XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Минералы - это не только интересно, но и полезно
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Все мы с вами ходим по земле, но мало кто задумывается, из чего она состоит и что скрывают ее глубины. Раньше я просто собирал красивые минералы, поднимал с земли необычные камни. А сейчас я задался конкретными вопросами: что такое минералы, можно ли их классифицировать и какую пользу они приносят людям?
Мы поставили цель: исследование минералов, понимание пользы для человека.
Задачи исследования:
1. Найти информацию о минералах;
2. Познакомиться с классификацией минералов;
3. Узнать об использовании минералов в производстве;
4. Узнать, что мои одноклассники знают о минералах.
Проблема исследования: как используются минералы в жизни людей.
Нами было выдвинуто две гипотезы. Первая заключается в том, что минералы могут найти и добыть только специалисты с помощью специальных технологий. По второй гипотезе мы предположили, что если дети узнают, как использует минералы человек, то они поймут пользу минералов и станут бережнее относиться к природе.
Объект исследования: минералы.
Предмет исследования: использование минералов в хозяйственной деятельности людей
Мы использовали методы:
изучение специальной литературы;
исследование минералов посредством изучения, рассмотрения;
анкетирование;
интервьюирование;
опыты.
Исследование проводилось в г. Глазове Удмуртской Республики. Нам помогали в исследовании учитель начальных классов Яценко Ирина Федоровна, родители, директор Издательско-полиграфического центра «Экс-Пресс» Ольга Андреевна Трушкина, хозяйка магазина «Каменная лавка» Ирина Корионова и ведущий библиотекарь «Растишки» Светлана Валерьевна Ельцова. В анкетировании принимали участие учащиеся школы № 11 г. Глазова.
Глава 1. Минералы, история и классификация
Когда и как открыли минералы
Представить жизнь без камня невозможно. Камень окружает нас повсюду и жизнь человека без него немыслима. По мере того, как человечество развивалось, оно училось использовать камни, открывая все новые их свойства, придумывая новые способы их обработки.
Когда мы говорим «камни», то имеем в виду горные породы и минералы. Минералы – это природные вещества, а горные породы – это соединения минералов. Одни из них используют в строительстве, из других делают украшения.
Чтобы определить, что мои сверстники знают о минералах, мы провели анкетирование среди учащихся вторых классов в наше школе. (Приложение 1)
По итогам анкетирования учащихся мы выяснили, что большинство ребят знают минералы и как они используются в экономике. Большинство опрошенных понимают, что при неумеренном использовании минералы могут закончиться, что к ним нужно бережно относиться. (Приложение 2)
Минералы - это природные вещества, имеющие определённый состав, свойства и внешние признаки. В настоящий момент их насчитывается около 4000. Изучает минералы наука минералогия.
Интерес к минералам как полезным ископаемым зародился в глубокой древности, особенно в бронзовый и железный века. Горным промыслом занимались шумеры, китайцы, вавилоняне, египтяне, греки и др. народы.
Зарождение минералогии начинается с шумерской цивилизации, в III тысячелетии до нашей эры. Применялись около 35 минералов, горных пород – золото, серебро, медь, железо, агат, малахит, лазурит, кварц, янтарь и др. Во II тысячелетии до нашей эры, в Китае использовали 17 минералов. В Египте горно-добычные работы активно проводились уже в эпоху фараона Рамзеса II.
Одно из первых упоминаний о минералах мы находим у греческого учёного и философа Аристотеля. Его ученик Теофраст описывал 16 минералов, была создана первая классификация, в которой выделены руды и камни.
Другим выдающимся учёным является Авиценна-Ибн Сина. В своём «Трактате о камнях» он даёт классификацию всем известным к тому времени минералам, разделив их на четыре класса: 1) камни и земли; 2) горючие и сернистые соединения; 3) соли; 4) металлы.
В России в 18 веке Михаил Васильевич Ломоносов явился основоположником и учителем русских «горщиков и рудознатцев». Он издал каталог минералогических коллекций Академии наук.
