Реферат.
Феномен кремня.
Автор работы: Пенькова Маргарита Юрьевна, 9 класс
Руководитель: Пенькова Ольга Анатольевна,
Куймань – 2016
План.
Введение.
1.История открытия кремния и кремня.
2.Свойства и химический состав кремня.
3.Условия образования кремня.
4.Формы нахождения природных агрегатов.
5. Роль кремня в жизни человека.
6. Кремниевая вода и опыты с ней.
Выводы.
Заключение.
Приложение.
Список использованных интернет-источников.
Не лес, не северный олень,
Не кошка и не конь,
Был первым приручен кремень,
А вслед за ним — огонь.
(В. Берестов)
Введение.
Я живу в Липецкой области. Липецкая область находится в центральной части европейской России, граничит с Орловской, Рязанской, Тамбовской, Курской, Тульской, Воронежской областями. Западная часть области принадлежит возвышенной равнине, а восточная часть является низменной равниной (до 170 метров). Более трехсот месторождений полезных ископаемых представлено в Липецкой области. Наибольший интерес вызывают залежи бурого железняка. Липецкие руды очень высокого качества, содержат в себе более 40% железа. Многие из разведанных участков железных руд уже практически разработаны. Кроме этого имеются многочисленные залежи глин, формовочные и силикатные пески, с 2002 года на территории Липецкой области ведется поиск алмазных трубок. Край известен своими минеральными источниками и лечебными грязями. Так как геологическое строение напрямую влияет на распространение полезных ископаемых, то большинство полезных ископаемых принадлежит категории нерудных, так как они содержатся в осадочных отложениях. (Приложение 1)
Особое богатство области составляют известняки девона, их запасы исчисляются миллиардами тонн. Наша область занимает первое место в Российской Федерации по добыче и запасам карбонатного сырья.
Крупнейшие месторождения - в Елецком, Грязинском, Задонском, Липецком районах.
Очень часто летом мне приходится бывать на обнажениях известняков, но в своей работе я хочу рассказать не о них, а о удивительном камне, который часто можно найти в виде желваков в их толщах — об кремне. Кремень — это не минерал, а горная порода, на 90 % состоящая их халцедона и чрезвычайно широко распространенная на Земле. Известный геолог Т. Б. Здорик назвал кремень краеугольным камнем истории. Пожалуй, самая большая заслуга этого удивительного камня в том, что именно он дал жизнь огню у человеческих очагов. Ведь именно кремень стал первой «зажигалкой» человека. Сейчас кремень часто именуют — камнем «живой» воды. В моей работе собраны факты, которые доказывают уникальность кремня.
1. История открытия кремния и кремня.
Открытием кремния в чистом виде наука обязана французским ученым Жозефу Луи Гей-Люссаку и Луи Жаку Тенару, которые выделили его в 1811 г. Далее эстафету принял шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус (Приложение 2) и в 1825 году, через воздействие металлического калия на фтористый кремний SiF4, получил чистый элементарный кремний. Его назвали «силиций» (от лат. silex — кремень). Русский аналог названия элемента - «кремний» ввел в употребление в 1834 году российский химик Герман Иванович Гесс. И не спроста, ведь в переводе c греческого kremnos — «утес, гора», а в переводе с латинского «кремаре» — сжигать. Немцы называют его «фойерштайн» — огненный камень. На Руси кое-где сохранилось его старинное название — «искряк». Элемент кремний - основа кремня. Часто при покупке кремня можно видеть на некоторых пакетиках с камешками надпись «Кремний». Это неверно, писать нужно «кремень». Кремний — это химический элемент, а кремень — горная порода.
Кремень - одна из частых разновидностей халцедона. Это исторический камень, потому как практически с него начался каменный век. Ножи и топоры человека каменного века были сделаны из кремня. (Приложение 3) Наконечники для стрел — тоже из кремня. С помощью кремня древний человек высекал огонь для костра. В течение примерно пяти веков кремень давал искру для порохового заряда в пушках, в солдатских ружьях.
2. Свойства и химический состав кремня.
Элемент кремний, основа кремня, составляет более четверти земной коры - больше всех остальных составляющих элементов периодической таблицы, вместе взятых (кроме кислорода, на долю которого приходится около 50%). Соединения кремния относительно нетоксичны. Но очень опасно вдыхание высокодисперсных частиц силикатов и диоксида кремния, которые образуются при взрывных работах, долблении пород в шахтах, при работе пескоструйных аппаратов и т.д. Эти микрочастицы, попадая в легкие, кристаллизуются там и в последствие разрушают легочную ткань, чем вызывают тяжелую болезнь — силикоз.
Двуокись кремния составляет основу скелетов у таких морских организмов, как радиолярии, диатомеи, некоторые губки, морские звезды. Известно также, что чем жестче стебель растения, тем больше в нем кремния. В человеческом организме этот элемент присутствует практически везде, если рассматривать распределение кремния в организме человека, оно выглядит следующим образом: в мышечной ткани содержится до 10% элемента, в костной ткани — до 17%, в крови — 3,9 мг/л. С пищей в организм человека ежедневно поступает до 1 г кремния (Приложение 4). В свободном состоянии кремний в природе не встречается. Соединения кремния - кремнезем или двуокись кремния (Si02) - - главный неметаллический компонент всех горных пород, содержатся в соленых водах океанов и морей, в водоемах, дождевой воде, атмосферной пыли, глинах, лечебных грязях, песке, нефти, организмах растений, животных, человека. Соединения кремния входят в состав хрусталя, кварца, аметиста, мориона, цитрона, агата, сердолика, халцедона, яшмы, аквамарина, амазонита, берилла, граната, изумруда, лабрадора, лазурита, нефрита, турмалина, топаза, хризолита, а также асбеста, талька, слюды. Общее число минералов, содержащих кремнезем, превышает 400. Помимо кремнезёма в минеральный состав кремня входят более 20 химических элементов, среди которых - Ca, Mg, P, Mn, Cu, Zn и др. Благодаря присутствующим в составе окислам марганца и железа кремень часто имеет весьма разнообразную окраску, в которой могут быть явно различимы оттенки черного, красного и желтого цвета.
Природные микроагрегаты кремнезёма — халцедоны, одной из разновидностей которых является кремень. Существуют опало-халцедоновые и халцедоно-кварцевые разновидности кремня. Химическая формула кремня – SiO2. Блеск — стеклянный. Твердость минерала составляет 7,0 по шкале Мооса, а плотность всего 2,6 г/см3.Степень прозрачности: непрозрачный, в тонких сколах просвечивает. Цвет черты: белый. Излом раковистый. Раскалывается на обломки с острорежущими краями.
В кремне хранится огромное количество биологически активных меток, то есть матриц с генетической памятью микроорганизмов, которые миллионы лет перерабатывали органическую массу в минеральную структуру.
3.Условия образования кремня.
Образование кремнистых конкреций может происходить как хемогенным путем на стадиях раннего диагенеза (совокупность процессов преобразования рыхлых осадков в осадочные горные породы в верхней зоне земной коры), так и в катагенезе (совокупность процессов преобразования осадочных горных пород после их возникновения из осадков в результате диагенеза и до превращения в метаморфические горные породы), свидетельством чего является приуроченность некоторых кремней к трещинам и расположение поперек слоистости, с переходом от одного слоя в следующий. Кремни карбонатных осадочных толщ по отношению к вмещающим породам чаще являются эпигенетическими телами метасоматического происхождения, т. е. образовавшимися позднее вмещающих их горных пород. Нередко конкреции кремня тяготеют к определенным литологическим горизонтам, а местами бывают столь многочисленны, что как бы сливаются в одно целое, образуя участки непрерывных кремневых пропластков протяженностью в десятки и сотни метров.
Выпадение кремня в осадок в водоемах планеты продолжается 4,5 млрд. лет. Кремнезем SiO2 малорастворим в воде, частицы минерала не подвергаются электролитической диссоциации. Тончайшими пластинками они повисают в водной толще, образуя коллоидные растворы. Мельчайшие морские организмы используют доступный материал, образуя из него скелеты и микроскопические раковины.
Кремни различного строения повсеместно можно видеть отдельно, как самостоятельные образования, в то время как агатовые и идентичные им кварцевые и халцедоновые жеоды обычно находятся в пределах участков интенсивного окремнения или в непосредственной близости от них, обнаруживая тем самым тесную с ними взаимосвязь. Это наводит на мысль о том, что окремнение известняка и образование в нем агатовых (халцедоновых) жеод может являться результатом некоторого единого процесса перераспределения кремнезёма.
Во-первых, они тяготеют к самым верхам карбонатной толщи. (Приложение 5) Во-вторых, они пространственно всегда ограничены. Это участки в виде линз, блоков, карманов, труб, масштаб которых измеряется, обычно, первыми десятками метров. Известняки или доломиты несут здесь следы интенсивной переработки активными растворами. С растворением карбонатов или замещением их кремнезёмом, образованием пустот, привносом и (или) переотложением кремнезёма, а также с незначительным, но явным ожелезнением. В качестве гипотезы можно допустить, что это результат проникновения агрессивных растворов из юрских глин, местами залегающих на известняках (доломитах) и, опять-таки, местами сильно пиритизированных. Так что “исходной точкой” процесса могло стать разрушение пирита в юрских глинах с образованием под ними химически активной сернокислой среды, вступавшей во взаимовоздействие с подстилающей карбонатной породой.
Немалое количество оксида кремния образуется при извержениях вулканов. Разогретый до температуры белого свечения силициум легко окисляется кислородом атмосферы. Застывая, вулканическая лава образует небольшие кремнеземные озера.
4.Формы нахождения природных агрегатов.
Обычно кремни встречаются в виде конкреций и секреций, сферических стяжений в известняках, доломитах и других осадочных породах. (Приложение 6)
Кремневые конкреции представляют собой желваки с плотным кремневым ядром, имеющие концентрическую текстуру обрастания. Эти желваки как бы постепенно сливаются с вмещающей их породой.
В известняках подобные конкреции нередко имеют форму правильных шаров, но в зависимости от условий роста могут иметь и самые разнообразные очертания. Рост минеральных зёрен происходит во всех направлениях от одного или многочисленных центров. Центрами роста иногда оказываются посторонние тела. Часто кремневые конкреции имеют в центре неизмененную породу, вокруг которой находится сферическая кремневая корка с теми же следами концентрического нарастания.
Секреции образуются в результате заполнения неправильной, но обычно округлой формы пустот и трещин в породах, при выпадении кремнекислоты из циркулирующих растворов, кристаллическим или коллоидным веществом. Характерной особенностью многих секреций является последовательное концентрически послойное отложение минерального вещества по направлению от стенок пустоты к центру. При этом отдельные слои нередко отличаются друг от друга по цвету и часто по составу. Подобные образования называются жеодами. Жеода - очень древний термин. Его применял еще Плиний "к камням, содержащим внутри землю" (очевидно, глину), откуда и само название "жеода" от греч. "геодес" - земляной. Жеода - это полое или частично полое минеральное тело шаровидной или субсферической формы диаметром от 2,5 до 30 см и более, встречающееся в некоторых пластах известняков и иных осадочных пород.
5. Роль кремня в жизни человека.
Кремень - камень, положивший начало человеческой цивилизации. С него практически начался каменный век. Кремень раскалывается на обломки с острыми режущими краями. Древний человек изготовлял из него свои первые орудия для труда и охоты. Кремень привлекал во-первых, твёрдостью, а во-вторых, способностью сравнительно легко расщепляться в определенных направлениях, что позволяет его обрабатывать без наличия каких либо сложных инструментов. К тому же, кремневые пластины, отщепы и сколы всегда имеют острый край, необходимый для разнообразных производственных операций.
Все приёмы работы с камнем делятся на первичные - оббивка кремниевых желваков и скалывание пластин; и вторичные - различные виды ретуши, резцовые сколы, подтеска и т. д. Большое распространение получили скребки, с помощью которых обрабатывали шкуры животных. Края скребков округло-выпуклые, оформленные специальной крутой ретушью, во избежание порезов поверхности шкур. На многих стоянках большинство найденных кремниевых орудий составляют скребки. Так же в находках присутствуют наконечники копий и стрел, каменные топоры, разнообразные костяные иглы и крючки.
Благодаря способности давать искры кремень использовался для извлечения огня. Еще в доисторические времена люди заметили, что он обладает болеутоляющими и кровоостанавливающими свойствами. О целебных свойствах кремня упоминается и в трактатах древних философов. Люди применяли кремневое огниво для исцеления от многих болезней. И еще в недалеком прошлом использовали кремень для срезания бородавок, для отделки стен помещений, где хранилось мясо, для присыпки ран (порошок), что предотвращало гангрену, в некоторых селах теперешней Германии кремень добавляли в молочные продукты, предотвращая тем самым преждевременное их скисание. Более четырех столетий кремень «работал» в мушкетах и ружьях, которые называли: «кремневые ружья». А кремневые жернова позволяют получать муку с отменными хлебопекарными и вкусовыми качествами.
Роль кремния в живых организмах еще до конца не изучена. Но уже сегодня российские ученые говорят о возможностях использования соединения этого элемента для лечения и профилактики различных заболеваний и травм, для борьбы со старением, т.к. возрастные особенности кремниевого обмена в организме таковы, что с возрастом содержание этого элемента в костной ткани, артериях, коже существенно уменьшается. В настоящее время кремень применяется, как сравнительно недорогой, но иногда, в случае оригинальности рисунка, довольно ценимый поделочный камень для инкрустаций и крупных вставок, а также как коллекционный материал и как составная часть художественных изделий (в полированных срезах).
Народные целители считают, что лучше всего использовать в лечебных целях кремниевую воду (воду, настоянную на опало-халцедоновом кремне). Знахари утверждают, что такая вода обладает противомикробными свойствами. Ее можно использовать как антисептическое средство.
Считается, что кремень имеет и магические свойства. Кремень — камень с очень сильной энергетикой. Он делает своего владельца мужественным, смелым, сильным и предприимчивым. С древних времен кремень считался помощником путешественников. Считалось, что он охраняет человека от тягот пути, оберегает от возможного насилия, предупреждает о мошенничестве и обмане. Кремень — замечательный хранитель жилища своего владельца. Он аккумулирует в себе всю негативную энергию, которая попадает в дом, и уничтожает ее.
Кремний — талисман военных, юристов, учителей, врачей и политиков. Он способствует улучшению профессиональных навыков, делает их честными, справедливыми и мужественными.
7.Кремниевая вода и опыты с ней.
На многих сайтах о здоровье можно увидеть рекомендации по использованию кремниевой воды для питья. Я решила узнать мнение ученых об этих рекомендациях. Оказалось, что всестороннее изучение свойств кремниевой воды проводилось в Академией наук республики Беларусь в 1997 году, и назывался этот проект «Кремний»... А началось все с инженера А. Малярчикова, который гуляя вдоль железной дороги, обратил внимание на яркие, вымытые только что прошедшим дождем разноцветные камешки. Он собрал их в полиэтиленовый мешочек и дома бросил в банку с водой, чтобы отмыть от грязи. А потом о них совсем забыл. И только через дней десять опять вспомнил о своей находке. По идее, вода в сосуде должна была испариться. Каково же было удивление инженера, когда он увидел, что вода стала даже чище и прозрачней, чем водопроводная. А на вкус совсем не хуже, чем родниковая. Он догадался: ей не дали испариться камни.
Но какие именно? Он положил каждый камень в отдельную посуду. Через неделю убедился, что только в одной из них вода оказалась кристально чистой. В той, где лежал обычный кремень. В результате 4 февраля 1991 года появилось на свет распоряжение Совета Министров Республики Беларусь № 41-Р, в котором поручалось пяти академическим и четырем отраслевым НИИ, чьи основные направления совпадали с исследованиями А. Малярчикова, изучить эту проблему со всей серьезностью, с применением их научного, технического, лабораторного потенциала и на протяжении максимум двух лет представить результаты. Координировать всю работу предложили тогдашнему вице-президенту республиканской Академии наук А. Степаненко.
Вот некоторые результаты работы ученых:
* сотрудники Института радиоэкологических проблем НАНБ обнаружили, что кремневая вода повышает сорбцию радионуклидов. Так, отмечено увеличение сорбции Цезия-137 кремневой водой до 90-98% и Церия-144 около 75%, что оказалось выше по сравнению с широко применяемыми в радиохимии сорбентами: катионитом КУ-2 и торфом осоковым.
* в лаборатории физико-химии биологических мембран Института фотобиологии НАНБ проф. Черницкий получил повышение на 25% от кремневой воды устойчивость эритроцитов к окислительному гемолизу.
* в Институте генетики и цитологии НАНБ обнаружили, что кремневая вода повышает общую приспособленность и устойчивость линии дрозофилы примерно в 20 раз.
* директор Института геохимии и геофизики НАНБ, чл.-корр. Инженерной академии СССР, доктор наук В.Бенсман обнаружил поразительную энергию прорастания, увеличение общей всхожести и урожайности различных семян после обработки их кремневой водой.
* в колхозе "За Родину" Витебской области две группы телят поили обычной и кремневой водой в течение 2,5 мес. Привес у телят, пивших кремневую воду, оказался на 16% выше, чем в контроле.
Чтобы приготовить кремниевую питьевую воду в домашних условиях необходимо взять банку объёмом 2 или 3 литра. На его дно положить кремниевые камушки и добавить воду. (Приложение 7). Эту банку необходимо на 3-е суток поставить в такое место, куда не попадают прямые солнечные лучи. После трёхсуточного настаивания вода кремниевая готова. Приготовление такой воды не требует затрат ни времени, ни сил. Нет ничего проще, чем бросить кремень в воду на несколько дней и получить эликсир здоровья для себя, своих близких, растений, животных. Хотя феномен кремниевой воды еще не до конца изучен, но я думаю,что ее употребление может принести пользу организму (учитывая данные белорусских ученых). Конечно окончательные выводы по этому вопросу остаются за учеными. А пока можно только удивляться свойствам, которые приписываются кремниевой воде :
— увеличивает способность крови к свертыванию;
— способна возобновлять утраченный или ослабленный иммунитет;
— снижает уровень холестерина и увеличивает количество Т- и В-лимфоцитов в крови;
— может использоваться как профилактическое средство, предупреждающее онкологические заболевания;
— препятствует развитию аденомы и импотенции;
— укрепляет волосяные сумки и способствует росту волос;
— ускоряет прорастание и дальнейшее развитие бобовых и злаковых культур;
— оказывает влияние на адсорбционную способность радионуклидов (т. е. обладает радиозащитными свойствами), что позволяет использовать ее для решения различных задач на загрязненных радиацией территориях.
8. Выводы.
Кремень – горная порода, проявляющая свойство чрезвычайной распространенности. Не менее трети земной коры сложено из кремня! С этим твердым и прочным минералом каждый из нас знакомится еще в детстве. Особого вида камушки, при соударении дающие пучок искр и характерный запах – это и есть кремень! Огромное количество кремня нами даже не замечается: песок есть песок, что о нем думать..Между тем, кремневый песок – ценный материал, востребованный несколькими отраслями индустрии. А кремень природный человеком был распознан, как полезный камень в самом начале нашей истории. В ходе своей работы, я пришла к выводам:
1) Кремень — одна из самых распространенных горных пород на Земле
2) Кремний, как химический элемент был открыт шведским химиком Й.Берцелиусом в 1824 году.
3) Химический состав кремня — SiO2, т. е. он состоит в большей части из кремнезема.
4) Кремень очень твердый, в нем хранится огромное количество биологически активных меток, что говорит о его биогенном происхождении
5) Кроме биогенного кремня, в природе встречается большое количество кремня вулканического происхождения
6) Обычно кремни встречаются в виде конкреций и секреций, сферических стяжений в известняках, доломитах и других осадочных породах.
7) Кремень - самый древний и верный спутник человека. Начиная с каменного века, он всегда был рядом, как камень огня, камень-труженик, воитель и лекарь.
8) Феномен кремниевой воды широко изучался в республике Белорусь, где были получены результаты, которые доказывают ее целебные свойства.
Заключение.
Каждый день мы спешим по делам, торопимся успеть сделать всё задуманное, не замечая порой удивительные вещи, которые находятся вокруг нас. А ведь достаточно лишь замедлить шаг, остановиться на мгновение и обратить внимание вокруг. Можно увидеть просто уникальные вещи и не где-нибудь далеко, а совсем рядом. Просто мы часто не знаем, что обычный на первый взгляд камушек может таить в себе много интересного и даже загадочного.
В моей работе представлен рассказ о простом кремне, на который геологи не всегда даже обращают внимание, настолько он обыденен. Но оказалось, что он древний и верный спутник человека. На протяжении сотен тысячелетий кремень приносил пользу людям, да и сейчас не все его загадки раскрыты.
Меня просто поразили необыкновенные его лечебные свойства, пусть они и не до конца исследованы. Теперь в моей коллекции минералов кремень будет помещен на одно из главных и почетных мест. Впереди лето и я надеюсь, что моя коллекция пополнится новыми образцами этого удивительного камня, теперь — то я их не буду откладывать в сторону в поисках чего-то более интересного. Вообще, поиск минералов – это интереснейшее и познавательное занятие. Коллекционирование минералов – древнее увлечение, всегда имевшее верных последователей. Это возможность раскрыть секреты природы, узнать ее изнутри, закалиться физически, развить наблюдательность, осторожность и предусмотрительность и возможность получить бесценный опыт.
Свой реферат мне хотелось бы закончить строками моего земляка Ивана Алексеевича Бунина:
Бью звонкой сталью по кремню,
Сухие искры рассыпая.
Грозит, мигает ночь слепая,
Но я себе не изменю.
Он гаснет, слишком сгнивший трут,
Но ты секи, секи огнивом:
Будь в заблуждении счастливом,
Что эти искры не умрут.
Придет, настанет ли мой день?
Но блещет свет над мертвой гнилью,
Сталь золотою сыплет пылью,
И крепок звонкий мой кремень.
Приложение 1.
Стратиграфическая колонка (Липецкая область).
[pic]
Приложение 2.
Шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус
[pic]
Приложение 2.
Кремниевые орудия труда.
[pic]
Приложение 4.
Таблица «Содержание кремния в продуктах питания»
Приложение 5.
Все образцы кремня найдены в верней части карбонатной толщи.
[pic]
Приложение 6.
Схема строения: а) конкреции,
[pic]
б) секреции
Приложение 7.
Приготовление кремниевой воды.
[pic]
Список использованных интернет-источников.
[link]
