V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

"Гранит - интересная природная смесь"

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Александрова А.И. 1

---

1МБОУ "СШ №8 г. Выборга"

Егорова Т.Ю. 1

---

1МБОУ "СШ №8 г. Выборга"

Работа в формате PDF

9.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В жизни, как правило, встречаются не чистые вещества, а смеси веществ. Природными смесями являются: воздух, природный газ, нефть, молоко, морская вода, гранит, горные породы, фруктовые соки. Эти смеси могут быть неоднородными (например, мутная вода содержит в себе частицы песка и глины, которые видны невооруженным глазом) и однородными, в которых нельзя заметить границу раздела между

веществами.

Отдельные вещества в составе смеси принято называть компонентами.

Компоненты природной смеси гранита увидеть легко. А вот разглядеть

компоненты такой природной смеси, как морская вода, не удается даже под

микроскопом.

Среди смесей можно выделить жидкие, твердые и газообразные.

К твердым смесям относятся натуральные камни:песчаник,ракушечник,

известняк, травертин, доломит,базальт, мрамор, гранит.

Природный камень гранит добывают практически на всех континентах.

Мы решили изучить состав и свойства гранита и использовать этот камень в создании творческого проекта.

Актуальность: распространение гранита в природе.

Гипотеза: гранит – это природная смесь.

Цель работы: ознакомление с составом, свойствами гранита и применение камня в творческой деятельности.

Задачи:

Изучить общие сведения о природных смесях, нахождении их в природе, назначении и применении, используя литературные источники.

Изучить состав и свойства гранита как природной смеси.

Провести наблюдение за физическими свойствами гранита.

Проанализировать результаты наблюдений.

Создать творческий проект, используя природный камень, и подготовить презентацию.

Методы исследования:

Работа с источниками информации. Теоретические исследования.

Экспериментальные методы.

Наблюдение и фотографирование.

Анализ полученных результатов.

1. Теоретическая часть. Основные сведения о природных смесях и граните – как природной смеси 1.1. Природные смеси

Смесь – система, состоящая из двух или более веществ (компонентов смеси). (Приложение 1, фото 1)

Смеси, в которых частички составляющих их веществ видны невооруженным глазом или под микроскопом, называются неоднородными или гетерогенными.

Смесь, в которой даже с помощью увеличительных приборов нельзя увидеть частицы составляющих ее веществ, называется однородной или гомогенной.

Однородные смеси по агрегатному состоянию делятся на газообразные, жидкие и твердые.

Важнейшая газообразная смесь – воздух.

К жидким природным смесям относится нефть. В ее состав входят сотни различных компонентов, главным образом соединения углерода. (Приложение 1, фото 2)

К твёрдым смесям можно отнести нерудные материалы (каменный природный материал): любые минералы, горные породы. Почва, глина, песок – это тоже смеси. (Приложение 1 , фото 3)

Состав смесей может быть самым разнообразным, и они, в отличие от чистых веществ, имеют другие свойства.

Чистыми веществами называют вещества, состоящие из частиц одного вещества и характеризующиеся постоянными свойствами.

Любую смесь можно разделить на компоненты физическими методами; изменения состава компонентов смеси при этом не происходит.

1.2. История происхождения гранита

В сравнении с человечеством гранит можно считать вечным. Возраст даже наиболее молодых гранитов насчитывает 2 миллиона лет, в то время как возраст человечества измеряется всего лишь десятками тысячелетий. Возраст самых древних гранитов исчисляется миллиардами лет.Геологи называют гранит «визитной карточкой» планеты Земля. Многие другие горные породы встречаются и на других планетах и их спутниках, имеющих твердую поверхность, а вот гранит не обнаружен пока нигде, кроме Земли.

Геологи XVIII века связывали происхождение гранита с древним океаном. Они считали, что из морской воды на дно оседали кристаллы, из которых и образовался гранит.

