I. Введение стр. 1
| Вид материала | Реферат |
- Закон приморского края, 196.64kb.
- И в срок Содержание Введение. Проблема, источники, историография стр. 5 Проблематика, 355.84kb.
- План введение стр 3 глава теоретическая часть сертификация и стандартизация в системе, 917.4kb.
- План: Введение (стр. 3-4): 1 Биография Микеланджело (стр. 4-8). 2 Персонажи Микеланджело, 246.64kb.
- I. Правовое регулирование прав и свобод человека и гражданина стр, 99.47kb.
- Содержание: введение (3 стр), 346.64kb.
- Стр 5 Глава 1 Основные подходы к оценке финансово экономической деятельности заемщика, 1229.32kb.
- План Введение стр. 3 Искусство эпохи палеолита стр. 4-7 Искусство эпохи мезолита стр., 116.52kb.
- Предмет политической науки стр, 201.56kb.
- Классификация ценных бумаг стр, 300.2kb.
Процесс изготовления кирпича.
Красный глиняный кирпич изготавливали из замешанной с водой глины, с последующим формованием, сушкой и обжигом. Сформированный кирпич (сырец) не должен давать трещин при сушке. Плохо высушенный сырец при обжиге неизбежно приводил бы к образованию трещин, а на стенах собора этих трещин нет, что говорит о высоком качестве кирпича. Красная окраска кирпича обусловлена наличием в глине оксида железа (III) – Fe2O3. Эта окраска получается, если обжиг ведут в окислительной атмосфере, т.е. при избытке воздуха. Важными характеристиками кирпича являются влагопоглощение и морозостойкость. Этими качествами обладает и каменная кладка нашего собора уже 105 лет. Из такого же кирпича построены здания женской гимназии (ныне лицей №2), реального училища (МОУ СОШ№1) и ремесленного училища (медицинский колледж).
Летом 2009 года мы неделю работали на Сердобском кирпичном заводе с целью знакомства с технологией производства. Сам технологический процесс изготовления кирпича мало претерпел изменений, в настоящее время производится кирпич керамический - М75. При обжиге в качестве теплоносителя применяется природный газ. Химический состав глины, в карьере которого она добывается в настоящее время, соответствует составу глин Секретарского месторождения. (Материалы и рисунки – см. в Приложении, там же – материалы об истории кирпича и технологии его изготовления).
В качестве связующих материалов при кирпичной кладке использовался известковый раствор. В кадки попеременно сыпали просеянную известь и песок так, чтобы один слой ложился на другой, затем их смешивали и этот состав выдерживался несколько суток. После чего он использовался для кирпичной кладки. Известь – древнейший связующий материал.
Химизм процесса.
Негашеную известь – оксид кальция СаО – получают обжигом различных природных карбонатов кальция. Реакция обжига: СаСО3 = СаО + СО2
Содержание в негашеной извести небольших количеств неразложившегося карбоната кальция СаСО3 улучшает связующие свойства извести, к этому же приводят небольшие примеси силикатов, алюмосиликатов и ферритов кальция, часто присутствующих в природном карбонате. Для использования извести в качестве связующего ее гасят, готовят тесто, которое затем смешивают с песком в количестве от 2 до 4-х частей по объему. Гашение извести сводится к переводу оксида кальция в гидрооксид СаО + Н2О = Са(ОН)2 + Q
Это реакция экзотермическая, т.е. протекает с выделением теплоты. Твердение извести связано с физическими и химическими процессами. Во-первых, происходит испарение механически примешанной воды. Во-вторых, гидроксид кальция кристаллизуется, образую известковый каркас из сросшихся кристаллов Са(ОН)2 и окружающих его частиц песка. Кроме того, происходит взаимодействие Са(ОН)2 с СО2 воздуха с образованием карбоната («карбонизация»)
Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3↓ + Н2О
Оба этих процесса – кристаллизация и карбонизация – протекают довольно медленно. Поскольку процесс карбонизации связан с выделением воды, то стены, сложенные с использованием известкового раствора, долго остаются сырыми. Собор строился в течение 10 лет, кирпичная кладка велась неспешно, т.к. после укладки нескольких слоев кирпичей они могли дать усадку и сильно растрескаться. Но этого не происходило, т.к. строители, наверное, были очень опытные и знали толк в химизме процесса, а именно, в процессе карбонизации. Возведенные стены получились крепкими, усадки сильной не давали, а кроме того, в народе говорили, что «церковь построена на яйцах» и в этом есть доля правды. По распоряжению городского главы за каждым селом была закреплена норма подвоза к строящемуся храму определенного количества подвод с яйцами. Их скорлупу, содержащую карбонат кальция, добавляли в гашеную известь, т.к. примеси СаСО3 улучшают связующие свойства извести – процесс карбонизации. Об этих фактах нам известно из рассказов нашего учителя, а ей – от бабушки, Филимоновой А.Е., старожила Сердобска, очевидца строительства собора, а также рассказа иеромонаха отца Андрея (Афанасьева). В известковый раствор добавляли немного портландцемента, что тоже улучшало его связующие свойства. Строили долго еще потому, что за теплое время года стены, сложенные с использованием известкового раствора, быстрее высыхали. Важно знать, что в известковом растворе (известковое тесто, замешанное с песком) должно быть столько извести, чтобы ее хватило для заполнения всех пустот между песчинками и обмазывания каждой из них. При большом количестве извести, а также при неравномерном ее распределении
(при плохом перемешивании) в местах скопления извести могут появиться трещины. Их на соборе нет.
