Окружная научно – практическая конференция учащихся
«Первые шаги в науку»
Секция «Химия»
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА ПИСЧЕГО МЕЛА
Выполнили:
Маркелова Кристина,
Филиппова Ольга
обучающиеся 9 класса,
ГБОУ ООШ с. Аксаково
Научный руководитель:
учитель химии
ГБОУ ООШ с. Аксаково
Самарская область, Шенталинский район,
ул. Школьная, 41
Тел. 8
Сергиевск, 2013 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Введение………………………………………………….….…..…... стр. 3
2. Основная часть
2.1. История формирования меловых пород ………………………..стр. 5
2.1.1. Состав мела и его местонахождение в природе …………стр. 5
2.2. Химический состав мела ………….……………………………..стр. 6
2.3. Производство мела ………………………………………...……..стр. 6
2.4. Школьный писчий мел ……………………..……………..…......стр. 7
2.4.1. Особенности влияния мела на здоровье ……………….….стр.7
2.4.2. Основные показатели качества мела …………….….……стр. 9
3. Исследовательская работа ………………………………………..….стр.9
3.1. Методика проведения экспериментов …………………………..стр.9
3.1.1. Качественный анализ школьного мела ………………….стр.10
3.2. Результаты исследований …………………………………..…..стр.13
3.3. Социологический опрос учителей ГБОУ ООШ с. Аксаково...стр.13
4. Заключение ……………….……………..……………………..……стр.14
4.1. Выводы …………………………………………………………..стр.14
4.2. Рекомендации ………………………………………………….. стр.15
5. Список использованных источников и литературы ………….…... стр.15
6. Приложения ………………………………………………………... стр. 17
Приложение 1.………………………………………………....... стр.17
Приложение 2.………………………………...……………….... стр.18
Приложение 3.……………………………….………………..... стр. 19
Приложение 4.………………………………………….………. стр. 20
Приложение 5……………………………...….………….…….. стр. 21
Приложение 6.………………………………………………….. стр. 23
Приложение 7……………………………………………………стр. 24
1. ВВЕДЕНИЕ
Каждый новый учебный год на школьных досках появляются новые формулы, предложения (Приложение 1). Для любого учителя ясно как день – теперь только успевай запасаться мелом. Казалось бы, такой непритязательный продукт, тоннами расходуемый не только в учебных заведениях, но и детьми на тротуарах и площадях нашей страны! Однако искушенный потребитель сегодня требует даже от него качества и безопасности.
Проведенный опрос среди учителей показал, что учителя недовольны качеством используемого в школе мела: отмечают, что мел сильно пачкает руки, осыпается с доски, что вызывает раздражение верхних дыхательных путей и проблемы с кожей рук.
Актуальность работы заключается в том, что мелки, используемые потребителем, отличаются по качеству. А всегда ли качество связано с безопасностью для здоровья?
Объект исследования: карбонат кальция, гипс, крахмал.
Предмет исследования: используемый в ГБОУ ООШ с. Аксаково писчий мел.
Проблема: какой мел безопасен и качественен?
Гипотеза: существует мнение, что на качество мела влияют связующие материалы. В качестве связующей добавки в основном применяется гипс и содержание его в мелках достигает 60%.
Цель работы: провести исследования качественного состава школьного мела и его влияния на здоровье.
Задачами исследования являлись:
1. Анализ литературных данных;
2. Проведение химического анализа на определение качественного состава;
3. Проведение социологического опроса учителей на выявление влияния школьного мела на организм;
4. Анализ полученных экспериментальных данных.
Методы исследования:
1. Обзор литературы;
2. Сравнительный анализ;
3. Проведение эксперимента;
4. Наблюдения;
5. Компьютерное моделирование.
Обзор литературы и источников
Было изучено около 10 источников, более всего информации можно получить на Интернет-сайтах.
Практическая значимость:
В ходе выполнения данной работы были проведены исследования на состав школьного мела, качественные реакции на катионы кальция и карбонат-анионы, ионы тяжёлых металлов, наличие крахмала, а также проведён социологический опрос учителей на выявление влияния мела на организм.
Это экологическое исследование, в котором изучается влияние химических компонентов школьного писчего мела на здоровье учителей и обучающихся, так как мел, поступающий в школу, может не соответствовать требованиям ГОСТа.
