КАРПЕНКО ЮЛИЯ

Объект

Предмет исследования – мел.

Цель

Гипотеза

1. Изучить литературу о меле.

2. Изучить информацию о применении мела в быту и на производстве.

3. Провести анкетирование.

4. Обработать результаты анкетирования.

5. Подвести итоги.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Исследовательская работа

« Мел »

Работу выполнила

ученица 4-а класса

МОУ «СОШ р.п.Озинки»

Карпенко Юлия

Руководитель: Паницкая Т.И.

Озинки 2015

Введение ……………………………………………………………………...

Актуальность работы, проблема, методы исследования………………….

Цель, задачи…………………………………………………………………..

Происхождение, свойства и применение мела.............................................

Анкета для учителей и учащихся…………………………………………...

Анализ анкет…………………………………………………………………

Заключение…………………………………………………………………...

Список источников…………………………………………………………..

Введение

Кто из нас не знает мела? Чьи карманы и пальцы в детстве не пачкал кусочек легкого камня цвета снега? Кому не известно счастье художественного творчества «мелового» периода? Кто, будучи подростком, не исследовал свойства мела в «пузырящихся» опытах, не рассматривал меловой мазок под микроскопом?

Какие тайны хранит мел? Иногда кусочек мела вдруг начинал царапать доску, а Татьяна Ивановна нам говорила, что это остатки древних ракушек. И вот такой простой кусочек заинтересовал меня.

Объект моего исследования – полезные ископаемые.

Предмет исследования – мел.

Цель исследования: изучить мел как полезное ископаемое, выяснить его происхождение, где встречается в природе, где используется в быту и на производстве.

Гипотеза моего проекта заключается в том, что мел в нашей жизни играет важную роль.

Для себя я определила этапы исследовательской деятельности:

1. Изучить литературу о меле.
2. Изучить информацию о применении мела в быту и на производстве.
3. Провести анкетирование.
4. Обработать результаты анкетирования.
5. Подвести итоги.

Задачи:

1. Собрать достоверную информацию о происхождении, составе, свойствах и применении школьного мела.

2. Провести социологический опрос на выявление действия мела на организм человека.

Предполагается, что слово мел произошло из саксонского языка, что в переводе означает «отбеливающий порошок».

«Известно около 400 минералов, содержащих кальций. Карбонат кальция одно из самых распрастранённых на Земле соединений. Мел, мрамор, известняки, ракушечники – всё это карбонат кальция с незначительными примесями. Кальций можно назвать важнейшим строительным материалом природы»

В ходе опытов, проведённых на уроках под руководством учительницы, определили, что мел - это белая горная рассыпчатая порода, практически нерастворимый в воде и спирте, выпадает в виде осадка. Основной признак - «вскипание» от капли соляной кислоты (5-10 %).

«Мел – один из самых распространенных минералов на Земле. Он входит в состав земной коры и составляет более 4%» .

1. 2. Природное происхождение

Первым человеком, заглянувшим в потаенный мир простейших, был голландский натуралист Энтони Левенгук в XVII веке. Однажды стал он рассматривать каплю перцового настоя под микроскопом, который сконструировал своими руками. Вот отрывок из письма Левенгука в Лондонское Королевское общество: «24 апреля 1676 года я посмотрел на. воду под микроскопом и с большим удивлением увидел в ней огромное количество мельчайших живых существ». Это и были простейшие, как их потом назовут ученые. Многие приезжали к Левенгуку посмотреть на удивительных зверушек-анималькулей. Приезжала и королева Англии, и наш царь Петр I. Он потом в Россию микроскоп привёз.

До 1953 года считалось, мел происходит из останков животных. Теперь доказано, в его составе присутствует известь морских водорослей. «В водах океанов природный мел сложен главным образом скелетными частицами микроорганизмов - известковых водорослей «кокколитофорид» (70-90%) и корненожек – «фораминифер» - одноклеточного существа с панцирем из извести. (1-20%). Изредка в меле встречаются раковины моллюсков, скелеты мшанок, морских ежей, лилий, кремнёвых губок, кораллов. Отмирая, они опускаются на океанское дно. Со временем образуется толстый слой из этих панцирей» .

