XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Тайна школьного мела

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Ковалев А.В. 1

---

1МБОУ "Сибирская СОШ №2"

Зензина Е.В. 1

---

1МБОУ "Сибирская СОШ №2"

Работа в формате PDF

140.9 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Все хорошо представляют себе обычный, ничем не примечательный школьный мелок. Мел широко используется в нашей жизни. Дети очень любят рисовать мелом на асфальте. Во всех школах учителя, и ученики пишут мелом на школьной доске. Мне стало интересно из чего состоит мел? Как он появился? Почему наша учительница жалуется на мел? Используют ли его еще где-нибудь кроме школы? Один мел крошится, другой царапает доску, а третий имеет яркий цвет. Что влияет на свойства мела?

Чтобы ответить на эти вопросы, мы решили провести исследование и узнать секреты мела.

Цель: выявление взаимосвязи между составом, свойствами мела и его применением.

Задачи:

1. Изучить происхождение мела, его состав и технологию производства.

2. Провести исследования по определению химического, физического состава мела.

3. Изготовить мел в домашних условиях.

4. На основе полученных результатов определить области применения мела.

5.Дать рекомендации учителю по работе с мелом.

Объект исследования: изучение разных видов мела.

Предмет исследования: состав исвойства мела.

Гипотеза: Если знать состав и свойства мела, то ему можно найти правильное применение.

Новизна работы: исследование свойств школьного мела.

Практическая значимость исследования:материалы работы можно использовать при проведении уроков окружающего мира, классных часов и бесед с обучающимися начальных классов по курсу «ЗОЖ».

Методы исследования:

1. Изучение и анализ научно-познавательной литературы

2. Поиск информации в интернете

3. Анкетирование учителей

4. Практическая работа

5. Анализ полученных результатов.

Глава I. «Что такое мел?»

1.1. Мел в природе

В толковом словаре Ожегова мел – это мягкий белый известняк, употребляемый в промышленности, для окраски, писания. Мел – горная порода, состоящая из нескольких минералов, могущих существовать и по отдельности. Основу составляет карбонат кальция или, попросту, кальцит. Его в породе до 98 %. Также присутствует и карбонат магния или по-другому магнезит. Ещё доли процента приходятся на оксиды металлов, то есть в породе есть и неорганическая составляющая. Рассуждая над тем, что такое мел, уделим внимание его появлению в природе. Около 80 млн. лет назад, когда на Земле существовали динозавры, был Меловой период. Тёплые и мелкие моря той поры давали приют мириадам мельчайших моллюсков, строивших свои скелеты и раковины из добываемого из воды кальция. Останки этих существ, скопившиеся в донных отложениях многометровыми пластами, и превратились в хорошо знакомый нам мел. В процентном отношении мел разделяется на следующие части: обломки скелетов простейших и многоклеточных. Месторождения мела в России сосредоточены в Брянской, Белгородской, Ульяновской и Саратовской областях России, также в Узбекистане, Белоруссии, Казахстане. Самый старый в России завод по производству мела находится в Белгороде. В окрестностях города мел, как горную породу, добывают и поныне. Из карьеров мел развозится по всем предприятиям, изготавливающим мел.

1.2. Производство мела и мелков

В России сегодня довольно много предприятий, производящих мел. Основной же костяк производителей, делающих качественные мелки, невелик, это: «Алгем», «Вакарис», «Пегас», «Квартет-1». В Белгороде мел производили раньше и производят теперь экструзионным способом. При этом мокрый мел в виде тонких колбасок поступает из машины, похожей на мясорубку. Колбаски укладываются на противне, режутся и сушатся в печах. Получаются мелки круглой формы. «Алгем» был первой на рынке фирмой, которая стала лить мел. При этом фирма запатентовала состав мела и его квадратную форму. Литой белый мел абсолютно безопасен для здоровья, так как его связующим является гипс в очень малых количествах.

