XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Секреты белого камешка

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Колюшникова Д.А. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 6»

Крюкова Л.В. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 6»

Работа в формате PDF

770.6 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Он  может  быть  цветной  и  белый,

Им  дети  любят  рисовать,
Художник  он,  в  руках  умелых,
Картины  может  создавать!
Нам  без  него  ремонт  не  сделать,
И  потолок  не  побелить,
Ведь,  чтобы  потолок  был  белым,
Его  нам  надо  применить!
Выводит  им  слова  учитель,
Детишкам  в  школе  на  доске,
Кто  он,  загадки  этой  житель,
Живущий  в  маленьком  куске?

На каждом уроке, каждый день, мы вместе с учителем что-то записываем на доске. Иначе, как мы научимся чему-то новому? Или как покажем учителю свои знания? Нет, без доски невозможно провести любой урок. А чем мы пишем? Ну, конечно, мелом. А откуда он взялся? Из чего он состоит?

Мне стало интересно, и я решила провести исследование, узнать, что такое мел и в чем же его секреты?

Тема исследования: «Секреты школьного мелка».

Цель: изучение строения школьного мела и его влияния на организм человека.

Задачи:

- изучить свойства мела;

- установить, из чего состоит мел;

- провести опрос по поводу того, из чего состоит мел, какое влияние имеет мел на организм человека;

- создать презентацию.

Объект исследования: школьный мел.

Предмет исследования: строениешкольного мела, его влияние на организм человека.

Актуальность исследования заключается в том, что возможно очень скоро мел исчезнет из школьной жизни, потому что на смену обычным доскам приходят интерактивные, на которых пишут без мела.

Гипотеза: мел состоит из множества раковин морских животных.

Методы исследования:

- изучение и анализ научно-познавательной литературы;

- работа с Интернет-ресурсами;

- наблюдение;

- эксперимент;

- анкетирование;

- сбор фотоматериалов;

Продукт проекта:

- компьютерная презентации для уроков окружающего мира в начальных классах по теме «Минералы»

2. Что такое мел. История возникновения мела

Во всем мире не найдется человека, который бы за свою жизнь не столкнулся с мелом. В миллионах классах на Земле школьники пишут мелом на доске. А что бы делал учитель без мела?

Оказывается, мел имеет как растительное, так и животное происхождение. Он состоит из известковых водорослей - простейших организмов, которые извлекали из морской воды карбонат кальция и строили свои раковины и скелет. Отмирая, они опускались на дно океанов. Со временем из этих раковин и скелетов образовывался толстый слой. На это уходили миллионы лет. Постепенно этот слой цементировался, превращался мягкий известняк, который мы называем мелом.

Но не многие знают, что вначале мел был животным. В водах океанов существуют различные виды мельчайших растений и животных. Одним из них является одноклеточное существо под названием «фораминифера» с панцирем из извести. Изредка в меле встречаются раковины моллюсков, скелеты мшанок, морских ежей, кремневых губок, кораллов. Отмирая, они опускаются на океанское дно. Со временем образуется толстый слой из этих панцирей. Конечно, на это уходят миллионы лет. Постепенно этот слой цементируется и превращается в мягкий известняк, который мы называем мелом.

Фораминиферы – очень многочисленная группа одноклеточных. Большая часть фораминифер строит раковинки самой разнообразной формы – от шарообразных до спиральных. Имеют большое геологическое значение – из их раковинок формировались фораминиферовые известняки. 

Различные изменения на Земле превращали морское дно в сушу. Такое случилось в районе пролива Ла-Манш. Слои мела, находившиеся на морском дне, были подняты над поверхностью моря. Наиболее рыхлые участки были размыты водой, оставив высокие меловые скалы. Наиболее известные находятся у Дувра на английской стороне и у Дьеппа — на французской.

В различных районах мира мел залегает вдали от моря, там, где когда-то было море. Пример этому — штаты Канзас, Арканзас и Техас в США. Но самый лучший природный мел получают в Англии. 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. После пульверизации, промывки и фильтрации из мела получают белый порошок, который применяется для добавления в замазку, краску, лекарства, бумагу, зубную пасту и различную пудру!

3. Состав мела и его использование человеком.

Мел – строение землистое, цвет белый, желтоватый, зеленоватый. При воздействии соляной кислотой бурно вскипает, т.к. в нем есть углекислый газ¹.

Если рассматривать мел под микроскопом, можно увидеть множество раковинок мельчайших животных из группы простейших, фораминифер, кокколитофорид, которые, накапливаясь в виде ила на дне, привели к образованию горной породы, называемой мелом. Меловые илы могли осаждаться в теплых морях, глубина которых не превышала 150-200 м.

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. 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).

_________________

¹Углекислый газ выделяется при дыхании животных и людей, при горении и при гниении.

