КАРПЕНКО ЮЛИЯ
Объект
Предмет исследования – мел.
Цель
Гипотеза
1. Изучить литературу о меле.
2. Изучить информацию о применении мела в быту и на производстве.
3. Провести анкетирование.
4. Обработать результаты анкетирования.
5. Подвести итоги.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Исследовательская работа
« Мел »
Работу выполнила
ученица 4-а класса
МОУ «СОШ р.п.Озинки»
Карпенко Юлия
Руководитель: Паницкая Т.И.
Озинки 2015
Введение ……………………………………………………………………...
Актуальность работы, проблема, методы исследования………………….
Цель, задачи…………………………………………………………………..
Происхождение, свойства и применение мела.............................................
Анкета для учителей и учащихся…………………………………………...
Анализ анкет…………………………………………………………………
Заключение…………………………………………………………………...
Список источников…………………………………………………………..
Введение
Кто из нас не знает мела? Чьи карманы и пальцы в детстве не пачкал кусочек легкого камня цвета снега? Кому не известно счастье художественного творчества «мелового» периода? Кто, будучи подростком, не исследовал свойства мела в «пузырящихся» опытах, не рассматривал меловой мазок под микроскопом?
Какие тайны хранит мел? Иногда кусочек мела вдруг начинал царапать доску, а Татьяна Ивановна нам говорила, что это остатки древних ракушек. И вот такой простой кусочек заинтересовал меня.
Объект моего исследования – полезные ископаемые.
Предмет исследования – мел.
Цель исследования: изучить мел как полезное ископаемое, выяснить его происхождение, где встречается в природе, где используется в быту и на производстве.
Гипотеза моего проекта заключается в том, что мел в нашей жизни играет важную роль.
Для себя я определила этапы исследовательской деятельности:
- Изучить литературу о меле.
- Изучить информацию о применении мела в быту и на производстве.
- Провести анкетирование.
- Обработать результаты анкетирования.
- Подвести итоги.
Задачи:
1. Собрать достоверную информацию о происхождении, составе, свойствах и применении школьного мела.
2. Провести социологический опрос на выявление действия мела на организм человека.
Мел - это природный материал органического происхождения, горная порода из категории осадочных. Если разбираться из чего состоит мел, то основу минерала составляют отложения, образованные много миллионов лет назад из обломков скелетов животных, раковин моллюсков, известковых наростов водорослей. Около 50 процентов массы составляют мелкодисперсные частицы кристаллического кальцита, происхождение которого не установлено.
В химическом плане официально считается, что формула мела - это карбонат кальция СаСО3. Однако в реальности состав мела выглядит несколько иначе:
- примерно половину минерала составляет окись кальция СаО (47-55%);
- около 43% занимает углекислый газ СО2;
- 2% от массы приходится на долю окиси магния MgO;
- до 4% в составе мела - это оксид алюминия Al2O3.
Кроме перечисленного, мел обязательно содержит кварцевые включения в очень малых количествах. Некоторые месторождения выдают минерал с красноватым оттенком, это значит, что в его составе присутствуют окислы железа.
Сферы использования мела
В качестве кладочного материала мел применять нецелесообразно из за крайне низкой твердости. Однако помещения, вырубленные в массивах меловых отложений веками сохраняются в первозданном виде и вполне пригодны для жизни.
Как добывают мел? Чаще всего - это открытые карьерные разработки. Полученные глыбы измельчают и помещают в воду. При перемешивании частички кальция всплывают. Впоследствии их высушивают и используют в различных целях. Не переработанные камни отправляют на обжиг для получения извести.
Строительным называют мел, который ранее использовали для побелки внутренних поверхностей помещений. Теперь эта сфера его применения сошла на нет, так как появилось много других, более совершенных отделочных материалов. Где используется мел?
- Минерал включают в состав цементных смесей, когда нужно придать им мягкость.
- В производстве стекла, лако-красочных материалов, резины, пластических масс, каучука, при создании композитных материалов на основе ПВХ.
- Мел активно используют в ковровой и линолеумной промышленности. Он помогает регулировать вязкие свойства латексного клея, придавать изделиям прочность и улучшать теплосберегающие свойства.
- Мел нашел применение при изготовлении комбикормов и почвенных удобрений.
- Меловой порошок является основой для большинства косметических средств - губной помады, кремов, пудры.
- Без мела не обходится бумажная и картонная промышленность.
Вреден ли мел? Абсолютно безопасен, и лучшим тому доказательством служит его использование при создании зубных паст и порошков. Больше того, нехватка кальция в организме человека вызывает желание съесть кусочек мела. В этом случае не следует употреблять мел для побелки или школьные мелки. В аптеках есть специальные препараты, например глюконат кальция.
