Учитель химии МОУ СОШ № 81 Ицкович Т.Я.

Учитель химии
МОУ СОШ № 81
Ицкович Т.Я.
Методическая тема « Проектная деятельность учащихся».
Тема «Кислородные соединения углерода и кремния»
Цель проведения Защита проектов
1. «Аллотропные видоизменения углерода».
2. «СО2 - кислотный оксид»
3. « SiO2 - кислотный оксид»
4 «SiO2 - основа драгоценных камней»
5. «Стекло и изделия из стекла».
Учебная цель:
Закрепить знания учащихся о свойствах кислотных оксидов и
познакомить с особенными свойствами «СО2 и SiO2;
Оборудование кристаллические решетки алмаза, графита, образцы алмаза и
графита, горного хрусталя, SiO2, разноцветные стекла, изделия из стекла,
ХОД
На доске девиз
Другого ничего в природе нет
Ни здесь, ни там, в космических глубинах.
Все - от песчинок малых до планетИз элементов состоит единых.
Слово учителя
На сегодняшнем занятии по теме «Кислородные соединения
углерода и кремния» , состоится защита проектов выполненных учащимися
9-10 классов по темам
1. «Аллотропные видоизменения углерода».
2. «СО2 - кислотный оксид»
3. « SiO2 - кислотный оксид»
4 «SiO2 - основа драгоценных камней»
5. «Стекло и изделия из стекла».
Мы знаем, что два элемента С и Si занимают одно и важнейших мест в
жизни человека.
С -основа органических соединений: белков, жиров, углеводов,
молекул ДНК и др.
Si - основа соединений, слагающих земную кору.
Прежде чем говорить о кислородных соединениях углерода и кремния,
вспомним о том, что такое аллотропные видоизменения углерода.
(проект «Аллотропные
видоизменения углерода».)
Учитель: Таким образом мы сделали вывод, о том что и алмаз и графит,
и карбин состоят из одного и того же элемента углерода и при их
сгорании образуется одно и тоже вещество СО2
С + О2 = СО2,
Учитель:
(Проблема) Какими свойствами обладает СО2 ?
( проект «СО2 - кислотный оксид»).
На доске таблица «Характеристика кислых свойств СО2»
СО2 – газ, тяжелее воздуха, растворим в воде. (пример растворимости
газа в воде- это газированная вода)
При обычной температуре и повышенном давлении сжимается и
испаряясь, образует снегообразную массу, называемую «сухим льдом».
В химическом отношении СО2 – кислотный оксид – это значит, что он
может взаимодействовать - с водой
СО2 + Н2О == Н2СО3 (такой кислоты в природе не существует, а
существует раствор углекислого газа в воде)
- с основным оксидом
СО2 + МgО -- МgСО3
Демонстрация опытов согласно таблице»Кислые свойства
оксида углерода»
- Реакция взаимодействия с основанием протекает в 2 ступени:
1) СО2 + Са(ОН)2 == СаСО31 + Н2О
При дальнейшем пропускании через этот раствор углекислого газа
осадок исчезает
2) СаСО3 + Н2О + СО2 == СаН(СО3)2
Если прокипятить раствор СаН(СО3)2 , то происходит реакция
3) СаН(СО3)2 == СаСО31 + Н2О + СО21
Химическая реакция № 1 часто используются в быту при побелки
гашеной известью стен, деревьев, бордюров. На поверхность
наносится раствор Са(ОН)2 при высыхании он поглощает углекислый
газ, высыхает и образуется осадок СаСО3. Поэтому при нанесении
извести мы видим серый прозрачный цвет, а при высыхании белый.
Учитель:
Следующий оксид, с чьими свойствами мы должны познакомиться
это SiO2.
(Проблема) К какой группе оксидов относится «SiO2 ?
( проект. «SiO2 - кислотный оксид»).
Учитель:
Делаем вывод : «SiO2 - кислотный оксид».
В природе SiO2 это одно из соединений, слагающих земную кору, а
разновидности его -это драгоценные камни и следующий проект познакомит
нас с составом и представителями драгоценных камней, основа которых
оксид кремния.
В результате изучения соответствующей литературы было
определено, что таких минералов очень много. С разновидностями оксида
кремния - драгоценными камнями связано очень много легенд и суеверий.
В данном проекте представлены наиболее известные и интересные
представители, дано их описание, указаны разновидности.
( проект. SiO2 - основа
драгоценных камней»).
