Химические вещества — строительные материалы

Химические вещества- строительные материалы.

Цели :

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

Задачи :

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.

Ход урока

Вступительное слово учителя.

Уважаемые старшеклассники!

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.

Итак, начнём.

 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

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.

«Негашеную известь» (оксид кальция, CaО) получают обжигом различных природных карбонатов кальция. Реакция обжига обратима и описывается уравнением CaCO3 ↔ CaО + CO2; ΔH = –179 кДж Гашение извести сводится к переводу оксида кальция в гидроксид: CaO + H2O ↔ Ca(OH)2; ΔH = +65 кДж. При хранении негашеной извести контакт с влагой может привести к такому разогреванию, что способно воспламениться дерево. Кроме того, происходит взаимодействие гидроксида кальция с углекислым газом воздуха.

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)2дает 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?

Необходимая информация в учебниках для 8-9 кл (горение, состав и свойства природного газа ).

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.