37
Выращивание и изучение Выращивание и изучение физических свойств физических свойств кристаллов медного кристаллов медного купороса и перманганата купороса и перманганата калия калия Выполнила: Вариксоо Елена Юкувна, Выполнила: Вариксоо Елена Юкувна, ученица МОУ «Изборский лицей» ученица МОУ «Изборский лицей» Печорского района, 9 класс. Печорского района, 9 класс. Научный руководитель: Научный руководитель: учитель физики Кузьминых Олег учитель физики Кузьминых Олег Иннокентьевич, Иннокентьевич, консультант Кузьмина Галина консультант Кузьмина Галина Ивановна, Ивановна, методист отделения физики ПОЦРОД и методист отделения физики ПОЦРОД и Ю Ю Поэзия! Завидуй кристаллографии! Поэзия! Завидуй кристаллографии! Кусай ногти в гневе и бессилии! Кусай ногти в гневе и бессилии!

Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

  • Upload
    mina

  • View
    72

  • Download
    1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия. Выполнила: Вариксоо Елена Юкувна, ученица МОУ «Изборский лицей» Печорского района, 9 класс. Научный руководитель: учитель физики Кузьминых Олег Иннокентьевич, консультант Кузьмина Галина Ивановна, - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Выращивание и изучение Выращивание и изучение физических свойств кристаллов физических свойств кристаллов

медного купороса и перманганата медного купороса и перманганата калиякалия

Выполнила: Вариксоо Елена Юкувна,Выполнила: Вариксоо Елена Юкувна, ученица МОУ «Изборский лицей»ученица МОУ «Изборский лицей»

Печорского района, 9 класс.Печорского района, 9 класс.Научный руководитель:Научный руководитель:

учитель физики Кузьминых Олег учитель физики Кузьминых Олег Иннокентьевич,Иннокентьевич,

консультант Кузьмина Галина Ивановна,консультант Кузьмина Галина Ивановна,методист отделения физики ПОЦРОД и Юметодист отделения физики ПОЦРОД и Ю

Поэзия! Завидуй кристаллографии!Поэзия! Завидуй кристаллографии!Кусай ногти в гневе и бессилии! Кусай ногти в гневе и бессилии!

О.Э.Мандельштам О.Э.Мандельштам

Page 2: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Гипотеза:Гипотеза: В домашних условиях можно вырастить кристаллы из В домашних условиях можно вырастить кристаллы из

смеси растворов, крупные кристаллы способом смеси растворов, крупные кристаллы способом затравки и в лабораторных условиях изучить их затравки и в лабораторных условиях изучить их некоторые физические свойства.некоторые физические свойства.

Цель работы:Цель работы: Вырастить кристаллы медного купороса и Вырастить кристаллы медного купороса и

перманганата калия, а также смеси растворов данных перманганата калия, а также смеси растворов данных веществ.веществ.

Изучить и рассчитать электропроводность Изучить и рассчитать электропроводность выращенных кристаллов медного купороса. выращенных кристаллов медного купороса. Определить к какому классу электропроводимости Определить к какому классу электропроводимости относится данное вещество.относится данное вещество.

Изучить микротвердость и плотность кристаллов Изучить микротвердость и плотность кристаллов медного купороса.медного купороса.

Page 3: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Актуальность работы.Актуальность работы.

Аналогов этой работы нет. Сведений об Аналогов этой работы нет. Сведений об микротвердости и электропроводности микротвердости и электропроводности кристаллов медного купороса нет ни в кристаллов медного купороса нет ни в литературных источниках, ни в литературных источниках, ни в Интернете. Сведения об электрическом Интернете. Сведения об электрическом сопротивлении кристаллов короткие: сопротивлении кристаллов короткие: известно, что оно велико, но нет точных известно, что оно велико, но нет точных табличных данных.табличных данных.

Page 4: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Объектом исследованияОбъектом исследования

является процесс выращивания и является процесс выращивания и изучения физических свойств изучения физических свойств кристаллов медного купороса и кристаллов медного купороса и перманганата калия.перманганата калия.

Предмет исследованияПредмет исследования – – расчёт электропроводимости и расчёт электропроводимости и микротвердости кристаллов медного микротвердости кристаллов медного купороса, выращенных в домашних купороса, выращенных в домашних условиях.условиях.