Учитель:
Соединения кремния это силикатная промышленность, и
основные ее продукты : Стекло
Керамика
Цемент.
Проект «Стекло и изделия из стекла» познакомит нас с историей
стекла, изделиями из различного стекла.
Выставка « Разноцветные стекла, изделия из стекла.»
Вывод учителя
Итак. Мы с вами еще раз убедились в том. что структура соединения
определяет все свойства данного вещества.
Литература
Р.Г. Иванова « Изучение химии в 9 классе» 1983г
«Просвещение»
М.В Зуева «Обучение учащихся применению знаний по
химии» 1990г. «Просвещение»
И.И Новошинский « Химия-9»
Книга для чтения по органической химии
Справочная литература по химии
Проект
Цель исследования:
Изучить строение и свойства аллотропных видоизменений углерода.
Оборудование:
таблица « Сравнение аллотропных видоизменений углерода»,
кристаллические решетки алмаза, графита, образцы алмаза и графита.
Атом углерода в основном состоянии может образовать две
ковалентных связи по обменному механизму, но в обычных условиях такие
соединения не образуются. Атом углерода, переходя в возбужденное состояние,
использует все четыре валентных электрона.
Углерод образует довольно много аллотропных модификаций Это
алмаз, графит, карбин, различные фуллерены.
Алмаз - это природное соединение атомов углерода м\ду
собой. Геометрическая форма молекул тетраэдр, (дем. кристаллической
решетки). Связи: ковал, неполярные и длина связей одинаковая и угол
направления
тоже Алмаз – очень твердое бесцветное прозрачное
кристаллическое вещество. Кристаллы алмаза состоят из атомов углерода в
sp3-гибридизованном состоянии, образующих пространственный каркас.
Эталон прочности.
Графит - это природное соединение атомов углерода м\ду
собой. Графит – довольно мягкое кристаллическое вещество серо-черного
цвета. Кристаллы графита состоят из плоских слоев, в которых атомы
углерода находятся в sp2-гибридном состоянии и образуют сетки с
шестигранными
ячейками.
Геометрическая
форма
молекул
правильные
шестиугольники,
соединенные м/ду собой в пространстве ( дем. кристаллической
решетки). В правильных шестиугольниках связи ковал, неполярные и
длина связей одинаковая и угол направления
тоже. Но м\ду
шестиугольниками, длина связей больше и не такая прочная, поэтому,
когда мы пишем сослаиваются пласты шестиугольников, оставляя след
на бумаге.
Карбин – бесцветное вещество волокнистого строения, состоящее
из линейных молекул, в которых атомы углерода находятся в sp-гибридном
состоянии
(=С=С=С=С=
или
–С С–С С–).
Фуллерены – молекулярные аллотропные модификации углерода
с молекулами C60, C80 и др. Молекулы этих веществ представляют собой
полые сетчатые сферы.
Дем. таблицы
Сравнение аллотропных видоизменений углерода.
Аллотропные
Связь
видоизменения.
Алмаз
Графит
Карбин
Структура
кристалла
Трехмерная
Ковалентная пространственная,
неполярная, атомная
атомная
Ковалентная Двухмерная
неполярная, плоскостная
атомная
Ковалентная Одномерная
неполярная, линейная
атомная
Физические
свойства
Прозрачный,
бесцветный,
очень
твердый.
Непрозрачный
серый, с
металлич.
блеском,
Белый или
черный
Продукт
горения
СО2
СО2
СО2
Таким образом, можно сделать выводы о том, что
1. проявление разницы в физических свойствах алмаза и графита связано
со строением их кристаллических решеток;
2. алмаз и графит, и карбин состоят из одного и того же элемента
углерода, так как при их сгорании образуется одно и тоже вещество
СО2.
Аллотропные видоизменения алмаз и графит могут
превращаться друг в друга
Алмаз ======== графит
при соблюдении условий:
повышенное давление и температура от 1000 до 2000
градусов дадут возможность осуществить эти превращения.
Литература
1. Новошинский И.И « Химия-9»
2. Книга для чтения по неорганической химии
3.Габриэлян
« Химия-9»
ПРОЕКТ
Цель исследования:
Изучить некоторые проблемы, связанные с углекислым газом. Провести
химические реакции, подтверждающие: СО2 – кислотный оксид .
