МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОСИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
БИРСКИЙ ФИЛИАЛ
КОЛЛЕДЖ
Специальность 44.02.05 « Коррекционная педагогика в начальном образовании»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Естествознание»
МИР КРИСТАЛЛОВ
Студент подпись В.О.Полюдова
Группа
дата
Руководитель подпись
Курсовой работы
дата
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………… …………… ...3
ГЛАВА 1.ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О КРИСТАЛЛАХ И ИХ СВОЙСТВАХ ...5
1.1.Структура и форма кристаллов….…………………………………………..5
1.2. Размеры и рост кристаллов…………………………………………………10
ГЛАВА 2. ПРИМЕНЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ И ИХ РОЛЬ В СОВРЕМЕНОМ МИРЕ …………………………………………………………………………..13
2.1. Применение кристаллов в науке и технике………………………………..13
2.2. Применение жидких кристаллов …….…………………………………….16
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………….22
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………….…………………………………………26
ВВЕДЕНИЕ
Кристаллография - это наука о кристаллах. Кристаллическое состояние определяется способом построения вещества. Название ее происходит от греческого слова "кристаллос" - прозрачный лед. Предметом изучения является КРИСТАЛЛ. Кристаллы отражают способ упорядоченного закономерного расположения элементарных частиц (атомов, ионов, молекул) вещества, из которых они состоят, что определяет их правильную геометрическую внешнюю форму.
Кристаллография – фундаментальная наука об атомном строении, образовании и физических свойствах кристаллов. Эти три аспекта рассматриваются вместе как единая комплексная проблема. Кристаллографию делят на геометрическую кристаллографию, которая изучает внешнее и внутреннее строение кристаллов, химическую кристаллографию (кристаллохимию, или структурную химию) и физическую кристаллографию (кристаллофизику). Последние два раздела могут изучаться независимо друг от друга, но оба они базируются на первом, без знания которого невозможно их рациональное изложение.
Задачи кристаллографии - описание кристаллических многогранников и кристаллических структур методами симметрии; ƒ определение межатомных и межплоскостных расстояний в кристаллических структурах; ƒ описание симметрии и анизотропии физических свойств кристаллов; ƒ определение пространственного расположения атомов в кристаллических структурах.ƒ Кроме того, в задачи кристаллографии входит всестороннее исследование свойств кристаллического вещества, три из которых наиболее важные:
1 описание и классификация кристаллов.
2 определение вещества по формам (внешней огранке) кристаллов.
3 изучение строения вещества.
Кристаллография — наука о структуре кристаллов, их симметрии и форме и взаимосвязи структуры, условий образования и свойств кристаллов.
В настоящее время кристаллы имеют большое распространение в науке и техники, так как обладают особыми свойствами. Такие области использования кристаллов, как полупроводники, сверхпроводники, пьезо- и сегнетоэлектрики, квантовая электроника и многие другие требуют глубокого понимания зависимости физических свойств кристаллов от их химического состава и строения.
Проект «Мир кристаллов» посвящен изучению темы: «Кристаллы, их применение и роль в современном мире». Целью проекта является изучение кристаллов и применение полученных знаний на практике. В ходе работы осуществляется поиск ответов на проблемные вопросы: что такое кристаллы, их виды, условия необходимые для роста кристаллов. Задачами проекта является расширение представлений о мире кристаллов и применение полученных знаний на практике. При выполнении проекта изучается теоретический материал различных источников о свойствах, строении, видах кристаллов и их применении.
Итогом работы является презентация проекта «Применение кристаллов».
Размеры и рост кристаллов
Многообразие природных кристаллов не исчерпывается лишь формами, обусловленными внутренней структурой кристалла. В конечном счете, та или иная форма кристалла является результатом взаимодействия симметрии его внутренней структуры и симметрии среды кристаллизации. Пространственно неравномерное или одностороннее поступление обеспечивающих рост кристаллов компонентов или физико-химическая неоднородность самой среды кристаллизации может приводить к искажениям внешней формы кристалла. Идеально развитые кристаллы с четкими геометрическими очертаниями в природе встречаются не так уж часто.
