Учебная исследовательская работа по химии "Цветные мелки"

Учебная исследовательская работа по химии «Цветные мелки»  Выполнил: Злобин Владислав, ученик 11 «Е» класса Руководитель: Григорьева Наталья Геннадьевна,

Введение  Каждый день в школе мы пишем мелом на доске. И так делают все школьники на протяжении многих десятков и сотен лет. Причем мел может использоваться белый или цветной, твердый или мягкий, пачкающий руки, оставляющий много крошек или нет. Каков состав мела? Можно ли изготовить его самому? На эти и другие вопросы ответит данная исследовательская работа.

Цель исследовательской работы   Подробно изучить состав различных видов мела и овладеть методикой изготовления белых и цветных мелков.

Задачи исследовательской работы   Изучить теоретический материал по теме. Ознакомиться с историей использования мела.  Практически исследовать качественный и количественный состав различных видов мела.  Ознакомиться с методом микрокристаллического исследования.  Изготовить несколько образцов белого и цветного мела в условиях школьной химической лаборатории.  Проанализировать качество изготовленных образцов.

Месторождения мела  Основной запас мела в России лежит недалеко от Белгородской области или в ней самой. Белгородская область и ее окраины буквально напичканы различного рода карьерами, которые вырабатывают в огромных объемах мел различных сортов и видов, чем могут снабдить страну по всем ее отраслям ближайшие лет на пятьсот.

Месторождения мела  Самое крупное на территории Российской Федерации Акбулакское месторождение мела находится в Оренбургской области, в 11 км к северо- востоку от райцентра и железнодорожной станции Акбулак. Общие разведанные запасы Акбулакского месторождения мела составляют – 83 млн. тонн.

Химический состав мела Акбулакского месторождения  Химический состав мела Акбулакского месторождения характеризуется большим содержанием CaCO3 + MgCO3, в пределах 93-98%. Оценка качества мела производилась на основании лабораторных исследований, результаты которых определили широкие возможности использования мела Акбулакского месторождения для производства:  портланд-цемента  комбикорма и минеральной добавки для подкормки животных и птиц.  строительной воздушной маломагнезиальной извести и производства силикатного кирпича;

Химический состав мела  90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 средние значения компонентов мела в процентном содержании

Краткая геологическая характеристика месторождения  Район месторождения относится к зоне Предуральского краевого прогиба, к его платформенному склону. В геологическом строении месторождения принимают участие отложения меловой, палеогеновой, неогеновой и четвертичной систем. Акбулакское месторождение сложено морскими осадочными породами, залегающими в виде пластов. По возрасту эти отложения позднего мела и палеогенового периода.

Химический состав мела правобережья Дона по результатам исследования фирмы «Фельс-Верке  ГмбХ» Состав мела в процентном содержании Углекислый кальций Другие примеси 3% 97%

Химический состав мела правобережья Дона по  результатам исследования фирмы «Фельс-Верке ГмбХ» Состав примесей мела в процентном содержании Углекислый магний Оксид железа Оксид алюминия Оксид калия Оксид марганца Оксид натрия Вода Оксид магния Оксид кремния Углекислый газ

Приготовление цветных мелков для различных целей  Мел для письма получают формовкой белого отмученного (молотого) мела со связующим веществом:  Порошок мела смешивают с соответствующим количеством минеральных красок для получения любого оттенка  Замешивают в водном растворе столярного клея, гуммиарабика или декстрина  Минеральную краску можно применить любую, но нужно заметить, что смешивание с мелом портит цвет берлинской лазури, бакана и хромовой желтой.

Экспериментальная часть Качественный состав мела    Исследование образцов  мела на содержание ионов пробой на окраску пламени.

  Испытание на ионы 2- (действие соляной Качественный состав мела СО3 кислотой) 2Н+ + СО3 2- = СО2 + Н2О

Качественный состав мела   Испытание на ионы SО42- . После реакции с НCl профильтровали раствор и подействовали раствором хлорида бария. Ba2+ + SО4 2- = BaSО4

Качественный состав мела   Испытание на содержание крахмала (действие раствором йода). I2 + (C6H10O5)n  I2  (C6H10O5)n

Действие Сорта мела  на пламя  HCl BaCl2 микрокристалличе ское определение Оранжев   ый     ый   ый Оранжев Оранжев   Кусковой мел Промышлен ный пиленый Формованны мел й цилиндриче ский мел  Школьный мелок (ООО «Пегас»)   Выделен ие газа   Выделен ие газа Выделен ие газа   Небольшое помутнение    Мелкие кристаллы Белый осадок   Много мелких кристаллов   -   - Красно- оранжев ый Выделен ие газа Белый осадок Мелкие кристаллы I2     -   +   -   -

Количественный состав мела Опыт 1  Вычисление массовой доли карбоната кальция:   Масса стаканчика с раствором соляной кислоты до реакции:   m1=134,7г  Масса кусочка мела: m2 = 1.5г  Масса стаканчика с содержимым после реакции: m3 = 135,8г  Уменьшение реакционной массы: Δ m = 0,4 г Расчет массовой доли карбоната кальция: CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 ↑ + H2O  ν (CO2) = = = 0,009 моль  По уравнению реакции: ν (CaCO3) = ν (CO2) = 0,009 моль  m (CaCO3) = ν · M = 0,009 моль · 100 г/моль = 0,9 г  ω (СaCO3) = · 100 % = 60 %

Количественный состав мела Опыт 2    Вычисление массовой  доли гипса:  Масса высушенного осадка: m = 0,51 г  ω (гипса) = · 100 % = = 34%

Изготовление мелков   Сформовали мелки и высушили.  Навески гипса и карбоната кальция перетерли в ступке, добавили немного крахмала, небольшими порциями влили воду до консистенции густой сметаны. Сформовали мелок, высушили его в теплом месте.  В смесь для изготовления мела добавили красители: малахит, берлинская лазурь, сурик, дихромат калия, оксид хрома(III), глет, сажу.

Изготовление мелков 

Заключение   В результате этой исследовательской работы мы подробно ознакомились с составом различных сортов мела, изучили теоретический материал по свойствам, характеристикам и применению мела различных месторождений.  Экспериментально исследовали качественный и количественный состав мела разных марок.  Самостоятельно в лаборатории изготовили несколько видов белых и цветных мелков.

 Спасибо за внимание!