Методическая разработка открытого занятия по дисциплине "Геология" на тему "Минералы и их свойства"

Ход занятия

1. Мотивация

Полезно камни наблюдать,

Над ними можно размышлять,

Ценней же прочего – желанье

Законы жизни их понять.

Прочесть сокрытые в них тайны,

Что им присуще, что – случайно.

И поделиться, рассказать,

О том, что удалось узнать.

– Ребята, о чем это стихотворение? Почему полезно наблюдать камни, размышлять над ними, понимать их законы? (Наблюдая за минералами и горными породами мы можем определить возраст их образования, в каких условиях они были образованны.)

– Мы с вами изучаем очень интересную и многообразную дисциплину «Геологию». В вашей специальности «Открытые горные работы» она имеет очень большое значение. Вам необходимо разбираться в минералах, горных породах, знать их свойства и уметь описывать их.

– Ребята, посмотрите на этот ящик, он удивительно загадочно выглядит. Почему-то с двух сторон отверстия – дырочки. Кто не боится просунуть туда руки, угадать, что в нем лежит? (На столе стоит ящик ощущений, внутри которого лежит один большой камень).

– Что или кто лежит внутри ящика?

– Верно, камни.

Чтобы узнать многое о камнях, нашими помощниками будут сегодня глаза и руки.

– Подумайте и ответьте на вопрос: «О чём пойдёт речь на занятии?» (О минералах и их свойствах)

– Почему в вашей специальности важно знать горные породы и минералы, их свойства? (Ответы обучающихся)

–Давайте сформулируем цель и задачи занятия.

Цель занятия - изучить многообразие минералов и их свойств.

Задачи:

1. Развить умения определять минералы по внешним признакам.
2. Описывать их свойства.
3. Понять значимость минералов в жизни человека.

2. Актуализация знаний:

Рассмотрите внимательно картинку, в чем между собой связанны эти все картинки и какое общее слово мы сможем с вами получить.

Слайд 4

Прием кроссенса

1. Кора дерева

2. Корка апельсина (может разделяться на части)

3. Поверхность Земли состоит из отдельных частей

4. Отдельные части земли могутдвигается

5. Эти движения могут приводить к разрушениям (землетрясения)

6. Горы, равнины, разломы

7. Состав

8. Бывает океанической и материковой

Правильно это Земная кора

На прошлых занятиях мы вспоминали с вами строение нашей Земли.

– Каково внутреннее строение Земли? (Ядро, мантия, земная кора)

– Давайте вспомним какие оболочки имеет Земля?(Атмосфера, литосфера, гидросфера.)

– Каково внутреннее строение Земли? (Ядро, мантия, земная кора)

– Что такое атмосфера? (Воздушная оболочка Земли)

– Что такое гидросфера? (Водная оболочка Земли)

– Что такое литосфера? (Каменная оболочка Земли)

– Сегодня мы продолжим изучение литосферы и ее строения.

3. Изучение нового материала.

– Я буду знакомить вас с новым материалом. Вы будете слушатьи дополнять меня, а также вы должны сделать пометки рядом с информацией, с которой вы будете знакомиться.

Пометки должны быть следующие:

– знаком «галочка» (v) отмечается в тексте информация, которая уже известна вам. Вы ранее с ней познакомились. При этом источник информации и степень достоверности ее не имеет значения;

– знаком «плюс» (+) отмечается новое знание, новая информация. Вы ставите этот знак только в том случае, если он впервые встречается с прочитанным текстом;

– знаком «минус» (–) отмечается то, что идет вразрез с имеющимися у вас представлениями, о чем вы думали иначе;

– знаком «вопрос» (?) отмечается то, что осталось вам непонятным и требует дополнительных сведений, вызывает желание узнать подробнее.

Слайд 5

Мы с вами продолжаем изучение литосферы – каменной оболочки Земли. Сегодня мы узнаем о вещественном составе земной коры. Земная кора на 80% состоит из трех химических элементов: кислорода, кремния и алюминия. Химические элементы образуют минералы, которые являются природными соединениями, а минералы – горные породы.

Таким образом, верхняя, твердая часть земной коры состоит из различных минералов и горных пород.

Слайд 6

Минералы (от латинского – руда) – это природные тела, входящие в состав горных пород, из которых состоит земная кора, и практически однородные по своему химическому составу и физическим свойствам.

В природе существует около 3000 различных минералов и горных пород. Они различаются по цвету, форме, плотности, твердости и составу. Некоторые минералы являются самородными элементами, которые представляют собой простые вещества, состоящие из атомов одного элемента, например золото, платина и сера. Существуют также жидкие минералы (самородная ртуть) и газообразные минералы (углекислый газ, сероводород).

