СЕКРЕТЫ  ШКОЛЬНОГО  МЕЛА

Колыванова  Анастасия

Класс  8Б,  МБОУ  лицей  №  23,  РФ,  Московская  область,  г.  Мытищи

Родионова  Марина  Вячеславовна

научный  руководитель,  Учитель  химии  высшей  категории,  МБОУ  лицей  №  23,  РФ,  Московская  область,  г.  Мытищи

Школьный  мел.  Такой  неприглядный  с  первого  взгляда  продукт,  который  очень  актуален  в  учебных  учреждениях  для  учителей  и  учеников,  расходуемый  детьми,  которые  рисуют  мелом  на  тротуарах  города.  Однако,  потребитель  требует  качества  от  любого  товара,  и  мел  не  является  исключением.

Многие  учителя  не  довольны  качеством  этого  продукта,  отмечают,  что  мел  разъедает  кожу,  сильно  пачкает  руки,  сыпется  с  доски,  вызывает  раздражение  голосовых  связок.  В  чём  причина?  В  своей  работе  мы  попытались  ответить  на  этот  вопрос.  Перед  нами  была  поставлена  задача  —  изучить  химический  состав  мела.

Школьный  мел  состоит  на  40  %  из  карбоната  кальция  и  на  60  %  из  гипса  или  любого  другого  связующего  вещества  (клей  ПВА,  крахмал)  плюс  небольшое  количество  карбоната  магния,  оксидов  металлов,  незначительных  примесей  кварца,  ископаемых  морских  организмов  (радиолярии,  фораминиферы).  Эти  особи  имели  небольшой  жизненный  цикл,  и,  отмирая,  они  опускались  на  дно  океана.  В  течение  многих  миллионов  лет  образовались  толстые  слои  из  наружных  скелетов  этих  животных.  Постепенно  эти  слои  превращались  в  мягкую  известь,  которую  мы  и  называем  мелом.  Когда  слои  мела,  находившиеся  на  морском  дне,  были  подняты  наверх,  они  образовали  меловые  скалы,  наиболее  известные  из  которых  находятся  в  Великобритании  и  Франции.  В  России  самые  крупные  месторождения  мела  находятся  в  Воронежской  и  Белгородской  областях,  а  также  в  Саратовской,  Брянской  и  Ульяновской. 

Самый  старый  в  России  завод  по  производству  мела  находится  в  Белгороде.  В  окрестностях  этого  города  мел,  как  горную  породу,  добывают  и  поныне.  Именно  из  белгородских  карьеров  мел  и  по  сей  день  вагонами  развозится  по  всем  предприятиям,  изготавливающим  мел  поштучно.

В  Белгороде  мел  производили  раньше  и  производят  теперь  экструзионным  способом.  При  этом  мокрый  мел  в  виде  тонких  колбасок  поступает  из  машины,  похожей  на  мясорубку.  Колбаску  укладываются  на  противне,  режутся  и  сушатся  в  печах.  Получаются  мелки  круглой  формы.  Технологическая  особенность  этих  мелков  —  их  «связывание»  происходит  за  счет  клея  (чаще  всего  ПВА),  что  не  совсем  безопасно  для  здоровья  детей  (как  известно  белый  мел  в  прямом  смысле  едят,  причем  как  дети,  так  и  взрослые).  Зато  этот  мел  мягок,  приятен  на  ощупь,  практически  не  пачкает  рук.

Основные  требования,  предъявляемые  к  школьному  мелу,  следующие:

·     Мел  не  должен  сильно  пачкать  руки.

·     При  письме  на  доске  мел  не  должен  сыпаться.

·     Мел  (белый)  должен  быть  чистым.

·     В  меле  не  должно  быть  твердых  вкраплений,  царапающих  доску.

Мы  решили  изучить  качество  мела,  который  применяют  учителя  в  нашем  лицее.  Работа  проведена  в  2014—15  учебном  году.

Для  проведения  всех  исследований  образцы  мела  массой  5  г  были  измельчены,  просеяны  и  залиты  водой  при  помешивании.  Полученный  фильтрат  и  нерастворившуюся  часть,  оставшуюся  на  фильтре,  использовали  для  исследований.  Все  образцы  мела  были  подвергнуты  анализу  на  содержание  карбонат-иона,  ионов  ртути,  свинца,  кальция;  была  определена  плотность  всех  образцов  мела,  проведены  пробы  на  наличие  гипса  и  крахмала,  замерен  уровень  рН  фильтрата  каждого  образца  мела.

Мы  рассмотрели  6  образцов  мела  на  наличие  следующих  показателей:

цвет,  сыпучесть,  наличие  твердых  вкраплений.  Согласно  показателям,  из  шести  образцов,  наиболее  качественным  является  образец  №  5  (производитель  неизвестен),  а  образцы  под  номерами  1,2,3,4,6  обладают  более  низкими  показателями  качества.  Результаты  представлены  в  таблице.