Однако, одна геометрическая кристаллография не может дать всех ответов на многие вопросы, касающиеся особенностей форм реальных кристаллов. Только углубленное изучение зарождения и жизни кристаллов может дать определенные ответы на актуальные запросы практики.
Процесс образования и роста кристаллов называют процессом кристаллизации – перехода вещества в кристаллическое состояние путем укладки атомов, ионов, молекул в кристаллическую решетку.
Кристаллы возникают при переходе вещества из любого агрегатного состояния в твердое. Кристаллизация может происходить из расплава, раствора и газа. Из расплавов кристаллизуется не более 20% минеральных видов, но на их долю приходится свыше 90% массы земной коры. К ним в первую очередь относятся породообразующие распространенные светлоокрашенные и темноокрашенные минералы. Кристаллизация из водных растворов охватывает примерно 90% минеральных видов. К их числу следует отнести большинство рудных минералов. Из газов и паров образуется не более 2,5% минеральных видов.
Начало кристаллизации вещества обуславливается возникновением центров кристаллизации (зародышей) и достижением ими критической величины, при которой присоединение следующих частиц сделало бы их разрастание энергетически более выгодным, чем распад. Чаще всего такие зародыши распадаются, что связано либо с собственными колебаниями, либо с бомбардировкой их свободными частицами. Зарождение кристаллов для большинства веществ проявляется либо понижением температуры, в результате чего уменьшаются температурные колебания и частицы (атомы, ионы), потеряв избыток теплового движения, проявляют присущие им химические свойства и группируются в пространственную решетку, либо с повышением концентрации вещества в растворе или газе, что приводит к увеличению вероятности встречи частиц друг с другом, то есть к возникновению зародышей .
Таким образом, рост кристаллов можно рассматривать как процесс, посредством которого мельчайшие кристаллические частицы – зародыши достигают макроскопических размеров. Причем кристаллизация протекает не во всем объеме, а лишь там, где возникнут зародыши. Факторами, влияющими на появление зародышей, являются не только переохлаждение и повышение концентрации раствора или вязкости расплава, но и присутствие посторонних обломков кристаллов или пылинок, на поверхности которых собираются частицы, упрощая этим начало кристаллизации. Рано или поздно изменение внешних условий прекращает кристаллизацию, а иногда даже вызывает растворение (расплавление) выросших кристаллов. Вслед за кристаллизацией данного минерала может начаться осаждение других. Их индивиды занимают оставшееся место и промежутки между ранними, уже выросшими кристаллами.
Кристаллизация происходит самопроизвольно просто потому, что существует возможность высвобождения свободной энергии, что представляет собой в сущности один из способов ее уменьшения. Процесс кристаллизации является энергетически выгодным.
В давние времена считалось, что кристаллы представляют собой редкое и очень загадочное творение природы. Действительно, нахождение в природе крупных однородных кристаллов — явление нечастое. Однако мелкокристаллические вещества встречаются весьма часто. Так, например, почти все горные породы: гранит, песчаники известняк — кристалличны. Также мы уже знаем, что некоторые части живого организма также кристалличны, например, роговица глаза.
В наше время кристаллы очень распространены в науке и технике, так как обладают различными полезными свойствами. Кристаллы используются в полупроводниках и сверхпроводниках, квантовой электронике и т.д.
Сейчас кристалл можно вырастить искусственно. Известно уже много способов выращивания кристаллов даже в домашних условиях (каменная соль = галит). Кристалл можно вырастить в обыкновенном стакане, для этого требуется лишь определенный раствор и аккуратность, с которой необходимо ухаживать за растущим кристаллом.
Кристаллов в природе огромное множество, так же много существует различных форм кристаллов. Все кристаллы состоят из элементарных частиц, расположенных в строгом порядке внутри кристаллического тела. Во всех без исключения кристаллических постройках из атомов можно выделить множество одинаковых атомов, расположенных в виде узлов пространственной решетки. Для представления такой решетки, надо мысленно заполнить пространство множеством равных параллелепипедов, параллельно ориентированных и соприкасающихся по целым граням.
Простейший бытовой пример, который встречался каждому - кладка из одинаковых кирпичей. Если мы внутри кирпичей выделим соответственные точки, например, их центры или вершины, то мы и получим модель пространственной решетки. Для всех без исключения кристаллических тел характерно решетчатое строение.
