Физические свойства металлов. Физические свойства металлов — Гипермаркет знаний Физические свойства металлов IVА группы

Все металлы и сплавы металлов обладают определенными свойствами. Свойства металлов и сплавов разделяют на четыре группы: физические, химические, механические и технологические.

Физические свойства . К физическим свойствам металлов и сплавов относятся: плотность, температура плавления, теплопроводность, тепловое расширение, удельная теплоемкость, электропроводность и способность намагничиваться. Физические свойства некоторых металлов приведены в таблице:

Физические свойства металлов

Плотность. Количество вещества, содержащееся в единице объема, называют плотностью. Плотность металла может изменяться в зависимости от способа его производства и характера обработки.

Температура плавления . Температуру, при которой металл полностью переходит из твердого состояния в жидкое, называют температурой плавления . Каждый металл или сплав имеет свою температуру плавления. Знание температуры плавления металлов помогает правильно вести тепловые процессы при термической обработке металлов.

Теплопроводность. Способность тел передавать тепло от более нагретых частиц к менее нагретым называют теплопроводностью. Теплопроводность металла определяется количеством теплоты, которое проходит по металлическому стержню сечением в 1см 2 , длиной 1см в течение 1сек. при разности температур в 1°С.

Тепловое расширение. Нагревание металла до определенной температуры вызывает его расширение.

Величину удлинения металла при нагревании легко определить, если известен коэффициент линейного расширения металла α. Коэффициент объемного расширения металла ß равен Зα.

Удельная теплоемкость . Количество тепла, которое необходимо для повышения температуры 1г вещества на 1°С, называют удельной теплоемкостью. Металлы по сравнению с другими веществами обладают меньшей теплоемкостью, поэтому их нагревают без больших затрат тепла.

Электропроводность. Способность металлов проводить электрический ток называют электропроводностью. Основной величиной, характеризующей электрические свойства металла, является удельное электросопротивление ρ, т. е. сопротивление, которое оказывает току проволока из данного металла длиной 1м и сечением 1мм 2 . Оно определяется в омах. Величину, обратную удельному электросопротивлению, называют элек тропроводностью.

Большинство металлов обладает высокой электропроводностью, например серебро, медь и алюминий. С повышением температуры электропроводность уменьшается, а с понижением увеличивается.

Магнитные свойства. Магнитные свойства металлов характеризуются следующими величинами: остаточной индукцией, коэрцетивной силой и магнитной проницаемостью.

Остаточной индукцией (В r ) называют магнитную индукцию, сохраняющуюся в образце после его намагничивания и снятия магнитного поля. Остаточную индукцию измеряют в гауссах.

Коэрцетивной силой (Нс) называют напряженность магнитного поля, которая должна быть приложена к образцу, чтобы свести к нулю остаточную индукцию, т. е. размагнитить образец. Коэрцетивную силу измеряют в эрстедах.

Магнитная проницаемость μ характеризует способность металла намагничиваться под определяется по формуле

Железо, никель, кобальт и гадолиний притягиваются к внешнему магнитному полю значительно сильнее, чем остальные металлы, и постоянно сохраняют способность намагничиваться. Эти металлы называются ферромагнитными (от латинского слова феррум - железо), а их магнитные свойства - ферромагнетизмом. При нагреве до температуры 768°С (температура Кюри) ферромагнетизм исчезает, и металл становится немагнитным.

Химические свойства. Химическими свойствами металлов и сплавов металлов называют свойства, определяющие их отношение к химическим воздействиям различных активных сред. Каждый металл или сплав металла обладает определенной способностью сопротивляться воздействию этих сред.

Химические воздействия среды проявляются в различных формах: железо ржавеет, бронза покрывается зеленым слоем окиси, сталь при нагреве в закалочных печах без защитной атмосферы окисляется, превращаясь в окалину, а в серной кислоте растворяется и т. д. Поэтому для практического использования металлов и сплавов необходимо знать их химические свойства. Эти свойства определяют по изменению веса испытуемых образцов за единицу времени на единицу поверхности. Например, сопротивление стали окалинообразованию (жаростойкость) устанавливают по увеличению веса образцов за 1 час на 1 дм поверхности в граммах (привес получается за счет образования окислов).

