Исследование по теме "Известняк"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА с. ОКТЯБРЬСКОЕ

СТЕРЛИТАМАКСКОГО РАЙОНА РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

Секция: Мир химии

Номинация: Мир вокруг нас

Выполнила: Зайдуллина Алсу, обучающаяся 7 класса МОБУ СОШ  с. Октябрьское

Научный руководитель: Исхакова Р.У., учитель химии МОБУ СОШ  с. Октябрьское

2015

Введение

Давным-давно, в том месте, где мы живем, на месте шиханов: Торатау, Куштау, Шахтау и Юрактау, было теплое море. Когда-то гора Торатау являлась коралловым рифом на дне древнего тропического моря, а позже превратилась в одиноко стоящую вершину посреди равнины. Вся гора сложена из окаменевших останков обитателей древнего моря-моллюсков, раковин, червей, водорослей, кораллов. Это позволило определить возраст горы- он оценивается в 285 миллионов лет. Дело в том, что Тора-Тау является горой рифового происхождения, проще говоря - это чистейший известняк. В 20-м веке уже были попытки промышленных разработок горы, и именно благодаря им Шихан приобрел современный вид, со стороны, где производились взрывы и добывался известняк мы сегодня видим голые скалы. Давным-давно, в том месте, где мы живем, на месте шиханов: Торатау, Куштау, Шахтау и Юрактау, было теплое море.

Не далеко от горы Торатау с южного склона находится заброшенный лагерь для заключенных, который входит в сеть архипелага ГУЛАГ. Построен он был в послевоенное время. Узники этого лагеря добывали известняк для работ.   

Ранее предприятие «Сода» использовала  известняка для химического производства. А сырьем служили стерлитамакские Шиханы. Всех жителей возмутил тот факт, что предприятие хочет сравнять уникальные горы с землей.  Поэтому химики-технологи  предложили новый способ получения известняка, но тем не менее гора так или иначе разрабатывается. (Приложение 1). 

Поэтому целью моей работы является изучение свойств известняка, для того чтобы когда я стану лучше знать химию и может быть в будущем буду технологом, смогу придумать свой способ получения известняка.  Для достижения данной цели, я поставила перед собой следующие задачи:

ü   изучить литературу по данной проблеме;

ü   изучить физические свойства известняка;

ü   изучить химические свойства известняка;

ü   самостоятельно получить известняк;

ü   сделать выводы.

1.                 ИЗУЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРЫ.                                                                                                         Что такое известняк?

Известняк-осадочная горная порода органического происхождения, состоящая преимущественно из карбоната кальция(CaCO₃) в виде кристаллов  кальцита различного размера.

Известняк, состоящий преимущественно из раковин морских животных и их обломков, называется ракушечником. Кроме того, бывают  нуммулитовые, мшанковые и мраморовидные известняки — массивно-слоистые и тонко-слоистые.

По структуре выделяют известняки кристаллический, органогенно-обломочный, обломочно-кристаллический (смешанной структуры) и натёчный (травертин). Среди кристаллических известняков по величине зёрен различают крупно-, мелко- и скрытокристаллический (афанитовый), по блеску на изломе — перекристаллизованный (мраморовидный) и кавернозный (травертиновый). Кристаллический известняк — массивный и плотный, слабопористый; травертиновый — кавернозный и сильнопористый.      

Среди органогенно-обломочного известняка в зависимости от состава и величины частиц различают: рифовый известняк; ракушечный известняк (ракушечник), состоящий преимущественно из целых или дроблёных раковин, скреплённых карбонатным, глинистым или другим природным цементом; детритусовый известняк, сложенный обломками раковин и другими органогенными обломками, сцементированными кальцитовым цементом; водорослевый известняк. К органогенно-обломочным известнякам относится и белый (т.н. Пишущий) мел.

Органогенно-обломочные известняки характеризуются крупной пористостью мной массой и легко обрабатываются (распиливаются и шлифуются). Обломочно-кристаллический известняк состоит из карбонатного детрита разной формы и величины (комочки, сгустки и желваки тонкозернистого кальцита), с включением отдельных зёрен и обломков различных пород и минералов, линз кремней. Иногда известняк сложен оолитовыми зёрнами, ядра которых представлены обломками кварца и кремня. Характеризуются мелкими, разными по форме порами, переменной объёмной массой, малой прочностью и большим водопоглощением. Натёчный известняк (травертин, известковый туф) состоит из натёчного кальцита. Характеризуется ячеистостью, малой объёмной массой, легко обрабатывается и распиливается.

Известняк имеет универсальное применение в промышленности, сельском хозяйстве и строительстве:

1.      В металлургии известняк служит флюсом.

2.       В производстве извести и цемента известняк — главный компонент.

3.      Известняк используется в химической и пищевой промышленности: как вспомогательный материал в производстве соды, карбида кальция, минеральных удобрений, стекла, сахара, бумаги.

4.      Применяется при очистке нефтепродуктов, сухой перегонке угля, в изготовлении красок, замазок, резины, пластмасс, мыла, лекарств, минеральной ваты, для очистки тканей и обработки кожи, известкования почв.

5.       Известняк же с древнейших времён использовали в качестве строительного материала; причем сначала довольно «простодушно»: находили пещеру и обживали её, в соответствии с имевшимися запросами.

