Реферат химические вещества как строительные и поделочные материалы

Обновлено: 05.07.2024

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

Развитие общекультурной компетенции учащихся, расширение и углубление химических знаний, использование их в практической деятельности; развитие познавательной активности, наблюдательности, творческих способностей учащихся.

Углубление, расширение и систематизация знаний учащихся о строении, свойствах, применении веществ и их соединений;

Формирование умений работать с учебной, научно-популярной, энциклопедической литературой;

Развитие творческих способностей учащихся, наблюдательности, воображения.

Вступительное слово учителя.

В любой отрасли человеческой деятельности, следовательно, в любой профессиональной деятельности, связанной с материальным миром, мы неизбежно соприкасаемся с веществами и используем их свойства и взаимодействие между собой. Химия, обладая огромными возможностями, создает невиданные ранее материалы, умножает плодородие почвы, облегчает труд человека, экономит его время, одевает, сохраняет его здоровье, создает ему уют и комфорт, изменяет внешность людей. Использование людьми достижений современной техники и химии требует высокой общей культуры, большой ответственности и, конечно, знаний. Именно с этой целью мы проводим этот урок и, надеюсь, он будет интересен и полезен также тем, кто считает химию скучным, бесполезным для себя школьным предметом, далеким от повседневной жизни обычного человека.

Природные или искусственные вещества, в состав которых входит кремнезем SiO2, называют силикатами. Это слово происходит от лат. silex – кремень. Современная силикатная промышленность – важнейшая отрасль народного хозяйства. Она обеспечивает основные потребности страны в строительных материалах.

Так же, в современном строительстве находят применение различные пластмассы, добавки в цементы и в бетоны, новые лаки, гидрофобизирующие составы и др. Это позволяет постепенно заменять традиционные строительные материалы более легкими, прочными и красивыми. Их использование связано с тем, что полимерные материалы обладают необходимым комплексом физико-химических и строительно-эксплуатационных свойств. Это, прежде всего, прочность, небольшая объемная масса (например, пено- и поропласты) и эластичность, высокая водо-, газо- и паронепроницаемость, химическая стойкость и устойчивость к коррозии. Применение пластмасс в строительстве уменьшает вес строительных конструкции. Кроме того, это дает возможность находить многие интересные инженерные и архитектурные решения.

Нередко нам приходится заниматься ремонтом самостоятельно. Многие виды ремонтных работ может освоить каждый, но химику это сделать проще, так как в основе применения большинства строительных материалов лежат чисто химические процессы. Изучив закономерности протекания этих процессов, можно сделать ремонт и быстрее и более качественно. Вначале остановимся на связующих материалах, получающихся с их использованием.

Связующие материалы.

Известь один из древнейших связующих материалов. Археологические раскопки показали, что во дворцах древнего города Кносса, расположенного в центральной части острова Крит,-имелись росписи стен пигментами, закрепленными гашеной известью.

Задание 1. Опытные мастера определяют окончание “схватывания” штукатурки по внешним признакам. Можно ли определить это химическим путем – с помощью индикатора?

Ответ можно найти в учебнике для 9 кл (свойства оснований)

Ответ: при полном “схватывании” весь Са (ОН) 2 превращается в карбонат и проба с фенолфталеином не даёт окрашивания, если же штукатурка не схватилась полностью, то присутствующий Са (ОН) 2 дает с фенолфталеином малиновое окрашивание.

Гипс
В строительстве из гипса изготавливают сухую штукатурку, плиты и панели для перегородок, стеновые камни, архитектурные детали.

Гипсовые изделия характеризуются сравнительно небольшой плотностью, несгораемостью.