В ходе проведённых практических исследований было установлено, что мел состоит из карбоната кальция и примесей (крахмал, клей). Круглый мел пачкает руки, крошится, т. к. в качестве связующего вещества в нём используется крахмал. Прямоугольный мел меньше пачкает руки, но "карябает" доску, т. к. в качестве связующего вещества используется клей. А также: - не весь мел, который имеется в продаже, обладает хорошим качеством. Отсутствие высоких очевидных показателей указывает на несовершенство процесса производства. Чтобы защитить организм от вреда, приносимого мелом, необходимо соблюдать правила гигиены, пользоваться кремами.
2.1. ИСТОРИЯ ФОРМИРОВАНИЯ МЕЛОВЫХ ПОРОД
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.
Как мы уже знаем, различные изменения на Земле превращали морское дно в сушу. Слои мела, находившиеся на морском дне, были подняты над поверхностью моря. Наиболее рыхлые участки были размыты водой, оставив высокие меловые скалы (Приложение 4, рис.4,5). 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 тому – штаты Канзас, Арканзас и Техас в США.
2.1.1. Состав мела и его местонахождение в природе
Мел, слабо сцементированная, мажущаяся, тонкозернистая разновидность карбонатных пород, состоящая в основном из карбоната кальция природного происхождения. Природный мел сложен главным образом кальцитовыми скелетными частицами микроорганизмов – известковых водорослей кокколитофорид (70-90%) и корненожек – фораминифер (1 – 20%). Изредка в меле встречаются раковины моллюсков, скелеты мшанок, морских ежей, кремневых губок, кораллов. В меле иногда рассеяны конкреции кремня, пирита и фосфорита.
Залежи мела широко распространены в природе. Известняки встречаются почти на всех материках, за исключением Австралии. Они сформировались в разные геологические эпохи. Мощность пластов варьирует от нескольких сантиметров до сотен метров.
Наиболее значительная полоса отложений мела распространена от р. Эмба в западном Казахстане до Великобритании. Их мощность местами достигает сотни метров (например, в районе Харькова – 600 метров). Месторождения мела сосредоточены в Брянской, Белгородской, Ульяновской и Саратовской областях России (Приложение 2, таблица), а также в Узбекистане, Белоруссии, во Франции (Парижский бассейн) и Дании.
2.2. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЕЛА
Основу химического состава мела составляет карбонат кальция с небольшим количеством карбоната магния, но обычно присутствует и некарбонатная часть, в основном оксиды металлов. В составе мела обычно находится незначительная примесь мельчайших зёрен кварца и микроскопические псевдоморфозы кальцита по ископаемым морским организмам (радиолярии и др.) Нередко встречаются крупные окаменелости мелового периода: белемниты, аммониты и др. Его элементы относятся к семейству щелочноземельных металлов, которые составляют подгруппу периодической системы элементов: CaCO3 – 98,19-98,54%; MgCO3 – 0,52-0,71%; SiO2 – 0,68-0,76%; Al2O3 – 0,12-0,15%; Fe2O3 – 0,09-0,11%.
В зависимости от способа производства и области преимущественного применения мел подразделяют на виды, марки, сорта, установленные ГОСТом. ГОСТ для писчего школьного мела. Формованный школьный мелок на 40 % состоит из мела (карбонат кальция) и на 60 % из гипса (сульфат кальция).
2.3. ПРОИЗВОДСТВО МЕЛА
В России сегодня довольно много предприятий, производящих мел для различного применения (Приложение 3). Самый старый в России завод по производству мела находится в Белгороде. В окрестностях этого города мел, как горную породу, добывают и поныне. Собственно, и название города произошло от слова «белый» - именно из белгородских карьеров мел и по сей день вагонами развозится по всем предприятиям, изготавливающим мел поштучно. В Белгороде мел производили раньше и производят теперь экструзионным способом (Приложение 4).
Технология изготовления литого мела пришла к нам из Чехии. «Алгем» - первая фирма на российском рынке, которая стала лить мел. При этом фирма запатентовала состав мела и его квадратную форму (Приложение 4, рис.2). Литой белый мел абсолютно безопасен для здоровья, так как его связующим является гипс в очень малых количествах. Несмотря на патент, именно с этим составом и в этой форме мел делают и все остальные производители (Приложение 4, рис.3).
При производстве порошок мела тщательно перемешивается с гипсом (белый мел), а также с красителями (цветной мел) (Приложение 5).