Физико-химические показатели мела
Природные характеристики мела из разных месторождений могут значительно разниться. Более того, свойства минерала могут быть неодинаковыми даже на различных горизонтах одного и того же карьера. Это связано с определенными условиями его образования и степенью влажности. Поэтому физико-химические свойства мела, приведенные в следующей таблице, являются показательными.
| № п/п | Наименование показателя | Ед. измерения | Показатель |
|---|---|---|---|
|
Внешний вид |
Белый порошок |
||
|
Массовая часть СаСО3+MgCO3 в пересчете на СаСО3 |
|||
|
Массовая часть полуторных оксидов железа и алюминия |
|||
|
Массовая часть веществ, нерастворимых в соляной кислоте |
|||
|
Массовая доля водорастворимых веществ |
|||
|
Массовая часть оксида железа |
|||
|
Плотность мела, в кусках |
|||
|
То же, насыпная |
|||
|
Влажность |
|||
|
Модуль упругости в рыхлом состоянии |
|||
|
То же, в плотном виде |
|||
|
Временное сопротивление сжатию |
Большое влияние на материал оказывает влажность. Растворяется ли мел в воде или нет? При смешивании порошка с водой получается суспензия, но не раствор. Но присутствие воды значительно меняет физические качества материала. В частности, прочностные показатели уменьшаются, зато появляется пластичность. Зачастую это осложняет процесс добычи и переработки. Материал налипает на ковш экскаватора, кузов автомобиля, ленту конвейера. Излишняя влажность делает невозможной добычу породы с нижних горизонтов.
Морозостойкость у мела крайне низкая. После разморозки он распадается на мелкие частицы. Однако это качество оказывается полезным для раскисления почвы, где и применяется мел. В грунт вносят куски меловой породы размером до 100 мм, которые при перепахивании и перезимовке сами разрушаются, а их нейтрализующее действие продолжается длительное время.
Как не перепутать мел с известью
Чем отличается мел от извести? Материалы хоть и имеют общие корни, но являются совершенно разными и по составу, и по свойствам. Мел содержит углекислый газ, в составе извести его нет. Оба чисты в экологическом плане. Но мел просто добывают в карьерах, а известь получают в результате обжига природного известняка.
Как отличить мел от извести самостоятельно? Можно воспользоваться примитивными методами. У материалов разная реакция на действие любой кислоты. Достаточно капнуть на испытуемый кусок материала уксусом или соком лимона. Мел зашипит, а взаимодействие извести с кислотой не будет сопровождаться никакими звуками.
Еще один способ. Нужно взять щепотку материала, растереть ее и попытаться смыть тонкой струйкой воды. Мел уйдет вместе с водой немедленно и без следа, а известь отмывается долго, оставляя впечатление жирности.
Затворение негашеной извести водой сопровождается сильной реакцией с появлением пены. Мел просто намокает. Известковая побелка не оставляет следов, если по ней провести рукой, в отличие от меловой. Кроме того, известь обладает антисептическими свойствами, является хорошей защитой, в частности деревьев, от грибковых поражений и насекомых.
Мел представляет собой осадочную породу белого цвета. Он нерастворим в воде, имеет органическое происхождение. Из статьи узнаем, где используется мел, физические и химические свойства этой породы.
Образование
90 млн лет назад в Северной Европе, в нижней области великого моря накапливался ил. На морском мусоре жили простейшие (фораминиферы). Их частицы включали в себя кальцит, извлеченный из воды. Меловая группа стратиграфического европейского подразделения появилась во время одноименного периода. Из нее образованы в и склоны в другой части пролива Дувра. Именно эти останки и стали основой мела. Однако преимущественно порода состоит из образований водорослей и мелкодисперсных соединений. Таким образом, исследователи делают вывод, что появление мела - заслуга растений.
Структура породы
Останки моллюсков, скапливавшихся в донных отложениях, превратились в мел. В породе присутствуют:
- Около 10% скелетных обломков. Среди них не только части простейших, но и многоклеточных животных.
- Порядка 10% раковин фораминифер.
- До 40% фрагментов известковых образований водорослей
- До 50% кристаллического мелкодисперсного кальцита. Его размер настолько мал, что установить биологическую принадлежность элементов, его составляющих, практически невозможно.
- До 3% нерастворимых минералов. В основном они представлены силикатами. Нерастворимые минералы - своего рода геологический мусор (обломки разных пород и песок), который занесен в отложения мела течениями и ветрами.
Раковины моллюсков, конкреции других минералов, скелеты кишечнополостных обнаруживаются в породе достаточно редко.
Описание физического свойства мела - прочности
Исследования вещества проводили многие ученые. В ходе инженерно-геологических мероприятий было выявлено, что оно является жесткой полускальной породой. Его прочность во многом определяется влажностью. В воздушно-сухом состоянии временное сопротивление при сжатии меняется от 1000 до 45 000 кН/м 2 . сухой породы - от 3 тыс. МПа (для рыхлого состояния) до 10 тыс. МПа (для плотного). Величина угла внутреннего трения - 24-30 градусов, при всестороннем сжатии сцепление достигает 700-800 кН/м 2 .
Влажность
При воздействии воды физические свойства мела начинают изменяться. В частности снижается его прочность. Изменения происходят уже при 1-2% влажности. При 25-35% в 2-3 раза увеличивается прочность на сжатие. Вместе с этим проявляются другие физические свойства мела. Порода становится пластичной. Это проявление существенно осложняет процесс переработки вещества. В ходе этого мел начинает налипать на элементы машин (на ковш экскаватора, питатель, кузов транспортного средства). Зачастую физические свойства мела (вязкость и пластичность) не позволяют осуществлять добычу с нижних горизонтов, хотя здесь он считается качественным.
