Fizikalna svojstva metala. Fizikalna svojstva metala - Hipermarket znanja Fizikalna svojstva metala IV

Svi metali i metalne legure imaju određena svojstva. Svojstva metali i legure dijele se u četiri skupine: fizikalne, kemijske, mehaničke i tehnološke.

Fizička svojstva. Na fizička svojstva metali i legure uključuju: gustoću, talište, toplinsku vodljivost, toplinsko širenje, specifičnu toplinu, električnu vodljivost i sposobnost magnetiziranja. Fizička svojstva nekih metala data su u tablici:

Fizikalna svojstva metala

Gustoća. Količina tvari sadržana u jedinici volumena naziva se gustoća. Gustoća metala može varirati ovisno o načinu njegove proizvodnje i prirodi obrade.

Temperaturatopljenje. Naziva se temperatura pri kojoj metal potpuno prelazi iz čvrstog u tekuće stanje talište. Svaki metal ili legura ima svoje talište. Poznavanje tališta metala pomaže u pravilnom provođenju toplinskih procesa tijekom toplinske obrade metala.

Toplinska vodljivost. Sposobnost tijela da predaju toplinu s jače zagrijanih čestica na manje zagrijane nazivamo toplinska vodljivost . Toplinska vodljivost metala određena je količinom topline koja prolazi kroz metalnu šipku poprečnog presjeka od 1 cm 2 , dužine 1cm unutar 1 sek. pri temperaturnoj razlici od 1°C.

Toplinskiproširenje. Zagrijavanje metala na određenu temperaturu uzrokuje njegovo širenje.

Iznos istezanja metala pri zagrijavanju lako je odrediti ako je poznat koeficijent linearnog rastezanja metala α. Koeficijent volumenskog rastezanja metala ß jednak je 3α.

Specifičnotoplinski kapacitet. Količina topline potrebna za podizanje temperature 1 G tvari po 1°C naziva se specifični toplinski kapacitet. Metali imaju niži toplinski kapacitet u usporedbi s drugim tvarima, pa se zagrijavaju bez velike topline.

Električna provodljivost. Sposobnost metala da provode električnu struju naziva se električna provodljivost. Glavna veličina koja karakterizira električna svojstva metala je električni otpor ρ, tj. otpor koji žica od određenog metala duljine 1 m ima prema struji i odjeljak 1 mm 2. Definiran je u ohmima. Recipročna vrijednost električnog otpora naziva se elekprovodljivost.

Većina metala je visoko vodljiva, poput srebra, bakra i aluminija. S porastom temperature električna vodljivost opada, a sniženjem temperature raste.

Magnetska svojstva. Magnetska svojstva metala karakteriziraju sljedeće veličine: remanentna indukcija, koercitivna sila i magnetska permeabilnost.

Rezidualna indukcija (Ur) je magnetska indukcija koja ostaje u uzorku nakon što je magnetiziran i magnetsko polje uklonjeno. Rezidualna indukcija se mjeri u Gaussu.

Prisilna sila (NS) je jakost magnetskog polja koja se mora primijeniti na uzorak kako bi se rezidualna indukcija svela na nulu, tj. demagnetizirao uzorak. Koercitivna sila se mjeri u oerstedima.

Magnetska propusnost μ karakterizira sposobnost metala da se magnetizira pod određenom formulom

Željezo, nikal, kobalt i gadolinij privlače vanjsko magnetsko polje mnogo jače nego drugi metali, te trajno zadržavaju sposobnost magnetiziranja. Ovi se metali nazivaju feromagnetici (od latinske riječi ferrum – željezo), a njihova magnetska svojstva nazivaju se feromagnetizam. Kada se zagrije na temperaturu od 768°C (Curiejeva temperatura), feromagnetizam nestaje i metal postaje nemagnetičan.

Kemijska svojstva. Kemijska svojstva metala i metalne legure imenovati svojstva koja određuju njihov odnos prema kemijskim učincima različitih aktivnih medija. Svaki metal ili metalna legura ima određenu sposobnost da se odupre učincima tih okruženja.

Kemijski učinci okoline očituju se u različitim oblicima: željezo hrđa, bronca je prekrivena zelenim slojem oksida, čelik zagrijavanjem u pećima za kaljenje bez zaštitne atmosfere oksidira pretvarajući se u kamenac i otapa se u sumpornoj kiselini itd. Stoga je za praktičnu upotrebu metala i legura potrebno poznavati njihova kemijska svojstva. Ta su svojstva određena promjenom težine ispitnih uzoraka po jedinici vremena po jedinici površine. Na primjer, otpornost čelika na stvaranje kamenca (otpornost na toplinu) određuje se povećanjem težine uzoraka za 1 u 1 sat. dm površina u gramima (dobitak se dobiva zbog stvaranja oksida).

