Методическая разработка лабораторно- практического занятия &quot; Изучение свойств пигментов&quot; (СПО)

Министерство образования и науки Мурманской области

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение

Мурманской области «Апатитский политехнический колледж имени Голованова Г. А.»

ГАПОУ МО «АПК имени Голованова Г. А.»

Методическая разработка урока

Лабораторно-практическая работа «Изучение свойств пигментов»

Учебная дисциплина ОП.06 Материаловедение

Профессия: Мастер отделочных строительных и декоративных работ

Код профессии: 08.01.25

Яковлева И.Ю.

преподаватель

высшая квалификационная

категория

ПЛАН

Тема программы: Пигменты и наполнители

Тема урока: Лабораторно-практическая работа «Изучение свойств пигментов»

Тип урока: лабораторная работа

Дидактическая цель типа урока: закрепление усвоенных знаний, выработка умений по их применению

Цели урока:

Образовательные: 1. Повторить и закрепить знания обучающихся о классификации и свойствах пигментов

2. Закрепить и проконтролировать умения обучающихся определять физические свойства пигментов внешним осмотром

3. Закрепить умения обучающихся:

- осуществлять контроль свойств пигментов к действию различных реагентов (маслостойкость, кислотосойкость, щелочестойкость, водостойкость);

- проводить наблюдения;

- делать выводы о свойствах применяемых пигментов на основании полученных результатов;

- закрепить знания по охране труда.

Развивающие:

- развитие умений учебно-познавательной деятельности и коммуникативных навыков, исходя из цели и способов ее достижения,

- развитие умений анализировать рабочую ситуацию; осуществлять оценку собственной деятельности, нести ответственность за результаты своей работы.

- развитие представлений о значимости химических знаний в профессии «Мастер отделочных строительных и декоративных работ»,

- развитие навыков культуры труда

Воспитательные: создавать условия сотрудничества, толерантности и коллективных действий, исключающие конкуренцию и эгоцентризм.

Формирование компетенций обучающихся:

дисциплина

компетенции

Основы материаловедения

Химия

ОК

ОК.1 Выбирать способы решения задач профессиональной деятельности применительно к различным контекстам

ОК.2 Осуществлять поиск, анализ и интерпретацию информации, необходимой для выполнения задач профессиональной деятельности.

ОК.3 Планировать и реализовывать собственное профессиональное и личностное развитие

ОК.4 Работать в коллективе и команде

ОК.5 Осуществлять устную и письменную коммуникацию на государственном языке

ОК.6 Демонстрировать осознанное поведение на основе традиционных общечеловеческих ценностей

ОК.7 Содействовать сохранению окружающей среды

ОК.9 Использовать информационные технологии в профессиональной деятельности

ПК (профессиональные и предметные)

ПК.1. Определять вид материалов, их свойства, области применения

ПК 2. Просчитывать объемы работ и потребность в материалах

ПК 3. Определять пригодность применяемых материалов

ПК 4.Уметь готовить по данной рецептуре малярный состав вручную и механизированным способом из сухих смесей и обычных составляющих

ПК 1.Овладение правилами безопасного обращения с веществами; приемами оказания первой медицинской помощи при травмах и отравлениях.

ПК 3. Овладение химической терминологией и символикой.

ПК4.Распознавание веществ и материалов на основании внешних признаков и важнейших характерных реакций.

ПК 5. Составление уравнений химических реакций

ПК 8. Способность применять полученные знания при объяснении химических явлений в быту, в промышленности.

ПК 9. Осознание и разъяснение необходимости экологически грамотного поведения в окружающей среде

Межпредметные связи: МДК.01.01. Технология выполнения штукатурных и декоративных работ, ОП.06 Основы материаловедения, тема: «Пигменты и наполнители»; ОУД.09 Химия , раздел Теоретические основы химии, темы: «Классификация неорганических веществ, «Химические свойства основных классов неорганических веществ»; «Металлы», «Неметаллы».

Технология обучения: системно – деятельностный подход, с элементами ИКТ и проблемного обучения.