Морозостойкость
После замораживания-размораживания мел распадается на частицы величиной 1-2 мм. В ряде случаев это полезное свойство породы. Например, при его использовании в качестве мелиоранта при раскислении почвы не обязательно измельчать вещество до 0,25 мм. В грунт можно внести дробленую породу до 10 мм. При замораживании-размораживании с перепахиванием почвы кусочки разрушаются сами. Таким образом, действие по нейтрализации сохраняется продолжительное время.
Свойства мела: химия
Порода преимущественно включает в себя карбонатную и некарбонатную части. Первая растворима в уксусной и соляной кислотах. В некарбонатной части присутствуют окислы металлов, кварцевый песок, мергели, глины и проч. Некоторые из них нерастворимы в указанных кислотах. В карбонатной части 98-99% карбоната кальция. Кристаллические частицы магнезиального кальцита, сидерита и доломита образованы карбонатами магния, которые в незначительном количестве включены в мел. Состав и свойства породы выступают в качестве критериев классификации.
Выявление качественных залежей
Изначально считалось, что механические и химические свойства мела одинаковы на всем месторождении. Однако на практике при продолжительной эксплуатации района, особенно после перехода добывающего и перерабатывающего предприятия на выпуск более качественной продукции, выявляются различия по этим характеристикам. Поэтому на некоторых месторождениях выполняется геолого-технологическое картирование. Исследователи, изучая химические свойства мела и его механические характеристики на разных участках залежи, обозначают районы скопления качественной породы.
Промышленное освоение
Большие залежи мела присутствуют в Белгородской и Воронежской областях. Менее качественное вещество присутствует в Знаменской, Заслоновской, Валуйской и других залежах. На этих месторождениях выявляются сравнительно низкие показатели СаСО 3 (не более 87%). Кроме этого, в породе присутствуют различные примеси. Поэтому на указанных месторождениях без глубокого обогащения нельзя получить качественную продукцию. Физические свойства мела на таких залежах позволяют использовать его при изготовлении извести, а также в мелиоративных мероприятиях для раскисления почв. Воронежские месторождения относят к турон-коньякскому возрасту. Здесь добывается более качественный мел. Свойства и применение породы, полученной на этих месторождениях, изучаются достаточно давно. Продукт, добытый в Воронежской обл., отличается высоким содержанием СаСО 3 (до 98,5%). При этом доля некарбонатных примесей меньше 2%. Добычу на месторождениях, однако, затрудняют физические свойства мела. В частности его высокая водонасыщенность. Доля влаги в породе - около 32%.
Перспективные залежи
Среди крупных месторождений стоит отметить Россошанское, Крупненниковское, Бутурлинское и Копанищенское. Меловая толща последнего составляет 16,5-85 м. Вскрышу составляет почвенно-растительный слой. Его толщина около 1,8-2 м. По вертикальной линии меловой слой разделен на две пачки. В нижней присутствует до 98% карбоната кальция, в верхней несколько меньше - до 96-97,5%.
В Бутурлинском месторождении обнаружен предельно однородный белый мел турунского яруса. Мощность слоя - 19,5-41 м. Толщина вскрыши достигает 9,5 м. Она представлена маргелями, растительным слоем, песчано-глинистыми образованиями и песчаниками. Доля магния и карбонатов кальция достигает 99,3%. При этом некарбонатные составляющие присутствуют в относительно небольшом количестве.
Большой интерес для промышленности представляют Стойленское и Лебединское месторождения. В этих районах мел добывают как вскрышную породу и вывозят в отвалы. Попутная ежегодная выработка составляет больше 15 млн т. Порядка пяти из них используется в народнохозяйственных отраслях. В частности мел поступает на Старооскольский завод по изготовлению цемента и на некоторые другие небольшие предприятия. Больший объем добытой породы теряется в отвалах.
Мел, который находится в районах железорудных месторождений, по содержанию кремнезема и карбонатной части относится к категории высококачественных. Его можно использовать в промышленных целях, не подвергая глубокому обогащению. Необходимо сказать, что в процессе проектирования добывающих и перерабатывающих предприятий, специализирующихся на железных рудах, необходимо предусматривать технологические линии для попутно извлекаемого мела либо места для его отдельного складирования.
Производство и потребление
Полезные свойства мела известны достаточно давно. Изначально породу использовали в строительстве. Из нее производили известь. Меловой порошок выступал в качестве основы для замазки, шпатлевок, красок и так далее. В конце 19-го столетия на месторождении "Белая гора" стали организовывать частные заводы. В из кусковой породы выпускали известь и порошок. В 1935 году появился Шебекинский комбинат, занимавшийся выпуском продукции для промышленных нужд. Полезные свойства мела были востребованы в электротехнической, лакокрасочной, полимерной, резинотехнической и других отраслях.
Вместе с увеличением потребности в продукции повышались требования к ее качеству. Существовавшие к 1990 году предприятия не могли обеспечить промышленность необходимым сырьем. В Белгородской области стали возникать частные предприятия. Большое их количество было обусловлено огромными объемами залежей породы и видимой простотой технологий по переработке. Однако примитивные методы добычи и последующей обработки, использовавшиеся на частных предприятиях, не могли обеспечить необходимого количества качественной продукции. Соответственно, многие такие заводы закрылись. Вместе с этим крупные предприятия провели модернизацию и реконструкцию своего оборудования. Выпуск качественной продукции обеспечивался в 90-е годы Белгородским, Петропавловским, Шебекинским заводами.
