Главная / Химия / Исследовательская работа по химии "Изучение химического состава и наличия связующих материалов школьного мела"

Исследовательская работа по химии "Изучение химического состава и наличия связующих материалов школьного мела"

Управление образования Администрации городского округа Саранск

МОУ «Средняя общеобразовательная школа №25»




ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

по теме:



«Изучение химического состава и наличия связующих материалов школьного мела»


hello_html_m216cbc2a.jpg





Выполнили: ученицы 11Б класса

Дубкова Ольга,

Марисова Яна

Руководитель: учитель химии

Родионова Л.В.


г.о. Саранск, 2009


Содержание

Введение..................................................................................................3

  1. Аналитический обзор…………………………………………...........5

    1. Формирование меловых пород………………………………..5

    2. Химический состав карбонатной породы «мела»…………….5

    3. Технология изготовления мела………………………………..6

    4. Области использования мела…………………………………..7

1.5 Основные показатели качества мела………………………….8

II. Материалы и методы исследования………………………………..10

2.1. Определение основных показателей качества мела………….10

2.2. Анализ химического состава мела………………………...........10

2.2.1. Качественный анализ на содержание CaCO3…………………...10

2.2.2. Качественный анализ на содержание органических веществ ...12

2.2.3. Определение содержания ионов тяжелых металлов………...13

2.3. Определение наличия связующих материалов…………………15

2.4. Проведение социологического опроса на выявление вредного

влияния постоянного контакта с мелом……………………...15

III. Результаты……………………………………………………………..18

IV. Выводы………………………………………………………………….22

Заключение

Список использованной литературы………………………………24

Приложения…………………………………………………………….25













Введение

Наступает осень – 1 сентября. Начинается новый учебный год. На школьных досках появятся новые формулы, предложения. Для любого учителя ясно как день – теперь только успевай запасаться мелом. Казалось бы, такой непритязательный продукт, тоннами расходуемый не только в учебных заведениях, но и детьми на тротуарах и площадях нашей страны! Однако искушенный потребитель сегодня требует даже от него качества и безопасности.

Проведенный опрос среди учителей и учеников показал, что учителя и ученики недовольны качеством поступающего мела: отмечают, что мел сильно пачкает руки. Осыпается с доски, что вызывает раздражение верхних дыхательных путей.

Актуальность работы заключается в том, что мел, используемый

потребителем, отличается по качеству. А всегда ли качество связано с безопасностью для здоровья?

Объект исследования: влияние качества школьного мела на здоровье учащихся и учителей.

Предмет исследования: школьный мел.

Гипотеза: существует мнение, что на качество мела влияют связующие материалы. В качестве связующей добавки в основном применяется гипс, и содержание его в меле достигает 60 %. Время от времени разных частях планеты появляются очаги ртутного заражения. Оказывает ли это, какое – либо влияние ионов тяжелых металлов на качество мела?

Новизна: впервые определили качество школьного мела и наличие связующих материалов в школьной лаборатории.

Цель работы: определить химический состав и наличие связующих материалов школьного мела, используемого в школе № 25 г. Саранска.

Были поставлены следующие задачи:

1. Анализ литературных данных.

2. Исследовать образцы мела на наличие очевидных показателей.

3. Исследовать химический состав школьного мела.

4. Провести исследования на выявление связующих материалов.

5. Выяснить с помощью социологического опроса, оказывает ли

вредное влияние постоянный контакт с мелом.

6. Анализ полученных экспериментальных данных.


Методы исследования:

1. Обзор литературы

2. Сравнительный анализ

3. Проведение эксперимента

4. Физико-химические методы

5. Наблюдения

6. Компьютерное моделирование































I. Аналитический обзор

1.1. Формирование меловых пород

Во всём мире не найдется человека, который бы за свою жизнь не столкнулся с мелом. В миллионах классах на Земле школьники пишут мелом на доске. А что делал бы учитель без мела? Откуда мел берет своё начало? Оказывается, что в водах океанов существует различные виды мельчайших растений и животных. Одним из них является существо под названием «фораминифера» с панцирем из извести.

Отмирая, они опускаются на океанское дно. Со временем образуется толстый слой из этих панцирей. Конечно, на это уходят миллионы лет. Постепенно этот слой цементируется и превращается в мягкий известняк, который мы называем мелом.

Мел представляет собой полузатвердевший морской ил, отлагавшийся на глубине 30 – 500 м и более. Он широко распространен в природе, приручен верхнемеловым нижнепалеогеновым отложениям. Как мы уже знаем, различные изменения на Земле превращали морское дно в сушу. Слои мела, находившиеся на морском дне, были подняты над поверхностью моря. Наиболее рыхлые участки были размыты водой, оставив высокие меловые скалы. Наиболее известные находятся у Дувра на английской стороне и Дьеппа на французской.

