Конспект уроку на тему "Поняття про будівельні матеріали: скло, цемент, бетон"

Тип матеріалу: 
Предмет: 
Навчальний рівень: 

Кантицька Л. Л., учитель хімії ЗОШ с. Великі Вікнини, Збаразький р-н, Тернопільська обл

Цілі: ввести поняття про будівельні матеріали, які містять Силіцій; розглянути особливості їх складу, властивості й основні галузі їх застосування; закріпити знання про силікати та їх особливості.

Тип уроку: урок-конференція.

Пою перед Тобой в восторге похвалу

Не камням дорогим,

ни злату, но Стеклу.

М. В. Ломоносов

ХІД УРОКУ

Учитель. Із природних матеріалів, що містять Силіцій, виготовляють скло, кераміку, цемент. Це і буде темою нашої конференції.

I. Повідомлення теми уроку

II. Вивчення нового матеріалу

Геолог. Майже всі гірські породи земної кори містять Силіцій, і їх називають силікатами. Особливо важливі алюмосилікати, які належать до фупи польових шпатів. Найбільш поширені мінерали:

польові шпати:

• альбіт Na[AlSi3О8];

• ортоклаз K[AlSi3О8];

• анортит Ca[Al2Si2О8];

слюди:

• мусковіт KAl2[AlSi3O10](OH, F)2;

• азбест Mg3[Si2О5](OH)4;

• тальк Mg3[Si2О3](OH)4.

Із силікатних матеріалів, які одержують штучно, найважливішим є скло.

Технолог. Скло — твердий прозорий матеріал. Найпоширенішим є силікатне скло, основний компонент якого — силіцій (IV) оксид.

Сировиною для виробництва звичайного скла є сода Na2CO3, вапняк СаСO3 і пісок SiO2. Усі складові частини очищають, змішують, сплавляють за температури близько 1400 °С. Взаємодія реагентів проходить за схемою:

Na23+CaCО3+6SiО2→Na2О∙CaO∙6SiО2+2CО2

Склад звичайного віконного скла можна подати такою формулою:

Na2О∙CaO∙6SiО2;

Na2О — 12,9 %;

СаО — 11,6 %;

SiО2 — 75,5 %.

Історик. Фінікійці перевозили на кораблі брили природної соди, гідратів натрій карбонату Na23∙Н2О або Na23∙10H2O.

Для відпочинку і приготування їжі вони зупинилися на березі річки у Палестині. На березі, окрім піску моряки не знайшли жодного камінця, який би згодився для побудови вогнища. Тоді члени екіпажу змайстрували піч із содових глиб. Коли вогнище розгорілося, вони побачили, що розплавлена сода утворила з піском прозору в’язку масу, яка застигала в прозорі химерні фігури. У вогнищі проходила реакція утворення натрій метасилікату Na2SiО3.

Xімік. Залежно від призначення скла, можна міняти його властивості, додаючи різні речовини. Добавки СаО, В2О3, ВаО, MgO підвищують механічну стійкість скла. Заміна частини Nа2О на оксиди В2O3, А12O3, SiO2,

ТіO2 підвищують хімічну стійкість.

Історик. Вважають, що в Україну виробництво скляних виробів прийшло з Візантії. У дрібних майстернях для виробництва скла спочатку використовували суміш поташу К2СO3 і білого морського піску SiO2. Поташ одержували з попелу, що лишався після спалювання деревини. Так, головним продуктом, який Росія у XVI—XVIII ст. вивозила за кордон, був поташ. Для цього по-хижацькому вирубувались, а потім спалювались величезні лісові масиви. Багато калію витягують з грунту картопля, буряки, кукурудза, а найбільше — соняшник. Зокрема, у попелі соняшникового бадилля міститься до 50 % поташу. Поташ дорого коштував і тому з 1764 року його почали заміняти натрій сульфатом Na2SO4∙10H2O. Скло, яке одержували при цьому, з часом тріскало. Для підвищення його стійкості пізніше почали додавати у суміш вапняк.

