Кераміка

КОКИНСКАЯ СЕРЕДНЯ ШКОЛА.

РЕФЕРАТ.

по хімії на задану тему: «Керамика».

Виконав: учень 9б класса.

Голубєв А.М.

Перевірила: Макшанцева М.А.

План.

1. Глина і каолин.

* состав.

* образование.

* применение.

2. Види керамічних изделий.

* фарфор

* кам’яні изделия.

* фаянс.

* кирпич.

* вогнетривкі изделия.

3. Приложение.

* приклади керамічних изделий.

* вироби з фарфора.

Глина і каолін. Безліч, в сухому стані землисту, м’яку, липку, а у вологому стані більш-менш пластичну, називають глиною. Вона утворюється під час розкладанні гірських порід, багатих польовим шпатом. Склад глин різноманітний і від видів гірських порід, внаслідок руйнації що вони утворилися. Суто аналітичним шляхом (без урахування тип зв’язку) визначено головні складові глин — Al2O3, SiO2 і H2O. Раніше вважали, що каолін є основне речовина глини, що різні види глини, отже, є каоліном більш-менш сильно загрязнённым домішками. Однак у відповідність до пізнішими даними глина і каолін — це речовини цілком різного характеру, навіть у випадках, що вони випадково мають і той ж аналітичний склад. Цінні керамічні глини перебувають у значну кількість домішка каоліну; такий каолін був вимитий зі своїх первинних родовищ, а пізніше знову осаждён разом з іншими коллоиднораспределенными мінералами, які, проте, можуть бути образователями глин і держава сама по себе.

Як основний складової частини каолін містить каолинит, який є (по рентгенографическим даним) кристалічний речовина складу Al2O3(2SiO2(2H2O. Глини або зовсім не містять цього сполуки чи містять його як випадкову домішка. Чистий каолін — білого кольору та відрізняється порівняно малої пластичністю. Через те, що вона є сырьём виготовлення порцеляни, її називають порцелянової землёй.

Глини, які найчастіше значно переважають каолін за своїми пластичним властивостями, служать виготовлення гончарних виробів, фаянсу, керамічних изделиё і майоліки. Більшість сортів глин забарвлене в жовтувато-сірі чи синюваті тону, але зустрічаються ще й цілком білі глини. Глини, багаті окисом заліза, офарблюються після прокаливания (випалу) в бурі кольору. У тому числі виготовляють обычноглиняные горщики і теракотові вироби. Формовой землею називають глину, сильно загрязнённую окисом заліза і піском. Така глина служить переважно виготовлення цегли і черепиці. Глину, сильно загрязнённую домішками карбонатів кальцію і магнію, називають мергелем. Вона непридатна як для керамічних виробів, проте її використовують під час виробництва цемента.

Освіта глини відбувається за выветривании силікатних гірських порід, що з їх значним механічним роздробленням (перетворення на колоїдне стан). Поруч із протікає підлеглий хімічний процес, саме гідроліз більш-менш значній своїй частині силікатів (передусім польових шпатов) із заснуванням аморфних глинозёмистых гелів. Останні називаються аллофанами і, очевидно, є чисті суміші гідратів окису алюмінію і двоокису кремнію чи прокаолинами — теж аморфні, містять воду силікати алюмінію. Прокаолин є, мабуть, певним хімічним з'єднанням складу Al2O3(2SiO2. Він має змінне кількість води, яка пов’язані з ним хімічно, як і каолините, домішана щодо нього, як вода в гелях. Роздрібнені лише механічно і тому ще кристалічні складові гірських порід зберігають у більшості сортів глин також переважно у коллоиднораздробленном состоянии.

Особливі властивості глин створюються певними складовими частинами, які мають шарувату структуру ґрати, освіченою шестичленными кільцями, які з тетраедрів SiO4. Ці складові, подібно пермутитам, відрізняються певній здатність до катионному обміну. До них насамперед належить каолін та дві родинні йому речовини (наприклад, галлоизит, Al2O3(2SiO2(4H2O), монтмориллонит і пояснюються деякі слюдоподобные мінерали. Усі глинообразующие мінерали мають аналогічні ґрати. Аморфні складові глин (аллофаны), змішані здебільшого з кристалічними, переважно які у коллоиднораздробленном стані складовими частинами, немає істотного значення для властивостей глин.