Примерно в середине 19 века минералогия окончательно стала оформляться как наука о минералах. Русский академик Николай Иванович Кокшаров написал одиннадцатитомный труд «Материалы для минералогии России», где систематизировал знания о минералах.
После появления периодической системы химических элементов великого русского учёного Дмитрия Ивановича Менделеева ученые стали систематизировать минералы по их химической основе.
Итак, мы изучили разные источники информации и узнали, что интерес к минералам как полезным ископаемым зародился в глубокой древности, еще до начала исторического (письменного) периода.
Классификация минералов
Различительными признаками минералов являются: форма, цвет, плотность, твердость, механические, магнитные, электрические и др. свойства.
Существует несколько классификаций минералов:
1. По состоянию их подразделяют на газовые, жидкие, твердые.
2. По использованию: рудные, горючие, нерудные, гидроминеральные.
3. По структурно-химическому составу: силикаты, карбонаты, фосфаты.
4. По расположению в земной поверхности: открытые, погребенные.
5. По образованию: магматогенные, метаморфические, экзогенные.
Также минералы подразделяют на основе ценности:
1.Драгоценные (алмаз, пирит, аметист, изумруд, сапфир и др.)
2.Полудрагоценные (авантюрин, агат, сердолик, родонит, азурит и др.)
3. Поделочные (гранит, мрамор, базальт и др.).
Таким образом, существует несколько классификаций
1.3 Это интересно (интересные факты об отдельных минералах)
Топ 10 интересных фактов о минералах:
Всего в мире изучено и классифицировано около 4000 видов различных минералов.
Колчедан, или кошачье золото, очень легко спутать с золотой рудой, чем активно пользуются разные мошенники.
Минерал нефрит почти вдвое прочнее закалённой стали.
Графит стал использоваться в производстве карандашей случайно. Учёный разбил графитовую чашку, и её осколок оставил след на листе бумаги.
Во время экспедиции на Луну астронавты нашли уникальный минерал транквиллитит. А в 2011 образцы были найдены в Австралии.
Минерал турмалин напоминает арбуз — он красно-розовый, а сверху покрыт зелёной коркой.
Самым прочным известным минералом является алмаз. Однако, его можно разбить мощным ударом молотка.
Рубин и сапфир по составу представляют собой один и тот же минерал, просто разных цветов.
Самым распространённым минералом на поверхности Земли является кварц. А самым распространённым в земной коре - полевой шпат.
Гранитные здания могут стоять много тысяч лет, так как этот минерал чрезвычайно устойчив к природным воздействиям, таким, как влага и ветер.
Глава 2. Минералы в производстве
2.1 Как использует человек минералы?
По данным археологии, первобытный человек в каменном веке уже пользовался в своем обиходе примерно 20 минералами и 10 горными породами.
Теперь промышленность использует около 400 минералов. Минералоги, изучают свойства минералов, чтобы понять, для чего их можно использовать. Так изучая минерал таллий, ученые обнаружили, что его можно использовать против вредителей сельскохозяйственных культур.
Нефть – это тоже природное минерал. Человек использует её как топливо и в химической промышленности. Из нефти получают:
- различные виды топлива (бензин, лигроин, керосин, дизельное топливо);
- всевозможные смазочные масла (около 100 видов);
- парафин, глицерин, этиловый спирт и другие растворители;
- сырье для синтетических материалов (волокон, пластмасс, каучука);
- многочисленные фармацевтические препараты;
- различные химические продукты и т.д.
Использование минералов основано на их физических свойствах:
- твёрдые минералы алмаз, гранат, агат применяются для изготовления абразивных материалов;
- кварц используются в радиоэлектронной промышленности;
- мусковит или флогопит применяются в электротехнике;
- кварц или пирофиллит – при изготовлении керамической продукции;
- тальк – для производства смазок и в медицинской промышленности;
- асбест используется в качестве теплоизолятора;
- исландский шпат или флюорит применяется при производстве оптики.
