Химия в архитектуре кратко

Обновлено: 02.07.2024

Строение и свойства неорганических веществ. Химические вещества как строительные и поделочные материалы. Вещества, используемые в полиграфии, живописи, скульптуре. Архитектуре ". Строение и свойства органических веществ. Бытовая химическая грамотность

Здравствуйте, ребята.Уже не просто ребята,а выпускники лицея. Выпускники особенного выпуска,готовые к успешной сдаче ЕГЭ, только была бы возможность и эпидемиологическая обстановка ЕГЭ сдать. И тем не менее, я желаю вам успешности в любом деле, высоких результатов и простых человеческих радостей.

А сегодня на уроке мы поговорим о веществах, которых человек смог "приручить", которые мы используем в жизни. Тетрадь и учебник не понадобятся. Мы просто прочитаем информацию,и поставим точку в изучении школьного курса химии. Это я говорю тем, кто ЕГЭ по химии не сдает.

Рассмотрим ряд химических элементов, которые применяются в строительстве и не только. Например, глина – мелкозернистая осадочная горная порода. Она состоит из минералов группы каолинита, монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов. Она содержит песчаные и карбонатные частицы.

Глина является хорошим гидроизолятором. Данный материал применяют для изготовления кирпичей и в качестве сырья для гончарного дела.

Мрамор также является химическим материалом, который состоит из рекристализованного кальцита или доломита. Окраска мрамора зависит от примесей в него входящих и может иметь полосчатый или пестрый оттенок.

Благодаря оксиду железа мрамор окрашивается в красный цвет. С помощью сульфида железа он приобретает сине-черный оттенок. Другие цвета также обусловлены примесями битумов и графита.

В строительстве под мрамором понимают собственно мрамор, мраморизованный известняк, плотный доломит, карбонатные брекчии и карбонатные конгломераты. Его широко используют в качестве отделочного материала в строительстве, для создания памятников и скульптур.

Мел также является осадочной горной породой белого цвета, которая не растворяется в воде и имеет органическое происхождение. В основном, он состоит из карбоната кальция и карбоната магния и оксидов металла. Мел используется в:

сахарной промышленности, для очистки стекловидного сока;

производства мелованной бумаги;

для вулканизации резины;

для изготовления комбикормов;

Область применения данного химического материала весьма разнообразна.

Эти и еще многие другие вещества можно использовать в строительных целях.

Поскольку строительные материалы – это тоже вещества, они имеют свои химические свойства.

К основным из них относятся:

Химическая стойкость – это свойство показывает, насколько материал устойчив к воздействию других веществ: кислот, щелочей, солей и газов. Например, мрамор и цемент могут разрушаться под воздействием кислоты, однако к щелочи они устойчивы. Строительные материалы из силиката наоборот устойчивы к кислотам, но не к щелочи.

Коррозионная устойчивость – свойство материала противостоять воздействиям окружающей среды. Чаще всего это относится к способности не пропускать влагу. Но есть еще и газы, способные вызвать коррозию: азот и хлор. Биологические факторы тоже могут быть причиной коррозии: воздействие грибов, растений или насекомых.

Растворимость – свойство, при котором материал имеет способность растворяться в различных жидкостях. Данную характеристику следует учитывать при подборе строительных материалов и их взаимодействии.

Адгезия – свойство, которое характеризует способность соединяться с другими материалами и поверхностями.

Кристаллизация – характеристика, при которой материал может в состоянии пара, раствора или расплава образовывать кристаллы.

Химические свойства материалов необходимо учитывать при проведении строительных работ, чтобы не допустить несовместимости или нежелательной совместимости некоторых строительных веществ.

Первые пигменты, которые появились в арсенале художников, имели природное происхождение. Прежде всего, это – различные соединения железа ( охра , мумия , сиена , сурик , умбра ), которые позволяли художнику получать стойкие жёлтые, красные, коричневые, чёрные цвета. С химической точки зрения эти пигменты – это оксид железа (III) (Fe ₂ O ₃ ) различной степени гидратации, содержащий также оксиды алюминия, кремния, магния, марганца. Ярко-красный цвет получали с помощью киновари (HgS), чёрный цвет – с помощью сажи (C). Белый цвет можно было получить, используя мел (CaCO ₃ ) или бланфикс (BaSO ₄ ). Однако чаще всего художники предпочитали свинцовые белила (PbCO ₃ ×Pb(OH) ₂ ), которые человечество научилось синтезировать ещё в античные времена, растворяя свинец в винном уксусе. Аналогично со времён Древнего Рима получали медную зелень или медянку (Cu(CH ₃ COO) ₂ ×2Cu(OH) ₂ ), которая даёт зелёный цвет с бирюзовым оттенком .