Прочность старинных зданий, сцементированных известью, нередко вводит малосведущих людей в заблуждение: они утверждают, что «прежде строили лучше», и что цементирующие растворы «были прочнее». И действительно, как не прийти к такому заключению, если при разборке старинных зданий можно разрушить сам кирпич, но не разъединить отдельные кирпичи. Но подобного рода заключения являются довольно поспешными, т.к. при этом не учитываются те химические изменения, которые происходят в строительных материалах в течение многих лет.
2.4 Кровля.
Особое внимание при строительстве собора уделялось кровле – это самый верхний покров крыши, защищающий все конструктивные элементы здания от атмосферных осадков и отводящий воду на землю. Основными требованиями, предъявляемыми к кровле, являются водонепроницаемость и элементы безопасности кровли. Кровля бывает из различных материалов. На первом соборе она была железная, покрытая медянкой, на последнем – сначала железная, «крыт железом – белым железом, а остальное – обычным». Но потом вся кровля была сделана из оцинкованного железа (это видно на фотографии 1980-е гг). – перекрыли главный купол, шатры и крышу собора. В настоящие время купола крыты покрытием из нержавеющей стали с нитрид – титановым покрытием, шатры – из современного профилированного железа. Остальные части крыши храма – оцинкованным железом.
Химизм.
На первом месте среди всех металлопокрытий – и по важности, и по масштабам – стоят покрытия цинковые, а нанесение на поверхность железа тонких пленок коррозионных металлов – важнейшее средство защиты от коррозии. Оцинкованное железо на крышах – вещь настолько привычная, хотя можно сделать покрытии хромированные или никелированные, но цинковые покрытия часто оказываются более надежными, чем другие, потому, что цинк не просто механически защищает железо от внешних воздействий, он его химически защищает. Цинк в ряду активности стоит впереди железа. Кровля подвергается атмосферной коррозии и имеет электрохимическую природу. Это можно объяснить с электрохимических позиций. Механизм защиты железа цинком, состоит в том, что цинк – металл, более активный, чем железо. В присутствии влаги между железом и цинком образуется микрогальванопара, в которой цинк – анод, именно он и будет разрушаться при возникшем электрохимическом процессе, сохраняя в неприкосновенности основной металл. И получается «сам погибай, а друга спасай». Но в процессе покрытия железо и цинк реагируют между собой, и чаще всего царапина оголяет не само железо, а интерметаллическое железо с цинком, довольно устойчивое к действию влаги. Активный цинк реагирует с влагой воздуха и одновременно содержащимся в нем углекислым газом. Образуется защитная пленка состава ZnCO3 * Zn(OH)2, имеющая достаточную химическую стойкость, чтобы защитить от реакции железо и сам цинк. Но ничто не вечно под луной. Коррозия коснулась и этого покрытия. На куполах стали заметны пятна ржавчины. Позднее кровля была заменена.
2.5 Золотые купола России – символ духовного возрождения России.
В синем небе, колокольнями проколотом,
Медный колокол, медный колокол
То ль возрадовался, то ли осерчал…
Купола в России кроют чистым золотом,
Чтобы чаще Господь замечал.
В.Высоцкий.