Page 5: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

В соответствии с поставленными целями В соответствии с поставленными целями были определены следующие были определены следующие задачи:задачи:

Провести анализ научной и научно – популярной литературы по Провести анализ научной и научно – популярной литературы по теме исследования и на этом основании:теме исследования и на этом основании:– Вырастить кристаллы медного купороса, перманганата калия и Вырастить кристаллы медного купороса, перманганата калия и

из смеси растворов данных веществ в домашних условиях;из смеси растворов данных веществ в домашних условиях;– Выявить объективные условия и изменения, происходящие с Выявить объективные условия и изменения, происходящие с

кристаллами при одинаковых условиях выращивания в кристаллами при одинаковых условиях выращивания в зависимости от различного химического состава;зависимости от различного химического состава;

– Определить микротвердость выращенных кристаллов.Определить микротвердость выращенных кристаллов.– Определить электропроводность выращенных кристаллов. Для Определить электропроводность выращенных кристаллов. Для

выполнения некоторых частей данной задачи необходимо выполнения некоторых частей данной задачи необходимо было создать «таблетку» из мелких кристаллов.было создать «таблетку» из мелких кристаллов.

Изучить полученные результаты (сравнить с табличными, если Изучить полученные результаты (сравнить с табличными, если таковые есть).таковые есть).

Page 6: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Для решения поставленных задач Для решения поставленных задач были использованы следующие были использованы следующие

методы исследования:методы исследования:

1.1. Теоретический анализ проблемы;Теоретический анализ проблемы;2.2. Практические: Практические:

выполнение лабораторных работ:выполнение лабораторных работ: по выращиванию кристаллов медного купороса, по выращиванию кристаллов медного купороса,

перманганата калия и их смеси.перманганата калия и их смеси. по созданию «таблеток» из мелких кристаллов для по созданию «таблеток» из мелких кристаллов для

дальнейшего изучения их электропроводности.дальнейшего изучения их электропроводности. по измерению плотности и микротвердости.по измерению плотности и микротвердости.3. Применение метода компенсации для изучения 3. Применение метода компенсации для изучения

электропроводности крупных кристаллов и электропроводности крупных кристаллов и «таблеток» медного купороса.«таблеток» медного купороса.

Page 7: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Базой исследования являлись:Базой исследования являлись:

лаборатория физики твёрдого тела лаборатория физики твёрдого тела физико–математического факультета физико–математического факультета Псковского педагогического университета Псковского педагогического университета имени С.М.Кирова имени С.М.Кирова

частный дом в д. Раково Новоизборской частный дом в д. Раково Новоизборской волости Печорского района. волости Печорского района.

кабинет физики МОУ «Изборский лицей»кабинет физики МОУ «Изборский лицей»

Page 8: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Содержание теоретической части:Содержание теоретической части:

Кристаллы и их виды Кристаллы и их виды Свойства кристаллов Свойства кристаллов Дефекты в кристаллах. Дефекты в кристаллах. Применение кристаллов. Применение кристаллов. Образование и рост кристаллов.Образование и рост кристаллов. Методы выращивания кристаллов.Методы выращивания кристаллов. Кристаллизация из растворов. Кристаллизация из растворов. Кристаллы в природе.Кристаллы в природе.

Page 9: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Кристаллы и их видыКристаллы и их виды

КристалламиКристаллами называют твердые тела, в называют твердые тела, в которых расположение атомов или молекул которых расположение атомов или молекул друг относительно друга периодически друг относительно друга периодически повторяется в пространстве при повторяется в пространстве при параллельном перемещении. параллельном перемещении. Кристаллические тела делятся на два вида: Кристаллические тела делятся на два вида: поликристаллические и поликристаллические и монокристаллические. монокристаллические.

Page 10: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Свойства кристаллов.Свойства кристаллов. АнизотропияАнизотропия ТеплопроводностьТеплопроводность. . ПлавлениеПлавление ПластичностьПластичность УпругостьУпругость ХрупкостьХрупкость Электропроводность (проводимость),

способность веществ проводить электрический ток, обусловленная наличием в них подвижных заряженных частиц (носителей заряда) — электроионов, ионов и др.