Методы обучения:

- алгоритмизированный (инструктивные карты),

- проблемный (постановка проблемного вопроса),

- частично – поисковый

Средства обучения:

- компьютер

- проектор

- презентация: «Пигменты»

- методические указания

Педагогические приемы: обращение к жизненному опыту, потребностям обучающихся, доверительное отношение к ребенку, как соучастнику учебного процесса.

Формы организации деятельности учащихся: индивидуальная; групповая

Формы контроля:

1. По способу организации:

-фронтальная (ответы на вопросы);

-групповая

2. По способу подачи информации – устная и письменная.

Учебно-методический комплекс: 1. Габриелян О.С.Химия для профессий и специальностей технического профиля/О.С.Габриелян, И.Г.Остроумов – М.: Издательский центр» Академия», 2018.-272 с.

2.Основы материаловедения. Отделочные работы: учебник / И.В.Баландина, Б.А. Ефимов, Н.А.Сканави.- М.: Издательский центр» Академия», 2018.- 304с.

Ход урока

Этап урока

Деятельность преподавателя

Деятельность учащихся

1.Организационный

(1мин)

-взаимное приветствие

- проверка наличия обучающихся на уроке

- проверка готовности к уроку

- взаимное приветствие

- подготовка к уроку

- внимание

2. Мотивационно - ориентировочный (15 мин)

-дает установочную консультацию: сообщение темы и цели урока; средств их достижения;(презентация, слайды 1и 2)

- осуществляет контроль теоретической подготовки обучающихся к выполнению практической работы через поставку контрольных вопросов.

Вопросы преподавателя спецдисциплин (презентация, слайд 4 ):

-Что такое пигмент?

-Назовите классификацию пигментов.

- К какому классу пигментов относятся пигменты, представленные на слайдах?(презентация, слайды 5-14)

-Какими свойствами должны обладать пигменты? (слайды презентации 15,16)

-В каких случаях особенно важна высокая щелочестойкость пигмента?

- В каких случаях особенно важна высокая кислотостойкость пигмента?

-Какую роль играет водостойкость малярного состава?

Вопросы преподавателя химии:

- осуществляет мотивацию учебной деятельности через постановку проблемных вопросов.

-Что такое пигменты с химической точки зрения?

- Влияет ли химический состав на свойства пигментов?(слайд17-19)

Вывод: следовательно, как химические соединения, они могут вступать в реакции с кислотами и щелочами; и вам, как профессионалам, необходимо знать химические свойства пигментов, которые необходимо учитывать при выполнении работ.

Вопрос преподавателя спецдисциплин:

-Какими свойствами должны обладать малярные составы для окраски фасада?

Преподаватель химии:

Сегодня вы будете работать с пигментами и изучать их свойства по отношению к агрессивным средам- кислотам и щелочам, поэтому необходимо вспомнить правила охраны труда:

-организует работу «Правила по охране труда в химической лаборатории»; (слайд 20,21) и методические указания к работе

- озвучивает готовность группы к выполнению практической работы

- восприятие учебной задачи

- формулировка цели урока

- мобилизация познавательных сил

- актуализация знаний по вопросам слайдов

- ответы на вопросы

Предполагаемый ответ: простые вещества(металлы – цинк, алюминий, неметаллы – углерод, графит); сложные вещества –оксиды, соли).

Сплавы : бронза золотистая

Слайд 20- комментируют правила по охране труда в химической лаборатории

3.Операционно- исполнительский

(60 мин.)

Организует и координирует деятельность обучающихся, отвечает на вопросы, консультирует, участвует в решении проблемной ситуации

Записывают название работы, цель, реактивы и оборудование.

