Ее Величество - Глина

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 76»

Ее Величество глина!

Выполнила

ученица 8 «А» класса

Гавва Вера

Руководитель:

учитель химии

Царева Т.В.

Саратов, 2012

План

1. Введение
2. Основная часть

1. История гончарного производства
2. Глина. Виды глин.
3. Современное гончарное производство
4. Разновидности керамических изделий.
5. Производство керамических изделий.

3. Заключение.
4. Источники информации.

Бог слепил человека из глины, и остался у него неиспользованный кусок. 
— Что ещё слепить тебе? — спросил Бог. 
— Слепи мне Счастье, — попросил человек. 
Ничего не ответил Бог и только положил человеку в ладонь

оставшийся кусочек глины...

Введение

Что может быть общего между горшком, кирпичом, карандашом? Все они являются между собой родственниками! Оказывается, эти предметы объединила в один род глина. А печной горшок – старший в этом роду. Привыкая к тем или иным предметам, мы перестаем замечать их, ценить так, как они того заслуживают. Нам даже  невдомек, что ценность их определяется не простотой или сложностью, не красотой дизайна (хотя это тоже  важно), а самим их существованием, наличием их в нашей жизни. Так и я: не обращала особого внимания на всякие горшки и чашки, пока…

Пока однажды наш класс не отправился на экскурсию в гончарную мастерскую, где у меня и возник интерес к глине. Мне захотелось побольше узнать о процессе приготовления глиняных изделий.

А всякая ли глина подходит для гончарного дела.

Цель работы: изучить состав и разновидности глин, познакомиться с видами керамических изделий и способами их производства, выделить большое значение осадочной породы  - глины для массового гончарного производства. 

Основная часть

История гончарного производства

Когда учёные-археологи  проводят раскопки древних курганов, часто  они находят  обломки посуды, а иной раз и целые чаши, горшки. Они сделаны были первобытным  человеком из глины.  Учёные радуются каждому глиняному черепку, они изучают его и стараются понять, как выглядел горшок, когда он был ещё цел и варил еду на очаге в пещере древних людей. Ведь такие печные горшки существовали даже в те далёкие времена, когда не было ни ложек, ни вилок, а ножи делали из камня, потому что люди ещё  не умели добывать железо. Древние  люди обнаружили, что обожжённая в огне глина  приобретала твёрдость. Быть может, это и побудило людей делать посуду из глины, в которой можно было варить пищу. Обожжённая глина была новым, не встречающимся в природе материалом, созданным людьми. На некоторых черепках удалось обнаружить отпечатки пальцев. Потрясающе: до нас дошли следы первобытных людей, чьими руками была сделана древняя неуклюжая посуда, от которой ведёт свой род столько замечательных и нужных вещей!

Чем больше давала земля хлеба, тем больше требовалось и посуды. Её изготовление стало делом мастера-гончара. Чтобы работа шла быстрее, а посуда была красивее, гончары изобрели особый станок – гончарный круг.Первобытные люди обжигали свои горшки на костре или на очаге. А мастера-гончары придумали удобную печь для обжига посуды – горн.

Первые глиняные таблички встречались у шумеров (4 тыс. лет до н.э.). Шумеры - древний народ Месопотамии, когда-то проживавший в междуречье Тигра и Евфрата, изобрели особый вид письма – клинопись. Его форму во многом определил писчий материал — глиняная  табличка, на которой, пока глина ещё мягкая, деревянной палочкой для письма или заострённым тростником выдавливали знаки. Расшифровав эти записи, ученые узнали, что шумеры создали высокоразвитую цивилизацию.

Начало гончарного дела у славянских народов также относится к доисторическому времени (Киевская Русь, X век). Высшего же расцвета гончарное дело достигает у нас в XVII столетии, оставившем многочисленные памятники украшений из изразцов.

Наши учёные — М. В. Ломоносов, Д. И. Менделеев, а также крупный ученый-керамик Д. И. Виноградов (изобретатель русского фарфора) и многие другие внесли огромный вклад в развитие отечественной керамической промышленности.

Глина. Виды глин.

