Урок-аукцион "Силикатная промышленность"

Тип урока: Урок самостоятельного изучения материала.

Вид урока: Урок-аукцион с ролевыми фрагментами.

Цели урока: Сформировать представления о силикатной промышленности, о производстве керамики, стекла и цемента. Показать применение соединений кремния для нужд человечества. Познакомить учащихся с производствами силикатной промышленности нашей области.

Задачи урока:

1. Научить детей самостоятельно находить необходимый материал к изучаемой теме.
2. Активизировать способность учащихся говорить “химическим языком”, выражать свои мысли терминологически грамотно и свободно.

План урока

1. Вступительное слово учителя.
2. Аукцион.
3. Работа учащихся в рабочих тетрадях.
4. Заключительное слово учителя.

Организация урока:

Для проведения урока требуется серьезная предварительная подготовка:

• Подбор материала с каждым участником аукциона.
• Подготовка аудитории.

Оборудование: образцы глины и кварцевого песка, изделий из стекла, фарфора и фаянса, фотографии.

Ведущий аукциона. Уважаемые господа!

Сегодня на торги нашего аукциона выставлены два природных минерала: кварцевый песок и глина (каолин). Ценой оплаты за минералы будут ваши доводы о производимой продукции и о пользе этой продукции человечеству. Всех присутствующих на торгах прошу записывать в ваши учетные тетради ход наших торгов.

Заявки на участие в аукционе были поданы из разных министерств силикатной промышленности. Силикатная промышленность занимается производством различных строительных материалов, стекла и керамики из природных силикатов. Первым заявку подало Цементное министерство. Слушаем ваши доводы.

Министр. Нам для производства цемента необходима глина (каолин). Цемент – это основной строительный материал. Без него не может существовать строительство любого масштаба – это и строительные блоки, и плиты, и трубы, и кирпич, и бетон, и шлакобетон, и железобетон. Посмотрите, сколько было построено благодаря цементу.

Технолог. Цемент – это вяжущие материалы, употребляемые в строительстве для скрепления между собой твердых предметов. Только в редких случаях в природе встречаются такие известняковые глины, в которых глина и известняк находятся в том самом состоянии, которое требуется для изготовления портланд–цемента. Мощные залежи такого цементного камня находятся у нас на Черноморском побережье Кавказа. В промышленности цемент получают спеканием глины и известняка в специальных вращающихся печах. Цементным клинкером называют продукт обжига смеси глины и известняка, а цементом – мелкозернистый клинкер с минеральными добавками, регулирующими его свойства. Если смешать порошок цемента с водой, то образуется цементное тесто, или, как его называют строители, “раствор”, который постепенно затвердевает. Вяжущие свойства цемента обусловлены способностью цементных минералов взаимодействовать с водой и оксидом кремния (IV) и при этом затвердевать, образуя прочную камневидную структуру. При добавлении к “раствору” песка или щебня в качестве наполнителя получают бетон. Прочность бетона возрастает, если в него вводится железный каркас, - получается железобетон, из которого готовят панели для зданий, блоки перекрытий, фермы мостов и т. д. Недавно удалось совместить бетон и дерево, этот материал очень удобен, его легко резать и самое главное – он экологически чистый.

Историк. Цемент был известен еще римлянам, которые получали его из извести, вулканического пепла и жженой извести. Например, из цемента был сделан водовод, проложенный по самому большому из построенных римлянами мостов длиной 275 м и высотой 49 м, перекинутым через речку Гардон у города Ним свыше 2000 лет назад. А при восстановительных работах в Москве уже в 1817-1821 годах инженером Е. Г. Челиевым (Челидзе) был разработан способ получения цемента из глины и известняка. Но рецепт был забыт. А в 1824 году каменщик Д. Аспдин в Англии получил патент на производство цемента, похожего на портландский камень, который добывали около города Портланда.

Краевед. При растущем спросе на жилье требуется и все больше цемента. По всей нашей округе много больших и малых производств цемента и других строительных материалов. В Одинцово находится завод “Стройиндустрия”, большие строительные заводы есть в Голицыно, в Тучково.

Ведущий аукциона. Большое спасибо Цементному министерству. Второй поступила заявка от Стекольного министерства.

Министр. Нам для производства стекла нужен кварцевый песок. Стекло — это твердый силикатный материал, основным свойством которого являются прозрачность и химическая стойкость. Сегодня невозможно представить жизнь без этого чудесного материала.