В различных районах мира мел залегает вдали от моря, там, где когда – то было море. Пример тому – штаты Канзас, Арканзас и Техас в США.

В России крупное месторождение мела находится в Лискинском районе Воронежской области. Переработка мела осуществляется на Копанищенском мелоизвестковом комбинате и Россошанском хим. Заводе. Самый старый в России завод по производству мела находится в Белгороде. Крупные месторождения мела в районе Харькова (Украина).

В нашей Республике залежи мела сосредотачиваются в Атемарском

(Лямбирский район), Кулясовском (Атяшевский район), Судосевском

(Большеберезниковский район) и в Алексеевском (Чамзинский район) месторождениях (см. Приложение 1).


1.2. Химический состав карбонатной породы «мела»

Мел в своей основе – мономинеральная порода биохимогенного

происхождения. В составе этого минерала теоретически содержатся 56,03 %

CaO и 43,97 % СО2 . Кальцит кристаллизуется в тригональной сингонии.

Твердость по шкале Мооса 3, плотность 2,72 г/ м3. Основной

диагностический признак - «вскипание» от капли соляной кислоты (5–10 %).

Цвет кристаллов бесцветный, белый. При нагревании на воздухе кальцит

диссоциирует при температуре 800 – 900°С. Процентное содержание в меле

карбонатов характеризует его качества, определяет технологию производства

и пригодности меловой продукции для различных отраслей народного

хозяйства.

Карбонатная часть мела состоит из трех групп компонентов: органических остатков (растительные, животные); кристалликов кальция с четко выраженными гранями; порошкового кальцита.

По данным химического анализа в меловой породе содержится:


CaCO3 – 98, 19 – 98, 54%;

MgCO3 – 0, 52 – 0, 71%;

SiO2 – 0, 68 – 0, 76%;

Al2O3 – 0, 12 – 0, 15%;

Fe2O3 – 0, 09 – 0, 11%.


1.3. Технология изготовления мела

Экстракционный способ

При этом способе мокрый мел в виде тонких колбасок поступает из машины похожей на мясорубку. Колбаски укладываются на противень, режутся и сушатся в печах. Получаются мелки круглой формы. Технологическая особенность этих мелков – их «связывание» происходит за счет клея (чаще всего ПВА), что не совсем безопасно для здоровья. Зато этот мел мягок, приятен на ощупь, практически не пачкает рук.

Способ литья

Технология изготовления литого мела пришла к нам из Чехии. Литой белый мел абсолютно безопасен для здоровья, так как его связующим материалом является гипс в очень маленьких количествах.

Литой мел изготавливается с помощью пресс – формы, которая представляет собой емкость с ячейками в форме вытянутого куба. В смесителе порошок мела тщательно перемешивается с гипсом (белый мел), а также с красителями (цветной). От качества порошка напрямую зависит качество мела – в нем не должно быть твердых частиц гипса или песка, которые потом царапают доску при письме. Полученный порошок ссыпается в бочку, где вручную разводится водой.

Смесь заливается в матрицы и остается там на некоторое время – вода постепенно испаряется, происходит реакция связывания молекулярной структуры мела и гипса. Затем матрицу переворачивают на специальный решетчатый поддон и «снимают» ее с мелков. После этого матрицы моют в специальном мыльном растворе - сырые мелки будут легче от нее отставать. Поддон ставят в сушильный шкаф, выдерживают там мел определенное время, затем готовые мелки поступают в цех упаковки. Упаковка производится вручную.


1.4. Области использования мела


Использование мела в резинотехнической отрасли


По количеству наполнителей, используемых в резиновой промышленности, мел занимает первое место. Это объясняется, с одной стороны, чисто экономическими соображениями – относительно не большой стоимости мела и возможностью без вреда для резиновых смесей вводить его в большом количестве, с другой стороны – технической целесообразностью, поскольку мел облегчает технологический процесс изготовления резиновых изделий: ускоряет процесс вулканизации резины и придает ее поверхности гладкость. Мел широко применяется так же для производства пористой и губчатой резины, кожзаменителей и др. продукции.

Мел, используемый резиновой промышленностью, должен соответствовать требованиям ГОСТа 1208–66 и ТУ21-01-143-68. Эти стандарты распространяются соответственно на мел природный обогащенный, представляющий собой порошкообразный продукт, который получается из природного мела методом мокрого или сухого обогащения, и на мел сепарированный, являющийся порошкообразным продуктом, получаемым из природного мела путем его дробления, просушки, размола и классификации по крупности в воздушных сепараторах.