Выполняют работу по инструктивной карте:

- каждый участник выбирает один пигмент для изучения

-каждый участник группы выполняет задания по инструкции, работая со своим пигментом

- каждый участник группы заполняет графы таблицы 1 по своему пигменту

-обсуждают полученные результаты по изучению пигментов, предложенных для данной группы

-составляют индивидуальный отчет о работе, используя результаты всех участников группы

- составляют уравнения возможных реакций

- формулируют вывод, опираясь на результаты, полученные в ходе практической работы

4.Оценочно- рефлексивный

(12 мин)

Осуществляет рефлексию:

- организует диалог с учащимися по достижению поставленных целей

- организует дискуссию по обсуждению проблемного вопроса:

- акцентирует внимание на важности изучения свойств пигментов ( цвет пигментов обусловлен присутствием ионов, например : Cr 3+-зеленый цвет; Fe 3+- –красный цвет ; белый цвет у пигментов, в состав которых входят ионы калия, кальция; состав пигмента влияет на щелочестойкость, кислотостойкость, которые необходимо учитывать при выполнении малярных работ)

- выясняет интерес обучающихся к теме урока

- оценивает устные ответы обучающихся

- оценивает соблюдение правил по охране труда в химической лаборатории

- оценивает отчеты по работе ( после сдачи на проверку).

Участвуют в обсуждении целей урока, анализируют продуктивность своей работы, участвуют в решении проблемного вопроса; отвечают на контрольные вопросы,

отмечают интерес к уроку в виде соответствующего смайла

( J, L, K ).Слайд 22

5.Домашнее задание (2 мин)

Дает пояснения к выполнению домашнего задания

Записывают домашнее задание: Стр,107-108, Баландина И.В. Основы материаловедения.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Учебная дисциплина ОП.06 Основы материаловедения

Профессия : Мастер отделочных строительных и декоративных работ

Код профессии: 08.01.25

Наименование работы: Изучение свойств пигментов.

Продолжительность:1,5 часа

Лабораторная работа

«Единственный путь, ведущий к знанию, - это деятельность»

Б. Шоу

Тема: Изучение свойств пигментов.

Цель работы: закрепить знания по свойствам пигментов

Теоретическая часть.

Краткое содержание темы.

1.Понятие «пигменты»

2.Классификация пигментов.

3.Свойства пигментов.

4. Контрольные вопросы

Пигменты или сухие краски– тонкодисперсные цветные порошки, нерастворимые в пленкообразующих веществах или органических растворителях, но способные равномерно смешиваться с ними. Пигменты применяют для изготовления окрасочных составов, а также для окрашивания пластмасс, бумаги, резины.

Классификация пигментов

( по происхождению)

Минеральные

Органические

Металлические порошки

Природные

Искусственные

Мел Известь Каолин Охра Мумия Умбра Сурик железный Перекись марганца Графит

Белила цинкованные Белила титановые Литопон сухой Крон цинковый Умбра жженая Сажа малярная Зелень цинковая Оксид хрома Лазурь малярная

Пимент желтый Пигмент алый Пигмент красный Пигмент голубой Киноварь искус-ственная

Пудра алюминиевая

Пыль цинковая

Бронза золотистая

Классификация неорганических пигментов по цвету

Ахроматические пигменты (пигменты белых и чёрных тонов) – белые пигменты (цинковые белила, титановые белила); серые пигменты – алюминиевая пудра, цинковая пыль и другие металлические порошки, чёрные пигменты – чёрный железооксидный пигмент, технический углерод (сажа).

Хроматические пигменты («цветные» пигменты) – пигменты тёплых цветовых тонов (красные, жёлтые и оранжевые цвета); пигменты холодных цветовых тонов (фиолетовые, синие, зелёные и голубые цвета).

Белые пигменты. К ним относят мел, воздушную строительную известь. Мел используют в виде тонко измельченного порошка, из которого приготавливают различные водо-разбавляемые (водные) красочные составы, грунтовки, шпатлёвки и пасты. Известь воздушную строительную используют в качестве пигмента и связующего материала для приготовления красочных составов, шпатлёвок и мастик.

Чёрные пигменты. К ним относят сажу газовую канальную, двуокись марганца, чернь. Сажа газовая канальная образуется при сжигании различных масел, нефти, смолы при ограниченном доступе воздуха. Используют её для приготовления неводных красочных составов. Двуокись марганца встречается в природе в виде минерала и пиролюзита. Используют её для приготовления водных и неводных красочных составов. Чернь получают при прокаливании без доступа воздуха ореховой скорлупы, древесины, торфа.