Глина– мелкозернистая осадочная порода, способная образовывать с водой пластичную массу, которая сохраняет придаваемую ей форму. Главные компоненты: SiO2 (30-70%), Al2O3 (10-40%), и H2O (5-10%).Большинство глин — серого цвета, но встречаются глины белого, красного, жёлтого, коричневого, синего, зелёного, лилового и даже чёрного цветов. Окраска  обусловлена примесями ионов — хромофоров,  в основном железа (III) (красный, желтый цвет) или  железа (II) (зеленый, синеватый).В природе эта глина имеет зеленовато-коричневую окраску, которую ей придаёт оксид железа (Fe2O3), составляющий 5-8% от общей массы. При обжиге такая глина приобретает красную окраску. Красная глина очень эластична, она легко разминается и выдерживает нагрев до 1100˚С.

Месторождения  белой глины (каолин)встречаются во всём мире. Во влажном состоянии она серая, а после обжига приобретает цвет слоновой кости. Этой глине свойственна эластичность и полупрозрачность из-за отсутствия в её составе оксида железа. Белая глина – исходный материал для производства посуды, кафеля и сантехники.

Цветная глина содержит оксид металла или красочный пигмент. Пигменты – это неорганические соединения, которые окрашивают глину и глазурь. Пигменты делятся на две группы:

1. Естественного происхождения оксиды. Например, оксид хрома (Cr2O3) придаёт глине оливковый цвет, оксид магния (MgO) – пурпурный, оксид никеля (NiO2) – серовато-зелёный.
2. Красящие вещества, получаемые промышленным способом.

Современное гончарное производство.

Гончарное производство — обработка через обжигание глины для превращения её в предметы домашнего обихода, в строительные материалы  и различные украшения, то есть керамика вообще.

Включает три главных класса производств:

1. приготовление обычных строительных кирпичей и черепицы;
2. производство различной глиняной посуды
3. приготовление фаянсовых и фарфоровых изделий, как предметов более изысканной домашней обстановки.

Изделия, изготовляемые в наше время, различаются между собой не столько степенью отделки, сколько, прежде всего, составом массы, из которой выделываются, и родом глазури, которой поливаются. Все изделия керамики в этом отношении разделяются на 2 группы: плотные (примером служит фарфор) и пористые (фаянс или майолика, изделия гончарные обыкновенные, а также кирпич и черепица).

Изделия, получаемые из встречающихся в природе и искусственно приготовленных пластических смесей глины или каолина с другими веществами называют «керамическими изделиями». Легко формующейся или «пластической» называют вязкую массу, которой при незначительном давлении можно придать любую форму, причем эта форма сохраняется и после прекращения давления. Важнейшие керамические изделия и их характерные свойства приведены в приложении 1.

Разновидности керамических изделий.

Фарфор был известен в Китае уже в самые древние времена, а в Европе его стали изготовлять фабричным способом впервые в Мейссене (с 1710 года). Фарфор был получен при сильном прокаливании («обжиге») пластичных масс, изготовленных перемешиванием каолина (фарфоровой земли) с порошкообразным полевым шпатом и  кварцем с добавлением небольшого количества воды. Если температура обжига не слишком высокая, то форма изделий сохраняется, только объём сильно уменьшается, так как фарфор «садится» при обжиге. Одновременно масса («черепок») становится плотной (водонепроницаемой) и звонкой.

Для изготовления твёрдого фарфора обычно применяют около 50% каолина, 25% полевого шпата и 25% кварца. При обжиге каолин сначала отдает конституционную воду. Затем он разлагается на Al2O3  и SiO2, которые растворяют в стеклообразно размягчённом полевом шпате. При дальнейшем повышении температуры полевой шпат растворяет в возрастающих количествах крупнокристаллический кварц. По мере того, как полевой шпат обогащается двуокисью кремния, из него осаждается муллит, т.к. с увеличением содержания SiO2 растворяющая способность полевого шпата по отношению к муллиту понижается. Поэтому готовый фарфор состоит из стекловидной основной массы, которая пронизана тесно сплетенными между собой иглами муллита и оставшимися нерастворёнными зернышками кварца (и крохотными пузырьками воздуха). Как правило, обжиг производят дважды. После первого обжига, так называемого «сырого обжига», идущего приблизительно при 900˚, на фарфор наносят прозрачную глазурь: полученные после сырого обжига ещё пористые черепки быстро погружают в глазурную массу – водную суспензию каолина, глины, полевого шпата и мрамора. При нагревании из неё образуется тугоплавкое стекло. Последующим высушиванием (около 1450˚) производят окончательный обжиг. Часто фарфор подвергают еще третьему обжигу в муфельной печи при красном калении после нанесения красок, т.е. перетертого со скипидаром мелкоизмельчённого цветного стекла. Большей стойкостью обладают краски для «острого» огня или подглазурные краски, наносимые на неглазурованный черепок. Однако существует немного красок, для которых этот метод возможен. Окончательно отожженный без глазури фарфор называют бисквитным. Вместо процесса формования фарфоровой массы, основанного на её пластичности, фарфоровую массу можно перевести в жидкое состояние добавление незначительного количества щелочи и отлить в форме из гипса. В результате поглощения воды обожженной гипсовой формой наступает быстрое отвердение фарфорового изделия. Фарфор не только для изготовления домашней посуды и художественных изделий, но также, и при том в весьма широкой степени, для изготовления химической посуды, а благодаря его электроизоляционным свойствам – для изготовления изоляторов.