Использование мела в стекольной отрасли

Мел в числе других карбонатных пород в стекольном производстве применяется в качестве одного из компонентов шихты при варке стекла, вводимого в шихту в порошковом виде в количестве до 30 % от объема последней. Мел придает стеклу термическую стойкость, механическую прочность, устойчивость против химических реагентов и выветривания. Практика стекольных заводов показывает, что наиболее вредной примесью в карбонатном стекле являются окислы железа, которые придают стеклу нежелательную зеленую окраску и снижают его светопроницаемость. Вредными примесями являются и такие элементы как TiO2 , Mn3O4 и Cr2O3, однако эти соединения в меле встречаются крайне редко. Примеси MgO , Al2O3 не являются вредными, но их количество должно быть по возможности постоянным, что обеспечивает стабильность шихты и готовой продукции. Мел, применяемый в шихте для варки оконного и технического стекла, должен удовлетворять следующим требованиям: содержание CaO должно быть не менее 53 %; содержание Fe2O3 – не более 0,1 %. Кроме того, в стекольной промышленности мел используется для производства соды. Содержание CaCO3 (в сумме с 1,2 МgCO3) для дробленого мела установлено в пределах 90-97%, для товарного молотого мела 96-98%.

Использование мела в строительной промышленности

Одним из крупных потребителей мела является строительная промышленность, где мел используется для производства цемента, извести, различных шпаклевочных и малярных материалов. Используется мел для побелочных работ в виде растворимой меловой пасты и молотого порошка. Для использования мела в цементной промышленности больших ограничений нет с учетом постоянного состава мела. Цементное сырье регламентируется предельным содержанием: оксида магния (не выше 4 %), серного ангидрида (1,3%), сумма оксидов щелочных металлов – 1% и фосфорного ангидрида не более 0,4%.Превышение этих показателей следует ожидать только по фосфорному ангидриду. Качество мела для производства строительной воздушной смеси регламентируется по содержанию CaCO3, которое должно быть не менее 95 %, а MgCO3 не более 2,5 %. Глинистых примесей в меле не должно быть выше 2 % (известь жирная). При большем содержании последних известь получается более тощая. Для производства строительной гидравлической извести с содержанием глинистых примесей более 8 %, пригоден «мергельный» мел. По кусковатости выделяют группы щебня мм: крупный с размером кусков 400-200, средний от 200 до 80 и мелкий от 80 до 15. Мелочи ниже допустимого предела не должно содержаться более 30 %.


1.5. Основные показатели качества мела


При изучении литературы по данной теме мы выяснили следующие показатели, которыми должен обладать мел, используемый в школах:

а) Очевидные:

1. Крошиться при письме

2. Пачкает руки

3. Чистота (белый)

4. Твердые вкрапления


б) Не очевидные:

1. Отсутствие следов клея

2. Использование очищенной воды

3. Качество красителей

4. Отсутствие примесей, содержащих тяжелые металлы







































  1. Материалы и методы исследования


    1. Определение основных показателей качества мела


Рассмотреть образцы мела на наличие очевидных показателей качества, указанных в пункте 1.5.


hello_html_m67fcec02.jpg

1 №2 №3 №4

2 №2 №3 №4

33 №2 №3 №4

4 №2 №3 №4

5 №2 №3 №4


Фото 1. Образцы исследуемого мела


Образец 1 – «Пегас» г. Клин (школьный мел)

Образец 2 – «Форум» г. Санкт - Петербург

Образец 3 – «Каляка – Маляка» г. Москва

Образец 4 – «Центрум – С» г. Люберцы

Образец 5–«Природный мел» Республика Мордовия (Большеберезниковский район)


    1. Анализ химического состава мела

2.2.1. Качественный анализ на содержание CaCO3

Проведение качественной реакции на обнаружение ионов СО32-:

Поместить измельченный мел в стакан и прилить избыток раствора

соляной кислоты до прекращения химической реакции:


СаСО3 + 2НСl = CaCl2 + CO2 ↑ + H2O

Проведение качественной реакции на обнаружение ионов Ca2+:

При внесении ваты, пропитанной раствором мела в уксусной кислоте, в пламя спиртовой горелки пламя окрашивается в кирпично-красный цвет, что говорит о присутствии ионов Ca2+ в образце.


Определение содержания СаСО3 в меле методом обратного титрования


Обратное титрование используют в следующих случаях:

- при малой скорости прямой реакции;

- при отсутствии подходящего индикатора;

- при возможности протекания побочных реакций, например, потерь

вещества вследствие его летучести.