Mehanička svojstva. Mehanička svojstva određuju performanse metalne legure kada su izloženi vanjskim silama. To uključuje čvrstoću, tvrdoću, elastičnost, duktilnost, čvrstoću na udar itd.

Za određivanje mehaničkih svojstava metalne legure podvrgnuti su raznim ispitivanjima.

suđenjerastezljivo(pauza). Ovo je glavna metoda ispitivanja koja se koristi za određivanje proporcionalne granice σ pts, granice razvlačenja σ s, vlačna čvrstoća σ b relativno izduženje σ i relativno skupljanje ψ.

Za vlačna ispitivanja izrađuju se posebni uzorci - cilindrični i ravni. Mogu biti različitih veličina, ovisno o vrsti stroja za ispitivanje rastezanja koji se koristi za ispitivanje metala.

Stroj za ispitivanje rastezanja radi na sljedeći način: ispitni uzorak se učvrsti u stezaljkama glave i postupno rasteže s povećanjem sile R do prekida.

Na početku ispitivanja, pri malim opterećenjima, uzorak se elastično deformira, njegovo je produljenje proporcionalno povećanju opterećenja. Ovisnost istezanja uzorka o primijenjenom opterećenju naziva se zakon proporcionalnosti.

Najveće opterećenje koje uzorak može podnijeti bez odstupanja od zakona proporcionalnosti naziva se prijeproporcionalnost crowbar:

σ pc = Rr/Fo

FO mm 2.

Kako se opterećenje povećava, krivulja odstupa u stranu, tj. Krši se zakon proporcionalnosti. Do točke R r deformacija uzorka je bila elastična. Deformacija se naziva elastična ako potpuno nestane nakon rasterećenja uzorka. U praksi se granica elastičnosti za čelik uzima jednakom granici proporcionalnosti.

S daljnjim povećanjem opterećenja (iznad točke R e) krivulja počinje značajno odstupati. Najmanje opterećenje pri kojem se uzorak deformira bez zamjetnog povećanja opterećenja naziva se čvrstoća popuštanja:

σ s=Ps/Fo

Gdje , kgf;

F o - početna površina poprečnog presjeka uzorka, mm 2. Nakon granice popuštanja, opterećenje raste do točke Re, gdje dostiže svoj maksimum. Dijeljenjem maksimalnog opterećenja s površinom poprečnog presjeka uzorka, vlačna čvrstoća:

σb=Pb/Fo,

F o - početna površina poprečnog presjeka uzorka, mm 2. U točki R k uzorak se lomi. Po promjeni uzorka nakon puknuća prosuđuje se plastičnost metala, koju karakterizira relativno izduženje δ i sužavanje ψ.

Relativno produljenje shvaća se kao omjer prirasta u duljini uzorka nakon puknuća i njegove početne duljine, izražen kao postotak:

δ= l 1 - l 0 / l 0 · 100%

Gdje l 1 - duljina uzorka nakon puknuća, mm;

l 0 - duljina početnog uzorka, mm.

Relativna kontrakcija je omjer smanjenja površine poprečnog presjeka uzorka nakon puknuća i njegove početne površine poprečnog presjeka

φ= F o- F 1 / F 0 · 100%,

Gdje F o - početna površina poprečnog presjeka uzorka, mm 2;

F 1 - površina poprečnog presjeka uzorka na mjestu puknuća (vrat), mm 2.

Test puzanja. Puzanje je svojstvo metalne legure polako i kontinuirano se plastično deformiraju pod stalnim opterećenjem i visokim temperaturama. Glavna svrha ispitivanja puzanja je određivanje granice puzanja - veličine naprezanja koje djeluje dugo vremena na određenoj temperaturi.

Za dijelove koji dugo rade na povišenim temperaturama, uzima se u obzir samo brzina puzanja tijekom ravnomjernog procesa i postavljaju se granični uvjeti, na primjer, 1°/o na 1000 sati. ili 1°/o na 10 000 sati.

suđenjeza udarnu snagu. Sposobnost metala da se odupru udarnim opterećenjima naziva se snaga udarca. Konstrukcijski čelici se uglavnom podvrgavaju ispitivanju udarne čvrstoće, budući da moraju imati ne samo visoku statičku čvrstoću, već i visoku udarnu žilavost.

Za ispitivanje uzmite uzorak standardnog oblika i veličine. Uzorak se prereže po sredini tako da se tijekom ispitivanja na tom mjestu slomi.

Uzorak se ispituje na sljedeći način. Ispitni uzorak postavlja se na nosače zabijača klatna usjek do kreveta . Njihalo težina G podignut na visinu h 1 . Prilikom pada s ove visine, visak oštricom noža uništava uzorak, nakon čega se on diže u visinu. h 2 .

Utrošeni rad određuje se iz težine njihala i visine njegova uspona prije i nakon razaranja uzorka. A.

