Интегрированный урок "Ода химии"

Форма урока: урок –путешествие.

1. Изучить историю открытия стекла, его состав, основные свойства, практическое применение.
2. Развить навыки воображения, сравнения; умения анализировать с учетом хронологического времени.
3. Содействовать эстетическому воспитанию учащихся, развивать уважение к опыту человечества.

1. Портрет М.В. Ломоносова.
2. Набор слайдов “Виды Кремля”.
3. Видеофильм “М.В. Ломоносов”.
4. Учебная коллекция “Стекло и изделия из стекла”.
5. Выставка изделий из цветного, хрустального, химического стекла.
6. Музыкальное оформление (Л.В. Бетховен “Лунная соната”).
7. Выставка научно –популярной и специальной литературы.

Девиз урока:

“Пою перед тобой в восторге похвалу
Не камням дорогим, ни злату, но Стеклу”

М.В. Ломоносов

 Ход урока:

Учитель химии:

“Неправо о вещах те думают, Шувалов,
Которое Стекло чтут ниже Минералов,
Приманчивым лучом блистающих в глазах:
Не меньше польза в нем, не меньше в нем краса”.
“Пою перед тобой в восторге похвалу
Не камням дорогим, ни злату, но Стеклу!”.
“Ну что от недр земных радость, произошло
Любезное дитя, прекрасное стекло.
Мы должны здравия и жизни часть
Стеклу, какую надлежит ему хвалу придать”. [ 4 ]

Ребята, я не случайно начала наш урок с “Письма о пользе стекла”, написанное известным русским ученым М.В. Ломоносовым, ибо наш урок ни что иное, как Ода Стеклу, а изучая литературу вы знаете, что ода –это хвалебная песнь в честь кого –то, чего –то. Сегодня мы воздаем Оду Стеклу. Вы побываете у финикийских купцов, у стеклодувов древнего Египта, постоите несколько мгновений на площади перед средневековым собором, побываете в лаборатории М.В. Ломоносова, где он произнес известные слова: “Ко стеклу весь свой труд приложу”; в цехах, где варят стекло особого состава –хрусталь и, наконец, на Красной площади, перед Кремлем, увенчанным рубиновыми звездами.

Нам бы очень хотелось, чтобы, уходя с урока, вы относились к предметам, изготовленным из стекла, не только как к холодным вещам, а как к волшебству, как к фантазии, как к сказке, чуду, сотворенному руками человека.

Учитель истории: На какое –то мгновение представьте себе картину: бушующее средиземное море. Плывут на корабле финикийские купцы. Из –за непогоды пришлось ввести свой корабль, груженный содой, в небольшую бухту и высадиться на пустынный африканский берег. Сильный ветер гнал тучи, усталые и озябшие путники мечтали развести костер, чтобы согреться и поесть. Не найдя на берегу камней, матросы принесли с корабля большие куски соды, на них поставили котел и разожгли костер. Ветер рвал языки пламени, вода быстро закипала. Путешественники были довольны, а на утро, собираясь в путь, они заметили в углях костра чудесный, сверкающий на солнце слиток, похожий на драгоценный камень. Так, по рассказу древнеримского ученого Плиния Старшего, родилось стекло от союза песка, соды и огня. Насколько точен этот рассказ или легенда, сказать трудно, но из песка, того самого песка, по которому мы ходим, действительно, благодаря волшебным превращениям, получается замечательный материал.

Учитель химии: Старинная легенда приписывает изобретение стекла древним финикийцам, которые будто бы случайно сплавили соду –карбонат натрия с песком –оксидом кремния (IV). Легенда не слишком правдоподобна: для получения такого стекла нужна очень высокая температура, которая вряд ли достигается в костре. Конечно, можно сварить стекло из одного песка, не прибавляя к нему никаких веществ, но для этого нужна температура примерно 1700⁰. В настоящее время такое стекло варят в специальных печах, оно обладает интересным свойством: если его бросить раскаленным в холодную воду, то оно не треснет, т.к. такое стекло не боится скачков температуры. Называется оно кварцевым и находит широкое применение. Если добавить к такому стеклу соду, как это сделали финикийские купцы, тогда температура плавления станет более низкой – примерно 1400⁰. Правда, такое стекло будет непрочным и растворимым в воде, так что стакан из него делать не следует. Такое стекло так и называется –растворимое. Как же образуется такое стекло, какой имеет химический состав?