Архитектура и интерьер Храма призваны органично дополнять собой богослужебные действия. Именно в этой связи особое значение всегда придавалось в форме и цвету купола Храма. В настоящее время покрытие куполов нашего собора осуществлено с применением современных технологий – это нержавеющая сталь с нитрид–титановым покрытием (предприятие – города Волгодонска). И, что удивительно,- титан открыл молодой священник англичанин Вильям Грегор в 1791 году, но «крестным отцом» титана все же признан М. Клапрот, он как бы переоткрыл этот элемент, но признал приоритет В. Грегора. Титаны – боги, похожие на огромных людей, бессмертны (например - Прометей) – символ мужества, бесстрашия, исполинской мощи. Титан – пластичен, устойчив к коррозии, на воздухе покрыт защитной оксид – нитридной пленкой, что обуславливает его исключительную химическую стойкость.[13]
Физические и химические характеристики нитрида титана: - соединение титана с азотом состава TiNх (х=0.58 + 1.00), представляющее собой фазу внедрения с широкой областью гомогенности, кристаллы с кубической гранецентрированной решеткой. Температура плавления 2974 , плотность 5.44 г/см. Нитрид титана устойчив при комнатной температуре к действию соляной, серной, хлорной кислот, на него мало действуют кипящие соляные и серные кислоты, мало устойчив на холоду к действию NaOH. Стоек к воздействию расплавленных олова, свинца, кадмия, цинка. Основной метод получения нитрида титана – азотирование титана около 1200 (так производят наиболее чистый продукт). Нитрид титана в зависимости от состава может иметь золотой, синий, черный и другие цвета.[27]
Купола нашего собора в настоящее имеют золотой цвет. Свойство нержавеющей стали с напылением нитрида титана: высокая износостойкость к коррозионному и атмосферному воздействию, высокая отражающая способность покрытия. Нитрид титана устойчив при дальнейшей обработки, фирма дает гарантию на 50 лет и теперь купола собора и шатров, духовного центра сияют золотом, что видно даже издалека (остальные материалы в Приложении). Вывод. Во все времена строители справедливо считали, что на крыше экономить нельзя. Крыша – это первое, что бросается в глаза издалека. Храм как здание, посвященное Богу, прежде всего, воплощает в себе духовные традиции русского православия.
2.6 Химический эксперимент.
1. Применение извести в строительном деле: гашеная известь мы разбавили водой и перемешали так, чтобы образовалась масса в виде густой кашицы. К полученной кашице добавили двойное количество песка, из смеси сформировали изделие виде шариков, оставили их на несколько дней. Когда произошло «схватывание» и затвердевание, мы показали ребятам прочность и твердость этих шариков.
nSiO2 + Ca(OH)2 CaO * nSiO2 + H2O
«Схватывание» - это превращение смеси в связную массу, затвердевание - это кристаллизация или твердение. Частицы Ca(OH)2 укрупняются, превращаются в длинные кольчатые кристаллы, уплотняющие массу силиката кальция. Вместе с тем нарастает прочность и твердость шариков.
2.Определение карбоната кальция в меле и получение гашеной извести. На электрическую плитку мы насыпали очень мелкие кусочки мела, включили плитку. Плитка раскалилась – произошло разложение карбоната кальция, через 10-15 минут, после начала опыта мы сняли несколько крупинок с плитки, бросили в воду и испытали фенолфталеином – малиновая окраска, образование гидроксида кальция (гашеной извести) – щелочная реакция среды
1) СаСО3 СаО + СО2 2) СаО + Н2О Ca(ОН)2
3. Гашение жжёной извести. Мы куски жженой извести СаО положили в стакан и прилили воды, полностью смочив куски. Через некоторое время куски извести рассыпались в порошок. Вся масса разогрелась, мы обратили внимание то что реакция гашения сопровождается выделением большого количества тепла – экзотермическая реакция. Гашеную известь залили водой и испытали фенолфталеином, окраска малиновая, значит реакция среды щелочная.
4. Определение карбоната кальция в составе яичной скорлупы и мела.
На негорючей подставке мы укрепили свечу и внесли в пламя: в первом случае - кусочек яичной скорлупы, во втором – кусочек мела. Вначале мел и яичная скорлупа покрылись копотью – сделали вывод: температура пламени мала, для обжига нужна - t 700-800 .