Poznavajući rad razaranja uzorka, izračunavamo snagu udara:

α Do=A/F

Gdje A- rad utrošen na uništavanje uzorka, kgsm;

F - površina poprečnog presjeka uzorka na mjestu reza, cm 2.

PutBrinell. Suština ove metode je , da se pomoću mehaničke preše u metal koji se ispituje pod određenim opterećenjem utisne kuglica od kaljenog čelika a tvrdoća se određuje promjerom nastalog otiska.

Rockwellova metoda. Za određivanje tvrdoće Rockwellovom metodom koristi se dijamantni konus s vršnim kutom od 120°, ili čelična kugla promjera 1,58 mm. Kod ove metode ne mjeri se promjer otiska, već dubina udubljenja dijamantnog stošca ili čelične kuglice. Tvrdoća je označena indikatorskom strelicom odmah nakon završetka ispitivanja. Pri ispitivanju otvrdnutih dijelova visoke tvrdoće koristi se dijamantni konus i opterećenje od 150. kgf. U ovom slučaju, tvrdoća se mjeri na skali S i označavaju H.R.C. Ako se tijekom ispitivanja uzme čelična kugla i opterećenje od 100 kgf, tada se tvrdoća mjeri na ljestvici U i označavaju HRB. Pri ispitivanju vrlo tvrdih materijala ili tankih proizvoda koristite dijamantni konus i opterećenje od 60 kgf. Tvrdoća se mjeri na skali A i označavaju HRA.

Dijelovi za određivanje tvrdoće na Rockwell uređaju moraju biti dobro očišćeni i bez dubokih tragova. Rockwellova metoda omogućuje vam precizno i ​​brzo ispitivanje metala.

Vickersova metoda . Pri određivanju tvrdoće Vickersovom metodom, kao vrh utisnut u materijal koristi se tetraedarska dijamantna piramida s međuprostornim kutom od 136°. Rezultirajući otisak mjeri se pomoću mikroskopa koji je uključen u uređaj. Zatim pomoću tablice pronađite broj tvrdoće H.V. Pri mjerenju tvrdoće koristi se jedno od sljedećih opterećenja: 5, 10, 20, 30, 50, 100 kgf. Mala opterećenja omogućuju određivanje tvrdoće tankih proizvoda i površinskih slojeva nitriranih i cijaniranih dijelova. Vickersov instrument se obično koristi u laboratorijima.

Metoda određivanja mikrotvrdoće . Ovom metodom mjeri se tvrdoća vrlo tankih površinskih slojeva i nekih strukturnih komponenti. metalne legure.

Mikrotvrdoća se određuje pomoću uređaja PMT-3 koji se sastoji od mehanizma za utiskivanje dijamantne piramide pod opterećenjem od 0,005-0,5 kgf i metalografski mikroskop. Kao rezultat testa određuje se duljina dijagonale dobivenog otiska, nakon čega se iz tablice nalazi vrijednost tvrdoće. Kao uzorci za određivanje mikrotvrdoće koriste se mikrorezi polirane površine.

Metoda elastičnog trzaja. Za određivanje tvrdoće pomoću metode elastičnog trzaja koristi se Shoreov uređaj koji radi na sljedeći način. Na dobro očišćenu površinu probnog dijela s visine N udarač, opremljen dijamantnim vrhom, pada. Udarivši u površinu dijela, udarač se podiže u visinu h. Brojevi tvrdoće izračunavaju se na temelju visine odskoka napadača. Što je tvrđi metal koji se testira, to je veća visina odskoka udarača, i obrnuto. Shoreov uređaj se uglavnom koristi za ispitivanje tvrdoće velikih koljenastih vratila, glava klipnjača, cilindara i drugih velikih dijelova, čiju je tvrdoću teško mjeriti drugim uređajima. Shoreov uređaj omogućuje vam provjeru brušenih dijelova bez ugrožavanja kvalitete površine, međutim, dobiveni rezultati ispitivanja nisu uvijek točni.

Tablica pretvorbe tvrdoće

Metoda grebanja. Ovu metodu, za razliku od opisanih, karakterizira činjenica da tijekom ispitivanja ne dolazi samo do elastične i plastične deformacije ispitivanog materijala, već i do njegovog razaranja.

Trenutno se za provjeru tvrdoće i kvalitete toplinske obrade čeličnih dijelova i gotovih dijelova bez razaranja koristi uređaj - induktivni detektor grešaka DI-4. Ovaj uređaj radi na vrtložnim strujama pobuđenim izmjeničnim elektromagnetskim poljem, koje stvaraju senzori u kontroliranim dijelovima i referentni.

Gustoća. Ovo je jedna od najvažnijih karakteristika metala i legura. Prema gustoći metali se dijele u sljedeće skupine:

pluća(gustoća ne veća od 5 g/cm 3) - magnezij, aluminij, titan, itd.:

težak- (gustoća od 5 do 10 g/cm 3) - željezo, nikal, bakar, cink, kositar itd. (ovo je najopsežnija skupina);

vrlo teško(gustoća veća od 10 g/cm3) - molibden, volfram, zlato, olovo itd.

