Пройдя специализированный элективный курс «Знакомые незнакомцы», вы узнаете о свойствах таких веществ и предметов как мыло, сахар, стекло, соль, зеркало

Вид материалаЭлективный курс

Содержание


Стеклянный мир
Источники света и тепла.
Химия и повседневная жизнь человека.
Подобный материал:
1   2

Стеклянный мир



Есть у мыла еще один брат, ничуть на него не похожий- стекло, которое называют чудом. Почему чудо? Хотя бы потому, что его не видно, и не только вам, глазастая муха, птица не заметит стекла. Его как будто нет, а оно не пропускает ни холода, ни ветра, зато свет и тепло проходят без всякой задержки.

Прозрачность – первое удивительное свойство стекла,а второе-стойкость и прочность.


В Берлинском музее хранится, зеленоватая стеклянная бусинка, которой исполнилось 6,500 лет. Почтенный возраст! За это время камни превращаются в песок и пыль.

Вот почему стекло всегда привлекало внимание человека, а его значение еще более возрастает. Недаром М. Ломоносов писал:» Пою перед тобой в восторге похвалу не камням дорогим, не злату, но стеклу».

В разное время стекло было разным, и делали из него разные вещи. Его история не такая ясная как у огня.

Появление искусственного стекла обычно связывают с развитием гончарства. При обжиге на изделия из глины могла попасть смесь соды и песка, в результате чего на поверхности изделия образовалась стекловидная пленка – глазурь. Хотя история искусственного стекла могла быть иной.

Так, Гай Плиний Старший, знаменитый естествоиспытатель и историк античного мира, живший в 1 в , описывает такой случай.

Однажды, в очень давние времена, финикийские купцы везли по Средиземному морю груз, добытой в Африке , природной соды. На ночлег они высадились на песчаном берегу и стали готовить себе пищу. За неимением под рукой камней, они обложили костер большими кусками соды. Утром, разгребая золу, купцы обнаружили чудесный слиток, который был тверд, как камень, горел огнем на солнце, был чист и прозрачен, как вода. Это было стекло.

До сих пор неизвестно: так или каким – либо иным путем возникло на земле стеклоделие Присутствие золы, сгоревшегося топлива, мелких известковых ракушек, обычно, содержащихся в морском песке и наличие ветра могли создать необходимые для варки стекла условия в отношении как химического состава, так и возможности достижения на костре достаточно высокой температуры.

Несомненно то, что человек научился вырабатывать стекло – этот замечательный материал, сыгравший выдающуюся роль в развитии нашей культуры - очень давно, несколько тысяч лет тому назад. Исключительное значение стекла в нашей жизни объясняется его замечательными свойствами, резко отличающими его от всех известных материалов.

В течении долгого времени первенство в открытии стеклоделия признавалось за Египтом. Стекло в Египте начало свое существование около 5 тыс. лет до н. э. А в Двуречье были найдены глазурованные стеклом бусы, относящиеся к IV тысячелетию

Возникновение стеклоделия связано по – видимому с развитием гончарного производства. Получение стекла сначала было, вероятно, случайным. Примером такой возможности является образование стекла в результате расплавления золы при пожаре зернохранилищ. Производство стекла в Древнем Египте началось около 3000 лет до нашей эры. Из стекла делались различные украшения, амулеты. Цилиндр из светло – голубого стекла прекрасного качества, найденный в Тель – Асмаре, близ Багдада (современный Ирак ), сделан в середине 3-го тысячелетия до н. э ; плотность этого стекла 2,463, показатель преломления 1,151, в нем нет неоднородностей и посторонних включений. Найденная при раскопках знаменитая ваза с начертанным на ней именем ассирийского царя Саргопа II, находящегося в Британском музее, сделана из полупрозрачного зеленоватого стекла.

Во времена Птоломеев в Египте существовало относительно развитое стекольное производство. Египет оставался центром стеклоделия вплоть до нашей эры; его стеклянные изделия вывозились во многие другие страны. С древних времён стекло было известно в древнем Китае, где стеклянные изделия появляются уже в довольно большом количестве. Примерно за 1200 лет до нашей эры уже была известна техника прессования стекла в открытых формах. Этим способом изготовлялись вазы, чаши, блюда, кубки, цветные мозаичные украшения. Особенно распространённым было голубое и бирюзовое стекло, окрашенное медью. Зелёное стекло получали окрашиванием медью и железом. Синее стекло, окрашенное кобальтом, появилось в Египте в начале нашей эры. Ассортимент изделий ограничивался мелкими туалетными украшениями: бусами, серьгами, браслетами, застёжками, амулетами, флакончиками для ароматических веществ.