Експериментатор. Мова йшла про високі ціни на поташ і вирубування лісів. Щоб хоч якось виправдати скловаріння, я хочу запропонувати вам «виростити сад» — підводний і коло'ідний. Для цього потрібно взяти силікатний клей і розвести його у воді. Одержаний розчин виливаємо у скляну посудину і кидаемо у неї кристали таких солей:

СоС12∙6Н2O, NiCl2∙6Н2O,

CuSO4∙5Н2O, FeSO4∙7H2O,

FeCl3∙6Н2O, СгСl3∙6Н2O.

Незабаром з кристалів утворяться химерні утвори, що за формою нагадують морські водорості різних кольорів і відтінків. Так, солі Кобальту утворюють «водорості» рожевого кольору Купруму — блакитного, Нікелю — смарагдово-зеленого, Хрому — брудно-зеленого, Феруму (ІІ) — темно-зеленого, Феруму(ІІІ) — бурого. От вам і підводний «сад».

Хімік Якщо замість соди Na23 взяти поташ К2СО3, то можна одержати високояйсне тугоплавке скло. 3 нього виготовляють хімічний посуд. Особливий вид скла — кварцове скло. Воно являє собою склоподібну форму чистого кремнезему SiО2. Таке скло має цінні оптичні властивості (пропускав

ультрафіолетові промені).

Iсторик. У 1790 р. віденський ювелір Штрассе вперше одержав свинцеве скло, яке назвали кришталем, з високим умістом плюмбум оксиду РbО (до 50 %). Оптичні властивості такого скла й алмазу споріднені: є «гра кольорів» і «алмазний блиск». Після огранки шматки кришталю нагадують алмази ще більше. Огранені кришталики стали називати «штразами». На відміну від алмазу штраз не шкрябає скло.

Оптик. Без високоякісних оптичних стекол неможливо було б думати про сучасні телескопи, мікроскопи, перископи і навіть звичайні окуляри. Оптичне скло має бути надзвичайно прозорим і сильно заломлювати світлові промені. Таке скло можна зварити, замінивши частину SiO2 на германій оксид GeO2. Цінних оптичних властивостей надає склу лантан оксид La2O3. Без лантанової оптики неможливо обійтися в кольоровій фотографії. Якщо забарвити кварцове скло солями Нікелю, воно стає чорним і повністю затримує видимі промені, але пропускає ультрафіолетові. Скло, що містить одночасно празеодим і неодим, добре вбирає ультрафіолетові промені й майже безбарвне. З такого скла роблять захисні окуляри. А в ядерній енергетиці широко використовують церієве скло — воно не тьмяніє від радіації, а також кадмієве скло, яке вбирає теплові нейтрони.

Археолог. Використовуючи примітивну техніку, стародавні майстри вже в IV тисячолітті до н. е. виготовляли скляні прикраси. У Берлінському музеї зберігається намисто світлозеленого кольору, яке знайшов під час розкопок Фліндерс Петрі недалеко від міста Фіви. Вік цієї знахідки становить 5,5 тисяч років. Центри раннього скловаріння знаходилися в Стародавній Русі, на Кавказі й у Середній Азії.

Поет. Одного разу М. В. Ломоносова запросили на царський бал. На бенкеті один неук-вельможа став насміхатися з Ломоносова, що, мовляв, у академіка ґудзики на камзолі дуже дешевенькі — скляні, тоді як у нього із самоцвітів. Розгніваний поет залишив бал і того ж вечора вдома написав поему «Письмо о пользе Стекла», яку присвятив меценату графу П. І. Шувалову:

Неправо о вещах те думают, Шувалов,

Которые Стекло чтут ниже Минералов,

Приманчивым лучом блистающих в глаза;

Не меньше польза в нём, не меньша и краса.