От обычного или твердого фарфора отличается мягкий фарфор, из которого изготовляют главным образом художественные изделия. В  мягком фарфоре содержится меньше каолина и соответственно этому больше «плавней», например, полевого шпата, мела. Такой фарфор в соответствии с его легкоплавкостью подвергают обжигу при менее высокой температуре (обычно при 1200-1300˚) . Поэтому легко удается произвести его многоцветное подглазурное раскрашивание.

Фаянс, как и фарфор, белого или почти белого цвета, однако он мягче, так что сталь оставляет на нём царапины; он легче ломается, порист, поэтому в большинстве случаев его необходимо покрывать глазурью. Фаянс получают из смеси глины, кварца, щелочи и сурика, иногда добавляют ещё окрашивающие окислы. Фаянс обжигают дважды: сначала без глазури при 1200-1300˚ (сырой обжиг), а затем несколько слабее с глазурь (окончательный обжиг). Из тонкого фаянса делают мойки, ванны для купания и т.п. Некоторые сорта фаянса часто окрашивают титановой кислотой в бледно-кремовый цвет (умывальники). Примерами неглазурованного фаянса служат глиняные сосуды, глиняные трубка и т.п.

Фаянс имеет грязновато-серый пористый излом. Поэтому его покрывают глазурью, которая благодаря прибавлению двуокиси олова имеет белый цвет и непрозрачна. Раньше фаянс часто применяли для изготовления дешёвой посуды; однако фаянс изготовленный Веджвудом в Англии, почти совершенно вытеснил обычный фаянс из домашнего обихода. Более тонкий фаянс пригоден для художественной керамики. По своим свойствам фаянсу приближается майолика, покрываемая цветной глазурью.

Терракота тоже пористый гончарный продукт. По сути это обожженная  каменная масса, состоящая из очищенной  глины и обращенного в порошок гончарного боя, без глазури.  Терракотой называют керамические неглазурованные изделия из красной глины с пористым строением. Применяется в художественных, бытовых и строительных целях. Из терракоты изготавливается посуда, вазы, скульптура, игрушки, изразцы, черепица, облицовочные плитки и архитектурные детали.

Обычные гончарные изделия, например горшки для цветов, глиняная посуда, также имеют пористый излом. На них наносят глазурь, содержащую большей частью свинец; окрашена она обычно добавленными к ней окислами металлов. Окись железа дает желтую, а вместе с двуокисью марганца – коричневую окраску; медь окрашивает глазурь в зелёный цвет.

Обожженный кирпич формуют из глины и затем подвергают обжигу. Вследствие содержания в глине окиси железа кирпичи большей частью окрашены в красный цвет. Кирпич обладает большой пористостью, т.к. обжиг ведут при относительно низкой температуре. Сильно обожженный, плотный и очень крепкий кирпич называют клинкером.