Переворот в технологии стеклоизделия был вызван на рубеже нашей эры изобретением метода выдувания полых стеклянных изделий. Возможность широкого применения нового метода была обеспечена крупными успехами в технике стекловарения. Тогда стали уверенно получать прозрачное стекло, выплавлять его сразу в значительных количествах, научились изготовлять выдуванием красивые сосуды относительно большого размера и самой разнообразной формы. Выдувательная трубка- это простейшее приспособление оказалось инструментом, при помощи которой человек с художественным чутьём и даром точной координации движений в результате длительных упражнений3 достигал высокого совершенства в работе. Первым овладели методом выдувания стеклянных изделий мастера Древнего Рима, где на протяжении нескольких веков искусство стеклоделия находилось на большой высоте и где были созданы стеклянные изделия, относящиеся к выдающимся образцам мирового искусства. В римское время стекло было впервые использовано в качестве оконного материала. После падения Западной Римской империи центр стеклоделия перемещается в Византию, где, в частности, развивается особый вид художественного производства- выплавка цветного непрозрачного стекла( смальты) для смальтовой мозаики, которая сменила каменную мозаику. На Руси стеклоделие было значительно развито в домонгольский период. Выдающуюся роль в развитии научного стеклоделия в России сыграл М.В. Ломоносов. В 1748 г он организовал при Петербургской академии наук лабораторию, в которой проводил опыты с окрашиванием стекла, лично варил смальту, разработав палитру цветной стеклянной мозаики. Из сваренной смальты Ломоносов сам и по его указаниям ученики выполнили ряд мозаичных произведений, в числе которых грандиозная цветная мозаичная картина «Полтавская баталия»

Талантливые мастера бережно хранили, копили и передавали по наследству секреты варки стекла. Тысячи жизней, отданных неустанным наблюдениям, опытам, надеждам, разочарованием, каторжному труду- вот во что обошлось человечеству стекло вставленное в окно. И недаром стекло считалось драгоценностью. Но звонкая сверкающая история стекла на этом не кончается. Одно открытие привело к грандиозному перевороту в судьбе стекла. Оно стало тем, чем является и поныне. Этим открытием был пузырь из стекла, такой же, какой ты выдуваешь из мыльного раствора. С этих пор стекло врывается почти во все области быта, искусства, а главное- оно стало не таким дорогим и пришло в дома людей даже небогатых, а потом оно стало предметом первой необходимости, заменив бычий пузырь на окне.

В настоящее время человечество придумало столько разных стёкол, что их и не перечесть. Вот некоторые из них: закалённое стекло( небьющееся) ,им можно заколачивать гвозди, стекло – хамелеон – светлое, прозрачное, но при ярком свете темнеет и наоборот, греющие стёкла, фотохромовые стёкла, которые используются не только для очков, но и для запоминающих устройств компьютеров. Калейдоскоп- горсточка пёстрых осколков стекла отражается в трёх плоских зеркальцах. Они образуют удивительно красивые фигурки, разнообразно меняющиеся при повороте калейдоскопа. Долго калейдоскоп был игрушкой, в наши дни его узоры используют для создания обоев, ковров, тканей. В калейдоскопе использованы стёкла различного цвета. Для их получения в стекло искусственно вводят добавки: оксид хрома (3) ,оксид кобальта, оксид марганца. К тому же наше стекло - основа зеркала. На поверхность стекла последовательно наносится из пульверизатора раствор соли серебра и восстановитель, который осаждает из раствора чистое серебро в тонкодисперсной форме; после этого на тонкий слой серебра наносится слой меди, защищающий плёнку серебра, а потом оба металла покрываются лаком.

Стекло можно назвать материалом будущего. Наша промышленность выпускает сотни миллионов квадратных метров оконного стекла, мало того, из стекла научились делать прочные трубы, стекловолокно, стеклопластик, бронестекло, строительные блоки, термостойкую лабораторную посуду. Стекло успешно конкурирует с металлом, поэтому его с уверенностью можно назвать материалом будущего.


