XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Химические опыты с использованием жидкого стекла

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Гонозова А.А. 1

---

1МБОУ "СОШ № 8 г.Выборга"

Егорова Т.Ю. 1

---

1МБОУ "СОШ № 8 г.Выборга"

Работа в формате PDF

692.8 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Многие люди считают стекло обыкновенным. На самом деле, привычный всем материал – очень интересен. Интересно узнать: из чего делают стекло? Оказывается, есть материал со странным названием – жидкое стекло. Надо разобраться, что из себя представляет этот материал? Жидкое стекло - это водный щелочной раствор силиката калия или силиката натрия, тех же веществ, что входят в состав разных видов стекла. Другое его название – силикатный клей.

Мы решили изучить состав и свойства жидкого стекла и провести с ним эксперименты.

Актуальность работы: использование жидкого стекла в деятельности человека

Цель работы: исследование и применение свойств жидкого стекла.

Задачи:

1. Изучить общие сведения о жидком стекле, используя литературные источники.

2. Изучить и провести наблюдения за физико-химическими свойствами вещества.

3. Провести практические опыты на основе свойств жидкого стекла.

Методы исследования:

1. Работа с источниками информации. Теоретические исследования.

2. Экспериментальные методы.

3. Наблюдение и фотографирование.

4. Анализ полученных результатов.

1. Теоретическая часть. Основные сведения о жидком стекле

1.1. Жидкое стекло и его свойства

Жидкое стекло – водный раствор силиката натрия. Силикат натрия (растворимое стекло) по составу напоминает стекло, но легко растворяется в воде.

Существуют разные варианты изготовления жидкого стекла. Его делают так, как и твердое стекло, сплавляя при высокой температуре питьевую соду и крупинки песка. Второй вариант изготовления стекла заключается в воздействии на содержащий кремнезём материал растворами лития, калия или натрия при постоянной температуре.

Жидкое стекло обладает хорошей клеящей способностью. Так как молекулы твердых склеиваемых материалов, находящихся на их поверхности, хуже связаны между собой, чем те, которые расположены внутри. Молекулы жидкого стекла, попадая между ними, начинают отдавать им влагу, повышая при этом свою вязкость и плотность.

При работе с жидким стеклом надо соблюдать технику безопасности: щелочь, входящая в его состав, опасна для кожи человека, поэтому надо использовать перчатки.

1.2. Применение жидкого стекла

Жидкое стекло применяется в строительстве и используется на протяжении почти двух веков. Жидкое стекло придает бетонным конструкциям дополнительную прочность, защищает от влаги благодаря своему составу. Жидкое стекло применяют для гидроизоляции бетона. Однако, бетон, в который добавлено жидкое стекло, застывает быстро, применение этого способа не всегда рационально. Предлагается пропитывать готовую конструкцию раствором из смеси жидкого стекла и воды. Цемент с жидким стеклом применяется при кладке каминов и печей. Для приготовления такого раствора берут одну часть цемента и три части песка, к которым добавляется силикатный клей в количестве, равном примерно 1/5 от общей массы цемента. Вода в полученный состав наливается после замешивания «теста». Используя жидкое стекло, можно приготовить водостойкую штукатурку. Для этого надо смешать цемент и песок в пропорциях 1:2,5 и добавить 15 жидкого стекла.

Жидкое стекло применяется при создании теплоизолирующих материалов благодаря своей низкой теплопроводности. Изоляция на его основе способна выдержать множество циклов замораживания и оттаивания и температуры до 1300С.

Жидкое стекло применяют для укладки плитки ПВХ и линолеума.

На основе жидкого стекла готовят замазки для замазывания водопроводных труб.

Жидким стеклом пропитывают ткани и другие материалы для защиты от огня, потому что этот материал не горюч.

Этот материал применяется в садоводстве. После обрезки плодовых деревьев на их стволах образуются открытые раны. Рана – идеальное место для проникновения и развития вредных для древесины бактерий. Если срез обработать жидким стеклом, рана «запечатывается» и опасности гибели растения не будет.

В настоящее время силикатный клей применяется в домашних масштабах меньше, чем раньше. На рынке товаров представлены различные виды грунтовок, добавок для бетона, огнеупорных и влагозащитных составов.

2. Практическая часть

Впереди предстояла интересная работа с объектом наблюдений – жидким стеклом и его физико-химическими превращениями.

Совместно с руководителем разработали план работы:

• инструктаж по правилам безопасной работы в школьной лаборатории;

• подготовка оборудования и посуды для проведения работы;

• ознакомление с техникой проведения работы;

• познание физико-химических свойств жидкого стекла;

• проведение опытов с применением жидкого стекла

2.1. Выбор и подготовка материалов и оборудования для работы

Оборудование:

мерный цилиндр, химический стакан, стеклянная палочка, пробирки, предметное стекло, шпатель (Приложение 1, фото 1).

2.2. Свойства жидкого стекла

План работы: ознакомление с образцом жидкого стекла.

Цель – изучить внешний вид жидкого стекла.

Результат ознакомления с образцом жидкого стекла изложен в виде таблицы 1 «Свойства жидкого стекла».

Таблица 1. Свойства жидкого стекла

(Приложение 2, фото 3).

Вывод: свойства веществ – это признаки, по которым одни вещества отличаются от других. Зная свойства веществ, человек может использовать их с большой пользой для себя.

Жидкое стекло – водный раствор силиката натрия. Силикат натрия (растворимое стекло) по составу напоминает стекло, но легко растворяется в воде.

2.3. Практические опыты

Опыт 1. Жидкое стекло

Цель: приготовить 50%-ный раствор жидкого стекла.

Сырье: вода; силикатный клей.

