Інформація для викладачів
Опис
Натрієво-вапняне скло
Скло сьогодні є важливим матеріалом не лише в домашньому господарстві, а й у техніці. Залежно від застосування, існують різні типи скла, в тому числі і натрієво-вапняне скло. Як випливає з назви " содово-вапняне скло", основними компонентами є переважно сода і вапно на додаток до діоксиду кремнію.
Натрієво-вапняне скло є основним матеріалом для переважної більшості всіх промислово вироблених стекол і вікон. Натрієво-вапняне скло також називають "простим склом", оскільки його дуже легко виробляти. Тому в цьому експерименті ми розглядаємо виробництво содово-вапняного скла як приклад.
Додаткова інформація для викладачів (1/3)
Попередні знання
Цей експеримент розроблено як вступний до теми "Скло і виробництво скла".
Оскільки його мета - дати базові уявлення про речовини, попередні знання не потрібні.
Принцип
Скло - це аморфна, некристалічна тверда речовина. Скло виробляється шляхом плавлення твердих речовин. Скло формується за допомогою так званих сіткоутворювачів, якими зазвичай є діоксид кремнію або оксид бору.
У полум'ї газового пальника ці речовини плавляться, утворюючи скло. У натрієво-вапняному склі карбонат натрію (харчова сода), карбонат кальцію (вапно) і діоксид кремнію (кварцове борошно/пісок) змішуються разом, і утворюється розплав.
Додаткова інформація для викладачів (2/3)
Мета навчання
- Скло - це затверділий розплав оксидів металів і діоксиду кремнію.
- Скло виготовляється простим способом шляхом плавлення суміші карбонату кальцію, карбонату натрію та кварцового піску.
Завдання
- У цьому експерименті скло виробляється простим способом - плавленням суміші карбонату кальцію, карбонату натрію та кварцового піску.
- Карбонат кальцію і карбонат натрію розплавляють у полум'ї пальника, а потім змішують з кварцовим порошком.
Інша інформація про викладача (3/3)
Примітки
- Скло, виготовлене тут у невеликому масштабі, - це натрієво-вапняне скло, яке є одним з найпростіших за своїм складом.
- Представлений тут спосіб виробництва скла слугує простим вступом до виробництва скла.
- Якщо ці експерименти забирають багато часу або не підходять для групи учнів, виготовлення описаних видів скла можна провести з невеликими змінами, як у цьому експерименті. Замість магнієвої палички можна також використати магнієвий стрижень.
Інструкції з техніки безпеки
- До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів на уроках з природничих наук.
- Не допускайте потрапляння кварцового порошку в очі! Не вдихайте пил! Одягніть захисні окуляри!
Зауваження щодо проведення експерименту
- Пальник повинен бути встановлений на найгарячіше полум'я.
- Переконайтеся, що магнієву паличку тримають у гарячій зоні пальника над конусом.
- Після утворення майже прозорої кульки експеримент слід припинити.
Інформація для учнів
Мотивація
Типове натрієво-вапняне скло
Скло є важливою сировиною для виробництва багатьох продуктів, таких як вікна або склянки для пиття. Майже все скло складається переважно з діоксиду кремнію. Залежно від додавання інших компонентів, розрізняють такі види скла, як натрієво-вапняне та боросилікатне скло. Як випливає з назви, це скло виготовляється з діоксиду кремнію, соди і вапна.
Натрієво-вапняне скло є основним матеріалом для переважної більшості всіх промислово вироблених стекол і вікон. Натрієво-вапняне скло ще називають "простим склом", оскільки його дуже легко виробляти. Тому цей експеримент як приклад розглядає виробництво натрієво-вапняного (содово-вапняного) скла.
Завдання
- Зробіть содово-вапняне скло.
- Розтопіть у полум'ї пальника карбонат натрію, карбонат кальцію та кварцовий порошок.
- Що є основним компонентом скла? Дайте відповідь на запитання праворуч.
- Запишіть свої спостереження в протокол.
Виготовлення содово-вапняного скла
Питання
Матеріал
| № | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Скло годинникове, d = 60 мм | 34570-00 | 3 |
| 2 | Лабораторний маркер, водостійкий, чорний | 38711-00 | 1 |
| 3 | Магнієві палички, 25 шт, 1 набір | CHE-881250592 | 1 |
| 4 | Захисні окуляри, прозорі | 39316-00 | 1 |
| 5 | Шпатель для сипучих матеріалів, сталевий, l=150 мм | 47560-00 | 1 |
| 6 | Кальцій карбонат, порошок, 500 г | 30052-50 | 1 |
| 7 | Натрій карбонат, безводний, 250 г | 30154-25 | 1 |
| 8 | Бутановий пальник з картриджем, 220 г | 32180-00 | 1 |
| 9 | Пісок кварцовий (морський, очищений), 1000 г | 30220-67 | 1 |
Підготовка
- Візьміть газовий пальник і три годинникові скельця.
- Позначте посуд з годинникового скла CaCO3, Na2CO3, SiO2.
- Розмістіть пальник і необхідні матеріали на робочій поверхні.
- Покладіть кінчиком шпателя карбонат кальцію, карбонат натрію та кварцове борошно на відповідно позначені годинникові скельця (див рисунки праворуч).
Виконання роботи
- Увімкніть пальник, повністю відкрийте подачу повітря, щоб полум'я було максимально гарячим. Занурте розпечений кінчик палички в карбонат натрію так, щоб речовина прилипла до нього (див. рисунок праворуч вгорі), і розтопіть її в полум'ї, поки не утвориться кулька.
- Постійно повертайте паличку, щоб речовина не стікала. Опустіть отриману кульку в карбонат кальцію і знову нагрівайте, поки обидві речовини не розплавляться в однорідну масу (див. рисунок внизу праворуч).
- Візьміть кварцовий порошок з новоствореною кулькою і сплавте його з двома іншими речовинами. Тепер повторіть три процеси плавлення, поки не утвориться ще більша і прозора кулька.
Протокол
Завдання 1
Що Ви спостерігаєте, коли натрій карбонат плавиться разом з кальцій карбонатом?
Що Ви спостерігаєте при додаванні кварцового порошку (діоксиду кремнію)?
Спостереження: Утворення розплаву
Спостереження: Додавання кварцового порошку
Завдання 2
Питання
Питання
Завдання 3
Використовуючи фізичне визначення, поясніть, чому скло, на відміну від кристала, розбивається нерівномірно. Просте скло складається з ____, але його склад не є однорідним. З фізичної точки зору скло - це ____, іони якого ще не встигли впорядкуватись у ____. Тому скло є ____, тобто воно розбивається ____ на дрібні шматочки.