Источники света и тепла.


Большую часть информации человек получает при помощи зрения. Оказавшись в темноте, человек испытывает ощутимые, а порой и непреодолимые трудности. Разрешаются эти проблемы зачастую элементарно – достаточно просто включить освещение. Совершим краткое путешествие в историю света и тепла. Первым, простейшим и сравнительно удобным светильником был факел. Он прочно вошёл в жизнь человека одновременно с костром. Факел позволял ориентироваться в незнакомых местах, что существенно повышало шансы человека уцелеть в борьбе как с силами природы, так и себе подобными. Однако, хотя факел был широко распространён, не он, а масляный светильник более характерен для древних цивилизаций. При раскопках гробницы Тутанхамона археологи обнаружили не только « роскошь мёртвых», но и не менее интересные следы давно минувшей обыденной жизни, среди которых была чёрная от масляной копоти лампа, оставленная древними строителями. С тех пор масляный светильник не утратил своей популярности. Арабские сказки увековечили масляный светильник – волшебную лампу Алладина, поселив в ней джина. Масляное пламя можно увидеть не только в покоях падишаха.Факел находится в употреблении и поныне, правда сфера его применения сузилась до культовой. Символизм факела настолько богат, что с успехом совмещает взаимоисключающие понятия: факельное шествие римлян(легионеров), фашистов, различных митингов, манифестаций. Но факел представлял значительную угрозу для деревенского жилья : в тесной избе он легко мог стать причиной пожара. Поэтому в крестьянском быту большое распространение получила лучина – миниатюрное подобие факела. Немного лучшим источникам света стали свечи. Их разнообразие столь велико ,что невозможно перечислить. Однако, имея по сравнению с лучиной значительные преимущества, свечи всё-таки не были идеальным средством для освещения : восковые дороги, стеариновые и парафиновые коптят, а сальные пачкаются. Реализация газового освещения для своего времени весьма сложной задачей( технического и экономического характера), поэтому газовое освещение просуществовало сравнительно недолго и не получило широкого распространения. В одно время с газовыми появилось керосиновое освещение, которое придумали два львовских фармацевта. Будучи удобным и практичным, керосиновые лампы стремительно завоевали широкую популярность и несмотря на разнообразие осветительной техники, стали признанными лидерами. Одно из её недостатков – пожароопасность.

Первая электрическая лампочка была разработана профессором В.В.Петровым и усовершенствована П. И.Яблочковым. Это была дуговая лампа, но она была недолговечна, так как графитовые стержни быстро сгорали. Плодотворной оказалась идея перейти от электрической дуги к лампе накаливания, реализованная инженером А.ИЛодыгиным. Лампа накаливания непростое устройство, состоит из множества веществ. Важный элемент лампы – нить накаливания состоит из вольфрама, он дорогой, но единственный тугоплавкий металл. Его недостатком является незначительная прочность в разогретом состоянии, поэтому он нуждается в дополнительных подпорках. Эту роль выполняет молибден (сосед вольфрама по таблице) Его температура-2630 ,а у вольфрама-3380, подвески только держат нить накаливания. Корпус цоколя включает в себя цинк –снаружи, а внутри- медь, токовводы представлены сплавом железа и никеля, проводником является медь, а в качестве контакта- сплав олова и свинца. Колба состоит из стекла, внутри она заполнена аргоном, азотом, неоном и. др. История светильников интересна и познавательна, она позволяет проследить развитие человеческой мысли, проиллюстрировать реализацию химических закономерностей- «строение, свойства, применение.»

А между тем всё начиналось от огня.

Нельзя точно установить, когда первобытные люди впервые стали пользоваться огнём. Это произошло многие сотни тысячелетий назад. Как познакомился человек с огнем, мы тоже не знаем. Быть может, молния ударила в сухое дерево, быть может вулканическая лава зажгла растительность на склоне вулкана. Но долгое время люди могли лишь поддерживать однажды вспыхнувшее пламя. Добывать огонь они не умели.

Когда же люди научились добывать огонь, в истории человечества произошло величайшее событие.

