Силикатная промышленность. Керамика. Презентация в 9 классе

• 1 слайд

  Керамические изделия. Изделия, получаемые из встречающихся в природе и искусственно приготовленных пластических смесей глины или каолина с другими веществами называют «керамическими изделиями» (от слова глиняный, гончарный). Легко формующейся или «пластической» называют вязкую массу, которой при незначительном давлении можно придать любую форму, причем эта форма сохраняется и после прекращения давления. Важнейшие керамические изделия и их характерные свойства приведены в таблице 1. Таблица 1 Важнейшие керамические изделия и их свойства. Изделие Характерные свойства Фарфор Излом плотный, просвечивающий, белый Каменные изделия Излом плотный, непросвечивающий, белый или цветной (серый, желтый, бурый) Фаянс Излом пористый, непросвечивающий, белый (или почти белый), незначительная твёрдость по сравнению с предыдущим Гончарные изделия Излом пористый, непросвечивающий, цветной Кирпич Пористый, сравнительно крупнозернистый, обычно красного цвета Огнеупорные изделия Пористые или плотные, плавятся не ниже 1600˚

• 2 слайд

  Фарфор. Фарфор был получен при сильном прокаливании («обжиге») пластичных масс, изготовленных перемешиванием каолина (фарфоровой земли) с порошкообразным полевым шпатом и кварцем с добавлением небольшого количества воды. Если температура обжига не слишком высокая, то форма изделий сохраняется, только объём сильно уменьшается, так как фарфор «садится» при обжиге. Одновременно масса («черепок») становится плотной (водонепроницаемой) и звонкой.

• 3 слайд

  Каменные материалы Каменные материалы, подобно фарфору, являются плотными звонкими и настолько твёрдыми, что не царапаются сталью; кроме того, они очень стойки по отношению к химическому воздействию. Поскольку их изготовляют из глины, они требуют более низкой температуры обжига, чем твердый фарфор (1200-1300˚), не обладают такой, как фарфор, просвечиваемостью и в большинстве случаев имеют не белый, а серый, жёлтый или коричневый цвет. Их часто покрывают только тонким слоем «солевой» глазури, который образуется при испарении поваренной соли, бросаемой в печь; благодаря этому на поверхности такого изделия осаждается стекловидный двойной силикат натрия. В химической промышленности весьма часто применяют неглазурованные изделия из каменного материала.. Тонкий каменный материал служит для изготовления ваз и других художественных изделий, в архитектуре для изготовления рельефов и украшения фасадов. Из каменного материала выделывали серые, расписанные голубой краской старинные германские сосуды (кубки и т.п.). Примерами изделий из грубого коричневого каменного материала могут служить водопроводные и канализационные трубы, а также «метлахские плитки». В химической промышленности применяют многочисленные сосуды, изготовленные из коричневого каменного материала: туриллы, змеевики для охлаждения, трубы, ванны и др

• 4 слайд

  В качестве основной составной части каолин содержит каолинит, который представляет собой (по рентгенографическим данным) кристаллическое вещество состава Al2O32SiO22H2O. Глины или совсем не содержат этого соединения или содержат его как случайную примесь. Чистый каолин – белого цвета и отличается сравнительно малой пластичностью. Ввиду того, что он служит сырьём для изготовления фарфора, его называют фарфоровой землёй. Глины, которые часто значительно превосходят каолин по своим пластическим свойствам, служат для изготовления гончарных изделий, фаянса, керамических изделий и майолики. Большинство сортов глин окрашено в желтовато-серые или синеватые тона, но встречаются также и совершенно белые глины. Глины, богатые окисью железа, окрашиваются после прокаливания (обжига) в бурые цвета. Из них изготавливают обычно глиняные горшки и терракотовые изделия. Формовой землёй называют глину, сильно загрязнённую окисью железа и песком. Такая глина служит преимущественно для изготовления кирпича и черепицы. Глину, сильно загрязнённую примесями карбонатов кальция и магния, называют мергелем. Она не пригодна в качестве сырья для керамических изделий, однако её используют при производстве цемента. Коалинит