Сегодня уже сложно представить себе, что когда-то весь мел был одинаков. Ведь действительно - на асфальте удобнее и практичнее использовать твердый мел, который дольше служит владельцу, а на досках, на ткани или на мебели - мягкий или средне - мягкий. Только мягкий мел подходит для письма по старым школьным доскам, для современных досок подходит любой мел.
Выводы:
1. Проведенный литературный обзор показал, что наличие примесей зависит от меловой породы.
2. При изготовлении школьных мелков применяют технологии: технология литого мела и экструзионный способ.
В качестве связующего материала применяют гипс или клей ПВА. Вид связущего материала зависит от способа получения мела.
2.4. ШКОЛЬНЫЙ ПИСЧИЙ МЕЛ
2.4.1. Особенности влияния мела на здоровье
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.
Пыль от мела – является аллергеном. Этот аллерген может вызвать приступ астмы.
Лучшее состояние зрительных функций и положительный психологический эффект были отмечены в тех случаях, когда учащиеся списывали и читали тексты, написанные желтым мелом на зеленой классной доске: у них повышалась видимость в среднем на 11%, в то время как после работы с применением черной доски и белого мела - только на 0,1%.
В настоящий момент еще не найдена альтернатива школьного мела (восковой мел не подходит для использования на школьных досках).
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.
2.4.2. Основные показатели качества мела
При изучении литературы по данной теме мы выявили следующие показатели, которыми должен обладать мел, используемый в школах, и привели в таблице «Основные показатели качества мела» свои наблюдения над несколькими образцами, взятых у преподавателей (Приложение 1, таблица).
Очевидные:
• Крошится при письме
• Пачкает руки
• Чистота (белый)
• Твердые вкрапления
Не очевидные:
• Отсутствие следов клея ПВА
• Использование очищенной воды
• Качество красителей
• Отсутствие примесей, содержащих тяжелые металлы
3. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
3.1. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
Оборудование и реактивы:
1)Микроскоп; 2)предметное стекло; 3)пипетка; 4)штатив лабораторный с кольцом и муфтой; 5)воронка; 6)пробка с газоотводной трубкой; 7)ступка с пестиком; 8)химический стакан; 9)пробирки; 10)фильтровальная бумага; 11)стеклянные палочки; 12)образцы школьного мела; 13)дистиллированная вода; 14)известковая вода; 15)соляная кислота (разбавленная 5-10 %); 16)фарфоровая ложечка; 17)спиртовка; 18)спички; 19)пинцет; 20)спиртовой раствор иода; 21)тиосульфат натрия; 22)иодид калия.
Основным компонентом мела является карбонат кальция. Природный (пиленый) мел не содержит никаких других компонентов. При изготовлении формованных мелков в порошок мела добавляются вещества – связующие, например, крахмал или гипс.
Чтобы узнать, какие связующие вещества применялись для изготовления имеющихся в классе мелков, проводится качественный анализ.
Наличие в составе мелка карбоната кальция подтверждается с помощью соляной кислоты (выделяющийся углекислый газ вызывает помутнение известковой воды). Присутствие гипса в качестве связующего можно доказать проведением микрокристаллоскопической реакции. Для этого кусочек мела растирается в ступке и полученный порошок взбалтывается в стакане с дистиллированной водой. После производится фильтрование. Капля фильтрата рассматривается под микроскопом. В процессе высыхания капли растут кристаллики гипса (если он входит в состав мелка), имеющие форму характерных иголок.
Крахмал обнаружить просто. Например, если при прокаливании мелка он чернеет, то можно сделать вывод, что в его состав входит крахмал (углеводы при нагревании легко обугливаются). В качестве реактива на крахмал можно использовать и раствор иода. Наличие крахмала в меле мы обнаруживали спиртовым раствором иода.
3.1.1. Качественный анализ школьного мела
Распознавание карбонат - анионов (СО32-).
В пробирку внесли несколько кусочков мела и прилили небольшое количество разбавленной соляной кислоты HCl. Быстро закрыли пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустили в другую пробирку, в которой находится 2 – 3 мл известковой воды. Несколько минут наблюдали, как через известковую воду походят пузырьки углекислого газа. Известковая вода помутнела. Следовательно, в состав мела входят карбонат - анионы (СО32-). (Приложение 6, рис.1)
СаСО3 + 2HCl → СаCl2 + СО2↑ + Н2О
СО32- + 2Н+ → СО2↑ + Н2О
СО2 + Са(ОН)2 → СаСО3↓ + Н2О
Распознавание крахмала.