Минералы также имеют различное происхождение и состав.

Слайд 7

Минералы – это природные химические соединения или отдельные химические элементы, представляющие собой обособления с кристаллической структурой.

Минералы образуются в результате физико-химических процессов в земной коре. Как и вся окружающая нас природа, минералы состоят из химических элементов. Образно говоря, минералы представляют собой кирпичные здания из химических элементов, сформированные по законам природы. Как люди строят различные здания на земле из одного и того же количества кирпичей, так и природа создала в земной коре более 3000 различных видов минералов из относительно небольшого количества химических элементов.

Эти различные минералы имеют в общей сложности более 7000 различных названий, каждое из которых имеет под собой определенную основу.

Слайд 8

Свойства минерала определяются его внутренней структурой и химическим составом. Внутреннее строение минерала – это кристаллическая структура, то есть кристаллическая решетка и расстояние между элементарными частицами в узлах решетки.

В земной коре минералы обычно встречаются не сами по себе, а в составе горных пород. Минералы представляют первостепенный интерес для технологии обработки камня, поскольку они во многом определяют физико-механические свойства породы.

Большинство минералов встречается в природе в твердой форме. Твердые минералы могут быть кристаллическими или аморфными, различаясь внешне геометрической формой – правильной у кристаллических и неопределенной у аморфных.

– Вы будете заполнять таблицы, в которые вы внесете основные свойства минералов.

Таблица 1

Свойства минералов

Слайд 9

Среди свойств минералов можно выделить:

– механические (спайность, излом, твёрдость);

– физические и оптические (плотность, цвет, цвет черты, прозрачность, блеск);

– химические (растворимость, взаимодействие с соляной кислотой, магнитность, вкус, запах).

Слайд 10

– Давайте познакомимся с механические свойствами:

1. Спайность. Спайностью называется способность кристаллов и кристаллических зерен раскалываться или расщепляться по определенным или возможным граням, с образованием ровной зеркальной поверхности:

– весьмасовершенная – минерал способен расщепляться или раскалываться только в одном направлении (хлорит, селенит, слюда);

– совершенная – при ударе молотком всегда получаются мелкие выколки по спайности, внешне очень напоминающие настоящие кристаллы (кальцит, флюорит);

– средняя (ясная) –на обломках минералов отчетливо наблюдаются как плоскости спайности, так и неровные изломы (поверхности) по случайным направлениям (полевой шпат, авгит, диопсид);

– несовершенная – у минерала спайность обнаруживается с трудом, ее приходится искать на обломке минерала, а изломы, как правило, представляют собой неровные поверхности (апатит, самородная сера);

– весьма несовершенная – спайность практически отсутствует (золото, магнетит, хромит). Она только обнаруживается в исключительных случаях.

2. Излом –поверхностные типы изломов минералов. Изломы могут быть следующих типов:

– ровный – характерен для минералов, обладающих совершенной спайностью (кальцит, галит);

– неровный – характеризующийся неровной поверхностью без блестящих спайных участков (диопсид, хромит, халькопирит, пирротин);

– ступенчатый – характерен для минералов со спайностью в нескольких направлениях (галит, полевые шпаты, галенит);

– раковистый – имеет вид вогнутой и концентрической волнистой поверхности и напоминает поверхность раковины (кварц, опал, халцедон);

– занозистый – присущ минералам волокнистого или игольчатого строения (селенит, актинолит);

– землистый – характерен минералам с матовой шероховатой поверхностью (каолинит, охра);

– крючковатый – поверхность излома покрыта мелкими крючками (самородная медь, серебро);

– зернистый – поверхность представлена мелкими зернами (кристаллами), создающими зернистую поверхность (альбит, магнезит).

3. Твердость – устойчивость минерала к механическому воздействию (царапанию). В настоящее время твердость минералов принято определять по шкале, предложенной немецким минералогом Фридрихом Моосом. В наше время ни одно минералогическое описание, ни один справочник не обходится без его эталонов. Величина твердости по шкале Мооса – один из главных опознавательных признаков любого минерала. В шкале Мооса каждый последующий минерал своим острым концом царапает предыдущий.