Углекислый газ
Сегодня мы не будем обсуждать,
насколько парниковый эффект,
связанный с выбросами
углекислого газа, влияет на
потепление климата. Так это или
иначе, огромные количества СО2,
которые человечество
выбрасывает в атмосферу, там
совершенно лишние. Поэтому
ученые умы озабочены тем, как
улавливать углекислый газ и гдето прятать его. Как они говорят,
складировать. Недавно
Межправительственная группа
экспертов по изменению климата
выпустила специальный доклад на
эту тему. Над ним работали 100
экспертов из более чем 30 стран
мира.
Ловить углекислый газ надо там,
где его выбрасывают в атмосферу,
то есть на крупных
промышленных предприятиях. И в
первую очередь — в энергетике,
где сжигают ископаемое топливо. Сегодня устройства по улавливанию СО2
уже работают на производствах по переработке природного газа и синтезу
аммиака. Правда, они лишь очищают промышленные газы от СО2, а сам
углекислый газ при этом выбрасывают в атмосферу. Углекислый газ отделяют
от основного газового потока с помощью растворителей, мембран, твердых
сорбентов или с помощью охлаждения. Современные системы позволяют
уловить до 95% СО2. Дальше газ надо доставить к местам захоронения. Здесь
тоже нет особых трудностей, потому что есть трубопроводы. Первый
трубопровод для доставки СО2 начал действовать в начале 1970-х годов в
США. По трубопроводу длиной больше двух с половиной тысяч километров 40
мегатонн углекислого газа в год доставляют в Техас, где закачивают под
землю, чтобы увеличить нефтеотдачу пластов.
Где и как хранить углекислый газ? Во-первых, его можно закачивать
в подземные резервуары, оставшиеся от нефти и газа, в соленосные и угольные
пласты, не имеющие промышленного значения. Хранить СО2 под землей
лучше на глубинах более 800 м. Благодаря высокому давлению и температуре
углекислый газ там будет находиться здесь в жидком или сверхкритическом
состоянии.
Можно закачивать СО2 в океан, на глубину больше километра, где
он будет изолирован от атмосферы в течение столетий. Диоксид углерода
растворяется в воде, поэтому между атмосферой и океаном постоянно
происходит естественный обмен СО2. Он постепенно поглощается океаном,
большая его часть остается сейчас в верхних слоях, из-за чего вода здесь стала
чуть более кислой. На глубинах в сотни метров и более почти никаких
изменений кислотности пока не отмечается.
Физического предела объему углекислого газа, который может
храниться в океане, нет. Океаны уже вобрали в себя около трети от общего
количества антропогенных выбросов, попавших в атмосферу за последние 200
лет — около 500 гигатонн. Сейчас они поглощают около 7 гигатонн СО2 в год.
Это доля океана. А что же мы? Уже сейчас реализуются три
проекта промышленного масштаба -в Северном море, в Канаде и в Алжире.
СО2 закачивают в нефтяные скважины, ежегодно по 3-4 мегатонны. Пока капля
в море. Но если на улавливание СО2 навалиться всем миром, то к 2050 году
можно будет до 45% выбросов углекислого газа связать по рукам и ногам.
СО2 – газ, тяжелее воздуха, растворим в воде. (пример растворимости газа в водеэто газированная вода).
При обычной температуре и повышенном давлении сжимается и испаряясь,
образует снегообразную массу, называемую «сухим льдом».
В химическом отношении СО2 – кислотный оксид – это значит,
что он может взаимодействовать - с водой
СО2 + Н2О == Н2СО3 (такой кислоты в природе не существует, а существует
раствор углекислого газа в воде)
- с основным оксидом
СО2 + МgО -- МgСО3
Реакция взаимодействия с основанием протекает в 2 ступени:
1) СО2 + Са(ОН)2 == СаСО31 + Н2О
При дальнейшем пропускании через этот раствор углекислого газа осадок
исчезает
2) СаСО3 + Н2О + СО2 == СаН(СО3)2
Если прокипятить раствор СаН(СО3)2 , то происходит реакция
3) СаН(СО3)2 == СаСО31 + Н2О + СО21
Химическая реакция № 1 часто используются в быту при побелки
гашеной известью стен, деревьев, бордюров. На поверхность наносится раствор
Са(ОН)2 при высыхании он поглощает углекислый газ, высыхает и образуется
осадок СаСО3. Поэтому при нанесении извести мы видим серый прозрачный цвет,
а при высыхании белый.
Получение СО2 .
