Проекты

Восстановление кристаллов при полной и частичной потере формы

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Среда»

Направление работы: Кристаллография
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1557
Предметы: Физика
Классы: 5 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» 2021 года

Актуальность

Актуальность работы связана с дальнейшими перспективами изучения способности кристаллов к самовосстановлению, в том числе способности самовосстановления кристаллов более сложных соединений, например белков.

Цель

Узнать, сможет ли кристалл восстановиться после повреждений различной степени.

Задачи

1. Вырастить и повредить кристаллы хромокалиевых квасцов.

2. Провести эксперимент по восстановлению поврежденных кристаллов в растворе алюмокалиевых квасцов.

Оснащение и оборудование, использованные при создании работы

  • Фильтровальная бумага
  • Дистиллированная вода
  • Рычажные весы
  • Пилка
  • Молоточек
  • Транспортир
  • Линейка

Описание

Данная работа состояла из следующих этапов:

  • выращивание кристаллов;
  • повреждение выращенных кристаллов;
  • восстановление поврежденных кристаллов;
  • анализ результатов.

Хромокалиевые и алюмокалиевые квасцы являются изоморфными. Кристаллы этих квасцов имеют форму правильного многогранника – октаэдра. Параметры кристаллической решетки у этих веществ практически совпадают: а = 1,2158 нм для алюмокалиевых и а = 1,2200 нм для хромокалиевых квасцов. Таким образом, кристаллы имеют одинаковую структуру и форму, но разные цвет и прозрачность. Это позволит наблюдать за формированием граней и видеть первоначальную затравку.

1. В насыщенный раствор хромокалиевых квасцов была внесена затравка (крупные и ровные крошечные кристаллы квасцов).

Ёмкости были накрыты бумагой и убраны в тихое место без перепадов температур.

2. Через две недели выросли два одинаковых кристалла. Затем кристаллы были повреждены:

  • у первого кристалла была повреждена вершина и грани;
  • второй полностью утратил свою форму, так как был опилен в шар.

3. Далее был приготовлен насыщенный раствор алюмокалиевых квасцов, в который были помещены поврежденные кристаллы хромокалиевых квасцов.

  • Через три недели оба кристалла начали восстанавливать форму, обрастая тонким прозрачным слоем.
  • Через месяц у кристалла № 1 начали формироваться разрушенные вершина и грани. Кристалл № 2 через месяц все еще оставался округлым, но и у него начали формироваться плоские и гладкие стороны.
  • Через пять месяцев кристаллы полностью восстановили форму октаэдра.

Результаты работы/выводы

1. Кристаллы способны самовосстанавливаться независимо от степени повреждения.

2. Эксперимент позволяет наглядно продемонстрировать процесс регенерации кристаллов и может служить учебным пособием по физике в средней школе.

3. В случае повреждения кристалла можно сэкономить время и средства, не выбрасывая случайно поврежденный кристалл, а восстанавливая его. Это может быть актуально в ситуациях, когда поврежденный кристалл нет возможности заменить (труднодоступные районы Крайнего Севера, МКС).

Перспективы использования результатов работы

На основе данного проекта планируется начать исследование возможности восстановления кристаллов белков.

Награды/достижения

Детский фестиваль науки на Воробьевых горах «Мир глазами юного исследователя» – победитель.

Мнение автора

«Для меня очень важно участие в конференции «Курчатовский проект», так как оно дает возможность для дальнейшего развития. А победа – это очень престижно. Я хочу продолжить исследования»