Из нерудных минералов создают неметаллическое сырье для производства строительной, медицинской, химической и др. продукции.
Быстрые темпы добычи минералов, люди ставит их под угрозу исчезновения. Например, минерал индий - важный элемент всех жидкокристаллических и сенсорных экранов. Производство оргтехники растет, увеличивая в разы темпы добычи этого и так редкого минерала.
В связи с этим, в последнее время появляются новейшие технологии, которые позволяют искусственно создавать некоторые минералы. Минералогические лаборатории изготовляют искусственные минералы: кварц, кальцит, флюорит, рубин, графит и другие. Учёные непрерывно продолжают работать над получением новых искусственных минералов.
Таким образом, минеральное сырье используют во всех отраслях промышленности.
2.2 Минералы в печатном производстве
Чтобы узнать, используются ли минералы на производствах Глазова, мы обратились к директору Издательско-полиграфического центра «Экс-Пресс» Ольге Андреевне Трушкиной. Издательский центр занимается выпуском полиграфической продукции, они печатают книги, брошюры, календари.
Нам стало известно, что для издания даже одной книги понадобится не менее 20 различных минералов:
- из антимонита, галенита, сфалерита, халькопирита были отлиты буквы и изготовлены клише для рисунков;
- из хромита, гематита, лимонита, висмутина приготовлены краски цветных рисунков;
- при производстве бумаги были использованы мирабилит, барит, мел, тальк и т.д.
Для изготовления печатных машин нужны руды железо, меди, кобальта, никеля, хрома, алюминия.
Таким образом, значение минералов в жизни человека огромно. Они используются во многих отраслях промышленности.
2.3 Минералы в ювелирном деле
С древнейших времен людей притягивали минералы, их чарующая красота и таинственная сила никого не оставляют равнодушным и сейчас. Разнообразие форм и цветов, великолепие оттенков, созданных природой, завораживает. Древние люди преклонялись перед драгоценными камнями, считая их символами бессмертия, здоровья, благополучия.
Для ювелиров минералы – предмет любования и восхищения. Среди почти 4000 названий минералов к ювелирным относятся около ста. Самыми редкими считаются алмаз, изумруд, александрит, синий сапфир, рубин и натуральный жемчуг. Все остальные названия относят к полудрагоценным.
Алмазы, рубины, сапфиры, изумруды используются при изготовлении дорогих ювелирных изделий (кольца, серьги, колье). Одним из любимых камней русских царей был рубин. На скипетре и шапке Мономаха – находится 219 рубинов. Изумруд используется в украшениях в виде вставок и обрамляется обычно бриллиантами, что позволяет подчеркнуть глубину его окраски. Опал, применяются в сочетании с другими самоцветами, чаще всего бриллиантами.
Чтобы узнать, что чаще всего используют ювелиры, мы обратились к директору глазовского магазина «Каменная лавка» Ирине Корионовой. Она рассказала, что для изготовления ювелирных изделий широко используется малахит, бирюза, янтарь, гранат, аметист, яшма, агат, нефрит, и др. В этом магазине мы приобрели ценные экземпляры для нашей коллекции.
К сожалению, некоторые минералы из-за чрезмерного промысла для ювелирного дела находятся на грани исчезновения (танзанит, красный алмаз, тааффеит, серендибит, александрит, мусгравит, еремеевит, танзанит и др.). Запасы их исчерпаются уже в ближайшее время. Поэтому мы обращаемся к людям с просьбой бережно относиться к природе, к тем богатствам, которые она нам дарит.
Драгоценными камнями можно просто любоваться, например, в музеях, где выставлено огромное количество красивейших экспонатов. Например, коллекция Минералогического музея им. А. Е. Ферсмана в Москве содержит свыше 130 тыс. образцов минералов. Экспозиции минералов можно увидеть в музее «Самоцветы» в Москве, в Эрмитаже в Санкт-Петербурге и др.
Таким образом, многие минералы благодаря своей уникальной красоте используются в ювелирном деле, но не нужно забывать, что такую красоту надо беречь и хранить.