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.

Тальк изготовлен из мела и применяется в медицинских целях.

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.

Применение мела разнообразно: его широко используют в химической, лакокрасочной, медицинской и пищевой промышленности, в сельском хозяйстве для известкования почв, в цементной, металлургической, сахарной, бумажной, резиновой, стекольной промышленности, для изготовления замазок, белил, мастики, керамики, красок, взрывчатых веществ, зубного порошка, пластмассовых изделий, стекла, извести, глин и, наконец, просто, как пишущий материал, которым пишут каждый день в школе на доске.

4. 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. По информации Института иммунологии, каждый третий житель России подвержен аллергии, а в ближайшем будущем аллергиком будет каждый второй. От бронхиальной астмы на сегодняшний день страдает 12% населения России, тогда как в странах Европы и США эта цифра составляет 5%. По прогнозам, в ближайшие годы процент больных астмой может повыситься в России до 30%. Причем эти заболевания настигают людей везде: на улицах, в помещениях, при обращении, казалось бы, с совсем безопасными веществами.

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.

Действие мела на организм обусловлено индивидуальными особенностями каждого человека. Как и любая пыль, меловая пыль накапливается в дыхательных путях, вызывая раздражения. Отсюда могут быть такие симптомы, как: кашель, першение в горле, чихание. Пострадать может и сверхчувствительная кожа. Руки могут чесаться, кожа сохнуть. У людей с пониженным содержанием железа может наблюдаться «странное» гастрономическое пристрастие, например, поедание мела.

Но не стоит забывать, что для учеников начальной школы полезнее работать мелом на доске, потому что развивается мелкая моторика. Так идет тренировка почерка.

Изучив литературу, рекомендую учителям с целью уменьшения негативного влияния мела на кожу рук можно завернуть мел бумагой или лучше фольгой. Для уменьшения отрицательных последствий, которые появляются при постоянном контакте с мелом, рекомендую учителям во время работы чаще мыть руки со смягчающим туалетным мылом; после каждого урока смазывать руки увлажняющим кремом для рук; стирать мел с доски только влажной тряпкой; промывать тряпку для стирания мела как можно чаще.

Давайте помечтаем: в школе третьего тысячелетия может быть забудут то, как писали на доске в школах XX-го века. Вспомните, как неприятно прикасаться к мелу, какой скрип он производит при попытке написать им что-нибудь на доске. Доску заменит не меньшая по размерам плазменная панель с сенсорным покрытием, а мел - электронное перо. Уже сейчас в школах появляются интерактивные, маркерные доски. Однако школьный мел как существовал много лет в школах, так и остался до сих пор. Поэтому, мы считаем, что исследование состава, качества школьного мела и его влияния на здоровье людей актуально и практически значимо.

Можно ли самостоятельно определить качество мела?

Вот некоторые рекомендации − самые простые и, в то же время, очевидные и показательные:

- при письме мел не должен сильно крошиться;
- мел не должен сильно пачкать руки;
- мел должен быть чистым (белый);
- в нем не должно быть твердых вкраплений, царапающих доску.

5. Практическая работа

5.1.Из чего состоит мел

Познакомившись с составом мела, его происхождением, я узнала, что мел не растворяется в воде, состоит из карбоната кальция, т.е. извести. А при добавлении в известь некоторых примесей (крахмал, гипс, клей ПВА, казеиновый клей) получаются школьные мелки.

Я решила узнать, что об этом знают другие.

Мной был проведен опрос среди учащихся начальной школы № 6. Предлагалось ответить на вопрос: «Что такое мел и из чего он состоит?»

Что такое мел?

Всего было опрошено 65 учеников 2 класса. Ответы были такие:

- Затрудняюсь ответить – 2 человека;

- Это кальций – 13 человек;

- Это то, чем пишут на доске – 32 человека;

- Это камень – 5 человек;

- Это известь – 1 человек;

- Это песчаник –1 человека;

- Это красящее вещество – 6 человек;

- Это полезное ископаемое – 7 человек (Приложение 1)

Из чего состоит мел? Ответили 50 учеников 2 класса.

Самые популярные ответы:

- Из известняка –5 человек;

- Из кальция – 16 человек;

- Не знаю –10 человек;

- Из минералов –17 человека. (Приложение2)

Каков же правильный ответ на этот вопрос? Тогда я решила рассмотреть мел под микроскопом. Вот что я сделала: 1) Взяла кусочек мела и поместила его в ступку.

2) Затем мелко растолкла его. 3) Мел перемешала с водой. 4) Кашицу из мела положила на стекло. 5) Стекло поместила под микроскоп.

Что я там увидела? Я увидела белые комочки. Это крупные кусочки мела. А те кусочки, которые поменьше, они были темными, даже черными.