Обратное титрование осуществляют следующим образом:к определяемому веществу добавляют отмеренный избыток первого титранта. Определяемое вещество вступает в реакцию с первым титрантом в эквивалентных количествах. Если реакция протекает медленно, выжидают необходимое время до достижения равновесия. Иногда раствор нагревают. Остаточное количество первого титранта оттитровывают вторым титрантом.

Для проведения анализа необходимо заранее знать концентрации

обоих титрантов и точный объем первого титранта. В ходе титрования устанавливается точный объем второго титранта, пошедшего на титрование остатка первого титранта.


Методика определения содержания СаСО3 в образце мела

методом кислотно-основного титрования

Прямая реакция хлороводородной кислоты с твердыми частицами

мела протекает медленно, что делает невозможным прямое определение.

Поэтому используется обратное титрование.

Для этого к навеске мела с массой m образца, равной 1г, добавили 100 мл 0,2 М хлороводородной кислоты (первый титрант), раствор нагрели. Не вступившее в реакцию избыточное количество соляной кислоты оттитровали объемом мл 0,1 М раствора гидроксида натрия (второй титрант).

Вычислить массовую долю (%) карбоната кальция в исследуемых

образцах мела.

Расчет основан на равенстве количества эквивалентов хлороводородной кислоты сумме количеств эквивалентов карбоната кальция и гидроксида натрия.

Фактор эквивалентности карбоната кальция рассчитываем на основе

реакции:


СаСО3 + 2НCl (избыток) = СаCl2 + H2О + СО2

НCl + NaOH = NaCl + H2O

Он равен fэкв (СаCO3) = 1/2

Следовательно, можно записать следующие равенства:

n (HCl) = n (1/2 CaCO3) + n (NaOH);

n (1/2 CaCO3) = n (HCl) - n (NaOH);

n (HCl) = [c (HCl) / 1000] • V (HCl);

n (1/2 CaCO3) = m (CaCO3) / M (1/2 CaCO3);

n (NaOH) = [c (NaOH) / 1000] • V (NaOH);

Массу определяем по формуле:

m (CaCO3) = n (1/2 CaCO3) • M (1/2 CaCO3) =

= [n (HCl) - n (NaOH)] • M (1/2 CaCO3) =

= [c (HCl) • V (HCl) - c (NaOH) • V (NaOH)] • M (1/2 CaCO3) / 1000


Массовая доля ω (CaCO3) в анализируемом образце мела вычисляется по формуле:



ω (CaCO3) = [m (CaCO3) / m обр. ] / 100


(1)



2.2.2. Качественный анализ на содержание органических веществ

Карбонатная часть мела состоит из трех групп компонентов: органических остатков (растительные, животные); кристалликов кальция с четко выраженными гранями; порошкового кальцита.

Всестороннее изучение органического вещества в известняках было проведено в 1962г. Анализы около 1400 образцов пород со всего мира показали, что древние известняки содержат значительно меньше органического вещества, чем древние слоистые глины. Среднее содержание С в известняках составило 0,20%, а в глинах — 0,94%. Среднее содержание углеводородов, однако, составило 100 млн. и было одинаковым для древних известняков и глин. Проведенные исследования, а также подтверждающие их данные по общепризнанным материнским породам карбонатного типа позволили прийти к заключению, что 0,3% — это нижний предел содержания С для материнских пород этого типа. Средние содержания органического углерода для них гораздо выше и превышают 0,6%.

Крахмал можно обнаружить с помощью йодной воды: при наличие в образцах крахмала образуется соединение сине-фиолетового цвета.


2.2.3. Определение содержания ионов тяжелых металлов

Используя стандартные методики определения ионов в веществе, мы попытались выяснить качественный состав мела.

Для определения, мы решили взять ионы тяжёлых металлов, таких как Pb2+ и Hg2+. Всем известно, что они способны накапливаться в организме человека, вызывая тем самым, различные заболевания. Наиболее интересным является ион Hg2+, так как ртуть и её соединения являются ядовитыми веществами. Ежедневно человек поглощает с пищей 0,02-0,05 мг ртути. Это количество не опасно. А вот увеличение ртутной дозы чаще всего приводит к отравлению, порой со смертельным исходом. До сих пор биологическая роль этого вещества до конца не выяснена, но уже хорошо известно, что оно пагубно влияет на поглощение и обмен многих микроэлементов, и активность ферментов.

Ртуть легко испаряется, её пары могут проникнуть в организм через кожу и лёгкие. Ядовито и большинство соединений ртути.

Время от времени в разных частях планеты появляются очаги ртутного заражения. Самый известный случай массового отравления ртутью (синдром Минамата). Сотни жителей этого японского города пострадали, долгое время, питаясь рыбой, выловленной в заливе, вода которого содержала ртуть.


