Интегрированный урок химии и культурологии

«Угольная кислота и ее соли»

9 класс

Цель – закрепить знания об угольной кислоте и ее солях. Показать единство науки и техники, возможности применения конкретных знаний в жизни. Приобщать учащихся к мировому культурному наследию.

На предыдущем уроке были рассмотрены свойства угольной кислоты и ее солей. Учащиеся получили домашнее задание -  § 44 (Учебник Кузнецовой Н.Е.).

Дополнительное было дано творческое домашнее задание. Для этого класс был разделен на группы.

Задания:

1. экологам – найти информацию о кислотных дождях: состав, причины, реакции, приводящие к их появлению;
2. группе мониторинга окружающей среды – найти данные о выбросе оксидов азота и серы в атмосферу на территории нашей страны или города и вычислить, сколько тонн кислот выпадает ежегодно с осадками на каждый квадратный километр территории.
3. геологам – рассказать об основных горных породах карбонатного происхождения, их образовании и использовании; о взаимомопревращениях карбонатов и гидрокарбонатов в природных условиях и роли этих реакций в образовании пещер.
4. историкам – собрать информацию о строительстве белокаменных храмов во Владимиро-Суздальской Руси в 12-13 веках и о белокаменном строительстве в Москве.
5. искусствоведам  – найти информацию о белокаменных храмах: храме Покрова на Нерли, Успенском и Димитровском соборах во Владимире, Успенском соборе московского кремля и др.
6. реставраторам – найти информацию о том, какие способы защиты белокаменных храмов применяли древнерусские зодчие и какие химические способы используют современные реставраторы храмов.
7. искусствоведам – найти информацию об использовании мрамора в искусстве.
8. искусствоведам – найти информацию о монументальной живописи русского средневековья: мозаики и фресках и объяснить, какую роль играют карбонаты в процессе создания фресок и в процессе изготовления смальты.

Материальная база – образцы известняка и мрамора из коллекции «Минералы и горные породы»; на столах учащихся: карбонат кальция, соляная кислота, известковая вода, газоотводная трубка, пробирки.

Иллюстрации: фотографии и рисунки храмов Владимира, Суздаля и Москвы, построенных из известняка; репродукция Владимирской иконы Пресвятой Богородицы; репродукции фресок новгородских храмов.

Рисунок: карбонатные породы под микроскопом.

1. Вступительное слово учителя.
2. Проверка домашнего задания.  Два ученика работают у доски по домашнему заданию, пройденному на предыдущем уроке.
3. 1-му ученику: Подготовить ответ об угольной кислоте, проиллюстрировав уравнениями реакций свойства угольной кислоты.
4. 2-му ученику: Подготовить ответ о свойствах солей угольной кислоты, проиллюстрировав уравнениями реакций.   Выполнив задания, учащиеся садятся на место.
5. Задание остальным: Определить, о каких веществах идет речь, привести их формулы и технические названия.

-Вещество, добавляемое в кондитерские изделия, чтобы были рыхлыми и пышными, и используемое в медицине, например, для полоскания горла. (Гидрокарбонат натрия – NaHCO₃ , питьевая или пищевая сода)

-Вещество, широко применяемое в качестве минерального удобрения и используемое для производства тугоплавкого стекла. (Карбонат калия - K₂CO₃– поташ)

-Вещество, применяемое в производстве стекла, бумаги, мыла и даже в качестве моющего средства. (Карбонат натрия - Na₂CO₃ – стиральная или кальцинированная сода).

-Вещество, из которого состоит знаменитый минерал, поделочный камень, описанный Бажовым в его сказках. (Гидроксокарбонат меди (II) - (CuOH)₂CO₃ – малахит).

-Вещество, минералы которого очень широко используются в строительстве, искусстве, производстве стекла, цемента, бумаги, резины, зубных паст и абсолютно незаменимы в школе. (Карбонат кальция - CaCO₃ – мел, мрамор, известняк и даже яичная скорлупа).

3. Отчет групп о выполнении творческих заданий.

Учитель: Итак, вы видите, карбонаты широко используются в хозяйственной деятельности человека. Они  распространены и в природе. Доказать это предстоит геологам.

Сообщение учащегося.

Карбонатные породы – самые распространенные на земле осадочные образования. Они слагают более 15 % объема земной коры.

Особая роль в развитии цивилизации принадлежит известнякам. Наиболее распространенные состоят из слипшихся раковин. Раковины могут быть очень мелкими, и из них образуется плотная однородная горная порода, но могут быть и крупными, каждая длиной несколько сантиметров. В этом случае образуется легкий пористый известняк. (Иллюстрации: известняк и мрамор из коллекции «Горные породы и минералы», рисунок: карбонатные породы под микроскопом).