Чтобы увеличить температуру мы продували через пламя воздух, дули в трубку с оттянутым концом, чтобы воздух попал в пламя над самым фитилем, при этом язычок пламени отклонялся в сторону и температура пламени повышалась. Направили язычок на острую часть мелка (брали кусковой мел, так как прессованный школьный мелок не очень хороший) этот участок раскалился до бела, мел здесь превратиться в жженую (негашеную) известь СаО и выделиться СО2. Обожженные кусочки скорлупы и мела положили на чистую жестянку, дали остыть, затем положили в блюдце и капнули воды на то место, которое было накалено, шипение, вода поглотилась, прокаленный участок рассыпался в порошок. СаСО3 CaO + CO2 . Капнули раствором фенолфталеина на порошок – малиновая окраска – щелочной раствор. CaO + H2O Ca(OH)2
5. Производство штукатурных работ. Свежая известь (образец 1) была куплена нами заранее в магазине «Строй – сервис», второй образец извести взяли у завхоза школы и мы поставили вопрос: как можно определить пригодна ли запасенная нами известь для приготовления штукатурного раствора. Мы провели опыт: присутствие карбоната кальция мы обнаруживаем пробой с соляной кислотой (выделение СО2),В-первом образце газ выделялся слабо, сделали вывод: известь пригодна для штукатурных работ. А во–втором образце газ выделялся сильно. Вывод: известь непригодна для штукатурных работ, а только для побелки.
Теория: «схватывание» штукатурного раствора основано на реакции гидроксида кальция с углекислым газом воздуха. При хранении гашеной извести так же происходит взаимодействие гидроксида кальция с углекислым газом воздуха с образованием карбоната кальция, поэтому штукатурный раствор из лежалой гашеной извести, будет плохо «схватываться».
6.Определение оксида кальция в строительной извести.
Опыт проводился на базе химической лаборатории МУП «Водоканал».
Строительную известь мы купили в магазине «Строй - сервис» и испытали её на содержание в ней СаО, использовали оборудование и материалы: технико-химические весы с разновесом, мерный цилиндр, бюретку, стакан на 300 мл, строительная известь – 5г, раствор фенолфталеина, 1 н. раствор соляной кислоты, с точно известным титром (от 50 – 75 мл).
1. Приготовили и внесли в таблицу данные опыта.
| Навеска извести в граммах | Титр раствора кислорода кислоты в г/мл | Объем раствора кислоты, пошедшей на нейтрализацию в мл | Масса оксида кальция по результатам опыта в граммах | Содержание оксида кальция в извести в % |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 0.5 | 0.0365 | 12.8 | 0.36 | 72 |
Порядок и техника поведения работы.
2.Отвесили на технико-химических весах с точностью до 0.01 г около 0.5 г тщательно измельченной и хорошо перемешанной извести. Поместили её в стакан, прибавили около 50 мл дистиллированной воды, взболтали, и дали постоять пять минут. Размер навески извести записали в таблицу.
3.Подготовили бюретку для титрования: промыли её водой, затем налили в нее около 5 мл соляной кислоты, которая применялась в процессе титрования, ополоснули её этой кислотой и вылили в сливную чашку. Вновь наполнили бюретку соляной кислотой до нулевого деления так, что на её спускном наконечнике не осталось пузырьков воздуха.
4.В стакан с раствором извести прилили три капли раствора фенолфталеина. Стакан поместили под бюретку с раствором соляной кислоты и осторожно по каплям приливали кислоту, все время перемешивая жидкость с известью круговыми движениями. Кислоту приливали до исчезновения окраски раствора от последней капли приливаемой жидкости. Через две минуты окраска появилась вновь, мы продолжали прибавление раствора кислоты каплями до вторичного исчезновения окраски. Объем раствора кислоты затраченной на нейтрализацию записали в таблицу.
5.На основании данных, полученных в результате опыта, вычислили процентное содержание оксида кальция во взятом для испытания образце извести и результат записали в таблицу.
6.Вычисление результатов работы:
-масса навески - 0.5 г
- титр раствор НСl - 0.0365г/мл
- V(HCl) = 12.8 мл
- m(HCl)= Tk * V(HCl) = 0.0365г/мл *12.8 мл = 0.47 г
-вычисление m(CaO) во взятой навеске извести по количеству затраченной кислоты:
СаО + Н2О = Са(ОН)2 (1)
Са(ОН)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O (2)
-из уравнения (2) m(Ca(OH)2) = 0.48 г
-из уравнения (1) m(CaO) = 0.36 г
- m1(CaO)*100% 0.36 * 100%
m (навески) 0.5
III. Химические вещества в искусстве.
3.1. Церковное искусство
«В недолго длящемся мгновенье есть что то прочное – таким искусство было вчера, остается сегодня и будет всегда».
Г. Гадамер, «Актуальность прекрасного».
«Химия и искусство имеют внутреннюю общность, которая корениться в их творческой природе».
Марселен Бертло.