Производство качественных марок
К ключевым требованиям, предъявляемым к продукции из мела, помимо доли карбонатов, относится крупность - тонина помола. Она выражается в остатке на ситах определенного размера или в процентном содержании частиц заданной величины (к примеру, 90% частиц размером 2 мкр).
Появление новых производственных линий по изготовлению лакокрасочной, резинотехнической, полимерной и прочей продукции, для которой в качестве сырья используется мел, спровоцировало резкий дисбаланс между его выпуском и потреблением. Это особенно отчетливо проявилось в бумажной промышленности. Предприятия этой отрасли предъявляют особые требования к меловому порошку, который заменил каолин в производстве.
Выпуск качественных марок сосредоточен на заводах в Белгородской обл. Кроме Шебекинского предприятия, выпускающего сепарированный мел, были созданы новые комбинаты. Так, в 1995 году на Лебединском ГОКе появился завод по переработке - ЗАО "Руслайм". Он был сооружен по испанскому проекту компании "Реверте" с предполагаемой производительностью 120 тыс. тонн/год. Завод производит до 10 разных марок мела. По своему качеству они нисколько не уступают зарубежным аналогам и соответствуют международным стандартам. Предприятие оснащено самым современным технологическим оборудованием, операции на линиях механизированы и автоматизированы.
По проекту компании "Мабетекс" на Стойленском ГОКе был построен завод с производительностью меловой продукции высокого качества 300 тысяч тонн. При этом планы предприятия предусматривают последующее увеличение мощности.
Распускаемость породы
Одним из ключевых критериев в процессе анализа физических свойств породы на новом месторождении либо участке, вовлеченном в действующую технологическую линию переработки, является поведение мела при измельчении. Как выше было сказано, на разных пластах залежи вещество имеет разные механические характеристики. Визуально выявить эти отличия не представляется возможным в большинстве случаев. Определение поведения мела в процессе его сухого измельчения в технологическом процессе осуществляется посредством установления показателя его распускаемости во влажной среде при механическом воздействии. Для этого используется специальное оборудование.
Гидрокарбонат натрия
Для его производства используются разные материалы, в том числе известняк или мел. Полезные свойства для организма, которыми обладает гидрокарбонат натрия, известны многим. Часто его используют при заболеваниях десен и горла, изжоге, для разжижения мокроты при кашле. В промышленности физические свойства соды и мела очень востребованы. Оба этих вещества используются в строительстве, отделке, изготовлении материалов, лакокрасочной и другой продукции. Что касается производства гидрокарбоната кальция, то применение одного только мела считается неэкономичным вариантом. Как выше было сказано, эта порода очень хорошо впитывает влагу, вследствие чего изменяются ее механические характеристики. Это, в свою очередь, негативно сказывается на ходе технологического процесса.
Можно ли есть СаСО 3 ?
Достаточно распространено мнение о том, что врачи рекомендуют использовать мел медицинский. Свойства этого вещества, как считается, способствуют восполнению дефицита кальция. В первую очередь следует сказать, что врачи неоднозначно высказываются по этому поводу. Нередко к специалистам обращаются пациенты, которым нравится есть Полезные однако, весьма сомнительны. Тяга к его поеданию может возникнуть вследствие недостатка кальция. Однако следует знать, что характеристики вещества подвергаются существенным изменениям при попадании в желудок. Проходя через несколько окислительных процессов, оно теряет изначальную нейтральность и превращается в реагент. По своему действию вещество аналогично В результате на слизистую желудка начинает влиять окисленный мел. Лечебные свойства при этом никакие не проявляются. Скорее, наоборот. Стоит помнить еще о том, что концентрация кальция в веществе очень велика. В результате чрезмерное употребление мела может спровоцировать известкование сосудов. В связи с этим врачи рекомендуют заменить его глюконатом кальция или аналогичными препаратами. Что касается избавления от изжоги, то, по словам многих людей, попробовавших ее устранить с помощью мела, он не помогает в этом.
Промышленное и бытовое использование
Мел выступает в качестве необходимого компонента бумаги, которую применяют в полиграфии. Высокая дисперсность карбоната кальция в измельченном виде влияет на оптические и печатные характеристики, пористость, гладкость продукции. За счет присутствия мела понижается абразивность изделий. Порода в молотом виде широко используется для побелки стен, бордюров, защиты деревьев. Мел применяется при очистке свекловичного сока, который, в свою очередь, используется в спичечной промышленности. Для этих целей, как правило, подходит так называемая осажденная порода. Такой мел получают химическим способом из кальцийсодержащих минералов. Наряду с прочими карбонатными породами вещество используется при варке стекла как один из компонентов шихты. За счет мела повышается термическая стойкость продукции, ее механическая прочность и устойчивость при воздействии выветривания и реагентов. Широко применяется порода в изготовлении удобрений. Также мел добавляется в комбикорма сельскохозяйственным животным.
