Химия пәні бойынша тапсырмалар

А.Т. Серікбай¹, А.К.Абишева²

Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті, Алматы, Қазақстан

serikbay.akberen@mail.ru

Химияның құрылыстағы рөлі және оны оқыту мазмұнында қолдану

Адамзат тарихында көптеген ғасырлар бойы құрылыста табиғи заттар қолданылып келді. Құрылыс материалдары ретінде тас, құм, ағаш сиқты кейбір табиғи металл түрлері пайдаланылды. Соңғы ғасырларда химия және т.б. жаратылыстану ғылымдарының дамуына сайкес құрылыста жасанды материалдар ене бастады. 19 ғасырдан бастап заманауи көпқабатты үйлер салу үшін бетон қолданылды. Құрылыста металдың көптеген түрлері, әсіресе темір құймалары болат пен шойын қолданылып , көпқабатты зәулім үйлер салынды. Магистральді құбырлар алдымен темір құймалары шойын мен болаттан жасалды, бірақ олар 20-30 жылдан кейін коррозияга ұшырайды. Ал полимерден жасалган құймалар мүлдем тозбайды, 100 жылдан аса ауыстырылмайды. Полимерлер химиясының негізгі химиядан өзгешелігі – пластмасса, химиялық талшықтар, жасанды (синтетикалық) каучук сияқты конструкциялық материалдар шығарады. Көп жағдайда олар дәстүрлік материалдардан да артық болғандықтан, олардың орнын алмастыра алады. Сұйық пластмасса сіңіріліп, қатты тығыздалған жіңішке әйнек жіптерден пластикалық әйнек алынады. Олардың беріктілігі болаттан кем емес, бірақ одан едәуір жеңіл әрі жемірілімге төзімді. Полиэтиленнен жасалған 1 т құбыр 5 т болат құбырды алмастыра алады, ал олардың қызмет етуі болатқа қарағанда 5 есе ұзақ (50 жыл) [1].

Химия ғылымының жетістіктері нәтижесінде терезені шыныдан жасай бастады. Шыны коррозияға ұшырамайтын, жанбайтын қолайлы материалдардың бірі. Шыны материалы құрылыс саласының дамуына, түрлі ғимараттар салуға мүмкіндік берді. Шыны деп натрий мен калий силикатының артық мөлшеріндегі кремнеземмен аморфты мөлдір құймасын айтады.

Na₂CO₃+SiO₂=Na₂SiO₃+CO₂

CaCO₃+SiO₂+CaSiO₃+CO₂

Кәдімгі шынының формуласы Na₂O · CaO · 6SiO₂

Шыны – тұтқырлығы жоғары оттексіз қосылыстар мен оксидтер қоспаларының балқымасын салқындату нәтежиесінде алынатын аморфты қатты зат. Кристалдық заттарға тән торлар шыныда жоқ. Шынының белгілі бір балқу температурасы жоқ. Қыздырғанда 450˚С - тан бастап біртіндеп жұмсарады, 1000-1400˚С арасында сұйықтыққа айналады. Шыны бірден қатпайды, тек біртіндеп қоюланып қатады.

Шыны өндірісі үшін қолданылатын шикізаттар :

Негізгі шикізаттар Қосымша шикізаттар

• Құм (SiO2), Бояғыштар:

• сода (Na2CO3), алтын, күміс, марганец оксидтері – күлгін

• натрий сульфаты кобальт (ІІ) оксиді - көк түсті

• поташ (К2CO3), Хром (ІІІ) оксиді – жасыл

• бор (СаCO3), Никель (ІІ) оксиді – көк күлгін түс береді

• қорғасын жосасы (Pb3O4),

• мырышты ақ сырлар(ZnO),

• каолин (Al2O3·2SiO2·2H2O),

• доломит (СаCO3 ,MgCO3)

Құрамы: Na₂O·CaO·6SiO₂ Шынының бұл түрінен тұрмыстық, асханалық
ыдыстарды дайындайды.

Құрамы: K₂O · CaO · 6SiO₂ Натрий оксидін калий оксидіне алмастырсақ шыныға мөлдірлік, беріктілік және сәулелендіру қабілеті жоғары болады.

Шынының бұл түрінен терезе әйнектері мен жоғарғы сортты химиялық шыны түрлерін алуға болады.

Бетон, (фр. béton, лат. bitumen — тау шайыры), құйматас — жасанды тас материал; байластырғыш заттар (цемент, гипс, алебастр, әктас, т.б.), су (кейде сусыз) және толтырғыш материалдар (құм, малтатас, қиыршықтас, т.б.), кейде арнайы үстеме заттар қоспасының қатаюы нәтижесінде алынады; маңызды құрылыс материалы. Қоспа қалыпқа құйылғанға дейін бетон қоспасы деп аталады.