За миллионы лет они превратились в залежи мела, или известняка. Иногда этих отложений было так много, что вырастали целые острова. Например, остров Гаити в Карибском море. Различные изменения на Земле превращали морское дно в сушу. Так, в районе пролива Ла-Манш слои мела, находившиеся на морском дне, были подняты над поверхностью моря.

На втором этапе наших исследований мы совершили восхождение на гору Торатау, провели опытно-экспериментальную работу. . «Шиханы представляют собой выведенные на дневную поверхность нижне-пермские рифовые массивы, сложенные в основном рифогенными известняками и состоящие из скопления окаменелостей, принадлежащих разнообразным представителям органического мира того времени – кораллам, губкам, фораминиферам, иглокожим, водорослям и другим. »

В меловых толщах наблюдаются крупные трещины, заполненных меловой мукой. При пропитке образцов мела маслом в них проявляются скрытые жильчатые структуры в виде переплетающихся мельчайших трещин, а также следы многочисленных ходов червей – илоедов.

Следовательно, мел имеет и животное, и растительное происхождение.

Выводы к 1 главе

Итак, мел - полузатвердевший морской ил, который отлагался на глубине до 500 метров. Это медленный процесс: по 0,5-2 см слоя за 100 лет. Площадь мелообразующего ила на сегодня составляет третью часть поверхности всего Мирового океана. Мел имеет животно- растительное происхождение.

Искусственный мел

Сейчас пройдемся по ступенькам его изготовления. Для лучших сортов различных мелков применяется так называемый отму"ченный мел. 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, тяжелые примеси (песок, камни) остаются на дне. Жидкость, содержащую уже более чистый материал, пропускают во второй чан, затем в третий, пока все посторонние примеси не будут удалены. Затем дают долго отстаиваться в чану, вода осторожно сливается, а оставшаяся масса перекладывается в ящики с дырчатыми стенками, обтянутыми полотном. Эту массу сушат на решётках. Цветные мелки не должны быть слишком твердыми или слишком мягкими. Порошок мела смешивают с минеральными красками для получения оттенка и замешивают в водном растворе столярного клея. В качестве наполнителя для белых мелков применяют гипс, алебастр, а также и свинцовые белила. Школьный формованный школьный мелок на 40% состоит мела и на 60 % из гипса. Для придания мелку мягкости можно прибавить мыльной воды, масла или воска. Готовые высушенные мелки погружают в масло, что улучшает их цвет и делает их более мягкими.

Мы сами в условиях класса приготовили мел следующим образом. Тщательно замешали порошок мела, акварельную краску и связующее вещество – масло. Выкложили на доску, предварительно покрытую 4 листами макулатуры. Бумага поглотила значительную часть влаги, и масса приобретает густую консистенцию. Мы взяли кусок величиной с орех в руки, скатали в шарик, а затем в цилиндрик, чтобы он получил ровную и гладкую поверхность. Отформованные таким образом мелки поместили на доски, прикрыли бумагой и сушили день в тени. Хотя он и не был таким гладким и крепким как настоящий, мы изготовили настоящий цветной мелок!

2. 2. Новые технологии

В последние годы в школах появились интерактивные доски, которые могут работать и как сухостираемая доска для нанесения и удаления записей, и как устройство управления компьютером.

Использовать интерактивную доску очень просто. Быстро и легко можно создавать, редактировать и сохранять презентации любой сложности. Весь класс одновременно может работать над одним большим изображением.

Все большее применение получают цветные фломастеры и маркеры для письма на специальной доске.

Выводы к 2 главе

Искусственный мел получают из известняка очень долгим способом. Он пока ещё востребован, т. к. в большинстве школ мел используется для письма на больших досках. Но появляются современные классные доски, на которых нужно писать разноцветными фломастерами или редактировать презентации.

Заключение

Мел имеет значение для многих производств. Используется в сельском хозяйстве (для известкования почв, подкормки животных). В промышленности применяется для производства цемента и извести, как наполнитель для резины, пластмасс, лакокрасочных материалов, для получения соды, стекла, очистки сахара; приготовления школьных мелков. Осажденный мел используется в медицине (как лечебный препарат), в парфюмерии (составная часть зубных порошков). Молотый мел широко применяется в качестве дешёвого материала - пигмента, для побелки, окраски, для защиты стволов деревьев от солнечных ожогов. Мел применяют в резиновой, бумажной, в сахарной промышленности (для очистки свекловичного сока), в стекольной промышленности, для производства спичек.