• 5 слайд

  Образование глины происходит при выветривании силикатных горных пород, которое связано с их значительным механическим раздроблением (превращение в коллоидное состояние). Наряду с этим протекает подчинённый химический процесс, а именно гидролиз более или менее значительной части силикатов (прежде всего полевых шпатов) с образованием аморфных глинозёмистых гелей. Последние называются аллофанами и, по-видимому, представляют собой чистые смеси гидратов окиси алюминия и двуокиси кремния или прокаолинами – тоже аморфные, содержащие воду силикаты алюминия. Прокаолин является, вероятно, определенным химическим соединением состава Al2O32SiO2. Он содержит переменное количество воды, которая не связана с ним химически, как в каолините, примешана к нему, как вода в гелях. Раздробленные только механически и поэтому ещё кристаллические составные части горных пород содержатся в большинстве сортов глин также преимущественно в коллоидно раздробленном состоянии. Особые свойства глин создаются определёнными составными частями, которые имеют слоистую структуру решётки, образованной шестичленными кольцами, состоящими из тетраэдров SiO4. Эти составные части, подобно пермутитам, отличаются определённой способностью к катионному обмену. К ним в первую очередь относится каолин и родственные ему вещества (например, галлоизит, Al2O32SiO24H2O), монтмориллонит и некоторые слюдоподобные минералы. Все глинообразующие минералы имеют аналогичные решётки. Аморфные составные части глин (аллофаны), смешанные большей частью с кристаллическими, преимущественно находящимися в коллоиднораздробленном состоянии составными частями, не имеют существенного значения для свойств глин.

• 6 слайд

  В то время как выветривание горных пород с образованием глин может идти в обычных условиях атмосферного выветривания, образование каолина, как впервые показал Шварц (1933 год), связано с особыми условиями. Этому существенно благоприятствуют повышенная температура, повышенное давление, присутствие сильных кислот (например, HCl), но не угольной кислоты. образование каолин в природе идет в том случае, если щелочные и щелочноземельные элементы полностью выщелочены из исходных горных пород; в противном случае образуется монтмориллонит. Следовательно, образование каолина в природе ускоряется прежде всего интенсивным вымыванием и хорошей циркуляцией растворов, а также благодаря кислой реакции вымывающих вод. Образования каолина – чисто химический процесс, который можно передать суммарным уравнением 2K[AlSi3O8] + 7H2O = Al2[Si2O5](OH)4 + 4H2SiO3 + 2KOH . полевой шпат каолин

• 7 слайд

  Каолин может образоваться непосредственно из полевого шпата, а также из прокаолина, первоначально образованного из полевого шпата при обычном выветривании, если его нагревать с водой под высоким давлением. Если каолин нагревать под давлением в слабо щелочной среде (с раствором щелочного карбоната), то он превращается в монтмориллонит Al2[Si4O10](OH)2nH2O, в то время как в сильно щелочной среде из него получаются цеолиты. При нагревании каолинит сначала отщепляет воду (10 мм рт. ст. при 430˚). Механизм отщепления воды показывает, что вода в каолините связана химически. Обезвоженный каолинит (метакаолинит) при более сильном нагревании сначала разлагается на Al2O3 и SiO2; при ещё более высокой температуре из него образуется муллит 3Al2O32SiO2 (наряду с тридимитом).

• 8 слайд

  Изделия из фарфора Еще 300 лет назад Европа и не представляла, из чего делается фарфор – китайцы старательно оберегали тайну его изготовления. Фарфору приписывались магические свойства, как, например, способность изменять цвет, если положенная в фарфоровую посуду пища или налитая в фарфоровый сосуд жидкость отравлена. Может быть, в этом и заключалась причина появления первых образцов китайской фарфоровой посуды при дворах европейских монархов и на территории Московского кремля еще в XIII – XIV вв. 1 февраля 1744 года камергер императрицы барон Николай Корф, находившийся в Стокгольме с дипломатическим поручением, заключил договор с неким Христофором Гунгером, который обязался «учредить в Санкт-Петербурге мануфактуру для делания чистого фарфора так, как оный в Саксонии делается». Круг сюжетов русского фарфора первой трети 19 века определяется историческими событиями и мироощущением этого времени. Это: Отечественная война 1812 года и современная мода, как в костюме, так и в литературе.