2.4 Минералы в астрологии
Астрологи - это люди, изучающие связь человека с космосом. Астрологи убеждены, что каждому знаку зодиака соответствует свой минерал. А наука астроминералогия - это синтез двух наук: астрологии и минералогии. Астроминералогия исследует, как камни могут влиять на судьбу. Камни являются накопителями информации, правильно подобранные камни оберегают от злых духов и болезней, притягивают удачу и богатства.
Астрологи считают, что людям разных знаков можно носить определенные минералы. Например:
Овен, Лев, Стрелец - янтарь, рубин, лазурит.
Рак, Скорпион, Рыбы - жемчуг, адуляр, аметист.
Близнецы, Весы, Водолей - сердолик, халцедон, голубой опал.
Телец, Дева, Козерог - изумруд, черный оникс, гагат.
Агат рекомендуется носить философам, т. к. он помогает развитию интеллекта. Он придает мужество, спокойствие, способствует долголетию.
Бирюзаподходит для овна, тельца. Этот камень приносит благополучие, достаток, охраняет своего владельца. Он помогает в любви и является женским камнем.
Таким образом, по мнению астрологов, правильно подобранный камень способен создать защиту для человека и укрепить его слабые стороны.
Глава 3. Опытно-экспериментальное подтверждение
Опыт № 1
На протяжении всего детства я собирал интересные камни, какие-то я просто находил на земле, некоторые покупал в специальных магазинах. Теперь я решил их подсчитать и подписать. Всего набралось 50 экземпляров (Приложение 1).
Опыт № 2
Для того, чтобы классифицировать мою коллекцию, я воспользовался классификацией минералов на основе их ценности:
драгоценные (пирит, аметист);
полудрагоценные (авантюрин, агат, сердолик, родонит и др.);
поделочные (гранат, мрамор, базальт и др.)
(Приложение 2)
Опыт № 3
Чтобы начать создавать свою коллекцию, необязательно тратить деньги на экспонаты, некоторые экземпляры минералов вы можете найти у себя дома или во время прогулки на улице (Приложение 3).
Опыт № 4
Нам стало интересно, а можно ли создать минерал своими руками. И мы смогли это сделать. Нам потребовался поваренная соль, вода, нить и емкость. Мы размешали 4 столовые ложки соли в стакане воды, затем опустили нитку в насыщенный раствор соли. На второй день на нитке появилась лишь крупинка, а через четыре дня стали образовываться новые кристаллики. Через некоторое время мы заметили, что кристалл замедлил свой рост, а потом и вовсе перестал расти. Это произошло из-за того, что раствор перестал быть насыщенным – часть растворенных в нем солей ушла на строительство, другая часть выпала в виде осадка на дно. Но «кулон» у нас уже успел получиться. К сожалению, эта красота очень хрупкая (Приложение 4).
Заключение
Итак, проведя исследование проблемы использования минералов в жизни людей, мы сделали выводы.
Предположение, что минералы могут найти и добыть только специалисты с помощью специальных технологий, не подтвердилось. В результате исследования мы узнали, что минералы буквально находятся у нас «под ногами».
Вторая гипотеза о том, что дети станут бережнее относиться к природе, подтвердилась частично. Ребята поняли это. Но проверка требует длительного изучения и наблюдения. Но мы надеемся, что наше исследование внесло вклад в эту проблему.
Мы узнали об истории и классификации минеров, об интересных фактах о них. Для нас стало открытием, что минералы используются во многих отраслях промышленности: металлургии, пищевой, медицинской, строительной и др. А анкетирование, проведённое нами среди первоклассников, показали интерес и актуальность этой темы.
Практическая ценность нашего исследования заключается в информировании сверстников о том, что минералы – это не обязательно дорогостоящие алмазы, рубины, скрывающиеся в недрах земли, но и то, что можно найти самим, то, что нас окружает в повседневной жизни. Но относится к этим природным богатствам нужно бережно.