В промышленности углекислый газ получают:
а) при обжиге известняка:
CaCO3 = CaO + CO2
б) в процессе брожения:
C6H12O6 = 2C2H5OH + 2CO2
в) большие количества СО2 содержатся в топочных газах - продуктах сгорания
углеводородного топлива.
В лаборатории СО2 можно получить, действуя на мрамор соляной кислотой:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O
Применение СО2
Углекислый газ применяют:
а) для получения карбамида
б) в производстве соды
в) в виде сухого льда в качестве хладагента при охлаждении пищевых продуктов,
например мороженого.
г) в качестве консерванта - углекислым газом заполняют овощехранилища.
ПРООЕКТ
Выполнила ученица 9 класса
МОУ СОШ №81
Коробицина А.
Цель исследования:
Цель изучения литературы состояла в установлении состава и
представителей драгоценных камней, основа которых оксид кремния.
В результате изучения соответствующей литературы было
определено, что таких минералов очень много. С разновидностями оксида
кремния - драгоценными камнями связано очень много легенд и суеверий.
В данном проекте представлены наиболее известные и интересные
представители оксида кремния, дано их описание, указаны разновидности.
Кварц
Цвет: прозрачные и полупрозрачные окрашенные и
неокрашенные кристаллы.
Минерал: Кристаллы кварца растут поперек рудной жилы.
Кварц - кристаллическая форма диоксида кремния,
устойчивая при температуре ниже 870 градусов Цельсия. Из
кварца состоят пески и песчаники. Химическая формула:
щиоксид кремния SiO2
Происхождение названия: Свое название кварц получил от немецкого
слова "кверерц", что означает "поперечная руда".
Разновидности: Прозрачные, как вода, и бесцветные кристаллы кварца называют горным
хрусталем. Окрашенные прозрачные разновидности кварца являются драгоценными камнями.
Это аметист (фиолетовый цвет), компастельский рубин (красный цвет), морион (темнокоричневый цвет), раухтопаз (дымчатый прозрачный кристалл), цитрин (лимонно-желтый
цвет), сердолик (полупрозрачные кристаллы красного, розово-красного и бледно-розового
цветов).
Аквамарин
Цвет: светлый зеленовато-голубой, реже голубовато-зеленый.
Цвет минерала можно сравнить с цветом морской воды
тропических широт, причем в разных направлениях окраска
камня различается. При нагревании кристаллы аквамарина могут
изменить зеленый цвет своей внешней части на голубой.
.
Изумруд
Цвет: лучшие прозрачные кристаллы изумруда имеют темно-зеленый
цвет, цвет листьев свеклы, и форму удлиненных шестигранных призм.
Название «изумруд» произошло от персидского слова «зумрунди».
Другое название изумруда - зеленый лед. Изумруд является
прозрачным бериллом. Окраска минерала зеленая, кристаллы прозрачные. Блеск - стеклянный. Твердость - 7,5-8,0; плотность -2,8
г/смЗ. Основные месторождения: Россия, Австралия, Намибия,
Норвегия, Африка
Аметист
Цвет: варьируется от почти бесцветного бледно-фиолетового,
голубовато-фиолетового до пурпурного, темно-фиолетового, почти
черного.
Под действием солнечного света аметист постепенно теряет свою фиолетовую окраску и
обесцвечивается. При нагревании до температуры 300 градусов Цельсия он полностью
утрачивает свой прекрасный фиолетовый цвет. Аметист - самый ценный минерал в группе
разновидностей кварца. На Руси аметист называли "вареником". По старинным преданиям
аметист обладает сверхъестественной силой. В одной из русских рукописей (1672 год)
сказано: "Аматист есть камень цветом вишнев, а родится в Индии, сила того камня есть:
пьянство отгоняти, мысли лихие отдаляти, добрый разум делает и во всех делах помочь
дает
Сердолик
Цвет: оранжевый, оранжево-красный, буро-красный
Минерал: оранжевый, красно-оранжевый, до глубокого цвета халцедон
(скрытокристаллическая, тонковолокнистая разновидность
|кварца).
Происхождение названия: Сердолик - слово русское, пришедшее из
древности, и означает радующий сердце..