Крахмал мы обнаруживали с помощью спиртового раствора иода.
На исследуемые кусочки мела нанесли по капле раствора иода. Окраска раствора иода изменилась с цилиндрическим мелом (цвет сине - фиолетовый). С остальными образцами мела окраска спиртового раствора иода не менялась. (Приложение 6, рис.2)
Микрокристаллическая реакция на гипс.
Каждый исследуемый образец мела измельчили в ступке и массу 1 грамм растворили в 2 мл дистиллированной воды. Тщательно перемешали полученные растворы стеклянной палочкой. Полученные растворы профильтровали. Затем по капле фильтрата поместили на предметное стекло и рассмотрели под микроскопом. В процессе высыхания капли растут кристаллики гипса (если он входит в состав мела), имеющие форму характерных иголок. Гипс есть во всех образцах.
Определение катионов кальция (Са2+).
Небольшие кусочки мела каждого исследуемого образца прокалили в пламени спиртовки. Пламя спиртовки приобрело красно – оранжевую окраску у каждого образца мела, что подтверждает наличие катионов кальция. (Приложение 6, рис.3)
Вывод: Все образцы мела содержат ионы кальция и карбонат - анион, следовательно, в нём присутствует карбонат кальция (CaCO3). Из примесей мы обнаружили гипс и крахмал.
Определение содержания ионов тяжелых металлов.
Всем известно, что ионы тяжелых металлов, таких как свинец (Pb) и ртуть (Hg) способны накапливаться в организме человека, вызывая тем самым, различные заболевания. Наиболее интересным является ион Hg2+, так как ртуть и ее соединения являются ядовитыми веществами. Ежедневно человек поглощает с пищей 0,02-0,05 мг ртути. Это количество не опасно. А вот увеличение ртутной дозы чаще всего приводит к отравлению, порой со смертельным исходом. До сих пор биологическая роль этого вещества до конца не выяснена, но уже хорошо известно, что оно пагубно влияет на поглощение и обмен многих микроэлементов и активность ферментов.
Ртуть легко испаряется, ее пары могут проникнуть в организм через кожу и легкие. Ядовито и большинство соединений ртути.
Свинец очень опасен для здоровья, так как накапливаясь в организме человека, может вызывать заболевания: свинцовые колики, лихорадки, различные приступы.
Ход работы:
Исследуемые образцы мела массой 1 грамм измельчаем в ступке и растворяем в 2 мл проточной воды.
1) Определение Hg2+
· К 1 мл данных растворов приливаем раствор соляной кислоты HCI.
· Нагреваем до t =60°С-80 °С
· Приливаем раствор тиосульфата натрия Nа2S2O3 ,кипятим 1-2 мин.
· Выпадение черного осадка указывает на наличие ионов ртути.
· Hg2++S2-=HgS¯
Эта реакция настолько чувствительна, что ею открываются ничтожные следы катионов ртути.
2)Определение ионов Pb2+
· Берем 2-ые половины исследуемых растворов
· Разбавляем водой, нагреваем до кипения
· Осадок отфильтровываем
· К фильтрату добавляем 1-2 мл раствора KJ
Фильтрат охлаждаем под краном с холодной водой, если ионы свинца присутствуют, то мы обнаружим выпадение зелено-желтых кристаллов иодида свинца PbJ2¯
Pb2++2KJ=PbJ2¯+2K+
Pb2++2J-=PbJ2¯
Вывод: В ходе реакций чёрный осадок сульфида ртути и зелено-желтые кристаллы иодида свинца не образовывались. Следовательно, данные образцы мела не содержат ионов ртути и свинца.
3.2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Мел | Окраска пламени спиртовки | Выделение углекислого газа | Наличие гипса | Окраска раствора иода |
Кусковой | Красно-оранж. | Бурно | Имеется | Коричневая |
Цилиндрический | Красно-оранжевая | Медленно | Небольшое количество | Сине - фиолетовая |
Прямоугольный | Красно-оранжевая | Медленно | Имеется | Коричневая |
Ионы тяжелых металлов Hg2+ и Pb2+ в образцах школьного мела не обнаружены.
3.3. СОЦИОЛОГИЧЕСКИЙ ОПРОС УЧИТЕЛЕЙ
В социологическом опросе учителей Аксаковской основной общеобразовательной школы о качестве мела и его влиянии на здоровье участвовали все 8 преподавателей. Им была предложена анкета. Результаты опроса даны в виде диаграмм (Приложение 7).