Механические свойства. Механические свойства определяют работоспособность сплавов металлов при воздействии на них внешних сил. К ним относятся прочность, твердость, упругость, пластичность, ударная вязкость и др.

Для определения механических свойств сплавов металлов их подвергают различным испытаниям.

Испытание на растяжение (разрыв). Это основной способ испытания, применяемый для определения предела пропорциональности σ пц, предела текучести σ s , предела прочности σ b относительного удлинения σ и относительного сужения ψ.

Для испытания на растяжение изготовляют специальные образцы- цилиндрические и плоские. Они могут быть различных размеров, в зависимости от типа разрывной машины, на которой испытывают металл на растяжение.

Разрывная машина работает следующим образом: испытуемый образец закрепляют в зажимах головок и постепенно растягивают с возрастающей силой Р до разрыва.

В начале испытания при небольших нагрузках образец деформируется упруго, удлинение его пропорционально возрастанию нагрузки. Зависимость удлинения образца от приложенной нагрузки называют законом пропорциональности.

Наибольшую нагрузку, которую может выдержать образец без отклонения от закона пропорциональности, называют преде лом пропорциональности :

σ пц =Рр/ Fo

F о мм 2 .

При увеличении нагрузки кривая отклоняется в сторону, т. е. закон пропорциональности нарушается. До точки Р р деформация образца была упругой. Деформация называется упругой, если она полностью исчезает после разгрузки образца. Практически предел упругости для стали принимают равным пределу пропорциональности.

С дальнейшим увеличением нагрузки (выше точки Р е) кривая начинает значительно отклоняться. Наименьшую нагрузку, при которой образец деформируется без заметного увеличения нагрузки, называют пределом текучести :

σ s =Ps/Fo

где , кгс;

F o - начальная площадь поперечного сечения образца, мм 2 . После предела текучести нагрузка увеличивается до точки Р е, где она достигает своего максимума. Делением максимальной нагрузки на площадь поперечного сечения образца определяют предел прочности:

σb=Pb/Fo ,

F o - начальная площадь поперечного сечения образца, мм 2 . В точке Р к образец разрывается. По изменению, образца после разрыва судят о пластичности металла, которая характеризуется относительным удлинением δ и сужением ψ.

Под относительным удлинением понимают отношение приращения длины образца после разрыва к его начальной длине, выраженное в процентах:

δ=l 1 - l 0 / l 0 · 100%

где l 1 - длина образца после разрыва, мм;

l 0 - начальная длина образца, мм.

Относительным сужением называется отношение уменьшения площади поперечного сечения образца после разрыва к его начальной площади поперечного сечения

φ=F o - F 1 / F 0 · 100%,

где F o - начальная площадь сечения образца, мм 2 ;

F 1 - площадь поперечного сечения образца в месте разрыва (шейка), мм 2 .

Испытание на ползучесть. Ползучесть - это свойство сплавов металлов медленно и непрерывно пластически деформироваться при постоянной нагрузке и высоких температурах. Основной целью испытания на ползучесть является определение предела ползучести - величины напряжения, действующего продолжительное время при определенной температуре.

Для деталей, работающих длительное время при повышенных температурах, учитывают только скорость ползучести при установившемся процессе и задают граничные условия, например1°/о за 1000 час. или 1°/о за 10 000 час.

Испытание на ударную вязкость. Способность металлов, оказывать сопротивление действию ударных нагрузок называют ударной вязкостью . Испытанию на ударную вязкость в основном подвергают конструкционные стали, так как они должны иметь не только высокие показатели статической прочности, но и высокую ударную вязкость.

Для испытания берут образец стандартной формы и размеров. Образец надрезают посередине, чтобы он в процессе испытания переломился в этом месте.

Образец испытывают следующим образом. На опоры маятникового копра кладут испытуемый образец надрезом к станин. Маятник весом G поднимают на высоту h 1 . При падении с этой высоты маятник острием ножа разрушает образец, после чего поднимается на высоту h 2 .

По весу маятника и высоте его подъема до и после разрушения образца определяют затраченную работу А.

Зная работу разрушения образца, вычисляем ударную вязкость:

α к =А/ F

где А - работа, затраченная на разрушение образца, кгсм;

F - площадь поперечного сечения образца в месте надреза,см 2 .

Способ Бринелля . Сущность этого способа заключается в том, что, используя механический пресс, в испытуемый металл под определенной нагрузкой вдавливают стальной закаленный шарик и по диаметру полученного отпечатка определяют твердост.