Используемое тысячи лет высекание огня не исчезло бесследно и после многочисленных усовершенствований. (Вспомним сказку Х. К. Андерсена «огниво») Высекание огня было положено в основу работы зажигалок, хотя сейчас для этого применяют совершенно иные материалы.

Огонь можно зажечь, фокусируя солнечные лучи при помощи линз или зеркал. Легенда гласит, что именно так Архимед поджег римский флот. Через многие столетия вдалеке от древних Сиракуз к помощи оптики прибегали колонисты из романа «Таинственный остров» «Он воспользовался двумя выпуклыми стеклами от карманных часов… Налив в стекла воды, он сложил их и слепил края глиной… получилось… двояковыпуклые зажигательное стекло; поймав в его фокусе пучок лучей, он направил их на горсточку сухого мха, и мох воспламенился».

И вот наступает момент, когда пора наконец прозвучать слову «спичка». Знаменитый французский химик К. Л. Бертолле получил соль, которая впоследствии была названа бертолетовой. Это хлорат калия KCIO3. В 1806 г ученый заметил, что соль чрезвычайно бурно реагирует с серной кислотой и в ходе реакции выделяется огромное количество теплоты. Это привело к изобретению первой спички, головка которой состояла из бертолетовой соли. Для воспламенения спички ее головку прижимали к асбесту, пропитанному концентрированной серной кислотой.

Всякое изобретение совершенствуется. Ученые вспомнили о старинном способе добывания огня посредством трения, и пузырек с серной кислотой стал ненужным. В 1832 г появились, так сказать, сухие спички, изобретенные химиком Л. Тревани в Вене. Теперь спичку, головка которой состояла из смеси бертолетовой соли с серой и клеем, зажимали в листок наждачной бумаги и быстро выдергивали. От трения головка зажигалась.

Но опять не все было ладно. Иногда воспламенение головки происходило со взрывом. Это приводило к ожогам: воспламеняющаяся часть при трении нередко отпадала.

Тогда химики придумали такой состав спичечной головки, который загорался спокойно. Он состоял из бертолетовой соли, белого фосфора и клея. Такие спички легко воспламенялись при трении о любую твердую поверхность, например о подошву сапога.

Изобретателем первых фосфорных спичек оказался девятнадцатилетний француз Шарль Сориа. В1831 г юный экспериментатор к смеси бертолетовой соли с серной кислотой для ослабления ее взрывчатых свойств добавил белый фосфор. Эта идея оказалась на редкость удачной, поскольку смазанные полученным составом лучинки легко загорались при трении.

Спички – палочки (соломки), обычно осиновые, с головками, имеющими в составе горючее вещество и энергичный окислитель.

Масса для спичечной головки состоит обычно из следующих веществ: окислителей - бертолетовая соль (60%), бихромат калия, сульфит сурьмы и пиролюзит; восстановителей – сера; связующих материалов – животный клей, крахмал, декстрин.

Намазка спичечной коробки содержит красный фосфор, трехсернистую сурьму, железный сурик, пиролюзит, клей мездровый, мел, декстрин и др.. При трении головки о намазку спичечной коробки красный фосфор, входящий в состав намазки, загорается благодаря кислороду бертолетовой соли. Образно говоря, огонь первоначально рождается в шкурке. Он и поджигает головку спички. В ней вспыхивает сера или сульфид сурьмы опять же за счет кислорода бертолетовой соли, а уже затем загорается дерево.

Различают спички зажигательные и специальные. Зажигательные спички бывают: безопасные, зажигающиеся только при трении о намазку спичечной коробки, а так же всюду зажигающиеся, воспламеняющиеся при трении о любую шероховатую поверхность и содержащие в составе спичечной головки сульфид фосфора; влагоупорные, в состав спичечной головки которых входят вещества, понижающие её влагопоглощаемость (парофомальдегид, танин и др.), применяемые в местностях с жарким влажным климатом.

Охотничьи спички отличаются от простых спичек тем, что, кроме обычной головки и соломки, у них имеется дополнительная обмазка ниже головки. Дополнительная зажигательная масса делает спичку долгогорящей с большим жарким пламенем. Такие спички дают возможность разжечь костер в любую погоду. Горит каждая спичка около 10 с, тогда как простая спичка всего 2-3 с.