Tablica 2 prikazuje vrijednosti gustoće metala. (Ova i sljedeće tablice karakteriziraju svojstva onih metala koji čine osnovu legura za umjetničko lijevanje).

Tablica 2. Gustoća metala.

Temperatura topljenja. Ovisno o talištu, metal se dijeli u sljedeće skupine:

topljiv(talište ne prelazi 600 o C) - cink, kositar, olovo, bizmut itd.;

srednje talište(od 600 o C do 1600 o C) - tu spada gotovo polovica metala, uključujući magnezij, aluminij, željezo, nikal, bakar, zlato;

vatrostalan(više od 1600 o C) - volfram, molibden, titan, krom itd.

Živa je tekućina.

Kod izrade umjetničkih odljevaka, talište metala ili legure određuje izbor jedinice za taljenje i vatrostalnog kalupnog materijala. Kada se u metal dodaju aditivi, talište se u pravilu smanjuje.

Tablica 3. Tališta i vrelišta metala.

Određena toplina. To je količina energije potrebna za povećanje temperature jedinice mase za jedan stupanj. Specifični toplinski kapacitet opada s povećanjem atomskog broja elementa u periodnom sustavu. Ovisnost specifičnog toplinskog kapaciteta elementa u čvrstom stanju o atomskoj masi opisuje se približno Dulongovim i Petitovim zakonom:

m a c m = 6.

Gdje, m a- atomska masa; c m- specifični toplinski kapacitet (J/kg * o C).

Tablica 4 prikazuje specifični toplinski kapacitet nekih metala.

Tablica 4. Specifični toplinski kapacitet metala.

Latentna toplina taljenja metala. Ova karakteristika (tablica 5), ​​uz specifični toplinski kapacitet metala, uvelike određuje potrebnu snagu talionice. Taljenje metala s niskim talištem ponekad zahtijeva više toplinske energije nego vatrostalnog metala. Na primjer, zagrijavanje bakra od 20 do 1133 o C zahtijeva jedan i pol puta manje toplinske energije nego zagrijavanje iste količine aluminija od 20 do 710 o C.

Tablica 5. Latentna toplina metala

Toplinski kapacitet. Toplinski kapacitet karakterizira prijenos toplinske energije s jednog dijela tijela na drugi, točnije, molekularni prijenos topline u kontinuiranom mediju zbog prisutnosti temperaturnog gradijenta. (Tablica 6)

Tablica 6. Koeficijent toplinske vodljivosti metala pri 20 o C

Kvaliteta umjetničkog lijevanja usko je povezana s toplinskom vodljivošću metala. Tijekom procesa taljenja važno je ne samo osigurati dovoljno visoku temperaturu metala, već i postići jednoliku raspodjelu temperature u cijelom volumenu tekuće kupke. Što je toplinska vodljivost veća, to je temperatura ravnomjernije raspoređena. Tijekom elektrolučnog taljenja, unatoč visokoj toplinskoj vodljivosti većine metala, temperaturna razlika po presjeku kupelji doseže 70-80 o C, a za metal s niskom toplinskom vodljivošću ta razlika može doseći 200 o C ili više.

Tijekom indukcijskog taljenja stvaraju se povoljni uvjeti za izjednačavanje temperature.

Koeficijent toplinskog širenja. Ova vrijednost, koja karakterizira promjenu dimenzija uzorka duljine 1 m pri zagrijavanju za 1 o C, važna je za rad s caklinom (tablica 7).

Koeficijenti toplinskog rastezanja metalne podloge i emajla trebaju biti što sličniji kako emajl ne bi popucao nakon pečenja. Većina emajla koji predstavljaju čvrsti koeficijent silicijevih oksida i drugih elemenata ima nizak koeficijent toplinskog širenja. Kao što je praksa pokazala, emajli vrlo dobro prianjaju na željezo i zlato, a slabije na bakar i srebro. Može se pretpostaviti da je titan vrlo pogodan materijal za emajliranje.

Tablica 7. Koeficijent toplinskog širenja metala.

Reflektivnost. To je sposobnost metala da reflektira svjetlosne valove određene duljine, što ljudsko oko percipira kao boju (tablica 8). Boje metala prikazane su u tablici 9.

Tablica 8. Podudarnost boje i valne duljine.

Tablica 9. Boje metala.

Čisti metali praktički se ne koriste u dekorativnoj i primijenjenoj umjetnosti. Za proizvodnju raznih proizvoda koriste se legure čije se karakteristike boje značajno razlikuju od boje osnovnog metala.

Tijekom dugog vremena skupljeno je veliko iskustvo u korištenju raznih legura za lijevanje za izradu nakita, predmeta za kućanstvo, skulptura i mnogih drugih vrsta umjetničkog lijevanja. Međutim, odnos između strukture legure i njezine reflektivnosti još nije otkriven.