В водах океанов существуют различные виды мельчайших растений и животных. Одним из них является одноклеточное существо под названием «фораминифера» с панцирем из извести.

Если мел образовался от фораминифера с панцирем из извести, значит, мел состоит из известняка?

Действительно ли это так? Ответить на этот вопрос было очень сложно, т.к. пришлось познакомиться с незнакомой мне наукой – химией. Я решила провести еще один опыт.

1. В ступке я измельчила мел в порошок.

2. Немного молотого мела я насыпала в пробирку.

3. Затем добавила немного воды, перемешала, и слила воду в чистую пробирку.

4. В слитую воду добавила уксуса.

В пробирке началась реакция: вверх пошли большие пузыри: это пузырьки углекислого газа. И в это время я опустила в пробирку горящую лучину. Огонь погас. Из пробирки пошел дым.

Из этого опыта я сделала вывод, что мел состоит из известняка, который взаимодействует с кислотой. Уксус – это кислота.

Появление пузырьков – это наличие углекислого газа, который образовался в результате взаимодействия мела с кислотой. Огонь горит только при условии, если есть кислород, значит, в пробирке образовался углекислый газ и огонь погас.

Для выяснения воздействия мела на здоровье человека было опрошено 22 учителя, которые в силу специфики своих предметов вынуждены постоянно пользоваться мелом.

Следующим вопросом, который меня заинтересовал, влияет ли мел на здоровье? Его я задавала учителям школы.

«Да» – ответили все без исключения опрошенные учителя. (Приложение 2)

Следующие вопросы я задавала учителям:

1. Имеются ли отрицательные последствия при использовании мела, если да, то какие?

2. Можно ли заменить доску и мел в школе? Если да, то чем?

Большинство учителей отметили, что школьный мел негативно влияет на кожу рук.

Сохнет кожа рук – 10 человек;

Вызывает аллергию –8 человек;

Проблемы со связками, дыханием – 2 человека;

Приступы кашля – 1 человек; (Приложение 3)

Часть опрошенных учителей отметили, что вынуждены постоянно пользоваться увлажняющим кремом для рук.

Постоянная работа с мелом со временем может привести к заболеваниям аллергического характера.

Несмотря на технический прогресс, по мнению учителей полностью заменить мел пока нельзя. Особенно это подтвердили учителя математики, физики, химии. Хорошей заменой стали бы доски для письма маркерами и интерактивные доски, так ответили 15 учителей.

Но также в беседе с учителями я выяснила то, чего мы, ученики, не знаем. Я замечала, что в классе мел бывает круглый, а иногда появляется прямоугольный, реже кусковой. Для меня это был просто мел, но разной формы. Я узнала, что не весь мел пишет на доске одинаково – кусковой пишет мягко и сильно крошится, прямоугольный кусок мела сильно царапает доску. Почему это происходит? Изучив рекомендованную литературу, я узнала, что при изготовлении формованных мелков (прямоугольной или цилиндрической формы) в порошок мела добавляются связующие вещества, например, крахмал, гипс, клей ПВА или казеиновый клей. Я решила проверить наличие в школьных мелках эти вещества.

Крахмал обнаружить просто.

Наличие крахмала в меле я проверила при помощи раствора йода.

1. Я взяла цилиндрический мел, прямоугольный мел и кусковой.

2. На исследуемые кусочки мела я нанесла по 2 – 3 капли раствора йода.

Ни с одним из образцов мела окраска спиртового раствора йода не менялась.

Вывод: ни в одном из образцов школьного мела крахмал не содержится.

Проверим, является ли связующим компонентом в кусочке мела гипс.

Каждый исследуемый образец мела измельчили в ступке и небольшую массу растворили в воде. Тщательно перемешали полученный раствор стеклянной палочкой. Полученный раствор профильтровали.

Затем в профильтрованный раствор добавила барий.

Раствор помутнел, появился осадок. Значит, примеси есть.

Я взяла немного полученного раствора и добавила азотной кислоты. На консультации с учителем химии я узнала, что если после добавления в раствор азотной кислоты остается осадок, то значит, это доказывает наличие гипса.

Осадок остался.

Похожие результаты я получила во всех образцах мела.

Из проведенного опыта я сделала вывод, что в наших образцах мела в качестве связующего вещества используется гипс.

Я решила исследовать 3 вида мела на углекислый газ.

В лаборатории кабинета химии я провела такой опыт: взяла соляную кислоту и капнула на образцы мела по 1 капле.

Результаты:

Мел кусковой – реакция проходит бурно.

Цилиндрический мел – реакция проходит бурно.

Прямоугольный мел – реакция проходит медленно.