Резинотехническая отрасль
Мел находится на первом месте среди всех наполнителей, применяемых в промышленности. Это связано в первую очередь с тем, что использование этого сырья экономически выгодно. Мел имеет сравнительно небольшую стоимость. При этом введение его в резинотехническую продукцию не наносит вреда. Второй причиной популярности сырья в отрасли выступает технологическая целесообразность. Мел существенно упрощает процесс по изготовлению резинотехнической продукции. В частности, за счет него ускоряется вулканизация, поверхность изделий становится гладкой. Широко используется порода и при производстве губчатой и пористой резины, продукции из пластмассы, кожзаменителей и проч.
Мел - материал, который знаком каждому ещё со школы, он является свидетелем эпох, которые закончились уже миллионы лет назад. В меле находится большое количество отложений кальция панцирей доисторических микроорганизмов и простейших представителей растительного мира. Отложения минерала, а также обработанные порошки применяются в разных сферах жизни - от производственных красок и добавок в пищу до косметических средств. Важно понять, как образуется мел, из чего состоит и где используется.
Ещё девяносто миллионов лет назад на территории Северной Европы, на глубине моря накапливалось большое количество ила. На таких скоплениях проживало множество простейших (фораминиферов). Их частицы состоят из мелкого кальцита и воды. Группа мела стратиграфического европейского возникла в таком же по названию периоде.
Из породы были созданы белые скалы на территории графства Кент, а также склоны в области пролива Дувра. Именно такие скопления и стали главным компонентом измельчённого белого порошка. Но больше всего в такой породе находится остатков водорослей и соединений мелкодисперсного характера. Многие специалисты заключили, что порода возникла преимущественно из растительности.
Принцип образования
Многие задаются вопросом, из чего сделан мел. Этот минерал является породой природного происхождения
и добывается для последующего использования. В его основе лежат отложения кальция, которые были созданы остатками древних земных жителей.
При создании продукции с этим компонентом используется, как правило, обработанный мел. Природные залежи этого материала несут в себе большое количество примесей - сюда относят песок, мелкие камни, минеральные частицы газообразного состояния. Именно по этой причине мел, полученный из этих месторождений, легко ломается и растворяется в воде. Из такой смеси получается взвесь.
При этом тяжёлые примеси опускаются преимущественно на дно ёмкости, а лёгкие компоненты кальция переносятся в специальный контейнер, где после добавления к ним склеивающих компонентов хорошо высушиваются, изменяясь до состояния мела, который применяют для рисования.
Не прошедший обработку мел, добытый из карьеров, применяется в строительной промышленности для создания извести.
Состав минерала
По химическому составу мел похож на формулу карбоната калия. Но в составе настоящего минерала находятся следующие компоненты:
Высокий показатель кремния внутри мела увеличивает его плотность, а наличие красных цветов может указывать на большое количество в составе железа.
Где происходит добыча
Скопление залежей мела началось много веков назад, ещё в меловый период, который охватывает около 80 миллионов лет. Около двадцати осадочных минералов планеты несут в себе мел.
Главные места происхождения меловых структур:
Главные составляющие компоненты
В состав минеральной породы входит большое количество компонентов. К ним относят:
Основные свойства
Особое воздействие на качество породы оказывает влажность, которая нарушает её пластичность и прочность. Повышение влажности в результате ведёт к процессу разрушения, в то время как в сухих условиях порода может рассыпаться даже под воздействием минимального давления.
Порода, в которой находится большое количество влаги, быстро прилипает на строительные инструменты. Именно по этой причине строительные работы с применением карбоната кальция проводятся преимущественно в странах с сухим климатом с высокими температурами. Хорошим примером построек из известняка в древности считается пирамида Хеопса.
При строительстве в условиях минусовой температуры такой минерал начинает распадаться на отдельные части на несколько миллиметров.
Цена на минеральную породу
Стоимость минерала будет напрямую зависеть от типа обработки и его дальнейшего использования. Выделяют несколько категорий:
- Цветные мелки, которые применяются для рисования на поверхностях и асфальте, будут стоить не больше 400 рублей за одну пачку.
- Мелки белого цвета без добавления красителей - около 100 рублей.
- Фермерский материал, который заказывается в большом количестве, а также увозится с производств по несколько тонн. Цена за каждую тонну молотовой известковой породы будет колебаться от 3 до 5 тысяч.
- Стоимость пищевого мела, который применяется для добавления в продукты, а также активно используется в медицине - от 40 до 300 рублей за сто грамм. Также в медицине применяют минерал белемнит.
Использование известкового минерала
В настоящее время мел - довольно широко используемый минерал, который включён во многие производства.
Мел активно используется в следующих сферах:
Употребление в пищу
Пониженный в организме человека уровень кальция и остальных полезных элементов в результате ведёт к желанию употребить минерал в пищу. При вынашивании малыша, анемии у некоторых женщин возникает непреодолимая потребность к приёму мела в пищу, поэтому понять, безопасен ли он для организма, очень важно.