• 9 слайд

  Для изготовления твёрдого фарфора обычно применяют около 50% каолина, 25% полевого шпата и 25% кварца. При обжиге каолин сначала отдает конституционную воду. Затем он разлагается на Al2O3 и SiO2, которые растворяют в стеклообразно размягчённом полевом шпате. При дальнейшем повышении температуры полевой шпат растворяет в возрастающих количествах крупнокристаллический кварц. По мере того, как полевой шпат обогащается двуокисью кремния, из него осаждается муллит, т.к. с увеличением содержания SiO2 растворяющая способность полевого шпата по отношению к муллиту понижается. Поэтому готовый фарфор состоит из стекловидной основной массы, которая пронизана тесно сплетенными между собой иглами муллита и оставшимися нерастворёнными зернышками кварца (и крохотными пузырьками воздуха). Как правило, обжиг производят дважды. После первого обжига, так называемого «сырого обжига», идущего приблизительно при 900˚, на фарфор наносят прозрачную глазурь: полученные после сырого обжига ещё пористые черепки быстро погружают в глазурную массу – водную суспензию каолина, глины, полевого шпата и мрамора. При нагревании из неё образуется тугоплавкое стекло. Производство фарфора

• 10 слайд

  Последующим высушиванием (около 1450˚) производят окончательный обжиг. Часто фарфор подвергают еще третьему обжигу в муфельной печи при красном калении после нанесения красок, т.е. перетертого со скипидаром мелкоизмельчённого цветного стекла. Большей стойкостью обладают краски для «острого» огня или подглазурные краски, наносимые на неглазурованный черепок. Однако существует немного красок, для которых этот метод возможен. Окончательно отожженный без глазури фарфор называют бисквитным. Вместо процесса формования фарфоровой массы, основанного на её пластичности, фарфоровую массу можно перевести в жидкое состояние добавление незначительного количества щелочи и отлить в форме из гипса. В результате поглощения воды обожженной гипсовой формой наступает быстрое отвердение фарфорового изделия. Фарфор не только для изготовления домашней посуды и художественных изделий, но также, и при том в весьма широкой степени, для изготовления химической посуды, а благодаря его электроизоляционным свойствам – для изготовления изоляторов. От обычного или твердого фарфора отличается мягкий фарфор, из которого изготовляют главным образом художественные изделия. В мягком фарфоре содержится меньше каолина и соответственно этому больше «плавней», например, полевого шпата, мела. Такой фарфор в соответствии с его легкоплавкостью подвергают обжигу при менее высокой температуре (обычно при 1200-1300˚) . Поэтому легко удается произвести его многоцветное подглазурное раскрашивание.

• 11 слайд

  Кирпич. Кирпич. Обожженный кирпич формуют из глины и затем подвергают обжигу. Вследствие содержания в глине окиси железа кирпичи большей частью окрашены в красный цвет. Кирпич обладает большой пористостью, т.к. обжиг ведут при относительно низкой температуре. Сильно обожженный, плотный и очень крепкий кирпич называют клинкером. Кирпичный завод

• 12 слайд

  По огнеупорным свойствам его превосходит известковый динас или силикатный камень (с содержание 1,5-4% CaO, 0,3-2% Al2O3 и 94-96% SiO2), который плавится только при 1700-1750˚. Его и применяют в первую очередь в печах Сименса – Мартена. Ещё большей огнеупорностью обладают так называемые силлиманиты, которые получают обжигом при высокой температуре силлиманита, цианита или андалузита (минералов одного состава Al2 SiO5, но различного внутреннего строения), вследствие чего образуется муллит, 3Al2O32SiO2, который, как уже было отмечено является составной частью твердого фарфора. Из огнеупорных веществ, не содержащих SiO2 или содержащих её в очень небольших количествах, следует назвать боксит, динамидон, магнизит и доломит. Высокими огнеупорными свойствами обладают магнезия, двуокись циркония и главным образом графит (в отсутствии воздуха). Силикатный кирпич

• 13 слайд

  Литература «Курс неорганической химии», Г. Реми, изд. «Мир», Москва, 1972. «Энциклопедический словарь юного химика»/ Сост. В.А. Крицман, В.В. Станцо. – М.: Педагогика, 1982. «Детская Энциклопедия Академии педагогических наук РСФСР», Москва, 1983. «Компьютерная Энциклопедия Кирилла и Мефодия», 2000.

• 14 слайд

• 15 слайд

• 16 слайд

• 17 слайд

• 18 слайд

• 19 слайд

• 20 слайд