Page 11: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Дефекты в кристаллах.Дефекты в кристаллах.

Дефекты в кристаллахДефекты в кристаллах – это нарушение – это нарушение строгой периодичности частиц в строгой периодичности частиц в кристаллической решетки.кристаллической решетки.

Бывают:Бывают:

1.1. точечные дефектыточечные дефекты

2.2. линейные дефектылинейные дефекты

3.3. поверхностные или двухмерные дефекты поверхностные или двухмерные дефекты

4.4. объемные или трехмерныеобъемные или трехмерные. .

Page 12: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Методы выращивания кристаллов.Методы выращивания кристаллов.

1.1. Метод Чохральского, разработан в 1918 году;Метод Чохральского, разработан в 1918 году;2.2. Метод вертикальной направленной Метод вертикальной направленной

кристаллизации (ВНК) создан в 1924 И. В. кристаллизации (ВНК) создан в 1924 И. В. Обреимовым и Л. В. Шубниковым;Обреимовым и Л. В. Шубниковым;

3.3. Метод горизонтальной направленной Метод горизонтальной направленной кристаллизации (ГНК) разработан в Институте кристаллизации (ГНК) разработан в Институте кристаллографии АН;кристаллографии АН;

4.4. Синтез драгоценных ювелирных и Синтез драгоценных ювелирных и технических камней по способу М. А. технических камней по способу М. А. Вернейля.Вернейля.

5.5. Кристаллизация из растворов. Кристаллизация из растворов.

Page 13: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Использованный метод Использованный метод выращивания.выращивания.

Простейшим вариантом выращивания является

высокий сосуд, в нижней части которого

помещается исходное вещество, а в верхней

подвешивается затравка. В результате

возникает конвекция раствора,

обеспечивающая постоянный перенос

вещества снизу вверх, в зону роста.

Page 14: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Практическая часть. Практическая часть. Выращивание кристаллов медного Выращивание кристаллов медного

купороса методом затравки.купороса методом затравки. Дневник наблюдений. Дневник наблюдений. Мелкие кристаллы со

дна емкости также взяты для исследования.

Page 15: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Дата наблюдения.Дата наблюдения. Действие, результатДействие, результат

7.11.2008г7.11.2008г Приготовление перенасыщенного раствора медного купороса. Приготовление перенасыщенного раствора медного купороса. ( Пластиковая емкость, 50 мл воды ≈ 36, 6 ˚С, и 40 г медного ( Пластиковая емкость, 50 мл воды ≈ 36, 6 ˚С, и 40 г медного купороса). Вынесла в холодное место для остужения. При купороса). Вынесла в холодное место для остужения. При температуре раствора 12˚С опустила затравочный кристалл температуре раствора 12˚С опустила затравочный кристалл неправильной формы на нитке.неправильной формы на нитке.

8.11.2008г8.11.2008г Изменений нет.Изменений нет.

9.11.2008г9.11.2008г Форма кристалла стала медленно меняться, так как на нем Форма кристалла стала медленно меняться, так как на нем образовались мельчайшие кристаллы.образовались мельчайшие кристаллы.

10.11.2008г10.11.2008г Форма кристалла изменилась. Количество раствора Форма кристалла изменилась. Количество раствора уменьшилось.уменьшилось.

11.11.2008г11.11.2008г Форма кристалла стала принимать форму правильного.Форма кристалла стала принимать форму правильного.

12.11.2008г12.11.2008г Продолжения изменения формы. «Достройка» формы Продолжения изменения формы. «Достройка» формы кристалла до правильной.кристалла до правильной.

13.11.2008г13.11.2008г Продолжения изменения формы.«Достройка» формы кристалла Продолжения изменения формы.«Достройка» формы кристалла до правильной.до правильной.

14.11.2008г14.11.2008г Форма кристалла практически правильна.Форма кристалла практически правильна.

15.11.2008г15.11.2008г Прерывание эксперимента для дальнейшего исследования Прерывание эксперимента для дальнейшего исследования кристаллов.кристаллов.

Page 16: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Измерение микротвёрдостиИзмерение микротвёрдости кристалла медного купороса.кристалла медного купороса.