Способ Роквелла . Для определения твердости по способу Роквелла применяют алмазный конус с углом при вершине 120°, или стальной шарик диаметром 1,58мм. При этом способе измеряют не диаметр отпечатка, а глубину вдавливания алмазного конуса или стального шарика. Твердость указывается стрелкой индикатора сразу после окончания испытания. При испытании закаленных деталей с высокой твердостью применяют алмазный конус и груз в 150 кгс. Твердость в этом случае отсчитывают по шкале С и обозначают HRC. Если при испытании берется стальной шарик и груз в 100 кгс, то твердость отсчитывают по шкале В и обозначают HRB. При испытании очень твердых материалов или тонких изделий используют алмазный конус и груз в 60 кгс. Твердость при этом отсчитывают по шкале А и обозначают HRA.

Детали для определения твердости на приборе Роквелла должны быть хорошо зачищенными и не иметь глубоких рисок. Способ Роквелла позволяет точно и быстро производить испытание металлов.

Способ Викерса. При определении твердости по способу Викерса в качестве наконечника, вдавливаемого в материал, применяют четырехгранную алмазную пирамиду с углом междугранями 136°. Полученный отпечаток измеряют при помощи микроскопа, имеющегося в приборе. Затем по таблице находят число твердости HV. При измерении твердости применяют одну из следующих нагрузок: 5, 10, 20, 30, 50, 100 кгс. Небольшие нагрузки позволяют определять твердость тонких изделий и поверхностных слоев азотируемых и цианируемых деталей. Прибор Викерса обычно используют в лабораториях.

Способ определения микротвердости. Этим способом измеряют твердость очень тонких поверхностных слоев и некоторых структурных составляющих сплавов металлов .

Микротвердость определяют по прибору ПМТ-3, который состоит из механизма для вдавливания алмазной пирамиды под нагрузкой 0,005-0,5 кгс и металлографического микроскопа. В результате испытания определяют длину диагонали полученного отпечатка, после чего по таблице находят значение твердости. В качестве образцов для определения микротвердости применяют микрошлифы с полированной поверхностью.

Способ упругой отдачи . Для определения твердости способом упругой отдачи применяют прибор Шора, работающий следующим образом. На хорошо зачищенную поверхность испытуемой детали с высоты Н падает боек, снабженный алмазным наконечником. Ударившись о поверхность детали, боек поднимается на высоту h. По высоте отскакивания бойка отсчитывают числа твердости. Чем тверже испытуемый металл, тем больше высота отскакивания бойка, и наоборот. Прибор Шора используют в основном для проверки твердости больших коленчатых валов, головок шатуна, цилиндров и других крупных деталей, твердость которых трудно измерять на других приборах. Прибор Шора позволяет проверять шлифованные детали без нарушения качества поверхности, однако получаемые результаты проверки не всегда точны.

Переводная таблица твердости

Способ царапания. Этот способ, отличие от описанных, характеризуется тем, что при испытании происходит не только упругая и пластическая деформация испытуемого материала, но и его разрушение.

В настоящее время для проверки твердости и качества термической обработки стальных заготовок и готовых деталей без разрушения применяют прибор - индуктивный дефектоскоп ДИ-4. Этот прибор работает на вихревых токах, возбуждаемых переменным электромагнитным полем, которое создается датчиками в контролируемых деталях и эталоне.

Плотность. Это - одна из важнейших характеристик металлов и сплавов. по плотности металлы делятся на следующие группы:

легкие (плотность не более 5 г/см 3) - магний, алюминий, титан и др.:

тяжелые - (плотность от 5 до 10 г/см 3) - железо, никель, медь, цинк, олово и др. (это наиболее обширная группа);

очень тяжелые (плотность более 10 г/см 3) - молибден, вольфрам, золото, свинец и др.

В таблице 2 приведен значения плотности металлов. (Это и последующие таблицы характеризуют свойства тех металлов, которые составляют основу сплавов для художественного литья).

Таблица 2. Плотность металла.