Слайд 11

Шкала твердости минералов (шкала Мооса)

Наблюдения показали, что минералы по-разному реагируют на царапающие усилия. Одни из них не царапаются осколками того же вещества (пассивно-твердые минералы), а другие – царапаются (активно-твердые минералы). Так, например, острый кусочек талька не царапает поверхность спайности талька, острый осколок апатита не царапает ни грани, ни поверхности излома апатита. То же самое характерно для топаза, корунда и других минералов. В то же время острые осколки гипса, галита, флюорита, ортоклаза, кварца и других минералов процарапывают грани и спайные плоскости и плоскости излома своих же минералов.

Отношение пассивной твердости и активной является показательной характеристикой многих минералов и часто служит хорошим диагностическим признаком.

Необходимо отметить относительность шкалы Мооса: если тальк имеет твердость 1, а гипс твердость 2, то это не означает, что гипс, в два раза тверже талька. То же самое можно сказать и о других минералах – эталонах. Твердость их условная и при определении другими методами получены иные значения.

Точное определение твердости получают с помощью специального прибора склерометра (твердомера). Твердость определяется по глубине вдавливания алмазной пирамидки квадратного сечения в минерал. Для характеристики приводим величины, полученные на склерометре для эталонных образцов минералов.

– Продолжим знакомиться с физическими и оптическими свойствами минералов.

Физические свойства минерала определяются его химическим составом, то есть химическими элементами, входящими в состав минерала, и строением его кристаллической решетки. Для того чтобы определить минерал по его признакам, видимым невооруженным глазом (так называемый полевой метод определения минералов), необходимо знать и уметь различать следующие свойства минерала

Слайд 12

1. Плотность. Плотностью минерала называется масса единицы его объема. Величина плотности зависит от химического состава. Присутствие в составе минералов (Fе, Мg, Мn) повышает их плотность. По этому признаку минералы делятся на три группы: легкие –плотность до 2,5 г/см³ (гипс, галит); средней плотности – от 2,5 до 4,0 г/см³ (кварц, кальцит, полевые шпаты); тяжелые – плотность более 4,0 г/см³ (пирит, барит и др.).

В полевых условиях твердость определяется «на глазок» взвешиванием в руке (для отнесения к категориям «легкий», «средней плотности», «тяжелый»), либо взвешиванием образца минерала сначала в воздухе, а затем в подвешенном состоянии в воде, с тем, чтобы определить массу вытесненной им воды и рассчитать плотность минерала.

2. Цвет. Минералы могут иметь самые различные цвета и оттенки. Одни минералы имеют определенный цвет, по которому можно их безошибочно определить, например зеленый малахит, синий лазурит. Другие минералы, такие как турмалин, берилл, гранат, флюорит, кварц, могут быть различно окрашенными. Например, турмалин бывает черным, розовым, зеленым, бесцветным. Встречаются и такие турмалины, которые имеют разный цвет в одном и том же кристалле: один конец розовый, другой конец – зелены. Это так называемые полихромные (многоцветные) турмалины. Истинный цвет минерала необходимо определять на свежем сколе.

3. Цвет черты. Под этим термином подразумевается цвет минерала в порошке. Этот порошок мы получаем, когда проводим каким – либо испытуемым минералом черту на матовой поверхности фарфоровой пластинки, которая еще называется бисквитом. Порошок становится в виде следа на бисквите, который окрашен в тот или иной цвет, характерный для данного минерала. Этот признак является более надежным диагностическим признаком.

Гематит цвет минерала – черный, дает черту вишнево красную

4. Прозрачность обусловлена способностью минерала пропускать свет в тонких образцах. Различают минералы:

– прозрачные – горный хрусталь, исландский шпат, топаз, мусковит;

– полупрозрачные – изумруд, сфалерит, киноварь и другие;

– непрозрачныее – пирит, магнетит, графит, марказит, ильменит и другие.

5. Блеск является одним из наиболее важных диагностических признаков минералов, а для некоторых из них, например, драгоценных камней, имеет практическое значение, так как определяет достоинство самого минерала. Зная показатели преломления минералов, для подавляющего большинства минералов нетрудно вычислить показатель отражения света R по формуле Френеля.

Различают следующие виды блеска:

– металлический – как блеск от полированной поверхности металла, им обладают сульфиды металлов (пирит, свинцовый блеск и т. д.);

– алмазный – очень интенсивный, характерен для некоторых прозрачных минералов с N=1,85 – 2,6. В качестве примеров сюда следует отнести: циркон (N=1,92 – 1,96), касситерит (N=1,99 – 2,09), самородную серу с алмазным блеском на гранях (N=2,04), сфалерит (N= 2,3 – 2,4), алмаз (N=2,40 – 2,46), рутил (N=2,62);

– стеклянный Внешне стеклянный блеск подобен отражению света от стекла. Примером могут служить: лед (N=1,309), кварц (N=1,544); также многочисленные галоидные соединения, карбонаты, сульфаты; закончить можно такими минералами, как корунд (N=1,77) и большинство гранатов (N до 1,85);

– полуметаллический – характерен для прозрачных и полупрозрачных минералов с показателями преломления N=2,6 – 3,0. Примеры: куприт (N=2,85), киноварь (N=2,91).

