Конспект урока по теме "Химия в руках художника"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Гимназия №32»

г.Нижнекамск Республика Татарстан

Конспект интегрированного урока по химии и технологии
в 8 классе
«Химия в руках художника»

Подготовили:

Валеева Елена Николаевна, учитель химии

Гаранина Елена Олеговна, учитель технологии

Нижнекамск 2014

ХИМИЯ В РУКАХ ХУДОЖНИКА

Цели урока:

Образовательная: формирование представлений о необходимости комплексного подхода в изучении предметов естественного цикла, выявление межпредметных связей.

Развивающая: создать условия для развития умений учащихся анализировать, обобщать, делать выводы, сравнивать.

Воспитательная: способствовать развитию навыков коммуникативного общения учащихся.

Тип урока: изучение нового материала.

Опыты: разложение дихромата аммония, получение берлинской глазури.

Таблицы: «Состав красок»;

ХОД УРОКА

Мы с вами отправился на карнавал. Родиной карнавала, действительно, считается Бразилия, продолжателем славного дела Венеция, но сегодня карнавал прочно вошел в праздничные программы многих других стран. Карнавал — это, прежде всего, яркое красочное событие, призванное поднимать человеку настроение и создавать ощущения масштабности и значимости праздника. Но прежде чем попасть на него придется изрядно потрудиться. Нам понадобится карнавальная маска. Но для того чтобы изготовить маску не обязательно быть скульптором

Процесс изготовления карнавальной маски прост. Берется гипсовая форма (матрица), смазанная вазелином, и заполняется изнутри слоем папье-маше. Полученная заготовка высушивается и отшлифовывается, затем в ней вырезают отверстия для глаз. После этого приступают к декору. Украшение поверхности – это зачастую медленный и кропотливый процесс, с использованием акриловых красок, золотой и серебряной фольги, эмали, лака, дорогих тканей, стразов, перьев, бисера… Всё зависит от фантазии художника.

Мы с вами должны приготовить маску по следующей технологии:

1. Разработка эскиза.

2. Лепка формы для изготовления маски из скульптурного пластилина.

3. Смазывание формы вазелином (маслом).

4. Выполнение маски в технике «папье-маше».

5. Подготовка поверхности готовой маски к росписи (шлифовка, грунтовка).

6. Роспись маски.

7. Покрытие маски лаком.

Давайте посмотрим на материалы масок глазами химиков.

Гипс.

Гипс — минерал из класса сульфатов, по составу CaSO₄•2H₂O. Его получают из природного минерала – гипсового камня CaSO₄•2H₂O или из минерала ангидрита CaSO₄, а также из отходов некоторых отраслей химической индустрии. Природный гипс содержит примеси глины, песка, известняка, колчедана. Гипсовый камень при нагревании примерно до 140C теряет часть воды и переходит в алебастр (полуводный гипс CaSO₄•0,5H₂O) в соответствии с уравнением:

CaSO₄•2H₂O = CaSO₄•0,5H₂O + 1,5H₂O.

При замешивании с водой измельченного полуводного гипса CaSO₄•0,5H₂O происходит ее поглощение до состояния дигидрата CaSO₄•2H₂O, и масса превращается в твердое тело. Отвердевание замешанного с водой гипса сопровождается небольшим увеличением объема. Это позволяет проводить тонкое воспроизведение всех деталей лепной формы, что широко используют скульпторы и архитекторы. Для придания скульптурному изделию вида «слоновой кости» слепок пропитывают раствором парафина или стеарина в бензине. Воскообразное вещество, остающееся после испарения летучих углеводородов, заполняет поры и предохраняет гипс от атмосферных воздействий.

Гипсовые изделия характеризуются сравнительно небольшой плотностью, несгораемостью и относительно невысокой теплопроводностью. Гипс является воздушно-вяжущим материалом, поэтому изделия из него не рекомендуется применять в помещении с повышенной влажностью.

Пластилин.

Пластилин представляет собой искусственную невысыхающую массу, которую можно многократно использовать, не размачивая. Пластилин изготавливают из очищенного и размельченного порошка глины с добавлением воска (натурального или минерального – озокерита), сала и др. веществ, препятствующих высыханию. Служит для работы над малыми формами, требующими очень тонкой проработки деталей. Для придания работам из пластилина декоративно-художественного вида в него добавляют тот или иной пигмент.

Интеллектуальная разминка.

1. Какими свойствами обладают гипсовые изделия?

Предполагаемые ответы учащихся: небольшая плотность, несгораемость, невысокая теплопроводность.

1. Почему на улицах не встречаются гипсовые скульптуры?

Предполагаемые ответы учащихся: гипс впитывает воду, что приводит к разрушению его структуры.

Краски.

Кра́ски — общее наименование для группы цветных красящих веществ, предназначенных для непосредственного использования в той или иной сфере быта. Чаще всего под словом «краски» подразумевают суспензии пигментов или их смеси с наполнителями, в связующем — олифе, ПВА-эмульсии, латексах или других пленкообразующих веществах.