Огнеупорными называют такие материалы, которые, не плавясь, выдерживают нагревание при высокой температуре (по крайне мере 1600˚). Наиболее употребляемым огнеупорным материалом является шамот, который состоит из смеси двух сортов глин: обожженной до спекания, возможно более огнеупорной глины (собственно шамот) и красной пластичной глины (связывающая глина). Существуют особые месторождения глин, которые в первую очередь идут на изготовление шамота. Шамот, который содержит обычно около 42-45% Al2O3 и 50-54% SiO2, прежде всего применяют для футеровки топок, высокотемпературных печей и рекуператоров. Для коксовых, керамических печей и для печей сталелитейной промышленности (например, печи Сименса – Мартена) используют в большинстве случаев (впервые полученный в Англии) динас. Его приготовляют обжигом грубозернистого кварцевого песка, смешанного с небольшим количеством известковой массы или глины. Глинистый динас содержит 15-17% Al2O3 и 80-83% SiO2. Он размягчается при 1350˚, однако плавится только выше 1650˚. По огнеупорным свойствам его превосходит известковый динас или силикатный камень (с содержание 1,5-4% CaO, 0,3-2% Al2O3 и 94-96% SiO2), который плавится только при 1700-1750˚. Его и применяют в первую очередь в печах Сименса – Мартена. Ещё большей огнеупорностью обладают так называемые силлиманиты, которые получают обжигом при высокой температуре силлиманита, цианита или андалузита (минералов одного состава Al2SiO5, но различного внутреннего строения), вследствие чего образуется муллит, 3Al2O3•2SiO2, который, как уже было отмечено является составной частью твердого фарфора.

Из огнеупорных веществ, не содержащих SiO2 или содержащих её в очень небольших количествах, следует назвать боксит, динамидон, магнизит и доломит. Высокими огнеупорными свойствами обладают магнезия, двуокись циркония и главным образом графит (в отсутствии воздуха).

Производство керамических изделий.

Процесс приготовления глиняных изделий состоит из нескольких последовательных этапов. Первый этап – формование, которое ведется различными способами, в зависимостиот рода изделий. Кирпич, например, делается в формах или рамах, которые ставятся одна на другую правильными рядами. Горшки формуются на очень древнем инструменте - гончарном круге. Для производства архитектурных украшений из глины, т.е. терракоты (капители, кронштейны и пр.) сперва изготавливается модель из дерева или чугуна. По ней отливают из гипса форму и набивают её глиняной массой. После формования изделия из глины сушат до остаточной влажности 2-4%- это второй этап гончарного дела. При этом изделие приобретает достаточную для обжига прочность, Процесс сушки является самым ответственным при изготовлении керамики. Малейшие неточности порождают брак: трещины, деформацию, отскакивание приставных частей изделия. Физические основы процесса сушки состоят в том, что влага, находящаяся на поверхности изделия испаряется, а из внутренних слоёв на поверхность просачивается новая влага. На некоторые виды керамических изделий для улучшения их свойств или в декоративных целях наносят различного рода покрытия - глазури.  Они бывают бесцветные, окрашенные, блестящие. Состав глазурей чаще всего выражается молекулярной формулой Зегера и содержит: R2О - щелочные оксиды (например, Nа2О и К2О), RО – щелочно-земельные оксиды (например, СаО и МgО), R2О3 - полуторные оксиды (например А12О3 и Fе2О3), RО2 - кислотные оксиды (например,  SiO2), R2О3 - кислотные оксиды (типа В2О3 и Р2О3) и молярные доли оксидов, входящих в состав глазурей. Обжиг - один из самых ответственных этапов изготовления глиняных  изделий. Во время обжига в глине происходят сложные процессы, сопровождающиеся удалением влаги, распадом одних и образованием других веществ. Только после него глина превращается в искусственный силикат, называемый керамикой. В результате она обретает прочность, твердость, не боится воздействия воды, огня и многих химических веществ.

Заключение.

Как делают карандаш? Дерево, графит для стержня и…глина! Зачем глина карандашу? Ведь карандаш – не кирпич. Глина нужна, чтобы сделать графитный стерженёк прочнее и твёрже. Чем больше примешать к графиту глины, тем он будет твёрже писать. Оттого и указывают на карандашах буквы: М – мягкий, Т – твёрдый, ТМ – средний.

Компонентами для приготовления графитового стержня карандаша  служат графит (С) и белая глина с химическим составом Al2O3(39,5%), SiO2 (46,5%) и H2O(14%).

А можно ли глину заменить пластилином? Можно проанализировать их свойства:

Проанализировав свойства этих материалов, можно сделать вывод,  что основным и наилучшим материалом для лепки является глина. Она эластична, хорошо формуется, высохшее изделие обладает достаточной крепостью, сохраняет форму, хорошо принимает любую краску.