Расчёт числа твёрдости.Расчёт числа твёрдости. Цель работы:Цель работы: рассчитать число твёрдости исследуемого кристалла рассчитать число твёрдости исследуемого кристалла

медного купороса.медного купороса. Приборы и материалы:Приборы и материалы: микротвёрдометр ПМТ-3, исследуемый микротвёрдометр ПМТ-3, исследуемый

кристалл.кристалл. Ход работы:Ход работы: П.1.П.1. произведение 5 уколов в исследуемый кристалл. произведение 5 уколов в исследуемый кристалл. П.2.П.2. замер диагоналей отпечатков алмазной пирамиды. замер диагоналей отпечатков алмазной пирамиды. П.3.П.3. перевод числа деления окуляра в миллиметры. перевод числа деления окуляра в миллиметры. П.4.П.4. расчёт числа твёрдости по формуле: расчёт числа твёрдости по формуле: , где , где HH – число – число твёрдости, твёрдости, PP – нагрузка на пирамиду, выраженная в Ньютонах, – нагрузка на пирамиду, выраженная в Ньютонах, dd – –

диагональ отпечатка в мм.диагональ отпечатка в мм. П.5.П.5. Расчёт приборной и статистической погрешностей измерений. Расчёт приборной и статистической погрешностей измерений. Произведённые замеры дали следующие результаты:Произведённые замеры дали следующие результаты: 1 дел = 0, 000315мм1 дел = 0, 000315мм d1 = 87,5 d1 = 87,5 дел. = 0,0275625 мм, дел. = 0,0275625 мм, d2 = 84 d2 = 84 дел. = 0,02646 мм, дел. = 0,02646 мм, d3 = 85,5 d3 = 85,5 дел. = дел. =

0,0269325 мм,0,0269325 мм,d4 = 76 d4 = 76 дел. = 0,02394 мм,дел. = 0,02394 мм,d5 = 77,5 d5 = 77,5 дел. = 0,0244125 ммдел. = 0,0244125 мм

2

1,854PH

d

Page 17: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Расчет числа твердости.Расчет числа твердости.

1 2 2

2 2 2

3 2 2

4 2 2

5 2 2

1,854 0,294717,5

0,02756мм

1,854 0,294778,5

0,02646мм

1,854 0,294751,5

0,02693мм

1,854 0,245792,5

0,02394мм

1,854 0,245717,5

0,02441мм

H HH

мм

H HH

мм

H HH

мм

H HH

мм

H HH

мм

2 2 2 2 2

. 2

717,5 778,5 751,5 792 762,5760,4

5ср

H H H H HHмм мм мм мм ммHмм

Page 18: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Статистическая погрешность:1 . 1 2 2 2

2 . 2 2 2 2

3 . 3 2 2 2

4 . 4 2 2 2

5 . 5 2 2 2

760,4 717,5 42,9

760,4 778,5 18,1

760,4 751,5 8,9

760,4 792 31,6

760,4 762,2 2,2

ср

ср

ср

ср

ср

Н Н НH H Н

мм мм мм

Н Н НH H Н

мм мм мм

Н Н НH H Н

мм мм мм

Н Н НH H Н

мм мм мм

Н Н НH H Н

мм мм мм

2 2 2 2 2

. 2

42,9 18,1 8,9 31,6 2,220,75

5ср

Н Н Н Н ННмм мм мм мм ммНмм

Page 19: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Приборная погрешность:В расчётной формуле измеряется только длина

диагоналей, поэтому

.1

.2

.3

.4

.5

2 2 0, 000315мм0,023

0,0275625мм

2 2 0, 000315мм0,024

0,02646мм

2 2 0, 000315мм0,023

0,02693мм

2 2 0, 000315мм0,026

0,02394мм

2 2 0, 000315мм0,0

0,02441мм

пр

пр

пр

пр

пр

dH

d

dH

d

dH

d

dH

d

dH

d

25

. .

