Страница 166 - гдз по химии 7 класс учебник Еремин, Дроздов

Какие свойства делают стекло удобным материалом для создания произведений искусства?

Стекло является уникальным материалом для создания произведений искусства благодаря сочетанию следующих свойств:

1. Оптические свойства

Стекло обладает уникальной способностью взаимодействовать со светом. Его прозрачность позволяет создавать ощущение легкости, глубины и нематериальности. Пропуская свет, стекло может изменять его, создавая сложные визуальные эффекты. Способность к окрашиванию в массе с помощью оксидов металлов дает художникам богатейшую палитру ярких, чистых и стойких цветов, которые не выгорают со временем. Это свойство является ключевым в искусстве витража. Кроме того, способность к преломлению и отражению света (светоигра) придает стеклянным изделиям блеск, сияние и динамику, что особенно ценится в скульптуре и декоративных объектах.

Ответ: Уникальные оптические свойства — прозрачность, способность к окрашиванию, преломление и отражение света — позволяют художникам работать со светом как с полноценным инструментом, создавая светящиеся, яркие и визуально сложные произведения.

2. Пластичность при нагревании

В расплавленном состоянии стекло представляет собой вязкую массу, которой можно придать практически любую форму. Это свойство лежит в основе многих техник, таких как выдувание, литье, прессование и моллирование (изгибание). Такая пластичность позволяет художникам создавать как тончайшие, изящные изделия, так и массивные монументальные скульптуры. Возможность свободной формовки горячего стекла делает каждый предмет, созданный вручную, неповторимым.

Ответ: Пластичность в нагретом состоянии дает художнику свободу для создания практически любых форм, от ажурных и хрупких до монументальных, делая возможным реализацию самых смелых творческих замыслов.

3. Прочность и долговечность

После остывания стекло становится твердым, прочным и химически инертным материалом. Оно не подвержено коррозии, не вступает в реакцию с большинством веществ, устойчиво к воздействию влаги и атмосферных явлений. Благодаря этому произведения искусства из стекла могут сохранять свой первоначальный вид, цвет и блеск на протяжении столетий и даже тысячелетий, что подтверждают археологические находки.

Ответ: Прочность и химическая стойкость обеспечивают долговечность произведений искусства из стекла, позволяя им сохранять свою красоту и целостность на века.

4. Возможность обработки в холодном состоянии

Помимо формовки в горячем виде, стекло поддается и холодной обработке. Такие техники, как гравировка, резка, шлифовка, полировка и пескоструйная обработка, позволяют наносить на поверхность стекла тончайшие узоры, рисунки, надписи и создавать разнообразные фактуры — от матовой до зеркальной. Это значительно расширяет декоративные возможности материала и позволяет добиваться высокой детализации.

Ответ: Возможность финишной обработки холодного стекла различными техниками позволяет художникам добавлять мелкие детали, сложные узоры и разнообразные текстуры, обогащая художественную выразительность изделия.

1. Что называют стеклом?

Стекло — это твёрдое вещество, которое с точки зрения строения является аморфным, то есть не имеет кристаллической решётки, характерной для большинства твёрдых тел (например, металлов, солей или минералов). Атомы в стекле расположены неупорядоченно, подобно атомам в жидкости, поэтому стекло иногда называют переохлаждённой жидкостью с очень высокой вязкостью.

Основные свойства стекла:

• Прозрачность: большинство видов стекла пропускают видимый свет, что делает их незаменимыми для окон, линз и дисплеев.
• Хрупкость: стекло склонно к разрушению при ударных нагрузках без заметной пластической деформации.
• Твёрдость: стекло является достаточно твёрдым материалом, устойчивым к царапинам.
• Химическая инертность: стекло не вступает в реакцию с большинством химических веществ, что позволяет использовать его для хранения продуктов и химических реактивов.