Анализ анкет: На основании социологического опроса, можно сказать, что почти всех опрошенных учителей (87,5 %) не устраивает качество мела, так как он царапает доску, крошится, пачкает, от него появляется пыль, щекочущая нос. У многих возникают следующие эффекты: появляется сухость или трескание кожи рук (75%), першение в горле (37,57%), чихание (75%).А пользоваться им приходится часто: от 4 до 30 кусков в месяц.
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.
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
4.1. ВЫВОДЫ:
– в продажу и в школу поступает мел, который соответствует нормам ГОСТа и ТУ;
– не весь мел, который продаётся в магазинах, обладает хорошим качеством;
– отсутствие высоких очевидных показателей указывает на несовершенство процесса производства;
– 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.
4.2. РЕКОМЕНДАЦИИ
На основе проведенных исследований можно дать следующие рекомендации:
1) После работы с мелом, по окончанию урока, мыть руки туалетным мылом, который увлажняет кожу («Глицериновое», «Ланолиновое», «Вазелиновое»).
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 («Силиконовый», «Детский»).
4) В период между работами с мелом на кожу рук и ногтевой пластины наносить любой питательный крем.
5) Использовать мел только хорошего качества.
Данная работа может быть использована при изучении темы: «Соли угольной кислоты», «Применение галогенов», «Кальций и его соединения» на уроках химии. А полученные знания пригодятся на уроках биологии и географии.
5. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
1. Веккионе Глен. Занимательные опыты. 100 интересных экспериментов, которые помогут понять законы окружающего мира: физика, химия, биология, астрономия: пер. с англ. – М.: АСТ: Астрель, 2008 г. – 287 с.: ил.
2. , и др. Кружковые занятия по изготовлению школьных мелков. //Химия в школе. 1991/ №5. с. 62-65.
3. , Фельдман 9 класс. М.: Просвещение, 2010 гс.
4. Тяглова деятельность учащихся по химии: методическое пособие. – М.: Глобус, 2007 г.
5.Ширшина : проектная деятельность учащихся. – Волгоград: Учитель,2007 г.
6. http:// › Термины › Природа Мел (chalk)
7. http:///TERMs/Nature/
8. http://*****/files/demo_file/1774.pdf Обзор рынка мела в странах СНГ
9. http://*****/tov4.htm Мелки
10. www. *****/ Свойства и применение мела
6. ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Сегодня классная доска
Сказала мелу свысока:
- Смотри, с меня не сводит глаз
Весь класс!
А ты - пачкун!
Спасибо мокрой тряпке,
Что стерла за тобою грязь:
Твои каракули, крючки, царапки!
- Эх ты, хвастунья! -
Тряпка возразила. -
В тебе ли сила?
Когда бы не писал слова и цифры Мел, -
Никто бы на тебя и не смотрел! Агния Барто
Загадка.
Белый камешек растаял,
На доске следы оставил (мел).
Таблица «Основные показатели качества мела»
Мел | Цвет | Сыпучесть | Маркость | Твёрдые вкрапления | Твёрдый, мягкий |
Кусковой | Серо - белый | Средняя | Средняя | Имеются | Твёрдый |
Цилиндрический | Белый | Большая | Большая | Отсутствуют | Мягкий |
Прямоугольный | Белый | Средняя | Средняя | Имеются | Твёрдо - мягкий |
Приложение 2
Таблица «Географическое размещение балансовых запасов мела в России»
Приложение 3
Применение мела
Ежегодное потребление природного мела в кусковом, дроблёном и измельчённом виде в разных странах превышает 150 млн. тонн.
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 т. н. мел осаждённый, полученный химическим путём из кальцийсодержащих минералов.
Мел используется в сельском хозяйстве (для известкования почв, подкормки животных). В промышленности мел применяется для производства цемента и извести, как наполнитель для резины, пластмасс, лакокрасочных материалов, для получения соды, стекла, очистки сахара; приготовления школьных цветных мелков. Мел используется для письма на больших досках для общего обозрения (например, в школах).
При недостатке кальция медицинский мел может быть прописан как добавка к пище. Осажденный мел используется в медицине (как лечебный препарат),в жевательной резинке, в парфюмерии (составная часть зубных порошков, пудра). В пластическом искусстве мел применяют как основу левкаса и других грунтов, как компонент при изготовлении художественных красок (в том числе пастели). Белый мел и черный мел (так называемый итальянский карандаш) используются как материалы для рисования.