0,023 0,024 0,023 0,026 0,0250,0242

5пр срH

. . . . 2 2

2 22 2

. . 2 2 2

0,0242 760,4 18,4

20,75 18,4 27,7

пр пр ср ср

ср пр

Н НН Н Н

мм мм

Н Н НН Н Н

мм мм мм

2

2

27,7100% 100% 3,6%

760,4

НН ммН

ННмм

Page 20: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Итоговый результат:Итоговый результат:

2(760,4 27,7) , 3,6%

НН при

мм

Page 21: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Определение плотности кристаллов медного Определение плотности кристаллов медного

купороса.купороса. Цель работы:Цель работы: определить плотность кристалла медного купороса.определить плотность кристалла медного купороса.Приборы и материалы:Приборы и материалы: исследуемый кристалл, весы лабораторные с исследуемый кристалл, весы лабораторные с

разновесом, штангенциркуль.разновесом, штангенциркуль.Ход работы:Ход работы:П.1. П.1. определение массы кристалла:определение массы кристалла: В ходе проведённого взвешивания В ходе проведённого взвешивания

было определено, что масса исследуемого кристалла было определено, что масса исследуемого кристалла mm = 0,065г = 0,065гП.2. П.2. определение объёма кристалла:определение объёма кристалла: Так как кристалл представляет собой прямоугольный параллелепипед, то его Так как кристалл представляет собой прямоугольный параллелепипед, то его

объём определяется по формуле: объём определяется по формуле: VV = = aa∙∙bb∙∙cc, где а это длина кристалла, , где а это длина кристалла, bb – ширина кристалла, с – толщина кристалла. Измерения были проведены – ширина кристалла, с – толщина кристалла. Измерения были проведены при помощи штангенциркуля с ценой деления 0,05 мм. В ходе измерений при помощи штангенциркуля с ценой деления 0,05 мм. В ходе измерений были получены следующие результаты:были получены следующие результаты:aa = 0,59 см; = 0,59 см; bb = 0,38 см; с = 0,13 см = 0,38 см; с = 0,13 смVV = 0,59 см ∙ 0,38 см ∙ 0,13 см = 0,029146 см3 – объём исследуемого = 0,59 см ∙ 0,38 см ∙ 0,13 см = 0,029146 см3 – объём исследуемого кристаллакристалла

П.3. П.3. определение плотности кристалла:определение плотности кристалла:

3 3 3

0,0652,23 2230

0,029146

m г г кг

V см см м

Page 22: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Определение погрешностей Определение погрешностей вычислений:вычислений:

100%

- относительная погрешность

ξ(ρ) = ξ(m) + ξ(V) 0,001100% 100% 1,5%

0,065

m гm

m г

0,05 0,05 0,05100% 100% 5,9%

5,9 3,8 1,3

a b c мм мм ммV

a b c мм мм мм

ξ(ρ) = 1,5% + 5,9% = 7,4%; 3 30,074 2230 166

кг кг

м м

Итоговый результат:Итоговый результат: ρ = (2230 ±166)кг/м3, при ξ(ρ) = 7,4% ρ = (2230 ±166)кг/м3, при ξ(ρ) = 7,4%Для сравнения: табличный результат от 2200 до 2300кг/м3.Этот Для сравнения: табличный результат от 2200 до 2300кг/м3.Этот результат подтверждает выдвинутую гипотезу.результат подтверждает выдвинутую гипотезу.

Page 23: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Практическая часть. Практическая часть. Исследование электропроводности Исследование электропроводности поликристалла медного купоросаполикристалла медного купороса

σ σ log log σ T 1/T1/T

19,10828 1,9108E-07 -6,71878 516,2 0,001937

25,47777 2,5478E-07 -6,59384 534,8 0,00187

19,10828 1,9108E-07 -6,71878 553,4 0,001807

12,73885 1,2739E-07 -6,89487 572 0,001748

12,73885 1,2739E-07 -6,89487 590,6 0,001693

19,10828 1,9108E-07 -6,71878 609,2 0,001641

19,10828 1,9108E-07 -6,71878 627,8 0,001593

25,4777 2,5478E-07 -6,59384 646,4 0,001547

38,21655 3,8217E-07 -6,41775 665 0,001504

89,17195 8,9172E-07 -6,04977 683,6 0,001463

140,1274 1,4013E-06 -5,85348 702,2 0,001424

280,2545 2,8025E-06 -5,55245 720,8 0,001387

522,2929 5,2229E-06 -5,28209 739,4 0,001352

1261,146 1,2611E-05 -4,89923 758 0,001319

3398,725 3,3987E-05 -4,46868 776,6 0,001288

8152,864 8,1529E-05 -4,08869 795,2 0,001258

17197,45 0,00017197 -3,76454 813,8 0,001229

Page 24: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

График изменения электропроводности График изменения электропроводности поликристалла с увеличением поликристалла с увеличением