В начале XIX века появилась другая теория. Ученые считали, что гранит породила вулканическая магма. Эти ученые представляли себе процесс формирования гранита следующим образом: горячие водные растворы, идущие из земных глубин, растворяют некоторые химические элементы, входящие в состав горных пород. Их место занимают другие элементы, принесенные водными растворами, так и образуется гранит.

Современную теорию процесса образования гранита объяснил американский геолог Н. Боуэн. (Приложение 2, фото 1) Он связал происхождение этой горной породы с кристаллизацией базальтовой магмы. Это объясняет, откуда гранит мог взяться на Земле, если его нет на других планетах и спутниках Солнечной системы, ведь базальтовые породы там есть. Кристаллизация минералов в базальтовой магме идет в определенной последовательности, которая была названа «рядом Боуэна». Происходит постепенное обогащение расплава различными легкоплавкими химическими элементами – натрием, калием, кремнием. Результатом этого процесса и становится гранит.Камень гранит – результат сложных процессов, происходящих в природе, образование его продолжается много тысячелетий. Рисунок на камне столь же уникален, как отпечатки пальцев человека, и в мире не найдется даже двух одинаковых кусков гранита.

1.3. Состав и свойства гранита

Слово гранит имеет латинское происхождение. Понятие переводится, как «гранула». Имя горная порода получила благодаря своей зернистой структуре.

По своим составляющим эта горная порода относится к полиминеральным. Одним из основных элементов, входящих в состав гранита, является полевой шпат. Он представляет собой минерал силикатной группы. Как правило, в граните его не менее 50%. Этот породообразующий минерал присутствует в породе в виде калиевого полевого шпата (ортоклаза, адуляра). Другой важной составляющей гранита является кварц – очень твёрдый породообразующий минерал. На его долю остается около 30% от общего объема породы. Вкрапления его выглядят как небольшие стекловидные зернышки. В природном состоянии кварц бесцветен, а как горная порода в составе гранита приобретает различную окраску – жёлтую, розовую, красную, фиолетовую и другие.

Минералы, входящие в состав гранита, могут окрашивать эту горную породу в разные цвета. Ортоклаз определяет цвет камня. Самой распространенной является светло-серая окраска. В России распространен материал красного цвета. В минеральный состав гранита с таким ярким окрасом входит полевой шпат, имеющий кристаллы гематита (оксида железа). Именно они придают горной породе кроваво-красный оттенок.

Гранулы минералов в камне бывают крупные и мелкие. Первый вариант – следствие медленного остывания раскаленных минеральных масс под поверхностью Земли. Второй случай, напротив, — свидетельство быстрого затвердения породы. Она лежит в основе почти всех континентов, являясь самой распространенной на планете среди нерудных материй.

Всякий гранит зернист. Его происхождение связано с вулканическими процессами. Магматические расплавы, принимающие в себя мелкие обломки ранее разрушенных пород, при остывании превращаются в граниты.

Гранит долговечен. Эта горная порода может служить долговечно, сохраняя свой первоначальный внешний вид.

Гранит очень прочный. Изделия из него не подвержены износу. Кварц – минерал в составе гранита – делает эту горную породу настолько прочной, что при её обработке, шлифовке и резке используют пилы со специальным алмазным покрытием.

Гранит устойчив к влаге, практически водонепроницаем, не впитывает воду и не подвергается воздействию осадков. Он устойчив к любым воздействиям внешней среды.

1.4. Добывание и применение гранита

Гранит добывают в Болгарии, Бразилии, Испании, Португалии. В России этим природным материалом особенно славятся Карелия и Кольский полуостров. Добыча сводится к вскрытию месторождения с помощью вертикальной траншеи, которая идет внутрь карьера. Применяются буровзрывной способ, метод воздушной подушки и камнерезный. В первых двух случаях применяются специальные буры. Делается отверстие, в которое либо закладывается заряд, либо закачивается воздух. В результате монолит разламывается на крупные куски (Приложение 3, фото 1).