Известняки иногда погружались в глубины Земли, где высокие температуры и давления уплотняли и перекристаллизовывали их, создавая новую горную породу – мрамор.

Из известняка создавалась каменная летопись сменяющихся эпох. Известняк легко распиливается на строительные блоки. На нем резчики по камню создавали великолепные ажурные декоративные узоры.

Европа богата карбонатными породами. В окрестностях крупных  европейских городов возникали многочисленные карьеры, из которых добывали белый камень. Наиболее фантастические истории этих разработок связаны с Парижем. Сначала они находились в пригородах, но по мере разрастания города карьеры попали в черту городских застроек. Так район Парижа, называющийся Холмами Монмартра, располагается на холме, где были Большие карьеры. Здесь добывался белый известняк, из которого на вершине холма был выстроен изумительный по красоте собор Сакре-Кёр.

Много строительного известняка добывалось из подземных галерей. Под знаменитыми кварталами Парижа – Латинским и Монпарнасом – располагаются одни из самых загадочных катакомб мира – многоярусные подземные кладбища.

К шедеврам мировой культуры, построенным из известняка, относятся дворцовые ансамбли Парижа – Версаль, Фонтенбло, Лувр, а также знаменитые соборы и исторические мемориальные здания: собор Парижской Богоматери, Пантеон, Дом инвалидов, церковь Сорбонны,  Реймский кафедральный собор и другие. (Иллюстрации – стр. 404-408, [1]).

Известняк в древнерусском зодчестве.

Учитель:  Ни один материал не связан столь же тесно с культурой, бытом и самой историей России, как известняк. Широко известны и всем понятны выражения «белокаменная Москва», «белокаменная архитектура», «белокаменная летопись».

В окрестностях Рязани, Коломны, Звенигорода известняки либо выходят на поверхность, либо расположены на небольшой глубине. Самое известное месторождение в Московской области называется «мячковским горизонтом» по имени села Мячково.

Необычные свойства этого камня заметили еще древнерусские строители. Он податлив под резцом мастера, легко пилится обычной пилой, но в то же время достаточно прочен. В условиях климата средней полосы России сложенные из него здания стоят, не разрушаясь, в течение многих столетий. Время подтвердило выбор древнерусских строителей. Построенные ими белокаменные церкви и дворцы явились красноречивыми свидетелями русского каменного дела.

Расцвет зодчества – это храмы Владимиро-Суздальской Руси времен князей Андрея Боголюбского и Всеволода Большое Гнездо. До сегодняшнего дня сохранились памятники XII века - церковь Бориса и Глеба в Кидекше под Суздалем, Спасский собор в Переяславле-Залесском, Величественные соборы Владимира-на-Клязьме, церковь Покрова на Нерли.

«Белый камень» служил не только для строительства стен, но и для их украшения. С XII века развивалось на русской земле тонкое искусство резьбы по камню – белокаменное «кружево» состоящее из своеобразных поясков с множеством тонких колонок орнамента, фигур зверей, птиц, сказочных чудовищ и библейских персонажей. С особенной утонченностью и богатством украшен подобной резьбой Георгиевский собор в Юрьеве-Польском.

Как создавались эти шедевры? Перенесемся в век XII. Слово историкам.

Сообщения учащихся.

1) Сын Юрия Долгорукого князь Андрей отправляется на княжение в Ростов. Своею покровительницею он избирает икону Божией Матери, привезенную в Киев из Константинополя. В 12 верстах от Владимира запряженные в сани кони вдруг встали. Один из замечательных памятников древнерусской литературы – «Сказание о чудесах Владимирской Божией Матери» - рассказывает, что произошло дальше. Обоз остановился, раскинули шатер. А когда князь заснул, ему явилась Пресвятая Богородица со свитком и сказала: «Не хочу, чтобы Мой образ несли в Ростов, но во Владимире поставь его. А на этом месте во имя Моего Рождества церковь каменную воздвигни».

На месте явления князь построил храм Рождества Богородицы и заложил город Боголюбов.

А для иконы, которую нес с собой, построил Успенский собор во Владимире – лучший из 30 построенных им храмов. По слову летописца некрещеные, «видевше славу Божию и украшение церковное, крестились».

Икона, бывшая с князем, получила название – Владимирская. Это о ней писал самый загадочный поэт серебряного века Максимилиан Волошин:

Не на троне – на Ее руке,

Левой ручкой обнимая шею, -

Взор во взор, щекой припав к щеке...

К ней прильнул и замер без движенья.