Ультрамарин представляет собой алюмосиликат, кристаллическая решётка которого состоит из тетраэдров [AlO ₄ ] 5– и [SiO ₄ ] 4– , соединённых через общие кислородные атомы в сложные пространственные структуры. В пустотах кристаллической решётки находятся анионы серы S 2– . Заряд анионов компенсируется катионами натрия Na + . Состав ультрамарина можно выразить формулой n (Na ₂ O×Al ₂ O ₃ × m SiO ₂ )×Na ₂ S _X , где n и m = 2–3, x = 1–5, причём сера играет роль хромофорной , т.е. отвечающей за цвет группы. От количества серы зависит цветовой тон пигмента и его глубина [4, с. 182]. Основой для получения природного ультрамарина является полудрагоценный камень лазурит . Для получения пигмента камень тщательно растирают в ступке и многократно промывают для удаления примесей. При этом получается очень тёмный, насыщенного синего цвета порошок с полупрозрачными частицами пригодный для использования в краске. Единственным источником поступления лазурита в средневековую Европу было месторождение, расположенное в горах Бадахшана на территории современного Афганистана, где камень добывается уже более 6000 лет. Понятно, что редкость и дороговизна лазурита, трудоёмкая технология получения пигмента и низкая укрывистость определили очень высокую стоимость ультрамарина .

Скульптура — это вид изобразительного искусства, произведения которого имеют объёмную форму и выполняются из твёрдых или пластических материалов. Главную его задачу составляет передача человеческой фигуры в реальном или идеализированном виде, животные играют в его творчестве второстепенную роль, а прочие предметы являются лишь в значении придаточных или обрабатываются исключительно с орнаментальной целью.

Например, глина – мелкозернистая осадочная горная порода. Она состоит из минералов группы каолинита, монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов. Она содержит песчаные и карбонатные частицы.

Любой материал, который может быть сформирован в трех измерениях, возможно использовать скульптурно. Определенные материалы, благодаря своим структурным и эстетическим свойствам и их доступности, оказались особенно подходящими.

Наиболее важные из них — гипс, камень, дерево, металл, глина, слоновая кость. Есть также ряд материалов второстепенной важности, и многие из них только недавно начали использоваться.

Камень в искусстве скульптуры

На протяжении всей истории камень был часто используемым материалом монументальной скульптуры. Для этого есть практические причины:

многие виды камня обладают высокой устойчивостью к погодным условиям и поэтому подходят для применения на улице;

камень доступен во всех частях света и может быть получен крупными блоками;

многие камни имеют довольно однородную текстуру и однородную твердость, что делает их пригодными для резьбы;

камень был основным материалом, использованным для монументальной архитектуры, с которой были связаны скульптурные элементы.

В скульптуре использовались камни, принадлежащие ко всем трем основным категориям горного формирования:

Дерево как материал для скульптуры

Основным материалом племенной скульптуры в Африке, Океании и Северной Америке было дерево. Оно также использовалось каждой великой цивилизацией. Дерево широко применялось в Средние века, например в Германии и Центральной Европе. Среди современных скульпторов, которые использовали дерево, — Эрнст Барлах, Осип Задкин и Генри Мур.

Камень в искусстве скульптуры

камень доступен во всех частях света и может быть получен крупными блоками;

многие камни имеют довольно однородную текстуру и однородную твердость, что делает их пригодными для резьбы;

В скульптуре использовались камни, принадлежащие ко всем трем основным категориям горного формирования:

Магматические породы , образующиеся при охлаждении расплавленных минеральных масс по мере приближения к поверхности Земли, включают гранит, диорит, базальт и обсидиан. Это одни из самых твердых камней, используемых для скульптуры.