В заключении я хочу выразить благодарность за помощь в моей работе:
- моему педагогу Яценко Ирине Федоровне;
- моим родителям;
- директору Издательско-полиграфического центра «Экс-Пресс» Ольге Андреевне Трушкиной;
- хозяйке магазина «Каменная лавка» Ирине Корионовой;
- ведущему библиотекарю «Растишки» Светлане Валерьевне Ельцовой;
- учащимся школы № 11 за участие в анкетировании.
Список источников
Дениз Райан. Камни. ООО «Издательская Группа Аттикус», 2009.
Джейн Уокер. Камни и минералы. Издательство «Фламинго», 1993.
Волцит П. Что такое нефть? Аванта, 2015.
Калашников В. Чудеса природы на земле и в воздухе. Занимательное естествознание, 2001.
Карпов Г.В. Энциклопедический словарь юного географа-краеведа. М.: Педагогика, 1981. – 184 с.
Машин Е., Поляков В. Детская энциклопедия Мир камня. АО «Аргументы и факты», 1996
Танасийчук В.Н. Подземные дворцы. М.: Детская литература, 1981.
Членов А.Ф. Геология в картинках. М.: Детская литература, 1975.
Шуман В. Мир камня. Том 1. Горные породы и минералы. М.: Мир, 1986. – 215 с.
Шуман В. Мир камня. Том 2. Драгоценные и поделочные. М.: Мир, 1986. – 263 с.
Приложение 1
Анкета
1. Какие минералы ты знаешь?
2. Где можно найти минералы?
3. Как человек использует минералы в экономике?
4. Как ты думаешь, минералы на Земле могут закончиться и исчезнуть?
5. Что должны делать люди, чтобы сохранить запасы минералов на Земле?
Приложение 2
Результаты анкетирования
Мы провели анкетирование среди 72 учащихся. По итогам анкетирования выяснили:
на первый вопрос «Какие минералы ты знаешь?» большинство учащихся ответили (90%, синий столбец)): гранит, кварц, мрамор, полевой шпат, слюда; единичные ответы (10%, красный столбец): золото, медь, рубин, алмаз, изумруд, опал, бриллиант, графит, малахит, обсидиан, нефрит.
на второй вопрос «Где можно найти минералы?» учащиеся в 90% (синий столбец) ответили: под землей, в горах; в 10 % (красный столбец) ответить затруднились,
на третий вопрос «Как человек использует минералы в экономике» учащиеся в 85% (синий столбец) ответили: в ювелирном деле, в металлургии, для изготовления бумаги, пластика, в строительстве; в 15% (красный столбец) ответить затруднились.
на четвертый вопрос «Могут ли минералы закончится и исчезнуть?» большинство опрошенных (59%, синий столбец) ответили да, в 34% (синий столбец) - нет, в 7% - не знаю.
на пятый вопрос «Что должны делать люди, чтобы сохранить запасы минералов на Земле» учащиеся в 80% (синий столбец) ответили «экономно расходовать, не тратить, бережно относиться»; в 20% (красный столбец) ответить затруднились.
Приложение 3
Моя коллекция минералов состоит из 50 экземпляров: агат, аметист, гематит, родонит, бирюза, яшма, оникс, пирит, мрамор, гранит и др.
Приложение 4
Классификация минералов на основе их ценности: драгоценные (пирит, аметист и др.); полудрагоценные (авантюрин, агат, сердолик, родонит и др.); поделочные (гранат, мрамор, базальт и др.):
Приложение 5
Минералы, которые можно найти во время прогулки (мрамор, гранит, базальт, слюда, каменный уголь и др.):
Приложение 6
Д ля создания кристалла нам потребовался поваренная соль, вода, нить и емкость:
Д ень первый. Мы размешали 4 столовые ложки соли в 200 миллилитрах воды, затем опустили нитку в насыщенный раствор соли.
День второй. На нитке появилась лишь крупинка.
Через несколько дней у нас вырос целый «кулон».