Другое на тему Выращивание кристаллов (химия) Индивидуальный образовательный проект

Содержание:

Введение. 2

1
Понятие кристаллов. 4

2
Методы выращивания кристаллов. 8

3
Выращивание кристаллов в домашних условиях. 14

Заключение. 17

Список
использованных источников. 18

Приложение  20

Введение:

Развитие многих отраслей современной техники тесно связано с
использованием кристаллов. Достаточно вспомнить монокристаллы кварца, гранаты
различного типа, кремний, соединения AIIIBV, AIIBIV, молибдаты, селениды,
галлаты, йодаты, фосфаты. Квантовая, полупроводниковая электроника и оптика,
инфракрасные и компьютерные технологии являются лишь частью тех областей науки
и техники, в которых изучение и применение кристаллов сыграло решающую роль.

Растущая потребность в кристаллах с определенным набором
свойств: высоким структурным совершенством, отсутствием нежелательных примесей,
сложным химическим составом, который явно реагирует на многие физические
воздействия, привела к интенсивному развитию новой отрасли — выращивания
кристаллов. Кристаллизация — это сложный физико-химический процесс, ход
которого зависит от большого числа факторов. Сложность описания такого процесса
определяется как количеством, так и разнообразием этих факторов, а также
недостаточным, во многих случаях, знанием механизма роста кристаллов. Тем не
менее, уже в настоящее время успех в получении кристаллов с желаемыми
свойствами во многом обусловлен пониманием механизма атомно-молекулярной
кристаллизации.

Интерес к проблемам кристаллизации выходит за рамки
компетенции специалистов, занимающихся выращиванием и применением объемных,
двумерных (типа пленки), одномерных монокристаллов заданного состава и с
заданным типом и концентрацией точечных дефектов.

В ряде отраслей (химической, строительной и др.) Технология
основана на процессах массовой кристаллизации. Это крупнотоннажное производство
минеральных удобрений, цементного клинкера, многочисленных солей, пигментов,
металлов, керамики, люминофоров. Возникающие проблемы получения продуктов,
состоящих из кристаллов заданной формы и размера, имеют большое практическое
значение.

Таким образом, объектом исследования являются кристаллы, а
его предметом – выращивание кристаллов.

Объект и предмет исследования определили его цель – изучить
выращивание кристаллов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
задачи:

1. Изучить понятие монокристаллов;

2. Рассмотреть способы выращивания монокристаллов;

3. Описать способ выращивания кристаллов в домашних
условиях.

Гипотеза: если создать определенные условия, то можно
вырастить кристаллы различных веществ в домашних условиях.

В ходе исследования использовались теоретические методы:
изучение литературных источников, эмпирические методы: методы выращивания
кристаллов, подробно описанные в третьем разделе.

Заключение:

В научно-исследовательских лабораториях и промышленности
кристаллы выращиваются из паров, расплавов и растворов, из твердой фазы,
синтезируются химическими реакциями, проводят электролитическую кристаллизацию,
кристаллизацию из гелей и т. д. В настоящее время для получения идеального
наиболее часто используются следующие методы выращивания кристаллы большого
диаметра:

— из газовой (паровой) фазы с градиентом давления,

— от расплавов при градиенте температуры,

— из растворов с градиентом концентрации на границе раздела
кристалл-раствор.

Изучение кристаллов позволило только научиться работать с
литературой, но и узнать, как можно самим вырастить кристаллы в домашних
условиях.

На наш взгляд, цель работы достигнута. Проведенные
исследования позволяют считать выдвинутую гипотезу верной. Температура
окружающей среды влияет на рост и форму кристаллов. Кристаллы растут потому, что частицы вещества, находящегося
в растворе, притягиваются кристаллом с различной силой в разных направлениях: в
одном направлении они притягиваются сильнее, в другом слабее. Поэтому в одном
направлении устремляется больше частиц вещества и грань кристалла растет
быстрее, в другом, наоборот медленнее, в результате чего и получается та или
иная форма кристалла.

Фрагмент текста работы:

1 Понятие кристаллов

Кристаллы твердые, правильной геометрической формы. Структура,
в которой расположены упорядоченные частицы, называется кристаллической
решеткой. Точки, в которых колеблются частицы, называются точками решетки. Все
эти тела делятся на монокристаллы и поликристаллы.

Монокристаллы — это монокристаллы, в которых кристаллическая
решетка имеет четкий порядок. Монокристалл часто имеет правильную форму, но эта
функция не требуется для определения типа кристалла. Большинство минералов
представляют собой монокристаллы [11].

Внешний вид зависит от скорости роста вещества. Благодаря
медленному подъему и однородности материала кристаллы имеют правильную огранку.
На средней скорости рез не ярко выражен. При высокой скорости кристаллизации
растут поликристаллы, состоящие из множества монокристаллов.

Классическими примерами монокристаллов являются алмаз,
кварц, топаз. В электронике особое значение имеют монокристаллы со свойствами
полупроводников и диэлектриков. Монокристаллические сплавы отличаются более
высокой твердостью. Сверхчистые монокристаллы обладают одинаковыми свойствами независимо
от происхождения. Химический состав минералов зависит от скорости роста. Чем
медленнее растет кристалл, тем совершеннее его состав.

Монокристаллы и поликристаллы характеризуются
высокомолекулярными взаимодействиями. Поликристалл состоит из множества
монокристаллов и имеет неправильную форму. Иногда их называют кристаллитами.
Они бывают естественного или искусственного происхождения. Поликристаллами
могут быть сплавы, металлы, керамика. Основные характеристики заключаются в
свойствах отдельных кристаллов, но большое значение имеют размер зерен,
расстояние между ними и краями зерен. При наличии границ физические параметры
поликристаллов существенно изменяются и сопротивление уменьшается.