Сабақтың жоспары

Өткізілетін күні:

Оқу тобы:

Сабақтың тақырыбы: «Шынының қасиеттері мен түрлері»

Сабақтың мақсаты:

1) білімділігі: Шыны, шынының түрлері мен қасиеттері жайлы оқушылардың білімдерін арттыру. Сабақ тақырыбын аша отырып, оқушыға шыны өндірісімен, шыны түрлерімен таныстыру. Оқушыларды ғылым негізімен таныстыру, болжам ұсына білуге білімін қалыптастыру, басқа пәндерді үйренудің негізін қамтамасыз ету.

2) тәрбиелігі: мамандық таңдауға, өз бетімен жұмыс жасауға қалыптастыру, тұлғаның адамгершілік қасиеттерін, ғылыми көзқарасын қалыптастыру, білім алуға ынтасын арттыру тәжірибелік әрекет етуге, дүние эстетикалық көзқараспен қарауға дайындау. Әр түрлі тапсырмаларды орындату арқылы оқушылардың өз ойларын толық, нақты жеткізуге үйрету.

3) дамытушылығы: еске сақтау, сөйлеу мәнерін, ойлау, қабылдай алушылықты, пәнге деген қызығушылықты дамыту, қорытынды жсай алуды қалыптастыру бойынша жұмыс істеу, шығармашылық ізденіс элементтерін қалыптастыру, проблемаларды байқау және оның шешілу жолдарын табу.

Сабақ түрі: теория

Сабақ типі: құрамдас сабақ

Сабақтың әдістері: баяндау, түсіндіру, әңгімелесу, лекция элементтері, сұрақ жауап, ойын элементтері, Джигсо әдісі

Оқытудың көрнекілігі: окулық, слайд. бейнефильм, интерактивті тақта, шыны түрлері, шыны бұйымдары.

Пән аралық байланыс: Силикаттардың жалпы технологиясы, химия, физика.

САБАҚ БАРЫСЫ

І.Ұйымдастыру кезеңі: Оқушылардың сабаққа қатысуын тексеру,

дәрісхана тазалығына, оқушылардың сабаққа дайындығына назар аудару.

Психологиялық даярлық. Оқушыларды топтастыру

ІІ. Өткен тақырыпты сұрау

1. Сұрақ жауап әдісі

1. Ауада өздігінен тұтанатын, ұнамсыз иісі бар улы газ? Силан

2. Кремнийді металмен қосып қыздырғанда түзіледі? Силицид

3. Табиғи силикаттарды атаңыздар? Дала шпаттары, слюда, асбест

4. Кремний қышқылдарының тұздары қалай аталады? Силикаттар

5. Ұсақталған тас не мағына береді? Цемент

6. Цементтің ең көп тараған түрі? Портландцемент

7. Цементтің маркалары? 200,300,400,500,600

8. Бетон латын тілінен қандай мағына береді? Тау шайыры

9. Бейорганикалық заттардың ең негізгісін атаңыздар? Цемент

10. Бейорганикалық байланыстырғыш материалдар? Цемент, әктас, гипс

11. Саз және кремнезем жынысынан, өнеркәсіп қалдықтарынан күйдіру арқылы алынатын материал? Кірпіш

12. Электр пешінде кварц құмын кокспен қанша температурада алады? 2000-2200

13. Керамикалық заттарды атаңыздар? Кірпіш, фаянс

2. Химиялық диктант

1. Қарапайым шынының химиялық формуласы Na2СО3*СаО*6 SiO2

2. КремнеземSiO2

3. Кремний карбидіSiC

4. Кремний оксиді SiO2

5. Кремний фториді SiF4

6. Магний силициді Mg2Si

7. Кремнийдің электорондық құрылысы 3s3 3P3

8. Натрий силикаты Na2CO3

9. Натрий гидросиликаты NaНCO3

10. Әктас СаСО3

3.Тесттік тапсырма

Әр бір жауапқа келісемін/келіспеймін жауап беру керек.

