КРИСТАЛЛЫ.

Цель работы: 1.Вырастить монокристалл;

2. определить скорость роста кристаллов;

3. выявить особенности роста кристаллов.

Для работы нам понадобилось: 1.Насыщенный раствор фосфата моноамония;

2.Затравка (маленький кристалл);

3.Штангенциркуль;

4.Цифровой фотоаппарат.

Кристалл - это твердое вещество, молекулы (или атомы, ионы) которого организованны в четкой повторяющейся схеме. В некоторых твердых веществах организация строительных блоков (т.е. атомов и молекул) может быть случайной или очень отличающейся по всему веществу. В кристаллах же, набор атомов, называемых «элементарная ячейка», повторяется точно в такой же последовательности целиком по всему материалу. Благодаря такой повторяющейся структуре кристаллы сами могут принимать странные и интересные формы. Кристаллы классифицируются по семи категориям, называемым « система кристаллов», в зависимости от размера их структуры.

• Кубическая структура.

• Четырехугольная структура.

• Шестиугольная структура.

• Ромбоэдрическая структура

• Ромбическая структура.

• Моносимметричная структура.

• Триклинная структура.

Механизм роста кристаллов.

Считается, что рост кристаллов происходит слой за слоем. Сначала завершается построение одного слоя, потом начинается укладка следующего. В результате грани, наращиваясь слой за слоем, перемещаются параллельно самим себе, как при кладке кирпичной стены. О справедливости такого предположения, говорят факты существования плоских граней у кристаллов. Ясно, что осаждение нового атома наиболее вероятно в точке поверхности, где он будет удерживаться тремя соседями, так как в любой другой точке поверхности грани он будет удерживаться меньшим числом соседей). Когда закончится застройка четвертого ряда, начинается застройка пятого и т.д., пока не завершится вся плоскость.

После этого рост кристалла затрудняется, так как образование нового слоя - событие менее вероятное. В любом месте на завершенной плоскости атом будет связан с небольшим числом атомов кристалла. Вероятность того, что это слабая связь будет нарушена тепловым движением, велика, поэтому атом не может закрепиться на кристалле.

Отличие реальных кристаллов от идеальных заключается в том, что реальные кристаллы не обладают правильной кристаллической решеткой, а имеют целый ряд нарушений в расположении атомов, называемых дефектами.

Дефекты играют большую роль в образовании новых кристаллов. Они являются центрами кристаллизации, увеличивая вероятность осаждения атомов Монокристаллы повторяют в своей форме элементарную ячейку.

ХОД РАБОТЫ

ПЕРВЫЙ ДЕНЬ. Чтобы вырастить монокристалл нужно сделать насыщенный раствор данной соли и раствора, что приведет к росту кристалла. Желательно избегать резких перепадов температур и механических вибраций, все это может привести к неправильному росту кристаллов и образованию дефектов.

ТРЕТИЙ ДЕНЬ кристаллы достаточно большие и мы проводим первые замеры длины и толщины кристалла. Выбираем один самый правильный и используя штангенциркуль делаем измерения.

ПЯТЫЙ ДЕНЬ видно, что кристаллы в длину растут быстрее, чем в ширину. Т.е. большие грани растут быстрее, чем маленькие, потому что вероятность попадания атомов на большие грани выше, чем вероятность попадания атомов на маленькие грани. Продолжаем наблюдение и делаем замеры и НА СЕДЬМОЙ ДЕНЬ.

ДЕВЯТЫЙ ДЕНЬ появляются первые дефекты , в дальнейшем они станут центрами кристаллизации, что приведет к росту поликристаллов. Следует отметить , что большие грани по-прежнему растут быстрее маленьких. Однако наклон граней друг к другу не изменяется.

ОДИННАДЦАТЫЙ ДЕНЬ количество дефектов увеличивается.

ТРИНАДЦАТЫЙ ДЕНЬ на месте дефектов вырастают новые кристаллы. Дальше будет расти поликристалл. Чтобы стимулировать рост монокристалла мы не будем доставать его из раствора. Теоретически монокристалл может вырасти сколь угодно большим , однако, на практике механические повреждения, связанные с замерами и извлечением кристалла из раствора приводят к появлению дополнительных дефектов.

С ПЯТНАДЦАТОГО ДНЯ замеры не проводим, только иногда фотографируем кристалл.

Результаты измерений заносим в таблицу

Из таблицы видно, что кристаллы в среднем вырастают на 2,6 мм в длину и на 0,5 мм в ширину

3 день

5 день

7 день

9 день

11 день

13 день

Длина в мм.

6,7

9,5

11,8

14,1

16,7

19,1

Ширина в мм.

2

2,4

2,9

3,5

4

4,4

Графики роста кристалла

ВЫВОДЫ:

• Мы вырастили достаточно большой монокристалл, скорость его роста

• составила 2,6 мм в день в длину и 0,5 мм в день в ширину.

• Мы выяснили, что большие грани кристаллов растут быстрее маленьких.

• Монокристаллы из-за неидеальных условий превращаются постепенно в поликристаллы.

ЛИТЕРАТУРА

1.Факультативный курс физики; О.Ф. Кабардин, С.И.Кабардина,Н.И.Шефер «Просвещение» 1978

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №10

г. ДУБНЫ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ»

IV Областная конференция исследовательской деятельности обучающихся

«Юный исследователь»

КРИСТАЛЛЫ

Выполнила работу

ученица 7а класса школы № 10

ВЕСЕЛОВА КРИСТИНА ОЛЕГОВНА.

Руководитель проекта

БАЙШЕВА ОЛЬГА АЛЕКСЕЕВНА

2013