Осадочные породы , которые включают песчаники и известняки, образуются из накопленных залежей минеральных и органических веществ. Песчаники представляют собой скопление частиц разрушенного камня, скрепленных цементирующим веществом. Известняки образуются в основном из известковых остатков организмов. Алебастр (гипс) — также осадочная порода. Многие сорта песчаника и известняка, которые сильно различаются по качеству и пригодности для резьбы, используются для скульптуры. Из-за их метода формирования многие осадочные породы имеют ярко выраженные пласты и богаты включениями ископаемых.

Метаморфические породы возникают в результате изменений в структуре осадочных и магматических пород под действием экстремального давления или тепла. Наиболее известными метаморфическими породами, используемыми в скульптуре, являются мраморы, которые представляют собой рекристаллизованные известняки. Самый известный — итальянский Каррарский мрамор. Он использовался римскими и ренессансными скульпторами, особенно Микеланджело, и до сих пор широко применяется. Наиболее известные виды мрамора, используемые греческими скульпторами, у которых мрамор был более популярен, чем любой другой камень, — Пентелик (он стал основой для Парфенона) и Паросский.

Недостатки некоторых видов камня, учитываемые при создании скульптуры

Поскольку камень очень тяжелый и не обладает прочностью на растяжение, его можно легко сломать, если резать слишком тонко или неправильно закрепить. С некоторыми породами можно обращаться более свободно. В частности, мрамор обрабатывался некоторыми европейскими скульпторами почти с той же свободой, что и бронза. Но такая виртуозность достигается путем преодоления, а не использования свойств самого материала.

Вот почему изначально делаются гипсовые скульптуры, в которых просчитываются все возможные варианты размещения элементов и другие важные моменты. Только получив идеальную гипсовую скульптуру, мастер возьмется за камень.

Цвета и текстуры камня

Цвета и текстуры камня — самые восхитительные свойства, которые не оставляют равнодушными ни скульпторов, ни зрителей.

Некоторые камни мелкозернистые и могут резаться с тонкими деталями. Готовые изделия обрабатываются методом полировки, результат в итоге близок к идеальному. Камни с крупнозернистым составом требуют абсолютно другого подхода. Но скульптурные изделия из таких пород, выполненные с учетом плюсов строения и со вкусом, обладают особым притяжением.

Чисто белый каррарский мрамор, обладающий свойством полупрозрачности, реагирует на свет и кажется светящимся. Эти свойства мрамора были блестяще использованы итальянскими скульпторами 15-го века Донателло и Дезидерио де Бартоломео ди Франческо.

Окраска гранита неоднородна, но включает элементы с контрастными цветами и блеском. Блеск этой породе придают кристаллы слюды и кварца. В скульптуре используются преимущественно черный или белый вариант окраса и различные оттенки серого, розового и красного.

Песчаники различаются по текстуре и часто окрашены в теплые цвета, включая розовые и даже красные оттенки.

Известняки сильно разнятся по цвету. Но особенно ценно наличие в них окаменелостей. Правильно обработанная поверхность известняка не требует дополнительных украшательств — она сама по себе уникальна, загадочна и притягательна.

Ряд камней имеет богатую пеструю окраску благодаря прожилкам, проходящим через них. Но для скульптора этот момент важен скорее при создании декоративного неживого предмета. Человеческие фигуры и лица выигрывают не за счет красоты камня, а в большей степени за счет мастерства скульптора.

Особую группу составляют твердые или полудрагоценные камни. Она включает в себя самые красивые и декоративные породы. Работа с этими камнями, наряду с обработкой более драгоценных камней, обычно рассматривается как часть глиптического (резьба по камню или гравировка) или лапидарного искусства, хотя многие артефакты, произведенные из них, можно считать мелкой скульптурой.

С такими камнями часто труднее работать, чем со сталью. Первый среди твердых камней, используемых для скульптуры, — нефрит. Этот камень почитался древними китайцами, которые работали с ним с чрезвычайным мастерством. Эта порода также использовалось в скульптурах майя и мексиканскими художниками.

Другие твердые камни, сыгравшие огромную роль в скульптурном искусстве, — горный хрусталь, розовый кварц, аметист, агат и яшма.

