Восстановление кристаллов при полной и частичной потере формы

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»