Урок "Скло та інші силікатні матеріали"

викладач предметів

                                                                професійно-теоретичної підготовки

                                                               Людмила Олександрівна Кічкірук;

                                                                                   викладач хімії та біології

                                                                 Валентина Анатоліївна Бойко

                                                                 Баранівський професійний ліцей

 

 

Методична розробка бінарного уроку з матеріалознавства та хімії для професії «столяр будівельний; тесляр» на тему «Скло та інші силікатні матеріали»

 

Мета уроку:

навчальна: ознайомлення здобувачів освіти зі складом і властивостями силікатної кислоти й силікатів; з’ясування сфери їх використання, істотні відмінності від інших кислот за фізичними й хімічними властивостями; ознайомлення із силікатами як найважливішими будівельними матеріалами, що виробляє силікатна промисловість, — склом, цементом, бетоном, азбестом, керамікою; охарактеризувати можливості використання цих матеріалів; ознайомлення з якісною реакцією на силікати та взаємодією скла з фторидною кислотою ;

розвиваюча: підвищення інтересу здобувачів освіти до вивчення предметів, уваги, креативного мислення та творчої активності, самостійного використання набутих знань на практиці;

методична: формування на уроці міжпредметних та загально-професійних компетентностей;

дидактична: усвідомлення здобувачами освіти поняття про важливість скла та силікатів не тільки у будівництві, а й у повсякденному житті;

виховна: виховувати відповідальне ставлення до будівельних матеріалів, збагачувати емоційний досвід здобувачів освіти та усвідомлення власної причетності до вкладу у будівельну галузь як майбутніх спеціалістів.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань з використанням творчих завдань.

Вид уроку: урок-кейс.

Дидактичне забезпечення: конспект уроку, мультимедійні презентації, відео-ролики, тестові завдання, зразки силікатних будівельних матеріалів, лабораторне устаткування.

Матеріально-технічне забезпечення: ноутбук; проектор, телефони.

Міжпредметні зв’язки: технологія столярних робіт; охорона праці; фізика.

Форма організації освітньої діяльності: групова та індивідуальна робота здобувачів освіти.

Очікувані результати: здобувачі освіти вивчать основні види силікатних матеріалів та скла, з’ясують сфери їх використання; вивчать силікатну кислоту та її особливості; на досліді переконаються у вогнезахисній дії силіктних матеріалів для деревини.

Девіз уроку:

Коли дитина

 на власному досвіді переконується,

 що кожне явище має свою причину,

її мислення набуває дуже цінної риси:

 вона намагається знайти,

пояснити причину кожного явища.

Василь Сухомлинський

ЗМІСТ УРОКУ

I. Організаційна частина (1 хв.):

 а) перевірка присутніх здобувачів освіти;

 б) перевірка готовності здобувачів освіти до уроку.

      Вступне слово викладача матеріалознавства (ВМ):Замало опанувати премудрість, слід також уміти користуватися нею. На уроці ми будемо з вами опановувати нові знання та виконувати творчі завдання.

ІІ. Мотивація навчальної діяльності (2 хв.):

ВМ: Кожний майбутній кваліфікований будівельник має знати основні види силікатних матеріалів, що застосовуються у будівництві.

Кожна людина, незважаючи на вік, любить грати в ігри. Пропоную вам гру “Створюємо настрій”. Відчуємо себе часточками колективу і скажімо собі:

•        Я прийшов на урок для чого? …(Навчатися, отримати знання).
•        Треба бути на уроці? …(Активним, уважним).
•        Я готовий до чого? …(До успішної роботи).

Бажаю вам сьогодні не просто слухати, а чути, не просто дивитися, а бачити, не просто відповідати, а міркувати. А головне – дружно і плідно працювати.

ІІІ. Повідомлення теми та мети уроку (2 хв.).(слайди 1,2)

ВМ: На минулому ми закінчили вивчати розділ «Теплоізоляційні, акустичні, гідроізоляційні матеріали». Сьогодні ми вивчимо нову тему з нового розділу «Скло та скляні вироби». Але скло є силікатом. Тому хочу вам запропонувати  вивчити матеріал зі свого предмету частково з точки зору  хімії. І з цієї причини рада вітати вас на бінарному уроці-кейсі з матеріалознавства та хімії темою якого  є скло та інші силікати.

 Мета нашого уроку: ознайомитися   зі складом і властивостями силікатної кислоти й силікатів; з’ясувати сфери їх використання, істотні відмінності від інших кислот за фізичними й хімічними властивостями; ознайомитися із силікатами як найважливішими будівельними матеріалами, що виробляє силікатна промисловість,—склом, цементом, бетоном, азбестом; охарактеризувати можливості використання цих матеріалів; проаналізувати можливість виробництва нових будівельних матеріалів; удосконалювати вміння розв’язувати експериментальні задачі; закріпити знання про хімічні й фізичні властивості речовин; ознайомити з якісною реакцією на силікати.