Методика определения ионов Hg2+

Характерные и специфические реакции катионов Hg2+

Из общеаналитических реакций на катионы ртути характерной реакцией является образование нерастворимого в кислотах чёрного осадка сернистой ртути.

Наиболее же распространёнными реакциями для обнаружения этих катионов являются специфические реакции с йодистым калием, дифенилкарбазидом, дифенилкарбазоном и восстановления до металлической ртути.

  1. Образование сернистой ртути HgS

Если к раствору солей ртути прилить соляной или серной кислоты и через этот раствор, подогреть до 60 – 80° С, пропустить сероводород или прилить к нему сероводородной воды, или же, добавив к нему раствор тиосульфата натрия Na2S2O3 прокипятить, то во всех случаях из раствора выпадет чёрный осадок HgS.

Hg2+ + S2- = HgS

Эта реакция настолько чувствительна, что, ею открываются ничтожные следы катионов ртути.

2. Образование йодной ртути HgJ2

С йодистым калием катионы Hg2+ образуют ярко – красный осадок йодной ртути HgJ2.

Hg (NO3)2 + 2 KJ = HgJ2 ↓ + 2KNO3


Определение наличия ионов Hg2+

  1. Исследуемый образец мела массой 1 грамм измельчаем в ступке и

растворяем в 2 мл. дистиллированной воды.

2) К 1 мл. данного раствора приливаем раствор HCl.

3) Нагреваем до t 60° - 80° С

4) Приливаем раствор тиосульфат натрия Na2S2O3 , кипятим 1 – 2 мин.

5) Выпадение чёрного осадка на наличие ионов Hg2+ .


Hg 2+ + S2- = HgS


Методика определения ионов Pb2+

Свинец очень опасен для здоровья, так как, накапливаясь в организме человека, может вызывать заболевания: свинцовые колики, лихорадки, различные приступы и прочее. Определение ионов свинца в исследуемом растворе можно провести по следующей схеме:


Pb2+ + 2J¯= PbJ2

Определение наличия ионов Pb2+

1) Исследуемый образец мела массой 1 грамм измельчаем в ступке и

растворяем в 2 мл. дистиллированной воды.

2) Осадок отфильтровываем.

3) К фильтрату добавляем 1-2 мл. раствора KJ.

4) Фильтрат охлаждаем под краном с холодной водой, если ионы свинца

присутствуют, то мы обнаружим выпадение зелёно – жёлтых

кристаллов PbJ2.

Pb2+ + 2KJ = PbJ2↓ + 2K+


2.3. Определение наличия связующих материалов в меле

Известный минерал гипс – это кристаллогидрат СаSO4 · 2Н2О. Гипс используют уже много веков, чуть ли не со времен египетских пирамид. Но природному гипсу (гипсовому камню) несвойственна способность твердеть на воздухе и при этом скреплять камни. Это свойство гипс приобретает при обжиге. Если природный гипс прокалить при температуре не выше 180°C, он теряет три четверти связанной с ним воды. Получается кристаллогидрат состава CaSО4 · 0,5H2O. Это алебастр, или жженый гипс, который и используется в строительстве. Помимо вяжущих свойств у жженого гипса есть еще одно полезное свойство. Затвердевая, он немного увеличивается в объеме. Это позволяет получать хорошие слепки из гипса. В процессе твердения жженого гипса, смешанного с водой (гипсового теста), полторы молекулы воды, потерянные при обжиге, присоединяются, и снова получается гипсовый камень CaSO4 · 2H2O. Если обжиг гипсового камня вести при температуре выше 500°C, получается безводный сернокислый кальций – «мертвый гипс».

Анализ на содержание гипса проводим с помощью микроскопа:

на предметном стекле при наличия гипса наблюдается игольчатая структура.

2.4. Проведение социологического опроса


Для социологического опроса учащихся и учителей школы № 25 были предложены вопросы:

Анкета

  1. Устраивает ли Вас качество мела?

а) ДА

б) НЕТ

2. Если не устраивает, то, что именно?

3. Имеете ли Вы, какие-нибудь отрицательные последствия,

которые оказывает ежедневная работа с мелом?

а) на кожу рук:

1. сушит

2. аллергическая реакция

3. другое

4. нет последствий


б) на дыхательную систему:

1. кашель

2. проявления астмы

3. другое

4. нет последствий

Нами было опрошено 50 преподавателей и 50 учащихся нашей школы и получены следующие результаты, которые мы предлагаем в виде диаграмм 1 и 2.