1. Табиғатта силикаттар қатарында-500 аса минерал түрлері бар +

2. Шыны құрамы өзгерту нәтижесінде әр түрлі қасиеттері бар минералдарды алуға болады.+

3. Кварцтық құмға қойылатын талар-оның тұтқырлығы-

4. Әйнектің қолдану аймағы тек ыдыс, терезе жсаумен ғана шектелген.-

5. Кварц-ульракүлгін сәулелерді өткізбейді-

6. Керамикалық өнімдерді көбінесе топырақтың әр түрінен алады+

7. Алюмосиликатты құймалар немесе қоспаларынан тұратын өнімдерді керамикалық өнімдер деп атаймыз+

8. Керамикалық заттар әр түрлі кірпіш, фоянс, кафельден алынады-

9. Қазақстанда түсті силикат кірпіш өндірісі бар+

10. Силикатты бұйымдар ауыл шаруашылығының барлық салаларында қолданылады.+

4.Ізденіс жұмыстарын презентациялау. Құрылыс материалдарын жарнамалау

1. Бетон

2. Цемент

3. Кварц құмы

Сергіту сәті.

ІІІ. Өткен тақырыпты қорытындылап, оқушылардың білімін бағалау

ІV. Жаңа сабақтың тақырыбы, мақсатын хабарлау.

Тақырыбы: «Шынының қасиеттері мен түрлері»

1. Шынының құрамы мен құрылысы

2. Шынының физикалық қасиеттері

3. Шынының түрлері

V. Жаңа сабақты түсіндіру. Оқушыларға мәтін таратылады Джигсо әдісі, түртіп алу әдісі бойынша оқушылар қолдарындағы мәтін оқып, талқылау жасалынады.

1. Шынылардың құрамы мен құрылысы.

Шыны - бірқатар өзіне тән қасиеттері бар, бейорганикалық аморфты термопластикалық материал (микроконгломераттар). Құрылысы мен құрамы бойынша ол қышқылдық және негіздік окситтердің химиялық қосылысынан жасалған, қатайған шын ерітінді типті гомогенді изотропты жүйе болып келеді. Шыны құрамына кіретін оксидтерді шартты түрде шыны түзгіштер мен модификаторлар деп бөледі.

Si0₂, В₂0₃, Р₂0₅ оксидтері шыны түзгіштерге жатады, себебі бұл оксидтердің әрқайсысы таза күйінде өздігінен шыны түзе алады (сәйкесінше силикатты, боратты, фосфатты шынылар). Мысалы, құрамында 100% Si0₂ болса жұмсару температурасы жоғарылау (1250 °С) кварц шынысын алуға болады. Жұмсару температурасында шынының абсолютті тұтқырлығы 107- 108 Па • с құрайды.

Модифицирлеуші оксидтерді Na₂О, К₂О, СаО, ВаО, MgO, PbO, А1₂О₃, Fe₂О₃, Sb₂О₃, ZnO және т.б. қоса отырып шынының жұмсару температурасын төмендетіп, шыныға қажетті қасиеттер беруге болады. Егер шыны түзгіш бөліктің негізін SiO₂ құрайтын болса, онда шыныларды силикатты деп атайды. Қосылатын оксидтердің құрамына байланысты шыныларды алюмосиликатты, боралюмосиликатты, алюмофосфатты және т.с.с. атайды. Шыны құрамын әдетте оксидтердің пайыздық қатынасымен көрсетеді. Құрылыста негізінен силикатты шынылар қолданылады. Шынының химиялық құрамын таңдау арқылы оксидтер қоспасын (шикізат материалдарын) — шихтаны алдын ала дайындайды.