температуры.температуры.зависимость электропроводности поликристалла от

температурыy = -20710x + 16,323

R2 = 0,9749y = -3548,5x - 9,7395

R2 = 0,8932

-16,6-16,2-15,8-15,4

-15-14,6-14,2-13,8-13,4

-13-12,6-12,2-11,8-11,4

-11-10,6-10,2

-9,8-9,4

-9-8,6-8,2-7,8-7,4

-7

0,001 0,0011 0,0012 0,0013 0,0014 0,0015 0,0016 0,0017 0,0018

1/T

Ln

b

Page 25: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Практическая часть.Практическая часть.Исследование электропроводности Исследование электропроводности монокристалла медного купороса.монокристалла медного купороса. σ σ log(σ) 11//TT TT

28,9 0,000000289 -6,5391 0,001937 516,2

14,46 1,446E-07 -6,83983 0,00187 534,8

7,2 0,000000072 -7,14267 0,001807 553,4

10,1 0,000000101 -6,99568 0,001748 572

14,45 1,445E-07 -6,84013 0,001693 590,6

21,6 0,000000216 -6,66555 0,001641 609,2

28,9 0,000000289 -6,5391 0,001593 627,8

28,9 0,000000289 -6,5391 0,001547 646,4

43,35 4,335E-07 -6,36301 0,001504 665

115,6 0,000001156 -5,93704 0,001463 683,6

245,65 2,4565E-06 -5,60968 0,001424 702,2

664,7 0,000006647 -5,17737 0,001387 720,8

1748,45 1,74845E-05 -4,75735 0,001352 739,4

57882 0,00057882 -3,23746 0,001319 758

16906,5 0,000169065 -3,77195 0,001288 776,6

35258 0,00035258 -3,45274 0,001258 795,2

55488 0,00055488 -3,2558 0,001229 813,8

Page 26: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

График изменения электропроводности График изменения электропроводности монокристалла с увеличением монокристалла с увеличением

температурытемпературы

зависимость электропроводности монокристалла от температурыy = -25728x + 24,124

R2 = 0,9817y = -4535,7x - 7,9014

R2 = 0,8821

-16,2-15,8-15,4

-15-14,6-14,2-13,8-13,4

-13-12,6-12,2-11,8-11,4

-11-10,6-10,2

-9,8-9,4

-9-8,6-8,2-7,8-7,4

-7

0,0012 0,00125 0,0013 0,00135 0,0014 0,00145 0,0015 0,00155 0,0016 0,00165 0,0017

1/T

ln b

Page 27: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

График зависимости График зависимости электропроводности от температуры и электропроводности от температуры и

структуры кристалла.структуры кристалла.

Красный график – монокристаллКрасный график – монокристалл Синий график - поликристаллСиний график - поликристалл

-7,5

-7

-6,5

-6

-5,5

-5

-4,5

-4

-3,5

-3

0,001 0,0012 0,0014 0,0016 0,0018 0,002

Page 28: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Электрическое сопротивлениеЭлектрическое сопротивлениеМонокристалл Поликристалл

T R T R

572 9900990 572 7850002

590,6 6920415 590,6 7850002

609,2 4629630 609,2 5233333

627,8 3460208 627,8 5233333

646,4 3460208 646,4 3925001

665 2306805 665 2616667

683,6 865051,9 683,6 1121429

702,2 407083,2 702,2 713636,6

720,8 150443,8 720,8 356818,5

739,4 57193,51 739,4 191463,5

758 17301,04 758 79292,95

776,6 5914,885 776,6 29422,8

795,2 2836,236 795,2 12265,63

Page 29: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

СопротивлениеСопротивление

Красный график – поликристаллКрасный график – поликристалл Белый график - монокристаллБелый график - монокристалл

Зависимость сопротивления кристаллов медного купоросаот температуры

0

2000000

4000000

6000000

8000000

10000000

12000000

14000000

16000000

500 550 600 650 700 750

T

R

Page 30: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Определение энергии активацииОпределение энергии активации

