам кажется, что все, что окружает нас – сказка. Только не волшебники, а химики, не магический порошок, а монофосфат аммония, не волшебный кристалл со своими магическими свойствами и красотой, а обычный, но обязательно красивый.

6.Самостоятельное выращивание кристаллов

Кристаллы образуются:

1. В момент образования вещества в результате химической реакции

2. При присоединении к молекуле солей молекулы воды

3. При осаждении растворённого вещества из раствора

4. При переходе газообразного или жидкого вещества в твёрдое

6.1 Кристаллы фосфата аммония.

1. Подготовка материалов. Нам понадобится: фосфат аммония, мерный стакан, горячая вода, палочка для перемешивания, ёмкость для кристаллов (для выращивания второго типа ещё и камни).

2. Добавляем 70 мл горячей воды на 25 г фосфата аммония и тщательно размешиваем, пока фосфат аммония не растворится.

3. А) полученный раствор выливаем в ёмкость и ждём около суток.

Б) 1. В ёмкость для кристаллов насыпаем камни.

2. в ёмкость наливаем раствор и ждём около недели.

3.А другим раствором пропитываем кусок зелёной бумаги.

Можно вырастить кристаллы и на картоне (картон – пористая структура). Нужно натереть наждачкой края картонки и поставить ее в раствор. На схеме можно увидеть как происходит этот процесс. По капиллярам раствор попадает к краям картонки, происходит испарение и процесс кристаллизации, из раствора вырастают кристаллики.

Схема процесса роста кристалла:капилляры - испарение-кристаллизация

Результаты: (кристаллы фосфата аммония) : (Фото автора)

В этой системе кристаллов есть кристаллы дигидрофосфата аммония, это перспективный материал с нелинейными электрическими свойствами.

Выводы:

1.Мы узнали, что кристаллы помнят предысторию роста

2.Вырастили кристаллы из фосфата аммония, а так же кристаллы на картоне за счет капиллярного роста

3.Составили мини-коллекцию песка

Список литературы.

1. «Удивительные наноструктуры», Кеннет Деффейс и Стефен ДеффейсПод редакцией проф. , Бином 2011

2. «Горные породы и минералы» Научно - поп. издание. Москва, Мир, 1986

3. «Драгоценные камни», Смит Г, Мир, 1980

4. «Практическое руководство по минералогии», Смольянинов Н. А, геологическая литература, 1948

5. «Геологический словарь», М,1980

Детей завораживает всё необычное, а что может быть удивительней растущих кристаллов! Особенно, когда за их ростом можно наблюдать. Благо, что на сегодняшний день у родителей есть достаточно возможностей провести подобные опыты дома. Выращивание кристаллов, для детей является настоящим путешествием в начальную химию и познание природных явлений. Сегодня я вам покажу какие красавцы выросли из нашего набора, расскажу какой цвет повел себя лучше, разберем несколько интересных фактов об объекте изучения.

Здравствуйте уважаемые читатели блога, уверена, что ни одного из вас не оставят равнодушными правильные грани кристаллов. Они как будто кем-то специально выточены в ровные многогранники. Моего сына, которому сейчас 6 лет 3 месяца, всегда восхищали прозрачные камни в моих украшениях, он как Кай из “Снежной королевы”, мог часами рассматривать их огранку. Исходя из этого интереса, мы уже выращивали , а также ко дню Святого Валентина. И хотя у нас еще осталось немного буры, хотелось продолжить опыты с этими великолепными твердыми телами. Для этого я приобрела набор Удивительные кристаллы (наш в американском варианте Crystal Growing). Похожий той же марки имеется в Озон .

Набор для детей

В него входит:

1. 3 пакета Фосфорнокислого аммония.
2. 3 маленьких упаковки:
   белый порошок (Алюминиевый сульфат калия);
   голубой (Алюминиевый сульфат калия, хлорид натрия и искрящийся синий краситель);
   красный (Алюминиевый сульфат калия и амарант).
3. Контейнер для кипятка.
4. Прозрачные контейнеры 3 размеров для выращивания, а в дальнейшем защиты от пыли.
5. Крышки для установки готовых твердых тел.
6. Картонные кольца.
7. Мерная ложечка.
8. Инструкция.

Выращивание кристаллов для детей – инструкция

Итак, действуем по инструкции:

Помощь взрослого обязательна!