2.ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ.

   (Приложение 2).

У каждого минерала есть свои, присущие лишь ему признаки, я рассмотрела следующие признаки:

Блеск	матовый
Твердость	средняя
Цвет	бело-серый
Плотность	2000-2800кг/м3
Электропроводность	10~5 до10~~4
Теплопроводность	0.470 м*K

Растворимость. (Приложение 3)

Растворимость в воде	Известняк не растворяется в воде
Растворимость в ацетоне (Органический растворитель)	Известняк не растворяется в ацетоне

2.                 ИЗУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

            (Приложение 4)

Опыт №1. Взаимодействие известняка с кислотами (соляная,  уксусная, азотная).

Химикаты и оборудование:

Сильные кислоты: HCI (соляная), HNO₃ (азотная).

Слабая CH₃COOH (уксусная).

Штатив с пробирками, спиртовка, держатель.

Реагент	Наблюдения	Вывод
HCI (соляная),	На стенках пробирки появились  капельки воды и выделился углекислый газ. Реакция бурная	Хорошо взаимодействует с соляной кислотой
HNO3 (азотная)	На стенках пробирки появились  капельки воды и выделился углекислый газ. Реакция бурная	Хорошо взаимодействует с азотной кислотой. Лучше с  соляной.
CH3COOH (уксусная)	На стенках пробирки появились  капельки воды и выделился углекислый газ. Реакция  медленная , но при нагревании  скорость  реакции увеличилась.	Плохо взаимодействует с уксусной кислотой. Т.к. кислота слабая.

CaCO₃+2HCl=CO₂­ +H₂O +CaCI₂

CaCO₃+2CH₃COOH= (CH₃COO)₂Ca+ H₂O+ CO₂­

CaCO₃+ 2HNO₃=Ca(NO₃)₂ + CO₂­ +H₂O

Вывод: Известняк взаимодействует с кислотами с выделением углекислого газа и воды. С сильными кислотами реакция была бурной, а со слабой кислотой реакция началась только после нагревания.

Опыт №2. Взаимодействие со щелочами (растворимые в воде основания).

 (Приложение 4)

Химикаты и оборудование:

Гидроксид  натрия – NaOH, штатив с пробирками, спиртовка, держатель.

Описание опыта: В пробирку внесли некоторое количество известняка и прилили гидроксид натрия. Реакции не было,  через 15 минут добавила еще реагента и нагрела.  Реакция не наблюдалась.

Вывод: Известняк не реагирует со щелочами.

Опыт №3. Разложение известняка.

 (Приложение №5).

Химикаты и оборудование: известняк, штатив,  газоотводная трубка,  колба,  лучина,  спиртовка.

Описание опыта: Известняк поместили в пробирку и закрыли газоотводной трубкой, конец которой опустили в  колбу. Зажгли спиртовку и начали нагревать. Наличие углекислого газа определили с помощью горящей лучины.

Наблюдения: Известняк разлагается. Цвет  стал белым. На стенках пробирки появились капельки воды и  выделился углекислый газ.

CaCO₃              CaO+CO₂

Вывод: При нагревании известняк разлагается с образованием оксида кальция и воды.

Опыт №4. Получение известняка в домашних условиях.

Для выполнения опыта понадобится:

·        пластмассовое ведерко

·        пластиковые стаканчики

·        сухая штукатурка

·        гипсовая смесь

·        вода

·        ракушки

Время для проведения эксперимента: 15 минут для подготовки к опыту и 5 дней для получения известняка.

Для того, чтобы получить известняк:

1.    В ведро добавила сухой штукатурки и воды, тщательно перемешала.

2.    Добавила ракушек в  и смешала их с гипсовой смесью.

3.    Перелила получившуюся смесь в пластиковые стаканчики.

4.    Поместила стаканчики в теплое место. Оставила в покое в течение 5 дней.

5.                       На 5 день извлекла получившийся известняк.

Примечание:

Ракушки могут быть любого размера, но воспользуйтесь более мелкими ракушками для наилучшего качества известняка.

Наблюдение: Похож ли получившийся известняк на природный?

Результат:

Известняк является одним из видов осадочных пород. Когда микроскопические морские животные умирают, они падают на дно океана, где их собирают ракушки. Так ракушки собирают эти частицы в течение долгого времени, и формируется известняк.

ВЫВОДЫ.

Выводы по физическим свойствам:

1.                 Известняк имеет присущий ему цвет, блеск, плотность,  твердость.

2.                 Известняк не растворяется в воде и ацетоне.

Выводы  по химическим свойствам.

1.                 Лучше всего известняк растворяется в азотной и соляной кислотах, плохо  растворяется в уксусной кислоте.

2.                 Известняк не растворяется в избытке щелочи.

3.                 Известняк разлагается, меняя при этом цвет.

 ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение №1. Стерлитамакские Шиханы

Приложение №2. Шкала  Мооса.

 

Приложение №3. Растворимость.

Приложение №4. Фото опыта с кислотами.

Приложение №5. Разложение.

 

ссылки

1.                 https://ru.wikipedia.org/wiki

2.                 http://www.mining-enc.ru/i/izvestnyak

3.                 http://cheops.historyworlds.ru/wiki2/index.php/Известняк

4.                 http://yandex.ru/images/?uinfo=sw-