Зная аналитическое выражение Зная аналитическое выражение соответствующих графиков соответствующих графиков y=A*x+By=A*x+B

E=0.2*tgfE=0.2*tgf tgf = -Atgf = -A Данные:Данные: Монокристалл ПоликристаллМонокристалл Поликристалл

EE11=5145.6 eB E=5145.6 eB E11=4142 eB=4142 eB

EE22=907.14 eB E=907.14 eB E22=709.7 eB=709.7 eB

Page 31: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Практическая часть.Практическая часть.Использованный метод изучения Использованный метод изучения

электропроводности.электропроводности.

НУЛЕВОЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ (компенсационный метод измерений), один из вариантов метода сравнения с мерой, в котором на нулевой прибор воздействует сигнал, пропорциональный разности измеряемой и известной величин, причем эту разность доводят до нуля. Пример: измерение электрических величин (электродвижущей силы, электрического сопротивления, емкости и др.) с применением потенциометров и измерительных мостов.

Page 32: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Применение кристалловПрименение кристаллов . .Медный купорос.Медный купорос.

Кристалл медного купороса наиболее важная соль меди, часто Кристалл медного купороса наиболее важная соль меди, часто служит исходным сырьём для получения других соединений. служит исходным сырьём для получения других соединений. Безводный сульфат меди можно использовать как индикатор Безводный сульфат меди можно использовать как индикатор влажности, с его помощью в лаборатории проводят осушку этанола влажности, с его помощью в лаборатории проводят осушку этанола и некоторых других веществ. Наибольшее количество и некоторых других веществ. Наибольшее количество непосредственно применяемого непосредственно применяемого CuSOCuSO4 расходуется на борьбу с 4 расходуется на борьбу с вредителями в сельском хозяйстве, в составе с бордосской смеси с вредителями в сельском хозяйстве, в составе с бордосской смеси с известковым молоком – от грибковых заболеваний и виноградной известковым молоком – от грибковых заболеваний и виноградной тли, а также для протравливания зерна. В пищевой тли, а также для протравливания зерна. В пищевой промышленности изредка используется в качестве промышленности изредка используется в качестве консерванта(пищевая добавка Е519). Применяют при получении консерванта(пищевая добавка Е519). Применяют при получении минеральных красок, при выделке кож, в гальванических элементах. минеральных красок, при выделке кож, в гальванических элементах.

Page 33: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Применение кристаллов.Применение кристаллов.Перманганат калия.Перманганат калия.

ПЕРМАНГАНАТ КАЛИЯ, марганцовокислый калий. КМnО4 - сильный окислитель; при смешении его с концентрированной H2SO4, а также с некоторыми органическими веществами (напр., глицерином) может произойти взрыв. Используется для метода химического титриметрического анализа, основанный на применении растворов перманганата калия (КМnО4) для количественно объёмных определений. В химической практике широко . В химической практике широко применяют как окислитель; в медицине как применяют как окислитель; в медицине как дезинфицирующее средство при ожогах и других дезинфицирующее средство при ожогах и других повреждениях, а также повреждениях, а также для отбеливания тканей, в фотографии.

Page 34: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Природный «двойник»Природный «двойник»Медный купоросМедный купорос

ХАЛЬКАНТИТХАЛЬКАНТИТ – от греческого халькос – медь, антос – – от греческого халькос – медь, антос – цветок. Синтезированные формы: камень галицийский цветок. Синтезированные формы: камень галицийский синий, купорос медный, цианозит. синий, купорос медный, цианозит. CuCu[[SOSO4]4]55HH22OO.Редкий. Цвет: голубой, синий до .Редкий. Цвет: голубой, синий до зеленовато-синего. Блеск стеклянный. Твердость 2 – зеленовато-синего. Блеск стеклянный. Твердость 2 – 2,5. Плотность 2,2 – 2,3. В воде легко растворяется. 2,5. Плотность 2,2 – 2,3. В воде легко растворяется. Встречается в зоне окисления медных руд или Встречается в зоне окисления медных руд или выпадает из водных растворов на медных рудниках. выпадает из водных растворов на медных рудниках. Редок ввиду легкой растворимости. Редок ввиду легкой растворимости.