Опал
Цвет: Чистый опал бесцветен, но почти всегда он более или менее "молочный" и
непрозрачный или окрашен в различные тусклые тона окисью железа и
другими примесями. Главное достоинство опала -способность излучать
последовательно различные лучи под действием солнечного света, вызывать
разнообразную игру цветов. Известны три вида опала: черный опал, имеющий
очень темный синий цвет со "вспышками" других цветов; огненный опал
оранжево-красного цвета и белый опал. Черный опал стоит очень дорого - 20 000 долларов
за 2 г. Самые крупные опалы встречаются в Австралии. Минерал: по химическому составу
представляет собой кремнезем, содержащий некоторое количество воды,- благородный
опал от 6 до 10%. Химическая формула: полигидрат диоксида кремния 8Ю2*хН2О.
Амулеты из этого минерала носили на шее во избежание всяких
кровотечений. Слоистый разноцветно-полосатый или узорчатый халцедон
называют агатом. Грубослоистые агаты получили название оникса. Халцедон
с большим количеством примесей в виде тонко рассеянного красящего
вещества называют яшмой.
Хризолит
Цвет: прозрачный камень, от желтовато-зеленого цвета до цвета темного
шартреза.
Минерал: часто встречается под другим названием - оливин, или под
названием, которое любят употреблять ювелиры-профессионалы перидот, ортосиликат железа-магния (Мg,Fе)2SiO4 Происхождение
названия: Название "хризолит" уходит своими корнями в Древнюю
Грецию и в переводе обозначает золотой камень. Плиний использовал его
для обозначения золотисто-желтых камней, и иногда по ошибке путал хризолит с топазом. Из
истории камня. Красивый, ограненный хризолит входит в число регалий Российской короны.
Он имеет оливково-зеленую окраску и является исключительно чистым, не считая нескольких
почти невидимых трещин внутри, не достигающих поверхности камня. Крупная, слегка
выпуклая площадка окружена ступенчатыми гранями. Огранка низа менее обычна и состоит из
многочисленных неправильных четырехугольных граней. Камень имеет удлиненную форму с
размерами по пояску 5,2*3,5 см и высотой 1,05 см. Вес камня 192,75 метрических карата. В
прошлом он был заключен в красивую оправу вместе с тридцатью бриллиантами. Этот
великолепный оливин ныне находится в Алмазном фонде в Москве. Среди других уникальных
оливинов нужно отметить камень весом 146 карат, экспонирующийся в Геологическом музее в
Лондоне.
Хризолит как драгоценный камень был известен за 4000 лет до н. э. Чаще всего он
встречается вместе с пиропом в алмазоносных породах.
Цитрин
Цвет: все оттенки желтого, от янтарного до янтарно-коричневого. Минерал: В природе цитрин
встречается довольно редко, однако еще в средние века его получали
искусственно путем обжига кристаллов аметиста. Они довольно прочные,
но по сравнению с топазами они мягче, и блеска и них поменьше.
Происхождение названия: Название произошло от латинского сitreus лимонно-желтый. Название «цитрин» происходит от латинского слова
сitreus - лимонный. Это название он получил благодаря своему цвету.
Другие названия минерала и его разновидностей: золотистый топаз,
испанский топаз. Цитрин является разновидностью кварца. Окраска
минералов чаще всего бывает золотисто-желтой, бледно-желтой, буровато-желтой, янтарной.
Блеск - стеклянный. Твердость - 7,0; плотность – 2,6 г/см3. Основные месторождения: Россия,
Казахстан, Испания, Франция, Бразилия, США, Мадагаскар.
ПРОЕКТ
Выполнила ученица 9 класса
Негра Кристина
Цель исследования:
Используя литературу, изучить историю открытия стекла,
познакомиться с различными видами стекла, способами получения
разноцветных стекол.
История стекла.
История стекла уходит в глубокую древность. Известно, что в
Египте и Месопотамии его умели делать уже 6000лет назад.
Вероятно, стекло начали изготавливать все же позже, чем первые
керамические изделия, так как для его производства требовались
более высокие температуры, чем для обжига глины. Если для
простейших керамических изделий было достаточно только глины,
то в состав стекла необходимо минимум три компонента.
СТЕКЛА, СТЕКЛА, СТЕКЛА...
Перефразируя И. А. Крылова, можно сказать: «Что стекла
разны, всякий знает». Что без стекла современному
человеку пришлось бы худо, – тоже. Что в составе
подавляющего большинства стекол есть двуокись
кремния, тоже, пожалуй, знают почти все. А вот
соотношение различных окислов в составе различных
стекол известно лишь химикам. В «нормальном» стекле
75,3% SiO2, в бутылочном – 73, оконном – 72,
электроламповом – всего 69,4%. Зато в высокопрочном
стекле «пирекс», отличающемся также повышенной
химической стойкостью, двуокиси кремния 80,9% – больше,
чем в любом другом стекле, кроме, конечно, кварцевого.