Диаграмма 1. Результаты опроса преподавателей

hello_html_766e84d3.png


На основании проведенного социологического опроса преподавателей, можно сделать вывод, что большинство из опрошенных учителей (88 %), не устраивает качество мела.

У многих возникают побочные эффекты: кашель - 24 %, сухость кожи - 56 %, аллергические реакции - 6 %.









Диаграмма 2. Результаты опроса учащихся



hello_html_m47b40e81.png


На основании проведенного социологического опроса учащихся, можно сделать вывод, что большинство из опрошенных учащихся (58 %), не устраивает качество мела.

У многих возникают побочные эффекты: кашель - 18 %, сухость кожи - 46 %, аллергические реакции - 8 %.



















III. Результаты исследований


Мы рассмотрели исследуемые образцы мела на наличие очевидных показателей качества.

Образец 1 – «Пегас» г. Клин (школьный мел)

Образец 2 – «Форум» г. Санкт - Петербург

Образец 3 – «Каляка – Маляка» г. Москва

Образец 4 – «Центрум – С» г. Люберцы

Образец5–«Природный мел» Республика Мордовия (Большеберезниковский район)

Согласно показателям, из пяти образцов, наиболее качественными,

обладающими хорошим цветом являются все образцы; с низкой сыпучестью является образец №4 , со средней сыпучестью являются образец № 1, с большей сыпучестью являются образцы № 2,3,5; малой маркостью обладает образец № 4,средней маркостью обладает образец № 1, сильной маркостью обладают образцы № 2,3,5.

( см. Приложение 2)

Полученные результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1. Определение очевидных показателей качества


Образец

1

2

3

4

5

Цвет

Белый

Белый

Белый

Белый

Белый

Сыпучесть

Средняя

Большая

Большая

Низкая

Большая

Маркость

Средняя

Большая

Большая

Низкая

Большая

Наличие твёрдых вкраплений

Нет

Есть

Нет

Нет

Есть


Качественный анализ на содержание CaCO3


Наблюдения при проведении качественной реакции на обнаружение ионов СО32- , показали:

  • образец № 1 – реакция протекает очень бурно и закончилась при

действии на образец 15 мл раствора соляной кислоты; раствор

после окончания реакции светлый;

  • образец № 2 – реакция протекает очень медленно, закончилась после

действии на образец 10 мл раствора соляной кислоты; раствор

после окончания реакции менее прозрачный;

  • образец №3 – реакция протекает очень бурно и закончилась при

действии на образец 11мл раствора соляной кислоты; раствор

после окончания реакции светлый;

  • образец №4 – реакция протекает очень бурно и закончилась при

действии на образец 14 мл раствора соляной кислоты; раствор

после окончания реакции светлый;

  • образец №5 – реакция протекает очень бурно и закончилась при

действии на образец 21 мл раствора соляной кислоты; раствор

после окончания реакции мутный (см. Приложение 3).


Наблюдения при проведении качественной реакции на обнаружение ионов Ca2+, показали:

при внесение ваты, пропитанной раствором мела в уксусной кислоте, в пламя спиртовой горелки пламя окрашивается в кирпично-красный цвет, это говорит о присутствии ионов Ca2+ в образцах мела.


Определение содержания СаСО3 в меле методом обратного титрования

При титровании исследуемых образцов мела, определили объем второго титранта (NaOH) , пошедшего на титрование остатка первого титранта (HCl):

( см. Приложение 4).


V1 (NaOH) = 9 мл;

V2 (NaOH) = 11 мл;

V3 (NaOH) = 7, 5 мл;

V4 (NaOH) = 14 мл;

V5 (NaOH) = 5 мл;

Определяем массу CaCO3 в каждом образце мела по формуле:


m (CaCO3) = n (1/2 CaCO3) • M (1/2 CaCO3) =

= [n (HCl) - n (NaOH)] • M (1/2 CaCO3) =

= [c (HCl) •V (HCl) - c (NaOH) •V (NaOH)] • M (1/2 CaCO3) / 1000


m 1(CaCO3) = (0, 2 • 100 – 9 0, 1) 50 / 1000 = 0,955 г;

m 2(CaCO3) = (0, 2 • 100 – 11 0, 1) 50 / 1000 = 0,945 г;

m 3(CaCO3) = (0, 2 • 100 – 7, 5 0, 1) 50 / 1000 = 0,962 г;

m 4(CaCO3) = (0, 2 • 100 – 14 0, 1) 50 / 1000 = 0,930 г;

m 5(CaCO3) = (0, 2 • 100 – 5 0, 1) 50 / 1000 = 0,975 г;


Массовая доля ω (CaCO3) в анализируемом образце мела вычисляется по формуле (1):


ω 1 (CaCO3) = (0,955 г / 1г) • 100% = 95,5%;

ω 2 (CaCO3) = (0,945 г / 1г) • 100% = 94,5%;

ω 3 (CaCO3) = (0,962 г / 1г) • 100% = 96,2%;

ω 4 (CaCO3) = (0,930 г / 1г) 100% = 93,0%;

ω 5 (CaCO3) = (0,975 г / 1г) 100% = 97,5%.