Na ovu temu:

» Opće karakteristike metala. Značajke strukture metala. Fizikalna svojstva metala. legure".

Profesor kemije

Općinska obrazovna ustanova "Srednja škola br. 5"

Ivanteevki

Svrha lekcije: stvoriti uvjete za poopćavanje i produbljivanje znanja učenika o metalima kao jednostavnim tvarima, fizikalnim svojstvima metala i njihovoj upotrebi u čovjeku.

Vrsta lekcije: Lekcija generalizacije i sistematizacije znanja.

Ciljevi lekcije:

Obrazovni: ponoviti s učenicima položaj metala u PSHE, strukturne značajke njihovih atoma i kristala, ponoviti i generalizirati informacije o metalnim vezama i kristalnoj rešetki, generalizirati i proširiti informacije učenika o fizikalnim svojstvima metala i njihovoj klasifikaciji, dati pojam legure. Obrazovni: njegovati komunikacijske vještine, sposobnost izražavanja vlastitog mišljenja, suradnju u grupi. Razvojni: razvijati kognitivnu aktivnost učenika, promicati razvoj vještina u lekciji: promatrati, analizirati, uspoređivati, donositi zaključke, kao i formiranje vještina rada s različitim izvorima: tablicama, dijagramima, zbirkama, referentnim bilješkama.

Tijekom nastave korištena je sljedeća oprema:

Multimedijski projektor Zbirka “Metali i legure” Modeli kristalnih rešetki natrijevog klorida, dijamanta, željeza, bakra Tablica metalne kristalne rešetke PSHE

Tijekom nastave.

Učitelj priopćava svrhu lekcije, ističući praktičnu važnost metala u ljudskom životu.

2.Provjera domaće zadaće.

Provjera prvog dijela kuće. zadaci (2 učenika za pločom)

Nacrtajte građu atoma: 1) Na, Mg, Al; 2) Li, Na, K

3. Frontalno ispitivanje.

Gdje se u periodnom sustavu nalaze metalni elementi? Koja je osobitost strukture metalnih elemenata?

Učitelj: Zašto su Sn, Pb, Bi, Po, čiji atomi sadrže 4,5,6 elektrona, metali?

Odgovor: Relativno veliki radijus (zaključak koji je riješio problem; da to potvrdi, nastavnik daje primjer - bor, čiji atomi imaju 3 elektrona na vanjskoj razini, ali mali radijus atoma, tipičan je ne- metal).

Slušamo odgovore učenika koji su zadaću radili za pločom.

Zatim nastavljamo razgovor.

Kako se metalna svojstva mijenjaju s povećanjem serijskog broja? i zašto? Kako se metalna svojstva mijenjaju u skupinama glavnih podskupina s povećanjem rednog broja? i zašto?

Zapiši u svoju bilježnicu:

1) Metali na posljednjoj razini imaju mali broj elektrona (1-3)

2) Budući da se metali nalaze na početku razdoblja, oni imaju veliki atomski radijus.

Učitelj: Treba napomenuti da je podjela elemenata na metale i nemetale uvjetna. Na primjer, alotropske modifikacije kositra: a(Sn) ili sivi kositar je nemetal, a b(Sn) ili bijeli kositar je metal (na t<+13,20С белое олово рассыпается в серый порошок),). Ребята вспоминают название этого явления-»оловянная чума».

Metalni germanij ima mnoga nemetalna svojstva; krom, aluminij i cink tipični su metali, ali tvore spojeve (KAlO2, K2ZnO2, K2Cr2O7) u kojima pokazuju nemetalna svojstva. Jod i grafit su tipični nemetali, ali imaju svojstva svojstvena metalima (metalni sjaj).

4. Značajke kristalne metalne rešetke i metalne veze. Fizikalna svojstva metala.

Stol "Metalne rešetke"

Učitelj: Dečki, sjetimo se prirode metalne veze i značajki metalne kristalne rešetke.

Iz tablice se dečki sjećaju da se u čvorovima rešetke nalaze pozitivni ioni i atomi metala, au cijelom volumenu metalnog kristala nalaze se socijalizirani elektroni (elektronički "plin") u stalnom kretanju.

Učitelj podsjeća učenike da se pozitivni ioni i atomi neprestano mijenjaju jedni u druge zbog slobodnog kretanja elektrona. Kada se ionu doda elektron, potonji se pretvara u atom, a atom se zauzvrat pretvara u ion. Ti se procesi odvijaju kontinuirano, prema shemi: Me0- nē«Men+

Zatim se izvodi zaključak:

Metalni spoj(MS)- Ovo je veza koja nastaje u kristalima metala (legura) kao rezultat elektrostatske interakcije pozitivno nabijenih metalnih iona i negativno nabijenih elektrona.