Дерево как материал для скульптуры

Для скульптуры брались и лиственные, и хвойные породы деревьев. Некоторые из них имеют мелкозернистую структуру и режутся так же легко, как сыр, другие — твердые или вязкие. Волокнистая структура дерева придает ему значительную прочность при растяжении, поэтому из дерева можно вырезать тонко и с большей свободой, чем из камня.

Преимущество этого материала — в больших или сложных композициях можно соединить несколько элементов, вырезанных из разных деревьев.

Металл в скульптуре

Металл использовался для скульптуры везде, где были разработаны технологии литья и металлообработки. Количество металлических скульптур, сохранившихся со времен древнего мира, не отражает должным образом степень их использования, поскольку огромное количество артефактов было разграблено и переплавлено для перепродажи в качестве слитков или других целей

Химия- это наука, связанная со многими областями деятельности, а также с другими науками: физикой, биологией, геологией. Не обошла она стороной и один из наиболее интересных видов деятельности- архитектуру. Человеку, работающему в данной области, поневоле приходиться сталкиваться с разными видами строительных материалов и каким- то образом уметь их комбинировать, что- либо к ним добавлять для большей прочности, стойкости или, чтобы придать наиболее красивый внешний облик зданию. Для этого архитектору необходимо знать состав и свойства строительных материалов, необходимо знать поведение их в обычных и экстремальных условиях внешней среды той местности, в которой ведется строительство. Задача этой работы- познакомить с наиболее интересными по своему архитектурному замыслу строениями и рассказать об используемых при их строительстве материалах.

Химические вещества, используемые в архитектуре

 Познакомить с наиболее интересными по своему архитектурному замыслу строениями и рассказать об используемых при их строительстве материалах.

Химические вещества, используемые в архитектуре

 Это наука, связанная со многими областями деятельности, а также с науками. Не обошла она стороной и архитектуру.

Химические вещества, используемые в архитектуре

 15 июля 1761 года проектирование и строительство Исаакиевского собора было поручено- Савве Ивановичу Чевакинскому. Но ему не пришлось осуществить свой замысел. строительство Исаакиевского собора поручили Антонио Ринальди.  В 1762 году Чевакинский С. И. Антонио Ринальди

Химические вещества, используемые в архитектуре

Кварц Пирит  При процессах метаморфизма известняки и доломиты перекристаллизовыва ются и уплотняются, и в них образовываются многие новые минералы. Такие, как… мраморе в виде единичных зерен.  Они наблюдаются в Халцедон Гематит Тремолит

Химические вещества, используемые в архитектуре

 После того, как Антонио Ринальди уехал из страны, строительство и проектирование собора поручили придворному архитектору Винченцо Бренна.

Химические вещества, используемые в архитектуре

Известь  Верхняя часть собора осталась кирпичной. Был выбран силикатный кирпич. Сырьем для него служит известь и кварцевый песок. Кварцевый песок

Химические вещества, используемые в архитектуре

 Граниты относятся к числу наиболее распространенных строительных, декоративных и облицовочных материалов. Из него выложен тротуар Исаакиевского собора.

Химические вещества, используемые в архитектуре

 Гранит состоит из трех главных минералов: полевого шпата, кварца и слюды. Иногда вместо них в граните присутствуют красный гранат или зеленороговая обманка. Полевой шпат Кварц Зеленороговая обманка Красный гранат Слюда

Химические вещества, используемые в архитектуре

 Покровский собор- жемчужина русской национально й культуры- логически довершает ансамбль Красной площади.

Химические вещества, используемые в архитектуре

 Красный глиняный кирпич изготавливают из замешанной с водой глины с последующим формованием, сушкой и обжигом. Глина Вода

Химические вещества, используемые в архитектуре

 Купол облицован медью и завершается из того же материала скульптурной женщиной, поднявшей глобус с голубем мира. Медь

Химические вещества, используемые в архитектуре

 Вот и завершилась небольшая экскурсия по достопримечательностям России. И теперь каждому стала виднее эта, на первый взгляд неуловимая, мысль о том, что все взаимосвязано между собой, даже химия и архитектура.

В создании данной работы использовалась исследоательская деятельность с интегрированием двух предметов химии и истории.