Весь – порыв, и воля, и вопрос.

А Она в тревоге и в печали

Через зыбь грядущую глядит

В мировые рдеющие дали,

Где закат пожарами повит,

И такое скорбное волненье

В чистых девичьих чертах, что Лик

В пламени молитвы каждый миг,

Как живой, меняет выраженье…

Новый Успенский собор высотой превосходил все соборы Святой Софии на Руси. Он обладал поразительной легкостью и стройностью. Пояс из арочек, обрамлявший собор, напоминал бахрому. Впервые жители Владимира смогли полюбоваться резными каменными рельефами. На одном из них грифоны (фантастические существа с львиным туловищем, орлиной головой и крыльями) возносили на Небо Александра Македонского, с другого смотрели 40 Севастийских мучеников, брошенных в холодное озеро…

Через несколько лет Успенский собор сгорел. Перестраивал его брат Андрея Всеволод Большое гнездо, названный так за свое многочисленное семейство. Могущество Всеволода автор «Слова о полку Игореве» выразил такими словами: «Великий князь Всеволод! Не помыслишь ли ты прилететь издалека, отцовский золотой престол поберечь? Ты ведь можешь Волгу веслами расплескать, а Дон шлемами вычерпать». Золотой престол – это Киев. Нет, последовав старшему брату, Всеволод выбрал Владимир. Сверкают позолотой купола, напоминающие шлемы древних воинов, стоящих на рубежах Родины, на страже веры. Это и символ духовной брани, которую ведет Церковь с силами зла.

2) Другой знаменитый памятник древней Руси – Золотые ворота во Владимире – тоже построены при князе Андрее. Как гласит летопись, во время постройки Золотых ворот случилось несчастье. Ворота хотели открыть к празднику Успения Божией Матери, но известь не успела высохнуть, и строение рухнуло. Под обвалом были погребены 12 человек. Тогда князь Андрей взмолился горячо к Божией Матери перед чудотворной иконой: «Если Ты не спасешь этих людей, я грешный повинен буду в их смерти». Подняли кирпичи – и все придавленные люди оказались живы и невредимы.

Еще один шедевр с мировой известностью, ставший символом древнерусской архитектуры – церковь Покрова на Нерли. Зодчие воздвигли его так, чтобы князь Андрей мог видеть его из окон своего дворца в Боголюбове. Андрей велел поставить его там, где река Нерль впадает в Клязьму, в память о сыне, юном Изяславе, павшем в бою с волжскими булгарами.  Храм изящен и гармоничен. Белоснежный и легкий, он напоминает девушку-невесту, заглядевшуюся в прозрачные тихие воды реки. У храма всего 1 купол – в  честь Единого Бога – имеющий луковичную форму. Он похож на пламя свечи и напоминает, что человек должен гореть  Богу: «Вы – свет миру».

Красив резной убор церкви. В центре каждого фасада, наверху, находится рельефная фигура знаменитого царя Давида-псалмопевца. Царь Давид играет на лире, а слушают его львы, птицы и грифоны. Птица – древний символ человеческой души. Подо львами и птицами в кладку вставлены загадочные маски: юные лики с огромными очами и распущенными волосами. Может быть, они изображают ангелов, явившихся послушать царя Давида?

Почему храм так называется? Каждая церковь освящается в честь какого-то праздника или святого. Праздник Покрова Пресвятой Богородицы установлен в честь события, произошедшего в Константинополе в начале Х века. В городе, окруженном османами, люди собрались на молитву во Влахернском храме, прося помощи у Господа. Святой Андрей, славянин по происхождению, и его ученик Епифаний увидели Пречистую Деву, стоящую на воздухе в окружении многочисленного сонма святых. Окончив молитву, Она распростерла Свой Покров над находившимися в храме, обещая Свою помощь и защиту. Примечательно, что хотя в Константинополе помнили об этом событии, сам праздник был установлен на Руси. Он отражает веру русских людей в то, что Богоматерь имеет о Руси особую заботу и покрывает ее от бедствий и всякого зла. Первым храмом в честь этого праздника стал храм Покрова на Нерли.

За свою благочестивую жизнь и мученическую кончину князь Андрей Боголюбский причислен к лику святых.

Диво дивное, чудо чудное:

Пусть для Родины время трудное,-

Но не сказкою, не былинами

Белый храм встает над руинами.

Божий храм встает в волю вольную,

Ах, и песнь поет – колокольную!..

До небес плывет песня плавная –

Оживает Русь Православная.

