Мероприятие Соединения кальция в природе и искусстве

Чернышова Ольга Александровна, учитель химии МОУ гимназия «УВК №1»,г.Воронеж.

Тема мероприятия: Соединения кальция в природе и искусстве.

Цель мероприятия: познакомить учащихся с химическим составом, свойствами и применением соединений кальция, их значением; развивать познавательную активность учащихся; расширять кругозор учащихся, повышать мотивацию к изучению химии.

Ход мероприятия:

Учитель: мы находимся с вами в музее «Соединения кальция в природе и искусстве». Кальций по распространенности в земной коре занимает пятое место и составляет 3% массы земной коры. Соли кальция растворены в водах рек, озер, морей и океанов, входят в состав почв, растений, животных. В теле взрослого человека примерно 1 кг кальция. Широко распространенные и буквально лежащие на поверхности минералы кальция (ими покрыто примерно 40 миллионов квадратных километров суши) как строительный материал употребляли, видимо, еще в доисторические времена. Соединения кальция - химическая основа современной промышленности строительных материалов. Они входят в состав извести, цемента, бетона.

Мои помощники проведут вас по залам этого музея.

Ученик: Зал №1 - кальцит и основные горные породы, образованные им: известняки и мраморы.

В неживой природе минерал, который почти на 100% состоит из карбоната кальция - это кальцит. В течение сотен миллионов лет огромные массы кальцита скапливались в морских бассейнах. В их формировании активно участвовали живые обитатели морских водоемов. Погибая, беспозвоночные оседали на дно, где их скелеты образовывали отложения, богатые карбонатом кальция. За тысячелетия из них сформировались известняки.

Ушли моря и обнажились,

Как камень, прочные пласты.

И в них, как цементом схватились

Скелеты, панцири, щиты

Теперь из камня редко строят,

А обжигают известняк.

Из жженой извести готовят

Строительных растворов ряд.

Каменотес мог им гордиться.

Любимый камень прежних лет.

И белокаменной столицей

Москва слыла за камня цвет.

Белокаменные постройки Москвы 18-20 веков, а еще раньше - стены и скульптурные элементы убранства Рождественского собора в Суздале (1222-1225 гг.), Успенского (1158-1160 гг.) и Дмитриевского (1194-1197 гг.) соборов во Владимире, церкви Покрова на Нерли (1165 г.) были возведены из знаменитого мячковского известняка. Его название происходит от названия села Мячково в Московской области, где эту породу активно добывали. Сейчас известные месторождения мячковских известняков сильно истощены.

Миллионы лет на Земле шли сложные геологические процессы. В одних частях света морское дно поднималось, в других - суша опускалась под воду. Движение материковых плит приводило к возникновению новых горных цепей и разломов. В результате активной вулканической деятельности на поверхности Земли происходили мощные взрывы. В процессе такого бурного «строительства» одни пласты перемещались на большие глубины, другие занимали поверхностное положение. Те пласты осадочных пород, которые оказались под воздействием высокого давления и температуры, превратились в метаморфические породы, например некоторые известняки, преобразовались в мраморы.

По формуле, как ни смотри,

Они не разнятся никак.

Все те же кальций це о три,

Как мрамор, так и известняк.

Но внешне мрамор красотой

С древнейших лет был знаменит.

Он снежно - белый, голубой

Цветных ковров имеет вид.

Мраморы могут быть сложены из более или менее крупных зерен кальцита. Например, известные греческие мраморы - паросский, добываемый на острове Парос, и пентелийский (пентеликонский) из горы Пентеликон в окрестностях Афин - являются среднезернистыми. Каррарский мрамор из Италии - мелкозернистый. Из паросского мрамора выполнены известнейшие древнегреческие скульптуры: Венера Милосская и крылатая Ника Самофракийская. Из пентелийского мрамора был построен храм Парфенон в Афинах (447-438 гг. до н.э.), посвященный Афине Парфенос. Все великие скульптурные произведения Микеланджело созданы из каррарского мрамора. В начале 18 века каррарский мрамор использовали при строительстве нескольких фонтанов Петергофа под Петербургом.

Восьмое чудо красоты

Сияет мрамор всех цветов

В подземных станциях Москвы

Её чудесного метро!

При строительстве Московского метро потребовалось огромное количество облицовочного материала, в том числе и мрамора, который добывали на Урале, в Крыму. Так, станция «Красные ворота» отделана коричневым мрамором, колонны станции «Комсомольская (радиальная)» - плитами из светлого Балаклавского мрамора, станция «Сокольники» и «Парк культуры» - серым уфалейским мрамором с Урала. Московское метро - это своеобразный музей облицовочного камня: каждая плитка неповторима по окраске и рисунку.

Белый же мрамор - излюбленный материал скульпторов и современности, и времен Древней Греции, и Рима. Из глыб белого мрамора высечены «Дискобол» Мирона, «Амазонка» Поликлета, «Ника» школы Скопаса и знаменитая «Венера Милосская» школы Фидия.