Запишіть, будь ласка, план уроку:

1.Історія скла.

2. Що таке скло?

2.1.Виготовлення скла.

2.2. Основні властивості скла.

2.3. Хімічні реакції на взаємодію скла з кислотами.

3.Скло та скляні вироби.

3.1. Різновиди скла

3.2.Оздоблювальні вироби зі скла.

3.3. Конструктивні вироби зі скла.

3.4. вироби зі склопластика та скловолокна.

4. Силікатні антипірени для деревини.

5. Деякі види силікатних будівельних матеріалів.

5.1.Цемент.

5.2.Азбест.

5.3.Кераміка.

IV. Актуалізація опорних знань здобувачів освіти (2 хв.).

Викладач хімії (ВХ):Вивчаючи тему силікатів, слід згадати про силікатну кислоту. H₂SiO₃ — дуже слабка кислота, нерозчинна у воді. Одержують її в один спосіб — діючи на розчиниїї солей кислотами:

Na₂SiO₃ + 2HCl  2NaCl + H₂SiO₃ (в результаті колоїдний розчин)

Згадаймо, що таке колоїдний розчин?

Орієнтовна відповідь :Колоїдні розчини (колоїди) — це високодисперсні системи, що складаються з дуже маленьких (від 1 до 100 нм) часточок речовини (дисперсна фаза), які зависли в іншій речовині (дисперсійному середо вищі). За розмірами часточок колоїдні розчини посідають проміжне місце між суспензіями й емульсіями та істинними розчинами.

А що представляють собою силікати?

Орієнтовна відповідь: Силікати — безбарвні, тугоплавкі речовини, нерозчинні у воді (розчиняються лише Na₂SiO₃ й K₂SiO₃).

Силікати дуже поширені в природі.

Назвіть природні сполуки — силікати? (Орієнтовні відповіді: польовий шпат, слюда, глини, азбест, тальк, коштовні камені — смарагд, топаз, аквамарин, рідкескло — Na2SiO3 · K2SiO3)(слайди 3-4)

Якісною реакцією на силікати є дія кислот (при цьому випадає колоїдний осад H₂SiO₃). А хто допоможе мені продемонструвати цю реакцію?(проводиться дослід здобувачем освіти)

Сполуки Силіцію відіграють важливу роль у народному господарстві. Кремнезем і природні силікати служать вихідними матеріалами у виробництві скла, керамічних виробів, порцеляни й фаянсу, будівельних і в’язких матеріалів. Усі  цівиробництва складають велику галузь народного господарства — силікатну промисловість. Також неможливо не згадати силікатні фарби для вогнезахисту деревини. Попередньо були створені групи будівельників, істориків, хіміків. Вам було задано випереджувальні завдання. Тож давайте наші кейси заповним необхідною інформацією.

V.Вивчення нового матеріалу(23 хв.)

ВМ:

 (cлайд 5)

Я хочу надати слово історикам, які зібрали для нас цікаву інформацію про історію виробництва скла.

 

Історик:(cлайди 6-20)

Кожна скляна пляшка, яку ми відкриваємо, має тисячолітню традицію. Скло є одним із найстаріших матеріалів, і тісно пов’язане з історією культури та художньою майстерністю. Скло використовується в художньому мистецтві та архітектурі, під час консервування та пакування продуктів харчування. Кожна скляна пляшка являє собою також перспективне рішення, бо скло захищає навколишнє середовище та зберігає наші ресурси.

7000 - 3000 рр. до н.е.
Історія скла розпочинається навіть не в Месопотамії, де вправні майстри в третьому тисячолітті до н.е. винайшли метод виготовлення скла. Скло виникло природнім шляхом. Воно утворюється, коли кварцовий пісок розплавляється під дією високої температури і розплавлена маса охолоджується. «Застигла рідина» і є склом. Такі високі температури спричинялися в результаті ударів блискавки, а також вивержень вулканів або в місцях падіння метеоритів. Таким чином утворюються скляні камені фульгурит, обсидіан і тектит. Ще в епоху неоліту (ранньому кам’яному віці), тобто близько 7000 р. до н.е., люди використовували скло як інструмент. Вони виявили надзвичайні властивості природних скляних каменів. Наприклад, гострі ріжучі краї обсидіану використовувалися для виготовлення клинків та шкребків.