Приложение 4
Рис.1. Разработка мела в Белгороде.
Самый старый в России завод по производству мела экструзионным способом находится в Белгороде.
При этом мокрый мел в виде тонких колбасок поступает из машины, похожей на мясорубку. Колбаски укладываются на противень, режутся и сушатся в печах. Получаются мелки круглой формы. Технологическая особенность этих мелков - их «связывание» происходит за счет клея (чаще всего ПВА), что не совсем безопасно для здоровья детей (некоторые дети, а порой и взрослые, белый мел в прямом смысле слова едят). Зато этот мел мягок, приятен на ощупь, практически не пачкает рук.
«Алгем» - фирма в России, использующая технологию литого мела
Рис.2. «Алгем»
Рис.3 Мел из г. Клим
От качества порошка напрямую зависит качество мела - например, в нем не должно быть твердых частиц гипса или песка, которые потом царапают доску при письме. Полученный порошок ссыпается в бочку, где вручную разводится водой. Для производства мела использует очищенную воду.
Смесь заливается в матрицы и остается там на некоторое время - вода постепенно испаряется, происходит химическая реакция связывания молекулярной структуры мела и гипса. Затем матрицу переворачивают на специальный решетчатый поддон и «снимают» ее с мелков. После этого матрицы моют в специальном мыльном растворе - сырые мелки будут легче от нее отставать. Поддон ставят в сушильный шкаф, выдерживают там мел определенное время, затем готовые мелки поступают в цех упаковки.
Рис. 4 
Рис. 5 Карьерная добыча мела Меловые скалы
Приложение 5
Приготовление цветных мелков для различных целей
Мел для письма, а также мел для дерева и кожи получают формовкой белого отмученного (в торговле называется плавленый мел) или молотого мела со связующим веществом. Для приготовления отмученного мела применяют природный мел. Его разбивают на куски, сортируют, отбрасывают все примеси и затем растирают с водой на мельничных жерновах. Полученная масса отстаивается, причем тяжелые примеси (песок, камни) осядут на дно. Жидкость, содержащую уже более чистый материал, пропускают во второй чан, затем в третий, пока все посторонние примеси не осядут на дно и не будут удалены. Затем дают массе довольно долго отстаиваться в чану, вода сливается, а оставшаяся масса перекладывается в ящики с дырчатыми стенками, обтянутыми полотном. Далее массу сушат на решетах, причем если после высушивания мел очень рассыпается, то добавляют немного раствора декстрина или клея.
Мелки, кроме красивого цвета, должны обладать определенной твердостью, т. е. не должны быть слишком твердыми или слишком мягкими. Порошок мела смешивают с соответствующим количеством минеральных красок для получения любого оттенка и замешивают в водном растворе столярного клея, гуммиарабика или декстрина.
Минеральную краску можно применить любую, но нужно заметить, что смешивание с мелом портит цвет берлинской лазури, бакана и хромовой желтой. В качестве наполнителя для белых мелков можно применять гипс, алебастр, а также и свинцовые белила, но эти материалы, в общем, слишком дороги.
Для придания мелку мягкости можно прибавить мыла (в виде мыльной воды), масла или воска. Готовые высушенные мелки погружают в масло, что улучшает их цвет и делает их более мягкими. В качестве связующего вещества для цветных мелков применяются также пивные дрожжи, клей, гуммиарабик, а также клейстер из овсяной муки. Приготовление ведется следующим образом: тщательно замешанные мел, красящее вещество и связующее вещество выкладывают на стол или на доски, которые предварительно покрываются 5-6 листами использованной бумаги (макулатурой). Вследствие поглощения бумагой значительной части влаги масса приобретает густую консистенцию. Когда масса станет достаточно густой, и ее можно брать в руки, не опасаясь прилипания, берут кусок величиной с орех, скатывают в шарик, а затем раскатывают ладонью в цилиндрик. После этого цилиндрик прокатывают при помощи гладкой дощечки, чтобы он получил ровную и гладкую поверхность. Отформованные таким образом мелки помещают на доски, покрывают бумагой и сушат в тени.
Дешевые мелки можно приготовить размешиванием в воде смеси из светлой глины хорошего качества и мела. Получают таким образом кашеобразную массу, к которой прибавляют ультрамарин для синих мелков, охру - для желтых, мумию и киноварь - для красных и т. д.