Не менее любопытны и штормовые спички. Они не имеют головки, но обмазки «тела» у них значительно толще, чем у охотничьих спичек. Зажигательная масса их содержит много бертолетовой соли, поэтому способность к воспламенению, т.е. чувствительность, таких спичек очень высока. Они горят не менее 10 с. в любых метеорологических условиях, даже в штормовую погоду при 12 баллах. Такие спички особенно нужны рыбакам и морякам.

В Россию фосфорные спички были завезены из Европы в 1836 году и продавались по очень дорогой цене – 1 рубль серебром за сотню. Имеется предполжение, что наш великий поэт А. С. Пушкин в последний год жизни пользовался такими фосфорными спичками, работая , при свечах долгими зимними вечерами. Разве он мог отказать себе в удовольствии приобрести столь любопытную новинку, как спички! Да, жаль только, что ни одной поэтической строчки не успел А. С. Пушкин посвятить спичкам – прекрасному и очень важному изобретению, столь полезному, нужному и привычному теперь в повседневной жизни, что мы даже не задумываемся о сложной судьбе появления спичек…


Химия и повседневная жизнь человека.


М. В. Ломоносов писал: «Широко распростирает химия руки свои в дела человеческие и это так».

Химия имеет отношение ко всему – к пище, средствам гигиены, пластмассам, фотоматериалам, удобрениям, лекарствам, жизненным процессам и др., ведь предмет её интереса – все существующие вещества!

Задачей нашего элективного курса было показать, как глубоко связана химия с нашей повседневной жизнью, как можно, имея даже минимальный запас знаний по химии облегчить решение многих бытовых проблем. Хотелось бы, чтобы, вы по - новому взглянули и на учебники химии – ведь в них содержится масса очень нужной , полезной каждому человеку информации, надо только её обнаружить и правильно использовать.

Например,в современной жизни стирка (этот древнейший хозяйственный процесс полностью зависит от химических веществ. Новые стиральные порошки и пасты, отбеливатели, ополаскиватели обещают нам «сияющую белизну» и стирку не «прикладая рук». Казалось бы, не должно быть таких проблем со стиркой, а они всё - таки есть: то после тщательной стирки всё – таки остались загрязнения, то не выводится старое пятно, неожиданно полиняла яркая футболка…Попробуем справится с этими проблемами с помощью химии

Например, две хозяйки готовясь к стирке, подогревали воду, в широком баке на газовой плите. Одна поставила бак прямо на огонь, другая поставила под него подставку - какая из них поступила неправильно? ( Для горения газовой горелки необходим хороший доступ воздуха. Если поставить бак с широким дном на низкую подставку, доступ воздуха к горелке будет затруднен, и пламя может погаснуть, если сразу же не выключить газ, то он будет накапливаться в помещении,что может привести к взрыву.


Или одна хозяйка готовилась к стирке, подогрела воду до 60 градусов и замочила в ней бельё, другая нагрела воду до кипения, прокипятила бельё 5 минут, охладила до 60 градусов и только после этого начала стирку. У кого бельё лучше отстирается?

(Мыло и другие моющие средства наиболее эффективно действуют в мягкой воде. При кипячении гидрокарбонаты, обуславливающие жесткость воды, выпадают в осадок в виде карбонатов. При нагревании до 60 градусов эти реакции не происходят и вода остается жесткой).

Вам пришлось стирать темные вещи с мылом в жесткой воде. После стирки и полоскания на них остался седой налет. Как его устранить и что можно сделать, чтобы это предотвратить? (Мыло в жесткой воде плохо мылится и образует осадок стеарата кальция, который и проступает на тёмных тканях в виде «седого налёта». Избавится можно, если прополоскать вещи в слабом растворе уксусной кислоты. Чтобы этого не произошло, следовало предварительно смягчить воду кипячением или добавлением соды.)

Химия помогает вам правильно выбрать мыло и шампунь, подготовить воду для умывания, сориентироваться в многообразии дезодорантов и зубных паст, предлагаемых в магазине. Кроме этого с помощью химии можно объяснить многие заболевания и предотвратить их. Например, избыточное потребление сладостей способствует развитию кариеса.

Как это можно предотвратить?