Качественный анализ на содержание органических веществ

При выдерживании фильтровальной бумаги с остатками мела в сушильном шкафу установлено:

  • фильтровальная бумага с образцами № 2, 5 потемнела;

  • фильтровальная бумага с образцами № 1,3,4 по цвету осталась без изменений;

  • при добавлении раствора йода в образцы мела сине – фиолетовое окрашивание не наблюдается;



Определение содержания ионов Pb2+ и Hg2+


В ходе эксперимента на наличие ионов тяжелых металлов мы получили следующие результаты, которые представлены в таблице 1

(см. Приложение 5).








Таблица 1. Определение содержания ионов Pb2+ и Hg2+



Pb 2+

Hg 2+

Образец 1

нет

нет

Образец 2


нет

нет

Образец 3

нет

нет

Образец 4

нет

нет

Образец 5

нет

нет


Качественный анализ на содержание гипса

Наблюдения под микроскопом показали:

  • образцы № 2 и 3 на предметном стекле имеют игольчатую структуру;

  • образцы № 1, 4 и 5 игольчатую структуру не имеют (см. Приложение 6)



















IV. Выводы


На основе проведённых исследований можно сделать следующие

выводы:

  • не весь мел, встречающийся на прилавках магазинов, обладает

хорошим качеством.

  • отсутствие высоких очевидных показателей указывает на не

совершенство процесса производства.

  • постоянная работа с мелом вызывает сухость кожи рук и кашель,

которые со временем могут перерасти в заболевания аллергического

характера.

  • по своему химическому составу, исследуемые образцы отвечают

нормам и не могут отрицательно влиять на здоровье.

  • образцы № 1,2,3,4,5 не содержат ионов ртути и свинца.

  • в качестве связующего материала в образцах мела № 2,3 используется

гипс.

  • в качестве связующего материала в образцах № 1,4 используется клей.

  • в образцах № 1,4 наличие гипса не установлено. Потемнение

фильтрованной бумаги после прокаливания свидетельствует

о содержании органических веществ, но так как крахмал не обнаружен,

можно сделать вывод о наличии клея, который также может быть

использован при изготовлении мела.

  • лучшим связующим материалом является клей.

  • по сравнению со всеми образцами более лучшими качествами обладает образец мела № 1, но содержание клея для придания ему необходимой прочности недостаточно. Именно этим мелом в настоящее время снабжена наша школа.










Заключение


Во всем мире не найдется человека, который бы за свою жизнь не столкнулся с мелом. В миллионах классах на Земле школьники пишут мелом на доске. А что бы делал учитель без мела?

Казалось бы, такой непритязательный продукт, тоннами расходуемый не только в учебных заведениях, но и детьми на тротуарах и площадях нашей страны! Однако искушенный потребитель сегодня требует даже от него качества и безопасности. Мел, который используется в школах, смешивают со связующими примесями, чтобы он не крошился. Лучший мел для школы на 95% состоит из мела. Добавляя различные красители, можно получить мел любого цвета.

Поставленная в начале работы цель нами была достигнута. Мы выяснили химический состав, и наличие связующих материалов школьного мела, используемого в школе № 25 г. Саранска.

Для уменьшения отрицательных последствий, которые проявляются

при постоянном контакте с мелом, рекомендуем:

-во время работы чаще мыть руки со смягчающим туалетным

мылом;

-после каждой учебной смены смазывать руки увлажняющим

кремом для рук;

-стирать мел с доски только влажной тряпкой;

-промывать тряпку как можно чаще;

-использовать мел только хорошего качества.














Список использованной литературы


  1. С.А.Шапиро, М.А. Шапиро – «Аналитическая химия». Высшая школа.

Москва.1989г.

2 . П.И.Воскресенский «Техника лабораторных работ». Химия.

Москва.1973г.

3. География Республики Мордовии, В.Н. Пресняков. Мордовия.2005г.

4. ГОСТ Состав, способы производства, области применения

меловых пород .1972г.

5. П.А.Оржековский, В.Н. Давыдов – «Творчество учащихся на

практических занятиях по химии. АРКТИ, Москва,1999г.

6. Энциклопедия юного химика. Москва,2000г.

7. Большая серия знаний (химия), Современная педагогика, Москва,2002г.