Учитель: Белокаменное зодчество не было забыто. С новой силой оно воплотилось в Москве в XIV-XV веках

 Было возведено немало уникальных сооружений из известняковых блоков. К ним относятся Грановитая палата и Успенский собор в Московском кремле, Спасский собор Андроникова монастыря в Москве, Троицкий и Успенский соборы Троице-Сергиевой лавры. При Дмитрии Донском деревянные стены кремля были заменены белокаменными, которые не раз спасали москвичей от набегов литовцев и татар. Основным строительным материалом в Москве служил известняк, добывавшийся в районе села Мячково.

Сообщение учащегося.

Успенский собор в Кремле строился и перестраивался несколько раз: деревянная церковь при Данииле Московском, небольшой каменный храм при Иване Калите по подобию Георгиевского собора в Юрьеве-Польском, наконец, при Иоанне III храм приобрел современный вид. Строил его талантливейший итальянский архитектор Аристотель Фиораванти. Со стороны южного входа храм смотрелся как огромной монолит. По канонам того времени он был пятиглавым с золотыми куполами. Успенский собор стал главным храмом государства. Сюда из Владимира была перенесена икона Божией Матери Владимирская.

 Расписывал собор крупнейший тогда живописец Дионисий со своими помощниками. Живопись его необычайно изысканна и, несмотря на свойственный ей лиризм, торжественна. Мягкие и нежные тона – сиренево-розовый, голубой, желтоватый, с легко наложенными светлыми бликами – придают ей поэтичность. К сожалению, из росписи Дионисия сохранилось только несколько композиций: в XVII веке храм был расписан заново. После революции он был музеем.

Учитель: Известняк, таким образом, сыграл важную роль в формировании архитектурного облика городов Северо-Восточной Руси. И лишь в XVI веке его начал из строительных работ постепенно вытеснять кирпич. Но и тогда «белый камень» сохранял свое значение, выполняя другую роль: из него по всей Центральной и Северной России на протяжении нескольких столетий сооружалось абсолютное большинство надгробных памятников и плит.

Начиная с XIX века, известняк используют все меньше и меньше.  В последний раз мячковские месторождения были использованы при облицовке  станций московского метрополитена – «Белорусской», «Октябрьской», «Парка культуры» и некоторых других.

Разработка местных месторождений в XX веке оказалась экономически невыгодной. Здание МГУ на Воробьёвых горах и другие современные сооружения облицованы известняком, привезенным с побережья Каспийского моря и из Крыма.

Наши предки выбрали для сооружения храмов самый красивый, самый возвышенный белый камень, позволявший создавать настоящие шедевры, украшенные белокаменной резьбой. Но не знали они, что их детища создадут проблемы, которые придется решать их потомкам. Чтобы понять суть этих проблем, давайте обратимся к свойствам веществ.

Проверяются задания, выполненные на доске.

Ожидаемый ответ:

1) Угольная кислота – слабая двухосновная кислота, существует только в растворах, образуется при взаимодействии углекислого газа с водой:

СО₂+ Н₂О = Н₂СО₃  Реакция обратимая, т.к. кислота очень непрочная и легко разлагается.

Диссоциирует по двум ступеням. Н₂СО₃= Н⁺+ НСО₃^-   К_д= 4,5^.10^-7

НСО₃^-= Н⁺+ СО₃^2-

Образует два ряда солей – карбонаты и гидрокарбонаты:

NaOH + H₂CO₃= NaHCO₃+ H₂O

2NaOH + H₂CO₃= Na ₂CO ₃+ 2 H₂O

Как  все кислоты, может реагировать с активными металлами и оксидами металлов:

Mg + H₂CO₃= MgCO₃+ H₂

CaO + H₂CO₃= CaCO₃+ H₂O

Дополнительный вопрос 1-му учащемуся: Процесс образования угольной кислоты экзотермический. Объяснить с позиции принципа Ле-Шателье, в дождевой или талой воде больше содержание углекислого газа.

2) Карбонаты и гидрокарбонаты разлагаются при действии кислот. Эта реакция является качественной на соли угольной кислоты:

К₂СО₃+ 2 НСl = 2 КСl + Н₂О + СО₂

КНСО ₃ + НСl = КСl + Н₂О + СО₂

Растворимые карбонаты взаимодействуют с другими солями, если образуется осадок:

К₂СО₃+ ВаСl₂= 2 КСl + ВаСО₃

При пропускании углекислого газа через раствор карбоната образуется гидрокарбонат:

К₂СО₃+ Н₂О + СО₂= 2 КНСО₃

При нагревании соли угольной кислоты разлагаются: карбонаты (кроме карбонатов щелочных металлов) на углекислый газ и соответствующий оксид, гидрокарбонаты превращаются в карбонаты:

СаСО₃= СаО + СО₂

2 КНСО₃  = К₂СО₃+ Н₂О + СО₂

Соли угольной кислоты подвергаются гидролизу:

К₂СО₃+ Н₂О =  КНСО₃+ КОН

Дополнительный вопрос второму учащемуся: В двух склянках находятся карбонат кальция и гидрокарбонат кальция. Сможете ли вы различить эти вещества?