Строительный гипс получают из природного минерала – гипсового камня CaSO4·2H2O или из минерала ангидрита CaSO4, а также из отходов некоторых отраслей химической индустрии. Гипсовый камень при нагревании примерно до 140°C теряет часть воды и переходит в алебастр (полуводный гипс CaSO4·0,5H2O) в соответствии с уравнением CaSO4·2H2О = CaSO4·0,5H2О + 1,5H2О

Задание 2 . Как лучше с точки зрения гигиены отделать потолок и стены кухни: побелить мелом, известью, окрасить масляной краской, водоэмульсионной краской, эмалью, оклеить клеёнкой? Чем отделать стены?

Ответ: в порядке убывания гигиенических свойств материалы можно расположить так известь, мел, водоэмульсионная краска, масляная краска, эмаль, клеенка.

Бетон. Растворимое стекло.

Бетон является разновидностью искусственных каменных материалов. Известен уже около 2 тысяч лет. Его использовали уже в строительстве одного из величайших сооружений 1в. До н.э. Колизея в Риме наряду с кирпичом и природными камнями. Активными составными частями бетона являются вяжущие вещества вода, а пассивными – наполнители. К крупным относится гравий и щебень, к мелким – песок.

Обыкновенный (тяжелый) бетон изготавливают на основе тяжелых наполнителей – песка, гравия или щебня. Поскольку среда цементного теста щелочная, алюминий взаимодействует со щелочами в соответствии с уравнением 2Al + Ca(OH)2 + 2H2О = Ca(AlO2)2+ 3H2.

Растворимое стекло.

Это водный раствор силиката натрия – натриевой соли кремниевой кислоты. Жидкое стекло изготавливают сплавлением песка с содой с последующим вывариванием полученного и измельченного стекла в воде. Водные растворы жидкого стекла имеют сильно щелочную реакцию. На основе жидкого стекла изготавливают искусственные камни.

Задание3. Вы собрались бетонировать дорожку на дачном участке. Когда лучше этим заняться: в жаркую сухую погоду или в дождливую, влажную?

Вам поможет информация из учебника 9 кл ( свойства силикатов, получение цемента )

Ответ: основным химическим процессом, происходящим при “схватывании” бетона, является гидратация. Поэтому все бетонные работы нежелательно проводить в жаркую, сухую погоду, когда вода быстро испаряется. Для нормального схватывания бетона по технологии строительных работ его надо поливать водой, поэтому для выполнения бетонных работ всегда предпочтительна влажная погода.

Задание 4. К каким процессам можно отнести процессы высыхания масляной краски и эмали: к физическим или химическим?

Ответ: высыхание масляной краски - химический процесс, эмали - физический.

Полимеры в строительстве.

Синтетические полимерные материалы стали применять в строительстве сравнительно недавно, не более 50-60 лет, однако они по праву заняли достойное место в этой области из-за своей используемости в конструкционных прочных материалах, применения в качестве связующих, в дорожных покрытиях, тепло- и гидроизоляторов . Важными свойствами синтетических пластмасс являются их химическая стойкость, водонепроницаемость и стойкость к микроорганизмам.

Краткое рассмотрение некоторых вопросов химизации строительства заставляет задуматься о перспективах ее развития: будут ли в дальнейшем интенсивно развиваться процессы внедрения новейших достижений химии в строительное дело, получат ли развитие физико-химические методы контроля качества строительных материалов, как может осуществляться подобное развитие? Оценивая накопленный опыт можно полагать, что достойное место среди конструкционных материалов займут стеклопластики, теплоизоляционные и отделочные полимерные материалы, которые могут значительно изменить как технологию строительства, так и облик сооружений. Введение в строительные материалы и композиции новых типов металл- и элементоорганических низко- и высокомолекулярных соединений может придать свойства негорючести и микробостойкости, сочетания прочности и эластичности. Активнее следует применять изделия из небьющегося стекла, прозрачные материалы и новые клеящие и лакокрасочные композиции с высокой адгезией к бетону и металлу. По-прежнему высок спрос на металлоконструкции, использование прочных и легких сплавов. Сочетание различных неорганических и органических материалов должно привести к созданию новых видов стеклопластиков, бетонов, армированных материалов .