500 р. до н.е. Близько 1500 р. до н.е. єгиптяни виготовляли перші скляні посудини, що служили для зберігання мазі або олії. Сьогодні в мюнхенській колекції творів єгипетського мистецтва знаходиться найстаріший датований скляний об’єкт: тонкий келих зі світло-синього скла.

658 р. до н.е. З бібліотеки ассирійського царя Ашшурбаніпала дійшов до нас перший відомий в історії рецепт виготовлення скла: «Візьми 60 частин піску, 180 частин попелу з морських рослин і п’ять частин крейди». Цей рецепт, датований 658 р. до н.е., не змінився за дві з половиною тисячі років. Кварцовий пісок, польовий шпат та вапно утворюють природний, інертний, піддатливий та міцний матеріал, яким є скло.

          Уже через сто років у Римській імперії з’явились розкішні скляні посудини з дорогоцінними прикрасами. Невідомий навіть сьогодні майстер з виготовлення скла винайшов склодувну трубку. Вона має форму труби довжиною від 1,20 до 1,60 метра та насадку на одному кінці. В інший кінець склодув набирає розплавленого скла, обертає, перекочує та утворює скляну кулю і вдуває в неї повітря. Тепер майстри з виготовлення скла можуть виготовляти й тонкостінні скляні вироби, надаючи їм найрізноманітніших форм за допомогою дуття. Уже через сто років у Римській імперії з’явились розкішні скляні посудини з дорогоцінними прикрасами.

11 століття. З 11-го століття Венеція стає центром виготовлення скла у західному світі. Майстри з виготовлення пляшок у Мурано («phioleri di Murano») досягли неймовірної майстерності, особливо в виготовленні та обробці кришталю, та розвинули у венеціанській традиції виготовлення елегантного стилю скла епохи Ренесанс.

   1688р. У французькому місті Сен-Гобен майстри з виготовлення скла вперше вилили розплавлене скло на стіл і обробили масу валком, у результаті чтого отримали рівномірну товщину. Це було ідеальним способом для виготовлення дзеркал, якими знать прикрашала свої палаци в стилі рококо.

У 1867 р. Фрідріх Сіменс представив технічну новинку, яка прискорила індустріалізацію виробництва скла: скловарну ванну піч, яка працює в безперервному режимі. Ці ванні печі ще й сьогодні складаються з варильного басейну та робочої ділянки і безперервно експлуатуються вдень і вночі. Це було новим етапом в механічному виготовленні склотари.

1903р. Американець Майкл Оуенс винайшов автоматичну машину для видування пляшок, яка є витвором інженерного мистецтва. Вона працювала за методом всмоктування і дуття, тобто скляна крапля всмоктувалася в металічну форму і автоматично відрізалася. За допомогою цієї чудо-машини можна було виготовляти 2500 пляшок за годину.

В 1925 р. інженери Інгл та Сміт зареєстрували патент на склоформуючу машину. Вона виготовляє порожнисте скло за допомогою методу подвійного видування, який використовується й зараз. Крапля скла попередньо видувається в металевій формі, потім ця заготовка перекидається в другу форму, де видувається до кінцевого продукту.

У другій половині 20-го століття обсяг виробництва скла збільшується передусім за допомогою впровадження машин з електронним управлінням. Нові методи виготовлення полегшеного скла допомагають захищати навколишнє середовище та зберігати наші джерела енергії. Скло - невід'ємна частина нашого життя. Воно використовується в таких сферах, як наукові дослідження, комунікаційні технології, архітектура та сонячні системи. Скло є ідеальним пакувальним матеріалом для напоїв, харчових продуктів та косметичних виробів.

 

 

ВХ: Дякую за цікавий екскурс у минуле.

Скло одержують з білого піску, вапняку й соди шляхом сплавлення суміші. Приблизний склад: Na₂CaSi₆O₁₄, або Na₂O · CaO · 6SiO₂. У разі заміни Na₂SiO₃ на K₂SiO₃ одержують тугоплавке скло для хімічного посуду. Якщо замінити СаО на РbО, а Na₂O — на K₂O, можна одержати штучний кришталь K₂O · PbO · 6SiO₂.(слайд 21)Якщо до суміші додають різні оксиди металів, то отримують кольорове скло.

Щоб дізнатися як відбувається процес виготовлення скла, пропоную відвідати віртуальну екскурсію .

(відео про вирбництво скла https://youtu.be/cYOcHtpiYKw– слайд 22)

Як і будь-який матеріал, скло має ряд властивостей, про які нам розкажуть хіміки.

Хімік 1: Основні властивості скла(ознайомлює з матеріалом слайдів 23-27). Механічні властивості скла характеризують
відношення скла до механічних впливів, до них відносяться: щільність, твердість, крихкість.