Пигменты являются одной из составных частей красок и эмалей. От типа пигмента зависят цвет лакокрасочного покрытия, его укрывистость, а также устойчивость к действию атмосферных факторов, химических реагентов и высоких температур. Пигменты обладают определённым цветом, благодаря способности избирательно отражать лучи видимого света. Свет, попадая на поверхность краски, проходит через прозрачное для них связующее, частично отражаясь от поверхности пленки по всему диапазону спектра создавая эффект зеркальной, блестящей поверхности (блик). Пигмент поглощает лучи избирательно: одна часть лучей, составляющих спектр дневного света, поглощается, а другая отражается от поверхности пигмента, создавая в наших глазах определенное цветоощущение. Например, если пигмент поглощает фиолетовые, синие, зеленые, желтые лучи и отражает красные, то и поверхность воспринимается как окрашенная в красный цвет. Пигмент, отражающий почти весь падающий на него свет, кажется белым, а пигмент, поглощающий падающие на него световые лучи по всему спектру — чёрным. Основными цветами следует считать три — красный, синий и жёлтый. Смешивая их между собой, можно получить фиолетовый, оранжевый, зелёный.

Состав краски – это смесь различных компонентов, придающих краске определенные свойства. В состав красок в различных комбинациях и соотношениях входят: связующие компоненты, наполнители, растворители, пластификаторы, красящие пигменты, сиккативы.

Состав красок

1. Связующее вещество (растительные масла, алкидные, эпоксидные, карбамидо- и метила-миноформальдегидные, перхлорвениловые и другие смолы, клеи и др.).

2. Пигменты (неорганические и органические) – нерастворимые в воде и растворителях красящие вещества.

3. Наполнители – нерастворимые в растворителях, пленкообразователях, не обладающие красящей способностью; используются для придания требуемого комплекса свойств (повышенная прочность, огнестойкость, кислотостойкость и др.) и экономии пигментов.

4. Растворители и разбавители (органические летучие жидкости) – для регулирования вязкости лакокрасочного материала.

5. Сиккативы (соединения свинца, марганца, кобальта, железа с органическими кислотами) – растворимы в растворителях; применяют для ускорения высыхания лакокрасочного покрытия.

6. Ускоритель – химическое соединение, вводимое для повышения скорости отверждения синтетических лаков и красок.

7. Отвердитель – химическое соединение, вводимое для получения неплавкого нерастворимого продукта; используется для полимеризации лаков, эмалей, клеев, приготовленных на синтетических смолах.

8. Пластификаторы (глицерин, дибутилфталат, трикрезилфосфат, сорбит и др.) – придают плёнкам эластичность и мягкость.

По своему происхождению, химическому составу и строению всевозможные древние и современные пигменты делят на две основные группы: минеральные и органические. В художественно-оформительских работах преимущественное применение получили минеральные пигменты. Эти вещества характеризуются рядом важных свойств: они нерастворимы в воде, масле, спирте и растертые с каким-либо связующим веществом окрашивают материал только с поверхности. Классификация минеральных красителей представлена в таблице.

Неорганические пигменты

Химическое вещество	Название краски
ZnO оксид цинка (II)	Цинковые белила
TiO2 оксид титана (IV)	Титановые белила
Pb3O4 оксид свинца (IV)	Свинцовый сурик
Cr2O3 оксид хрома (III)	Хромовая зелень
HgS сульфид ртути (II)	Киноварь
CdS сульфид кадмия (II)	Желтый кадмий
As2S3 сульфид мышьяка (III)	Аурипигмент
(CuOH)2CO3 гидроксокарбонат меди (II)	Малахит
Fe3(PO4)2 * 8H2O кристаллогидрат фосфата железа (II)	Вивианит
(Na, Ca)8[AISiO4]6(SO4, CI, S)2 сплав каолина с содой, серой, Na2SO4	Ультрамарин
С, углерод	Персиковая черная сажа

Основными характеристиками, характеризующими пигменты, являются красящая способность (насколько хорошо пигмент передает свой цвет краске) и укрывистость (способность пигмента скрывать поверхность, которая окрашивается). Немаловажными являются и такие свойства как маслоемкость (объем масла, необходимого для приготовления определенного количества краски), дисперсность (размеры частиц пигментов, от этого показателя зависит гладкость пленки), растворимость в воде и растворителях.

На уроках химии нередко рассматривают вещества, которые используют в качестве пигментов красок. Например, оксид хрома (III) – основа для многих художественных красок.

Опыт «Разложение дихромата аммония».

(NH₄)₂Cr₂O₇  N₂ + Cr₂O₃ + 4H₂O

В современной живописи часто используют бландридж – белую краску, ее пигмент – сульфат бария BaSO₄. Начиная с XVIII века усилиями химиков и промышленников, было создано много новых великолепных пигментов. Одной из первых в этом ряду была берлинская лазурь.

Берлинская лазурь (железная лазурь, турнбулева синь, прусский синий, парижская лазурь, прусская лазурь, гамбургская синь, нейблау, милори) — синий пигмент, смесь гексацианоферратов (II) от KFe[Fe(CN)₆] до Fe₄[Fe(CN)₆]₃.