Самый распространённый тип стекла — силикатное стекло. Его основу составляет диоксид кремния ($SiO_2$), который получают из кварцевого песка. В чистом виде кварцевое стекло имеет очень высокую температуру плавления, поэтому для её снижения в состав добавляют оксид натрия ($Na_2O$ - из соды), а для придания химической стойкости и прочности — оксид кальция ($CaO$ - из известняка). Такое стекло называется натрий-кальций-силикатным или содово-известковым.

Процесс производства стекла заключается в плавлении исходных компонентов (шихты) при высокой температуре (около 1500-1700 °C) до получения однородной жидкой массы, которую затем быстро охлаждают. Именно быстрое охлаждение не даёт атомам выстроиться в упорядоченную кристаллическую структуру, в результате чего вещество затвердевает, сохраняя аморфное строение.

Существуют и другие виды стёкол, свойства которых изменяются за счёт введения различных добавок:

• Боросиликатное стекло (с добавлением оксида бора $B_2O_3$): обладает высокой термической и химической стойкостью (например, посуда Pyrex).
• Свинцовое стекло (хрусталь) (с добавлением оксида свинца $PbO$): отличается высоким показателем преломления, блеском и пластичностью.
• Цветное стекло: получают путём добавления оксидов металлов (например, оксид кобальта даёт синий цвет, оксид меди — зелёный или красный).

Ответ: Стекло — это неорганический аморфный (некристаллический) материал, получаемый путём быстрого охлаждения расплава. Чаще всего оно прозрачно, твёрдо, хрупко и химически инертно. Основным компонентом большинства стёкол является диоксид кремния ($SiO_2$).

2. Расскажите о производстве стекла.

Производство стекла — это сложный технологический процесс превращения сырьевых материалов в готовые стеклянные изделия. Стекло по своей природе является аморфным веществом, то есть не имеет строгой кристаллической решетки, что обуславливает его прозрачность и другие уникальные свойства. Процесс можно разделить на несколько ключевых этапов.

Основой для производства наиболее распространенного, натрий-кальций-силикатного стекла, служит тщательно подготовленная смесь, называемая шихтой. В её состав входят:

• Кварцевый песок ($SiO_2$): главный стеклообразующий компонент (около 70–75%).
• Кальцинированная сода ($Na_2CO_3$): снижает температуру плавления песка, выступая в роли флюса (плавня).
• Известняк ($CaCO_3$) или доломит ($CaMg(CO_3)_2$): стабилизаторы, повышающие химическую стойкость и механическую прочность стекла.
• Стеклобой: бой стекла, который добавляют в шихту (до 30% и более). Он ускоряет процесс плавления, снижает расход топлива и сырья.
• Добавки: оксиды металлов для окрашивания (например, кобальт для синего, хром для зеленого), осветлители (для удаления пузырьков газа), глушители (для получения непрозрачного, молочного стекла) и другие.

Сам процесс производства включает следующие последовательные стадии:

1. Подготовка шихты. Компоненты в строгих пропорциях взвешиваются, тщательно перемешиваются до однородности и подаются в печь.
2. Варка стекла. Шихта плавится в ванной стекловаренной печи при температуре 1500–1600°C. В процессе варки происходят сложные физико-химические процессы: разложение карбонатов с выделением $CO_2$, образование силикатов натрия и кальция и их растворение в избытке кремнезема с образованием жидкой стекломассы. Далее стекломасса осветляется (из неё удаляются газовые пузыри) и гомогенизируется (перемешивается до однородного состояния). Затем её охлаждают до рабочей температуры (1000-1200°C), при которой она имеет вязкость, подходящую для формования.
3. Формование изделий. В зависимости от вида продукции применяются разные методы формования:
   • Флоат-метод: для получения листового стекла. Стекломасса выливается на поверхность расплавленного олова, где под действием гравитации и поверхностного натяжения растекается, образуя идеально гладкую ленту заданной толщины.
   • Выдувание: для полых изделий (бутылки, банки, флаконы). Порция стекломассы помещается в форму и раздувается сжатым воздухом.
   • Прессование: для массивных рельефных изделий (посуда, пепельницы, стеклянные блоки). Стекломасса прессуется в металлической форме.
   • Прокатка: для узорчатого или армированного (с металлической сеткой внутри) стекла путем пропускания стекломассы между валками.
4. Отжиг. Сформованные изделия проходят через специальную длинную печь (лер), где они медленно и контролируемо охлаждаются. Это необходимо для снятия внутренних напряжений, которые возникают при быстром остывании и могут привести к самопроизвольному разрушению изделия.
5. Контроль и обработка. Готовые изделия проходят контроль качества, после чего могут подвергаться резке, шлифовке, полировке, закалке (нагрев с последующим быстрым охлаждением для придания повышенной прочности), нанесению покрытий и другой обработке.