      Найголовнішими термічними властивостями скла є теплоємність, коефіцієнт термічного розширення і термічна стійкість. Термічною стійкістю називається здатність матеріалу витримувати різкі зміни температури не руйнуючи і не утворити тріщин. Скло значно краще витримує різке нагрівання, чим різке охолодження.

     До оптичних властивостей скла відносяться пропускання, поглинання, переломлення, розсіювання і відбивання світла, що є результатом взаємодії електромагнітного випромінювання зі склом. Для листового скла товщиною 10мм пропускання світла складає 88-90%, поглинання коливається від 0,5 до 3% у залежності від змісту домішок барвних компонентів, відбивання дорівнює 8-9%.

       Хімічна стійкість листового скла до впливу агресивних середовищ має значення головним чином з погляду збереження якості його поверхні в умовах транспортування і збереження. Листове скло для скління зовнішніх світлових прорізів будинків і засобів транспорту, будучи хімічно стійким матеріалом, служить цілком задовільно протягом багатьох десятиліть.

ВХ: Це була дуже змістовна доповідь. Але у хіміків є ще один сюрприз: хімічні реакції на взаємодію скла з фторидною кислотою. (відео взаємодії скла з фторидною кислотою https://youtu.be/1J5FFHNYT3U, https://youtu.be/LoiPcwTapCA -слайд 28  ).

 

ВМ:У будівництві використовують не лише різні види листового скла, а і різноманітні вироби зі скла та його основі. Про будівельні вироби зі скла нам розкаже і покаже бригада будівельників(під час доповіді будівельників та хіміків  представник будівельників демонструє зразки скла та силікатних будівельних матеріалів).

Будівельник 1:Різновиди скла( ознайомлює з матеріалом слайдів29,31-39).

Листове скло є найбільш поширеним склом для будівельних цілей:
Звичайне віконне скло випускають товщиною 2; 2,5; 3; 4; 5 і 6 мм у вигляді листів 1600X2200 мм або за специфікацією споживача. Скло повинно бути безбарвним і прозорим(світлопропускання в залежності від товщини не менше 84...90 %).

Увіолеве скло пропускає не менше 25 % ультрафіолетових променів. Це досягається за рахунок застосування скляної шихти з мінімальним вмістом домішок оксидів заліза, титану і хрому. Таке скло використовують для скління отворів у лікувальних, дитячих установах, оранжереях і інших спеціальних спорудах.

Теплозахисне скло здатне поглинати до 75 % інфрачервоних променів. Його виготовляють із скломаси, в яку вводять оксиди кобальту, нікелю і заліза, або шляхом обробки поверхні скла спеціальними розчинами при витягуванні його. Застосовують таке скло для засклення будинків і засобів транспорту з метою зменшення сонячної та теплової радіації, особливо в південних районах.
Світлорозсіювальне склохарактеризується декоративністю і світлорозсіювальною здатністю. Воно може бути візерунчастим і матовим.
Візерункове скло отримують методом безперервного прокату на гравірувальних вальцяхз безбарвної або кольорової скломаси.

Матове скло виготовляють піскострумною обробкою поверхні віконного скла, при цьому за допомогою трафарету можна отримати матово-візерунковий малюнок. (Щоб зробити матове скло прозорим, потрібно просто наклеїти на нього прозорий скотч, клей скотчу згладжує нерівності, в результаті світло не розсіюється, а проходить як через звичайне скло.)
Світлорозсіювальне скло застосовують для засклення віконних і дверних отворів, перегородок, коли потрібно освітлення без наскрізної видимості або розсіяне світло.

Армоване скло отримують методом прокату з одночасною запресовуванням в звичайну чи кольорову скломасу металевої сітки. Таке скло може бути у вигляді плоских або хвилястих листів. Армоване скло володіє підвищеною міцністю і вогнестійкістю. Його застосовують для скління дверей, огорожі сходових клітин та балконів, влаштування перегородок, покрівлі.

Вітринне скло неполироване і поліроване випускають збільшеної товщини 5.. 12 мм. Скло товщиною 5...6 мм отримують, як і звичайне віконне, методом вертикального витягування, як правило, без подальшої поліровки. Більш товсте вітринне скло виготовляють прокатом з наступним шліфуванням і поліруванням. Використовують вітринне скло для скління вітрин в нижніх поверхах будівель, а також для суцільного скління виставкових залів, аеропортів і т. п.