Nastavnik postavlja pitanje: Koje vrste kemijskih veza poznajemo? Učenici odgovaraju (ionski, kovalentni). Za pronalaženje sličnosti i razlika između metalnih veza i ovih vrsta veza provjerava se drugi dio domaće zadaće.

Provjera drugog dijela domaće zadaće (3 učenika za pločom):

Napiši shemu nastanka kemijske veze za tvari s formulama:

1) NaCl 2) HCl 3) Cl2

U ovom trenutku razred odgovara na pitanja:

· Koje vrste kemijskih veza poznajete?

· Koja se veza naziva ionskom?

· Kakva se veza naziva kovalentnom?

· Koja se veza naziva polarna kovalentna? Nepolarni?

Zatim se vodi razgovor u sklopu kojeg učenici uspoređuju, analiziraju i uopćavaju znanja o strukturi. Dođite zaključak:

b) s kovalentnim veza MS ima sličnosti jer se temelji

leži generalizacija elektrona.

b) elektroni koji provode kovalentna sa veza, nalaze se u blizini povezanih atoma i čvrsto su povezani s njima, a elektroni koji provode MS slobodno se kreću po kristalu i pripadaju svim njegovim atomima.

Nastavnik uvijek “naglašava” da MS postoji samo u metalima koji su u tekućem i čvrstom stanju; ali ne u molekulama koje se drže kovalentnim vezama - u parama (plinovitom stanju) metali postoje u obliku molekula s ovom vrstom veze: Li2, Na2.

Rasprava o problemu svojstava metala, rad sa zbirkom "Metali i legure".

Tijekom rasprave učenici su odgovarali na pitanje nastavnika: "Koja su opća svojstva svojstvena metalima i zašto?" Odgovor: 1) Sjaj, električna vodljivost, toplinska vodljivost,

plastični.

2) Opća fizikalna svojstva metala određena su metalnom vezom i metalnom kristalnom rešetkom.

5. Objašnjenje novog gradiva.

5.1. Fizikalna svojstva metala.

Nastavnik to naglašava fizikalna svojstva metala određena su njihovom strukturom .

1) Tvrdoća. Svi metali osim žive su čvrsti. Ali ovo je svojstvo različito za svaki metal.

Slika 1 Relativna tvrdoća nekih metala

Najmekši metali su natrij, kalij, indij, mogu se rezati nožem; Najtvrđi metal je krom, grebe staklo.

2.Gustoća. Svi metali se dijele na lake (gustoće do 5 g/cm3) i teške (gustoće veće od 5 g/cm3).

Pluća:Li,ne,k,Mg,Al Heavy:Zn,Cu,S n,Ag,Au

Gustoća najlakšeg metala, litija, je 0,53 g/cm3, tj. ovaj je metal gotovo 2 puta lakši od vode. Najteži metal je osmij, njegova gustoća je 22,6 g/cm3.

Slika 2. Gustoća nekih tvari

3. Topljivost.

Metali se dijele na topljive i vatrostalne.

Riža. 3 Talište nekih tvari

4. Električna provodljivost.

Metali vode električnu energiju zbog prisutnosti slobodnih elektrona ili elektronskog "plina". Najbolji vodiči su srebro, bakar, zlato, aluminij, željezo. Najgori vodiči su živa, olovo, volfram.

Elektroni koji se kaotično kreću u metalu pod utjecajem primijenjenog električnog napona poprimaju usmjereno kretanje, što rezultira stvaranjem električne struje.

Kako se temperatura metala povećava, amplitude vibracija atoma i iona koji se nalaze u čvorovima kristalne rešetke rastu. To otežava kretanje elektrona, a električna vodljivost opada.

Pri nižim temperaturama oscilatorno gibanje se smanjuje, pa električna vodljivost naglo raste. Grafit (nemetal) ne provodi električnu struju na niskim temperaturama zbog nedostatka elektrona. A kako temperatura raste, kovalentne veze se uništavaju, a električna vodljivost počinje rasti.

5. Toplinska vodljivost.

Toplinska vodljivost metala, u pravilu, odgovara električnoj vodljivosti. To je zbog velike pokretljivosti slobodnih elektrona, koji, sudarajući se s vibrirajućim ionima i atomima, izmjenjuju energiju s njima. Stoga se temperatura brzo izjednači u cijelom komadu metala. Najbolju vodljivost imaju srebro i bakar, a najlošiju bizmut i živa.

6. Plastičnost.

Metali imaju duktilnost, savitljivost i čvrstoću. Zbog slobodnog kretanja elektrona po cijelom kristalu ne dolazi do kidanja veze, budući da se pojedini slojevi u kristalu mogu međusobno pomicati. Ovo daje metale plastični- sposobnost promjene oblika bez kidanja kemijskih veza. (Pokus: dvije staklene ploče lako klize jedna u odnosu na drugu, ali se teško odvajaju. Sloj vode je elektronski plin).