Ход работы:

Наблюдения в таблице 2 «Исследование физических свойств веществ».

Таблица 2. «Исследование физических свойств веществ»

Исследование процесса растворения отражено в таблице 3 «Наблюдение за процессом растворения». (Приложение 1, фото 2)

Таблица 3. Наблюдение за процессом растворения

Результат: получили 50% -ый раствор силиката натрия (жидкого стекла). (Приложение 1, фото 3)

Опыт 2. Искусственные водоросли

Сырье и реактивы: (Приложение 2, фото 4)

- 50% -ый раствор силиката натрия (жидкое стекло) (из предыдущего опыта);

- сульфат железа (II);

- сульфат меди (II);

- хлорид железа;

- хлорид меди;

- сульфат кобальта;

- сульфат никеля;

- хлорид алюминия.

Ход работы:

Наблюдения в таблице 4 «Исследование физических свойств веществ».

Таблица 4. Исследование физических свойств веществ

Дальнейший ход работы описан в таблице 5.

Таблица 5. Наблюдение за появлением «искусственных водорослей»

Результат: во всех пробирках мы вырастили ветвящиеся «водоросли». (Приложение 2, фото 5-7)

Вывод: брошенные в раствор жидкого стекла кристаллики солей реагируют с силикатом натрия. Образовавшиеся соединения покрывают кристаллы тонкой пленкой, но в силу диффузии вода проникает сквозь нее, давление в кристаллах повышается и пленка лопается. Через отверстия раствор солей проникает в окружающую жидкость и быстро вновь покрывается пленкой. Затем пленка вновь прорывается.

Опыт 3. Изготовление замазки

Цель: приготовить замазку из жидкого стекла.

Сырье и реактивы: жидкое стекло; древесные опилки.

Ход работы: для получения замазки смешать 10 мл жидкого стекла с древесными опилками до консистенции густой сметаны.

Результат: при смешении двух веществ получено новое вещество – замазка.

Вывод: раствор силиката натрия или калия в смеси с различными добавками, такими как глинозем, гипс или опилки можно использовать для изготовления замазок.

Опыт 4. Выделение кремниевой кислоты из жидкого стекла

Цель: получить кремниевую кислоту из жидкого стекла.

Сырье и реактивы: жидкое стекло; соляная кислота, индикаторная бумага.

Изучив свойства соляной кислоты мы записали свои наблюдения в таблицу 6 «Исследование физических свойств соляной кислоты».

Таблица 6. «Исследование физических свойств соляной кислоты»

Рассмотрим действие соляной кислоты на индикаторную бумагу. Наблюдения оформили таблицей 7 «Изменение окраски индикаторной бумаги».

Таблица 7. Изменение окраски индикаторной бумаги

Вывод: соляная кислота, как и все кислоты, окрашивает индикаторную бумагу в красный цвет. (Приложение 1, фото 8)

Ход работы представлен в виде таблицы 8

Таблица 8. Наблюдение за химическим явлением

Результат: получили осадок кремниевой кислоты.

(Приложение 1.Фото 9-10)

Вывод: в ходе химической реакции при смешении жидкого стекла с соляной кислотой получается новое вещество – кремниевая кислота. Кремниевая кислота представляет собой эластичный твердый гель.

Заключение

В ходе работы узнали много новой, интересной и полезной информации о жидком стекле, как о веществе. Исследовали физические и химические свойства веществ, которые применяли в своей работе. Узнали, что соли – это кристаллические вещества в виде порошков. Соли бывают разных цветов. На практике осуществили физико-химические процессы растворения, перемешивания.Приготовили раствор жидкого стекла, провели практическую работу по выращиванию «водорослей» в пробирках, используя разные соли. Узнали, что соли реагируют с жидким стеклом. Наблюдали процесс растворения солей в растворе жидкого стекла. В другом опыте попытались приготовить замазку из жидкого стекла с добавлением опилок. В третьем опыте получили кремниевую кислоту из жидкого стекла и соляной кислоты. Узнали на примере используемой в работе соляной кислоты, что кислоты изменяют цвет индикаторной бумаги на красный. Убедились, что полученная нами кремниевая кислота представляет собой полупрозрачный твердый гель белого цвета. Оформили красочную презентацию и рассказали одноклассникам о своей работе.

Список литературы

1. Журин А.А., Зазнобина Л.С. Начала химического эксперимента: Практические занятия по химии. 8-й класс сред.общеобразоват. школы. –М.: Школьная Пресса, 2001 – 128 с.

2. Крицман В.А. Книга для чтения по неорганической химии. Пособие для учащихся. – М.: Просвещение, 1975 – 303 с.

3. Габриелян О.С. Химия. 8 класс: учеб. для общеобразоват.учреждений – М.: Дрофа, 2013 – 267 с.

4. Шкурко Д.И. Забавная химия. Занимательные, безопасные и простые химические опыты – Л.: «Детская литература», 1976 -64 с.

5. Электронный ресурс: статья на www.xumuk.ru.

Приложения

Приложение 1

Фото 1. Оборудование и реактивы для работы. Фото автора.

Фото 2. Работа с мерным оборудованием. Фото автора.

Фото 3. Приготовление раствора жидкого стекла. Фото автора

Фото 4. Раствор жидкого стекла пробирках. Фото автора

Фото 5. Рост искусственных «водорослей» в пробирках. Фото автора

Фото 6-7. Искусственные «водоросли» в стакане. Фото автора

Фото 8. Исследование соляной кислоты индикаторной бумагой.

Фото автора

Фото 9. Кремниевая кислота в пробирке. Фото автора

Фото 10. Кремниевая кислота представляет собой эластичный твердый гель. Фото автора