Загартоване скло отримують шляхом термічної обробки скла за спеціальним режимом, в результаті чого воно набуває напружений стан, що характеризується невеликим розтягуванням всієї товщі скла, крім тонких поверхневих шарів, які є дуже стислими. Загартоване скло має вище міцність на удар в 4...6 разів, а межа міцності при вигині в 5...8 разів у порівнянні зі звичайним склом. Таке скло є безпечним, так як при руйнуванні розпадається на дрібні осколки з тупими краями. Основний споживач загартованого скла - транспорт. У будівельній практиці товсте загартоване скло застосовують для влаштування дверей, перегородок, стель. Листи загартованого скла товщиною близько 6 мм, покриті з тильного боку кольоровими керамічними фарбами, називають стемалитом і застосовують для внутрішнього і зовнішнього облицювання будівель.

Броньоване скло являє собою багатошарове скло, шари якого склеєні між собою полімерними плівками Товщина броньованого скла (складова від 10 до 80 мм і більше) визначає ступінь захисту). Велика товщина скла надає йому характерну зелену непрозорість.Броньоване скло може виготовлятися з скла з застосуванням хімічних добавок (просвітлене скло). При цьому, незважаючи на товщину броньованого скла воно залишається прозорим і практично не відрізняється від звичайного.Для створення броньованого (куленепробивного) скла накладають кілька шарів скла один на одного, пов'язуючи полімерною плівкою, потім вийшов «бутерброд» нагріваютьв печі і під високим тиском прокочують верстатом.Перше куленепробивне скло було встановлено в 1941 році у вікна Овального кабінету Білого дому США.

Пожежобезпечне скло - особливий вид скла. Його технологія виробництва складна. По суті, це камера з двох або більше стекол. В якості прошарку - спеціальний полімер, що при нагріванні він каламутніє і темніє, запобігаючи поширення вогню. При ще більшому нагріванні полімер піниться, закупорюючи утворилися тріщини і не пропускаючи повітря. Пожежобезпечний скло вже врятувало життя не одній людині.

Плоске кольорове скло отримують шляхом введення барвників у скломасу або заподіяння в процесі прокату на безбарвну стекломасу кольорового шару. Використовують кольорове скло при будівництві громадських будівель в декоративних цілях (у світлових прорізах, перегородках, вітражах).
Фарбують скло з допомогою оксидів металів, наприклад, щоб надати склу блакитнуватий або темно-червоний відтінок використовують окис заліза, світло-жовтого відтінку домагаються за допомогою окису урану, а фіолетового і коричневого з допомогою нікелю.

Будівельник 2: Оздоблювальні вироби зі скла (ознайомлює з матеріалом слайдів30, 40-44).

Кольорові плити «марбліт» виготовляють з кольорової непрозорої скломаси методом прокату або лиття з поліруванням лицьової поверхні і рифленням тильної. Такі плити (товщиною 6...12 мм і розміром до 2100X1400 мм) використовують для облицювання фасадів і внутрішніх приміщень громадських будівель, а також для підвіконь, кришок столів, прилавків. При прокаті марбліт може бути розділений на плитки розміром 200х200 мм і менше. Такі плитки називають скломармур.

Плити «склокремнезит» -кольорові непрозорі плити, одержувані плавленням з подальшою кристалізацією кольорових скляних гранул. Стеклокремнезит відтворює структуру твердих гірських порід; може бути отриманий різноманітних кольорів.

Скляна емальована плитка вироблється  з відходів листового віконного скла шляхом нарізання на необхідні розміри (150X150 і 10X75 мм) і нанесення шару скляної емалі та закріплюється нагріванням в печі. Застосовують таку плитку для облицювання приміщень з підвищеними санітарно-гігієнічними вимогами та спорудах, піддаються агресивному дії кислот і лугів.

Скляну мозаїку випускають двох видів - килимова мозаїка і смальта. Килимова мозаїка - це дрібні квадратні плитки (наприклад, 20X20X4 мм) з непрозорого прокатного скла різних кольорів з глянцевою або матовою поверхнею. Плитки по малюнку наклеюють на крафт-папір і у вигляді килимків застосовують для облицювання стінових панелей і внутрішньої обробки стін і колон. Смальта - невеликі шматочки різної форми з непрозорого литого або пресованого скла різного кольору. Із шматочків смальти набирають мозаїчні картини або окремі вставки при оздобленні громадських будівель і споруд.

Дзеркала виготовляють з полірованого скла з нанесенням на нього з одного боку тонкого шару алюмінію або срібла, що закріплюється шаром асфальтового лаку або скляною емаллю.

Будівельник3: Конструктивні вироби зі скла (ознайомлює з матеріалом слайдів45-48).