Температура плавления. В зависимости от температуры плавления металл подразделяют на следующие группы:

легкоплавкие (температура плавления не превышает 600 o С) - цинк, олово, свинец, висмут и др.;

среднеплавкие (от 600 o С до 1600 o С) - к ним относятся почти половина металлов, в том числе магний, алюминий, железо, никель, медь, золото;

тугоплавкие (более 1600 o С) - вольфрам, молибден, титан, хром и др.

Ртуть относится к жидкостям.

При изготовлении художественных отливок температура плавления металла или сплава определяет выбор плавильного агрегата и огнеупорного формовочного материала. При введении в металл добавок температура плавления, как правило, понижается.

Таблица 3. Температура плавления и кипения металлов.

Удельная теплоемкость. Это количество энергии, необходимое для повышения температуры единицы массы на один градус. Удельная теплоемкость уменьшается с увеличением порядкового номера элемента в таблице Менделеева. Зависимость удельной теплоемкости элемента в твердом состоянии от атомной массы описывается приближенно законом Дюлонга и Пти:

m a c m = 6.

где, m a - атомная масса; c m - удельная теплоемкость (Дж/кг * o С).

В таблице 4 приведены значения удельной теплоемкости некоторых металлов.

Таблица 4. Удельная теплоемкость металлов.

Скрытая теплота плавления металлов. Это характеристика (таблица 5) наряду с удельной теплоемкости металлов в значительной степени определяет необходимую мощность плавильного агрегата. Для расплавления легкоплавкого металла иногда требуется больше тепловой энергии, чем для тугоплавкого. Например, для нагревания меди от 20 до 1133 o С потребуется в полтора раза меньше тепловой энергии, чем для нагревания такого же количества алюминия от 20 до 710 o C.

Таблица 5. Скрытая теплота металла

Теплоемкость. Теплоемкость характеризует передачу тепловой энергии от оной части тела к другой, а точнее, молекулярной перенос теплоты в сплошной среде, обусловленный наличием градиента температуры. (таблица 6)

Таблица 6. Коэффициент теплопроводности металлов при 20 o С

Качество художественного литья тесно связано с теплопроводностью металла. В процессе выплавке важно не только обеспечить достаточно высокую температуру металла, но и добиться равномерного распределения температуры во всем объеме жидкой ванны. Чем выше теплопроводность, тем равномернее распределена температура. При электродуговой плавке, несмотря на высокую теплопроводность большинства металлов, перепад температуры по сечению ванны достигает 70-80 o С, а для металла с низкой теплопроводностью этот перепад может достигать 200 o С и более.

Благоприятные условия для выравнивания температуры создаются при индукционной плавке.

Коэффициент теплового расширения . Эта величина, характеризующая изменение размеров образца длиной 1 м при нагревании на 1 o С, имеет важное значение при эмальерных работах (таблица 7)

Коэффициенты теплового расширения металлической основы и эмали должны иметь по возможности близкие значения, чтобы после обжига эмаль не растрескивалась. Большинство эмалей, представляющих твердый коэффициент оксидов кремния и других элементов, имеют низкий коэффициент теплового расширения. Как показала практика, эмали очень хорошо держаться на железе, золоте, менее прочно - на меди и серебре. Можно полагать, что титан - весьма подходящий материал для эмалирования.

Таблица 7. Коэффициент теплового расширения металлов.

Отражательная способность. Это - способность металла отражать световые волны определенной длины, которая воспринимает человеческим глазом как цвет (таблице 8). Цвета металла указаны в таблице 9.

Таблица 8. Соответствие между цветом и длиной волны.

Таблица 9. Цвета металлов.

Чистые металлы в декоративно-прикладном искусстве практически не применяются. Для изготовления различных изделий используют сплавы, цветовые характеристики которых значительно отличаются от цвета основного металла.

В течении долгого времени накапливался огромный опыт применения различных литейных сплавов для изготовления украшений, бытовых предметов, скульптур и многих других видов художественного литья. Однако до сих пор еще не раскрыта взаимосвязь между строением сплава и его отражательной способностью.

По теме:

» Общая характеристика металлов. Особенности строения металлов. Физические свойства металлов. Сплавы».

Учитель химии

МОУ«Средняя общеобразовательная школа № 5»

г. Ивантеевки

Цель урока: создать условия для обобщения и углубления знаний учащихся о металлах как простых веществах, физических свойствах металлов, использование человеком.

Тип урока: Урок обобщения и систематизация ЗУН.