Бетон құрамындағы байластырғыш түріне қарай: органикалық емес байластырғыштармен алынған бетон (цементті бетон, гипсбетон, силикатты бетон, т.б. арнайы бетондар) және органикалық байластырғыш заттармен алынған бетон (асфальтбетон, полимербетон) болып жіктеледі. Орташа тығыздығына (көлемі бойынша) байланысты аса ауыр (2500 кг/м³-ден жоғары), ауыр (1800 — 2500 кг/м³), жеңіл (1800 — 500 кг/м³), өте жеңіл (500 кг/м³-ден төмен) болып бөлінеді.

Қолдану түріне қарай құралымдық, құралымдық-жылу оқшаулағыш, жылу оқшаулағыш және арнайы жасалған бетондар (отқа төзімді, қышқылға төзімді, жолға төсеуге арналған, т.б.) болып ажыратылады.

Бетонның ең басты қасиеті оның беріктілігінде. Беріктілігі негізінен байластырғыш материалдардың түрі мен сапасына, бетонның орташа тығыздығына байланысты. Сондай-ақ, ол бетон бұйымдарының маркасымен (сығымға беріктілік шегімен, осьтік созылуымен немесе иілу кезіндегі созылуымен) сипатталады [2].

Жоғарыда келтірілген мысалдардың бәрінен химияның құрылыс саласында үлкен орын алатындығын байқадық. Жай ғана үй ғимараттарының іргетасынан бастап шатырына дейін, есігі мен терезесі, техникалық жабдықтары, электр және су құбырлары жүйесіне дейін химиялық материалдардың көмегімен дайындалады. Еденді керамикалық плиткадан орнату күнделікті тұрмыста қолайлы және ерекше стильдерді қалыптастыруда өзіндік орны бар. Электр сымдары да алюминий мен мыстан, сырты полимер материалдарынан әзірленеді. Қарап отырсақ осының бәрі химияның арқасында десек артық айтпағандық.

Біз жай ғана күнделікті өзіміз өмір сүретін үйді мысалға келтірдік, бүкіл құрылыс жұмыстары химия саласының жетістіктері көмегімен іске асады.

Құрылыста қолданылатын бейорганикалық заттар химиясы

Қарапайым заттар құрылыста кеңінен қолданылады. Металлдар құрылыс конструкцияларын және машина жасау үшін қолданылады. Күкірт құрылыс техникасын жасау үшін қажетті резеңке алуда қолданылады. Инертті газдар шамдарда инертті атмосфера жасайды.

Құрылыста қышқылдық, негізгі және амфотерлі бөлінетін тұз түзетін оксидтер өте маңызды. Қышқылдармен өзара әрекеттесіп тұз және су бөлінетін тұз түзетіндер оксидтер негізгілері болып табылады. Амфотерлі оксидтерден алюминий оксиді, негіздік оксидтерден кальций және магний оксидтері маңызды. Құрылыс индустриясы үшін ең маңызды кремний диоксидінің әртүрлі модификациялары. Құрылыс машиналарында отынның толық жанбауының өнімі болып табылатын CO көміртегі тотығы құрылыста үлкен маңызға ие екенін атап өткен жөн.

Құрылыста алюминий гидроксиді суды тазарту үшін қолданылады, өйткені олар жақсы адсорбенттер [3].

Қышқылдар құрылыста үлкен рөл атқарады. Кремний қышқылдары цемент тасының беріктігін қамтамасыз етеді; күкірт және тұз қышқылдары металдарды өңдеу кезінде қолданылады. Кальций мен магний гидроксиді кальцийлі және магнезиялық байланыстырғыштардың негізі болып табылады, кальций гидроксиді бетонның сұйықтығында үлкен рөл атқарады.

Гидролиз процесі құрылыста үлкен маңызға ие. Тұздар гидролизі кезінде реакциялар үшін қажетті орта пайда болады.