Опыт «Получение берлинской лазури».

Берлинскую лазурь можно получить, добавляя к растворам гексацианоферрата (II) калия («жёлтой кровяной соли») соли трёхвалентного железа. При этом в зависимости от условий проведения, реакция может идти по уравнениям:

1. FCl₃ + K₄[Fe(CN)₆] → KFe[Fe(CN)₆] + 3KCl

или, в ионной форме Fe³⁺ + [Fe(CN)₆]⁴⁻ → [Fe₂(CN)₆]⁻

Получающийся гексацианоферрат (II) калия-железа (III) растворим, поэтому носит название «растворимая берлинская лазурь».

2. 4FeCl₃ + 3K₄[F(CN)₆] → Fe₄[Fe(CN)₆]₃↓ + 12KCl

или, в ионной форме 4Fe³⁺ + 3[Fe(CN)₆]⁴⁻ → Fe₄[Fe(CN)₆]₃↓

Образующийся нерастворимый (растворимость 2×10⁻⁶ моль/л) осадок гексацианоферрата (II) железа (III) носит название «нерастворимая берлинская лазурь».

При старинном методе получения берлинской лазури, когда смешивали растворы жёлтой кровяной соли K₄[Fe(CN)₆] и железного купороса FeSO₄•7H₂O, реакция шла по уравнению:

FeSO₄ + K₄[Fe(CN)₆] → K₂Fe[Fe(CN)₆] + K₂SO₄.

Получившийся белый осадок гексацианоферрата (II) калия-железа (II) (соль Эверитта) быстро окисляется кислородом воздуха до гексацианоферрата (II) калия-железа (III), т. е. берлинской лазури.

Позже художникам были предоставлены кадмиевые краски, искусственный ультрамарин, цинковые (оксид цинка ZnO), а в начале XX века – и титановые белила (двуокись титана TiO₂).

Интеллектуальная разминка.

1. На баночке с гуашью написано: «зелень травяная». Как вы думаете, соединением какого элемента является пигмент краски?

Предполагаемые ответы учащихся: соединением хрома

1. Назовите несколько природных пигментов.

Предполагаемые ответы учащихся: индиго, марена, шафран, кошениль

1. Какие пигменты и почему применяют при выполнении наружных художественно-оформительских работ?

Предполагаемые ответы учащихся: минеральные, т.к. обладают большой стойкостью к атмосферным, химическим и световым воздействиям

Лак.

Лак — раствор органических полимеров искусственно синтезированных или природного происхождения (смолы), в различных органических растворителях или воде. В состав лаков входят: пленкообразующее вещество + растворитель (спирт, скипидар) + наполнители. Основное назначение лаков – создание защитных пленок и улучшение эстетических качеств элементов художественного оформления. Каждый вид лака образует после высыхания специфическую плёнку: так лак НЦ (нитролак) образует матовую поверхность, а лак ПФ – глянцевую.

Виды лаков:

1. Спиртовые. Спиртовой лак — это простой раствор смолы в винном или древесном спирте. Последний самостоятельно употребляется весьма редко, но часто служит примесью винного спирта с целью удешевления лака. Из смол применяются шерлак (или шеллак), сандарак и мастика. Смола измельчается в тонкий порошок и заливается спиртом в 92—95°, в стеклянных бутылях или баллонах; растворение ведётся при комнатной температуре и ускоряется постоянным взбалтыванием. Смола берётся всегда в избытке, с целью получения насыщенного раствора.

2. Скипидарные. Подобно спиртовым, приготовляются простым растворением смол в скипидаре. Скипидарные лаки подразделяются на белые и чёрные; для приготовления первых служит смола даммаровая, для чёрных — асфальт.

3. Масляные. Материалами для производства масляных лаков служат льняное масло, скипидар и различные сорта копалов. Льняное масло идёт в виде олифы, которую заготовляют ранее. Скипидар употребляется только высокой очистки, обыкновенно для лакового дела берут скипидары франц. и американский, получаемые при производстве канифоли.

Интеллектуальная разминка.

Можно ли состав лака выразить химической формулой? Если можно – напишите, если нет – объясните почему?

Предполагаемые ответы учащихся: нет, т. к. лак – это смесь различных веществ

Приступим к изготовлению маски. Перед вами готовая форма. Вам нужно при помощи подручных средств придать лицу выражение и рисунок. Все зависит только от фантазии создателя.

Фото для вдохновения:

Подведение итогов урока.

Список использованной литературы

1. Габриелян О.С. Химия 8 класс.- Москва: Дрофа, 2008

2. Игнатьева С.Ю. Химия. Нетрадиционные уроки. - Волгоград: Учитель, 2003.

3. Курганский С.М. Интеллектуальные игры по химии.- Москва: 5 за знания, 2007

Интернет-ресурсы

1. http://maskarad.endgametv.info

2. http://www.suveni.ru

3. http://ru.wikipedia.org