Итак, можно сформулировать четкое определение кристалла. Кристаллы твердые, однородные, анизотропные вещества, способные в определенных условиях самоограняться.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Кристаллография - наука о кристаллах Кристаллы- это твердые тела, атомы и молекулы которых занимают упорядоченные положения в пространстве. Форма кристаллов- правильные многогранники с постоянными углами между плоскими гранями для каждого вещества.
В природе существует более 230 различных кристаллических решеток. Кристаллы могут иметь форму различных призм и пирамид, в основании которых могут лежать только правильный треугольник, квадрат, параллелограмм и шестиугольник.
Кристаллы и кристаллические материалы находят применение во многих приборах и устройствах, с которыми мы сталкиваемся каждый день. Кристаллы используются: В компьютерах и мобильных телефонах, Аудио- и видеотехнике. Без кристаллов не могут работать многие сложные современные устройства для обработки, передачи и хранения информации, Кристаллы применяются для трансформации одного вида энергии в другой Кристаллы нужны для создания когерентных источников света и управления лазерным излучением Великолепие кристаллов издревле вдохновляет людей на создание красивейших ювелирных украшений и декоративных изделий. Кристаллы необходимы для обработки поверхностей. Потребность в кристаллах в мире очень высока Десятки тысяч тонн разнообразных кристаллов выращиваются ежегодно, и специалисты по росту и исследованию кристаллов постоянно востребованы как у нас в стране, так и за рубежом.
Опираясь на законы оптики, ученые искали прозрачный бесцветный и бездефектный минерал, из которого можно было бы шлифованием и полированием изготавливать линзы. Нужными оптическими и механическими свойствами обладают кристаллы неокрашенного кварца, и первые линзы, в том числе и для очков, изготавливались из них.
Даже после появления искусственного оптического стекла потребность в кристаллах полностью не отпала; кристаллы кварца, кальцита и других прозрачных веществ, пропускающих ультрафиолетовое и инфракрасное излучения, до сих пор применяются для изготовления призм и линз оптических приборов. Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках XX века. Некоторые кристаллы генерируют электрический заряд при деформации.
Первым их значительным применением было изготовление генераторов радиочастоты со стабилизацией кварцевыми кристаллами. Заставив кварцевую пластинку вибрировать в электрическом поле радиочастотного колебательного контура, можно тем самым стабилизировать частоту приема или передачи. Полупроводниковые приборы, революционизировавшие электронику, изготавливаются из кристаллических веществ, главным образом кремния и германия. При этом важную роль играют легирующие примеси, которые вводятся в кристаллическую решетку.
Полупроводниковые диоды используются в компьютерах и системах связи, транзисторы заменили электронные лампы в радиотехнике, а солнечные батареи, помещаемые на наружной поверхности космических летательных аппаратов, преобразуют солнечную энергию в электрическую. Полупроводники широко применяются также в преобразователях переменного тока в постоянный.
Кристаллы используются также в некоторых лазерах для усиления волн СВЧ-диапазона и в лазерах для усиления световых волн. Кристаллы, обладающие пьезоэлектрическими свойствами, применяются в радиоприемниках и радиопередатчиках, в головках звукоснимателей и в гидролокаторах. Некоторые кристаллы модулируют световые пучки, а другие генерируют свет под действием приложенного напряжения. Перечень видов применения кристаллов уже достаточно длинен и непрерывно растет.
На сегодняшний день можно смело утверждать: без кристаллов большая часть сфер деятельности человека станет не возможна, в связи с огромной областью их использования. Одни кристаллы используют для чипов, лазеров, ювелирных изделий, для нано электронных устройств. Из других делают термо индикаторы, сенсоры, имплантаты, подшипники, часовые стекла, скальпели, оптические стёкла. Третьи предназначены для оптических компьютеров, люминофоров, сцинтилляторов, дисплеев ноутбуков.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Банн Ч. Кристалл. Их роль в природе и науке . - М: Наука, 1990.
2. Белов Н.В. Энциклопедия драгоценных камней и кристаллов.- Минск: «Харвест», 2009 г.
3. Журнал для любознательных «Юный эрудит», 2009 г
4. Коншина Е.А. Оптика жидкокристаллических сред. 2012.