Page 35: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Кристаллы в природе.Кристаллы в природе.Перманганат калия.Перманганат калия.

ПИРОЛЮЗИТ (63,2% Mn), минерал подкласса простых оксидов, MnO2. Иногда содержит до несколько % воды. Примеси K и др. Темные, плотные, землистые массы. Твердость от 2 до 6-6,5; плотность около 5,1 г/см3. Важная руда марганца. Чистые пиролюзиты используются в производстве сухих гальванических элементов, химических препаратов, в стеклянном, фарфоровом и других производствах.

Page 36: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Заключение Заключение В результате проведённых исследований мы выяснили, В результате проведённых исследований мы выяснили, что выдвинутая нами гипотеза полностью подтверждается: что выдвинутая нами гипотеза полностью подтверждается: нам удалось вырастить кристаллы медного купороса, нам удалось вырастить кристаллы медного купороса, перманганата калия и из смеси растворов данных веществ, перманганата калия и из смеси растворов данных веществ, а также определить опытным путём число а также определить опытным путём число электропроводности, плотности и микротвердости электропроводности, плотности и микротвердости выращенных кристаллов медного купороса.выращенных кристаллов медного купороса.В ходе исследований мы выяснили , что кристаллы медного В ходе исследований мы выяснили , что кристаллы медного купороса являются полупроводником.купороса являются полупроводником.

В ходе наблюдений за ростом кристаллов мы выяснили, В ходе наблюдений за ростом кристаллов мы выяснили, что кристаллы разных солей растут с разной скоростью. что кристаллы разных солей растут с разной скоростью. Быстрее всего образовывались кристаллы медного Быстрее всего образовывались кристаллы медного купороса, немного медленнее кристаллы из смеси купороса, немного медленнее кристаллы из смеси растворов и самыми медленными в росте оказались растворов и самыми медленными в росте оказались кристаллы перманганата калия. кристаллы перманганата калия. Процесс кристаллизации происходил интенсивно в Процесс кристаллизации происходил интенсивно в результате частого перепада температур, так как частный результате частого перепада температур, так как частный дом, где выращивались кристаллы, без удобств. дом, где выращивались кристаллы, без удобств.

Page 37: Выращивание и изучение физических свойств кристаллов медного купороса и перманганата калия

Список литературыСписок литературы

Боярская Ю.С. Деформирование кристаллов при испытании на Боярская Ю.С. Деформирование кристаллов при испытании на микротвердость. –Кишинёв: Штминца,1972 микротвердость. –Кишинёв: Штминца,1972

Буховцев О.Ф., Климантович Ю.Л. Физика -9 .– М.,1988 Буховцев О.Ф., Климантович Ю.Л. Физика -9 .– М.,1988 Енохович А.С. Справочник по физике.-М.: Просвещение, 1978 Енохович А.С. Справочник по физике.-М.: Просвещение, 1978 Кабардин О.Ф., Кабардина С.И. и др. Факультативный курс Кабардин О.Ф., Кабардина С.И. и др. Факультативный курс

физики.физики.- М.,1974- М.,1974

Ландау Л.Д.и др. Физика для всех. Молекулы.. –М., 1984 Ландау Л.Д.и др. Физика для всех. Молекулы.. –М., 1984 Физика твердого тела. Лабораторный практикум (методы Физика твердого тела. Лабораторный практикум (методы

получения получения Твёрдых тел и исследования их структуры) / под ред. Прооф. Твёрдых тел и исследования их структуры) / под ред. Прооф.

Хохлова. -М.: Высшая школа, 2001, т.1 Хохлова. -М.: Высшая школа, 2001, т.1 Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твёрдого тела.- М.: Высшая Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твёрдого тела.- М.: Высшая

школа, 2000школа, 2000 Чупрунов Е.В., Хохлов А.Ф., Фадеев М.А. Кристаллография. –М.: Чупрунов Е.В., Хохлов А.Ф., Фадеев М.А. Кристаллография. –М.:

Изд-во физ.-мат. литературы, 2000 Изд-во физ.-мат. литературы, 2000 Штейнберг А.С. Репортаж из мира сплавов. –М., 1989 Штейнберг А.С. Репортаж из мира сплавов. –М., 1989