Домашний эксперимент, страница 143, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

Если у вас будет возможность понаблюдайте, а еще лучше сами приготовьте небольшое количество бетона из цемента.

Решение

Приготовление бетона из цемента — это наглядный химический эксперимент, который позволяет наблюдать, как порошкообразные и жидкие вещества превращаются в прочный искусственный камень. В основе этого процесса лежит химическая реакция, называемая гидратацией цемента.

Для самостоятельного приготовления небольшого количества бетона (или, точнее, цементно-песчаного раствора, что проще для небольшого опыта) вам понадобятся:

Компоненты:

• Цемент: основной связующий компонент, порошок серого цвета.

• Песок: мелкий заполнитель. Лучше использовать чистый, просеянный песок.

• Вода: активатор химической реакции.

Для приготовления раствора обычно используют соотношение цемента и песка по объему 1:3. Количество воды подбирается опытным путем до получения нужной консистенции (примерно 0.5-0.7 литра на 1 кг цемента).

Порядок действий и меры предосторожности:

При работе с цементом необходимо соблюдать осторожность. Цементная пыль может вызывать раздражение дыхательных путей, а сам раствор — кожи и глаз. Поэтому рекомендуется использовать перчатки, защитные очки и респиратор.

1. В подходящей емкости (например, пластиковом ведре) тщательно перемешайте сухие компоненты: 1 часть цемента и 3 части песка. Смесь должна стать однородной по цвету.

2. Сделайте в центре сухой смеси углубление и постепенно, небольшими порциями, добавляйте воду, одновременно перемешивая массу. Важно не перелить воды, чтобы раствор не стал слишком жидким.

3. Продолжайте перемешивать до тех пор, пока не получите однородную пластичную массу без комков, по консистенции напоминающую густую сметану.

4. Полученную смесь можно залить в любую форму (например, в пластиковый стаканчик или картонную коробку), чтобы после затвердевания получить изделие нужной формы.

Наблюдения и химическая суть процесса:

После смешивания цемента с водой начинается самое интересное — химическая реакция.

• Выделение тепла. Если вы потрогаете емкость со свежеприготовленным раствором, то почувствуете, что она стала теплой. Это происходит потому, что реакция гидратации цемента является экзотермической, то есть протекает с выделением тепла. Именно на это намекает колба с огнем на изображении.

• Схватывание и твердение. Через некоторое время (от 45 минут до нескольких часов) смесь начнет густеть и терять пластичность — это процесс схватывания. Затем начнется процесс твердения, в ходе которого раствор постепенно набирает прочность, превращаясь в камень. Этот процесс занимает длительное время (основная прочность набирается за 28 суток).

Химически это объясняется тем, что главные компоненты портландцемента — силикаты кальция (алит $3Cao \cdot SiO_2$) и алюминаты кальция — вступают в реакцию с водой. В результате образуются новые кристаллические соединения — гидросиликаты и гидроалюминаты кальция, а также гидроксид кальция. Упрощенно основную реакцию можно записать так:

$2(3Cao \cdot SiO_2) + 6H_2o \rightarrow 3Cao \cdot 2SiO_2 \cdot 3H_2o + 3Ca(OH)_2$

Именно эти новообразованные кристаллы, переплетаясь друг с другом, создают прочный пространственный каркас, который и обеспечивает высокую прочность застывшего бетона.

Ответ: Приготовление бетона — это экзотермический химический процесс гидратации цемента водой. В результате реакции образуются новые кристаллические соединения, которые формируют прочную камневидную структуру. Ключевые наблюдаемые явления — выделение тепла, постепенная потеря пластичности (схватывание) и последующее затвердевание смеси.