5. Кузьмичева Г.М.Основные разделы кристаллографии: учебное пособие/-М.:МИТХТ.2002
6. Пикин С.А. Жидкие кристаллы , Л.М. Блинов. - М: Наука, 1982.
7. Розин К.М. Практическая кристоллография.М.МИИС,2005
8. Черкасова Т.Ю.Основы кристаллографии и минералогии: учебное пособие. – Томск,2014
9. Шаскольская М.П.. Кристаллы. - М.: Наука, 1978 г. – 208 с.
10. Электронные ресурсы
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОСИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
БИРСКИЙ ФИЛИАЛ
КОЛЛЕДЖ
Специальность 44.02.05 « Коррекционная педагогика в начальном образовании»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Естествознание»
МИР КРИСТАЛЛОВ
Студент подпись В.О.Полюдова
Группа
дата
Руководитель подпись
Курсовой работы
дата
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………… …………… ...3
ГЛАВА 1.ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О КРИСТАЛЛАХ И ИХ СВОЙСТВАХ ...5
1.1.Структура и форма кристаллов….…………………………………………..5
1.2. Размеры и рост кристаллов…………………………………………………10
ГЛАВА 2. ПРИМЕНЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ И ИХ РОЛЬ В СОВРЕМЕНОМ МИРЕ …………………………………………………………………………..13
2.1. Применение кристаллов в науке и технике………………………………..13
2.2. Применение жидких кристаллов …….…………………………………….16
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………….22
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………….…………………………………………26
ВВЕДЕНИЕ
Кристаллография - это наука о кристаллах. Кристаллическое состояние определяется способом построения вещества. Название ее происходит от греческого слова "кристаллос" - прозрачный лед. Предметом изучения является КРИСТАЛЛ. Кристаллы отражают способ упорядоченного закономерного расположения элементарных частиц (атомов, ионов, молекул) вещества, из которых они состоят, что определяет их правильную геометрическую внешнюю форму.
Кристаллография – фундаментальная наука об атомном строении, образовании и физических свойствах кристаллов. Эти три аспекта рассматриваются вместе как единая комплексная проблема. Кристаллографию делят на геометрическую кристаллографию, которая изучает внешнее и внутреннее строение кристаллов, химическую кристаллографию (кристаллохимию, или структурную химию) и физическую кристаллографию (кристаллофизику). Последние два раздела могут изучаться независимо друг от друга, но оба они базируются на первом, без знания которого невозможно их рациональное изложение.
Задачи кристаллографии - описание кристаллических многогранников и кристаллических структур методами симметрии; ƒ определение межатомных и межплоскостных расстояний в кристаллических структурах; ƒ описание симметрии и анизотропии физических свойств кристаллов; ƒ определение пространственного расположения атомов в кристаллических структурах.ƒ Кроме того, в задачи кристаллографии входит всестороннее исследование свойств кристаллического вещества, три из которых наиболее важные:
1 описание и классификация кристаллов.
2 определение вещества по формам (внешней огранке) кристаллов.
3 изучение строения вещества.
Кристаллография — наука о структуре кристаллов, их симметрии и форме и взаимосвязи структуры, условий образования и свойств кристаллов.
В настоящее время кристаллы имеют большое распространение в науке и техники, так как обладают особыми свойствами. Такие области использования кристаллов, как полупроводники, сверхпроводники, пьезо- и сегнетоэлектрики, квантовая электроника и многие другие требуют глубокого понимания зависимости физических свойств кристаллов от их химического состава и строения.
Проект «Мир кристаллов» посвящен изучению темы: «Кристаллы, их применение и роль в современном мире». Целью проекта является изучение кристаллов и применение полученных знаний на практике. В ходе работы осуществляется поиск ответов на проблемные вопросы: что такое кристаллы, их виды, условия необходимые для роста кристаллов. Задачами проекта является расширение представлений о мире кристаллов и применение полученных знаний на практике. При выполнении проекта изучается теоретический материал различных источников о свойствах, строении, видах кристаллов и их применении.
Итогом работы является презентация проекта «Применение кристаллов».
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О КРИСТАЛЛАХ И ИХ СВОЙСТВАХ
Дата: 2019-11-01, просмотров: 171.