1. Берем 200мл чистой воды, от ее чистоты зависит прозрачность конечного продукта, доводим до 100 градусов или просто до кипения. Выливаем кипяток в специально отведенный для этого контейнер (можно использовать обычный стакан).
2. Высыпать в емкость с кипятком содержимое одного большого пакета и мешать до тех пор пока всё не растворится. Дать 15 минут остыть, лучше использовать термометр для воды. Идеальной считается температура 40 градусов Цельсия.
3. Перелить остывшую жидкость в шестиугольный контейнер, в нем и будем выращивать. Подождать еще 30 минут, чтобы смесь стабилизировалась.
4. Теперь выбираем цвет, который нам хотелось бы иметь: в брошюре есть отдельный пункт, где описывается как можно смешать цвета, чтобы получить фиолетовый, розовый, нежно-голубой. Или выбираем основные. На этом этапе нужно учитывать, что контейнер должен находиться в месте, где удобно наблюдать за ростом и не будет надобности передвигать его в течении 4-7 дней. Для правильного формирования, нужна температура около 20 градусов Цельсия. Поэтому стоит выбрать теплую комнату или поставить контейнер на холодильник, где также будет тепло.
5. Аккуратно, при помощи мерной ложечки, насыпаем содержимое маленького пакетика, распределяя равномерно по всей поверхности воды. НЕ ПЕРЕМЕШИВАТЬ!
6. Наблюдаем за процессом каждые 2-3 часа. Если условия соблюдены, в первый день кристаллы вырастут примерно на 50мм. И станут выше около 40мм через 4-7 дней. Размер зависит от среды в которой они содержатся, в холоде процесс займет больше времени, в единичных случаях может затянуться до нескольких недель.
7. Если через 2-3 дня, мелкие кристаллические образования появятся на стенках контейнера, нужно положить сверху картонное кольцо, которое входит в набор. Оно поможет прекратить “побег” материала.
8. Как только кристаллы выросли, нужно вылить жидкость из контейнера, придерживая содержимое рукой. Второй раз жидкость использовать не получится, поэтому удостоверьтесь, что процесс завершен. Чтобы рассмотреть какой размер вырос в цветной воде, посветите на нее фонариком.
9. Аккуратно сполосните чистой водой готовые экземпляры. Не лейте много, это может их повредить! Вымойте контейнеры, в которых они находились, насухо вытрите. Возьмите крышки-подставки, которые до этого не использовались. Установите своих красавцев на подставку и накройте контейнером шестиугольной формы сверху.
10. Теперь можно любоваться!

Наш опыт

Помимо имеющегося в наборе, мы с сыном использовали кухонные часики с таймером и термометр. Это помогло нам засекать точное время ожидания, не отвлекаясь от других занятий. Определять температуру воды, моему мальчику уже приходилось, но повторение не повредит в обучающем процессе.

Выбрали цвета белый (основной) для большой емкости, синий (основной) для среднего размера и еще один смешали (красный и синий), в надежде получить фиолетовый. На этой фотографии видно, что в прозрачной воде через 45-50 минут уже появились образования. С емкости среднего размера цветное содержимое только что высыпано и постепенно опускается на дно.

А через 2 часа стало понятно, что в “фиолетовом”, делаю кавычки, так как он таковым не стал, рассмотреть ничего невозможно. В связи с этим, советую не смешивать краски, если хотите наблюдать за процессом формирования. Зато в белом, рост был виден отлично!

Наши баночки стояли около стеклянной двери на террасу. В Доминиканской республике, где мы проживаем, практически всегда жарко. Но этот январь выдался прекрасным! Температура практически весь месяц держалась в районе +20+28 по Цельсию. И всё же солнечные лучи периодически “устраивали нам шоу”. Вот так голубой растущий кристалл выглядел через 2 дня.

Затем мы уехали на три дня к морю и по возвращении сразу занялись “купанием” наших красавцев. Небольшой парад звезд:

Вот что получилось при смешивании красного с синим:

Сейчас они стоят под колпачками, в которых росли, и сын может рассматривать их, любоваться сколько душе угодно.

Вам также могут быть интересны наборы:

И вот этот , его содержимое можно посмотреть в видео:

Как это работает?

Когда мы высыпаем кристаллический комплекс в очень горячую воду, он разбивается на крошечные частицы. Эти частицы намного меньше, чем может видеть наш глаз. Теперь мы имеем кристаллический раствор, он настолько плотен, что если бы мы насыпали в него больше порошка, тот уже не смог бы раствориться.

Медленно вода остывает, какая-то ее часть испаряется. Теперь она не может держать содержимое растворенным и частицы начинают собираться в группы. Со временем другие также прикрепляются к ним и группы объединяются. Соединение происходит организованным способом, делая кристаллы, которые мы видим, с прямыми, плоскими краями.

Дорогие родители, надеюсь моя статья оказалась для вас интересной, и вызвала желания повторить опыт. Выращивание кристаллов, для детей – это поистине интересное занятие, и что немаловажно, совместное времяпровождение с родителем. Поделитесь, пожалуйста, со мной в комментариях, если вы уже пробовали выращивать кристаллы в домашних условиях? Из чего они были? Какой формы? А я на этом прощаюсь с вами, до следующих интересных статей. И не забудьте подписаться, чтобы не пропустить их!

Среди всех чудес природы мир камней и минералов отличается фантастическим разнообразием и гармонией сочетания цвета и формы. Совершенство контрастирует с хрупкостью, а геометрия форм способна завораживать. Природа — самый талантливый художник, ее произведения бесценны, они наделены древней энергией, силой и божественной красотой. Мир камней представлен тысячами видов форм и окрасок. А структуру минерала зачастую можно увидеть только под микроскопом, так как кристаллические образования бывают настолько малы, что не видны невооруженному глазу.