Много веков назад люди познали свойства замечательного подарка природы – глины. Ярко горели костры, обжигая первые глиняные горшки первобытных людей. Теперь же миллионы тонн глины перерабатываются на фабриках для получения сотен различных предметов, необходимых людям. Да что там говорить: все здания, школы, дома, в которых мы живем, сделаны из глиносодержащих материалов!

Смело можно признать глину царицей среди других осадочных пород нашей Земли.

Список литературы

1. М. Ильин, Е. Сегал. Рассказы о том, что тебя окружает. Изд-во «Детская литература», Москва, 1970.
2. Энциклопедия для детей «Аванта+». Химия. Том 17.-М.:Аванта+, 2002.
3. В.Л. Янин. Археология. Изд-во Московского университета, 2006.
4. Фотографии из семейного архива автора.
5. http://www.nueva-acropolis.es/Anuario2007/img_big/OINARUS-2007-039.jpg
6. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2c/Clay-ss-2005.jpg
7. http://ceramicspottery.ru/article/195/2/?PHPSESSID=61ed54f67a7da8dfa552dded1fbad9ab
8. http://images02.olx.ru/ui/2/30/74/20872674_1.jpg
9. http://kazap.ru/sites/default/files/e704c3bf18ef7c62c8f1f6b8c70c7f54.jpg?1304070205
10. http://genby.ru/tovari/2582-2011-04-26-00-39-59
11. http://makeit-up.ru/upload/image/disquiet/01.jpg
12. http://www.findavatar.ru/pub/images/572/7105306.jpg
13. http://static2.aif.ru/pictures/201201/Gor_1(1).jpg
14. http://img.lenta.ru/news/2008/10/30/hebrew/picture.jpg
15. http://img-fotki.yandex.ru/get/4402/samurskiy.20/0_50061_ea7626f0_orig
16. http://artkeramica.ru/img/photo/photo_2450_big.jpg
17. http://www.istoiarusi.ru/wp-content/uploads/2009/06/gonchar.jpg
18. http://serg-klymenko.narod.ru/Other_World/Photo/Ukraine.Vyshgorod/IMG_5738.jpg
19. http://www.booksite.ru/enciklopedia/job/9.jpg
20. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e6/Potter_at_wheel.jpg
21. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/20/Faience-luneville-saint-clement.jpg
22. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/ce/Quartz_Br%C3%A9sil.jpg
23. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1d/Feldspar-Group-291254.jpg
24. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/97/Hall_of_China_04.JPG

Приложение 1

Важнейшие керамические изделия и их свойства

Где залегает глина?

Глина залегает обычно по берегам рек, ручьёв, при дорогах, в специальных карьерах.

Как её заготовить?

1. Очистить от примесей и загрязнений: камешков, корней.
2. Раздробить молотком большие комки глины.
3. На дно ведра налить  немного воды, а сверху покрыть клеёнкой, герметично упаковать.
4. Перед лепкой в глину добавить немного воды, замести до густого состояния теста, скатать шарики.
5. Хранить в двойном полиэтиленовом мешке без доступа воздуха в прохладном влажном месте.

А можно заготовить глину ещё так.

Сосуд для содержания подготовленной глины — дубовая неглубокая кадочка или ящик. Положив в ящик нужное количество глины в кусках, заливают ее водой примерно так, чтобы вода покрыла глину, и дают стоять, пока вода не всосется, отнюдь не размешивая глины; затем дают глине стоять с открытой крышкой, пока излишек воды не испарится. По роду работы оставляют больше или меньше воды в глине, а если спешно, то выкатывают из недостаточно плотной глины шары и дают им проветриться.
       Крышку необходимо каждый день открывать, чтобы обменять воздух над глиной, так как глина бродит, особенно в тепле, и может образоваться неприятный запах, если ее не проветривать. Глину хранят в сыром и прохладном месте.

Как определить пригодность глины для лепки?

Глина

Скатать глиняную баранку и согнуть её в кольцо

Есть трещина

Нет трещины

Тощая

На поверхности есть матовый блеск

При разминании не крошится, не пристаёт к ладоням

эластична

Жирная

Пригодна для лепки

Непригодна для лепки