Ответ: Производство стекла — это многостадийный процесс, который начинается с подготовки смеси сырьевых материалов (шихты), включающей кварцевый песок, соду и известняк. Затем шихту плавят в печи при высокой температуре до образования однородной стекломассы. После этого стекломассу формуют различными методами (например, флоат-методом для листового стекла или выдуванием для бутылок). Критически важным этапом является отжиг — медленное охлаждение для снятия внутренних напряжений, после которого изделия проходят контроль и финишную обработку.

3. Назовите изделия из стекла, с которыми вы встречаетесь в быту.

В быту мы постоянно сталкиваемся с разнообразными изделиями из стекла. Их можно условно разделить на несколько категорий в зависимости от места и цели использования:

• Посуда и кухонная утварь:
  • Стаканы, бокалы, фужеры, рюмки для различных напитков.
  • Тарелки, салатники, пиалы, блюдца.
  • Банки для консервирования и хранения сыпучих продуктов.
  • Бутылки для напитков (воды, соков, молока).
  • Жаропрочные формы для запекания.
  • Стеклянные крышки для кастрюль и сковородок.
  • Мерные стаканы и заварочные чайники.
  • Графины и кувшины.
• Элементы интерьера и строительства:
  • Оконные стекла в рамах и стеклопакетах.
  • Зеркала (представляют собой стекло с нанесенным отражающим слоем).
  • Стеклянные вставки в межкомнатных дверях.
  • Стеклянные полки.
  • Плафоны для люстр, бра и других осветительных приборов.
  • Столешницы для журнальных и обеденных столов.
  • Декоративные вазы для цветов.
  • Стенки аквариумов.
• Техника и электроника:
  • Экраны телевизоров, компьютерных мониторов, смартфонов и планшетов.
  • Дверца и тарелка в микроволновой печи.
  • Стеклянные полки внутри холодильника.
  • Колбы ламп накаливания и люминесцентных ламп.
  • Объективы фото- и видеокамер.
• Прочее:
  • Линзы в очках для коррекции зрения.
  • Стекла в наручных часах.
  • Елочные игрушки и украшения.
  • Флаконы для духов, одеколона и косметических средств.
  • Аптечные пузырьки, ампулы для лекарств.
  • Медицинские термометры (градусники).

Ответ: В повседневной жизни встречаются многочисленные изделия из стекла, включая посуду (стаканы, тарелки, банки), элементы зданий и интерьера (оконные стекла, зеркала, полки, плафоны), компоненты бытовой техники и электроники (экраны смартфонов, дверцы микроволновок, лампочки), а также медицинские и парфюмерные изделия (очки, флаконы, ампулы).

4. Приведите примеры, доказывающие, что при нагревании стекло обладает пластичностью.

Стекло является аморфным телом, у которого отсутствует строгая кристаллическая решетка и, как следствие, определенная температура плавления. При нагревании стекло не переходит мгновенно из твердого состояния в жидкое, а постепенно размягчается в широком диапазоне температур, переходя в пластичное, вязкотекучее состояние. В этом состоянии оно способно изменять свою форму под действием даже небольших внешних сил и сохранять эту новую форму после остывания. Существует множество примеров, доказывающих это свойство.