Серые пигменты.К ним относят графит и цинковую пыль. Графит – природный материал серовато-чёрного цвета с жирным металлическим блеском. Его используют для приготовления красочных составов и натирки поверхности железных предметов, подвергающихся нагреванию, отчего она получает вид полированной. Цинковая пыль – механическая смесь окиси цинка с металлическим цинком. Её используют для приготовления неводных красочных составов.

Красные пигменты. К ним относят сурик железный сухой, мумию природную и искус. Сурик железный сухой получают из железной руды, содержащей окись железа. Это очень прочный пигмент с высокими антикоррозионными свойствами и светостойкостью. Выпускают его в виде тонко измельченного порошка кирпично-красного цвета и используют для приготовления клеевых составов, эмалей и масляных красок. Мумия природная - тонко измельченная глина, окрашенная окислами железа в коричнево-красный цвет различных оттенков. Используют для приготовления водных и неводных красочных составов. Мумия искусственная - тонко измельченный порошок керамического изделия ярко-красного цвета.

Жёлтые пигменты. К ним относят охру сухую, крон свинцовый сухой и сиену природную. Охру сухую получают из глины, окрашенной окислами железа. Используют для приготовления всех видов красок, применяемых при окрашивании деревянных и металлических поверхностей. Сиену природную получают из глины, содержащей большое количество окиси железа (70%) и кремнезёма.

Пигменты обладают определенным цветом, т.к. они способны избирательно отражать лучи дневного цвета. Когда на пигмент падает световой луч, то часть лучистой энергии поглощается, а другая отражается, окрашивая пигмент в цвет отраженных лучей. Пигмент, отражающий почти весь падающий на него свет, кажется белым, а пигмент, поглощающий падающие на него световые лучи - черным.

Классификация неорганических пигментов по химическому составу:

- соли (комплексные соли, алюмосиликаты, карбонаты, фосфаты и т.п.);

- элементы (цинковая пыль, технический углерод, алюминиевая пудра и т.п.);

- оксиды (оксиды цинка, свинца, титана, хрома и т.п.).

Все пигменты должны обладать определенными свойствами:

Дисперсность, или тонкость помола, пигментов в малярных работах имеет большое значение: чем тоньше помол пигмента, тем лучше окрашивается поверхность и тем выше красящая способность и укрывистость пигмента.

Укрывистость – свойство лакокрасочного материала при равномерном нанесении на одноцветную поверхность делать невидимым цвет последней. Укрывистость определяют визуальным методом.

Красящая способность- способность пигмента передавать при смешивании другому пигменту свой цвет. От красящей способности зависит количество пигмента, которое необходимо добавить в состав, чтобы получить покрытие требуемого цвета и оттенка.

Огнестойкость неорганических пигментов ограничена. Органические пигменты, как правило, не огнестойкие.

Маслоемкость пигмента характеризуют количеством масла, которое необходимо добавить в 100г пигмента, чтобы получить однородную массу. Чем меньше масла используют для получения пасты, тем больше пигмента содержится в краске и тем выше его укрывистость. Чем меньше маслоемкость пигмента, тем более стойким и долговечным получают покрытия.

Светостойкость- свойство материала сохранять свой цвет под действием световых лучей.

Антикоррозионная стойкость - свойство пигмента в сочетании со связующим образовывать покрытия, надежно защищающие металлические поверхности от оксидирования (коррозии).

Стойкость к действию различных реагентов:

Щелочестойкость- свойство пигментов, применяемых в малярных работах, противостоять действию щелочей.

Кислотостойкость - свойство пигментов, лаков и красок противостоять разрушающему действию кислот.

Водостойкость- свойство пигмента не растворяться в воде. Водостойкость пигментов, применяемых в малярных работах, должна быть высокой, в противном случае на окрашенной поверхности могут появиться выцветы и пятна. Наличие в пигменте веществ, легко растворимых в воде, сильно понижает атмосферостойкость пленки, а некоторые из таких веществ вызывают коррозию металлических поверхностей.

Маслостойкость- свойство пигмента не растворятся в растительных маслах и олифах. Пигменты не должны растворяться в маслах и олифах.

Важнейшими потребительскими свойствами пигментов являются

1. Колористические: красящая способность (интенсивность), оттенок и чистота тона.