Разнообразие кристаллов настолько же велико, насколько велико разнообразие человеческих лиц. Как и мы, кристаллы обладают не только индивидуальным внешним обликом, но и внутренней энергией. Каждый камень имеет свой характер и силу. Окраска минералов многообразна и изменчива, это связано прежде всего с вхождением различных элементов в кристаллическую решетку. Каждый минерал образуется в результате синтеза, который происходит по строгим законам физики и химии.

Фантазия природы дарит кристаллам причудливые формы, будь то пучок стеблей мезолита, песчаная роза гипса, загадочный лабиринт висмута или целая вселенная внутри жеоды агата. Неудивительно, что эти сокровища становятся желанными объектами коллекционирования. В этом деле я не стала исключением. Набор моих минералов вряд ли можно назвать коллекцией, но в нем присутствуют дорогие мне камни, которые находятся со мной долгое время, подпитывают меня силами и вдохновением.

А сегодня мне хочется рассказать об основных и наиболее распространенных видах кристаллов: друзах, жеодах и монокристаллах.

Друза (в переводе с немецкого druse означает «щетка»)
— это множество сросшихся кристаллов. Однако не все кристаллические сростки принято считать друзой. Под друзами обычно понимаются сросшиеся кристаллы, хаотично расположенные на одном основании. Размеры и количество кристаллов в друзе могут варьироваться. Например, друза, размер кристаллов которой составляет несколько миллиметров называется щеткой . А друза с плоским основанием и кристаллами, направленными в стороны от центра называется цветком . Такие образования выстилают стенки пустот, нарастают на стенках трещин и встречаются в открытых полостях пород. Агрегаты в виде друз кристаллов характерны для многих минералов — кварца, кальцита, флюорита, пирита, барита, полевых шпатов, гранатов и др.

Друза в более глобальном понимании — это множество кристаллов, сосуществующих вместе в гармонии и мире. Это олицетворение развитого общества, где каждый его член уникален и совершенен, но все они живут на общем основании, решая совместные задачи. Каждый кристалл воздействует на соседние как своей собственной энергией, так и той, что он принял от своих близких. Заряжая друг друга, кристаллы друзы излучают мощную энергию в окружающее пространство. Друзы прекрасно подходят для очистки помещения, поскольку они поглощают, трансформируют и излучают энергию.

Жеода (от греческого геодес , что означает «земляной», «землеподобный»)
— это геологические образования, пустоты в горных породах, стенки которых обычно выложены друзами кристаллов или сферолитовыми структурами. Форма жеоды может быть любая, но чаще она округлая или эллипсоидальная. Размеры их могут быть от нескольких миллиметров до нескольких метров. Самые большие жеоды могут достигать величины более 1 метра и именуются пещерами . Маленькие же, величиной менее 1 см называются миндалинами . Особенно часто встречаются жеоды, состоящие из минералов группы кварца (аметист, горный хрусталь, агат, цитрин, халцедон и др.), но характерны и для многих других минералов, отлагающихся в пустотах. Самая большая аметистовая жеода (Императрица Уругвая) весит 2,5 тонны и более 3 метров в величину.

Благодаря своей округлой форме жеоды собирают энергию внутрь, структурируют, очищают и излучают ее вовне через кристаллы. За счет вогнутой формы и множества кристаллов энергия усиливается, но в отличие от единичных кристаллов и друз она излучается более мягко. Жеоды считаются камнями шаманов, их используют для получения видений и вхождения в состояние измененного состояния. Жеода прекрасна не только для украшения дома, но и для очистки пространства от негативной энергии. Как и друзы жеоды можно и нужно заряжать энергией солнца, луны или свечи (огня).

Монокристалл
— это отдельный однородный кристалл, имеющий непрерывную кристаллическую решётку. Внешняя форма монокристалла обусловлена его решёткой и условиями (в основном это скорость и однородность) кристаллизации. Медленно выращенный монокристалл почти всегда приобретает хорошо выраженную естественную огранку. А при большой скорости кристаллизации вместо монокристалла образуются однородные поликристаллы (или кристаллические зерна), состоящие из множества мелких монокристаллов. Примерами огранённых природных монокристаллов могут служить единичные кристаллы кварца, каменной соли, исландского шпата, алмаза, топаза, флюорита и др.

Монокристаллы являются прекрасными концентраторами, проводниками и преобразователями энергии. Двухконечные монокристаллы в отличие от кристаллов с одной вершиной могут одновременно проводить энергию в оба направления. В литотерапии монокристаллы используют для восстановления энергетических каналов, для четкого направления энергии камня к определенным органам. Монокристаллы способны вывести негативную и одновременно наполнить новой положительной энергией. Они отлично подходят для восстановления и структурирования личности, объединения сознания и духа.