1. Стеклодувное производство

   Это классический и самый наглядный пример. Мастера-стеклодувы нагревают стеклянную массу в печи до высокой температуры (обычно выше 1000°C), пока она не станет похожей на густой мед. В этом пластичном состоянии стекло можно выдувать, растягивать, скручивать и резать, придавая ему с помощью специальных инструментов самые разнообразные и сложные формы: от бытовой посуды (вазы, бокалы, бутылки) до уникальных художественных изделий и сложного лабораторного оборудования. Весь процесс основан на способности горячего стекла к пластической деформации.

2. Изготовление листового стекла

   Современный метод производства листового стекла (флоат-метод) заключается в том, что расплавленная стеклянная масса выливается на поверхность ванны с расплавленным оловом. Будучи пластичной, стекломасса растекается по идеально гладкой поверхности металла, образуя лист с равномерной толщиной и высоким качеством поверхности. Этот процесс был бы невозможен без пластичности и текучести стекла при высокой температуре.

3. Производство оптического волокна

   Оптическое волокно, которое является основой для высокоскоростной передачи данных, представляет собой тончайшую стеклянную нить. Его производят путем вытягивания из специально подготовленной стеклянной заготовки (преформы), конец которой нагревается в печи до температуры около 2000°C. В этом состоянии стекло становится чрезвычайно пластичным, что позволяет вытягивать из него непрерывную нить диаметром в доли миллиметра и длиной в десятки километров. Это яркое доказательство способности стекла к огромным пластическим деформациям без разрушения.

4. Моллирование (термоформование) стекла

   Этот технологический процесс используется для создания изогнутых стеклянных изделий. Лист плоского стекла укладывается на металлическую или керамическую форму-матрицу и нагревается в печи. При достижении температуры размягчения (около 600-700°C) стекло становится пластичным и под действием собственного веса прогибается, в точности повторяя рельеф формы. Таким способом изготавливают автомобильные стекла, элементы мебели, гнутые архитектурные панели и декоративную посуду.

5. Изгибание стеклянных трубок в лаборатории

   Простой опыт, который можно провести в любой химической лаборатории. Чтобы согнуть стеклянную трубку, ее участок нагревают в пламени газовой горелки. По мере нагрева стекло в этом месте становится красным и мягким. После этого трубку можно легко согнуть под нужным углом. После остывания на воздухе стекло вновь затвердевает, но уже в новой, изогнутой форме, что является прямым подтверждением его пластичности при нагреве.

Ответ: Примерами, доказывающими, что при нагревании стекло обладает пластичностью, являются: работа стеклодувов, которые создают изделия из вязкой стеклянной массы; производство оптического волокна путем вытягивания тонких нитей из разогретой заготовки; технология моллирования, при которой листовое стекло изгибается по форме под действием температуры и силы тяжести; изгибание стеклянных трубок в пламени горелки для нужд лабораторий.

5. Какие ионы придают стеклу окраску?

Окраска стекла достигается путем добавления в стеклянную массу оксидов различных металлов. В процессе варки стекла эти оксиды диссоциируют, и образующиеся ионы металлов, в основном переходных, встраиваются в кремнеземную сетку. Эти ионы обладают способностью избирательно поглощать свет в видимой части спектра. Цвет, который мы видим, является дополнительным к поглощенному. Таким образом, именно ионы металлов, их валентное состояние и окружение в структуре стекла определяют конечный цвет стеклянного изделия.

Ниже приведен список основных ионов, используемых для окрашивания стекла, и соответствующие им цвета:

• Синий и голубой: Окраску придают ионы кобальта($II$) $Co^{2+}$ (насыщенный синий, известный как "кобальтовое стекло") и ионы меди($II$) $Cu^{2+}$ (голубой, бирюзовый).
• Зеленый: Различные оттенки зеленого получают с помощью ионов железа($II$) $Fe^{2+}$ (бутылочный зеленый), ионов хрома($III$) $Cr^{3+}$ (от желто-зеленого до изумрудного) и ионов меди($II$) $Cu^{2+}$.
• Желтый и коричневый (янтарный): Желтые и коричневые оттенки создаются благодаря ионам железа($III$) $Fe^{3+}$ в сочетании с ионами серы $S^{2-}$, образующими железо-серный комплекс. Также для получения желтого цвета используют сульфид кадмия $CdS$.
• Красный и розовый: Рубиново-красный цвет получают при помощи коллоидных частиц золота $Au$ или соединений селена (например, сульфоселенида кадмия). Ионы меди($I$) $Cu^{+}$ в виде оксида $Cu_2O$ также дают красный цвет ("медный рубин"). Розовые и сиреневые оттенки придают ионы неодима $Nd^{3+}$ или эрбия $Er^{3+}$.
• Фиолетовый и пурпурный: Эти цвета достигаются за счет введения ионов марганца ($Mn^{2+}$, $Mn^{3+}$). В зависимости от состава стекла и степени окисления марганца цвет может варьироваться от розового до глубокого фиолетового. Ионы неодима $Nd^{3+}$ также могут придавать стеклу фиолетовый оттенок, меняющийся в зависимости от освещения.
• Белый (глушеный/молочный): Для получения непрозрачного белого стекла используются соединения, которые не растворяются в стекломассе, а образуют взвесь мелких кристаллических частиц, рассеивающих свет. К ним относятся оксид олова($IV$) $SnO_2$, фторид кальция $CaF_2$ или фосфат кальция $Ca_3(PO_4)_2$.

Ответ:

Окраску стеклу придают ионы различных металлов, в основном переходных (d-элементов), которые вводятся в состав стекла в виде оксидов. Наиболее распространенными являются ионы кобальта ($Co^{2+}$) для синего цвета, железа ($Fe^{2+}$, $Fe^{3+}$) и хрома ($Cr^{3+}$) для зеленого и коричневого, марганца ($Mn^{2+}$, $Mn^{3+}$) для фиолетового, а также соединения селена, меди и коллоидные частицы золота для красных оттенков.

6. Как отличить цветное стекло от кристалла?

Отличить цветное стекло от кристалла (хрусталя) можно по нескольким ключевым признакам, которые обусловлены различиями в их химическом составе и физических свойствах. Хрусталь — это особый вид стекла с высоким содержанием оксида свинца (или, в современных бессвинцовых вариантах, оксидов бария, цинка, калия), что придает ему характерные качества, отсутствующие у обычного, в том числе цветного, стекла.

1. Звук

Это один из самых простых и надежных способов. Аккуратно постучите по краю изделия ногтем или легкой деревянной палочкой. Хрусталь издаст долгий, мелодичный и чистый звенящий звук, похожий на нежный колокольный звон. Обычное цветное стекло отзовется коротким и глухим стуком.

Ответ: Хрусталь издает продолжительный мелодичный звон при постукивании, а стекло — глухой и короткий звук.

2. Вес и плотность

Возьмите изделие в руки. За счет содержания тяжелого оксида свинца хрусталь значительно плотнее и, следовательно, тяжелее обычного стекла того же объема. Если у вас есть возможность сравнить два похожих по размеру изделия, разница в весе будет легко ощутимой.

Ответ: При одинаковом размере хрустальное изделие будет заметно тяжелее стеклянного.

3. Блеск и преломление света

Хрусталь обладает высоким показателем преломления и высокой дисперсией света. Проще говоря, он ярко блестит и "играет" на свету, разлагая лучи на спектр. Посмотрите на изделие под ярким источником света: граненый хрусталь будет сверкать всеми цветами радуги. Цветное стекло, даже с гранями, не обладает таким интенсивным сиянием и игрой света.

Ответ: Хрусталь ярко сверкает и переливается на свету радужными отблесками, а стекло блестит более скромно и тускло.

4. Теплопроводность

Прикоснитесь к изделию. Хрусталь обладает меньшей теплопроводностью, чем стекло. Поэтому на ощупь он кажется более холодным и дольше остается прохладным в руках, так как медленнее нагревается от тепла вашей кожи.

Ответ: Хрусталь на ощупь ощутимо холоднее стекла.