Таблица  1. 

Визуальная  оценка  образцов  мела.

Нами  была  рассчитана  плотность  каждого  образца  мела.

Таблица  2. 

Расчет  плотности  образцов  мела

Как  видно  из  представленной  таблицы,  наибольшая  плотность  у  образца  под  номером  5,  именно  поэтому  он  меньше  всего  крошится  и  пачкает  руки.

Крахмал  или  гипс  используют  как  связующие  вещества  для  уменьшения  сыпучести  мела.  Мы  изучили  образцы  на  содержание  этих  веществ.  Для  определения  наличия  крахмала  в  мелу  мы  обработали  пробы  мела  йодом  и  установили,  что  крахмал  как  связующее  вещество  в  наших  образцах  отсутствует.

Для  проведения  анализа  на  содержание  гипса  в  меле  мы  поместили  на  предметное  стекло  микроскопа  несколько  капель  полученного  фильтрата  и  давали  слегка  подсохнуть.  На  стекле  при  увеличении  в  600  раз  наблюдали  рост  игольчатых  кристаллов  гипса  в  образцах  1,  2,  4,  6.  Это  свидетельствует  о  наличии  гипса  в  этих  образцах.

Проведение  качественных  реакций  на  содержание  ионов  ртути  и  свинца  в  изучаемых  образцах  дало  отрицательные  результаты,  следовательно,  наши  образцы  мела  не  содержат  данных  ионов

К  фильтратам  всех  образцов  мела  был  добавлен  универсальный  индикатор  в  количестве  3х  капель.  Изменения  цвета  индикатора  не  произошло,  следовательно,  среда  растворов  нейтральная  (фото  1).

Фото  1.  Изучение  рН  фильтратов  изучаемых  образцов

Нерастворившуюся  в  воде  часть  мела  мы  высушили  и  последовательно  обработали  соляной  кислотой,  гидроксидом  натрия  и  азотной  кислотой. 

При  обработке  соляной  кислотой  наблюдалось  выделение  углекислого  газа  во  всех  пробах,  это  доказывает,  что  в  составе  мела  есть  карбонаты. 

CaCO₃  +  2HCl  =  CaCl₂  +  H₂O  +  CO₂

Наибольшее  количество  нерастворившегося  остатка  было  в  образцах  №  4  и  №  6.  Следовательно,  эти  образцы  мела  содержат  нерастворимые  в  воде,  кислотах  и  щелочах  компоненты.  Возможно,  что  именно  мел  этих  производителей  содержит  в  качестве  связующего  вещества  клей  ПВА  (он  не  растворяется  ни  в  воде,  ни  в  щелочах,  ни  в  кислотах).

На  основе  проведенных  исследований  нами  были  сделаны  следующие  выводы:

·     не  весь  мел  обладает  хорошим  качеством;

·     по  своему  химическому  составу,  исследуемые  образцы  отвечают  нормам  и  не  могут  отрицательно  влиять  на  здоровье.

·     что  касается  качества  мела,  то  в  ходе  нашего  исследования  мы  пришли  к  выводу,  что  с  наивысшем  показателем  качества  является  мел  под  номером  4  (мел  круглый)  и  образец  под  номером  5  (производство  АЛГЕМ).

·     Мел,  применяемый  в  нашем  лицее,  достаточно  неплохого  качества,  правда,  некоторые  образцы  сильно  крошатся,  например:  мел  производства  ООО  «Алгем»  и  ООО  «Центрум  инт».  В  качестве  загустителя  в  изученных  образцах  не  встречается  крахмал,  а  применяют  гипс.  Однако,  образцы  №3и  №5  не  содержали  гипс,  следовательно,  использован  или  чистый  прессованный  мел  или  мел  с  загустителем  в  виде  клея  ПВА.  К  сожалению,  качественной  реакции  на  клей  ПВА  мы  не  нашли  в  литературе.  Мел  не  может  разъедать  кожу  рук,  так  как  имеет  нейтральную  реакцию  среды.  Основной  компонент  мела-карбонат  кальция.  В  изученных  образцах  ионы  тяжелых  металлов  не  отмечены.

·     постоянная  работа  с  мелом  может  вызывать  сухость  кожи  рук,  для  снижение  осушающего  действия  мела  на  кожу  рекомендуется  чаще  мыть  руки,  смазывать  их  защитным  кремом.

Список  литературы:

1.Аналитическая  химия,  С.Д.  Бесков,  Уч/пед/гиз,  1956  г.,  М.

2.Большая  советская  энциклопедия,  г.  М.

3.Большая  серия  знаний  (химия).  Современная  педагогика,  М.,  2002  г.

4.Химия.  Новое  учебное  пособие,  Издательство  Феникс,  Ростов-н/Д.,  2004  г.

5.Энциклопедия  юного  химика,  М.

6.Я  познаю  мир  (химия),  «Издательство  АСТ»,  М,  1999  г.