Задачи урока:

Образовательная: повторить с учащимися положение металлов в ПСХЭ, особенности строения их атомов и кристаллов, повторить и обобщить сведения о металлической связи и кристаллической решетки, обобщить и расширить сведения учащихся о физических свойствах металлов и их классификации, дать понятие о сплавах. Воспитательная: воспитывать коммуникативные качества, умение высказывать собственное мнение, сотрудничество в группе. Развивающая: развивать познавательную активность учащихся, способствовать на уроке развитию умений: наблюдать, анализировать, сравнивать, делать выводы, а также формированию навыков работы с различными источниками: таблицами, схемами, коллекциями , опорными конспектами.

На уроке использовалось следующее оборудование:

Мультимедийный проектор Коллекция «Металлы и сплавы» Модели кристаллических решеток хлорида натрия, алмаза, железа, меди Таблица металлической кристаллической решетки ПСХЭ

Ход урока.

Учитель сообщает цель урока, отмечая практическую важность металлов в жизни человека.

2.Проверка домашнего задания .

Проверка первой части дом. задания (2 ученика у доски)

Изобразить строения атомов: 1) Na, Mg, Al; 2) Li, Na, K

3.Фронтальный опрос.

Где в Периодической системе находятся элементы-металлы? В чем состоит особенность строения элементов-металлов?

Учитель: Почему Sn, Pb, Bi, Po, атомы которых содержат 4,5,6 электронов, являются металлами?

Ответ: Сравнительно большой радиус (вывод, который и разрешил проблему; в подтверждении этого учитель приводит пример-бор, атомы которого имеют 3 электрона на внешнем уровне, но маленький радиус атома, является типичным неметаллом).

Слушаем ответы учеников, которые выполняли домашнее задание, у доски.

Затем продолжаем беседу.

Как в периоде с возрастанием порядкового номера изменяются металлические свойства? и Почему? Как в группах главных подгруппах с возрастанием порядкового номера изменяются металлические свойства? и Почему?

Запись в тетрадь:

1) Металлы на последнем уровне имеют небольшое число электронов(1-3)

2) Так как металлы расположены в начале периода, то у них большой атомный радиус.

Учитель: Следует отметить, что деление элементов на металлы и неметаллы условное. Например, аллотропные модификации олова:a(Sn) или серое олово-неметалл, а b(Sn) или белое олово-металл (при t<+13,20С белое олово рассыпается в серый порошок),). Ребята вспоминают название этого явления-»оловянная чума».

Металл германий обладает многими неметаллическими свойствами; хром, алюминий и цинк-типичные металлы, но образуют соединения соединения (KAlO2, K2ZnO2, K2Cr2O7), в которых проявляют неметаллические свойства. Йод и графит-типичные неметаллы, но имеют свойства, присущие металлам (металлический блеск).

4.Особенности кристаллической металлической решетки и металлической связи. Физические свойства металлов.

Таблица «Металлические решетки»

Учитель: Ребята, давайте вспомним природу металлической связи и особенности металлической кристаллической решетки.

По таблице ребята вспоминают, что в узлах решетки находятся положительные ионы и атомы металлов, а по всему объему кристалла металла в постоянном движении обобществленные электроны (электронный «газ»).

Учитель напоминает ученикам, что положительные ионы и атомы постоянно переходят друг в друга, благодаря свободному перемещению электронов. При присоедини электрона к иону, последний превращается в атом, а атом в свою очередь в ион. Эти процессы протекают непрерывно, согласно схемы: Ме0- nē«Men+

Затем делается вывод:

Металлическая связь (МС)-это связь, которая возникает в кристаллах металлов (сплавов) в результате электростатического взаимодействия положительно заряженных ионов металла и отрицательно заряженных электронов.

Учитель задаёт вопрос: Какие виды химической связи известны? Ученики отвечают (ионная, ковалентная). Чтобы найти черты сходства и отличия металлической связи с этими видами связи проверяется вторая часть домашнего задания.

Проверка второй части домашнего задания (3 ученика у доски):

Записать схему образования химической связи для веществ с формулами:

1) NaCl 2) HCl 3) Cl2

Класс в это время отвечает на вопросы:

· Какие виды химической связи вам известны?

· Какая связь называется ионной?

· Какая связь называется ковалентной?

· Какая связь называется ковалентной полярной? Неполярной?