5. Прозрачность и отсутствие дефектов

Рассмотрите изделие на просвет. Качественный хрусталь отличается идеальной прозрачностью, в его массе не должно быть пузырьков воздуха, вкраплений или помутнений. В обычном цветном стекле, особенно невысокого качества, часто можно заметить мелкие пузырьки, свиль (волнообразные уплотнения) или другие неровности в толще материала.

Ответ: Качественный хрусталь идеально прозрачен, в то время как в стекле могут встречаться внутренние дефекты (например, пузырьки воздуха).

6. Острота граней

Если изделие имеет огранку, проведите по ней пальцем (очень осторожно). Хрусталь — материал более мягкий и пластичный по сравнению со стеклом, поэтому он лучше поддается обработке и шлифовке. Грани на хрустальных изделиях очень тонкие, острые и четкие. На стеклянных изделиях грани чаще всего более сглаженные и округлые.

Ответ: Грань на хрустале острее и тоньше, чем на стекле.

✓ Что такое керамика?

Керамика (от древнегреческого κέραμος — «гончарная глина») — это неорганические неметаллические материалы и изделия из них, получаемые под воздействием высокой температуры (обжига) с последующим охлаждением. В основе классической керамики лежат глины или их смеси с различными минеральными добавками.

Процесс изготовления керамики традиционно включает несколько основных этапов:

• Подготовка сырья: Глину очищают, измельчают и смешивают с добавками (например, кварцевым песком, полевым шпатом) для придания будущему изделию необходимых свойств.
• Формование: Из полученной пластичной массы создают изделие нужной формы. Это может делаться вручную (на гончарном круге), методом литья, прессования или другими способами.
• Сушка: Сформованное изделие медленно высушивают для удаления избыточной влаги, чтобы избежать растрескивания при обжиге.
• Обжиг: Высушенное изделие помещают в печь и подвергают воздействию высоких температур (от 900 °C и выше). В процессе обжига происходят необратимые химические и физические изменения, частицы сырья спекаются, образуя прочный и твердый черепок.

В зависимости от состава сырья и температуры обжига керамику подразделяют на несколько видов:

• Терракота: Пористая неглазурованная керамика красного или коричневого цвета.
• Майолика и фаянс: Пористая керамика, покрытая глазурью. Фаянс имеет белый цвет черепка.
• Керамогранит (каменная масса): Непористая, очень прочная керамика, используемая в основном для напольных покрытий.
• Фарфор: Плотная, белая, просвечивающая в тонких слоях керамика, которая при легком ударе издает высокий чистый звук. Получается при очень высоких температурах обжига.

Свойства керамики, такие как высокая твердость, термостойкость, химическая стойкость и диэлектрические характеристики, обуславливают ее широкое применение в различных областях: от производства посуды, кирпича и черепицы до создания компонентов для электроники, медицины (зубные имплантаты, эндопротезы), аэрокосмической техники и режущих инструментов.

Ответ: Керамика — это широкий класс материалов и изделий, произведенных из неорганического неметаллического сырья (чаще всего глины) путем формования и последующего высокотемпературного обжига, в результате которого материал приобретает прочность, твердость и термостойкость.

✓ Керамика — минерал или искусственный материал?

Керамика — минерал или искусственный материал?

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться в определениях "минерал" и "керамика".

Минерал — это природное твёрдое вещество, однородное по химическому составу и физическим свойствам, имеющее упорядоченную кристаллическую структуру. Ключевой характеристикой минерала является его природное происхождение в результате геологических или космогенных процессов. Например, кварц, полевой шпат, каолинит (основной компонент глины) — это минералы.

Керамика — это неорганический, неметаллический материал, который производится человеком. Процесс изготовления керамики включает в себя несколько этапов:

1. Подготовка сырья: используются природные материалы, в основном глина, которая состоит из различных минералов (например, каолинита). К глине могут добавляться другие минералы, такие как кварцевый песок или полевой шпат, для придания нужных свойств.
2. Формовка: из подготовленной массы создается изделие нужной формы.
3. Обжиг: сформованное изделие подвергается воздействию высоких температур (от 400°C до 2000°C и выше).