Он легко добывается и перерабатывается при относительно небольших затратах. Добыча и переработка мела не вызывает серьезных экологических нарушений. «Около половины запасов качественного мела с минимальным содержанием вредных примесей сосредоточены в России» .

«Только в последние десятилетия наука обратила внимание на вмешательство человека в природные процессы, которое может привестик катастрофе на планете». «Хищническая вырубка лесов людьми ведёт к разрушению почвы, появлению карстовых провалов в местах, где есть залежи известняка, гипса, мела и т. д. »

Ежегодно на месторождениях добывается и вывозится в отвалы свыше 15 млн. т мела, где он безвозвратно теряется.

Наши выводы

1. Шиханы состоят из известковых пород и мела. «Гора Торатау объявлен геологическим памятником природы» Наша задача - и дальше изучать богатства недр республики Башкортостан, рачительно использовать и сохранять природу для будущих поколений.

2. Кальций – пятый наиболее часто встречающийся в организме элемент, необходим для нормального функционирования мышц и нервов. Школьный мел для доски на самом деле не мел. Основа для писчего мела гипс. Мелки также содержат красители, клей и масло в качестве связующего компонента. Школьный мел не является пищевым продуктом или лекарством. При недостатке кальция медицинский мел может быть прописан как добавка к пище.

Мел представляет собой осадочную горную породу, имеющую органическое происхождение. Структура материала тонкозернистая, рассыпчатая и мягкая, слабосцементированная. Природный мел имеет белый цвет. Он не растворяется в воде. По минеральному составу напоминает известняк.

Мел включает в себя:

• скелетные обломки;
• раковины фораминифер;
• фрагменты водорослей;
• мелкодисперсный кальцит;
• нерастворимые минералы.

При внимательном анализе в меловых отложениях обнаруживаются примеси в виде очень мелких зерен кварца. В меловых залежах могут встречаться окаменелости, относящиеся к меловому периоду: аммониты и белемниты. Для природного мела не характерны слоистость и перекристаллизация. В структуру материала включены многочисленные ходы животных-грунтоедов.

Кальцит, доминирующий в комплексном составе мела, может иметь как аутогенное, так и биогенное происхождение. До 75% породы слагается из органических остатков. В своей основной массе они представлены скелетами и оболочками планктона и фораминифер. Скелетные остатки в составе мела имеют очень небольшие размеры - всего 5-10 мкм. Могут в этом веществе содержаться также скелеты мшанок, раковины моллюсков, остатки морских ежей, кораллов, кремневых губок.

До 10% объема мела составляют примеси некарбонатного типа:

• каолинит;
• глауконит;
• полевые шпаты;
• кварц;
• пирит;
• опал;
• халцедон.

Гораздо реже можно встретить кремень и фосфорит.

Меловые толщи нередко пересекают крупные трещины, заполненные меловой мукой. Сеть таких трещин обычно сгущается ближе к поверхности. На разных уровнях горизонтальных пластов мел отличатся по своим механическим качествам и химическому составу.

По структурным свойствам и физическим признакам различают три разновидности мела:

• белый пишущий;
• мергелистый;
• мелоподобный известняк.

Химические свойства мела

Химический состав мела определяется большим содержанием карбоната кальция с включениями карбоната магния. Мел может содержать также и некарбонатную часть, включая окислы металлов. Принято считать, что химическая формула этого вещества соответствует известной формуле карбоната кальция (CaCO3). Но реальный состав мела сложнее. В этом минерале около половины окиси кальция. До 43% состава мела приходится на углекислый газ; он находится в связанном состоянии. Примерно 2% общей массы вещества составляет окись магния. Обязательны, хотя и не слишком значительны, включения кварца. Мел со сравнительно высоким содержанием кремния имеет более высокую плотность. Мел содержит незначительное количество оксида алюминия, а окислы железа довольно часто окрашивают меловые пласты в красный цвет.