Технолог. Стекло – аморфный материал, представляющий собой переохлажденную жидкость. Стекло получают варкой шихты в специальных стекловаренных печах. Шихта – это сырьевая смесь, состоящая из песка, соды и известняка). Основные реакции, происходящие при плавке этой смеси, выражаются уравнениями: (записывает на доске)

Na₂CO₃ + SiO₂ = Na₂Si0₃ + CO₂

СаСО₃ + SiO₂ = CaSiO₃ + СО₂ и наконец:

Na₂SiO₃ + CaSiO₃ + 4SiO₂ = Na₂O • CaO • 6SiO₂

Процесс осуществляют в печах при температуре 1100—1600 °С, после чего образовавшуюся стекломассу постепенно охлаждают. Стекло имеет ценное свойство — оно не сразу переходит из жидкого состояния в твердое, а сначала делается вязким. В этом состоянии стекло можно выдувать, вытягивать или обрабатывать прессованием.

Окрашенные стёкла получают введением в шихту различных оксидов:

NiO придаёт стеклу разнообразную цветовую гамму — от фиолетовой до жёлтой и серо-коричневой,

Сг₂О₃ сообщает ему травянисто-зелёную окраску,

СuО или СoО — синюю,

оксиды железа — от голубовато-зелёной (FeO) до красно-бурой (Fe₂O₃), Mn₂O₃ — фиолетовую или пурпурную,

Сu₂О — красную,

Sb₂O₃ — жёлтую,

U₃O₈ — желтовато-зелёную (урановое стекло),

коллоидные растворы меди и золота — рубиново-красную (“медный рубин” и “золотой рубин”).

Молочное стекло образуется при введении в шихту порошка полевого и плавикового шпатов. Такое стекло используют для изготовления светильников.

При замене оксида кальция на оксид свинца получается хрусталь — стекло, обладающее способностью сильно преломлять лучи света. Его используют в оптике и для изготовления хрустальной посуды, ваз, подсвечников, люстр.

Обычное стекло размягчается при температуре 500—600 ° С, поэтому в лабораторной практике часто применяют термостойкое боросиликатное стекло (пирекс), содержащее оксид бора В₂О₃. Такое стекло плавится при температуре выше 800 °С.

Историк. Природное вулканическое стекло (обсидиан) и тектиты — стёкла метеоритного происхождения — уже в каменном веке использовались людьми для изготовления примитивных орудий труда. Производство стекла также уходит своими корнями в глубокую древность. Древнее стекло обычно было цветным и непрозрачным.

Первые стеклянные изделия появились уже в 4 тысячелетии до н. э. В Древнем Риме делали листовое стекло. Центром стеклоделия в средние века был о. Мурано (в Венецианской лагуне). Муранское стекло и сегодня одно из самых знаменитых в мире.

На территории Древней Руси было много центров стеклоделия. В Древнюю Русь это искусство пришло из Византии. Промышленное производство стекла в России началось в первой половине 17 века. Основоположником научного подхода к стеклу был М. В. Ломоносов. Он провел более 2000 плавок стекла, создал 40 мозаик из цветного стекла. Вам я передаю письмо о стекле, написанное М. В. Ломоносовым.

(Приложение №1)

Краевед. Первый стекольный завод в России был запущен еще в 1635 году.

В Подмосковье работают и старые знаменитые заводы в Гусь-Хрустальном, в Запрудне, и новые в Черноголовке, Дубне, Электростали, Муханово. В Дмитровском районе находится народный промысел стеклянных бус и бисера “Костинские камушки”. Это производство известно с 1830-х годов. Мягкое стекло формировали вручную в камешки, уже потом делали бусы.

Ведущий аукциона. Большое спасибо Стекольному министерству. И последней поступила заявка от Керамического министерства.

Министр. Нам для производства нужна глина – каолинит. Керамика - это общее название многочисленных материалов, полученных при спекании глин с различными минеральными добавками. Универсальную классификацию керамик создать трудно, но можно выделить следующие типы.

1. Благодаря экономичности производства, высоким физико-механическим и художественно-декоративным качествам керамические материалы широко используются как строительные и декоративные. Это кирпич, пустотелые блоки для стен, перегородок, перекрытий, облицовочные плитки, изразцы, терракотовые и майоликовые детали в архитектуре, канализационные и дренажные трубы.
2. Огнеупорная керамика используется в производстве металлов, цемента, стекла, для кладки высокотемпературных печей, футеровки их внутренней поверхности.
3. Химически стойкие керамики заменяют или защищают металлы в производствах, связанных с агрессивными средами, например в химической промышленности.
4. Тонкая керамика включает в себя изделия из фарфора и фаянса. К ним относятся бытовая и химическая посуда, художественные изделия, изоляторы разных типов.