Технолог. Коли варять кольорове скло, до скломаси додають певні домішки, переважно сполуки металів. Так, рубінове скло містить дрібно розпорошене металічне золото у вигляді мікроскопічних колоїдних частинок. З такого скла були зроблені Кремлівські зірки. Іноді для виготовлення рубінового скла використовують також станум оксид SnO. У рожевий колір забарвлює скло Селен, у смарагдово-зелений — хром (ІІІ) оксид. MnO2 і Nd2O3 надають склу фіолетового забарвлення, сполуки Кобальту — синього, а церієві сполуки — іскристо-жовтого.

Мистецтвознавець. Основоположником наукового підходу до виробництва скляних виробів у Росії був М. В. Ломоносов. Він шукав оптимальний склад шихти, визначав точну масу складників, провів майже 2000 плавок. У своїй майстерні Ломоносов створив близько 40 мозаїк (збереглося лише 23), з яких найбільше відомі: «Нерукотворний Спас», портрети Петра І, Єлизавети Петрівни. В останній мозаїці він використав створені ним яскраво-червоні й зелені смальти. Мозаїка Ломоносова відрізнялася від відомої на той час італійської мозаїки тим, що він використовував смальти великих розмірів і неправильної форми.

Поет

Шкатулку з малахіту я придбав,

Що зір манила чудо-кольорами,

А в неї я для тебе — мого серця дами, —

Сережечки смарагдові поклав

Та вправлений в кулон амазоніт...

Ці камені покрив троянд зів’ялий цвіт.

Геолог. Смарагд — старовинна назва мінералу — берилій алюмосилікату складу Be3Al2∙(SiO3)6 , який геологи називають берилом. Кращі прозорі кристали смарагду мають темно-зелений колір через уміст Хрому (0,14 %). Його вважають оберегом матерів і мореплавців. Щоб зміцнити пам’ять і покращити зір, маги рекомендують носити смарагди на шиї. Найпрекрасніші камені добувають у провінції Мюзо в Колумбії.

Учитель. Вироби з глини називають керамікою, а керамічне виробництво — гончарним. Із керамічних виробів важливе значення мають поцеляна і фаянс.

Гончар. Порцеляна — один з видів тонкої кераміки. Як сировину використовують білу глину каолін, кварцовий пісок і польовий шпат. Порцеляна має невелику пористість, через що вона водо- і газонепроникна, високу механічну міцність і термостійкість, електроізоляційні властивості. З неї виготовляють санітарно-технічні вироби, електроізолятори, предмети побуту і художні вироби. Фаянс — керамічний матеріал, схожий на порцеляну, вкритий склоподібною плівкою — поливою. Із нього виготовляють облицювальну плитку, посуд, художні вироби.

Будівельник. Цемент являє собою сірий порошок, який складається із силікатів та алюмосилікатів Кальцію, що під час змішування з водою швидко висихає і твердне. Для його одержання використовують як сировину вапняк, глину та інші речовини. Сировина завантажується у піч, перемішується і спікається за температури +1400…+1600 °С. Одержану масу охолоджують і перемелюють на порошок. Цемент — важливий будівельний матеріал. Із суміші цементу, піску і води готують будівельні розчини. Цемент, змішаний з водою і наповнювачами (пісок, щебінь, шлак), утворює суміш, у результаті тужавіння якої утворюється бетон. Якщо бетоном залити сталевий каркас, дістанемо залізобетон.

III. Підсумки уроку

IV. Домашнє завдання

Вивчити § 25.

 

Хімія. – 2007. – № 8.

До публікації на сайті Освітнього порталу "Академія" приймаються нові авторські конспекти уроків; методичні розробки; сценарії виховних заходів; зразки шкільних творів та переказів, які відповідають новій навчальній програмі.

Популярний ВНЗ

Київський національний університет ім. Т. Шевченка

Ректор університету 
Губерський
Леонід Васильович -