Учитель: Реакции взаимопревращения карбонатов и гидрокарбонатов миллионы лет протекают в природе.

Лабораторный опыт.

У вас на столах стоят реактивы. Задание: получить углекислый газ, пропустить его через известковую воду, описать наблюдаемые явления, составить уравнения реакций.

Ожидаемый ответ учащихся: Получили углекислый газ действием соляной кислоты на карбонат кальция: CaCO₃+ 2 HCl = CaCl₂+ H₂O + CO₂

При пропускании его через известковую воду наблюдалось помутнение, т.к. образовался нерастворимый карбонат: Ca(OH)₂+ CO₂= CaCO₃+ H₂O,

а потом раствор стал прозрачным, т.к. карбонат в избытке углекислого газа превратился в растворимый гидрокарбонат: CaCO₃+ CO₂+ H₂O = Ca(HCO₃)₂.

Учитель: Последствия таких реакций можно наблюдать, например, в пещерах.

Слово геологам.

Сообщение ученика. Почему в толще карбонатных пород образуются пещеры?

Подземные воды насыщены растворенным углекислым газом. Просачиваясь сквозь пласты известняков, они растворяют их. Постепенно в породах образуются пустоты. Вода теперь будет размывать их еще сильней, так как скапливается там, где не встречает сопротивленья. Пройдет не одна тысяча лет, прежде чем здесь образуется пещера.

С процессом превращения гидрокарбоната кальция в карбонат тоже связано интересное явление природы. На сводах пещер растут сталактиты – сосульки, которые по мере стекания по ним воды превращаются в толстые стержни. Навстречу им снизу поднимаются сталагмиты. Они образуются из воды, падающей по каплям на дно пещеры. Со временем сталагмиты нередко срастаются со сталактитами, становясь похожими на колонны. В таком «лесу» можно найти «деревья», достигающие в высоту тридцати метров.

Учитель: Итак, благодаря свойствам солей угольной кислоты в толще известняка образуются пещеры. Но представьте себе, что тот же процесс не обойдет стороной и наши белокаменные шедевры. Тонкое белокаменное кружево тоже растворяется под действием угольной кислоты. Резные орнаменты на храмах размываются дождевыми и талыми водами. Особенно много углекислоты содержится в талых водах, т.к. они холоднее.

Как вы считаете, когда храмам угрожает большая опасность: в XII или в ХХI веке? Слово экологам.

Сообщения учащихся:

1) Размывание усиливается сегодня за счет кислотных дождей. В дождевых водах содержатся серная и азотная кислоты. Они образуются из оксидов серы и азота, попадающих в атмосферу с выбросами.

Так при горении серы и серосодержащих соединений (например, при взрыве петарды) выделяется оксид серы (IV):

S + O₂ = SO₂.

В промышленных условиях его дальнейшее окисление протекает с участием катализатора. В атмосфере эта реакция происходит под действием солнечных лучей, являясь фотохимической: 2 SO₂+ O₂= 2 SO₃.

Оксид серы (VI) растворяется в воде, превращаясь в серную кислоту:

SO₃+ H₂O = H₂SO₄.

Оксид азота образуется при электрических разрядах. Например, он содержится в выхлопных газах автомобилей: N₂+ O₂= 2 NO.

Оксид азота (II) самопроизвольно окисляется до оксида азота (IV): 2 NO + O₂= 2 NO₂, который при растворении в воде образует азотную кислоту: 4 NO₂+ 2 H₂O + O₂= 4 HNO₃.

Кислотные дожди имеют очень серьезные последствия. Из-за увеличения кислотности водоемов меняется видовой состав их обитателей. Многие виды рыб, ракообразных, моллюсков просто не способны выжить в закислённой воде, они исчезают. Кислотные дожди вымывают из почв металлы, которые затем попадают в подземные воды и в водоемы. Для рыб, например, очень опасны соединения алюминия. Поэтому в закислённых озерах рыб практически нет. Вода здесь прозрачная, но опасная для здоровья из-за повышенного содержания соединений токсичных металлов.