Искусство – это форма человеческой деятельности, художественное творчество, проявляющееся в различных его видах – живописи, архитектуре, музыки и других. Искусство является особым способом познания и отражения жизни, со своими законами и средствами. С его помощью, так же, как и с помощью науки, человек пытается осмыслить, отразить и преобразовать окружающий мир. Гете писал, что искусство «есть посредник того чего нельзя высказать». Действительно, только в искусстве человек может в полной мере реализовать свое чувственное отношение к окружающему миру.[1] За последние годы существенно выросли авторитет и влияние церкви, значительно увеличилось количество верующих. Для многих религия стала опорой в повседневной жизни, Церковь с успехом влилась в сферу духовной культуры страны, стала элементом стабильности и нравственного порядка.
Как разнообразен и прекрасен мир искусства, особенно живопись. Многие из шедевров дошли до нас из глубины веков и радуют до сих пор, а некоторые были утрачены из-за непрочности материалов. Чтобы добиться наилучшего качества своих красок и долговечности полотен, художнику зачастую нужно быть и химиком. Необходимо знать различные виды красок, грунтов, уметь различать виды живописи и технику их использования.
Мы заинтересовались церковным искусством, определения которого нашли в Интернете. Церковное искусство – традиции и навыки выражения, через доступное пяти плотским чувствам знаков сокровенного. Оно отражает для человека через образы, формы звуки и даже запахи и вкус, ту реальность которая будет нам явлена в паки – бытии, оно является содействием синергией, содействием Творца и человека. Традиционно выделяют такие области церковного искусства как иконопись, литье колоколов и колокольный звон, архитектуру и другие.[27]
3.2 Роспись стен
Казалось роспись чудом кисти
Автографом, дошедшем из веков.
Когда входишь в собор города Сердобска, то поражает убранство собора, в 1909 году московские художники закончили роспись внутренних стен орнаментом и картинами, купцы не поскупились на отделку храма: здесь было художественное литьё, резное дерево и золоченые купола. Интерьер расписан. В архитектуре собора использованы приемы композиции и убранства древнерусского зодчества, отдельные его формы стилизуются.
Во время войны собор сильно пострадал, внутренний вид был потрясающим: настенная роспись повреждена пулевыми выстрелами, крыша главного купола частично раскрыта. Производился ремонт, он начался с крыши, иконостас делали мастера из Пензы, а роспись – монахиня Вероника. В последнее десятилетие в соборе велись реставрационные работы, установлен новый иконостас. В конце 1980-х бригада московских художников начала роспись храма, которая длилось около трех лет. От иконостаса в то время сохранились только боковые, изначальные иконостасы, выполненные из мрамора. В 1998 году новый пятиярусный иконостас предстал во всем своем великолепии (золочение выполнено – поталью). [10] Рисунки интерьера и иконостаса собора в Приложении.
Роспись стен - это обобщенное название различных техник и способов нанесения изображения на стены.[5] Роспись стен и сводов в соборе осуществлялось по высохшей штукатурке, использованы приемы композиции и убранства древнерусского зодчества.
Химизм процесса.
Собор строился, как упоминалось в работе, 10 лет, и роспись проводилась еще в течение 4-х лет, после освящения собора в 1905 году. Это позволило качественно выполнять роспись и только в теплое время года с мая по август. Храму давали выстоять, процесс усадки стен мог занимать 2-3 года, на этот период стены покрывали временной штукатуркой.
Штукатурку для росписи стен получали из жирной извести (гидравлической) – это когда при гашении объем получаемой извести – белого рыхлого порошка – увеличивается в 3.5 раза (требования - чистый известняк до 97-98% карбоната кальция, тогда и чистой получается негашеная известь СаО при обжиге). При дальнейшем прибавлении воды получали суспензию гашеной извести в воде – известковое молоко (для побелки), но можно получать и цветной колер, если к известковому молоку добавить какую-нибудь минеральную краску до желаемого оттенка. Нельзя употреблять для этой цели краски, дающие с известью химические соединения. Известковая краска довольно прочна, так как тонкий слой её сравнительно быстро превращается при взаимодействии с углекислым газом атмосферы в карбонат кальция.
Известь использовали и при реставрации собора, это вяжущее средство позволяло придать сооружению первоначальный вид. Классические строительные нормы рекомендуют укладывать штукатурку тремя слоями:
1) набрызг (толщина 3-5 мл), состоящий из раствора портландцемента;
2) грунт образующий основную массу штукатурки (8-12 мл), смесь в определенных пропорциях цементы и извести - 300кг:200кг
3) накрывочный слой (толщина в среднем 5 мл из смеси цемента и извести в пропорции 150 кг:250кг)