Оказывается в сладостях содержится глюкоза, которая легко подвергается молочнокислому брожению, поэтому остатки сладкой пищи в полости рта превращаются в молочную кислоту. Любителям сладостей можно посоветовать полоскать рот раствором питьевой соды после каждого приема пищи.

А если вы затеяли ремонт, то знатокам химии это сделать гораздо проще, быстрее и качественнее. Если вы захотите сделать свою кухню согласно гигиеническим правилам, то побелите её известью, а не оклеите пленкой или каким – либо другим полимерным материалом. Это объясняется тем, что в кухне большая загрязненность воздуха газами оксид серы ( IV), оксид углерода (IV), продуктами термического разложения жира. Все без исключения загрязнители воздуха поглощаются простыми поверхностями – штукатуркой. При побелке гашеная известь вступает во взаимодействие с загрязнителями. Если побелку обновлять часто, этот способ очистки воздуха очень эффективен.

Каждый, кто выращивает овощи и ягоды на даче знает, что садоводу или огороднику приходится вести настоящую войну с вредителями с/х. культур. Как выиграть эту войну и не повредить здоровью? Человек, знакомый с химией, получает в такой войне больше преимущества. Как вы думаете, представляют ли какую – то ценность для огородника остатки золы, или ее можно выбросить? Конечно- же нет, так как в состав золы входят карбонаты калия, а его можно использовать как удобрение, хотя и медленно действующее.

Реклама стала неотъемлемым атрибутом нашей жизни. Иногда она помогает сориентироваться в многообразии товаров, но иногда и вредит, особенно малообразованным людям. Поскольку чаще всего мы сталкиваемся с рекламой жевательной резинки- с неё и начнем. «Каждый раз во время еды вы подвергаете свои зубы воздействию бактерий, вырабатывающих кислоту» - с этого утверждения начинается реклама одной из жевательных резинок. Для этой рекламы необходимо комментарии не только химика , но и биолога. Бактерии, вырабатывающие кислоту, постоянно присутствуют в полости рта и постоянно вырабатывают кислоту. Поэтому наши зубы постоянно подвергаются действию этих бактерий, а не только во время еды. А «каждый раз во время еды мы поставляем этим бактериям углеводы, то есть дополнительное сырье, необходимое для вырабатывания кислоты, поэтому во время еды разрушительное действие бактерий усиливается.

Большинство хозяек готовят не наугад, а пользуются для домашних приготовлений специальными кулинарными книгами или записанными от руки рецептами.

Что же представляют собой эти рецепты? Это не что иное как инструкция по выполнению практической работы по химии, похожие на те, которыми пользуютесь и вы при выполнении лабораторных работ по химии.

Правда большинство кулинарных рецептов – это инструкции, создавшиеся, так сказать, наугад, методом проб и ошибок, часто на протяжении веков.

Процессы жарки, варки, маринования, соления, консервирования – это сложные физикохимические операции, приводящие к изменению состава и свойств продуктов питания.

Примеров приложения сил химией гораздо больше: она нас одевает, кормит, лечит, защищает, украшает…

Самое интересное, вещества, изученные на элективном курсе такие разные, но их что – то объединяет. Что общего между мылом и стеклом? Оказывается в основе их получения лежит сода, качество мыла и стекла определяются по способности образовывать «пузыри». А стекло и зеркало? Основа зеркала – стекло. Соль и сахар – такие разные по свойствам, но необходимые в малых дозах организму, а в больших дозах – «белая смерть». И получить их можно только с помощью огня (реакции горения) , который был и есть источник света, но уже в новом качестве. Кстати о свете. Есть пословица: «Ученье – свет, а неученье- тьма», понятие «просвещение», «освещение» имеют один корень. После небольшого путешествия в мир обыденных для вас веществ, вы уже не будете находиться «во тьме», станете грамотно их использовать, обеспечивать комфортную жизнь себе и чистоту окружающей среды. И слова М. В.Ломоносова «Широко распростирает химия руки свои в дела человеческие. Куда ни посмотрим, куда ни оглянемся - всюду бросаются перед очами нашими успехи её приложения». Как никогда актуальны эти слова в наше время.


СОДЕРЖАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ.


ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.


ДИДАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ К ПРОГРАММЕ:


«ЗНАКОМЫЕ НЕЗНАКОМЦЫ»


( Составитель БеловаВ.Ф.)