№ слайда 2

№ слайда 3

№ слайда 4

мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении. Глина состоит из одного или нескольких минералов группы каолинита (происходит от названия местности Каолин в Китае), монтм-ориллонита или других слоистых алюмосиликатов (глинистые минералы), но может содержать и песчаные и карбонатные частицы. Как правило, породообразующим минералом в глине является каолинит, его состав: 47 % (мас) оксида кремния (IV) (SiO2), 39 % оксида алюминия (Al2О3) и 14 % воды (Н2O).Al2O3 и SiO2 — составляют значительную часть химического состава глинообразующих минералов.

№ слайда 5

Но глина не только строительный материал, но и …..

№ слайда 7

Камень для памятников, скульптурОблицовочный материал, мозаика

№ слайда 8

осадочная горная порода органического, реже хемогенного происхождения, состоящая преимущественно из CaCO3 (карбоната кальция) в форме кристаллов кальцита различного размера.Известняк, состоящий преимущественно из раковин морских животных и их обломков, называется ракушечником (ракушняком).Использование в строительстве

№ слайда 9

Применение известнякаСкульптуры, негашеная известь, флюсы в металлургии

№ слайда 10

Что такое мел?осадочная горная порода белого цвета, мягкая и рассыпчатая, нерастворимая в воде, органического (зоогенного) происхождения. Основу химического состава мела составляет карбонат кальция с небольшим количеством карбоната магния, но обычно присутствует и некарбонатная часть, в основном оксиды металлов. Меловые острова Нидлс у западного побережья острова Уайт

№ слайда 11

Применение мелаВ строительстве:

№ слайда 12

Что такое стекло?Базовый метод получения силикатного стекла заключается в плавлении смеси кварцевого песка (SiO2), соды (Na2CO3) и извести (CaO). В результате получается химический комплекс с составом Na2O*CaO*6SiO2.

№ слайда 13

В строительстве и не только…

№ слайда 15

Цемент в строительстве и не только…. Шлакоблоки: Бетонные кольца:Железобетонные плиты: Садовые скульптуры: Дизайнерский взгляд на цемент:

№ слайда 16

№ слайда 17

№ слайда 18

Слайд 2

Слайд 3

Слайд 4

Что такое глина? мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении. Глина состоит из одного или нескольких минералов группы каолинита (происходит от названия местности Каолин в Китае), монтм-ориллонита или других слоистых алюмосиликатов (глинистые минералы), но может содержать и песчаные и карбонатные частицы. Как правило, породообразующим минералом в глине является каолинит, его состав: 47 % (мас) оксида кремния (IV) (SiO2), 39 % оксида алюминия (Al2О3) и 14 % воды (Н2O). Al2O3 и SiO2 — составляют значительную часть химического состава глинообразующих минералов.

Слайд 5

Слайд 7

Слайд 8

Что такое известняк? осадочная горная порода органического, реже хемогенного происхождения, состоящая преимущественно из CaCO3 (карбоната кальция) в форме кристаллов кальцита различного размера. Известняк, состоящий преимущественно из раковин морских животных и их обломков, называется ракушечником (ракушняком).

Слайд 9

Слайд 10

Что такое мел? осадочная горная порода белого цвета, мягкая и рассыпчатая, нерастворимая в воде, органического (зоогенного) происхождения. Основу химического состава мела составляет карбонат кальция с небольшим количеством карбоната магния, но обычно присутствует и некарбонатная часть, в основном оксиды металлов.

Слайд 11

Слайд 12

Что такое стекло? Базовый метод получения силикатного стекла заключается в плавлении смеси кварцевого песка (SiO2), соды (Na2CO3) и извести (CaO). В результате получается химический комплекс с составом Na2O*CaO*6SiO2.

Слайд 13

Слайд 15

Цемент в строительстве и не только…. Шлакоблоки: Бетонные кольца: Железобетонные плиты: Садовые скульптуры: Дизайнерский взгляд на цемент:

Слайд 17

Читайте также: