1. Мир камня

    Investigation

    Goal

    1. Диагностика минералов, месторождения которых имеются в местности проживания участников проекта, а также образцов из коллекций.

    2. Составление коллекции фотографий образцов минералов и их месторождений.

    Research question

    Установить название горной породы или минерала можно в условиях школьного кабинета географии или химии.

    Equipment

    1. Образец минерала для изучения.
    2. Шкала твёрдости.
    3. Раствор соляной кислоты.
    4. Пластиковый поддон.
    5. Пипетка для раствора соляной кислоты.
    6. Цифровой микроскоп (при наличии).
    7. Лупа (при отсутствии микроскопа)
    8. Неглазурированная фарфоровая пластина. Можно использовать фарфоровые платы для проведения химических реакций капельным методом (с обратной стороны) или донышки фарфоровой посуды (с обратной стороны).
    9. Компас.
    10. Источник света (фонарик, лампа).
    11. «Определитель минералов».

    Why use data from multiple participants?

    В разных регионах имеются месторождения разных минералов. Совместный проект позволит изучить большое количество минералов, создать коллекцию фотографий минералов в природе и собрать материал для обобщения на уроках химии и географии.

    Investigation Protocol

    1. Для работы над проектом необходим натуральный объект − образец минерала или горной породы. Это может быть образец, месторождение которого находится в вашей местности, или образец, который вы приобрели в поездке, туристическом походе. Также можно использовать для работы образцы из школьной коллекции «Минералы и горные породы». Для начала нужно выдвинуть предположение о названии образца. На данном этапе можно воспользоваться справочными материалами: определителем минералов или определителем горных пород, которые опубликованы в Медиатеке проекта. Также вы можете использовать данные статьи  «Горные породы и минералы».
    2. Сделайте фотографии. Во-первых, фотографию изучаемого образца. Можно сделать как общий снимок камня, так и снимок его поверхности под микроскопом. Для этого можно использовать электронный микроскоп, как показано на фотографии ниже.                                                                                          

      Во-вторых, если есть возможность (задание не является обязательным), сделайте фотографию минерала или изучаемой горной породы в природе. Сделать такие фотографии могут только те участники проекта, кто живет рядом с месторождением минерала. Это особо интересные фотографии. Ведь именно благодаря глобальной лаборатории мы сможем создать галерею снимков различных месторождений.

    3. Если вы изучаете горную породу, то на основании справочных данных установите, какой группе горных пород относится изучаемый образец. Группы различаются по способу образования горной породы: магматические, осадочные и метаморфические горные породы (подробнее в информации к проекту).
    4. Также для горных пород характерна определенная структура.  Структура − это строение породы, обусловленное формой и размерами составляющих её минеральных частиц. 1) Кристаллическую структуру имеют кварциты, мраморы, зернисто-кристаллическую – граниты, сиениты. 2) Стекловатая структура характерна для пород, не имеющих кристаллов и по своему виду напоминающих искусственное стекло (например, обсидиан, базальт). 3) Оолитовая структура встречается у осадочных пород, сохранивших в своем составе остатки мелких организмов – раковины, скелеты (известняки – ракушечники). Какую структуру имеет изучаемая вами горная порода?
    1. Определите твёрдость образца, используя «Шкалу твердости» (шкала  Мооса) . Определения производятся по 10-балльной шкале, состоящей из 10 минералов, в которой каждый последующий минерал на балл твёрже предыдущего и поэтому царапает его.

      Определение твёрдости по шкале заключается в том, что образец с неизвестной твёрдостью сравнивается с минералами-эталонами. Это свойство определяется следующим образом. На поверхности исследуемого образца выбирают гладкую площадку и, взяв минерал из «Шкалы твердости», проводят им по ней под острым углом с нажимом. Если на поверхности исследуемого образца остаётся царапина, то его твёрдость меньше, чем у эталонного минерала. Необходимо убедиться в том, что на исследуемом образце остаётся именно царапина (углубление), а не порошок эталонного образца. Используя последовательно эталонные минералы от самого мягкого до наиболее твёрдого, добиваются такого положения, когда испытуемый образец располагается по своей твердости между двумя эталонными или испытуемый образец царапается эталонным и сам царапает его. В первом случае твёрдость испытуемого образца оценивается средней величиной, во втором – равна твёрдости эталонного. Например, флюорит царапает изучаемый вами минерал Х. Значит, флюорит тверже минерала Х. Поэтому твёрдость минерала Х меньше 4-х. Но минерал Х царапает кальцит, значит он твёрже кальцита. Его твердость больше 3-х. Вывод: твёрдость минерала Х можно принять равной 3,5. Полученный результат сравните со справочным материалам.

    2. Рассмотрите минерал или горную породу, установите цвет. Как вы считаете, чем обусловлен цвет изучаемого вами образца?                   

      на фотографии показано правильное использование лупы при изучении образца, который следует поместить в фокусе лупы.

      Для определения причины, которая обуславливает цвет нужно, основываясь на химической формуле основного веществ, определить его цвет и сравнить с цветом имеющегося образца. Пример №1. Основной компонент мела − это карбонат кальция (CaCO3). Это вещество белого цвета. И образец мела тоже белый. Поэтому можно сделать вывод, что цвет образца обусловлен цветом основного вещества. Пример №2. Основной компонент боксита − оксид алюминия (Al2O3). Это вещество белого цвета, а образец имеет бурый (коричневый) цвет. Поэтому можно сделать вывод, что цвет образца обусловлен цветом примесей.

    3. Если вы изучаете минерал, то более точно его цвет можно установить по цвету черты, которая остается на неглазурованной фарфоровой пластинке (бисквите), если чертить по ней минералом. Цвет черты − это цвет порошка минерала, который крошится на бисквите. Его надо внимательно рассмотреть под лупой при хорошем освещении, чтобы установить верный цвет. Это исследование проводят только для минералов. В ряде случаев цвет черты совпадает с цветом минерала в куске (киноварь, магнетит, малахит и т. д.). Но многие минералы характеризуются резкими отличиями в цвете черты и куска (пирит, гематит).  Минералы с твердостью 7 и более черты не оставляют.                                       

      а фотографии показан пример черты гематита на фарфоровой пластине − темно-вишневый, а сам камень темно-серый.                                                             

    4. Также для минералов характерен определенный вид блеска. Этот вопрос только для изучения минералов.                                                   

      Для определения блеска на минерал нужно направить луч света (фонарик, лампа) и установить его вид блеска визуально.      

    5. Определите, обладает ли образец магнитностью. Магнитность − это свойство минералов или горных пород притягиваться магнитом или отклонять магнитную стрелку компаса. Для определения магнитности надо к камню поднести компас. Если стрелка компаса отклоняется, то камень обладает магнитными свойствами, если не отклоняется, то − нет.
    6. Определите химическим путем наличие карбонатов в образце. Для этого используйте раствор соляной кислоты. Помните о правилах техники безопасности при работе с кислотами! Ход анализа: 1) Поместите образец на пластиковый поддон. 2) При помощи пипетки или капельницы нанесите несколько капель раствора соляной кислоты на поверхность образца. 3) Наблюдайте протекание реакции в случае присутствия карбоната в минерале. По интенсивности выделения газа можно судить о присутствии карбоната в виде основного вещества или в виде примесей.                                               

      Уточнить ответ можно, используя данные о составе образца (химическая формула). 4) Промойте поверхность образца проточной водой после проведения эксперимента.

    7. На основании полученных результатов и справочных материалов сделайте вывод о соответствии названия образца тому, что вы предположили на первом этапе проекта. Если вы пришли к выводу, что предположение было ошибочным, то уточните результат.
    8. На основании справочных материалов установите химический состав минерала или изучаемой горной породы. Какие химические элементы входят в его состав?
    9. Определите месторождение минерала, укажите регион и, если возможно, название самого месторождения. Возможно, вы живёте рядом с месторождением и знаете его название, но можно воспользоваться и справочной информацией.
    10. Подумайте о том, каковы области применения минерала в деятельности человека: в строительстве, в химической промышленности для получения каких-то веществ, в искусстве. Возможно, что вы назовете свои варианты ответа.
    11. Предложите свои идеи по возможной химической переработке минерала. Что можно было бы получить?
    12. Сделайте вывод, который подтвердит или опровергнет гипотезу проекта. Как вы считаете, определить название минерала или горной породы может только учёный в специальной лаборатории?
    13. Заполните Анкету проекта, учитывая точное название минерала. Для каждого изучаемого минерала заполняется отдельная Анкета.
    14. Пройдите тест, опубликованный в Медиатеке проекта.
    15. Проанализируйте результаты других участников проекта. Используйте общие результаты проекта для определения наличия основных элементов литосферы в исследуемых минералах. Представьте результаты проекта в своей школе. На уроках географии вы можете по плану проекта описывать минералы и горные породы. На уроках химии вы можете делать сообщения о минералах и горных породах при изучении нахождения элементов в природе: железо, сера, алюминий, кальций, натрий, фосфор, углерод, кремний. Ваше сообщение будет интереснее при использовании фотографий и данных Анкет участников проекта, но не забывайте указывать авторов работ (имя, школу, регион).

    Источники информации, которые были использованы при разработке проекта:

    1. Ельцина, Г.Н. Определитель минералов: учебное пособие. − Калининград: Калинингр. ун-т, 1995. − 49 с.

    2. World of stones URL: http://world-of-stones.ru/ (дата обращения: 12.12.14).

    3. Классификация горных пород и минералов // Настольная книга любителя природы URL: http://edu.zelenogorsk.ru/projs/eko/braun/opyt2.h... (дата обращения: 12.12.14).

    4. Происхождение, классификация горных пород // Биофайл. Научно-информационный журнал URL: http://biofile.ru/geo/8113.html (дата обращения: 12.12.14).

    Safety tips

    При определении карбонатных пород требуется соблюдение техники безопасности работы с разбавленным раствором соляной кислоты. Нельзя допускать попадания раствора кислоты на кожу и в глаза. При попадании же необходимо смыть раствор большим количеством воды.

    •  
    •  
    • Project was published on:March 2, 2015
    Report Form Before filling in the Report Form, please read the Investigation Protocol