Ako na sličan način udarite po kristalu s kovalentnom vezom, kemijske veze će puknuti i kristal će se urušiti, zbog čega su nemetali krti.

Metali visoke duktilnosti su zlato, srebro, bakar, kositar, željezo, aluminij.

sl.4. Pomicanje slojeva u kristalnim rešetkama pod mehaničkim utjecajem:

a) u slučaju metalne veze; b) kod kovalentne veze

7. Metalni sjaj.

Sve metale karakterizira metalni sjaj: siv ili neproziran. Slobodni elektroni koji ispunjavaju međuatomski prostor u rešetki odbijaju svjetlosne zrake, zbog čega metali imaju metalni sjaj (srebrnobijeli i sivi). Samo zlato i bakar u većoj mjeri apsorbiraju kratke valne duljine (bliske ljubičastoj) i reflektiraju duge valne duljine spektra svjetlosti, pa stoga imaju žutu i narančastu boju.

Najsjajniji metali su živa i srebro. U prahu svi metali osim aluminija i magnezija gube sjaj i poprimaju crnu ili tamno sivu boju.

5.2 legure.

5.2.1. Učitelj: Zašto se kemijski čisti metali rijetko koriste u svakodnevnom životu i industriji? Na primjer, kućanski proizvodi nisu izrađeni od bakra (kao aluminij). Zar se lagani i izdržljivi kalcij ne koristi u konstrukciji zrakoplova? Čak i zlatni nakit, osim zlata, sadrži bakar i srebro.

Učenici iznose svoje prijedloge, pri čemu izrađuju zaključak: U tehnici se uglavnom koriste legure, a ne čisti metali, jer metali pojedinačno ne posjeduju sva svojstva koja su potrebna za praktičnu upotrebu.

Zapiši u svoju bilježnicu:

Metalne legure-tvari s metalnim svojstvima, koje se sastoje od dvije ili više komponenti od kojih je jedna nužno metal.

U legurama, kao i u metalima, kemijska veza je metalna. Prema tome, fizikalna svojstva legura su električna vodljivost. toplinska vodljivost, plastičnost, metalni sjaj (učenici odgovaraju).

Pri proizvodnji legure polazne tvari se tale i miješaju. Nakon hlađenja dolazi do kristalizacije pri čemu nastaje legura. Kristalizacija- To je prijelaz tvari iz tekućeg u čvrsto stanje.

Predstavnici legura: rad sa zbirkom.

Lijevano željezo - legura na bazi željeza koja sadrži od 2 do 4,5% ugljika, kao i mangan, silicij, fosfor i sumpor. Lijevano željezo je mnogo tvrđe od željeza, vrlo krto, ne može se kovati i lomi se pri udaru. Ova legura se koristi za izradu masivnih dijelova (tzv lijevano željezo) i kao sirovina za proizvodnju čelika (tzv obraćenje lijevano željezo).

Željezo - legura na bazi željeza koja sadrži manje od 2% ugljika. Čelici se dijele u dvije glavne vrste na temelju svog sastava : ugljik i legura.

5.2.1. Student izvještava o legurama koje se koriste u suvremenoj tehnologiji, ne dotičući se onih o kojima će biti više riječi u vezi s proučavanjem pojedinih metala.

6. Zaključak lekcije.

Učitelj rezimira lekciju. Hvala studentima. Daje ocjene.

7. Domaća zadaća.

§5, vježbe 1-3, §7, vježbe 1,2,4 (usmeno), ponoviti. prema bilješkama iz 8. razreda. (interakcija kiselina s metalima). Odgovorite na pitanje: u kojim reakcijama znate da sudjeluju metali?

• obnoviti znanja o položaju metala u periodnom sustavu, promjenama redukcije (metalnih svojstava) metala po periodima i skupinama; prepoznati strukturne značajke atoma metala i značajke njihove razlike s nemetalima; upoznati biološku ulogu kemijskih elemenata metala; pratiti odnos između strukture kristalne rešetke i fizikalnih svojstava metala;
• razvijati intelektualne i kognitivne kompetencije (analiza, usporedba, isticanje glavnoga, uopćavanje, usustavljivanje) na primjeru utjecaja struktura - svojstva, svojstva - primjena; pridonijeti formiranju informacijskih i komunikacijskih kompetencija; usavršiti vještine samostalnog rada s informacijama;
• provoditi moralni i domoljubni odgoj.

Vrsta lekcije: učenje novog materijala.

Tehnologija: Razvijanje kritičkog mišljenja kroz čitanje i pisanje.

Metode: verbalne, vizualne, praktične.