Тоді як вивітрювання гірських порід із заснуванням глин може у умовах атмосферного вивітрювання, освіту каоліну, як вперше показав Шварц (1933 рік), пов’язані з особливими умовами. Цьому істотно сприяють підвищена температура, підвищену тиск, присутність сильних кислот (наприклад, HCl), але з вугільної кислоти. Проте, відповідно до Ноллю (1935 рік), в геологічні періоди каолін міг утворитися також за низьких температурах. Дія сильних кислот сприяє освіті каоліну, т.к. у своїй пришвидшується гідроліз польового шпату. Якщо виходити із продуктів гідролізу польового шпату, які містять луги, то можна спостерігати освіту каоліну за відсутності кислоти. Так, Нолл зміг синтезувати каолін, виходячи, наприклад, з суміші аморфною SiO2 з бёмитом чи з байеритом при нагріванні її із жовтою водою під тиском. Якщо нагрівати суміш у присутності розчину їдкого натра, то утворюється монтмориллонит. Вочевидь, освіту каолін у природі іде у тому випадку, якщо лужні і щелочноземельные елементи повністю выщелочены із вихідних гірських порід; в іншому разі утворюється монтмориллонит. Отже, освіту каоліну у природі пришвидшується передусім інтенсивним вимиванням і хорошою циркуляцією розчинів, і навіть завдяки кислої реакції вымывающих вод.

Освіти каоліну — суто хімічний процес, що можна передати сумарним уравнением.

2K[AlSi3O8] + 7H2O = Al2[Si2O5](OH)4 + 4H2SiO3 + 2KOH. польовий шпат каолин.

Каолін може виникнути безпосередньо з польового шпату, і навіть з прокаолина, спочатку освіченого з польового шпату при звичайному выветривании, якщо його нагрівати із жовтою водою під високим тиском. Якщо каолін нагрівати під тиском в слабко лужної середовищі (з розчином лужного карбонату), він перетворюється на монтмориллонит Al2[Si4O10](OH)2(nH2O, у те час як і сильно лужної середовищі потім із нього виходять цеолиты.

При нагріванні каолинит спочатку отщепляет воду (10 мм рт. ст. при 430?). Механізм відщіплення води показує, що вода в каолините пов’язана хімічно. Збезводнений каолинит (метакаолинит) за більш сильному нагріванні спочатку розкладається на Al2O3 і SiO2; при ще більше високої температурі потім із нього утворюється муллит 3Al2O3(2SiO2 (поруч із тридимитом).

Рентгеноструктурним аналізом встановлено, що каолинит побудовано з сітчастих площин, освічених іонами [Si2O5]2-, між якими включено іноді дві шару з [Al (OH)2]+. З каолинитом всі мають однакову склад мінерали дикит і накрит, які у багатьох сортах каоліну. Вони показують іншу, ніж каолинит, картину рентгенівської інтерференції, але, повидимому, побудовано аналогично.

Чисту глину як порошку застосовують у медицині та називають «Bolus alba» ((((((- клубок земли).

Керамічні вироби. Вироби, отримані з можна зустріти у природі й штучно приготовлених пластичних сумішей глини чи каоліну коїться з іншими речовинами називають «керамічними виробами» (від слова ((((((((- глиняний, гончарний). Легко формующейся чи «пластичної» називають в’язку масу, якої при незначному тиску можна надати будь-яку форму, причому цій формі зберігається після припинення тиску. Найважливіші керамічні вироби та його характерні властивості наведені у таблиці 1.

Таблиця 1 Найважливіші керамічні вироби і їхні властивості |Виріб |Характерні властивості | |Порцеляна |Злам щільний, просвічуваний, білий | |Кам'яні вироби |Злам щільний, непросвечивающий, білий чи | | |кольорової (сірий, жовтий, буре) | |Фаянс |Злам пористий, непросвечивающий, білий (чи | | |майже білий), незначна твердість по | | |порівнянню з попереднім | |Гончарні вироби |Злам пористий, непросвечивающий, кольорової | |Цегла |Пористий, порівняно грубозернистий, зазвичай | | |червоного кольору | |Вогнетривкі вироби |Пористі чи щільні, плавляться не нижче 1600? |.

Порцеляна. Порцеляна був відомий у Китаї вже у найдавніші часи, а Європі почали виготовляти фабричним способом вперше у Мейссене (з 1710 року). Порцеляна було отримано при сильному прокаливании («випалюванні») пластичних мас, виготовлених перемішуванням каоліну (порцелянової землі) з порошкообразным польовим шпатом і кварцом з додаванням невеликого кількості води. Якщо тем-пература випалу дуже висока, то форма виробів зберігається, лише обсяг сильно зменшується, оскільки порцеляна «сідає» при випалюванні. Одночасно маса («черепок») стає щільною (водонепроникною) і звонкой.

Для виготовлення твердого порцеляни зазвичай застосовують близько 50% каоліну, 25% польового шпату і 25% кварцу. При випалюванні каолін спочатку віддає конституційну воду. Потім він розкладається на Al2O3 і SiO2, які розчиняють в стеклообразно размягчённом польовому шпате. При подальшому підвищенні температури польовий шпат розчиняє в зростаючих кількостях крупнокристаллический кварц. Принаймні того, як польовий шпат збагачується двоокисом кремнію, потім із нього осаджується муллит, т.к. зі збільшенням змісту SiO2 растворяющая здатність польового шпату стосовно муллиту знижується. Тому готовий порцеляна складається з склоподібної основної маси, яка пронизана тісно сплетеними між собою голками муллита і які залишилися нерастворёнными зернятками кварцу (і крихітними бульбашками повітря). Зазвичай, випал виробляють двічі. Після першого випалу, так званого «сирого випалу», йде приблизно при 900?, на порцеляна завдають прозору глазур: отримані після сирого випалу ще пористі черепки швидко занурююється у глазурную масу — водну суспензію каоліну, глини, польового шпату і мармуру. При нагріванні з неї утворюється тугоплавкое скло. Наступним высушиванием (близько 1450?) виробляють остаточний випал. Часто порцеляна піддають ще третьому випалу в муфельній печі при червоному калении після нанесення фарб, тобто. перетертого зі скипидаром мелкоизмельчённого кольорового скла. Більшій стійкістю мають фарби для «гострого» вогню чи подглазурные фарби, завданих на неглазурованный черепок. Проте є трохи фарб, котрим цей метод може бути. Остаточно отожженный без глазурі порцеляна називають бісквітним. Замість процесу формування порцелянової маси, заснованого її пластичності, порцелянову масу можна перекласти на ліквідність додавання незначної кількості луги та відлити у вигляді з гіпсу. У результаті поглинання води обпаленої гіпсовою формою настає швидке отвердіння порцелянового вироби. Порцеляна як виготовлення домашньої посуду та мистецьких виробів, але й, і заодно на досить широкої ступеня, виготовлення хімічної посуду, а завдяки одній його электроизоляционным властивостями — виготовлення изоляторов.

Від звичайного чи твердого порцеляни відрізняється м’який порцеляна, з яких виготовляють переважно художні вироби. У м’якому порцеляні міститься менше каоліну і цьому більше «плавнів», наприклад, польового шпату, крейди. Такий порцеляна відповідно до його легкоплавкостью піддають випалу при менш високої температурі (зазвичай при 1200−1300?). Тому зовсім неважко вдається зробити його багатобарвне подглазурное раскрашивание.

Кам’яні матеріали, подібно порцеляні, є щільними дзвінкими і настільки твёрдыми, що ні дряпаються сталлю; ще, вони стійки стосовно хімічному впливу. Позаяк це їхній виготовляють з глини, вони вимагають дешевше температури випалу, ніж твердий порцеляна (1200- 1300?), що немає такий, як порцеляна, просвечиваемостью в більшості випадків мають не білий, а сірий, жовтий чи коричневий колір. Їх часто покривають лише тонким шаром «сольовий» глазурі, що утворюється при випаровуванні кухонної солі, бросаемой в піч; таким чином лежить на поверхні такого вироби осаджується склоподібний подвійний силікат натрію. У хімічної промисловості дуже часто застосовують неглазурованные вироби з кам’яного материала.

Тонкий кам’яний матеріал служить виготовлення ваз та інших художніх виробів, в архітектурі виготовлення рельєфів і прикраси фасадів. З кам’яного матеріалу виробляли сірі, розписані блакитний фарбою старовинні німецькі судини (кубки тощо.). Прикладами виробів із грубого коричневого кам’яного матеріалу можуть бути водогінні і каналізаційні труби, і навіть «метлахские плитки». У хімічної промисловості застосовують численні судини, одержані із коричневого кам’яного матеріалу: туриллы, змеевики для охолодження, труби, ванни і др.

Фаянс, як і порцеляна, білого чи вводити майже білого кольору, але він м’якше, отже сталь залишає ньому подряпини; він легше ламається, порист, тому здебільшого його потрібно покривати глазур’ю. Фаянс отримують з суміші глини, кварцу, луги та сурику, іноді додають ще окрашивающие окисли. Фаянс ліплять двічі: спочатку без глазурі при 1200−1300? (сирої випал), та був трохи слабша з глазур (остаточний випал). З тонкого фаянсу роблять мийки, ванни для купання тощо. Деякі сорти фаянсу часто забарвлюють титанової кислотою в бледно-кремовый колір (умивальники). Прикладами неглазурованного фаянсу служать глиняні судини, глиняні трубка і т.п.

Фаянс має грязновато-серый пористий злам. Тому його покривають глазур’ю, яка завдяки додатку двоокису олова має білий колір і непрозора. Раніше фаянс часто застосовували виготовлення дешевою посуду; проте фаянс виготовлений Веджвудом в Англії, майже зовсім витіснив звичайний фаянс з домашнього побуту. Більше тонкий фаянс доречний під час художньої кераміки. За властивостями фаянсу наближається майоліка, покрываемая кольорової глазурью.