В Европе признанный поставщик природного камня – Италия. Месторождения этой страны известны с древнейших времен, а творения итальянских зодчих и скульпторов – важная часть мирового культурного наследия. Именно в эту страну везут на обработку камни. Гранит добывают из недр земли, на ее поверхности. Раньше это делали с помощью кирки и молотка, сейчас - с помощью взрывов. Производят взрыв, затем экскаваторы подбирают куски гранита, дробильные машины измельчают его в щебенку, отправляют на завод, где обрабатывают из других европейских стран, а разработанные итальянскими мастерами каменного дела технологии применяются и в Индии, и в Пакистане, и в России.

Гранит в далеком прошлом использовался повсеместно. Из гранита изготавливались архитектурные сооружения и древнеегипетские саркофаги. Известны средневековые гранитные замки в Европе, величественные китайские храмы. Ведь гранит является символом вечного дыхания природы.

Гранит является одной из самых плотных, твёрдых и прочных пород. Используется в строительстве в качестве облицовочного материала. Гранитом отделывают мосты и тротуары, площади и автомобильные дороги. В руках архитектора гранит может превратиться в произведения искусства, которые будут жить вечно.

Кроме того, гранит совсем не пропускает влагу и имеет высокую устойчивость к морозу и загрязнениям. Вот почему он хорош для мощения как внутри помещения, так и снаружи. Однако стоит помнить, что такое помещение будет иметь несколько более высокий радиационный фон, в связи с чем, не рекомендуется облицовывать гранитом жилые помещения.

Гранит применяется также для отделки стен, лестниц, создания столешниц и колонн. (Приложение 3 , фото 2)

2. Практическая часть 2.1. Исследование образцов гранита

Оборудование и материалы:

лупа, стальная игла, стакан с водой, молоток, металлическая пластина, гвоздь,

образцы гранита (15 штук).

План работы: ознакомление с образцами гранита.

Цель – изучить внешний вид и свойства гранита, определить его состав.

На одном из занятий по проектной деятельности «Введение в естествознание» мы изучали новую тему «Химия и география». Химия – это наука о веществах и их свойствах. География – в переводе с греческого означает – землеописание. География описывает нашу планету: океаны и материки, озёра и реки, низменности и горы. Природу земной поверхности изучает физическая география. Земная поверхность содержит в себе много полезных ископаемых. Полезные ископаемые могут быть рудными и нерудными. В природе практически не бывает абсолютно чистых веществ. Значит, полезные ископаемые – это природные смеси. К нерудным полезным ископаемым относятся природные камни. Следовательно, природный камень – это тоже смесь. В состав каменной смеси ходят различные минералы (вещества). Каждое вещество обладает своими определёнными свойствами: прочностью, цветом. Цвет камня зависит от цвета минералов, входящих в его состав.

На занятии мы изучали известную горную породу, про которую говорят, что:

- свойства её стали образцом мужского характера;

- она олицетворяет мощь, силу, неподвластность времени.

Ещё про эту породу известно, что:

- она лежит в основе всех континентов;

- из неё сложена третья по высоте гора в мире. Пик именуется Канченджанга, высота горы равна 8586 метров, вершина находится в Гималаях и уступает Эвересту всего 262 метра;

- в России имеется около 200 месторождений, в том числе – на Урале, Карелии и Кольском полуострове;

- её добывают на Карельском перешейке, ею богат Выборгский район;

- монументы из этой породы являются «визитными карточками Санкт-Петербурга». (Приложение 3, фото 3)

Это – гранит. Мы вспомнили «Медного всадника», установленного на Сенатской площади, Александровскую колонну на Дворцовой площади.

В ходе работы мы изучили внешний вид и свойства гранита. Описание результатов наблюдений представлено в таблице 1 «Исследование свойств гранита».

Таблица 1. Исследование свойств гранита

Затем, с помощью лупы мы исследовали образцы гранита, чтобы определить его состав. Мы положили перед собой камни и внимательно рассмотрели их. Даже невооружённым глазом можно различить три составляющих этой породы.