Именно на этапе обжига происходят ключевые изменения. Под действием высокой температуры исходные минералы в сырье претерпевают необратимые химические и фазовые превращения. Они спекаются, образуя прочную, твёрдую структуру, которая может состоять из смеси кристаллических и стекловидных фаз. Полученный материал обладает совершенно новыми свойствами и не встречается в природе в готовом виде.

Таким образом, хотя для производства керамики и используется природное минеральное сырьё, сам конечный продукт — керамика — является результатом целенаправленной деятельности человека и технологического процесса. Она не образуется в природе самостоятельно.

Ответ: Керамика — это искусственный материал. Её создаёт человек из природных минеральных материалов (чаще всего глины) путём их технологической обработки, в частности, высокотемпературного обжига.

✓ Как получают керамику из природных веществ?

Процесс получения керамики из природных веществ — это многоступенчатая технология, которая превращает пластичную глину в прочное и долговечное изделие. Ключевыми этапами являются подготовка сырья, придание формы, сушка и высокотемпературный обжиг.

1. Подготовка сырья

Первый этап — это добыча и подготовка исходных материалов. Основным компонентом является глина — природный материал, состоящий преимущественно из минералов группы каолинита (химическая формула $Al_2O_3 \cdot 2SiO_2 \cdot 2H_2O$ или $Al_2Si_2O_5(OH)_4$). В зависимости от требуемых свойств будущего изделия в глину добавляют другие природные компоненты: кварцевый песок ($SiO_2$) для уменьшения усадки, полевой шпат (например, ортоклаз $K[AlSi_3O_8]$) для снижения температуры спекания, и другие минеральные добавки. Сырье очищают от посторонних примесей, измельчают и тщательно перемешивают с водой до получения однородной пластичной массы, называемой формовочной массой или шликером (если она жидкая).

Ответ: Керамику получают из глины, которую очищают и смешивают с природными добавками (песком, полевым шпатом) и водой для создания пластичной формовочной массы.

2. Формование изделия

На этом этапе пластичной глиняной массе придают желаемую форму. Существует несколько основных методов формования:

• Ручная лепка — древнейший способ, позволяющий создавать уникальные и скульптурные объекты.
• Работа на гончарном круге — используется для изготовления симметричных изделий, таких как горшки, чашки, тарелки.
• Литьё в гипсовые формы — жидкую глину (шликер) заливают в пористые гипсовые формы. Гипс впитывает воду, и на стенках формы образуется твердый слой глины. Метод подходит для сложных форм и массового производства.
• Прессование — глиняную массу с низким содержанием влаги спрессовывают под высоким давлением. Так производят, например, керамическую плитку и кирпич.

Ответ: Глиняной массе придают необходимую форму с помощью ручной лепки, гончарного круга, литья в формы или прессования.

3. Сушка

Перед обжигом сформованное изделие должно быть тщательно высушено. Сушка — это процесс медленного удаления большей части воды из материала. Её проводят при комнатной температуре или в специальных сушильных камерах с контролируемой влажностью и температурой. Если сушить изделие слишком быстро или неравномерно, оно может деформироваться или потрескаться из-за внутреннего напряжения, возникающего при усадке глины.

Ответ: Сформованное изделие медленно высушивают, чтобы удалить из него воду и предотвратить растрескивание перед обжигом.

4. Обжиг

Обжиг — это финальный и самый важный этап, в ходе которого глина необратимо меняет свои свойства. Высушенное изделие помещают в специальную печь (горн) и нагревают до высоких температур (обычно от 900°C до 1400°C). При нагреве происходят сложные физико-химические процессы: выгорают органические примеси, удаляется химически связанная вода, а минеральные частицы спекаются, образуя прочный, твердый и водостойкий материал, называемый керамическим черепком. Часто обжиг проводят в два этапа: первый, "утильный", для получения пористого черепка, и второй, "политой", после нанесения глазури.