6. Магнитность. Способность минерала притягивать железо.

Слайд 13

– Теперь поговорим о химических свойствах минералов.

1. Растворимость в воде. Некоторые минералы осадочного и метаморфического происхождения растворяются в воде. В зависимости от количества растворенного вещества в 1 литре воды различают:

– легкорастворимые (галит, сильвин) – растворимость более 10 г/л;

– среднерастворимые (гипс) – растворимость от 1 до 10 г/л;

– труднорастворимые (карбонаты) – растворимость от 0,01 до 1 г/л;

– нерастворимые (алюмосиликаты) – растворимость менее 0,01 г/л.

На интенсивность растворения влияют температура воды, ее химический состав, скорость течения (фильтрации) воды сквозь горную породу и трещиноватость минералов.

2.Реакция с соляной кислотой. При взаимодействии соляной кислоты с минералами группы кар­бонатов (соли угольной кислоты: кальцит СаСО₃, магнезит МgCO₃ и др.) происходит выделение углекислого газа, сопровождающееся образованием мелких пузырьков на поверх­ности капли кислоты (вскипание) и слабым шипением. Одни минералы разлагаются в куске под действием холодной кислоты (кальцит), другие в порошке (доломит), а некоторые только при нагревании (магнезит).

В полевых и лабораторных условиях для диагностики содержания в горных породах и грунтах карбонатов используют слабый 10%-й раствор соляной кислоты.

3. Вкус. Вкусовые ощущения вызывают только легко ра­створимые в воде минералы: хлористый натрий (галитNaC1) – соленый, хлористый калий (сильвин КС1) – горько-соленый, при этом поверхность минерала перед пробой должна быть омыта с целью удаления постороннего загрязнения.

4. Запах. Это свойство проявляется при трении, ударе, горении. Запах жженой кости – фосфориты, удар и искры – у кремния, сера –запах испорченного яйца.

ОПЫТ

– Ребята! Обратите внимание на образец камня? Как называется этот камень? (в руках учителя – образец гранита).

Твердое

Смесь Кварц Полевые шпаты и слюда

Розова серый

Плотное

Прочный

Твердый

Не прозрачный

Гн растворяется

Не магнитный

Запах отсутствует

– Поработайте, пожалуйста, в группах. Можете ли вы описать данный минерал, опираясь на материал, с которым вы только что познакомились.

Эксперимент с гранитом, определяя его:

– механические (спайность, излом, твёрдость);

– физические и оптические (плотность, цвет, цвет черты, прозрачность, блеск);

– морфологические (форма, характер срастания кристаллов);

– химические (растворимость, взаимодействие с соляной кислотой, магнитность, вкус, запах).

Слайд 14

– Мир камня удивителен. Вот уже много веков он не оставляет людей равнодушными.

4. Обобщение и закрепление знаний.

– В начале урока я просила вас сделать пометки рядом с информацией, которую вы конспектировали в таблицы. Представьте свои результаты.

Какая информация уже была вам известна?

С чем вы познакомились сегодня?

Какая информация идет вразрез с имеющимися у вас представлениями, о чем вы думали иначе?

Что осталось вам непонятным и требует дополнительных сведений, вызывает желание узнать подробнее?

– Следующим заданием я предлагаю рашифровать шифрограмму: Захар Загадкин прислал своему другу – Фоме Отгадкину следующую шифрограмму. Что просил выслать Захар Отгадкин?

ПРОШУ ВЫСЛАТЬ ПОЧТОЙ 12 ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД И ИСКОПАЕМЫХ: ШТАТ МЕЛЬ ПЛОТИНА ДОЛОТО ГРАФИН УГОРЬ МЕРА ЦИРК СЛОВО УПАЛ ЯНВАРЬ г. ПЕНЗА.

(Шпат, мел, платина, золото, графит, уголь, сера, цинк, олово, опал, янтарь, пемза).

– Мы с вами познакомились с многообразием минералов и их свойствами.

– Давайте подведем итог урока. Мы выполним в группах Кластер

Потом по одному от группы вы его защетите.