2. Физические: кристаллическая модификация, форма и размер частиц; распределение частиц по размерам, удельная поверхность, насыпной объём, устойчивость к миграции.

3. Аналитические показатели (они же хим. свойства): рН водной суспензии, удельная электропроводность, содержание влаги и летучих в-в устойчивость к химическим реагентам, маслам, растворителям, связующим и пластификаторам.

4. Физико-химические свойства: гидрофильность или олеофильность (определяется гидрофильно/лиофильным балансом по смачиваемости водой или неполярным органическим растворителем), устойчивость к свету и погоде.

5. Технологические свойства: кроющая способность (или прозрачность) пигмента, маслоемкость, совместимость с другими компонентами краски, технологичность применения.

6. Экологическая безопасность: токсичность, пыление, утилизация.

Химические свойства неорганических пигментов

Химические свойства неорганических пигментов полностью определяются их составом.

1. Например, карбонат свинца (или свинцовые белила) довольно легко разрушаются даже при воздействии слабой кислоты.

2. Диоксид титана (белый) обладает исключительной устойчивостью во многих агрессивных средах. Он только разрушается в подогретой концентрированной серной кислоте.

3. Оксид цинка (тоже белый пигмент) имеет амфотерные свойства. Синий пигмент ультрамарин в своем составе содержит сульфиды натрия, поэтому в кислотах неустойчив.

4. Также синий пигмент железная лазурь достаточно легко разрушается при воздействии слабых щелочных растворов. В ее состав входит комплекс ферроцианида железа.

Свойства пигментов

| | | | |
| --- | --- | --- | --- |
| Название пигмента | Состав | щелочестойкость | кислотостойкость |
| мел | СаСО3 | + | - |
| известь | СаО | + | - |
| каолин | Al2O3*2SiO2*2H2O | + | + |
| сажа | С | + | + |
| мумия красная | Fе2О3 | + | |
| Оксид хрома(111) | Cr2О3 | + | + |
| ультрамарин | Na4Al3Si3S2O12 | + | - |
| алюм.пудра | АL | | - |
| цинк. пудра | Zn | | - |
| бронза золот. | Cu | + | + |
| литопон | ZnS-BaSO4 | + | - |

Контрольные вопросы:

1.Какую положительную роль в окрасочных составах играет водостойкость пигмента?

2. Как маслостойкость влияет на качество окрасочных неводных составов?

3.Почему для окраски промышленных предприятий малярные составы должны обладать кислотостойкостью?

4.Какими свойствами должны обладать пигменты для водных красок (цементных, известковых, силикатных)?

5. Перечислите потребительские свойства пигментов.

Практическая часть

Оборудование: химические стаканы, пипетки (пластмассовые и стеклянные), чашки

(фарфоровые или стеклянные), шпатели пластмассовые, пробирки, фильтровальная бумага.

Реактивы: пигменты - сажа, каолин, литопон, мумия красная, оксид хрома (111), мел, пудра алюминиевая, бронза золотистая, цинковая пыль, ультрамарин; 5% раствор КОН (NaOH), 15% раствор НCL, вода, олифа, растворитель №646.

Ход работы

1. Повторить правила ТБ

Осторожно обращайтесь с химическим оборудованием!

2.Выполнить задания по изучению свойств предложенных пигментов согласно инструкции (работа в группах);

2.1 каждому участнику выбрать один пигмент для изучения

2.2.каждомуй участнику группы выполнить задания по инструкции, работая со своим пигментом

2.3каждому участнику группы заполнить графы таблицы 1 по своему пигменту

2.4 участникам совместно обсудить полученные результаты по изучению пигментов, предложенных данной группе

2.5 используя результаты всех участников группы, составить отчет о работе, заполнив графы таблицы 1

2.6 написать уравнения реакций, отражающих отношение одного из пигментов к воде и агрессивным средам

2.7 сформулировать и записать выводы по результатам выполнения работы

2.8 сдать отчеты преподавателю

2.9 привести в порядок рабочее место

Инструктивная карта

Задание 1. Изучить внешние признаки пигментов по плану:

а) цвет

б) агрегатное состояние

в) тонкость помола (визуально): мелкодисперсные, крупнодисперсные.