Ответ: Высушенное изделие обжигают в печи при высокой температуре, в результате чего глина спекается и превращается в прочный керамический материал.

5. Глазурование

Этот этап является опциональным и применяется для придания изделию декоративных свойств, а также для того, чтобы сделать его гладким и водонепроницаемым. На обожженный черепок наносят глазурь — специальный состав на основе измельченных минералов и оксидов металлов (которые придают цвет). После нанесения глазури изделие подвергают второму, политому, обжигу. При высокой температуре глазурь плавится, образуя на поверхности изделия тонкий стекловидный слой.

Ответ: Для придания водонепроницаемости и декоративного вида керамику покрывают слоем глазури и обжигают повторно.

✓ Что делают из керамических материалов?

Керамические материалы — это неорганические неметаллические материалы, получаемые спеканием минерального сырья (например, глины) с различными добавками при высоких температурах с последующим охлаждением. Благодаря своим уникальным свойствам, таким как высокая твердость, термостойкость, износостойкость, химическая инертность и диэлектрические характеристики, керамика находит применение в самых разнообразных сферах человеческой деятельности.

Из керамических материалов изготавливают широкий спектр изделий, которые можно сгруппировать по областям применения:

• Строительство и архитектура

  Это одна из самых древних и обширных областей применения керамики. Сюда входят:

  • Кирпич: стеновой (рядовой, лицевой) и печной.
  • Черепица: кровельный материал.
  • Облицовочная плитка: для стен и полов (кафель, керамогранит).
  • Сантехника: раковины, унитазы, биде, ванны (изделия из санфаянса и санфарфора).
  • Трубы: канализационные и дренажные.
  • Декоративные элементы: изразцы, барельефы, мозаика, архитектурный декор.
• Быт и посуда

  Традиционное использование керамики для изготовления предметов домашнего обихода.

  • Посуда: тарелки, чашки, миски, чайники из фарфора, фаянса, майолики, гончарной глины.
  • Предметы интерьера: вазы, статуэтки, цветочные горшки, подсвечники.
• Промышленность и техника (техническая керамика)

  Высокотехнологичные изделия, использующие особые физико-химические свойства керамики.

  • Электротехника и электроника: изоляторы для линий электропередач, подложки для микросхем, конденсаторы, ферриты (в магнитах и индуктивных катушках), пьезоэлементы.
  • Машиностроение: режущие инструменты (керамические пластины для резцов), детали двигателей (клапаны, свечи зажигания), подшипники скольжения и качения, уплотнительные кольца.
  • Химическая промышленность: футеровка (защитное покрытие) реакторов, трубы и насосы для перекачки агрессивных сред.
  • Авиационная и космическая техника: теплозащитные плитки для обшивки космических кораблей (например, "Буран", "Спейс Шаттл"), детали газотурбинных двигателей.
• Медицина

  Биосовместимая и износостойкая керамика (биокерамика).

  • Имплантаты: зубные коронки, мосты и имплантаты (например, из диоксида циркония), эндопротезы тазобедренных и коленных суставов.
  • Медицинские инструменты: скальпели с керамическими лезвиями, которые дольше остаются острыми.
• Огнеупорные материалы

  Изделия, способные выдерживать очень высокие температуры (свыше 1580 °C) без разрушения.

  • Футеровка печей: кладка доменных, мартеновских, стекольных и цементных печей.
  • Тигли: емкости для плавки металлов.
  • Огнеупорные кирпичи и блоки для высокотемпературных агрегатов.
• Искусство и ремесла
  • Скульптура, гончарные изделия ручной работы, ювелирные украшения с керамическими вставками, мозаичные панно.

Ответ:

Из керамических материалов производят чрезвычайно широкий ассортимент продукции: от традиционных строительных материалов (кирпич, плитка), бытовой посуды и сантехники до высокотехнологичных изделий, таких как компоненты для электроники и космической техники, медицинские имплантаты, режущие инструменты и огнеупорные элементы для металлургии. Сферы применения охватывают строительство, быт, промышленность, медицину, науку и искусство.