Одно из них – бесцветные или слабо окрашенные кристаллики твёрдого вещества. Это – кварц. Если провести по нему стальной иглой, то на нём не останется никаких следов. Прочность – отличительное свойство кварца. Благодаря этому свойству минерала, входящего в состав гранита, сам гранит тоже является очень прочным камнем.

Второе вещество, которое мы рассмотрели – это слюда. Она представляет собой блестящие чешуйки. Чешуйки можно сковырнуть стальной иглой.

Третье вещество, которое входит в состав гранита – это полевой шпат. Минерал с сероватым или розоватым оттенком. Полевой шпат и блестящие чешуйки слюды оказываются мягкими – стальная игла оставляет на них царапину.

Результат ознакомления с образцами изложен в виде таблицы 2 «Исследование свойств минералов, входящих в состав гранита».

Таблица 2. Исследование свойств минералов, входящих в состав гранита

Вывод: каждое вещество, из которого состоит гранит, обладает своими свойствами. Значит, гранит – это неоднородная природная смесь, состоящая из трех минералов: кварца, слюды и полевого шпата.

2.2. Творческая работа. Роспись камней

Цель: расписать камни для украшения цветочных клумб на пришкольном участке. (Приложение 4, фото 1,2,3)

30 декабря 2017 года в нашей школе проводился «День добрых дел». Мы решили заняться творческим проектом, чтобы сделать доброе дело для нашей школы. Несколько небольших гранитных камней покрыли специальной грунтовкой, дали высохнуть. Затем мы их расписали акриловыми красками. Каждый участник проекта проявил свою творческую фантазию. Весной, когда растает снег, выставим на пришкольный цветник каменные «домики», «рыбки», «божьи коровки». (Приложение 4 , фото 4)

Заключение

В ходе работы я узнала много новой, интересной и полезной информации о смесях, которые существуют в природе.

Гипотеза подтвердилась: гранит – это природная смесь, состоящая из трёх минералов: кварца, слюды и полевого шпата.

Выводы

1. В природе абсолютно чистых веществ не бывает. Вещества содержат примеси. В природе распространены смеси веществ. Смеси могут быть однородными и неоднородными. По агрегатному состоянию смеси бывают: жидкими, газообразными и твёрдыми. Смеси можно разделить физическими способами (отстаиванием, фильтрованием, флотацией, кристаллизацией, дистилляцией и другими).

2. Гранит – это горная порода, представляющая собой природную смесь минералов. В его состав входят: кварц, слюда и полевой шпат. Каждое вещество обладает своими свойствами.

3. В ходе работы проведены опыты по наблюдению физических свойств гранита и минералов, входящих в его состав. Кварц придает граниту прочность и твердость, слюда – блеск, полевой шпат – цвет.

4. Из анализа результатов проведенной работы следует, что свойства гранита зависят от свойств веществ, образующих эту горную породу.

5. В проектной деятельности приняли участие мои одноклассники. Все вместе расписали гранитные камни для украшения пришкольного цветника.

Список литературы

Ахлебинин А., Габриелян О., Остоумов И. Старт в химию. 7 класс. – М.: Дрофа, 2010 .

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

Гуревич А.Е. Преподавание физики и химии в 5-6 классах средней школы. – М.: Просвещение, 1995. – 64 с.

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.

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

Электронный ресурс: www.kakprosto.ru/kak-853246-kak-v-prirode-obrazuetsya-granit

Приложения

Приложение 1

Фото 1. Гранит – природная смесь.info-torg.ru

Фото 2. Нефть. Latynka.org

Фото 3. Нерудные материалы.baltstoykom.ru

Приложение2

Фото 1. Н. Боуэн bestkeys.club

Приложение 3

Фото 1.Добывание гранита. bk-brest.by

Фото 2 .Гранитные колонны. kamnemir. ru

Фото 3. Монумент Петру.

Приложение 4. Фото 1. Творческий проект.

Фото автора.