Карбонатная часть мела растворима в соляной и уксусной кислотах. Некарбонатная часть включает в себя кварцевый песок, глины, оксиды металлов. Некоторые их этих компонентов в кислотах не растворяются. В незначительном количестве в мел входят частицы магнезиального кальцита, а также доломита и сидерита.

Молекулярной формуле мела соответствует несколько типов кристаллических соединений, которые содержат в узлах решеток ионы.

Физические свойства мела

Мел считается полускальной породой жесткого типа. Прочность этого минерала определяется влажностью. При воздействии на мел воды прочностные характеристики мела снижаются. Изменения происходят нередко уже при 2% влажности. При 35% влажности прочность на сжатие возрастает примерно в 2-3 раза, мел становится пластичным. Это физическое свойство затрудняет переработку вещества. Мел начинает активно налипать на рабочие части машин. Вязкость и пластичность мела нередко не позволяют добывать его с нижних горизонтов.

Плотность мела достигает 2700 кг/куб. м; пористость - до 50%. Влажность в естественных условиях среды колеблется в пределах от 19 до 33%. Если мел увлажить, его прочность заметно снижается. При влажности около 30% мел проявляет свои пластические свойства. Мел, встречающийся в природе, не отличается устойчивостью к морозам. После множественных циклов замораживания и размораживания мел обычно распадается на мелкие кусочки.

При анализе физических свойств мела особое внимание уделяется поведению породы при измельчении. В технологическом процессе принято устанавливать показатель распускаемости мела во влажной среде при регулируемом механическом воздействии. Модуль упругости мела для рыхлого состояния составляет 3000 МПа, для уплотненного - 10000 МПа. Временное сопротивление сжатию: 1000-4500 МПа.

Карбонат кальция, находясь в измельченном виде, обладает высокой дисперсностью. Присутствие мела в изделии уменьшает его абразивность. Физические свойства этого вещества помогают повысить термическую стойкость изделий, их механическую прочность, устойчивость при выветривании и воздействии реагентов.

Ранее считалось, что химические и физические свойства мела одинаковы для всех месторождений. Однако практика показала, что это не так. Свойства меловых залежей отличаются даже в пределах одного месторождения. Поэтому при добыче минерала промышленным способом выполняется технологическое картирование. Химические свойства мела и его физические характеристики изучаются на разных участках месторождений. На карты наносят места скопления качественной меловой породы.

Месторождения мела

Самые богатые месторождения мела расположены в Европе. Его можно встретить от Западного Казахстана до Британских островов. Мощность меловых пластов достигает сотен метров. В районе Харькова обнаружены отложения с мощностью пластов до 600 м. Огромный меловой пояс тянется через всю Европу, захватывая северную часть Франции, юг Англии, Польшу, Украину, Россию. Часть отложений смещена в Азию; запасы мела имеются в Ливийской пустыне и в Сирии.

В США месторождения мела отмечены только в южных и центральных штатах. Однако мел там низкого качества; по этой причине его приходится ввозить в США из Дании, Великобритании и Франции.

Запасы мела распределяются очень неравномерно. До половины качественного мела с хорошим содержанием карбоната кальция сосредоточено в Российской Федерации. В абсолютных цифрах запасы мела в России оцениваются в 3300 млн т. Неограниченные прогнозные месторождения мела расположены в Белгородской области. Очень качественный мел с низким содержанием примесей некарбонатного типа добывают в Воронежской области.

Практическое значение мела

Практическое применение мела определяется его химическими и физическими свойствами. В промышленности его используют для производства цемента, извести, соды, стекла и школьных мелков. Мел служит также наполнителем для пластмасс, бумаги, резины, лакокрасочных материалов. Он входит в рецептуру зубных паст и порошков.

Находит мел применение и в сельском хозяйстве: его применяют для известкования почвы и в качестве подкормки для животных, для защиты стволов деревьев от солнечных ожогов.

Мел является необходимым компонентом при производстве мелованной бумаги. Ее широко используют в полиграфической отрасли для изготовления иллюстрированных изданий. Успешно применяется мел в качестве основного наполнителя и пигмента при изготовлении картона.