Оксид кремния (IV), имея кислотный характер, при сплавлении реагирует с содой, и в специальных стекловаренных печах идет реакция:

Жидкое стекло применяется при изготовлении несгораемых тканей, пропитки деревянных изделий, в качестве силикатного клея и т.д.

А как же получить то самое стекло, которым мы пользуемся в повседневной жизни, из которого можно изготовить химическую колбу, красивую вазу или застеклить им окно? Оказывается, если в смесь песка и соды добавить еще одно вещество известняк –карбонат кальция, то мы получим то, что хотим: твердый, прозрачный, нерастворимый в воде, химически стойкий продукт. В данном случаи происходит подобная реакция:

В итоге при взаимодействии силиката натрия, силиката кальция и оксида кремния (IV) образуется обычное оконное стекло:

Учитель химии: Стеклоделие возникло в Древнем Египте около 5 –6 тыс. лет назад. Навыки работы передавались из поколения в поколение. Мастера и его помощники были настоящими волшебниками. Искусный и опытный мастер мог определить момент готовности стекла на глаз. В то время научились окрашивать стекла, добавляя в сырьевую смесь в качестве красителей оксиды некоторых металлов. Оксид хрома (III) делает стекло зеленым, оксид кобальта (II) придает синий цвет и т.д. Кроме цветного научились изготовлять и дутое стекло. Спрос на стеклянные изделия стал возрастать.

Учитель истории: Египетские мастера создавали великолепные стеклянные изделия. По египетской моде знатные мужчины и женщины носили на плечах широкие, пестрые воротники, украшенные бусами из разноцветного стекла, фаянса и цветных камней. Много ожерелий было найдено в Ахетоне, но собрать их не так просто: нити истлели и бусы распались. С изобретением стекла в домах знати Ахетона появились сосуды из черного и цветного стекла для благовоний.

Учитель химии: Стеклоделие развивалось далее. Постоянно обнаруживались новые свойства стекла. Египетские стеклодувы научились получать смальту –кусочки непрозрачного стекла разного цвета, разного размера. Варили смальту в специальных печах, стеклодувы старались получить в одном цвете различные оттенки. В золоте удалось создать более 25 тонов, в зеленом –34. Мастера заметили, что свинец и известь усиливают яркость цветов. Костная мука “глушила стекло”, делая его матовым. Благодаря получению цветных стекол появились великолепные витражи. Слово “витраж” происходит от французского, что означает “оконное стекло”. Витражи делают из кусков разноцветного стекла и стекол, расписанных красками.

Звучит музыка Бетховена.

Учитель истории: Над морем городских крыш, устремив ввысь свои башни, как маяк, возвышается готический собор. Без него невозможно представить средневековый город. Гигантские готические соборы высотой с 15 –20 этажные современные здания не кажутся громоздкими и массивными. Они похожи на тончайшее каменное кружево. Собор кажется легким, воздушным. Почти все пространство стен заполняют окна с огромными плоскостями разноцветных стекол, которые заменили собой живопись на стенах. Над входом распускается огромная роза, при лучах солнца громада храма словно оживает, преображается. Игра света и тени придает зданию необычайную легкость. Через витражи в собор вливается причудливый свет. Загорелись, переливаясь тысячью огней узоры на огромных окнах –витражи. Они напоминают весеннюю поляну с ярким ковром цветов, меняются на протяжении суток и в разное время года. Витраж с восходом солнца пробуждается, а с наступлением темноты гаснет. Настоящее чудо!

Кадры из видеофильма “М.В. Ломоносов”.

Учитель химии: Основоположником научного подхода к производству стекла в России был гениальный ученый М.В. Ломоносов. Плавка стекла –это его стихия.

В Петербурге, на Васильевском острове, недалеко от берегов Невы, в небольшом домике размещалась лаборатория Михаила Васильевича. Дымя, горели печи, кругом стояли весы, ступки для растирания, смешивания красителей, в ящиках –груды разноцветных стекол. С утра, еще при свечах Ломоносов начинал свою работу, он экспериментировал, возрождал сложное искусство смальты, секрет которого был утерян. Михаил Васильевич вместе со своими учениками провел около 2 тысяч плавок, получил новые виды окрашенных стекол. И главное его детище – мозаики. Со своими учениками он создал их более 40. Самая большая работа Михаила Васильевича Ломоносова –“Полтавская битва” размером 6,5 м х 4 м. Академия наук итальянского города Болонья за создание мозаик по цвету и художественным качествам, не уступавшим лучшим древнеримским мозаикам из природных камней, избрала русского ученого своим Почетным членом.