Силикат шынысын алу үшін шихтаны құрамында қажетті оксидтер бар түрлі шикізат материалдарынан дайындайды. Оларға кварц құмы, сода, немесе натрий сульфаты, поташ, ізбестас немесе бор, доломит, пегматит, каолин, дала шпаты және т.б. жатады. Аз мөлшерде шыны сынығын, бояғыштар (мыс, хром, кобальт, марганец және басқа да оксидтер), мөлдірлеткіштер (күшән үшоксиды, селитра және басқалары), тұншықтырғыштарды және т.б. қосады. Соңғы кездерде қалдықтарды да пайдаланады: домна шлактары, құрамында кварц бар материалдар, кальций тетрабораты және т.б. Шикізат материалдарының құрамында әдетте түрлі қоспалар болады, құрамы тұрақсыз болып келеді, сондықтан шыны өндіру кезінде, сонымен қатар шихтаның химиялық құрамын есептегенде осы жағдайларды ескеру қажет.

Ұсатылған компоненттерді қатаң белгіленген мөлшерде (есептеулерге сәйкес) араластыру барабанды немесе тәрелке типті араластырғыштарда жүргізіледі. Дайын шихтаны ванна пешіне (отқа төзімді бөренелерден салынған әуіт) немесе құмыралы пешке салады. Үлкен ванна пештерінің әуіттеріне 2500 т шыны массасы сыйады. Шыны массасы деп 1000 °С -тан жоғары температурада түзілетін шихтаның созымды балқытпасын айтады.

Шихтаның 1100 - 1500 °С температурасында силикат түзілудің, ал температураны әрмен қарай жоғарылатса шыны түзілудің химиялық процесстері жүзеге асады. Шихта біртекті (гомогенді) шыны массасына айналады, бірақ құрамында едәуір мөлшерде газ қоспалары (Н₂0, С0₂ және т.б.) болады. Шыны массасының мөлдірленуі мен әрі қарай гомогенизациясы 1500—1600 °С температурасында жүзеге асады, ал тұтқырлығы 10 Па·с шамасына дейін төмендейді де, газ фазасының жойылуын жеңілдетеді. Шыны пісірудің соңғы сатысы — шыны массасын суыту. Шыны массасының суытылуы неғұрлым баяу болса, соғұрлым оның кристалл күйге өту ықтималдығы жоғары болады; суыту жылдамдығы жоғары болған сайын, құрылымның «мұздай» күйі соғұрлым жоғары температураға сәйкес болады.

Пештен алынған шыныны қалыпқа құю тек тұтқырлығы кем дегенде 100 Па*с және көп дегенде 105 Па*с болған кезеде ғана жүзеге аса алады. Қалыпқа құюдың соңғы жағында тұтқырлық 108 Па*с -қа жете алады. Әр түрлі шынылардың тұтқырлығының n температураға тәуелділігі де әр түрлі болады. Әлбетте шыныны шыны массасы ұзын болғанда, салыстырмалы баяу суытқанда жоғары тұтқырлық алынатын жағдайда өңдеген жеңілірек. Мысалы сілтілік шынылар тек жеңіл балқығыш емес, сонымен қатар ұзын.

CaO, MgO, А1₂0₃ оксидтерін қосу сілтілік шынылардың қысқаруына алып келеді. Дайын шыны өнімдерін жиі босаңдатуға ұшыратады, яғни жеткілікті жоғары температураға (босаңдату температурасына) дейін қыздыпрып, баяу суытады. Босаңдату арқылы қалыпқа келтірілген материалдағы ішкі температуралық кернеу кетіп, бұйымдарда жарықшақтар пайда болмайды.

Қажет болған жағдайда шыныны қайта қыздырып, балқытуға болады және шыны массасы бастапқы қасиеттерге ие болады, сонымен қатар бұйым формасын өзгертуге болады.

Бейорганикалық шынылар - бұл негізінен субмикрогетерогенді жүйелер, гипотезалардың біріне сүйене отырып олардың құрылысын өлшемі 10 - 300 А болып келетін кристаллитті түзінділер жиынтығы ретінде қарастыруға болады.