Находит мел применение и в строительстве. Дешевый молотый мел используют для побелки, грунтовки, окрашивания стен.

Мел - карбонатная осадочная горная порода белого цвета, тонкозернистая слабо сцементированная, мягкая и рассыпчатая, нерастворимая в воде, органического (зоогенного) происхождения. По минеральному составу мел близок к известняку и сложен главным образом кальцитом (91-98,5%). Основу химического состава мела составляет карбонат кальция с небольшим количеством карбоната магния, но обычно присутствует и некарбонатная часть, в основном оксиды металлов. В меле 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. Для природного мела характерно отсутствие перекристаллизации и слоистости, большое количество ходов разных илоядных животных (грунтоедов).

В минеральном составе мела доминирует кальцит, который может быть как биогенного, так и аутогенного происхождения, органические остатки обычно слагают значительную часть породы (до 75%). В главной массе они представлены скелетными оболочками планктонных водорослей-кокколитофоридов, а также фораминифер (иногда до 40%). Размер скелетных остатков составляет 5-10 мкм. Переменное, но иногда существенное значение (10-90%) имеет порошкообразный кальцит с частицами размером 0,5-2 мкм., менее значительно содержание более крупных частиц в виде микроскопических кристаллов кальцита. Изредка в мелу встречаются раковины моллюсков, скелеты мшанок, иноцерамов, остатки криноидей, морских ежей и лилий, кремневых губок, кораллов. В незначительном количестве, обычно до 5, реже до 10-12 % присутствуют пелитоморфные некарбонатные примеси, в основном терригенного, реже аутогенного происхождения: кварц, полевые шпаты, глинистые минералы (глауконит, каолинит, гидрослюды, монтмориллонит), опал, халцедон, пирит и др. Редко и лишь местами встречаются конкреции кремня, пирита и фосфорита.

В меловых толщах наблюдается развитие крупных выдержанных трещин - пластовых и вертикальных, заполненных меловой мукой. На поверхностных выходах сеть трещин сильно сгущается. При пропитке образцов мела маслом в них проявляются скрытые жильчатые структуры в виде переплетающихся мельчайших трещин, а также следы многочисленных ходов червей - илоедов. Во всех меловых м-ниях на различных участках (горизонтах) мел различается как по химическому составу, так и по физико-механическим свойствам.
Плотность 2690-2720 кг/м3; пористость 44-50%; естественная влажность 19-33%. При увлажнении прочность мела начинает снижаться уже при влажности 1-2%, а при влажности 20-30% прочность на сжатие увеличивается в 2-3 раза, при этом появляются пластические свойства. Природный мел практически не обладает морозостойкостью, после нескольких циклов замораживания и размораживания он распадается на отдельные кусочки размером 1-3 мм.

По физическим свойствам и структурным признакам выделяют три разновидности мела: белый пишущий; мергелистый, отличающийся большей плотностью и меньшей белизной, что обусловлено присутствием глинистых веществ; мелоподобный известняк - переходная разность от мела к известняку.
Нахождение

Мел представляет собой полузатвердевший ил тёплых морей, отлагавшийся на глубине от 30 до 500 м. Широко распространён в природе и характерен для отложений верхнего отдела меловой системы и нижнего палеогена, что связано с пышным развитием кокколитофорид. Накопления белого писчего мела являются специфической особенностью позднемеловой эпохи и встречаются почти во всех ярусах верхнего мела, начиная от сеномана и до масстрахта включительно. Мелоподобные известняки распространены в третичных отложениях, в палеозое меловые накопления не сохраняются, преобразуясь в различные известняки.

Наиболее значительная полоса отложений мела распространена в Европе, от реки Эмба в Западном Казахстане до Великобритании. Их мощность достигает нескольких сотен метров (в районе Харькова - 600 м). Мощный меловой пояс простирается через весь Европейский континент, включая север Франции, южную часть Англии, Польшу, проходит через Украину, Россию и смещается в Азию - Сирию и Ливийскую пустыню. Запасы мела распределены по территориям неравномерно: около 48-50 % запасов качественного мела с высоким содержанием карбоната кальция и магния, минимальным содержанием вредных примесей сосредоточены в России; около 32-33 % на Украине и немногим более 12% в Белоруссии. Имеются небольшие по запасам месторождения в Казахстане, Литве и Грузии. Общие балансовые запасы мела в России оцениваются в 3300 млн. т. при неограниченных прогнозных запасах.