Ученик: Зал №2: известь - фундамент мировой цивилизации.

Известь - один из древнейших связующих материалов. Археологические раскопки показали, что во дворцах древнего города Кносса, расположенного в центральной части острова Крит, - одного из центров эгейской культуры - имелись росписи стен пигментами, закрепленными гашеной известью. Эти дворцы относят к 16- 15 вв. до н.э. Стены европейских и азиатских каменных крепостей, монастырей, храмов и амфитеатров, башни Великой китайской стены (4-3 века до н.э.) и множество иных сооружений сложены с использованием вяжущего материала, приготовленного из извести. В архитектурном оформлении городов Римской империи важное значение имели арочные конструкции. Многие подобные арки и своды были сооружены из кирпича и бетона. Так, преимущественно из бетона построены купол Пантеона - «храма всех богов» - в Риме (около 115-125 гг. н.э.) и фундамент амфитеатра Колизей (75-80 гг. н.э.). Для приготовления бетона требовалась известь, которую получали пережиганием известняка.

Известь - основа не только строительства, но и фресковой живописи. В разных точках Земли с глубокой древности стены культовых зданий и дворцов украшали настенной росписью - фресками. Прежде чем создавать фреску, стены покрывали слоем специального грунта - штукатурки, содержащей известь.

Бетон является разновидностью искусственных каменных материалов. Безусловно, это важнейший материал современной строительной индустрии, хотя и известен уже около 2 тысяч лет. Известняк, прокаленный с глиной, образует порошок, склеивающий камни и песок. Это было известно давно. Не существовало только промышленного производства этого замечательного порошка. Поэтому строительство бетонных сооружений прошлого длилось не месяцы, а долгие годы и десятилетия. Качество древнего бетона заведомо уступало современному, но до наших дней сохранились остатки бетонного мола в Поццуоли близ Неаполя, возведенного древними римлянами. Бетон использовался уже в строительстве одного из величайших сооружений I в. до н.э. Колизея в Риме наряду с кирпичом и природными камнями. Интересно отметить, что древнеримское сооружение Пантеон, построенный в начале нашей эры, перекрыт бетонным куполом диаметром 42,7 м. Гигантские сооружения III в. до н.э. - Великая китайская стена во многих местах была воздвигнута из бетона. В Монголии найдены бетонные фундаменты зданий, построенных несколько тысяч лет назад. В древнем государстве Урарту в 8 веке до н.э. бетон использовался при строительстве города Аргиштихинили (ныне Армавир).

Ученик: Зал №3 - кальций в океане: кораллы и жемчуг.

Уже несколько тысяч лет назад люди знали, что жемчужины образуются в раковинах невзрачных морских и пресноводных моллюсков. Обычно в раковинах образуются 1-2 жемчужины, редко - 6-7. У берегов Индии была найдена уникальная раковина, содержавшая более восьмидесяти жемчужин. Химическими компонентами жемчуга являются минералы, состоящие из карбоната кальция - кальцит и арагонит, органическое вещество - белок конхиолин и вода. Золотистый и кремовые тона жемчуга обусловлены повышенным содержанием меди и серебра, розовый - присутствием натрия и цинка. Высокое содержание органического вещества определяет сильную подверженность жемчуга различным воздействиям. Жемчужина «живет» примерно столько, сколько длится жизнь человека - около 70 лет. Иногда она сохраняет свой блеск дольше - в течение 150-200 лет. При неправильном хранении этот срок резко сокращается. Жемчуг «умирает» в результате окисления конхиолина.

В начале 20 века жемчуг начали широко культивировать. Впрочем, в Китае культивированный жемчуг получают вот уже более тысячи лет. Европейцы смогли это осуществить только в 18 столетии: в 1761 году знаменитый шведский ученый - натуралист Карл Линней вырастил первые жемчужины. В 1913 году японцы разработали промышленную методику культивации жемчуга. Теперь Япония, а также Бирма являются основными поставщиками жемчуга на мировой рынок.

В состав скелета кораллов входит 85% минерала кальцита, 3% карбоната магния, 1,5-4% конхиолина и следы оксида железа. Окраска коралла зависит от состава и количества органического вещества (помимо конхиолина, материал скелета часто включает остатки одноклеточных водорослей). На цветовую палитру кораллов влияют и примеси неорганических веществ, например ионы железа, придают кораллам красный оттенок. Украшения из кораллов изготовляли уже в очень давние времена. Отделанная кораллами ваза из Шумерского царства насчитывает не менее 5000 лет.

Остатки раковин, моллюсков,

Кораллов каменный скелет

На дне морей скоплялся густо,

Слежавшись за миллионы лет.