Конечно же, один либо несколько небольших кусков чистого мела не навредят организму человека. Но важно помнить про то, что мел без дополнительных примесей не продаётся в свободном доступе и найти его почти невозможно, кроме аптеки, в которой он продаётся в виде кальция глюконата. Самым распространённым товаром в магазине является простой школьный мел, при его производстве добавляется клей и другие красители, которые очень опасны и токсичны для организма.
Приём мела в неконтролируемой дозировке в результате может привести к известкованию сосудов, отложению в почках камней. Всё это в результате приведёт к трудностям с работой пищеварительного тракта.
Кроме отрицательного действия примесей, которые включены в состав строительного мела, он начинает окисляться при взаимодействии с желудочным соком, который изменяет его до вредного химического реагента.
Почему организм требует мела
Очень часто такое желание появляется при нехватке кальция в организме человека. Такой сниженный показатель может возникнуть по причине слишком скудного питания, длительного стресса и нервозов, ослабления иммунной системы после тяжёлых заболеваний, а также вынашивания детей.
Если учитывать, что при вынашивании ребёнка именно кальций составляет основу формирования скелетной и нервной системы организма, низкое количество такого минерала очень важно вовремя восполнять. В этом случае улучшение рациона питания не поможет изменить ситуацию, поэтому специалисты советуют при беременности употреблять витаминные комплексы.
По причине того, что нервная трубка плода развивается на ранних сроках, чтобы уменьшить возможность неправильного формирования, важно начать употреблять комплекс витаминов ещё до зачатия. Анемия и низкий коэффициент кальция в организме в большинстве случаев приводят к обильным и длительным месячным.
При наличии симптоматики дефицита кальция (судороги, бледность кожи, ухудшение структуры волос и ногтей) можно начать приём специальных таблеток кальция глюконата. В отличие от канцелярского и остальных промышленных видов мела, они полностью безопасны, при длительном использовании они могут привести к поносу.
Чаще всего тяга к употреблению этого минерала проходит после улучшения рациона питания и добавления в него много молочной продукции, свежей зелени и овощей, куриных яиц.
В некоторых случаях стремление к приёму несъедобных веществ может указывать на расстройства с нервной системой. После употребления таких продуктов очень часто возникает непроходимость в кишечнике и пищевые дефициты.
Во всем мире не найдется человека, который бы за свою жизнь не столкнулся с мелом. В миллионах классов на Земле школьники пишут мелом на доске. А что бы делал учитель без мела? Каждый из нас хорошо представляет себе обычный, ничем не примечательный школьный мелок. И не только представляет, но и не раз держал в руках во время учёбы. А сколько истин было открыто с помощью кусочка мела, сколько совершено открытий! И до сих пор школьный учитель, держа в руке незаметный, но в тоже время незаменимый кусочек мела, совершает чудеса.
В настоящий момент еще не найдена альтернатива известкового мела (восковый мел не подходит для использования на школьных досках). Сейчас в школах появляются интерактивные, маркерные доски и другие средства обучения. Однако школьный мел как существовал много сотен лет в школах, так и остался до сих пор. Качество школьного мела это проблема любого учебного заведения. Наша школа не является исключением. Я решила выяснить причину того, отчего школьный мел то сыпется, то оставляет чуть заметный след, а чаще царапает доску.
Актуальность
работы заключается в том, что мел, используемый потребителем, отличается по качеству. А всегда ли качество связано с безопасностью для здоровья?
Проблема
: низкое качество школьного мела может привести к заболеваниям учащихся и педагогов.
Цель
: Изучение физических и химических свойств и влияние на организм человека школьного мела.
Задачи
:
1. Собрать достоверную информацию о происхождении, составе, свойствах и применении школьного мела.
2. Провести эксперименты по изучению качественного и количественного состава различных сортов школьного мела, пригодности для использования.
3. Провести социологический опрос на выявление действия мела на организм человека.
4. Оценить влияние мела на здоровье человека.
В ходе работы использованы следующие методы исследования
:
- поиск и анализ достоверной информации из достоверных источников;
- химический эксперимент;
- анкетирование учителей и анализ результатов.
Происхождение, свойства, применение мела
Мел - белая горная порода, мягкая и рассыпчатая. Мел не растворяется в воде.
Основу химического состава мела составляет карбонат кальция с небольшим количеством карбоната магния, но обычно присутствует и некарбонатная часть, в основном оксиды металлов. В составе мела обычно находится незначительная примесь мельчайших зёрен кварца и микроскопические псевдоморфозы кальцита по ископаемым морским организмам (радиолярии и др.) Нередко встречаются крупные окаменелости мелового периода: белемниты, аммониты и др. Его элементы относятся к семейству щелочноземельных металлов, которые составляют подгруппу периодической системы элементов. Мел, которым мы пишем на доске, состоит преимущественно из раковинок морских корненожек. В океанах и морях оседают на дно раковины отмерших корненожек. За тысячи и миллионы лет скопляются громадные толщи раковинок, которые впоследствии при геологических перемещениях земной коры могут оказаться на суше в виде меловых и известковых гор (например, на Украине). Таким образом, ничтожно малые по своим размерам и грандиозные по своей массовости простейшие входят в состав земной коры.
Сотни лет человек использует мел для различных целей. Мел, которым мы пользуемся в классе, 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. Мел используется для письма на больших досках для общего обозрения (например, в школах). Формованный школьный мелок на 40 % состоит из мела (карбонат кальция) и на 60 % из гипса (сульфат кальция).