Учитель истории: В императорском стекольном заводе в Петербурге выполняли необыкновенный заказ. В цехе, которые мастера называли “Хрустальным шатром”, стоял неумолкающий ни на минуту звон. Здесь варили стекло особого состава –хрустальное. В это время в одной из комнат завода в тишине, куда не долетал шум из цехов сидел, склонившись над чертежами, инвентор Иван Алексеевич Иванов. Перед ним лежал проект, утвержденный самим царем, в котором ничего изменить нельзя. Иван Алексеевич ломал голову над тем, как придать этому громоздкому сооружению хоть немного изящества. Заказ был необычный: в подарок персидскому шаху из хрустального стекла делали … кровать!

Недавно ему отослали хрустальный бассейн, и шаху вздумалось пожелать, чтобы в этом бассейне стояла кровать, а вокруг нее били фонтаны, освежая воздух в летний зной.

Учитель химии: Что же такое хрусталь? Чем он отличается от простого стекла? В XVIII в. впервые в Англии, затем в Чехии в стеклянную массу стали добавлять оксид свинца (II). Стекло получалось тяжелым, чистым как горный хрусталь, отсюда и произошло название. В  XVIII в. его стали гранить так же, как и драгоценные камни –“алмазной гранью” и хрусталь заискрился всеми цветами радуг в руках умелых мастеров.

Учитель истории: Наконец кровать была готова. Нигде во всем мире еще не делали из стекла столь громадное сооружение. Ранним февральским утром 1862 г. по заснеженным улицам Петербурга медленно двигался обоз. Подарок везли в Тегеран. Дорога была долгой и трудной. По чертежам начали сборку кровати во дворце шаха. Увидев подарок, шах был буквально поражен. Зал, в котором установили кровать, шах велел назвать “Храмом хрустального престола”.

Учитель химии: Ребята, вы видите, что существует много видов стекла: цветное, кварцевое, хрустальное, растворимое, обычное оконное. Каких только стекол не получают на заводах в наши дни! Благодаря разнообразным добавкам, тонкому изменению состава и структуры стекло удается делать закаленным и прочным, гибким и упругим, небьющимся, даже легким и пористым, как губка. Цвет варьируют от молочно –белого до черного. А получение стеклянных нитей, из которых затем плетутся жаропрочные, огнезащитные стеклоткани? Среди этого великого разнообразия есть и стекла, не изменяющие своей прозрачности под действием радиации, это происходит благодаря добавлению в обычное стекло оксида цезия, который принимает на себя “удары радиации”, изменяют свой химический состав, оставляя при этом основные компоненты стекла в неприкосновенности. Если в стеклянную массу добавить ничтожное количество мелкораздробленного золота, такое стекло станет ярко –красным –“рубиновым”.

Показ слайдов “Виды Кремля”.

Учитель истории: По –новому прекрасным стал Кремль, когда над его древними башнями осенью 1937 г. зажглись алые звезды. Разве можем мы сейчас представить Кремль без них? Звезды, вделанные в огромный каркас из нержавеющей стали весом 1,5 т, с размахом лучей 4 м, отлитый из двух слоев стекла –белого и рубинового, освещены внутри мощными лампами. В 1974 г. придумали, как еще ярче зажечь московские звезды: для этого сварили четырехслойное стекло, да еще разных оттенков для большей контрастности. Теперь, говорят, навека, вышневолодские мастера крепко свое дело знают.

Учитель химии: Сегодня вы познакомились с отдельными эпизодами из истории стекла. Неисчерпаемы возможности этого удивительного материала, искусственно созданного человеком много веков назад.

Возможно, эта тема вызвала у вас интерес, удивление, а может, восторг перед необычайными превращениями обычных веществ. Предоставляю слово библиотекарю нашей гимназии, которая познакомит с выставкой литературы. Это поможет вам проникнуть в тайны стеклянного чуда, которое сотворили руки человека.

Список литературы:

1. Л.Ю. Аликберова “Занимательная химия”, Москва “Аст –Пресс”, 1999 г.;
2. М. Грабарь “Пластический ансамбль предметов в стекле”, Москва “Советский художник”, 1978 г.;
3. М. Колтун “Мир химии”, Москва “Наука”, 1987 г.;
4. М.В. Ломоносов, Г.Р. Державин “Избранное”, Москва “Правда”,1984 г.;
5. И.С. Степанова “Декоративное искусство”, Москва “Советский художник”, 1989 г.