У древних греков розовый коралл считается символом бессмертия и счастья. Украшения из коралла носят от дурного глаза, они помогают в излечении ран и язв, укрепляют память, врачуют сердце. В виде порошка кораллы применяют при болезни кишечника и желудка. В последние годы из белых кораллов японские стоматологи стали изготавливать искусственные зубы. Они не окисляются и не разрушают ткани ротовой полости. Иногда белые кораллы используют в качестве заменителя кости. Коралл не отчуждается организмом и приживается лучше, чем инородные кости, металлы или пластмасса.

Ученик: Зал №4 - гипс.

Всем известно, что гипс широко применяют в медицине. Гипсовые формы используют в производстве фарфоровых изделий, скульптурные гипсы - для изготовления различных муляжей и форм, в которых затем отливают изделия из металла. С глубокой древности гипс применяют в архитектуре. В Древнем Египте гипс служил связующим веществом в каменном строительстве, материалом для оштукатуривания стен и основой под роспись храмов и гробниц. Уже 5-6 тысяч лет назад египтяне заделывали швы сложенных из камней пирамид гипсом. Такие швы были обнаружены, в частности, в пирамиде Хеопса.

Благодаря замечательным свойствам гипса люди на протяжении столетий имеют возможность изготовлять копии шедевров скульптуры и архитектуры, которые выставлены в самых разных музеях мира. В 18 столетии гипсу было найдено новое оригинальное применение: из него стали делать искусственный мрамор. Этот материал был в полтора раза дешевле натурального камня, прекрасно поддавался шлифовке и полировке, а главное - можно было изготовить «мрамор» любого требуемого оттенка. Парадные покои многих европейских дворцов, в том числе в Москве и Санкт - Петербурге, были богато декорированы колоннами, каминами и прочими архитектурными деталями из искусственных мраморов.

Встретить можно в природе

Гипсы разного рода:

Селенит волокнистый

Желто - розовый, чистый,

Алебастр - снежно - белый,

Гипс строительный - серый,

Он по виду невзрачен.

Гипс в кристаллах прозрачен

В сростках, словно букеты

Светло - желтого цвета.

Но у всех их, однако,

Химсостав одинаков.

Мелкозернистый гипс - алебастр с давних времен использовали как строительный материал (например, при возведении знаменитого Кносского дворца на острове Крит), для изготовления различных ритуальных и бытовых предметов - чаш, светильников, сосудов для благовоний, а также барельефов и погребальных саркофагов. Легкость обработки сделала алебастр излюбленным материалом мастеров - резчиков, создававших много лет назад высокохудожественные произведения. Поскольку алебастр отличается полупрозрачностью, предметы из него особенно хороши на свету, поэтому их обычно устанавливают в те места, куда падают солнечные лучи, например вазы - в проемы окон.

Особое положение среди художественных изделий из алебастра занимают архитектурные произведения из Ассирии. В 1843 году французский археолог Поль Эмиль Бота в результате длительных поисков обнаружил «Версаль» ассирийского царя Саргона II (VIII в. до н.э.) - Дур - Шаррукин. Ворота в царскую резиденцию «охраняли» огромные крылатые быки - колоссы с человеческими головами и глазами, пристально смотрящими на каждого входящего. Стены дворца были богато отделаны алебастром. В эпоху Возрождения итальянские мастера, возрождая традиции древних, вновь обратились к алебастру, изготовляя из него люстры, ажурные вазы и другие сосуды. Эти предметы украшали многие европейские дворцы.

Другим представителем славной семьи гипсов является минерал селенит. Блестящий, шелковистый, приятных солнечно - желтых оттенков, селенит, подобно алебастру, является прекрасным материалом для создания художественных произведений. В первые столетия существования христианства селенитом украшали храмы. В Средние века, да и поныне, из этого минерала изготовляют разнообразные ритуальные и декоративные фигурки и статуэтки. В нашей стране особенно ценится золотисто - желтый селенит из Кунгурского месторождения. Декоративные изделия из него часто встречаются в современных магазинах.

Учитель: Наша экскурсия подошла к концу. Сегодня вы узнали много нового о соединениях кальция, как широко они применялись и применяются в строительстве и архитектуре. Но известняк, мрамор, гранит медленно разрушаются под воздействием окружающей среды. За последнее столетие многочисленные старинные статуи и стены многих зданий европейских городов подверглись коррозии в большей мере, чем за предыдущие столетия. Все люди в ответе за судьбу и сохранность произведений скульпторов и архитекторов, которые вложили свой труд и талант, чтобы радовать нас красотой и неповторимостью своего искусства.

Литература:

1. Титова И.М. Химия и искусство: 10-11 классы: учебное пособие для учащихся общеобразовательных учреждений. - М.: Вентана - Граф, 2007.

2. Ширшина Н.В. Химия 9 класс: сборник элективных курсов. Волгоград: Учитель, 2005.

3. Пурмаль А.П. Цирельников В.И. Рожденные электричеством. - М.: Просвещение, 1983.

В презентации использованы фотографии с сайта fotki.yandex.ru