Стекло можно сварить из одного кварцевого песка,
химическая формула которого SiO2.
Основной состав оконного стекла Na2CaO6SiO2.
Оконное обычное стекло получают сплавлением при высокой
темперетуре
песка,соды
и
известняка:
Na2Co3+CaCo3+6SiO2=Na2O*Cao*6SiO2+2CO2
Однако частичная замена натрия, кальция или кремния на другие
элементы позволяет получать разнообразные сорта стекла. Кварцевое,
хрустальное, бутылочное, посудное, электроламповое, зеркальное,
пористое (пеностекло), защитное, архитектурно-строительное,
светотехническое, стекло для световодов и стеклосфер, оптическое,
лабораторное - вот далеко не полный их перечень.Вводя внутрь
стеклянного листа металлическую сетку, получают AРМИРОВАННОЕ
СТЕКЛО.Трехслойное стекло (триплекс) изготавливают склейкой листа
пленки с двумя листами стекла.
Издавна человек научился применять химические соединения для
окрашивания стекла. В древности было известно, что стекло в
зависимости от примесей может иметь различный цвет: синий (от
оксида кобальта СоО), зеленый (от оксида хрома СrO3 или оксида меди
СuО), фиолетовый (от оксида марганца Мn2O3), розовый (от
селена).Добавляя соли золота и селена, получают рубиновые стекла.
При медленном охлаждении стекла, мельчайшие частицы золота
равномерно распределяются по всей массе расплава. Вкрапленные
частицы неразличимы даже в микроскоп, но окрашивают стекло в
интенсивно красный цвет.
Из рубинового стекла сделаны пятиконечные звезды Кремля.
Площадь остекления каждой звезды составляет около 6 м2. Интересно
отметить, что поверхность звезды состоит из трех слоев: стекла:
рубинового, хрустального и молочно-белого. Верхний слой - рубиновое
стекло разных оттенков. Это позволяет оттенить лучистую форму звезд.
Внутренний слой - молочно-белое стекло. В дневное время красное
стекло, освещенное снаружи, а не на просвет, кажется почти черным.
Прослойка молочного стекла отражает большую часть дневного света,
смягчая темноту рубинового стекла. Кроме того, молочно-белое стекло
хорошо рассеивает свет ламп накаливания, размещенных внутри звезды.
Промежуточный слой - хрустальное стекло - придает остеклению
прочность. Ведь на высоте башен Московского Кремля очень сложные
атмосферные условия: град, ураганный ветер и т. д. Рецепты
соединений, интенсивно окрашивающих стекло, сохранялись в
строжайшей тайне и передавались по наследству из поколения в
поколение.
Цветные стекла не утратили своего значения и в наши дни.
Рецептура получения цветных стекол непрерывно расширяется.
В начале XX в. стали применяться соединения селена,
которые окрашивают стекло в красные, розовые и оранжевые тона.
После внедрения в 30-х гг. оксидов редкоземельных элементов в
промышленности палитра художественного стекла значительно
расширилась - была получена недостижимая ранее полутоновая окраска
всех цветов спектра. Введение в стекло оксида алюминия А12О3 вместо
оксида кремния (IV) придает стеклу повышенную механическую
прочность. Из такого стекла изготавливают специальные бутылки для
насыщенных углекислым газом напитков (шипучих). Они могут
выдерживать давление до 2106-3106 Па. Стекла, защищающие от
инфракрасных, ультрафиолетовых и чрезмерно ярких видимых лучей,
получают, вводя различные красители. Такие стекла применяют как
защитные приспособления при сварочных работах, в металлургии и
пр.Специальные стекла, устойчивые к различного рода радиоактивным
излучениям и потокам медленных нейтронов, получают, вводя в их
состав элементы с высоким порядковым номером - свинец, висмут,
вольфрам и др. Стекло, в котором практически отсутствует отражение
(невидимое стекло), создали польские специалисты из г. Зелена Гура.
Такие стекла необходимы как в науке и технике, так и в быту.
Например, световые блики и отражения часто мешают прочесть надпись
за стеклом шкалы прибора, рассмотреть картину и т. д.
РАСТВОРИМОЕ СТЕКЛО.