Технолог. Процессы производства многообразны и в общих чертах сводятся к:

• обработке сырья;
• приготовлению керамической массы;
• формированию изделий и их сушке;
• обжигу;
• отделке.

В современном производстве эти операции обеспечиваются специальным оборудованием в оптимальных технологических режимах.

Глины представляют собой главным образом смесь каолинита со многими другими веществами. Глина, которая идет для изготовления кирпичей, содержит много железа. Эти соединения и придают кирпичам их специфическую красную окраску. Влажная глина мягка и пластична; ей легко можно придать любую форму. После высушивания глина становится твердой, но от воды снова размягчается. Если глину обжечь при высокой температуре, то получается масса, которая уже не способна размягчаться в воде. Этим и пользуются в производстве керамики. Глины, приближающиеся по своему составу к каолиниту, называются каолинами, или фарфоровыми глинами. Каолин обычно белоснежный, иногда с желтоватым оттенком. Из таких сортов глины изготовляют фаянсовые и фарфоровые изделия. Фаянс состоит в основном из глины, характеризуется высокой пористостью и водопоглощением. Фарфор – состоит из глины, кварца и полевого шпата. Характеризуется белым цветом, отсутствием пористости, высокой прочностью, химической и термической прочностью.

Историк. В древнем мире керамические изделия были распространены по всей территории Земли. Керамическая посуда встречается трех видов. Самой древней является майолика – пористая посуда, покрытая непрозрачной эмалью, обожженная при невысокой температуре. Расцвет майолики приходится на 15-18 века. В 16 веке в Европе появился фаянс. Свое название он получил от города Фаэнца в Северной Италии. А вот фарфор впервые появился в Китае в первые века новой эры. Долгое время китайские мастера хранили в строжайшем секрете рецепт производства фарфора, и в Европу фарфор попадал по Великому Шелковому пути, и здесь он считался предметом роскоши.

Рецепт фарфора в Европе открыл майсенский химик И. Беттгер в 1720 году. И до сих пор эта марка фарфора считается наиболее качественной наряду с английским фарфором из Веджвуда.

Первый русский фарфор был получен Дмитрием Ивановичем Виноградовым. В 1744 г. по указу императрицы Елизаветы Петровны под Петербургом была основана Порцелиновая мануфактура (Императорский фарфоровый завод).

Краевед. Рядом с нами находятся Внуковский завод огнеупорных изделий, Голицынский кирпичный завод, Голицынский завод керамической посуды. Посуду и игрушки начали изготавливать в Московской области очень давно (более 650 лет). Самыми знаменитыми являются заводы в Гжели, Лукино-Дулево, Вербилках, Речицах. Синонимом высокого искусства в России является Гжель. Само название связывают с наиболее таинственным действием гончарного производства – “обжигом”. Работы мастеров Дулевского завода обладают высоким уровнем росписи. На дулевской земле родился знаменитый “Кузнецовский” фарфор. На Вербилковском заводе посуду делают по образцам рубежа 19-20 веков. В Истринском районе находится “Покровская артель”, которая восстановила производство старинной чернолощенской керамики. Это древнейший вид керамики. Он был известен как домашнее женское ремесло.

Керамические изделия этих производств являются гордостью народных промыслов России, ее визитной карточкой.

…Месят глину неустанно,
Прибавляя к ней песок.
Эта глина как сметана,
И как солнечный желток.
Ветерком ее обдуют,
Зелье дивное вольют,
А еще над ней колдуют,
А еще над ней поют.
Глина мягкая, как тесто,
Можно шанежки лепить.
Безусловно, глине местной
Русской сказкою прослыть.
Стать свистулькою трехголовой,
Стать оранжевым коньком,
И матрешкою бедовой,
И задирой – петушком…

Ведущий аукциона. Большое спасибо Керамическому министерству.

Все ваши доводы о производимой продукции и о ее пользе для человечества мы выслушали.

Подведем итоги нашего аукциона.

Вы все доказали необходимость и важность этих веществ для ваших производств.

Решение будет следующим: всем министерствам выдать нужные им минералы.

Мы живем с вами на Русской равнине, которая очень богата песком и глиной (залежи до 2,5 м в глубину). Но добывать и использовать эти минералы нужно очень рационально, что бы хватило не только нам, но и многим будущим поколениям.

На выходе сдайте, пожалуйста, ваши учетные тетради.