г) запах

Результаты внести в таблицу 1.

Задание 2. Изучить взаимодействие с водой, щелочью, кислотой, олифой

2.1. Изучить водостойкость пигментов - взаимодействие пигментов с водой.

Этапы выполнения:

1. С помощью шпателя поместить 0,5 г пигмента в пробирку.

2. Прилить в пробирку 5 мл воды.

3. Набрать пипеткой небольшое количество воды и нанести 1 каплю на фильтровальную бумагу.

4. Набрать пипеткой небольшое количество разведенного в воде пигмента и нанести 1 каплю на фильтровальную бумагу. Что наблюдаете?

4. Сравнить влажное пятно от воды с влажным пятном от разведенного в воде пимента.

5. Результаты наблюдений внести в таблицу 1. - см. «СПРАВКА»

СПРАВКА:

- бесцветное влажное пятно вокруг капли пигмента (свидетельствует о том, что пигмент в воде не растворяется) ;

- появление окрашенного пятна вокруг нанесенной капли пигмента (означает, что пигмент растворим в воде).

2.2. Изучить взаимодействие пигментов со щелочью

Этапы выполнения :

1. С помощью шпателя поместить по 0,5 каждого пигмента в пробирку.

2. Прилить в пробирки по 5 мл 10% раствора КОН (NaOH).

Что наблюдаете в каждом случае?

3. Результаты внести в таблицу 1. см. «СПРАВКА»

СПРАВКА:

- растворение пигмента без видимых изменений;

- изменение окраски;

- выделение газов,

- изменений нет

2.3. Изучить взаимодействие пигментов с кислотами.

Этапы выполнения:

1. С помощью шпателя поместить 0,5 г пигмента в пробирку.

2. Прилить в пробирку 5 мл 15 % раствора HCL. Что наблюдаете?

3. Результаты наблюдений внести в таблицу 1. - см. «СПРАВКА»

СПРАВКА:

- растворение пигмента без видимых изменений;

- изменение окраски;

- выделение газов,

- изменений нет

2.4. Изучить маслостойкость пигментов - взаимодействие пигментов с олифой (маслами).

Этапы выполнения

1. С помощью шпателя поместить 0,5 г пигмента в стеклянную (или фарфоровую) чашку. (прим. Для каждого пигмента использовать отдельный шпатель).

2. С помощью стеклянной пипетки добавитьк пигменту олифу (покаплям).

3. Растереть олифу с испытуемым пигментом с помощью шпателя.

4. Нанести каплю олифы на фильтровальную бумагу с помощью пипетки.

5. Нанести рядом каплю олифы, растертой с пигментом с помощью шпателя.

6. Результаты наблюдений внести в таблицу 1. - см. «СПРАВКА»

СПРАВКА:

- масляное кольцо вокруг нанесенной капли сохраняет свой первоначальный цвет (свидетельствует о том ,что пигмент не растворяется в олифе);

- масляное кольцо вокруг нанесенной капли изменяет свой первоначальный цвет – окрашивается в … (свидетельствует о том, что пигмент растворяется в олифе);

2.5. Изучить взаимодействие пигментов с растворителем

Этапы выполнения

1. С помощью шпателя поместить 0,5 г пигмента в пробирку. ( Примечание: для каждого пигмента использовать отдельный шпатель).

2. Прилить в пробирку 5 мл растворителя и закрыть пробкой. Что наблюдаете?

3. Результаты внести в таблицу 1. См. «СПРАВКА»

СПРАВКА:

- растворение без видимых изменений;

- изменение окраски;

- выделение газов,

- изменений нет.

4. Участникам группы совместно обсудить полученные результаты по изучению пигментов, предложенных данной группе

5. Используя результаты всех участников группы, составить индивидуальный отчет о работе, заполнив графы таблицы 1 для трех пигментов

6.Написать уравнения реакций, отражающих отношение одного из пигментов к воде и агрессивным средам .

7.Сформулировать и записать выводы по результатам выполнения работы

8. Сдать отчеты преподавателю

9 .Привести в порядок рабочее место