Затем ведется беседа, в результате которой ученики сравнивают, анализируют и обобщают знания о строении. Приходят к выводу:

б) с ковалентной связью МС имеет сходство, поскольку в ее основе

лежит обобщение электронов.

б) электроны, которые осуществляют ковалентную с вязь, находятся вблизи соединенных атомов и прочно с ними связаны, а электроны, осуществляющие МС, свободно перемещаются по всему кристаллу и принадлежат всем его атомам.

Учитель обязательно «подчеркивает», что МС существует только в металлах, находящихся в жидком и твердом состоянии; но не в молекулах, которые удерживаются ковалентными связями - в парах (газообразное состояние) металлы существуют в виде молекул с этим типом связи: Li2, Na2.

Обсуждение вопроса о свойствах металлов, работа с коллекцией «Металлы и сплавы».

В ходе обсуждения ученики на вопрос учителя: «Какие общие свойства присущи металлам и почему?» Отвечают: 1)Блеск, электропроводимость , теплопроводимость,

пластичность.

2)Общие физические свойства металлов определяются металлической связью и металлической кристаллической решеткой.

5. Объяснение нового материала.

5.1. Физические свойства металлов.

Учитель подчеркивает, что физические свойства металлов определяются их строением.

1)Твердость. Все металлы, кроме ртути, твердые. Но это свойство различно у каждого металла.

Рис.1 Относительная твердость некоторых металлов

Самые мягкие металлы-натрий, калий, индий, их можно резать ножом; самый твердый металл-хром, царапает стекло.

2.Плотность . Все металлы делятся на легкие (с плотностью до 5г/см3) и тяжелые (с плотностью больше 5г/см3).

Легкие: Li, Na, K, Mg, Al Тяжелые: Zn, Cu, Sn, Ag, Au

Плотность самого легкого металла лития равна 0,53 г/см3, т. е. данный металл почти в 2 раза легче воды. Самый тяжёлый металл-это осмий, его плотность равна 22,6г/см3.

Рис.2 Плотность некоторых веществ

3. Плавкость.

Металлы делятся на легкоплавкие и тугоплавкие.

Рис. 3 Температура плавления некоторых веществ

4. Электропроводность.

Металлы обладают электрической проводимостью благодаря наличию свободных электронов или электронного «газа». Лучшие проводники-серебро, медь, золото, алюминий, железо. Худшие проводники-ртуть, свинец, вольфрам.

Хаотически движущиеся в металле электроны под воздействием приложенного электрического напряжения приобретают направленное движение, в результате чего возникает электрический ток.

При повышении температуры металла возрастают амплитуды колебаний атомов и ионов, которые находятся в узлах кристаллической решетки. Это затрудняет движение электронов, электрическая проводимость падает.

При пониженных температурах колебательное движение уменьшается, поэтому электрическая проводимость резко возрастает. Графит (неметалл) при низких температурах электрический ток не проводит из-за отсутствия электронов. А при повышении температуры ковалентные связи разрушаются, и электрическая проводимость начинает возрастать.

5.Теплопроводность.

Теплопроводность металлов, как правило, соответствует электропроводности. Она обусловлена большой подвижностью свободных электронов, которые, сталкиваясь с колеблющими ионами и атомами, обмениваются с ними энергией. Поэтому происходит быстрое выравнивание температуры по всему куску металла. Лучшая проводимость у серебра, меди, худшая - у висмута, ртути.

6. Пластичность.

Металлы обладают пластичностью, ковкостью и прочностью. Благодаря свободному перемещению электронов по всему кристаллу разрыв связей не происходит, т. к. отдельные слои в кристалле могут смещаться относительно друг друга. Это придает металлам пластичность -способность изменять свою форму без разрыва химических связей. (Опыт: две стеклянные пластинки скользят легко относительно друг друга, но с трудом отрываются. Прослойка воды-электронный газ).

Если произвести подобное воздействие на кристалл с ковалентной связью, произойдет разрыв химических связей т кристалл разрушится, поэтому неметаллы хрупкие.

Металлы, обладающиеся высокой пластичностью-золото, серебро, медь, олово, железо, алюминий.

Рис.4. Смещение слоев в кристаллических решетках при механическом воздействии:

а) в случае металлической связи; б) в случае ковалентной связи

7. Металлический блеск.