Закисление почвы ведет к повреждению корней растений, гибели почвенных организмов и нарушению плодородия почвы. Многие, например, обращали внимание, что хвойные деревья иногда становятся рыжими. Желтеющая и опадающая хвоя – это тоже последствие кислотных осадков.

Закислённые почвенные воды разрушают фундаменты домов, вызывают коррозию металлических труб водопровода и канализации.

Наконец, буквально тают от кислотных дождей мраморные античные храмы Афин, известняковый собор Святого Павла в Риме, королевский дворец в Амстердаме и другие шедевры. Знаменитый Лондонский Тауэр совсем почернел от тех же кислотных дождей. По этой же причине гибель угрожает 100 тысячам витражей, украшающих готические соборы по всей Европе.

2) У нас было задание посчитать, сколько серной и азотной кислоты выпадает за год на каждый квадратный километр в нашей стране. Мы нашли данные о выбросах оксидов серы и азота в атмосферу: так, SO₂попало в воздух за год  ___ миллиона тонн, а NO₂–  ___ миллионов тонн. Мы пересчитали по уравнениям реакций эти массы на массы кислот и разделили на общую площадь территории нашей страны – 17 075 400 км². Получилось ______________.

Учитель: Как вы считаете, знали ли древние строители, какая опасность угрожает их произведениям?

Слово реставраторам.

Сообщение учащегося:

В XIII веке знали, что известняк размывается водой, и боролись с этим. В частности, крыши делали с широкими свесами, чтобы вода меньше попадала на стены; облицовывали стены менее растворимым в угольной кислоте доломитом (CaCO₃^.MgCO₃); делали гидроизоляцию фундамента (глина).

В настоящее время используются химические способы защиты. Поверхность известняковых стен покрывают фторсиликатом магния, который образует с известняком нерастворимые в растворах СО₂соединения:

MgSiF₆+ 2 CaCO₃= MgF₂+ 2 CaF₂+ SiO₂+ 2 CO₂.

Древние памятники культуры охраняются государством. Методы, которые применяли наши предки, и даже те, которые используют сейчас реставраторы, уменьшают последствия контакта с угольной кислотой.

Но, если атмосфера будет содержать кислотные оксиды, они окажутся неэффективными. Например, в промышленных штатах США были зафиксированы осадки, рН которых был такой же, как у столового уксуса. Поэтому мы должны, прежде всего, подумать об окружающей среде. Школьникам можно посоветовать отказаться от увлечения петардами. В металлургических процессах, где количества образующегося сернистого газа велики, его просто необходимо использовать для производства той же серной кислоты. А директорам предприятий, в выбросах которых содержится немного сернистого газа – поможет тот же известняк. В мировой практике есть опыт очистки горячих отходящих газов пропусканием их через известняковый фильтр. При этом протекает процесс:

CaCO₃+ SO₂= CaSO₃+ CO₂и вместо сернистого газа в атмосфере оказывается углекислый.

Учитель: Пропуская углекислый газ через известковую воду, мы получили карбонат кальция. Этот процесс играет немаловажную роль и во внутренней отделке храмов. Так еще в Х веке из Византии на Русь пришло искусство создания фресок. Слово искусствоведу.

Сообщение учащегося.

Фресковая живопись – это особая древняя техника росписи стен. На протяжении многих столетий она была наиболее распространенным видом монументальной живописи. Выполняя ее, художник наносил водорастворимые краски на сырую штукатурку, обязательно содержащую гашеную известь. В процессе высыхания Са(ОН)₂связывал углекислый газ из воздуха, превращаясь в нерастворимый карбонат:

Са(ОН)₂+ СО₂= СаСО₃+ Н₂О и красочный слой закреплялся. Такой же процесс происходит при застывании строительного раствора, который применяется в строительстве уже многие тысячелетия.

Благодаря мастерству живописцев, знавших все тонкости, и свойствам техники создания фресок некоторые фресковые ансамбли, созданные много столетий назад, сохранились до наших дней. Они не выцветали, не темнели, не портились от сырости. Рецепты составления красок хранились в секрете и передавались только от мастера к ученику – из поколения в поколение. Масляной живописи русское Средневековье не знало.

Наиболее древние сохранившиеся фрески находятся в Соборе святой Софии в Киеве. Их выполняли греческие мастера, поэтому они наиболее точно отражают византийскую традицию. Богата и разнообразна цветовыми сочетаниями палитра красок во Владимире. В Дмитриевском соборе Владимира сохранились два фрагмента древней росписи – «Страшный суд» и «Рай». Особенно яркие и красочные фрески в новгородских храмах. Их расписывал великий мастер – Феофан Грек. (Иллюстрации – [2],  с.328, 332).