Басқа гипотеза бойынша шыны құрылысында үздіксіз ретсіз кеңістікті тор (үш өлшемді) бар, оның түйіндерінде иондар, атомдар немесе атомдар тобы орналақан. Мысалы, кварц шынысында Si иондары тетраэдр центрлерінде орналасқан, ал бұрыштарында - О иондары. Si0₄ тетраэдрлары өзара байланысқанда (бір оттегі арқылы) төбелерімен үздіксіз кеңістіктік тор немесе шыны қаңқасы түзіледі.

Тетраэдрлар арасындағы бос аралықтарда металл (флюстер) иондары орналасуы мүмкін, мысалы силикат шыныларында. Ондай жағдайда кварц шынысындағыдай коваленттік байланыс қана емес, иондық байланыстар да түзіледі, олар тетраэдрларды біраз ажыратып, көлденең байланыстардың саны мен күшін төмендетіп, шыны тәріздес таза оксидтер құрылысына сай тұрақтылығын азайтады, кристаллдану жеңілірек тоқтайды, балқу температурасы төмендейді.

2.Шынының физикалық қасиеттері

Химиялық қасиеттеріне шынының химиялық тұрақтылығы, яғни әр түрлі бұзушы орта мен реагенттер әсеріне төтеп беру қасиеті жатады. Шыны химиялық төзімді материалдар қатарына жатады.

Шынының физикалық қасиеттері: тұтқырлығы, тығыздығы, беріктігі, морт сынғыштығы, қаттылығы, термотұрақтылығы және т.б. Тұтқырлық әр шыны типі үшін белгілі температурада тұрақты болып келеді. Түрлі шыны тығыздығы 2,2 - 6,0 (Мг/м³) арасында болады. Ізбес-натрийлы шыны тығыздығы 2,5, ал хрустальдікі шамамен 3,0 және одан да жоғары.

Шыны беріктігі созғанда үлкен емес — 35 - 90 Мн/м², ал сықққанда — 500 - 2000 Мн/м². Сынғыштық — шынының созылмалы деформациясыз соққының әсерінен сыну қасиеті. Шыны өте морт сынғыш зат, МgО мен Аl₂О₃ оксидтері сынғыштықты төмендетеді. Қаттылық — шынының оған басқа бір дененің кіруіне қарсы тұру қасиеті. Минералогиялық бағанаға сәйкес шыны қаттылығы 4,5-7,5.

Шынының жылуөткізгіштігі өте кішкентай және 0,7 - 1,34 вт/м·град аралығында жатады. Шынының термиялық ұлғаюы сызықтық ұлғаю коэффициентімен сипатталады, әр түрлі шыны үшін оның мәні 5,8·10^-7 -151·10^-7 арасында болады, жаппай қолданыстағы шынылардың көбінде ол 100·10^-7 мәніне ие. Теримялық тұрақтылық — шынының температураның шұғыл өзгерісіне төтеп беру қабілеті.

Шынының оптикалық қасиеттерінің ішінде негізгілері мөлдірлігі мен шынының сыну көрсеткіштері болып табылады. Шынының мөлдірлігі шынының химиялық құрамына және құрамында темір оксидтерінің болуына байланысты. Түрлі құрамды шынылардың сыну көрсеткіштері 1,475- 1,96 аралығында болады; кәдімгі шыны үшін оның мәні 1,5 шамасын құрайды; хрусталь үшін 1,55 және одан да жоғары.

3.Кварц шынысы.

Кварц шынысы, балқытылған кварц — таза кремний оксидінен тұратын бір компонентті шыны, кремноземнын табиғи түрлерін — сутасты, кварц желісі мен кварц құмын, сонымен қатар синтетикалық кремний диоксидін балқыту жолымен алынады.