Приложение 6
Проведение экспериментов
Рис.1 Реакция растворов карбоната Рис. 2 Исследование мела на кальция и соляной кислоты содержание крахмала
Рис. 3
Оранжевая окраска пламени у каждого образца мела подтверждает наличие катионов кальция.
Обугливание образцов мела свидетельствуют о содержании в них углеводов (крахмал или клей)
Приложение 7
АНКЕТА
1. Сколько кусков мела Вы используете в учебный месяц?
________________________________________________________
2. При возможности выбора мела Вы предпочитаете (отметьте галочками)
А) Мел круглого сечения (цилиндрический)
Б) Прямоугольный
В) Кусковой
Г) По ГОСТу
Д) По ТУ
Е) Принадлежащий определённой фирме____________________________
3. Довольны ли Вы качеством мела? (отметьте галочкой)
А) Да
Б) Нет
4. Что Вы из перечисленного испытываете при работе с мелом? (отметьте галочками)
А) Пачкаются руки и одежда
Б) Сухость или трескание кожи рук
В) Слоение ногтевой пластины
Г) Неприятные ощущения от «карябания» по доске
Д) Ничего
5. Какие Вы испытываете ощущения на дыхательную систему при работе с мелом?
(отметьте галочками)
А) Кашель
Б) Першение в горле
В) Чихание или зуд в носу
Г) Приступ астмы
Д) Не испытываете ничего
СПАСИБО!
Таблица №1
При возможности выбора мела Вы предпочитаете? | |
Ответы | Проценты (%) |
Мел круглого сечения (цилиндрический) | 50 |
Прямоугольный | 50 |
Кусковой | 12,5 |
По ГОСТу | 62,5 |
По ТУ | 25 |
Принадлежащий определённой фирме | 25 |
Таблица №2 Диаграмма №2
Довольны ли Вы качеством мела? | |
Да | 12,5% |
Нет | 87,5% |
Таблица №3
Что Вы из перечисленного испытываете при работе с мелом? | |
Ответы | Проценты (%) |
Пачкаются руки и одежда | 100 |
Сухость или трескание кожи рук | 75 |
Слоение ногтевой пластины | 0 |
Неприятные ощущения от «карябания» по доске | 62,5 |
Ничего | 12,5 |
Таблица №4
Какие Вы испытываете ощущения на дыхательную систему при работе с мелом? | |
Ответы | Проценты |
Кашель | 0 |
Першение в горле | 37,5 |
Чихание или зуд в носу | 75 |
Приступ астмы | 0 |
Не испытываете ничего | 12,5 |
ЦВЕТНЫЕ МЕЛКИ
Ниже мы приводим несколько рецептов масс для цветных мелков, которые могут применяться также и для цветных карандашей.
Синие мелки
Парижская синь дает темные оттенки. Чтобы мелки не были слишком твердыми, применяют следующий метод. Парижскую синь, тонко измельченную, обрабатывают концентрированной серной кислотой, которая ее обесцвечивает. Последующая промывка водой восстанавливает ее цвет и сопровождается выпадением тонкого осадка, который смешивают с равным количеством мела и замешивают водой с прибавлением небольшого количества мыла и декстрина.
Красные мелки
Изготовляют из марены, бакана, замешивая последние с пивными дрожжами, овсяной мукой, молоком или гуммиарабиком. Смешивают 4 вес. ч. мела, 1 вес. ч. известкового мергеля и окрашивают отваром кошенили с квасцами. Очень красивые мелки можно получить, смешивая 2 вес. ч. красной охры, 1 вес. ч. кармина, замешанных с молоком, отваром овсяной муки или раствором гуммиарабика. Обыкновенные мелки изготовляются из красного мела, красного болюса, колькотара и т. п.
Жёлтые мелки
Получаются из желтой охры или хромовой желтой, которую применяют в чистом виде или растертую с медом и замешанную с раствором гуммиарабика или пивными дрожжами.
Зелёные мелки изготавливают из горной зелени, в смеси с мелом и пивными дрожжами, из смеси берлинской лазури с хромовой желтой или, наконец, из желтого бакана в смеси с зеленым ультрамарином или швейфуртской зеленью (ядовита!).
Чёрные мелки
Изготовляются из ивового угля или ламповой сажи с прибавлением небольшого количества парижской сини и склеивающих веществ.