Глава II. «Методика проведения опытов и результаты наблюдений»

2.1. Анкетирование

Наша учительница пользуется мелом 5 дней в неделю в течение учебного года, исключая каникулярное время. Это почти 200 дней, что составляет больше половины года. Также она жалуется на то, что мел сушит кожу рук.

Мы провели анкетирование педагогов. В опросе участвовало 20 учителей. Нас интересовало:

- нравится ли учителям пользоваться мелом каждый день;

- какие они испытывают ощущения от пользования мелом.

Вопрос 1. «Нравится ли Вам пользоваться мелом каждый день?»

- «нет» - 72% учителей;

- «да» - 18% учителей;

- «нейтральное отношение» - 10%.

Вопрос 2. «Какие Вы испытываете ощущения при постоянном пользовании мелом?»

- «крошится и пачкает одежду» - 91 % учителей;

- «сушит кожу рук» - 7 % учителей;

- «не испытываю никаких ощущений» - 2 % учителей.

Проанализировав результаты анкетирования, мы сделали вывод, что учителям не нравится часто писать мелом на доске, потому что он сушит кожу рук, крошится и пачкает одежду.

2.2. Исследование мела

Исследуем упаковку мела.

Изучив литературу о происхождении, составе и процессе изготовления мела, я приобрёл несколько образцов, рассмотрел их и изучил информацию, указанную на упаковке. И на основании изученного составил таблицу №1.

Таблица 1. Сравнительная характеристика внешнего вида и информации на упаковке

Вывод: Мелки белые и цветные в виде брусков круглой и прямоугольной формы. Состав мела указан не на всех упаковках. На тех, что указан, видно, что мел содержит карбонат кальция (известняк), сульфат кальция (гипс), минеральные красители или пигменты. Мелки из Китая не содержат информации о назначении.

Исследуем химический состав мела

После изучения упаковок решил опытным путём проверить наличие веществ, входящих в состав мела. Основным компонентом мела является карбонат кальция. Природный (пиленый) мел не содержит никаких других компонентов. При изготовлении формованных мелков добавляются связующие вещества, например, крахмал или гипс. Из каждого образца я взял кусочек мела, присвоил ему номер и провёл опыты.

Опыт 1. Определение наличия кальция. Поскольку большая часть мела – это известняк, то он должен растворяться в кислотах. Чтобы проверить это, налил в стаканы немного уксусной кислоты, положил образцы мелков. В некоторых стаканах уксус сильно забурлил, это начал выделяться углекислый газ, и известковая вода помутнела.

Полученные результаты я записал в таблицу №2.

Таблица 2. Определение наличия кальция

Вывод: В небольшом количестве известняк присутствует в мелках Образеца 1, Образеца 2 и 3, Образеца 4. Мелки Образеца 5 не показали реакции с кислотой.

Опыт 2. Определение наличия крахмала. Наличие крахмала я проверял двумя способами. 1 способ. Небольшие кусочки мела прокалил в пламени спиртовки. Мелки № 2,3,4 почернели, значит, в их составе есть крахмал, так как крахмал – это углевод, а углеводы при нагревании легко обугливаются. 2 способ. На исследуемые кусочки нанёс по 2-3 капли раствора йода. Окраска йода изменилась в образцах № 1, 4, 5.

Полученные результаты я записал в таблицу №3.

Таблица 3. Определение наличия крахмала

Вывод: О наличии крахмала на упаковках информации нет, но результаты опыта показали, что мелки № 1, № 4 и № 5 содержат в себе в качестве связующего вещества крахмал.

Опыт 3. Определение наличия гипса. Наличие гипса можно также проверить при помощи нагревания мела. Небольшие кусочки прокалил в пламени спиртовки. Пламя образцов № 1приобрело красно-оранжевую окраску, что подтверждает наличие гипса. У образца № 2, 4, 5 пламя сине-жёлтое. Полученные результаты я записал в таблицу №4.