Запасы самого крупного Себряковского (Волгоградская область, Россия) месторождения мела для производства цемента 890 млн. т. Практически неограниченные прогнозные ресурсы мела сосредоточены в Белгородской области (Россия), где разведано 29 месторождений мела с суммарными запасами 1000 млн. т., наиболее крупными из которых являются Лебединское, Стойленское и Логовское. При этом на Лебединское и Стойленское месторождения приходится 75 % разведанных запасов мела Белгородской области. Эти два месторождения эксплуатируются по добыче железных руд, где мел является вскрышной породой. Месторождения мела Воронежской области относятся к туронконьякскому возрасту. Мел имеет высокое содержание (до98,5%) и низкое содержание некарбонатных примесей (менее 2%), обогащён амфорным кремнеземом, залегает мел в непосредственной близости к поверхности и прикрыт элювием мела или четвертичными отложениями. Характерной особенностью мела месторождения Воронежской области является его водонасыщенность (содержание влаги достигает 32%, что вызывает серьезные затруднения при его добыче и переработке).
Практическое значение

В промышленности мел используют для производства извести, цемента, соды, стекла, школьных мелков. Применяют как наполнитель для резины, пластмасс, бумаги, лакокрасочных материалов. В сельском хозяйстве идёт для известкования почв и подкормки животных, в парфюмерии - для приготовления зубных паст и порошков. В бумажной промышленности в качестве наполнителя и отбеливателя применялся наряду с каолином. Мел - необходимый компонент мелованной бумаги, используемой в полиграфии для печати качественных иллюстрированных изданий. Молотый мел широко применяется в качестве дешёвого материала для грунтовки, побелки, покраски стен домов, для защиты стволов деревьев от солнечных ожогов. Использование мела как наполнителя и пигмента в производстве бумаги и картона может быть успешным при условии выполнения требований к этому виду сырья в отношении его оптических свойств и гранулометрического состава. Качество мела в основном определяется его химическим составом и для многих отраслей промышленности регламентируется государственными и отраслевыми стандартами; ГОСТ 17498-72 "Мел. Виды марки, основные технические требования"; ГОСТ 12085-73 "Мел природный обогащённый (применяемый в резиновой, кабельной, лакокрасочной и полимерной промышленности)"; ГОСТ 8253-79 "Мел химически осаждённый"; OCT 21-37-78 "Мел и известняк для минеральной подкормки сельскохозяйственных животных и птицы" и др.

Пригодность мела для производства извести и цемента определяется полузаводскими испытаниями. На 1 января 1985 в CCCP учтено 219 месторождений мела с балансовыми запасами, разведанными по промышленным категориям, 1680 млн. т. Кроме того, 31 месторождение мела с запасами 3534 млн. т учтено в балансе запасов цементного сырья. Запасы мела составляют 12% всех запасов карбонатного цементного сырья. Запасы самого крупного Себряковского (Волгоградская область РСФСР) месторождения мела для производства цемента 890 млн. т. Месторождения с запасами мела 20 млн. т и более считаются крупными. Большими запасами мела обладают Франция, Великобритания, ГДР, Дания. В 1984 в CCCP разрабатывалось 75 месторождений (все открытым способом) и добыто 12,4 млн. т; кроме того, 39,2 млн. т добыто на 17 месторождениях цементного сырья.

Жигулёвский комбинат строительных материалов (Куйбышевская область РСФСР) из известняков искусственным путём получает химически осаждённый мел в количестве 16,5 тысяч т в год. В США имеются месторождения мела только в центральных и южных штатах, но мел низкого качества, поэтому США ввозят мел высоких сортов из Франции, Великобритании и Дании.

Свойства Горной породы

• Тип горной породы: Осадочная горная порода
• Цвет: белый
• Цвет 2: Белый
• Текстура 2: однородная пористая
• Структура 2: тонкозернистая