8. А. Ликум – «Всё обо всём» популярная энциклопедия для детей, Том I

Москва,1993г.

9. Большая серия знаний (химия), Современная педагогика, Москва,2002г.

10.Интернет.

11.Химия. Новое учебное пособие, Издательство Феникс, Ростов на

Дону, 2004 г.

12.Энциклопедия юного химика, Москва,1997г.

13.Я познаю мир (химия), «Издательство АСТ», Москва,1999г.

14. Б.В.Некрасов «Основы общей химии», Москва, 1973г.

15. Г.М. Чернобельская - Методика обучения химии в средней школе,

Москва, 2001г.

16. Н.Е.Кузнецова - Методика обучения химии, Просвещение,1984г.

17. В.И.Голкунов – Химический эксперимент в школе, Самара,1998г.

18. О.М.Петрухин – Практикум по физико-химическим методам

анализа, Москва, 2001 г.

19. Э.Гросс, Х.Вайсмантель – Химия для любознательных. Основы химии и

занимательные опыты, Москва, 1998 г.









Приложения

Приложение 1



Республика Мордовия


hello_html_1e63033f.png









Приложение 2


Фото 1. Визуальный анализ образцов мела


hello_html_m53bc35b.jpg



Приложение 3



Фото 2. Проведение качественной реакции на содержание ионов CO32-


hello_html_m2890202c.jpg

hello_html_6c4a549f.jpg


hello_html_meedf788.jpg

hello_html_m4c08688d.jpg


Приложение 4


Фото 3. Обратное титрование


hello_html_m2cafc7e4.jpghello_html_58e75cf2.jpg



Приложение 5



Фото 4. Определение ионов Hg2+


hello_html_m558f9ca8.jpg





Фото 5. Определение ионов Pb2+ Фото 6. Фильтрование


hello_html_297b0711.jpghello_html_m3d2bdfa5.jpg





Приложение 6



Фото 7. Определение наличия гипса Фото 8. Игольчатая структура


hello_html_426d19fa.jpghello_html_mb4e7820.jpg


















30


Исследовательская работа по химии "Изучение химического состава и наличия связующих материалов школьного мела"
  • Химия
Описание:

      Каждый год наступает осень и конечно же  1 сентября. Начинается новый учебный год. На школьных досках появятся новые формулы, предложения. Для любого учителя ясно как день – теперь  только успевай запасаться мелом. Казалось бы, такой непритязательный продукт, тоннами расходуемый не только в учебных заведениях, но и детьми на тротуарах и площадях нашей страны! Однако искушенный потребитель сегодня требует даже от него качества и безопасности.

      Проведенный опрос среди учителей и учеников показал, что учителя и ученики недовольны качеством поступающего мела: отмечают, что мел сильно пачкает руки. Осыпается с доски, что вызывает раздражение верхних дыхательных путей.

     Актуальность работы  заключается  в том, что  мел,  используемый  

потребителем, отличается по качеству. А всегда ли качество связано с безопасностью для здоровья?

    Объект исследования: влияние  качества школьного мела на здоровье  учащихся  и  учителей.

    Предмет исследования: школьный мел.

    Гипотеза: существует мнение, что на качество мела влияют связующие материалы. В качестве связующей добавки в основном применяется гипс, и содержание его в меле достигает 60 %. Время от времени разных частях планеты появляются очаги ртутного заражения. Оказывает ли это, какое –  либо влияние ионов тяжелых металлов  на качество мела?

    Новизна: впервые определили качество школьного мела и наличие связующих материалов  в  школьной  лаборатории.

    Цель работы: определить химический состав и наличие связующих материалов школьного мела, используемого в школе № 25 г. Саранска.

  Были поставлены   следующие  задачи:

1. Анализ литературных данных.

2. Исследовать образцы мела на наличие очевидных показателей.

3. Исследовать химический состав школьного мела.

4. Провести исследования на выявление связующих материалов.

5. Выяснить с помощью социологического опроса, оказывает ли

    вредное влияние постоянный контакт с мелом.

6. Анализ полученных экспериментальных данных.

 

     Методы исследования:

1. Обзор литературы

2. Сравнительный анализ

3. Проведение эксперимента

4. Физико-химические  методы

5.  Наблюдения

6.  Компьютерное моделирование

 

 

 

Автор Родионова Людмила Викторовна
Дата добавления 19.11.2014
Раздел Химия
Подраздел Другое
Просмотров 2001
Номер материала 3880
Скачать свидетельство о публикации

Оставьте свой комментарий:

Введите символы, которые изображены на картинке:

Получить новый код
* Обязательные для заполнения.


Комментарии:

↓ Показать еще коментарии ↓