Самый распространенный клей – силикатный, он же
растворимое стекло, метасиликат натрия Na2SiO3. Это знает каждый
школьник, но это не совсем верно. В растворимом стекле наряду с Na2SiО3
содержатся и более сложные силикаты натрия. Помутнение силикатного клея
– результат отщепления части молекул SiO2. Этот клей плохо пристает к
резине, потому его лучше держать в сосуде с резиновой, а не корковой или
тем более стеклянной пробкой.
Кварцевое стекло
Его получают плавлением чистого кварцевого песка или
горного хрусталя, имеющих состав SiO2. Для изготовления кварцевого
стекла требуется очень высокая температура (выше 1700°C).
Расплавленный кварц обладает высокой вязкостью и из него трудно
удаляются пузырьки воздуха. Поэтому кварцевое стекло часто легко узнается
по заключенным в нем пузырькам. Важнейшим свойством кварцевого стекла
является способность выдерживать любые температурные скачки. Например,
кварцевые трубы диаметром 10...30мм выдерживают многократное
нагревание до 800...900°C и охлаждение в воде. Брусья из кварцевого стекла,
охлаждаемые с одной стороны, сохраняют на противоположной стороне
температуру 1500°C и потому используются в качестве огнеупоров.
Тонкостенные изделия из кварцевого стекла выдерживают
резкое охлаждение на воздухе от температуры выше 1300°C и потому с
успехом используются для высокоинтенсивных источников света. Кварцевое
стекло из всех стекол наиболее прозрачно для ультрафиолетовых лучей. На
этой прозрачности отрицательно сказываются примеси оксидов металлов и
особенно железа. Поэтому для производства кварцевого стекла, идущего на
изделия для работы с ультрафиолетовым излучением, предъявляются особо
жесткие требования к чистоте сырья. В особо ответственных случаях
кремнезем очищается переводом в тетрафторид кремния SiF4(действием
плавиковой кислоты) с последующим разложением водой на диоксид
кремния SiO2и фтороводород HF.
Хрусталь, хрустальное стекло
Хрусталь, хрустальное стекло – это силикатное стекло, содержащее
различное количество оксида свинца. Часто на маркировке изделия
указывается содержание свинца. Чем больше его количество, тем выше
качество хрусталя. Хрусталь характеризуется высокой прозрачностью,
хорошим блеском и большой плотностью. Изделия из хрусталя в руке
чувствуются по массе.
Строго хрусталем называют свинцово-калиевое стекло.
Хрустальное стекло, в котором часть K2О заменена на Na2O, а часть
PbO заменена на CaO, MgO, BaO или ZnO, называют полухрусталем.
Считают, что хрусталь был открыт в Англии в XVII столетии.
Стеклопластики и стеклотекстолиты
Первыми называют материалы, получаемые путем горячего
прессования стекловолокна, перемешанного с синтетическими смолами.
В качестве смол чаще всего используют полиэфирные, фенольные,
эпоксидные и карбамидные. В стеклопластиках стекловолокно играет
роль армирующего материала, придающего изделиям высокую
механическую прочность при малой плотности. Они успешно
конкурируют с алюминием и сталью.В строительстве стеклопластики
(волнистые и плоские) применяют для покрытия крыш и для устройства
внутренних перегородок. В судостроительной промышленности из них
делают корпуса лодок и катеров, в электротехнической их применяют
для изготовления аккумуляторных батарей, а в угольной – для труб и
призабойных стоек. В некоторых странах из них изготавливают кузова
автомобилей, не подвергающиеся коррозии. Стеклопластики на основе
стеклянных тканей называют стеклотекстолитами. Их получают
пропиткой теми же смолами стеклотканей. Затем заготовки сушат,
разрезают на куски определенного формата, собирают в пакеты и
прессуют под давлением.
Стеклопластики изготавливают также на основе нетканых
стекломатериалов. По сравнению со стеклотекстолитами последние
имеют меньшую прочность на разрыв. Эти материалы идут на
изготовление облицовочных изделий, жесткой кровли, стеклошифера,
стекло-черепицы, оконных проемов.
Посуда из стекла
Качество посуды зависит от состава стекла, способа ее выработки и
характера декоративной обработки. Самым дешевым стеклом является
кальциево-натриевое. Для посуды улучшенного качества используют
кальциево-натриево-калиевое стекло, а для посуды высших сортов –
кальциево-калиевое. Самые лучшие сорта посуды изготавливают из
хрусталя.
Посудные изделия вырабатывают выдуванием или прессованием.