Склопакети представляють собою елементи з двох або трьох плоских стекол (віконного, вітринного та інших видів), сполучених по периметру так, що між ними утворюється герметично замкнута повітряна порожнина шириною 15...20 мм. Склопакети не замерзають при температурі -25 °С (одинарний) і -40 °С (подвійний), не запотівають, витримують велике вітрове навантаження, ніж окремі скла тієї ж товщини, володіють достатньою звукоізолюючою здатністю. Їх використання замість звичайного подвійного скління спрощує і здешевлює процес скління будівель різного призначення і знижує витрату деревини на виготовлення віконних плетінь у 1,5...2 рази.

Склопрофіліт представляє собою вироби з прокатного скла, що мають профільний і коробчатий перетин довжиною до 6000 мм Конструкції з стеклопрофіліта дають м'яке розсіюче світло (світлопропускання 40...70%). Теплопроводність.стіни з коробчатого (в один ряд) або швелерного (у два ряди) профілів приблизно така ж, як вікон з подвійним склінням, а акустичні властивості не поступаються глухим міжкімнатним оштукатуреним перегородкам з цегли. Склопрофіліт застосовують для влаштування ненесучих стін, внутрішніх перегородок, інших цілей, зазвичай у поєднанні з металевими, бетонними, цегляними і дерев'яними елементами будівель.

Скляні блоки - порожнисті вироби квадратної або прямокутної форми розмірами до 294X X 294X98 мм, складаються з двох пресованих напівблоків із звичайної або кольорової скломаси і зварених або склеєних один з одним. Блоки мають невелику щільність - 800 кг/м3, відносно низьку теплопровідність-в середньому 0,46 Вт/(м-°С), достатнє світло-пропускання -50...65 % і світлорозсіювання - до 25 %. Склоблоки застосовують для спорудження світопрозорих елементів стін, перегородок, скління сходових клітин, ліфтових шахт і т.п. Використання склоблоків дозволяє більш ніж у 2 рази знизити втрати теплоти в порівнянні з одинарним склінням, покращує звукоізоляцію.

Скляні труби різних діаметрів (до 150 мм і більше) добре пручаються корозії, володіють достатньою механічною міцністю, гігієнічні, прозорі, мають гладку поверхню, внаслідок чого їх пропускна здатність на 22 % вище, ніж чавунних, та на 6,5 % - сталевих труб однакового діаметру. Недоліком скляних труб є малий опір вигину та удару і значна крихкість. Труби нашли широке застосування для самих різних цілей як у будівництві, так і в інших галузях промисловості - харчовій, хімічній, фармацевтичній і т. п.

Будівельник 4: Вироби зі склопластика та скловолокна. (ознайомлює з матеріалом слайдів 49-50)

Склопластик (оргаліт) - це унікальний композитний матеріал, до складу якого входять скляний наповнювач і сполучний синтетичний полімер. Завдяки цим компонентам склопластик набуває чудові технологічні та експлуатаційні властивості:

*висока міцність;

*відмінні діелектричні характеристики;

*низька щільність і теплопровідність;

*чудова стійкість до агресивних проявів зовнішнього середовища - механічних ударів, дії вологи, хімічних речовин, перепадів температури;
*легкість.

     Унікальні механічні властивості склопластику досягаються за рахунок відмінних характеристик склонаповнювача, а також міцності і стабільності його взаємодії зі зв'язуючим компонентом. А універсальні експлуатаційні якості склопластиків посилюються завдяки високим технологічним показникам різних смол, присутніх в структурі матеріалу.

Скловолокно - волокно або комплексна нитка, формовані зі скла. У такій формі скло демонструє незвичайні для скла властивості: не б'ється і не ламається, а замість цього легко гнеться без руйнування. Це дозволяє ткати з нього - склотканину. Зі скла можна зробити нитки, гнучкості яких буде достатньо для пошиття тканини.

ВМ: Це було дуже змістовно та цікаво. Особлива вдячність будівельникам за представлені силікатні будівельні матеріали. Неможливо не згадати про вогнезахисні матеріали на основі силікатів. (слайд 51) Також хотілося б показати дослід, який ще раз переконав би нас у вогнестійкості силікатів. (відео-дослід дерево і силікат – слайд 52). Наступний силікатний матеріал,  який ми розглянемо – цемент. Надаю слово хімікам.

Хімік: Цемент(ознайомлює з матеріалом слайду 53).

Цемент одержують шляхом прожарювання суміші глини Al₂O₃ • 2SiO₂ • 2H₂O і вапняку CaCO₃. Після виділення вуглекислого газу й води залишається Al₂O₃ · 2SiO₂ · CaO — цемент.

Бетон — цемент + наповнювач (пісок або щебінь).

Цемент дуже широко використовується в будівництві як в’язкий матеріал, що після змішування з водою твердне. Зазвичай цемент одержують у великих обертових печах, де здійснюють випал і розмел різних силікатів (за температури 1000 °С).