Учитель: Мы упомянули, что важной стороной использования карбонатов является производство стекла. Без оконных стекол невозможно представить себе ни одно современное сооружение. В шедеврах архитектуры встречается еще два направления использования стекол – витраж и мозаика. Витраж выполняется из цветного стекла, освещается извне солнцем. Кажется, будто материальность стены растворяется, все становится ажурным и невесомым. Это чудо особенно известно искусству Запада.

Иной характер приобретает свет в мозаике. Мозаика как бы сама излучает свет, создавая особое световое пространство храма, в которое включаются свечи, зажженные лампады, паникадила…

Так рождается удивительная гармония цвета и света. Многие видели мозаики древних храмов Киева.

Слово историкам.

Сообщение учащегося.

Известно, что стекло получают сплавлением кварцевого песка SiO₂, известняка CaCO₃и соды Na₂CO₃.

Na₂CO₃+ CaCO₃+ 6 SiO₂= Na₂O ^.CaO ^.6SiO₂+ 2CO₂

Долгое время считалось, будто производство стекла на Руси началось лишь в 17 веке, когда в Москве был основан первый стекольный завод. Однако археологические раскопки, проведенные во многих древнерусских городах – Киеве, Чернигове, Рязани, свидетельствуют о том, что наши предки освоили выплавку стекла еще в домонгольский период. Оно использовалось для создания мозаик из смальты – разноцветных стеклянных кубиков, закрепленных в известковой штукатурке. Расположенные под разными углами к поверхности, кусочки смальты мерцают, по-разному отражая падающий на них свет.

Техника мозаики, а также технология изготовления смальты пришли на Русь из Византии вместе с принятием христианства. На территории Киево-Печерской лавры была раскопана целая мастерская по производству смальты. Стекло отливали в форме пластинок, а потом аккуратно распиливали его на сантиметровые кубики. Химический анализ этих стекол показал, что киевские ремесленники в совершенстве владели секретами стекловарения: введение в шихту различных соединений свинца, олова, меди, железа, марганца позволяло получать стекла лимонно-желтого, телесного, красного, голубого, фиолетового, черного цвета. Ученые насчитали в мозаичной палитре Собора Святой Софии в Киеве сто семьдесят семь оттенков. Золотую смальту изготовляли, покрывая стеклянные плитки золотой фольгой, а для ее защиты от повреждений сверху наплавляли дополнительный слой стекла.

В центральном куполе Софии Киевской – мозаика Христа Вседержителя. Создатель и властитель мира словно обозревает землю с небес. Над алтарем – выложена пятиметровая фигура Божией Матери, Которую за огромную внутреннюю силу образа назвали Нерушимой стеной.

Учитель: Что ж, известняк действительно сыграл большую роль в искусстве и жизнедеятельности человека. Более редкая карбонатная порода – мрамор. Находит ли он применение? Слово искусствоведу.

Сообщение учащегося.

Мрамор

Известняк преобразуется в глубинах земли в плотный мрамор. Область его применения несколько другая. Он отлично поддается обработке и идеально полируется. Это лучший материал для внутренней отделки зданий. Мрамором и снаружи, и изнутри облицованы дворцы Флоренции. Из мрамора состоят античные храмы в Афинах. А его белые, слегка просвечивающие сорта – излюбленный материал скульпторов.  Наиболее качественным является мрамор из Каррарских карьеров Италии. Из него изготовлено большинство статуй и памятников всех эпох – от античности до современности. Из мрамора изготавливал свои статуи Микеланджело. Белый мрамор отполирован до блеска. В игре света и тени его поверхность кажется драгоценной. Таковы его «Давид», «Раб, рвущий путы» и другие произведения. Вообще для искусства Запада было характерно украшать скульптурами не только дворцы, но и соборы.

В России из каррарского мрамора созданы сотни скульптур, украшающих дворцы Санкт-Петербурга и его пригородов, а также дворянские усадьбы Подмосковья.

Учитель: Известняк, мрамор работают в искусстве. А нам, школьникам, ближе всего мел. Но оказывается, и мел может творить возвышенное. В пейзаже юга Воронежской области немаловажную роль играют меловые горы. Многие из вас были в Костомарово и в Дивногорье. В этих местах находятся знаменитые пещерные монастыри. Пещеры эти рукотворного происхождения. Они выкопаны в древности людьми.

Сообщение учащегося.