Выдувание, в свою очередь, бывает машинным и ручным. Способ
выработки, естественно, отражается на качестве посуды. Сложные по
форме и художественные изделия изготавливают только ручным
способом. Прессованные изделия легко отличаются от выдутых
характерными мелкими неровностями на поверхности, в том числе и на
внутренней. На выдутых изделиях они отсутствуют.
«Безопасные» стекла
Вероятно, каждому городскому жителю довелось видеть
на автотранспорте разбитое лобовое стекло. Первым из «безопасных»
стекол, примененных для остекления автомобилей, был триплекс. Он и
в настоящее время несет свою службу. При ударе на триплексе
образуются многочисленные радиальные и концентрические трещины,
но не осколки. Это резко снижает возможность ранения осколками
стекла пассажиров. Триплекс состоит из пакета, образованного из двух
или более листов обыкновенного стекла, между которыми проложена
прозрачная пластичная пленка, прочно соединенная со стеклом
склеивающим составом. Благодаря прочной склейке образующиеся при
ударе осколки удерживаются на прокладке. Наиболее широко
распространенным является трехслойный триплекс. В качестве
органической прокладки в нем используют целлулоид. Его
изготовление включает следующие операции: стекла покрываются с
одной стороны раствором желатина в воде и высушиваются,
целлулоидная прокладка обрабатывается с двух сторон дигликолевоспиртовым составом, собранный пакет помещается в вакуум, а затем
подогревается до 100°C и прессуется в автоклаве при давлении около
15атм. Заключительной операцией после обточки абразивными кругами
является шпаклевка кромок триплекса смолистыми составами,
предотвращающая действие воды на желатин и расслаивание изделия.
В промышленном строительстве широко применяют
«армированное» стекло, внутрь которого введена металлическая сетка.
Это стекло также может быть отнесено к безопасным, так как при ударе
его осколки не рассыпаются, а удерживаются сеткой. «Армированные»
стекла
обладают
противопожарными
свойствами,
поскольку
задерживают развитие пламени в помещениях. Это происходит потому,
что от пламени такие стекла не высыпаются из рамы, а лишь
растрескиваются. В результате
сквозняков, раздувающих огонь.
они
препятствуют
образованию
Фотохромные стекла
Фотохромные стекла изменяют окраску под действием излучения. В
настоящее время получили распространение очки со стеклами, которые
при освещении темнеют, а в отсутствие интенсивного освещения вновь
становятся бесцветными. Такие стекла применяют для защиты от
солнца сильно остекленных зданий и для поддержания постоянной
освещенности помещений, а также на транспорте. Фотохромные стекла
содержат оксид бора B2O3, а светочувствительным компонентом
является хлорид серебра AgCl в присутствии оксида меди(I) Cu2O. При
освещении происходит процесс
AgCl – [hν (свет)] → Ag0+Cl0
Выделение атомарного серебра приводит к потемнению стекла. В
темноте реакция протекает в обратном направлении. Оксид меди (I)
играет роль своеобразного катализатора.
При интенсивном облучении стекла (в том числе и лабораторного) γлучами нейтронами и в меньшей мере α-, и β-лучами также происходит
окрашивание стекла (чаще в темные и черные цвета). Это связано с
изменением структуры стекла и образования ионов, которые играют
роль «цветовых центров». При нагревании стекла до температур,
близких к температуре размягчения, окраска исчезает.
Тема объявлена. Участники
готовятся к защите собственных
проектов
Тема первого проекта
«Аллотропные видоизменения
углерода»
Продукт горения аллотропных
видоизменений углерода - углекислый газ.
«СО2 – кислотный оксид» - тема второго
проекта.
«Оксид кремния – кислотный оксид» тема третьего проекта.
В природе SiO2 это одно
из соединений, слагающих земную кору, а разновидности его - это
драгоценные камни и следующий проект познакомит нас с составом и
представителями драгоценных камней, основа которых оксид кремния.
В результате изучения соответствующей литературы было
определено, что таких минералов очень много. С разновидностями
оксида кремния - драгоценными камнями связано очень много легенд и
суеверий. В данном проекте представлены наиболее известные и
интересные представители, дано их описание, указаны разновидности.
Проект «Стекло и изделия из стекла» познакомит нас с историей
стекла, изделиями из различного стекла.
Перефразируя И. А. Крылова, можно сказать: «Что стекла
разны, всякий знает». Что без стекла современному
человеку пришлось бы худо, – тоже.
Выставка « Разноцветные стекла, изделия из стекла»