Для всех металлов характерен металлический блеск: серый цвет или непрозразрачность. Свободные электроны, заполняющие межатомное пространство в решетке, отражают световые лучи, поэтому металлы имеют металлический блеск (серебристо-белый и серый). Только золото и медь в большей степени поглощают короткие волны (близкие к фиолетовому цвету) и отражают длинные волны светового спектра, поэтому имеют желтый и оранжевый цвет.

Самые блестящие металлы-ртуть, серебро. В порошке все металлы, кроме алюминия и магния, теряют блеск и имеют черный или темно-серый цвет.

5.2 Сплавы.

5.2.1. Учитель: Почему химически чистые металлы редко используются в быту и промышленности? Например, из меди не делают бытовые изделия (как из алюминия). Легкий и прочный кальций не используют в самолетостроении? Даже золотые украшения, помимо золота содержат медь, серебро.

Ученики высказывают свои предложения, в ходе которых делается вывод: В технике используют преимущественно сплавы, а не чистые металлы, потому что металлы в отдельности не обладают всеми свойствами, которые необходимы для практического применения.

Запись в тетрадь:

Сплавы металлов -вещества с металлическими свойствами, состоящие из двух или нескольких компонентов, один из которых обязательно-металл.

В сплавах, также как и в металлах, химическая связь-металлическая. Поэтому физические свойства сплавов-электропроводность. теплопроводность, пластичность, металлический блеск (отвечают ученики).

При получении сплава исходные вещества расплавляют и перемешивают. При охлаждении происходит кристаллизация с образованием сплава. Кристаллизация - это переход вещества из жидкого состояния в твердое.

Представители сплавов: работа с коллекцией.

Чугун -сплав на основе железа, содержащий от 2 до 4,5 % углерода, а также марганец, кремний, фосфор и серу. Чугун значительно тверже железа, очень хрупкий, не куется, а при ударе разбивается. Этот сплав применяется для изготовления массивных деталей (так называемый литейный чугун ) и в качестве сырья для получения сталей (так называемый передельный чугун).

Сталь - сплав на основе железа, содержащий менее 2 % углерода. Стали по составу делят на два основных вида: углеродистая и легированная.

5.2.1. Сообщения учащихся о сплавах, используемых в современной технике, при этом не касаясь тех, о которых пойдет речь дальше, в связи с изучение конкретных металлов.

6. Заключение урока.

Учитель подводит итоги урока. Благодарит учеников. Выставляет отметки.

7. Домашнее задание.

§5, упр.1-3, §7, упр.1,2,4 (устно), повт. по конспектам 8 кл. (взаимодействие кислот с металлами). Ответьте на вопрос: в каких известных вам реакциях участвуют металлы?

• актуализировать знания о положении металлов в периодической системе, изменении восстановительных (металлических свойств) металлов по периодам и группам; выявить особенности строения атомов металлов и черты их различий с неметаллами; ознакомить с биологической ролью химических элементов металлов; проследить зависимость между строением кристаллической решетки и физическими свойствами металлов;
• развивать интеллектуальные и когнитивные компетенции (анализ, сравнение, выделение главного, обобщение, систематизация) на примере влияния строение – свойства, свойства – применение; способствовать формированию информационных и коммуникативных компетенций; совершенствовать навыки самостоятельной работы с информацией;
• осуществлять нравственное и патриотическое воспитание.

Тип урока: изучение нового материала.

Технология: развитие критического мышления через чтение и письмо.

Методы: словесные, наглядные, практические.

Оборудование: электронная презентация (Приложение 1 ) и необходимое для ее демонстрации оборудование; дидактические раздаточные материалы на каждого обучающегося:

1. тексты: «Металлы. Строение кристаллов металлов», «Общие физические свойства» (Приложение 2 );
2. таблица «Влияние типа кристаллической решетки металла на его свойства» (Приложение 3 ),
3. таблица «Зависимость физических свойств металлов от строения металлической кристаллической решетки» (Приложение 4 ),
4. кластер «Металлы – простые вещества» (Приложение 5 ),
5. контрольный тест (Приложение 6 )
6. на каждый стол штатив с номерными пробирками: №1 – гранулы алюминия, №2 – гранулы олова, №3 – гранулы цинка, № 4 – порошкообразное железо, № 5 – порошкообразный алюминий.