Пещерные монастыри Воронежского края

Дивногорский монастырь расположен в живописном месте, где река Тихая Сосна впадает в Дон. Местность называется так из-за меловых столбов – див, выходящих на поверхность. В путевом дневнике одного высокого путешественника в 14 веке записано: «Приплыхом к Тихой Сосне и видехом столбы каменны белы, дивно и красно стоят рядом, яко стоги малы, белы и светлы зело над рекою над Сосною». В одной старинной книжке сохранилось описание: «Близ горы видны 20 меловых пирамид. В одних устроены храмы, в других – кельи, которые служили жилищем монахам, третьи не тронуты человеком и в них видны окаменелости». Ученые объясняют: в доисторические времена местность эта была покрыта морем.

Когда вели железную дорогу, большинство див были разрушены. Но и сейчас первозданная красота природы никого не может оставить равнодушным. Здесь находится государственный заповедник. В Малых Дивах возрождается монастырь, восстанавливается пещерный храм. Предание гласит, что первыми монахами, поселившимися в Дивах, были выходцы из Сицилии, иноки Ксенофонт и Иоасаф, подвизавшиеся некоторое время в Киеве. Они принесли с собою чудотворную икону Божией Матери, с которой связано множество преданий. В Большой Диве обустроена церковь во имя Сицилийского образа.

Сообщение учащегося. Во 2-4 веках по Придонью в меловых горах появились первые пещерные ниши. Их копали, прячась от набегов кочевников, монахи-отшельники. Скорее всего, это были древние христиане, гонимые римлянами. В меловых горах против города Павловска до сих пор сохранились пещеры, подобные римским катакомбам. В 17 веке в живописной долине среди белых гор у села Костомарово образовался мужской монастырь. Выдолбленные на склонах гор кельи-пещерки говорят, что еще до создания монастыря в этих местах жили затворники. До настоящего времени сохранился большой двухпрестольный храм, при входе в который возвышаются величественные меловые столбы-дивы, напоминающие башни древних монастырей. Этот храм строился в три захода: в 12, 17 и 19 веках. До революции здесь был хорошо укрепленный вход, колодец, запасной выход. При необходимости он мог стать и крепостью.

Далее по склону Серафимовский храм, заложенный в начале 20 века и Пещера Покаяния.

Земля эта очень напоминает Палестину: и своим рельефом (есть и гора Голгофа, и Фавор, и Гефсиманский сад)  и целебными травами, которые произрастают только здесь.

Монастырь разрушили в 30-е годы, а в послевоенное время пытались взорвать храм.

Но сейчас монастырь восстанавливается. Проложена асфальтовая дорога и со всей России едут паломники.

Учитель: Давайте подведем итог. Угольная кислота и ее соли во многом формируют лик планеты. Они находят широкое применение и в хозяйственной деятельности человека. Особое значение в истории цивилизации имеет карбонат кальция. Это ему мы обязаны архитектурным обликом наших городов. Но для того, чтобы карбонаты работали на человека, требуется знание научных закономерностей, в первую очередь химических процессов, протекающих вокруг нас. И бережное отношение к природе.

Литература.

1. Энциклопедия для детей. Т. 4 (Геология). – М.: Аванта+, 1995. – с. 404-412.
2. Энциклопедия для детей. Т. 7. Искусство. Ч. 1. Архитектура, изобразительное и декоративно-прикладное искусство с древнейших времен до эпохи Возрождения. – М.: Аванта+, 2002. - с. 279-339.
3. Н.Г. Горелова, Б.И. Пивоваров. Родная история. – Новосибирск, ЭКОР, 1995.
4. Св. Димитрий Ростовский. Жития Святых. Кн. 2. – М.: Православная книга, 1992.
5. И.С. Ненарокомова. Государственные музеи Московского Кремля. – М.: Искусство, 1992.
6. Энциклопедия для детей. Т.17. Химия. – М.: Аванта+, 2000. – с. 195-196, 214-215.
7. Энциклопедия для детей. Т.19. Экология. – М.: Аванта+, 2003. – с.213-215.
8. Н.Е. Кузнецова и др. Химия: Учебник для учащихся 9 класса общеобразоват. учрежд. – М.: Вентана-Графф, 2001.
9. Габриелян О.С. и др. Химия. Учебник для учащихся 9 класса общеобразоват. учрежд. – М.: Дрофа, 2002.
10. Химия. Пособие-репетитор. Под ред. Егорова А.С. – Ростов-на-Дону: Феникс, 1997.
11. Третья Соровская олимпиала школьников 1996-1997. – М.: МЦ НМО, 1997.
12. Географический атлас мира. – М.: Терра – Книжный клуб, 1999.
13. Костомаровская Свято-Спасская женская обитель. Пять лет по возрождении. – Воронеж, 2002.
14. Успенский Дивногорский монастырь. – М., 1999.