Розрізняють кілька типів цементів, однак умовно можна виділити два типи цементів за принципом їх «схоплювання» — звичайний цемент і портландський цемент. Процес «схоплювання» звичайного цементу, що складається з кальцій силікату, відбувається внаслідок утворення кальцій карбонату за рахунок вуглекислого газу повітря:

Під час схоплювання портландського цементу вуглекислота не бере участі в процесі, а відбувається гідроліз силікатів з наступним утворенням нерозчинних кристалогідратів:

ВМ: Дякую.Жодне будівництво необходиться без азбесту. Про йоговластивості і застосування нас ознайомлять хіміки.

Хімік 2:Азбест(ознайомлює з матеріалом слайду 54).

Азбест – загальна  назва групи мінералів з класу силікатів. Властивості азбесту: https://www.facenews.ua/press/2018/401437/

     Склад: CaMg₃Si₄O₁₂, або CaO • 3MgO • 4SiO₂. Нерозчинний у воді, сильними кислотами руйнується. Колір від біло-сірого, сірого, сіро-зеленого до сіро-коричневого, також золотисто-жовтий, зелений до чорного, в розпушеному стані білий; злам — занозистий; блиск — матовий. Вогнестійкі, луго- та кислототривкі, нетеплопровідні, діелектрики. Здатні розщеплюватися на тонкі міцні волокна. Поперечні зрізи елементарних волокон мають трубчасту будову із зовнішнім діаметром 26 нм, внутрішнім 13 нм і товщиною стінок 6,5 нм.      Колір золотисто-жовтий, зелений до чорного, в розпушеному стані білий. Твердість за  шкалою твердості мінералів Мооса 2…2,5, в  окремих  випадках до 4.  Густина 2,5…2,6 г/см³.  Міцність недеформованих волокон 3-3,3 ГПа, довжина — від часток мм до 50 мм.   Розрізняють хризотил-азбест та амфібол-азбест, які відрізняються за структурою та мінералогічними ознаками.  Добувають переважно з мінералів групи серпентину (хризоліт) і амфіболу (тремоліт, білий амфібол; крокідоліт чи рибекіт, блакитний амфібол).

     Два основні види азбесту - хризотил та амфібол – складаються з надзвичайно тонких гнучких волокон. Хоча обидва ці мінерали є азбестами, вони мають суттєві відмінності в хімічній формулі, кристалічній структурі й, відповідно, у впливі на людський організм. Протягом багатьох років вчені проводили дослідження щодо впливу амфіболу та хризотилу на здоров’я людини. І було доведено, що амфібол має дуже шкідливий вплив, на відміну від хризотилового азбесту. Хризотил, за умови дотримання  безпеки праці, як і на будь-якому іншому виробництві, є найбільш безпечним волокном. Тому сьогодні в промисловості використовується виключно хризотиловий азбест.

ВМ: Дякую. А де ж використовується азбест?

 

Хімік 3: Вогнетривкий, гнучкий та міцний матеріал й досі широко використовується в:

- будівництві

- хімічній промисловості

- ракето- та машинобудуванні.

Хризотил-азбест використовують для виробництва:

1. Шиферу – популярного матеріалу для покриття даху. Його головні переваги – довговічність, практичність та ціна.

2. Азбестоцементних листів – їх використовують для теплоізоляції приміщень, як в промисловості, так і в приватних будівлях.

3. Азбестових труб – їх використання надзвичайно широке. Трубопроводи водопостачання, каналізації, колектори, кабельні мережі, димоходи та багато іншого.

4. Азбестових шнурів – використовуються для термоізоляції у водному, паро- та газоподібних середовищах.

5. Азбестової тканини – використовується для виготовлення теплозахисного спецодягу, рукавиць та шоломів.

6. Багатьох інших матеріалів з високим рівнем термоізоляції та гнучкості.

 

ВМ: Дякую, дуже цікаво. А ще є кераміка.  Вона також має широке використання. І не тільки у будівництві. Переконаємось у цьому разом із хіміками.

Хімік 4:(ознайомлює з матеріалом слайду 55)

       Під керамікою, або керамічною промисловістю, розуміють виробництво різних виробів із глини. Кераміка охоплює виробництво цегли, черепиці, вогнетривких матеріалів, гончарного посуду, гончарних труб, кахлів (груба кераміка), а також виробництво порцеляни й фаянсу (тонка кераміка). Усі ці виробництва ґрунтуються на здатності глини давати з водою пластичне тісто, яке після випалювання перетворюється на тверду пористу масу, що не розмокає у воді.

     Для підвищення механічної міцності виробів до глини додають різні речовини, з яких головними є кварц і польовий шпат.