Звичайні гончарні вироби, наприклад горщики для квітів, глиняна посуд, також мають пористий злам. Там завдають глазур, що містить здебільшого свинець; забарвлена вона зазвичай що були додані до неї окислами металів. Окис заліза дає жовту, а разом із двоокисом марганцю — коричневе забарвлення; мідь забарвлює глазур в зелений цвет.

Цегла. Обпалений цегла формуют з глини і далі піддають випалу. У результаті вмісту у глині окису заліза цеглини здебільшого вирізняються в червоний колір. Цегла має великий пористість, т.к. випал ведуть при щодо низької температури. Дуже обпалений, щільний і дуже міцний цегла називають клинкером.

Вогнетривкі матеріали. «Вогнетривкими» називають такі матеріали, які, не плавлячи, витримують нагрівання за високої температури (по вкрай мері 1600?). Найбільш уживаним огнеупорным матеріалом є шамот, що складається з суміші двох сортів глин: обпаленої до спечення, максимально вогнетривкої глини (власне шамот) і це червоною пластичній глини (котра зв’язує глина). Існують особливі родовища глин, які у першу чергу, йдуть на виготовлення шамоту. Шамот, який містить зазвичай близько 42−45% Al2O3 і 50−54% SiO2, передусім застосовують для футерівки топок, високотемпературних печей і рекуператоров. Для коксових, керамічних печей й у печей сталеливарної промисловості (наприклад, печі Сіменса — Мартена) використав вона найчастіше (вперше отриманий Англії) динас. Його готують випаленням грубозернистого кварцевого піску, змішаного із кількістю вапнякової маси чи глини. Глинистий динас містить 15−17% Al2O3 і 80−83% SiO2. Він розм’якшується при 1350?, проте плавиться лише вище 1650?. По огнеупорным властивостями його перевершує вапняний динас чи силікатний камінь (з зміст 1,5−4% CaO, 0,3−2% Al2O3 і 94−96% SiO2), який плавиться лише за 1700−1750?. Його підтримав і застосовують у першу черга у печах Сіменса — Мартена. Ще більшої огнеупорностью мають звані силлиманиты, які отримують випаленням за високої температури силлиманита, цианита чи андалузита (мінералів одного складу Al2 SiO5, але різного внутрішнього будівлі), унаслідок чого утворюється муллит, 3Al2O3(2SiO2, який, як було вже зазначено є складовою твердого фарфора.

З вогнетривких речовин, які містять SiO2 чи містять їх у дуже невеликих кількостях, слід назвати боксит, динамидон, магнизит і доломіт. Високими вогнетривкими властивостями мають магнезія, двоокис цирконію головним чином графіт (за відсутності воздуха).

Приклади виробів із кераміки |[pic] |[pic] |[pic] | |[pic] |[pic] |[pic] | |[pic] |[pic] |[pic] | |[pic] |[pic] |[pic] | |[pic] |[pic] |[pic] | |[pic] |[pic] |[pic] | |[pic] |[pic] |[pic] |.

Вироби з фарфора.

|[pic] |[pic] | |Ще 300 років тому вони Європи та не |1 лютого 1744 року камергер | |представляла, із чого робиться |імператриці барон Микола Корф, | |порцеляна — китайці старанно |котрий у Стокгольмі з | |оберігали таємницю її виготовлення. |дипломатичним дорученням, уклав| |Порцеляні приписувалися магічні |договір із певним Христофором | |властивості, як, наприклад, способность|Гунгером, який зобов’язався «заснувати| |змінювати колір, якщо покладена в |у Санкт-Петербурзі мануфактуру для | |порцеляновий посуд їжа чи налита в|делания чистого порцеляни оскільки | |порцеляновий посудину рідина отравлена.|оный у Саксонії робиться». | |Можливо, у цьому полягала | | |причина появи перших зразків | | |китайської порцелянової посуду при | | |дворах європейських монархів і | | |території Московського кремля ще | | |XIII — XIV ст. | | |[pic] | |Коло сюжетів російського порцеляни першої третини 19 століття визначається | |історичними подіями та світовідчуттям цього часу. Це: Вітчизняна| |війна 1812 року й сучасна мода, як і костюмі, і у літературі. |.

1. «Курс неорганічної хімії», Р. Ремі, вид. «Світ», Москва, 1972.

2. «Енциклопедичний словник юного хіміка"/ Сост. В. А. Крицман,.

В.В. Станцо. — М.: Педагогіка, 1982.

3. «Дитяча Енциклопедія Академії педагогічних наук РРФСР», Москва,.

1983.

4. «Комп'ютерна Енциклопедія Кирила і Мефодія», 2000.