Таблица 4. Определение наличия гипса

Вывод: Образец № 1, содержат в себе в качестве связующего вещества гипс, о чём сказано на упаковке. В остальных мелках гипса очень мало или нет вообще.

2.3. Изготовление мела

Выяснив, что в состав мелков входит природный мел (карбонат кальция) и в качестве связующих веществ добавляют гипс и крахмал, я решил изготовить мелки в домашних условиях, причем такие, которыми будет довольно весело рисовать, а по качеству они не уступят промышленным. Из литературы я узнал несколько способов изготовления. Вместо гипса можно взять алебастр, вместо природного мела – яичную скорлупу. Для получения цветных мелков можно добавить гуашь или пищевые красители.

Способ 1. Изготовление мелков из алебастра. Собрал необходимое: гипс (или алебастр), воду, формы. Взял несколько ложек алебастра долил воды, и тщательно перемешал до однородной массы, разлил по формам. Оставил высыхать. Чем толще форма, тем дольше мел будет сохнуть. Освободив из формы, оставил сохнуть мел полностью, что заняло до 3 дней.

Способ 2. Изготовление мелков из яичной скорлупы. Этот способ включает в себя только натуральные продукты: скорлупу от яиц, муку (сделает смесь более густой, а мел пышнее), воду, краситель. Для начала измельчил яичные скорлупки, убедившись, что они полностью сухие. Воспользовался ступкой и пестиком, чтобы получить мелкий порошок, смесь должна быть однородной. Затем смешал в миске две части муки и одну часть яичных скорлупок. Добавил воду, пока не получилась густая паста, вмешал краску. Полученную массу переложил ложкой по формам и оставил сохнуть на 24 часа.

Способ 3. Изготовление мелков из алебастра и яичной скорлупы. Так как мелки из алебастра очень пачкают руки, я решил в мелки из алебастра добавить яичную скорлупу. Я взял алебастр и яичную скорлупу в пропорции 1:1 и добавил воды. Полученную массу завернул в пергамент и дал высохнуть.

Вывод: Таким образом, у меня получилось три образца мела, изготовленного в домашних условиях. №6, №7, №8.

2.4. Исследуем физические свойства мела

Исследование образцов мела показало некоторые отличия в составе, от которого зависят физические свойства и область применения мела. Из литературы узнал, что мел твёрдый (содержит большое количество гипса) предназначен для выполнения рисунков на асфальте, мягкий (полученный при очень высоких температурах или при длительной сушке) предназначен для использования на школьных досках и при работе с тканью. Информация о назначении мела на упаковках представлена не в полном объёме. Поэтому я продолжил исследование.

Опыт 4. Определение сыпучести. По меловой доске проводил мелком, у образцов № 2, 3, 4, 5, 6 на доске оставался яркий след, мел не сильно крошился. У образцов № 1, 8 след при письме менее заметен, а у № 7 след от мелка не заметен, только царапает доску, мелки более твердые.

Опыт 5. Определение маркости. После письма на меловой доске, на моих руках остался меловой налет. Всех больше это было у образцов № 1, 2, 3, 6

Опыт 6. Определение наличия твёрдых вкраплений. Разломил мелки, чтобы проверить наличие твердых вкраплений, в образцах № 4, 7 имеются мелкие частицы в виде твёрдых крупинок, которые царапают доску при письме.

Опыт 7. Определение прочности при разломе. Образцы мелков № 7, 8 разломить было очень сложно, они твёрдые. Образцы № 1, 2, 3, 4, 5, 6 хрупкие, ломаются легко.

Проведя все эти опыты я составил характеристику физических свойств мела, таблица №5.

Таблица 5. Сравнительная характеристика физических свойств мела

Вывод: Для письма на доске больше подходят мелки производства (образцы № № 2, 3, 4, 5) и мелки из алебастра (образец № 6), для рисования на асфальте можно брать мелки (образец № 1) и собственного производства (образцы № 7, 8).