     Керамічні вироби формують із вологої глини механічним шляхом або вручну на гончарних верстатах, потім висушують на повітрі або в спеціальних сушарках і обпалюють у печах. У процесі випалювання випаровується вода — як та, на якій було замішано глину, так і та, що входить до складу молекул глини, унаслідок чого глина стає пористою, трохи спікається й перетворюється на алюміній силікат 3Al2O₃ · 2SiO₂.

       Низькосортні керамічні вироби: цеглу, дренажні труби, черепицю, квіткові горщики тощо, виготовляють на цегельних заводах з низькосортних глин. їх випалюють за відносно низької температури (не вище від 1 000°С), вони пористі й можуть усмоктувати чимало води.

     Так само виготовляється простий гончарний посуд. Щоб зробити посуд водонепроникним, його покривають глазур’ю. Для цього у випалювальну піч кидають кухонну сіль, пари якої вступають у реакцію з частиною кремнезему, що міститься у виробах, і останні покриваються склоподібним шаром легкоплавкого силікату.

     Найкращі сорти кераміки й фаянс виробляють із більш чистих сортів глини, що не містять Феруму, і випалюють за більш високої температури.

ВМ: А зараз, у підсумок, я хочу запропонувати віртуальну екскурсію на Житомирський Комбінат Силікатних Виробів, де ознайомимось з виробництвом основних видів продукції (силікатна цегла та газоблоки).(демонстрація відео – слайд 56)

VI. Узагальнення вивченого матеріалу (10 хв.)

ВХ: Для узагальнення вивченого матеріалу пропонуємо вам виконати декілька вправ. Спочатку виконаєм «Асоціативну мозаїку». Вам представлений азбест. Необхідно озвучити, які асоціації він у вас викликає. (слайд 57-58)

 

ВХ: Дякую. А зараз я хочу, щоб ви вибрали «Білу ворону». Із запропонованих хімічних формул сполукнеобхідно вибрати ті, які не є силікатами (NaHCO₃, NaOH). (слайд 59)

 

ВМ:Дякую. Зараз ми зіграєм у невеликий конкурс «Я знаю». Я пропоную вам зразки листового скла, а ви озвучуєте мені його вид та можливе застосування. (слайд 60)

 

ВМ: Відповіді були змістовними, дякую. А зараз я вас розділю на групи і кожна з груп отримає «віртуальну флешку», яку потрібно заповнити необхідною інформацією (завдання в усіх груп різні). Потім необхідно буде зачитати інформацію з флешки, щоб  визначити, чи правильно зібрана інформація. (слайд 61)

ВМ:Дякую за те, що так гарно засвоїли новий матеріал. А зараз вашій увазі пропонуютьсяQR–коди для перевірки рівня засвоєння нового матеріалу. (слайд 62)

VІI.Рефлексія. Метод ПРЕС (3 хв.)

ВМ:Ось і заповнили ми наші кейси і, як підсумок, я попрошу вас одягнути «капелюхи мислення». (слайд 63) Чому саме капелюхи? Напевно, капелюх легко одягти і легко зняти. От і у нашому випадку білий колір капелюха визначатиме нейтральну позицію, чорний- проти, жовтий- за, червоний- це позиція емоцій, а зелений- це позиція творчості, синій- позиція роздумів.

Якого кольору «капелюх мислення» Вам найбільше пасуватиме?

(Учні одягають і аналізують «капелюхи мислення» щодо скла та інших силікатів в будівництві та у повсякденному житті)

VІІI.Підведення підсумків уроку (2 хв.).

•          аналіз діяльності здобувачів освіти у процесі всього уроку;
•          аналіз причин помилок, зроблених здобувачами освіти на уроці та способів їх усунення;
•          оголошення та обгрунтування оцінок.

IX. Домашнє завдання. Написати есе  на тему «Силікати у будівництві». (слайд 64)

 

Список використаних джерел:

1.   Бруква, В. В.    Матеріалознавство для столярів [Текст] :Підруч. для учнів проф.-техн. навч. закладів / В. В. Бруква, Т. В. Пятничук. – К. :Техніка, 2006.
2.   Гавриляк А.І. Спеціальнатехнологія. – Львів. Оріяна – Нова, 2004.
3.   Григорович О. В. Хімія (рівень стандарту) : підручник для 11 кл. закл. заг. серед. Освіти/- Харків Вид-во «Ранок», 2019.
4.   Кривенко П.В. та ін. Матеріалознавство для будівельників: Підручник для учнів проф.-техн. навч. закладів. – К.: Техніка, 2006. 
5.    https://www.facenews.ua/press/2018/401437/
6.   YouTubе