Құрылыста қолданылатын барлық дерлік нысандар дисперсті жүйелер немесе осындай жүйелердің жиынтығы болып табылады. Мысалы әр түрлі типтегі бетондар, байланыстырғыштар және т.б

Өрескел суспензиялар және олардың құрылыстағы рөлі

Дисперсті жүйелердегі дисперсті фазаның бөлшектерінің өлшемдері 100 нм-үлкен болса өрескел суспензиялар деп аталады. Өрескел суспензиялар құраушысы мен агрегаттық күйіне байланысты келесідей санаттарға бөлінеді:

• Суспензия – қатты, ерімейтін зат сұйықтықта, мысалы әк құрылыс ерітіндісі

• Эмульсия – екі ерімейтін сұйықтықтар, мысалы су мен бензин қоспасы

• Түтіндер – қатты зат газда, цемент шаңы

• Тұмандар – сұйықтық газда, жаңбыр бұлты

• Көбіктер – газ сұйықтықта немесе қатты денеде, қатты көбіктер

Коллоидтар құрылыс құрылымдарының негізін құрайды. Құрылыста байланыстырғыштарды қатайту кезінде каогуляция үлкен маңызға ие [4].

Жалпы химия пәнінен функционалды құзыреттілікті қалыптастыруға бағытталған және құрылыспен байланысты төменде берілгендей тапсырмалар жүйесін құрастырып, күнделікті сабақ барысында қолдануға болады.

1. Құрамында 300 кг K₂OCaO6SiO₂ болатындай етіп, сақардың(калий карбонатының массалық үлесі 80%), бордың (кальций карбонатының массалық үлесі 90%) және құмның (кремний (IV) оксидінің массалық үлесі 95 %) қандай массасын алу қажет?

Шешуі:

K₂O+CaO+6SiO₂= K₂OCaO6SiO₂+2CO₂↑

M(K₂OCaO6SiO₂)=486 г/моль

ϑ(K₂OCaO6SiO₂)=

m(SiO_{2 таза}) = M ϑ = 3703.6860 = 222220.8 г

m(CaCO_3таза) = M ϑ = 617,28 100 = 61728 г

m(K₂CO_3таза) = M ϑ = 617,28138 = 85184,64 г

m(SiO_{2 техн*}) = г = 233,9 кг

m(CaCO_3техн*) = г = 68,57 кг

m(K₂CO_3техн*)= г = 106,48 кг

Жауабы: 233,9 кг құм; 68,57 кг бор; 106,48 кг сақар.

2. Кәдімгі шынының құрамында 13% натрий оксиді, 11,7% кальций оксиді және 75,3% кремний (ІҮ) оксиді болады. Осы берілгендерге сүйене отырып, шынының құрамын өрнектеңіздер.

Берілгені: w(Na₂O) = 13% Шешуі:

W(CaO) = 11.7% x:y:z = 13/62: 11,7/56 : 75,3/60 =

W(SiO₂) = 75,3% 0,2097 : 0,2089 : 1,255 = 1 : 1 : 6

Табу керек: x Na₂O∙ y CaO ∙z SiO₂ Na₂O∙ CaO ∙6 SiO₂

3. 1 т шынының түрін өндіруге қажет шикізаттарды есептеңіздер?
1-топ “Кәдімгі шыны”

Берілгені: m (Na₂O· CaO ·6SiO₂) = 1 т =1000кг

Табу керек: m(Na₂CO₃) - ?

m(CaCO₃) - ?

m(SiO₂)- ? х₁ х₂ х₃ 1000кг

Шешуі: Na₂CO₃ + CaCO₃ + 6SiO₂→ Na₂O· CaO ·6SiO₂ + 2СО₂

106кг 100кг 6·60кг 478кг

Х₁= 106*1000/478 = 222 кг (Na₂CO₃)

Х₂= 100*1000/478 = 209 кг (CaCO₃)

Х₃= 360*1000/478 = 753 кг (SiO₂)
2-топ “Термиялық шыны”

Берілгені: m (К₂O· CaO ·6SiO₂) = 1 т =1000кг

Табу керек: m(К₂CO₃) - ?

m(CaCO₃) - ?

m(SiO₂)- ? х₁ х₂ х₃ 1000кг

Шешуі: К₂CO₃ + CaCO₃ + 6SiO _{770 ₸ - Сатып алу}

Материал ұнаса әріптестеріңізбен бөлісіңіз

Ватсапта бөлісу Телеграммда бөлісу Фейсбукта бөлісу Сілтемені көшіру

Ашық сабақ, ҚМЖ, көрнекілік, презентация жариялап табыс табыңыз!

Материалдарыңызды сатып, ақша табыңыз. (kaspi Gold, Halyk bank)

Соңғы бір жылда:

45 000 000 ₸

Авторлар тапқан ақша

Толығырақ

Ресми байқаулар тізімі

Республикалық байқауларға қатысып жарамды дипломдар алып санатыңызды көтеріңіз!

Тізімді көру