Мел - необходимый компонент «мелованной бумаги», используемой в полиграфии для печати качественных иллюстрированных изданий. Молотый мел широко применяется в качестве дешёвого материала (пигмента) для побелки, окраски заборов, стен, бордюров, для защиты стволов деревьев от солнечных ожогов.
Мел применяют в лакокрасочной промышленности (белый пигмент), резиновой, бумажной, в сахарной промышленности - для очистки свекловичного сока, для производства вяжущих веществ (известь, портландцемент), в стекольной промышленности, для производства спичек. В этих случаях обычно используют так называемый мел осаждённый, полученный химическим путём из кальцийсодержащих минералов.
При недостатке кальция медицинский мел может быть прописан как добавка к пище.
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.
Экспериментальное определение физико-химических свойств мела
Основные показатели качества
При изучении литературы по данной теме мы выявили следующие показатели, которыми должен обладать мел, используемый в школах:
Крошится при письме
- пачкает руки
- чистота (белый)
- твердые вкрапления
Данные показатели исследуемых образцов привели в таблице «Основные показатели качества мела»:
Качественный анализ школьного мела
Основным компонентом мела является карбонат кальция. Природный (пиленый) мел не содержит никаких других компонентов. При изготовлении формованных мелков в порошок мела добавляются вещества – связующие, например, крахмал или гипс.
Чтобы узнать, какие связующие вещества применялись для изготовления имеющихся в классе мелков, проводится качественный анализ.
Практическая работа «Качественный анализ мела»
Оборудование:
1) микроскоп
2) предметное стекло
3) пипетка
4) штатив лабораторный с кольцом и муфтой
5) воронка
6) пробка с газоотводной трубкой
7) ступка с пестиком
8) химический стакан
9) пробирки
10) фильтровальная бумага
11) стеклянные палочки
12) образцы школьного мела
13) дистиллированная вода
14) известковая вода
15) соляная кислота (разб.)
16) фарфоровая ложечка
17) спиртовка
18) спички
19) пинцет
20) спиртовый раствор йода
21) тиосульфат натрия
22) йодид калия
Распознавание карбонат - анионов (СО 3 2-)
В пробирку внесли несколько кусочков мела и прилили небольшое количество разбавленной соляной кислоты HCl. Быстро закрыли пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустили в другую пробирку, в которой находится 2 – 3 мл известковой воды. Несколько минут наблюдали, как через известковую воду походят пузырьки углекислого газа. Известковая вода помутнела. Следовательно, в состав мела входят карбонат - анионы (СО 3 2-).
СаСО 3 + 2HCl → СаCl 2 + СО 2 + Н 2 О
СО 3 2- + 2Н + → СО 2 + Н 2 О
СО 2 + Са(ОН) 2 → СаСО 3 ↓ + Н 2 О
Вывод: Наличие в составе мелка карбоната кальция подтверждается с помощью соляной кислоты (выделяющийся углекислый газ вызывает помутнение известковой воды).
Распознавание крахмала.
Крахмал обнаружить просто. Например, если при прокаливании мелка он чернеет, то можно сделать вывод, что в его состав входит крахмал (углеводы при нагревании легко обугливаются). В качестве реактива на крахмал можно использовать и раствор йода. Крахмал мы обнаруживали с помощью спиртового раствора йода. На исследуемые кусочки мела нанесли по 2 – 3 капли раствора йода. Окраска раствора йода изменилась с круглым мелом (цвет синий). С остальными образцами мела окраска спиртового раствора йода не менялась.
Микрокристаллическая реакция на гипс.
Присутствие гипса в качестве связующего можно доказать проведением микрокристаллоскопической реакции. Каждый исследуемый образец мела измельчили в ступке и массу 1 грамм растворили в 2 мл. дистиллированной воды. Тщательно перемешали полученный раствор стеклянной палочкой. Полученный раствор профильтровали. Затем каплю фильтрата поместили на предметное стекло и рассмотрели под микроскопом. В процессе высыхания капли растут кристаллики гипса (если он входит в состав мела), имеющие форму характерных иголок и игольчатых друз.
Небольшие кусочки мела каждого исследуемого образца прокалили в пламени спиртовки. Пламя спиртовки приобрело красно – оранжевую окраску у каждого образца мела, что подтверждает наличие катионов кальция (Са 2+).
Результаты исследований:
Вывод: Образцы мела все содержат ионы кальция и карбонат - анион, следовательно, в нём присутствует карбонат кальция (CaCO 3). Из примесей мы обнаружили гипс и крахмал.
Вывод по экспериментальной части:
1) Все исследуемые образцы мела содержат в своём составе катионы кальция.
2) Примеси в наших образцах были гипс, крахмал и клей.
3) Кусковой мел состоит из карбоната кальция и огромного количества примесей, пачкает руки, плохо пишет.
4) Круглый мел состоит из карбоната кальция, сильно пачкает руки, мягко пишет, крошится, т.к. в качестве связывающего вещества в нём крахмал.
5) Прямоугольный мел содержит карбонат кальция, мало крошится и меньше всего пачкает руки, но очень карябает доску, т. к. в качестве связывающего вещества содержит помимо гипса - клей.