Работу выполнила ученица 9 класса Барабанова Валерия.

Руководитель: Имашева Алия Хабибулловна.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Описание презентации по отдельным слайдам:

Введение Каждому из нас хотя бы раз в жизни приходится выбирать материалы для строительства или ремонта своего жилья. Наверное, не стоит объяснять, насколько важно при этом сделать правильный выбор. От него зачастую зависит качество нашей жизни и здоровье. Не приходящая задача химической науки - создание веществ и материалов с заданными свойствами. Тема нашей работы даёт возможность расширить представление о современных строительных материалов, изучить состав и свойства важнейших этих материалов в архитектуре города. Главное в наше время выбрать экологически чистые и доступные материалы. Природные или искусственные вещества, в состав которых входит кремнезем SiO2 , называют силикатами. Это слово происходит от латинского silex -кремень. Современная силикатная промышленность - важнейшая отрасль народного хозяйства. Она обеспечивает основные потребности страны в строительных материалах. Стекло является типичным представителем силикатных материалов. Керамические материалы также относятся к силикатным. Но вначале нужно остановиться на связующих материалах и материалах, получающихся с их использованием.

Строительные растворы Строительные растворы применяют для связывания кирпичей, камней и блоков при сооружении стен. Кроме того, их используют для штукатурки стен и потолков с целью получения ровных поверхностей и защиты от внешних воздействий. В строительные растворы входят вяжущее вещество и заполнитель. В качестве основного вяжущего вещества используют цемент, а в качестве заполнителя - песок. Часто в строительные растворы включают смесь двух вяжущих веществ, например цемент и известь. Такие растворы называют смешанными. Для каменной кладки обычно используют цементно-известково-песчаные растворы. Соотношение этих компонентов (цемент/известь/песок) в объемных частях может составлять от 1 : 0,2 : 3 до 1 : 2 : 12. Для штукатурных работ часто используют растворы на основе смеси цемента, гипса и песка в следующих объемных соотношениях: от 1 : 0,25 : 4 до 1 : 4 : 6. В таких растворах строительный гипс ускоряет схватывание и твердение, а также устраняет оплывание. Растворы, применяемые для штукатурных работ, не должны давать усадки. Гипс при затвердевании расширяется в объеме. Поэтому его введение в растворы имеет весьма веское обоснование. При оштукатуривании потолков и карнизов дозировку гипса увеличивают, а при штукатурке стен - уменьшают.

Асбоцемент и гипс Асбестоцементные изделия изготавливают из смеси асбеста (20 %), цемента (~80 %) и воды. Асбест, называемый также горным льном, - это природный волокнистый минерал, способный расщепляться на тончайшие гибкие и эластичные волокна, из которых так же, как и из растительных волокон (лен, хлопок), можно прясть нити и вырабатывать ткани. Асбест негорюч, обладает низкой теплопроводностью, и потому изготовленная из асбестовых тканей одежда используется для работы около объектов с высокой температурой. Промышленность выпускает следующие асбоцементные изделия: кровельные (в частности, шифер), стеновые, трубы и др. Как уже было отмечено, асбест - огнестойкий материал, однако при 70 °С он начинает терять прочность. При температуре 368 °С удаляется содержащаяся в нем вода, в результате чего полностью теряется прочность асбеста. Асбоцементные изделия обладают более высокой прочностью при растяжении, изгибе и ударных нагрузках, чем затвердевшее цементное тесто. Это объясняется армирующими свойствами асбеста, схожими с армирующим действием стальной арматуры в железобетоне. Асбоцементные изделия кроме огнестойкости и теплоизоляционных свойств обладают малой электрической проводимостью, стойкостью к атмосферным воздействиям, хорошей про-шиваемостью гвоздями. Они легко обрабатываются режущими и пилящими инструментами. Асбоцементные изделия характеризуются меньшей водопроницаемостью и большей устойчивостью к действию минерализованных вод, чем бетоны и растворы из портландцемента. Асбоцементные кровельные покрытия долговечны, морозостойки, несгораемы, не требуют окраски и редко нуждаются в ремонте. К их недостаткам относятся хрупкость, коробление и, при сильных ветрах, возможность проникания воды через стыки соседних листов.

