Тема урока : ^{Силикатная промышленность.}

^{Цели урока:}

1) Познакомить учащихся с силикатной промышленностью, используя межпредметные связи с географией (региональный компонент).

2) Рассмотреть химизм получения керамики, стекла, цемента, а также технологию и продукцию.

3) Научить учащихся анализировать свойства изделий силикатной промышленности и предсказывать на основе этого анализа отрасли их применения.

^{Оборудование: различные изделия из стекла, керамики, цемент, коллекция «Стекло», мультимедиапроектор , .}

^{Ход урока.}

^{I. Организационный момент.}

Цель нашего урока - ознакомиться с силикатной промышленностью и основными видами строительных материалов; узнать виды сырья, используемые в силикатной промышленности; рассмотреть свойства, способы получения, основные области применения стекла, цемента и керамики.

^{II. Проверка домашнего задания.}

^{Фронтальный опрос:}

^{1. Почему углерод называют основным элементом живой природы, а кремний - основным элементом неживой природы?}

^{2. В каком виде находится в природе кремний? Приведите примеры.}

^{3. Какие растения являются рекордсменами по содержанию в них кремния?}

^{4. Назовите области применения кремния и его соединений в промышленности.}

^{Все сказанное вами подводит нас к более детальному ознакомлению применения соединений кремния в промышленности.}

^{III. Изучение нового материала.}

^{1. Понятие о силикатной промышленности.}

Силикатная промышленность - это производство различных строительных материалов, стекла и керамики из различных природных силикатов.

Силикатные изделия - это такие изделия, которые состоят из смесей или сплавов силикатов, полисиликатов, алюмосиликатов.

^{2. Основные виды силикатной промышленности.}

В зависимости от химического состава, условий получения, свойств и применения силикатные изделия делятся на три группы: керамические, стеклянные и вяжущие.

^{3. Производство стекла.}

^{Стеклянные тела - это твердые тела; переохлажденная жидкость с большой вязкостью.}

4. История открытия стекла.

Тысячи лет известно человеку стекло. Долгое время оно использовалось для украшения и изготовления драгоценных вещей. Но по-настоящему стекло стало полезным для всех, когда люди научились использовать главное его качество - прозрачность. Оказалось, что через него можно видеть!

Никто в точности не знает, когда и где было впервые получено стекло, хотя известно, что оно использовалось с древнейших времен. Главные компоненты для изготовления стекла - песок, содовая зола, или поташ и известь, расплавленные вместе при высокой температуре. А так как все эти материалы широко распространены на Земле, секрет изготовления стекла мог быть обнаружен во многих странах. Поэтому единое мнение на этот счет отсутствует. Согласно одной из существующих версий, честь открытия стекла принадлежит древним финикийцам. Команда какого-то корабля, утверждает легенда, высадилась на берег реки в Сирии. Желая приготовить себе обед на огне, они не нашли больших камней, чтобы поставить на них горшок, и использовали для этой цели крупные куски селитры (соединения натрия) из груза корабля. От сильного жара селитра расплавилась, соединилась с окружающим песком и потекла струей жидкого стекла! Дело читателя - верить этому рассказу или нет, но бесспорно, что Сирия была одним из первых мест изготовления стекла на Земле. А финикийские торговцы продавали изделия из стекла во всех средиземноморских странах.
Другой страной, где изготовление стекла было известно издревле, был Египет. Стеклянные бусы и амулеты находили в гробницах, которые относятся к 7000 году до н.э.
Большими умельцами по части изготовления стекла были римляне, которые, видимо, первыми начали делать тонкие оконные стекла. А к началу новой эры оконное стекло уже стало предметом повседневного быта!

^{Важные свойства стекла:}

^{1) не имеют определенной температуры плавления - при нагревании размягчаются, переходят в подвижную жидкость;}

^{2) высокая прозрачность;}

^{3) значительная механическая прочность;}

^{4) стойкость к химическим реагентам;}

^{5) низкая теплопроводность;}

^{6) хрупкость.}

^{Сырье для производства стеклянных изделий - различные природные минералы, обязательно содержащие SiO}₂^{. Основное сырье: песок SiO}₂^{, известняк CaCO}₃^{, магнезит MgCO}₃^{, доломит MgCO}₃^·CaCO₃ ^{сода Na}₂^CO₃^{, сульфат натрия Na}₂^SO₄^{, поташ K}₂^CO₃^{, свинцовый глет PbO, борная кислота Н}₃^ВО₃^{, бура Na}₂^B₄^O₇^·10H₂^{O и др. Вспомогательное сырье: глушители (SnO}₂^{, Ca}₃^(PO₄⁾₂^{, тальк - для придания матовости), осветлители и др.}

^{Стадии производства:}

1. ^{Подготовка сырья - промывают, сушат, (речной песок - кварц предварительно промывают для удаления глины и оксидов железа)}

2. ^{Составление шихты - дробят, размалывают, перемешивают}

3. ^{Варка стекла - процесс расплавления шихты до образования однородной массы. Происходят сложные химические процессы. При 250ºС начинается реакция.}

^{При температуре 750-900ºС разлагаются не вступившие в реакцию MgCO}₃ ^{и CaCO}₃ ^{, сода взаимодействует с песком, а избыток SiO}₂ ^{растворяется в расплаве силикатов. При дальнейшем нагревании (1200-1500ºС) начинается процесс гомогенизации (выравнивание состава) за счет диффузии и удаление пузырьков газа (процесс осветления). Затем стекломасса идет на изготовление различных изделий.}

4. ^{Формование изделия- применяют вытягивание (листовое оконное стекло, стеклянные палочки и трубочки), прокат (листовое стекло, зеркальное стекло), выдувание (химическая и тарная посуда, колбы для электроламп), прессование (банки, стаканы, изоляторы, пуговицы), отливку (архитектурные, художественные изделия, линзы очков, микроскопов, телескопов).}

5. ^{Отжиг - снимают остаточные напряжения, которое возникает при охлаждении наружных слоев. Они сжимаются, а внутренние препятствуют этому и могут вызвать разрушение стекла.}

6. ^{Обработка - механическая, термическая и химическая.}

^{Виды стекла: оконное (Na}₂^O·CaO·6SiO₂^{), химическое (тугоплавкое К}₂^O·CaO·6SiO₂^{), хрусталь (K}₂^O·PbO·6SiO₂^{). кварцевое стекло (SiO}₂^{), пеностекло (добавляют газообразователи - кокс, сажа, известняк), ситаллы - стеклокристаллические материалы (высокая механическая прочность), стекловолокно, стеклопластики (стеклянное волокно + синтетические смолы).}

^{Цветное стекло: зеленое стекло Cr}₂^O₃^{, сине-зеленое-стекло CuO, синее стекло CoO, красно-лиловое стекло MnO}₂

^{5. Производство керамики.}

^{Основным сырьем для производства керамики (от греч. «керамон» - глина) является глина.}

^{Изготовление этих изделий основано на свойстве глины при смешивании ее с небольшим количеством воды образовывать пластичную массу. Этой массе можно придать любую форму, которая сохраняется после высыхания и закрепляется посредством обжига при высокой температуре.}

^{Образующая спекшаяся масса называется черепок. В зависимости от степени спекания могут образоваться изделия со спекшимся черепком и с пористым черепком.}

^{В зависимости от состояния поверхности керамические изделия делятся на глазурованные (покрыты тонким слоем стеклообразной массы) и неглазурованные. При повторном обжиге глазурь расплавляется и после охлаждения образуется стеклообразная масса, которая прочно соединяется с черепком.}

^3(Al₂^O₃^·2SiO₂^·2H₂^{O) = 3Al}₂^O₃^·2SiO₂ ^{+ 4SiO}₂ ^{+ 6H}₂^O↑

^{К изделиям с пористым черепком относится строительный кирпич,} фаянс, кафель, черепица, гончарные изделия, различные огнеупоры (шамотный кирпич, динас).

^{К изделиям со спекшимся черепком относятся фарфор, тротуарные и облицовочные плитки.}

^{6. Производство строительных вяжущих материалов (цемента).}

^{Строительные вяжущие материалы - это такие вещества, которые в тонкоизмельченном состоянии при смешивании с водой образуют пластичную массу и со временем затвердевают и приобретают камневидное состояние. Сюда относятся вяжущие материалы на основе гипса, цемент.}

^{Известно несколько видов цемента: быстротвердеющий, расширяющийся, морозостойкий (добавляют хлорид кальция), жаропрочный, портландцемент.}

^{Основное сырье: известняк и глина, содержащие оксид кремния (IV), маргелистые породы, а также различные добавки - шлак, бокситы и др.}

^{Эти вещества размалывают и тщательно перемешивают, смесь обжигают в наклонных цилиндрических печах (длина - более 200 м, в поперечнике - 5 м). В процессе обжига печь медленно вращается и исходные материалы постепенно движутся к нижней ее части навстречу потоку раскаленных газов- продуктов сгорания поступающего топлива.}

Происходят различные химические превращения. Образовавшиеся в результате реакций вещества спекаются в виде отдельных кусков - клинкер. После охлаждения их размалывают до тонкого порошка.

^{Процесс затвердевания цементного теста объясняется тем, что входящие в состав алюминаты и силикаты реагируют с водой с образованием каменистой массы.}

^3СаО·SiO₂ ^{+ nH}₂^{O·→ 3СаО·SiO}₂^·2H₂^{O + Cа(ОН)}₂ ^{→ + (n-3)H}₂^O.

^{Бетон - смесь шебня и цеска с цементом. Шлакобетон - смесь шлака с цементом. Железобетон - бетон и стальная арматура (заводские корпуса, плотины). Пластобетоны - цемент и органические полимеры. Шифер - цемент с асбестом.}

^{7. Химический практикум.}

^{Проводится в виде небольшой лабораторной работы. Группе учащихся выдается образец стекла или керамического изделия. Нужно дать классификацию данной продукции силикатной промышленности по плану:}

^{Для стекла- название, сорт стекла, свойства, область применения стекла}

^{Для керамики - название и вид керамики, классификация по степени спекания черепка, от состояния поверхности, свойства, область применения.}

^{IV. Закрепление знаний.}

^{Заполнение таблицы:}

Название

Сырьё

применение.

Стекло

Кварцевый песок, сода, известняк

строительство, в быту

Керамика

Глина, вода

строительство, в быту

цемент

^{известняк и глина, содержащие оксид кремния (IV),}

строительство

^{V. Подведение итогов уроков.}

^{Выводы (формулируются учителем вместе с учениками):}

Силикатная промышленность - это производство различных строительных материалов, стекла и керамики из различных природных силикатов. Основным сырьем для производства являются соединения, содержащие SiO₂: песок, глина (силикаты и алюмосиликаты).

Силикатные изделия применяют в строительстве, как декоративное искусство, изготавливают предметы быта, огнеупоры и др.

^{VI. Домашнее задание.}§31, упр.5 с. 185,

Если позволяет время рассказать о изделиях из стекла , известных в истории.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Габриелян О. С. Химия 9 класс: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. - М.: Дрофа, 2012-2014 г.

2. Книга для чтения по неорганической химии. В 2 ч.: Ч. 2/Сост. В. А. Крицман. - М.: Просвещение, 1992

3. Тайны стекла. М. Свешников- Детгиз , Москва, 1946.

Конец формы