Өндірістік кварц шынысының екі түрі бар: мөлдір (оптикалық және техникалық) және мөлдір емес. Кварц шынысына мөлдір емес қасиет беретін оның құрамындағы жарықты шашырататын таралған ұсақ газ көпіршіктерінің көп мөлшері (диаметрі 0,03 мкм-ден 0,3 мкм-ге шейін). Біртекті сутасты балқыту арқылы алынатын оптикалық мөлдір кварц шынысының құрамында көзге көрінетін газ көпіршіктері болмайды.

Мөлдір емес кварц шынысы көбінесе отқа төзімді, қызуға шыдамды материалдар - кварц керемикасы өндірісінде шикізат ретінде қолданылады.

SiO₂ негізіндегі шынылардың ішінде ең төмен сыну көрсеткішіне (ne = 1,46008) және ең жоғары жарық өткізгішіне ие, әсіресе ультракүлгін сәулелер үшін.

Кварц шынысы үшін жоғары термиялық тұрақтылық тән, сызықтық термиялық коэффициенті кем дегенде 1·10⁻⁶ К⁻¹ (20 - 1400 °C температура аралығында).

Кварц шынысы — жақсы диэлектр өткізгіш, меншікті электр өткізгіштігі 20 °C-да - 10⁻¹⁴ - 10⁻¹⁶ Ом⁻¹·м⁻¹, диэлектрлік шығын бұрышның тангенсі 20 °C температурада және 1016 Гц  жиілікте - 0,0025-0,0006.

Қолданылуы

Кварц шынысын зертхана ыдыстарын, тигельдер, оптикалық аспаптар, оқшаулағыштар (әсіресе жоғары температуралар үшін), температура ауысымдарына төзімді бұйымдар жасауда қолданылады. Кварц шынысының аз мөлшердегі кесінділерін Френель линзаларын жасауда пайдаланады. Сонымен қатар отқа төзімді, кыздыруға төзімді материалдар өндірісіде де қолданылады.

Ыдыс-аяқтарға ізбес-натрий-калийлы, қорғасын-калийлы және борсиликатты шынылар қолданылады.

VI. Жаңа сабақты пысықтау, бекіту сұрақтары.

1. Шынының қолданылу аясы,

2. Шыны дегеніміз не?

3. Шыны түзуші оксидтерді атаңыздар

4. Кварц шынысы дегеніміз не?

5. Өндірістік шынының түрлерін атаңыздар?

6. Шынының физикалық қасиеттері

7. Шынының балқу температурасы

8. Шихтаның қанша градусында силикат түзіледі

9. Шыны түрлері атаңыздар?

10. Оптикалық шыны ерекшелігі неде?

2 . Егер, ......онда не болар еді?

1. Шынының бағасы тым арзан болса....

2. Қызылорда қаласында шыны зауыты іске қосылса....

3. Шыны түрлері шетелге эскпорттала бастаса...

4. Қызылорда облысында шыны өндірісі дами бастаса...

5. Шет мемлекеттен шыны импортталмаса

3. Мына сөздерден мәтін құрау керек.

1. Витриналық шыны, кварц құмы, қалам

2. Мозайка, кремнезем, перде

3. Оптикалық шыны, шыны талшығы, қағаз

VІІ. Сабақты қорытындылау, бағалау

VІІІ.Үйге тапсырма беру

1. «Қазақстандағы шыны өндірісінің дамуы»- Реферат

2. Призмалық шыны-конспектлеу

Оқулық: 1. Нұғыманов «Кремний қосылыстары»

2. Куприянов «Силикат бұйымдары өндірісінің технологиясы»

Қосымша ізденіс тақырыптары: Шыны блоктар, шыны профилиттер, шыны пакеттер, газ шыны, шыны негізіндегі биоактивті материалдар, ситалдар, керамикалар.

Пән оқытушысы: Ерназарова Бағжан Ерназарқызы