Вывод: во всех образцах мела при взаимодействии с кислотой происходила реакция и появлялись пузыри, т.е. выделялся углекислый газ, значит можно сказать, что мел – это мягкий известняк, который образовался из раковин и скелетов на дне океанов и морей. Постепенно он превратился в мел. Известняк, при взаимодействии с кислотой разрушается и выделяется углекислый газ, что я и увидела при проведении опыта. Значит, мел состоит из известняка.

Почему в разных образцах реакция проходила неодинаково? Из беседы с учителем химии я узнала, что реакция мела с кислотой идет бурно, если в данном кусочке содержится больше карбоната кальция (мела, извести), чем разных примесей. В мелках прямоугольной формы больше разных примесей, поэтому углекислого газа меньше и реакция проходила медленнее.

Вывод: значит, в нашей школе больше примесей содержится в мелках прямоугольной формы, а в кусковом и цилиндрическом больше содержится мела. Поэтому реакция проходила бурно.

После проведенных опытов и опроса учителей я поняла, почему из всех образцов, исследуемых мелков, учителя больше всего работают с круглым мелом.

Мелки прямоугольной формы сильно царапают доску и пишут жестко, а цилиндрический мел пишет мягче, но сильно крошится.

Можно подвести итог:

1. Все исследуемые образцы мела содержат в своём составе кальций – это известь, мел.

2. В наших образцах мы не обнаружили крахмал, значит, в школьном меле в качестве связующей примеси взят гипс и предположительно клей (ПВА, казеиновый и т.д.).

3. Кусковой мел состоит из карбоната кальция и большого количества гипса, пачкает руки, сильно крошится.

4. Круглый мел состоит из карбоната кальция, сильно пачкает руки, мягко пишет, сильно крошится, но крахмала в нем нет, значит использовано небольшое количество клея и гипс.

5. Прямоугольный мел содержит карбоната кальция, мало крошится и меньше всего пачкает руки, но очень карябает доску, т. к. в качестве связывающего вещества больше содержит клей и в меньшем количестве гипс.

6. 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.

В результате проведенных исследований я сделала следующие выводы:

- что мел состоит из карбоната кальция и примесей;

- прямоугольный мел меньше пачкает руки, но "карябает" доску, т.к. в качестве связующего вещества используется клей;

- цилиндрический клей сильно крошится, т.к. в его составе содержится много карбоната кальция (мела) и меньше примесей, предположительно клея, т.к. крахмала и гипса в нем не обнаружено

Изучив литературу, 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. А также при постоянном контакте с мелом, рекомендую учителям во время работы чаще мыть руки со смягчающим туалетным мылом: после каждого урока смазывать руки увлажняющим кремом для рук; стирать мел с доски только влажной тряпкой; промывать тряпку для стирания мела как можно чаще.

Еще один вариант решения проблемы сыпучести мела: заранее обработать поверхность мела канцелярским силикатным клеем. Моя гипотеза полностью подтвердилась. Мел действительно состоит из множества раковин морских животных. Мел - это известняк. С большим удовольствием изучала мел под микроскопом, мне было очень интересно. В дальнейшем планирую продолжить работу по проведению опытов и исследований, связанных с нашей повседневной жизнью.

Сделанные мной выводы:

- не весь мел, который продаётся в магазинах, обладает хорошим качеством;

– постоянная работа с мелом вызывает пачкание рук и одежды; сухость и трескание кожи рук; кашель, першение в горле, чихание из-за пыли осыпавшегося мела;

– по своему химическому составу все исследуемые образцы мела безопасны, но могут отрицательно влиять на здоровье учителей и обучающихся аллергическими реакциями.

Со школьным мелом работать небезопасно. В школах необходимо заменить меловые доски на магнитно-маркерные доски.

На основе проведенных исследований можно дать следующие рекомендации:

1. После работы с мелом, по окончанию урока, мыть руки туалетным мылом, который увлажняет кожу.

2. Доску в классе протирать только влажной тряпкой во избежание попадания пыли мела в верхние дыхательные пути.

3. Перед работой с мелом на кожу рук наносить крем, обладающим защитными свойствами.

4. В период между работами с мелом на кожу рук и ногтевой пластины наносить любой питательный крем.

5. Использовать мел только хорошего качества.

Список источников информации и иллюстраций:

Литература:

1. Я познаю мир (химия), «Издательство АСТ» М: 1999г.

2. Энциклопедия юного химика, М: 2002

Сайты в Интернете:

1. http://www.newchemistry.ru/printletter.php?n_id=5935

2. http://potomy.ru/school/542.html

3. http://www.proshkolu.ru/user/lkolganovado/blog/9963/

4. http://portfolio.1september.ru/work.php?id=565737

5. http://www.k-silikat.ru/chalk.php

6. http://www.lformula.ru/index.php?part=him005&page=020

Иллюстрации:

1. http://smotra.ru

2. http://clck.ru/8buR20

3. фотографии из личного архива