Изучив состав и свойства мела, я понял, что от состава мела зависят его физические свойства, которые определяют область применения. Для письма на доске нужны более мягкие мелки, а для рисования на асфальте лучше взять более твёрдые. Мелки – одно из любимых развлечений детей. Ими можно на улице рисовать на асфальте и стенах, а дома на любых поверхностях творить свои живописные шедевры. Мела никогда не бывает много.

Выводы по второй главе: Опыты показали, что есть разница между составом мелков разных производителей. После изготовления мелков в домашних условиях и сравнения физических свойств мелков выявил, что для рисования на асфальте подходят все мелки, а для написания на меловой доске только более мягкие и рассыпчатые, т.е. с большим содержанием известняка.

Глава III. «Делимся секретами»

После проведения опытов и изучения литературы я подготовил советы для всех учителей:

• чтобы уменьшить негативное влияние мела на кожу рук можно обвернуть мел фольгой, вставить в футляр губной помады, покрыть тонким слоем конторского клея со всех сторон, за которые держат мелок при работе;

• чтобы сделать школьный мел не пачкающим руки, достаточно окунуть его на несколько секунд в разбавленное в 2—3 раза молоко. После такой процедуры мел перестает пачкаться, а писать будет по-прежнему хорошо;

• учителям во время работы пользоваться влажными салфетками, чаще мыть руки со смягчающим туалетным мылом («Глицериновое», «Ланолиновое», «Вазелиновое», «Молочное», после каждой учебной смены смазывать руки увлажняющим кремом для рук, можно работать в перчатках;

• дежурным - чаще проветривать класс;

• вытирать мел с доски только влажной тряпкой;

• промывать тряпку для стирания мела как можно чаще.

Заключение

Работая над данной темой, я узнал, что такое мел и его местонахождение в природе. Исследовав состав и свойства мела, выяснил, что есть различие между мелом для школьной доски и мелом для рисования на асфальте.

Моя гипотеза подтвердилась: если знать состав и свойства мела, то можно найти ему правильное применение.

Цель исследования достигнута, так как мне удалось установить взаимосвязь между составом и свойствами мела, а также его применением.

Задачи, поставленные в начале исследования, выполнены. В ходе работы я провёл исследования по определению химического, физического состава мела, купленного в магазине и изготовленного своими руками, определил области его применения.

Характеристика личного вклада в решение избранной проблемы: После изучения состава и свойств разных видов мела были изготовлены мелки в домашних условиях. Полученным мелкам найдено применение: мел из алебастра подходит для школьной доски, мел из яичной скорлупы подходит для рисования на асфальте. Выпущены книжки-малютки с технологией изготовления мелков в домашних условиях и «21 неожиданный способ использования мела».

Практическая значимость: рисование мелками на асфальте – отличный способ позабавиться с пользой, мел также помогает для развития мелкой моторики рук, памяти, тренирует воображение, развивает пространственное ориентирование.

В дальнейшем я продолжу исследование свойств мела других производителей.

Список используемой литературы

1. Кленов А.С. Занимательная минералогическая энциклопедия. — М.: Педагогика-Пресс, 2000. — 224 с.

2. Ольгин О.М. Опыты без взрывов. / О. М. Ольгин; – М.: Химия, 1995. 136 с.

3. Савина Л. А. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Химия- М. : АСТ, 1999.

4. Шолле В. Д. Мел // Естествознание: Энциклопедический словарь /- М.: Большая Российская Энциклопедия, 2002.

5. http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/11547/КОККОЛИТЫ

6. http://domashniesovety.ru

7. https://marketium.ru/21-sposob-ispolzovaniya-mela/

8. http://www.onlinedics.ru/slovar/bes.html

9. http://poremontu.ru/arcticles/mel-i-ego-primenenie

10. http://potomy.ru

11. http://ru.wikipedia.org