Бетон. Растворимое стекло Бетон является разновидностью искусственных каменных материалов. Безусловно, это важнейший материал современной строительной индустрии, хотя и известен уже около 2 тысяч лет. Он 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. Для изготовления бетона используют цемент (10-15 % по массе). Для этой цели чаще всего берут портландцемент. Активными составными частями бетона являются вяжущие вещества и вода, а пассивными - наполнители. Обычно сочетают крупные и мелкие наполнители. К крупным относят гравий и щебень, а к мелким - песок. Должно быть рациональное соотношение между крупным и мелким наполнителем. Частицы мелкого наполнителя должны заполнять пустоты между крупными. Пустоты между частицами наполнителя должны заполняться цементным тестом. Наполнители при обычных температурах практически не вступают в химическое взаимодействие с вяжущим веществом и водой. Обыкновенный (тяжелый) бетон изготавливают на основе тяжелых наполнителей - песка, гравия или щебня. Он обладает большой теплопроводностью и поэтому не применяется для возведения стен жилых домов. Малая плотность легких бетонов обусловлена тем, что для их изготовления применяют пористые наполнители: шлаковую пемзу, котельный и доменные шлаки, вспученный перлит, туф и др. Легкие бетоны имеют замкнутые поры, заполненные воздухом, который, являясь плохим проводником теплоты, обеспечивает малую теплопроводность. Это дает возможность применять легкий бетон для жилищного строительства. Естественно, что увеличение пористости снижает его прочность.

Кирпичи Красный глиняный кирпич изготавливают из замешанной с водой глины с последующим формованием, сушкой и обжигом. Сформованный кирпич (сырец) не должен давать трещин при сушке. Плохо высушенный сырец при обжиге неизбежно приведет к образованию трещин. Красная окраска кирпича обусловлена наличием в глине оксида Fe2Оз. Эта окраска получается, если обжиг ведут в окислительной атмосфере, то есть при избытке воздуха. При наличии в атмосфере восстановителей на кирпиче появляются серовато-синеватые тона. В настоящее время в строительстве широко используют пустотелый кирпич, то есть имеющий внутри полости определенной формы. Не теряя свои теплоизоляционные свойства, такой кирпич позволяет уменьшать массу жилого здания примерно на 25-40 %. Это позволяет существенно сократить затраты при транспортировке и трудозатраты на строительстве. Для облицовки зданий изготавливают двуслойный кирпич. При его формовании на обычный кирпич наносится слой из светлой или равномерно окрашенной глины. Сушку и обжиг двухслойного облицовочного кирпича производят по обычной технологии. Особым видом глиняного обожженного кирпича является клинкерный. Его применяют для мощения дорог, облицовки цоколей зданий, в гидротехнических сооружениях.

Стекло Производство и химический состав различных видов стекла Относительная дешевизна стеклянных строительных материалов обусловливается широким распространением, а, следовательно, доступностью и дешевизной сырья для их производства Стекло можно сварить из одного кварцевого песка, химическая формула которого SiO2. Однако для этого нужна очень высокая температура (выше 1700 °С). Получение таких температур в печах промышленного типа связано с большими трудностями. Обычные печи, в которых используется твердое, жидкое или газообразное топливо, для этого не годятся. (Для плавления кварцевого песка применяют электрические печи специального устройства или горелки, в которых сжигается водород в токе кислорода.) Расплавленный кварцевый песок представляет собой столь густую и вязкую массу, что из нее трудно удалить воздушные пузырьки и придать изделиям нужную форму. В стекловарении используют только самые чистые разновидности кварцевого песка, в которых общее количество загрязнений не превышает 2~3 %. Особенно нежелательно присутствие железа, которое даже в ничтожных количествах (десятые доли %) окрашивает стекло в зеленоватый цвет. Если к песку добавить соду Na2СО3, то удается сварить стекло при более низкой температуре (на 200-300°). Такой расплав будет менее вязким (пузырьки легче удаляются при варке, а изделия легче формуются). Но такое стекло растворимо в воде, а изделия из него подвергаются разрушению под влиянием атмосферных воздействий. Для придания стеклу нерастворимости в воде в него вводят третий компонент - СаСО3 (известь, известняк, мел).

Читайте также: