проект по химии" Вездесущий кремний"

МОУ Оричевская средняя общеобразовательная школа №2

Проект

«Вездесущий кремний»

Авторы проекта:

                                                                                                Игнатьева Анастасия,

Быков Иван

ученики 9б класса

Консультант проекта:

Володина Т.В.

учитель химии

пгт. Оричи

2009г.

Оглавление

Обоснование актуальности проекта

В наше время люди мало интересуются природой, ее значением для своей жизни. Человек мало заинтересован узнавать больше, расширять свои знания. В этом учебном году мы изучали характеристики химических элементов Периодической системы Д.И.Менделеева. И взгляд остановился на кремнии, потому что  даже земная кора – почва, по которой люди ходят и на которой живут – состоят в большей степени из кремния. А ведь если подумать, сколько современный человек знает о его свойствах, его применении,  его соединениях, нахождении в природе? На уроках мы изучили основы, но нам захотелось подробнее изучить его и соединения, которые он образует, а также как им пользуется современный человек и ответить на вопрос: « Какое  значение кремний занимает в жизни человека?» Продуктом нашего проекта является компьютерная презентация, которая будет в дальнейшем использоваться при изучении этой темы на уроках химии.

Цель проекта:

изучить свойства кремния, исследовать области применения этого элемента и его соединений.

Задачи проекта:

1)Изучить и проанализировать информационные ресурсы по данной теме

2)Исследовать нахождение кремния в природе

3)Собрать информацию о его значении

4)Исследовать области применения кремния в нашем районе

5)Защитить проект

Сроки реализации проекта:

сентябрь -  июнь 2008-2009 учебного года

Этапы реализации проекта.

На подготовительном этапе мы исследовали и анализировали информационные ресурсы по теме. Кремний - второй по распространенности (после кислорода) элемент земной коры. В верхних осадочных слоях он содержится в виде глин, кварца и других соединений и составляет 27,6% состава земной коры.

В чистом виде кремний в природе не встречается. Наиболее распространен оксид кремния и силикаты.

Встречается в виде минерала кварца (кремнезем, кремень). В природе из этого соединения сложены целые горы. Попадаются очень крупные, до 40 т кристаллы кварца. Обычный песок состоит из мелкого кварца с различными примесями. Горный хрусталь - совершенно прозрачные кристаллы кварца. В зависимости от примесей он может приобретать различную окраску. Так, оксиды марганца и железа дают фиолетовый оттенок. Это аметист.

Желтоватый хрусталь - цитрин, дымчатый - раухтопаз. В нем могут находится и различные включения. Кошачий глаз включает в себя волокнистые материалы, «стрелы Амура» - включения оксида титана. Анализ лунного грунта показал присутствие оксида кремния (IV) в количестве более 40%. В составе каменных метеоритов содержание кремния достигает 20%.

Оксид кремния - кремень - сыграл важную роль в истории развития человечества. Именно с кремневых наконечников копий, ножей и топориков начинается истории большинства народов. Позже кремень стал источником огня - путешественники никуда не отправлялись без огнива. А глиняные дома, посуда, предметы быта! Трудно сказать, как бы развивался мир без стекла.

В наши дни все более необходим становится чистый кремний, как полупроводник. Так называемые «девять девяток чистоты» - 99,9999999% чистого кремния - первое требование к полупроводнику. Ни один из современных компьютеров не существовал бы без кремния. Тоже можно сказать и о ряде других технических средств. Велико значение различных веществ, основой которых являются соединения кремния. Это бетон, керамики, стекло.

В искусстве кремний тоже играл большую роль. Большинство драгоценных и полудрагоценных камней - соединения того же кремния. И опять же вспоминаются стеклянные, хрустальные и глиняные изделия.

Многое в соединениях кремния остается не до конца понятным.

Продолжаются исследования, выдвигаются новые гипотезы. Но многое уже известно. Попробуем разобраться в этом.

Кремний – элемент жизни.

Кремний - один из важнейших микроэлементов, входящий в состав нашего организма, это элемент жизни, нормальное его содержание в организме — естественный ключ к здоровью.

Кремний участвует в усвоении кальция, магния, фосфора, калия, натрия, серы, алюминия, кобальта и многих других элементов. При недостатке кремния 76 из 104 элементов не усваиваются организмом или усваиваются неправильно. Поэтому пользы от биодобавок не будет никакой пока человек не восполнит запасы кремния в своем организме. На фоне дефицита кремния возможно развитие различных заболеваний. Если кальций - это основной элемент формирования жестких тканей костей, то кремний - элемент, определяющий свойства гибких структур: соединительной ткани сухожилий:

1. стенок сосудов и желудочно-кишечного тракта;
2. желез внутренней секреции;
3. хрящей;
4. синовиальной жидкости суставов;
5. клапанов сердечно-сосудистой системы.

При переломах костей наш организм увеличивает содержание кремния в костях в 50 раз по сравнению с обычным состоянием. Как только кости срастутся, уровень кремния приходит в норму.

При дефиците кремния в крови, содержание его в стенках сосудов уменьшается. А кремний, обеспечивающий эластичность стенок сосудов и способный отвечать на команды мозга к расширению или сужению сосудов, замещается кальцием.

В 1957 году французские ученые М. Лепгер и Ж. Лепгер описали факты, подтверждающие, что при атеросклерозе у больных людей, как правило, очень низкое по сравнению со здоровыми, содержание кремния в тканях, составляющих стенки сосудов.

Они же экспериментально подтвердили, что введение в организм соединений кремния останавливает развитие атеросклероза и помогает восстановить нормальную чистоту и функции стенок сосудов.

Удивительные выводы об изменении стенок сосудов при поражении их атеросклерозом сделали советские ученые М. Г. Воронков и И. Г. Кузнецов.
Именно замещение кремния кальцием в тканях сосудов делает их жесткими, и они "не слышат" распоряжения мозга потому, что улавливать и преобразовывать электрические импульсы от мозга может только кремний. Кальций внедряется в стенки сосудов, обезызвествляет их. На жесткие шипы кальциевых включений в стенках сосудов начинает оседать холестерин.
Из-за недостатка кремния холестерин тоже не усваивается и не используется для создания новых клеток.

Общеизвестный факт, что ионы кремния, как и ионы серебра, очищают и обеззараживают воду, уничтожают даже холерные вибрионы и другие кишечные палочки, связывают и нейтрализуют примеси тяжелых металлов, хлорорганические соединения. В организме кремний стимулирует фагоцитоз, принимает участие в иммунологических процессах, улучшает сопротивляемость организма вирусным и инфекционным заболеваниям. Самыми страшными пожирателями кремния в организме человека являются глисты и грибы. Размножаясь в огромных масштабах, они заселяют практически все ткани человеческого организма.

Простое вещество и элемент кремний

Кремний - второй элемент в IV группе Периодической таблицы Д.И. Менделеева. Он находится прямо под углеродом и, следовательно, имеет сходные с ним свойства. На внешнем электронном слое у него четыре электрона, из которых в обычном состоянии два не спаренных. У кремния существуют соответствующие этому состоянию двухвалентные соединения,

например SiO. Но гораздо более естественным при обычных температурах для кремния является четырехвалентное состояние, при котором один из электронов «перепрыгивает» с s-подуровня на p-подуровень. Внешний электронный слой у кремния находится дальше от ядра, чем у углерода, сила притяжения валентных электронов к нему меньше, поэтому свойства кремния ближе к металлическим. Кристаллический кремний обладает металлическим блеском, является полупроводником. Последнее его свойство объясняется малой прочностью ковалентных связей, существующих между атомами кремния. Они начинают разрушаться уже при комнатной температуре. При дальнейшем ее повышении высвобождается большое количество свободных электронов. Полагают, что при абсолютном нуле идеально чистый и правильный кремний должен быть идеальным электроизолятором. Но идеальная чистота и абсолютный нуль недостижимы, поэтому мы обладаем хорошим полупроводником.

В природе существует три изотопа кремния с массовыми числами 28, 29 и 30. Преобладает (92,27%) легкий изотоп - кремний-28. Известны также несколько радиоактивных изотопов.

Кремний - активный элемент. В природе он не встречается в свободном виде, и большинство его соединений очень устойчивы. Несмотря на

распространенность кремния в природе, открыт он был сравнительно поздно.

В 1825г. выдающийся шведский химик и минералог Якоб Берцелиус сумел в двух реакциях выделить не очень чистый кремний. Это был аморфный серый порошок. Для этого он восстановил калием газообразный тетрафторид кремния SiF4. Новый элемент был назван силицием (от латинского silex – камень). Русское название появилось спустя девять лет и сохранилось до наших дней.

Кремний, как и углерод, образует различные аллотропные модификации. Кристаллический кремний так же мало похож на аморфный, как алмаз на графит. Это твердое вещество серо-стального цвета с металлическим блеском и гранецентрированной кристаллической решеткой того же типа, что и у алмаза.

Технически чистый кремний (95-98%) сейчас получают главным образом восстановлением кремнезема в электрической дуге между графитовыми электродами. Используется также способ восстановления кремнезема коксом в электрических печах. Такой кремний используют в металлургии как раскислитель, связывающий и удаляющий из металла кислород, и как легирующую добавку, повышающую прочность и коррозийную стойкость сталей и многих сплавов на основе цветных металлов. В сплавы его добавляют в небольших количествах: избыток кремния приводит к хрупкости.

Один из способов получения высокочистого полупроводникового кремния был разработан во второй половине XIX века русским химиком Н.Н. Бекетовым и был одним из первых способов получения кремния в промышленности. Он основан на реакции между парами цинка и тетрахлорида кремния. Для реакции берут высокочистые реагенты и проводят ее при 950°С в трубчатом реакторе, изготовленном из плавленого кварца. Элементарный кремний образуется в виде игольчатых кристаллов, которые потом измельчают и промывают соляной кислотой, тоже весьма чистой. Затем следует еще одна ступень отчистки - зонная плавка, и лишь после нее поликристаллическую кремниевую массу превращают в монокристаллы.

Есть и другие реакции, в которых получают высокочистый полупроводниковый кремний. Это восстановление водородом трихлорсилана SiHCl3 или четыреххлористого кремния SiCl4 и термическое разложения моносилана, гидрида кремния SiH4 или тетраиодида SiI4. В последнем случае разложение соединения происходит на разогретой до 1000°С танталовой ленте. Дополнительная очистка зонной плавкой следует после каждой из этих реакций.

Области применения соединений кремния

Соли кремниевых кислот чрезвычайно распространены в природе в

виде руд и минералов. Важнейшими силикатами являются алюмосиликаты,

на долю которых приходится более половины массы земной коры. Природные силикаты исчисляются многими сотнями представителей. К ним относят кварц, граниты, полевые шпаты, кристаллические сланцы (слюды), асбест.

Кварц - пьезоэлектрик. Где только не находит техническое применение кристалл кварца в виде пластинки! Например, кварцевые часы высокой точности служат для «хранения» точного времени, определяемого астрономическими методами. Точность суточного хода кварцевых часов

±0,001 с. Основной деталью пьезо-кварцевых стабилизаторов длины

радиоволн (частоты), преобразователей давления в электрическую величину

с точностью ±1,5%, преобразователей электрической энергии в звуковую

(громкоговорители и др.) и механическую (микрофоны, шумопеленгаторы,

ультразвуковая механика) является пластинка из кварца.

Характерная особенность кварцевого стекла - высокая термическая

устойчивость. Такое стекло можно сильно нагреть и сейчас же охладить в

холодной воде. Это объясняется тем, что у кварцевого стекла коэффициент

объемного расширения в 25 раз меньше, чем у обычного стекла. Кварцевое

стекло прозрачно как для видимого света, так и для ультрафиолетового.

Поэтому из кварцевого стекла изготавливают баллоны кварцевых ламп –

источника ультрафиолетовых лучей. Специальные медицинские кварцевые

лампы применяют для облучения ультрафиолетовыми лучами для

профилактики гриппа, лечения рахита и других заболеваний.

Граниты - одна из самых распространенных пород в земной коре –

прекрасный строительный и облицовочный материал. Незаменим гранит и

для монументальной скульптуры. Отполированный до зеркального блеска, он

создает неповторимую игру вкраплений, а необработанная, шершавая

поверхность создает особую выразительность, поглощая свет.

Полевые шпаты - сырье для керамической, фарфоровой, стекольной,

цементной и других отраслей промышленности. В строительстве их

применяют в качестве поделочных материалов. Кристаллические сланцы

(слюды) обладают высокой термостойкостью и высокими

электроизоляционными свойствами и находят применение в электротехнике,

радиотехнике. Они также используются как звуко- и теплоизоляционные

материалы.

Асбест - минерал с волокнистой структурой –

теплоизоляционный и огнеупорный материал. Широкое применение находят

слоистые минералы - слюды, тальк, каолинит. Драгоценные и

полудрагоценные камни - изумруд, топаз, аквамарин - хорошо образованные

кристаллы природных силикатов, окрашенные различными оксидами.

Искусственные силикаты также играют важную роль в жизни человека.

Знакомство человека со стеклом - первым искусственным силикатом –

произошло за 3500 лет до н. э.

Основной состав оконного стекла Na2О*CaO*6SiO2. Однако частичная замена натрия, кальция или кремния на другие элементы позволяет получать

разнообразные сорта стекла. Кварцевое, хрустальное, бутылочное, посудное,

электроламповое, зеркальное, пористое (пеностекло), защитное,

архитектурно-строительное, светотехническое, стекло для световодов и

стеклосфер, оптическое, лабораторное - вот далеко не полный их перечень.

Вводя внутрь стеклянного листа металлическую сетку, получают

армированное стекло. Трехслойное стекло (триплекс) изготавливают

склейкой листа пленки с двумя листами стекла.

Издавна человек научился применять химические соединения для

окрашивания стекла. В древности было известно, что стекло в зависимости

от примесей может иметь различный цвет: синий (от оксида кобальта СоО),

зеленый (от оксида хрома Сг2O3 или оксида меди СuО), фиолетовый (от

оксида марганца Мn2O3), розовый (от селена). Применялись и «глушители»

(соединения фосфора, мышьяка, сурьмы), придававшие стеклу матовую

белизну. Молочное стекло, например, получали, добавляя в стеклянную

массу касситерит (оксид олова). Рецепты соединений, интенсивно

окрашивающих стекло, сохранялись в строжайшей тайне и передавались по наследству из поколения в поколение.

Цветные стекла не утратили своего значения и в наши дни. Рецептура

получения цветных стекол непрерывно расширяется.

В начале XX в. стали применяться соединения селена, которые окрашивают стекло в красные, розовые и оранжевые тона. После внедрения в 30-х гг. оксидов редкоземельных элементов в промышленности палитра

художественного стекла значительно расширилась - была получена

недостижимая ранее полутоновая окраска всех цветов спектра.

При фотографических работах требуется красное освещение, поэтому

применяют стекла, содержащие ничтожное количество мелкодисперсного

золота. При медленном охлаждении стекла, мельчайшие частицы золота

равномерно распределяются по всей массе расплава. Вкрапленные частицы

неразличимы даже в микроскоп, но окрашивают стекло в интенсивно

красный цвет. Такое стекло носит название рубинового. Из рубинового

стекла сделаны пятиконечные звезды Кремля. Площадь остекления каждой

звезды составляет около 6 м2. Интересно отметить, что поверхность звезды

состоит из трех слоев: стекла: рубинового, хрустального и молочно-белого.

Верхний слой - рубиновое стекло разных оттенков. Это позволяет оттенить

лучистую форму звезд. Внутренний слой - молочно-белое стекло. В дневное

время красное стекло, освещенное снаружи, а не на просвет, кажется почти

черным. Прослойка молочного стекла отражает большую часть дневного

света, смягчая темноту рубинового стекла. Кроме того, молочно-белое стекло

хорошо рассеивает свет ламп накаливания, размещенных внутри звезды.

Промежуточный слой - хрустальное стекло - придает остеклению прочность.

Ведь на высоте башен Московского Кремля очень сложные атмосферные

условия: град, ураганный ветер и т. д.

Введение в стекло оксида алюминия А12О3 вместо оксида кремния (IV)

придает стеклу повышенную механическую прочность. Из такого стекла

изготавливают специальные бутылки для насыщенных углекислым газом

напитков (шипучих). Они могут выдерживать давление до 2106-3106 Па. В  1926-1928 гг. при разработке промышленного способа получения

синтетического каучука советский химик С.В.Лебедев исследовал реакцию

полимеризации бутадиена СН2 = СН--СН = СН2 под давлением. В эти годы в

Советском Союзе ощущалась нехватка в химическом лабораторном

оборудовании. В качестве реактора С.В.Лебедев использовал бутылки из-под

шампанских вин.

Стекла, защищающие от инфракрасных, ультрафиолетовых и чрезмерно ярких видимых лучей, получают, вводя различные красители. Такие стекла применяют как защитные приспособления при сварочных работах, в металлургии и пр. В некоторых случаях ставится противоположная задача – надо не поглощать, а, наоборот, хорошо пропускать те или иные лучи. С этой целью применяются увиолевые стекла. Они свободно пропускают ультрафиолетовые лучи, которые поглощаются обычными стеклами. Такими стеклами остекляют окна больниц, санаториев, оранжерей. Из них изготавливают лабораторное оборудование. Для получения увиолевого стекла используют известково-натриевые составы. Оксидов железа в стекле должно быть не более 0,01%.

Специальные стекла, устойчивые к различного рода радиоактивным

излучениям и потокам медленных нейтронов, получают, вводя в их состав

элементы с высоким порядковым номером - свинец, висмут, вольфрам и др.

Стекло, в котором практически отсутствует отражение (невидимое стекло),

создали польские специалисты из г. Зелена Гура. Такие стекла необходимы

как в науке и технике, так и в быту. Например, световые блики и отражения

часто мешают прочесть надпись за стеклом шкалы прибора, рассмотреть

картину и т. д.

Много затрачено сил, времени и средств учеными всего мира для создания световодов - стеклянного волокна высокой прозрачности, отражающего лучи света от внутренней поверхности. Луч света, проходя по такому волокну, не выходит за его пределы и может быть использован для передачи информации. На основе оптического волокна выпускаются детали приборов для радиоэлектронной, приборостроительной и других отраслей

промышленности. Трудно оценить перспективу использования световодов. Световой жгут для телефонной связи обеспечит 2000 телефонных переговоров одновременно. Можно транслировать одновременно две цветные телепередачи. С помощью световодов стало возможным проводить

ранее недоступные медицинские исследования внутренних поверхностей

органов, моделировать нервную систему высших животных и человека. Из

стекловодов делают «иглы», используемые для световых микроуколов ядра

живой клетки.

Весьма перспективны работы по применению волоконной оптики в

электронно-вычислительных устройствах. Их назвали ОВМ (оптические

вычислительные машины) в отличие от обычных ЭВМ. Благодаря им

появилась возможность введения в ОВМ прямой информации - речи,

изображения, текста и пр.

На практическом этапе мы создавали презентацию и посетили ОАО «Силикат».

Экскурсия на завод Стрижевский ОАО «Силикат»

Мы ездили на экскурсию по производству кирпича. Познакомились с продукцией, выпускаемой на заводе, с технологией производства кирпича, узнали, какое сырьё используется для получения силикатного кирпича разного цвета.

Технология производства силикатного кирпича.

Сырьём для производства кирпича является известь. Известь привозят по железной дороге и подаётся по транспортёру в бункера. Четыре поставщика сырья, среди них Пермь, Нижний Тагил. Известь измельчается в дробилке до размера 5-7см в диаметре. Из дробилки подаётся в мельницу, которая имеет две камеры. Одна с шарами, другая - цильбепс, где измельчённая до порошка известь встречается с песком, на выходе получается  вяжущее.

Песок привозят с горного цеха на приёмную решётку. Песок дренируется водой, чтобы стал влажным, и подаётся по транспортёру на очистку. Отходы отвозятся в горный цех. Другие отходы на увлажнение.

Вяжущее по пневмотрассе поступает в массозаготовительный цех, где под давлением смешивается с песком, затем в смеситель подаётся вода, увлажняется масса до 6-8%, нагревается до 700С. Используются стержневые смесители, где 40 стержнями масса растирается.

В лаборатории проводят анализ на активность CaO и MgO. Смесь поступает вверх, гасится 40-60 минут и подаётся на производство кирпича в прессовый цех, где изготовляют сырец незапаренный.

На заводе изготовляют цветной кирпич: розовый, желтый, зеленый, синий.

 Для  получения цветного кирпича используют красители:

-  сурик ( PbO) – розовый кирпич;

-  железоокисный краситель (1-2%) и охра (5-10%) - желтый кирпич;

-  фталоцианиновый краситель (0,5%) – зеленый и синий кирпич.

Незапаренный сырец подается в автоклав протяженностью 8м, где кирпич запаривается острым паром при t=200С, р= 8-12атм.  

Полученный кирпич грузится, упакуется и отправляется заказчику. ОАО Силикат предлагает новую услугу – доставку кирпича с разгрузкой гидроманипулятором.

Вес 1 СУР (силикатного утолщенного рядового)  кирпича - 5,1 кг, стоимость – 6,06 руб.

         Продукт  в лаборатории проверяют на прочность- предел прочности на сжатие (норма-150кг силы/см2).

         Во время экскурсии нам показали, как проводят проверку кирпича на прочность и определили прочность, полученного кирпича. Она оказалась равна214кг силы/см2  ,

что превышает норму.

Кроме этого, проводят пробу кирпича на изгиб, водопоглащение, на морозостойкость.

Таким образом, на заводе работают 5 цехов:

1. приемная решетка извести;
2. мельницы;
3. приемная решетка песка;
4. массозаготовительный цех;
5. прессовый цех и автоклав.

2 лаборатории:

1) до гашения;

2) после гашения смеси.

Информацию об истории создания завода мы получили в Оричевском районном историко-краеведческом музее, который предоставил нам материал и брошюру «60 лет Стрижевскому силикатному заводу». Сегодня ОАО «Силикат» - это огромное предприятие, с 60-летней историей, которое тонко чувствует современную складывающуюся ситуацию на рынке стройматериалов и недвижимости, проводит гибкую линию в вопросах маркетинга и сбыта.

                                                     Презентация
        При создании презентации мы использовали правила ее составления. Выбрав готовый шаблон оформления, мы стремились соблюдать единый стиль на протяжении всей презентации. Выбирали спокойные тона, использовав для фона и текста контрастные цвета. На первом слайде указали название презентации, ее авторов. На следующих слайдах отразили основное содержание.

Заголовки привлекают внимание, поэтому мы выделили  их цветом, шрифтом и выполнили в едином стиле.

На одном слайде содержится умеренное количество информации, так как люди могут одновременно воспринимать не более трех объектов. Все предложения сформулированы четко, каждое из них выражает определенную главную мысль.

Для заголовков выбрали более крупный шрифт, чем в основном тексте. Старались не использовать много разных шрифтов в одной презентации. Для показа выбрали четкие изображения с хорошим качеством.

В нашей презентации используются эффекты анимации, но мы не злоупотребляли ими, так как они не должны отвлекать внимание от содержания информации на слайде.

Приложения

Приложение 1

Знаете ли вы…

Что кристаллы горного хрусталя иногда достигают огромных размеров. В 1958г. в Казахстане был найден кристалл массой 70т.

Что стеклоделие существует много веков. В Древнем Египте оно возникло за 3000 лет до н.э. Цилиндр из стекла найден в Телль-Асмаре близ Багдада, который изготовлен в середине третьего тысячелетия до н.э.

В России первый стекольный завод начал производить стекло в 1635г.

Что в первой России химической лаборатории М.В.Ломоносов изготовил более 4000 опытных стекол. Эти работы легли в основу заводских методов получения цветных стекол. Из своего цветного стекла М.В.Ломоносов вместе с учениками выложил большую(42м2) мозаичную картину «Полтавская баталия», украшающую и сейчас здание академии наук СССР в Ленинграде.

Что в 1824г. каменщик Д.Аспдин в Англии получил патент на производство цемента, похожего на портландский камень, который добывали около города Портланда. Однако инженер Е.Г.Челиев (Челидзе) уже в 1817 – 1821гг. для восстановительных работ г.Москвы разработал способ получения цемента из глины и известняка. Но позже его приоритет был забыт.

Приложение 2

Кремниевая жизнь

Еще несколько лет тому назад американский профессор астрономии Том Голд высказал убеждение в том, что внутри Земли могла зародиться жизнь, основанная на кремнии и не имеющая ничего общего с привычными нам формами организмов. Научный мир отнесся к его гипотезе прохладно. А сегодня уже открыто и абсолютно доказано существование на Земле кремниевой формы жизни. Уникальный материал, подтверждающий наличие кремниевой формы жизни на Земле, которую автор открытия назвал Крей, опубликован А.А. Боковиковым. Его открытие было изучено в Томском отделении минералогического общества РАН (ТОМО РАН) и получило положительное заключение. К докладу прилагались 24 цветные фотографии, на которых можно было видеть различные этапы развития агатов и даже «рождение» маленького агатика. В течение семи лет А. Боковиков собирал и исследовал агаты - не мертвые камни, а, как было доказано им, живые организмы со многими признаками, свойственными белковой форме жизни, в частности:

-  Четко выраженная анатомия кремниевых организмов

-  Наличие полов

-  Размножение семенами и отпочкованием

-  Внутрикаменное развитие зародыша

-  Наличие кожи

-  Линька кожи

-  Регенерация кожи

-  Залечивание ран, трещин, сколов

-  Кристаллическое тело - хранилище наследственной информации

Чрезвычайно интересны наблюдения автора. Агат имеет четко выраженную анатомию: на цветных фотографиях, сделанных в ходе исследований, хорошо видно кожу, полосатое тело, кристаллическое тело. В данном случае кожей названа внешняя оболочка; полосатое тело - это мужское тело, а кристаллическое - женское. Последние - это, по утверждению автора, гены  агатов. Причем наличие полов в крее определено исследователем с большой достоверностью. Так, возникновение и развитие зародышей агата происходит только в кристаллическом теле и никогда полосатом. Автор предположил, что вокруг яйцеклетки, как и других биологических структур, существует биополе. Одна из разновидностей биополя - лазерное поле, способное излучать не только свет, но и звук. На акустические колебания клетка накладывает генетическую информацию, которая может осуществить партеногенез, т. е. половое размножение без оплодотворения яйцеклетки. Способностью звука переносить генетическую информацию объясняется и появление зародышей кремниевых организмов внутри целого и монолитного куска базальта. При повреждении поверхности агата появившиеся царапины и трещины вскоре затягиваются, сколы разравниваются, хотя от них остаются следы. Другие исследования показали, что глины тоже обладают признаками жизни. Л. Койн из Калифорнийского университета в Сан-Хосе нашла, что каолинитовые глины могут собирать энергию, которая выделяется при радиоактивном распаде, из окружающей среды, сохранять ее и высвобождать в тех случаях, когда структура глины нарушается определенным образом, например при ее смачивании или высушивании. Но это не все. Были обнаружены морские губки, образующие колонии на большой глубине. Их основа - кремниевые полимеры. Эти губки растут, питаются и размножаются без привычных для нас белковых структур. То, что эти организмы развивались на глубине, т. е. под давлением, и практически без света, доказывает особенность кремниевой жизни. Для других морских организмов - радиолярий, диатомей, морских звезд - диоксид кремния составляет основу скелета. Растениям кремний придает прочность, так как входит в состав механической ткани. Чем жестче стебель растения, тем больше кремния находят в его золе.

Встает вопрос: а имеет ли крей перспективу развития на Земле? Ведь существующие кремниевые формы жизни находятся на сравнительно низкой ступени эволюции, в то время как наша планета заселена развитыми белковыми существами. Я считаю, что это возможно, так как крей имеет другие состав и структуру, и, следовательно, кремниевая жизнь вообще не будет конкурировать с белковой. У них будут разные места обитания, пища. Но, возможно, крей не сможет развиваться в земных условиях, и тогда вопрос о конкурентоспособности отпадает.

Приложение 3

Ролевой диалог «Исчезновение элемента»

Володе очень не хотелось готовиться к уроку химии.

- Опять читать, учить. Обойдусь, одним элементом больше, одним меньше… Хоть бы совсем он пропал на Земле, - в сердцах подумал, зевая, Володя, - но чудес не бывает…

- Почему ты так думаешь, любезный Волька, что чудеса невозможны, - вдруг он услышал проникновенный голос.

- Кто вы? – с удивлением и внутренним страхом спросил Вовка.

- Я – простой волшебник по имени Хоттабыч, слыхал обо мне?

- Да, конечно, есть такая книжка и кинофильм старый, но это все фантастика, правда, прикольная.

- Я никого колоть не собираюсь, только прихожу на помощь ученикам, которые меня зовут в трудную минуту, - ответил старик.

- А разве я Вас звал?

- Конечно, кто просил уничтожить ненавистный тебе химический элемент с лица Земли, чтобы меньше уроков задавали по химии?

- да, но я только подумал об этом, и никого не звал, - смущенно ответил Володя.

- Одной твоей мысли мне было достаточно, чтобы прийти к тебе на помощь. Ну что? Пора его уничтожать?

- Постой, Хоттабыч, не торопись, дай подумать.

- Да что тут думать! – нетерпеливо заворчал старик. – Сейчас выдерну волосок из бороды , прочту волшебное заклинание «трах-тиби-дох-тох-тох» и …готово!

- Подожди, Хоттабыч, давай попробуем представить модель последствий его уничтожения. Надо ввести в компьютерную программу данные об этом элементе.

- Ты же не хотел учить, а теперь лезешь в книгу, ищешь какие-то данные… И вообще, что такое компьютерная программа? – не на шутку удивился старик.

- Дорогой Хоттабыч, как ты бездарно отстал со своими бородатыми чудесами от современной науки и техники!

Вот, посмотри, это компьютер, который позволит нам очень быстро просчитать и спрогнозировать варианты любого события.

- Как интересно! Это просто фантастика! – воскликнул волшебник.

- Итак, вводим данные об этом элементе:

1. его 26% в природе,
2. по распространению в земной коре занимает второе место,
3. образует оксиды с валентностью (IV),
4. его оксиды являются основной частью песка и глины,
5. в виде кристаллов входит в состав горных пород,
6. образует бесцветные кристаллы кварца и горного хрусталя,
7. на его основе создано промышленное производство керамики, стекла, цемента…

Прогноз готов!

Хоттабыч, мы с тобой чуть не совершили преступление против всего человечества!

- Что-то случилось, мой юный друг?

- Да хорошо, что ничего не случилось!

А теперь, представь себе, какая вырисовывается ситуация при исчезновении этого элемента.

Встает человек утром с постели, подходит к зеркалу, а вместо него – пустая рамка, ищет очки, а от них лишь одна оправа; вдруг он ощущает порывы ветра, так как в доме нет ни одного окна; от ужаса человек хочет выпить глоток воды, но не  может найти ни одной чашки, стакана – вообще нет никакой в доме посуды – все бесследно исчезло! И это только начало ужаса…

Далее треск, грохот – рушатся потолок, стены, они летят и рассыпаются, превращаясь в пыль и песок… Параллельно с этим выделяется огромное количество кислорода, которое меняет состав воздуха, то есть земной атмосферы!

А самое страшное, что впоследствии почти целиком исчезает земная кора, испаряются океаны и не существует больше жизнь на Земле…

- О мудрый из мудрейших, мой дорогой друг, как ты смог такое узнать?

- Да, Хоттабыч, нельзя, оказывается, без знаний чего-либо желать или неоправданно отрицать, даже в своих фантазиях. Даже мысленно! Все в нашем мире взаимосвязано и исчезновение химических элементов может привести к катастрофическим последствиям. В этом мы с тобой только что убедились сами!

А если мы заглянем в прошлое, то увидим, что этому элементу человечество обязано развитием цивилизации с самых первых ее шагов.

Представь, сидят в пещере два первобытных человека, им холодно, они не смогли сохранить огонь после удара молнии…Как быть? Один из них берет два камня и бьет ими друг о друга, сыплются искры, начинает тлеть сухой мох, вспыхивает спасительный огонь! Другой соплеменник привязывает к палке камень и идет на охоту, а затем на костре они приготовят себе пищу…

- Дорогой Волька, после общения с тобой я могу сказать, что твой характер, несмотря на небольшую лень, мне напоминает свойства этого элемента. Ты не поддался моим уговорам уничтожить этот элемент, а решил твердо убедиться в последствиях, которые могут произойти при его исчезновении. Молодец!

Володя проснулся и решил, что все-таки химия – это наука, значением которой не стоит пренебрегать, а чтобы не снились кошмары, надо готовиться к каждому уроку.

Приложение 4

Загадки на тему: «Силикатная промышленность»

- На топтале был,

   На кружале был,

   На пожаре был.

   Молод был –

   людей поил.

  (Глиняный горшок.)

- На улице мерзнет,

  а в доме не мерзнет.

  (Оконное стекло.)

- Я серый порошок,

  Пока мой дом – мешок,

  Но лишь напьюсь воды, в момент

  Окаменею. Я…

(Цемент)

Приложение 5

Интересные сведения, связанные с производством керамики, стекла и цемента.

Керамика. Глиняные изделия известны и широко используются уже 7000 лет. Едва научившись ходить, ребенок получал как самую веселую забаву глиняную свистульку. В сенокосную пору не было ничего приятнее, как испить из кувшина-квасника прохладный напиток.

Керамические материалы можно назвать старожилами среди веществ, изготавливаемых людьми для своих нужд. Тем не менее, им и в будущем отводится большая роль, так как по своим основным свойствам (твердость, химическая стойкость, высокая износоустойчивость, термостойкость) они отвечают самым высоким требованиям. В настоящее время из керамических масс производится не менее 60 тысяч изделий – от ферритовых сердечников с булавочную головку до гигантских (высотой с дом) изоляторов для установок высокого напряжения.

Широко применяется кирпич разных видов: крупноформатные кирпичные блоки, пористый и пустотелый кирпич, отличающийся хорошими теплоизоляционными свойствами, закаленный кирпич. Правда, себестоимость кирпича почти на 40% выше, чем силикатного бетона.

Из фарфора и фаянса создают красивые и яркие сервизы, чашки, тарелки, статуэтки, вазы, игрушки. Крупный центр художественной керамики - село Гжель под Москвой.

Фаянс отличается от фарфора более высокой пористостью и водопоглощением. Фаянс обжигают при более низкой температуре, чем фарфор.  

Фарфорист - одна из старейших профессий в России. Так называют себя люди, делающие фарфор. Слово «фарфор» персидского происхождения, оно обозначает керамические изделия из особого материала. А первые фарфоровые изделия появились в Китае. В России состав фарфоровой массы был разработан Д. И. Виноградовым в 1747г. С тех пор появился у нас фарфор - покрытый глазурью и неглазурованный, или, как  его называют, бисквит. Одна из главных профессий в производстве фарфора – точильщик фарфора. Ему предшествует работа другого мастера – скульптура по фарфору, в старину его называли лепщиком. Другие делают роспись по фарфору. Здесь имеет значение каждый завиток. Крытельщицы покрывают готовую продукцию краской, которая становится фоном для рисунка. Граверы, вооруженные лупами, вырезают рисунки. Форматор находит способы изготовления изделий без брака.

Стекло. «Мир вокруг нас – громадная экспозиция областей применения стекла» (М. В. Артамонов). Глухо звучит керамика, в ней свой секрет. Музыка стекла вся на виду, особенно музыка хрусталя – она самая звонкая.

Изделия из стекла известны 5000 лет. История изобретения этого ценнейшего продукта человеческой цивилизации уходит корнями в незапамятное прошлое. Она была овеяна легендами уже во времена Плиния - государственного деятеля Древнего Рима (начало нашей эры). «В Финикии есть река, - писал он, - содержащая вблизи своего устья  блестящий песок. Этот песок в течение столетий служил материалом для производства стекла. Согласно легенде однажды там пристал гружённый содой корабль. Люди варили на берегу еду и грели котлы на кусках соды. В жару последние должны были сплавиться в прозрачную массу. Так было изобретено стекло».

В России стекло известно давно. Большое влияние на развитие стеклоделия и совершенствование научных основ и технологии производства стекла оказал М.В.Ломоносов, получивший в 1752г. ссуду для «делания изобретённых им разноцветных стёкол и из них бисеру, принизок и стеклярусу и всяких других галантерейных вещей и уборов». Завод в Гусь – Хрустальном – один из старейших в России.

В наше время производится свыше 30 тыс. самых разнообразных изделий из стекла. Стекло может, например, обернуться тончайшей шелковистой нитью, которая произвела переворот в телевизионной, фото – и кинотехнике.

Стекловар и выдувальщик – это редкостные профессии, их работа – настоящее искусство. Стекловар должен хорошо знать режим варки стекла, технологию, происходящие в стекломассе химические реакции. Самый интересный цех тот, где работают выдувальщики.

В стеклоделии есть свои направления, тенденции, своя мода. Они зависят не только от стеклодувов, но и от обработчиков стекла – алмазчиков, гравёров, шлифовальщиков, полировщиков. Но скульптором остаётся выдувальщик. Настоящий мастер не приемлет моду на прессованный хрусталь. Во всех каталогах мира, несмотря на веяния моды, остаётся особым образом обработанный хрусталь, известный как «русский камень», - речь идёт о рисунке, напоминающем бриллиантовую огранку.

Цемент. Этот «хлеб строительства» был известен ещё древним римлянам, которые получали его из вулканического пепла и жжёной извести. В настоящее время главнейшим видом цемента является портландский цемент, который получается сильным прокаливанием смеси известняка и глины. Мощные залежи цементного камня находятся на Черноморском побережье Кавказа от Новороссийска до Сочи. Но в основном цемент получают из искусственной смеси глины и известняка.

Цемент – самая важная и самая дорогая часть бетона, который является лидером среди всех силикатных материалов, как и вообще среди всех массовых химических продуктов.

Процесс обжига сырья производит машинист вращающихся печей (обжигальщик). Он разжигает печи, доводит их до нормального режима, следит за работой автоматических устройств, по показаниям приборов и данным лабораторных анализов контролирует количество и качество продукции.

Информационные ресурсы

1. Аликберова Л.Ю. Занимательная химия. М.: АСТ – Пресс, 1999.

2. Габриелян О.С. Химия 9кл.: учеб. Для общеобразоват. Учеб. Заведений. – 4-е изд., перераб. – М.: Дрофа, 2001. – 224с.

3.Кринцман В. А. Книга для чтения по неорганической химии. Ч. II. Учеб. Пособие для учащихся 9кл./ Сост. В.А.Кринцман.- 2-е изд., перераб., доп.- М.: Просвещение, 1984.-320с.

4.Ликум.А. Все обо всем. Популярная энциклопедия для детей. Компания «Ключ – С» Филологическое общество «Слово» АСТ. Москва 1995

5.Сгибнева Е.П., Скачков А.В. Современные открытые уроки химии 8 – 9 классы – Ростов н/Д; издательство «Феникс», 2002. – 320с.

 6. Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Книга по химии для домашнего чтения. – М.: Химия, 1994г. – 400с.

7. Фельдман Ф.Г., Рудзитис Г.Е. Химия: Учебник для 9 кл. ср. шк. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 1992. – 176с.

8. http:// www. chemistry.ru

 9.http:// www. wikipedia.org

10.http:// www.zavuch.ru