Влияние школьного мела на здоровье учеников и учителей
На сегодняшний день сохранение и укрепление здоровья населения - одна из наиболее актуальных проблем. Здоровье человека всегда было предметом пристального изучения специалистов самых разных профессий.
По прогнозам Всемирной Организации Здравоохранения в начале 21 века самыми распространенными заболеваниями человека являются аллергические заболевания, бронхиальная астма, сердечно-сосудистые заболевания.
Как только ребенок идет в школу, он начинает пользоваться мелом. Школьный мел сопровождает нас с первого до одиннадцатого класса, педагоги пользуются им постоянно. Сегодня к школьному мелу предъявляются очень серьезные требования, поэтому школьный мел считается экологически чистым и безопасным продуктом. Однако в процессе использования школьный мел начинает пылить, забиваться в нос, пачкать руки. Некоторые учащиеся любят есть мел, а ведь школьный мел – это продукт, содержащий в своем составе помимо основных безопасных (как считается) компонентов: известняка, гипса, крахмала, еще и склеивающие вещества (клей ПВА, БФ, казеиновый, канцелярский и др.), красители, что не совсем безопасно для их здоровья.
Для выяснения воздействия мела на здоровье человека мы опросили наших учителей, которые в силу специфики своих предметов вынуждены постоянно пользоваться мелом.
Анкета для учителей
1. Как вы считаете, оказывает ли постоянная работа с мелом влияние на ваш организм?
2.Имеются ли отрицательные последствия, если да, то какие?
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.
3. Можно ли заменить доску и мел в школе? Если да, то чем?
Проанализировав анкеты учителей нашей школы, мы пришли к выводу, что 100% учителей не довольны качеством мела, поступающего в нашу школу (сильно пачкает руки, царапает доску и осыпается). Учащиеся ещё добавили одно плохое качество - плохо отстирывается от школьной формы, если случайно им испачкаешься.
По мнению большинства опрошенных учителей, школьный мел негативно влияет на кожу рук и может вызвать аллергические реакции при вдыхании частиц мела. Половина опрошенных отметили, что вынуждены постоянно пользоваться увлажняющим кремом для рук. Есть среди учителей и те, кто получил серьезные проблемы с кожей рук: экземы, шелушение и трещины на ладонях.
Несмотря на технический прогресс, по мнению учителей полностью заменить мел пока нельзя. Хорошей альтернативой стали бы доски для письма маркерами и интерактивные доски.
1) во время работы чаще мыть руки со смягчающим туалетным мылом: «глицериновое», «ланолиновое», «вазелиновое» и «молочное»
2) после каждого урока смазывать руки увлажняющим кремом для рук
3) стирать мел с доски только влажной тряпкой
4) промывать тряпку для стирания мела как можно чаще
Заключение
Школьный мел – это продукт, содержащий в своем составе помимо основных безопасных (как считается) компонентов: известняка, гипса, крахмала, еще и склеивающие вещества (клей ПВА, БФ, казеиновый, канцелярский и др.), красители, что не совсем безопасно для их здоровья.
Исследуемые образцы мела имеют содержание карбоната кальция от 40 до 80% и содержат гипс. Несмотря на внешнее сходство, образцы ведут себя по-разному при добавлении горячей воды и соляной кислоты.
Изучив литературу, я рекомендую учителям тщательно мыть тряпку от мела и не стирать мел с доски сухой тряпкой. Уменьшить негативное влияние мела на кожу рук можно, если завернуть мел бумагой, а лучше фольгой. Еще один вариант решения проблемы сыпучести мела: заранее обработать поверхность мела канцелярским силикатным клеем.
Проведение исследования позволило мне научиться планировать и проводить химические эксперименты и получать достоверные результаты. Результаты опытов обрабатывали методами математической статистики.
Список источников
1. Карцова А.А. Химия без формул. / А.А. Карцова; – СПб.: Авалон, 2005. С. 101-103.
2. Мел // Естествознание: Энциклопедический словарь / Сост. В.Д. Шолле. – М.: Большая российская энциклопедия, 2002. - 543 с.
3. Мел // Даль В. Толковый словарь живого великорусского языка: в 4 т. М.: Рус. яз., 1998 Т 4. - 688 с.
4. Ольгин О.М. Опыты без взрывов. / О.М.Ольгин; – М.: Химия, 1995. 136 с.
5. Справочник школьника. Химия / Сост. М. Кременчугская, С. Васильев. М.: Филолог, 1995. 380 с.
6. Степин Б.Д. Аликберова Л.Ю. Книга по химии для домашнего чтения. / Б.Д. Степин, Л.Ю. Алкберова. – М.: Химия, 1995. 270 с.
7. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Химия / Авт.-сост. Л.А. Савина. – М.: АСТ, 1995. – 448 с.
Интернет источники
Работу выполнила:
Бабуева Саяна, 8 класс
Руководитель:
Гармаева Бутит-Цыбжит Павловна, учитель химии
Российская Федерация, Забайкальский край
Агинский Бурятский округ
село Хара-Шибирь
МОУ «Хара-Шибирская средняя общеобразовательная школа»