Ход урока

I. Вызов (беседа по вопросам)

Ребята, что такое достопримечательность? Какие достопримечательности есть в России?

Обучающимся предлагается посмотреть видеоряд из трех российских достопримечательностей и назвать их. Что вы знаете об этих памятниках? (демонстрация слайдов 1–4 (Приложение 1 )). Показ слайдов сопровождается краткой справкой об истории их создания и авторах.

Что общего у продемонстрированных достопримечательностей? (Изготовлены из одного металла, точнее сплава – бронзы).

Неслучайно великий русский ученый М.В. Ломоносов сказал: «Ни едино художество, ни едино ремесло простое употребления металлов миновать не может» (слайд 5, формулировка темы урока и целей).

Демонстрация слайдов 6–7 (Приложение 1). «Представления о металлах». Беседа с учащимися по вопросам:

Как изменились представления о металлах в наше время?

В каких смысловых значениях в настоящее время употребляется слово металлы? (химические элементы и простые вещества)

Что рассматривается в рамках понятия металлы – химические элементы? (Демонстрация слайда № 8 (приложение 1))

Где в периодической системе находятся химические элементы металлы?

Какие особенности строения атомов металлов вам известны из курса химии 8 класса?

II. Осмысление.

1. Особенности строения атомов металлов. Распространение химических элементов металлов в земной коре. (Самостоятельная работа учащихся с текстом по стратегии «Чтение текста с пометками» по вариантам (все, что вызывает затруднения в тексте отметить знаками вопроса, учитель, проходя по рядам оказывает помощь, если возникают затруднения)

Слайд 9 (приложение 1):

Вариант 1.

Прочитайте текст последнего абзаца на стр. 103 и первый абзац на стр. 104. Ответьте на вопрос: какие особенности строения присущи атомам металлов? (Учебник Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман Химия 9 М.: Просвещение 2008 – 2010)

Вариант 2.

Прочитайте 1 абзац §35 (стр. 104 – 105), разберите схему 12. Ответьте на вопрос: в каком состоянии встречаются металлы в природе? (Учебник Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман Химия 9 М.: Просвещение 2008 – 2010)

Беседа по выполненной самостоятельной работе. Обобщение прочитанного, демонстрация слайда №10 (приложение 1).

2. Биологическая роль металлов.

Работа со слайдом № 11 (приложение 1) «Биологическая роль металлов» (фронтально), демонстрация слайда № 12 «Химические элементы металлы в организме человека» (фронтально).

3. Контрольное тестирование 1А, 2А, 3А, 4В. (Индивидуальная самостоятельная работа, слайд 13 (приложение 1))

4. Металлическая кристаллическая решетка и металлическая связь. Разновидности кристаллических решеток металлов.

Самостоятельная работа с текстом «Металлы. Строение кристаллов металлов» и §36 учебника по стратегии «Параллельные тексты» (Приложение 2 ). Заполнение таблицы «Влияние типа кристаллической решетки металла на его свойства» (Приложение 3 ). (Слайды 14–15 (приложение 1))

5. Физические свойства металлов.

Заполнение таблицы «Зависимость физических свойств металлов от особенностей строения металлической кристаллической решетки», заполнение кластера «Металлы – простые вещества». Слайды 16–18 (приложение 1).

6. Контрольное тестирование 5А, 6А. 7А, 8А (слайд 19 приложение 1). Проверка теста (слайд 20 приложение 1)

7. Домашнее задание: §34, 1 абзац §35, §36 (слайд 21 приложение 1).

III. Рефлексия

1. Сочинение синквейна (слайд № 22 приложение 1).

• Первая строка – имя существительное;
• Вторая строка – два прилагательных;
• Третья строка – три глагола;
• Четвертая строка –предложение(афоризм), отражающее суть предмета
• Пятая строка – одно слово (чувство, личное отношение к предмету)

2. Рефлексивный тест (слайд № 23 приложение 1): (В случае своего согласия с утверждением поставьте знак + рядом с номером утверждения.)

1. Я узнал(а) на уроке много нового.
2. Мне это пригодится в жизни.
3. На уроке было над чем подумать.
4. На все возникшие у меня в ходе урока вопросы, я получил(а) ответы.
5. На уроке я поработал(а) добросовестно и цели урока достиг(ла)

Использованная литература