Oprema: elektronička prezentacija ( Prilog 1) i oprema potrebna za njegovu demonstraciju; didaktički materijal za svakog učenika:

1. tekstovi: “Metali. Struktura metalnih kristala", "Opća fizikalna svojstva" ( Dodatak 2);
2. tablica "Utjecaj vrste kristalne rešetke metala na njegova svojstva" ( Dodatak 3),
3. tablica "Ovisnost fizičkih svojstava metala o strukturi metalne kristalne rešetke" ( Dodatak 4),
4. klaster “Metali – jednostavne tvari” ( Dodatak 5),
5. kontrolni test ( Dodatak 6)
6. na svakom stolu stoji stalak s numeriranim epruvetama: br. 1 - granule aluminija, br. 2 - granule kositra, br. 3 - granule cinka, br. 4 - željezo u prahu, br. 5 - aluminij u prahu.

Tijekom nastave

I. Izazov (razgovor o problemima)

Ljudi, što je orijentir? Koje atrakcije postoje u Rusiji?

Učenici su pozvani da pogledaju videosnimku tri ruske znamenitosti i imenuju ih. Što znate o ovim spomenicima? (slajd šou 1-4 ( Prilog 1)). Dijaprojekcija je popraćena kratkim informacijama o povijesti njihova nastanka i autorima.

Što je zajedničko navedenim atrakcijama? (Izrađen od jednog metala, točnije legure - bronce).

Nije slučajno veliki ruski znanstvenik M.V. Lomonosov je rekao: "Niti jedna umjetnost, niti jedan zanat ne može izbjeći jednostavnu upotrebu metala" (slajd 5, formulacija teme i ciljeva lekcije).

Demonstracija slajdova 6–7 (Dodatak 1). "Mašte o metalima." Razgovor sa studentima na sljedeća pitanja:

Kako su se ideje o metalima promijenile u naše vrijeme?

U kojim se semantičkim značenjima trenutno koristi riječ metali? (kemijski elementi i jednostavne tvari)

Što se razmatra u okviru pojma metali – kemijski elementi? (Demonstracija slajdova br. 8 (Dodatak 1))

Gdje se u periodnom sustavu nalaze kemijski elementi metali?

Koje značajke strukture atoma metala poznajete iz tečaja kemije 8. razreda?

II. Razumijevanje.

1. Značajke strukture atoma metala. Raspodjela metalnih kemijskih elemenata u zemljinoj kori. (Samostalan rad učenika s tekstom strategijom „Čitanje teksta s bilješkama“ prema opcijama (upitnicima označiti sve što stvara poteškoće u tekstu, nastavnik prolazeći kroz redove pomaže ako se pojave poteškoće)

Slajd 9 (Dodatak 1):

Opcija 1.

Pročitajte tekst zadnjeg odlomka na stranici 103 i prvog odlomka na stranici 104. Odgovorite na pitanje: koja su strukturna obilježja svojstvena atomima metala? (Udžbenik G. E. Rudzitis, F. G. Feldman Kemija 9 M.: Obrazovanje 2008. – 2010.)

opcija 2.

Pročitajte 1. stavak §35 (str. 104 – 105), rastavite dijagram 12. Odgovorite na pitanje: u kojem se stanju metali nalaze u prirodi? (Udžbenik G. E. Rudzitis, F. G. Feldman Kemija 9 M.: Obrazovanje 2008. – 2010.)

Razgovor o obavljenom samostalnom radu. Sažimanje pročitanog, demonstracija slajda br. 10 (Dodatak 1).

2. Biološka uloga metala.

Rad sa slajdom br. 11 (Prilog 1) “Biološka uloga metala” (frontalno), demonstracija slajda br. 12 “Kemijski elementi metali u ljudskom tijelu” (frontalno).

3. Kontrolno ispitivanje 1A, 2A, 3A, 4B. (Samostalni rad, slajd 13 (Prilog 1))

4. Metalna rešetka i metalna veza. Vrste metalnih kristalnih rešetki.

Samostalan rad s tekstom „Metali. Struktura metalnih kristala" i §36 udžbenika o strategiji "Paralelni tekstovi" ( Dodatak 2). Ispunjavanje tablice "Utjecaj vrste kristalne rešetke metala na njegova svojstva" ( Dodatak 3). (Slajdovi 14–15 (Dodatak 1))

5. Fizikalna svojstva metala.

Popunjavanje tablice "Ovisnost fizičkih svojstava metala o strukturnim značajkama metalne kristalne rešetke", ispunjavanje klastera "Metali - jednostavne tvari". Slajdovi 16–18 (Dodatak 1).

6. Kontrolno ispitivanje 5A, 6A. 7A, 8A (slajd 19 dodatak 1). Provjera testa (slajd 20 dodatak 1)

7. Domaća zadaća: §34, paragraf 1 §35, §36 (slajd 21 dodatak 1).

III. Odraz

1. Esej o sinkvinu (slajd br. 22, dodatak 1).

• Prvi redak je imenica;
• Drugi red – dva pridjeva;
• Treći redak su tri glagola;
• Četvrti red je rečenica (aforizam) koja odražava bit teme
• Peti red – jedna riječ (osjećaj, osobni stav prema predmetu)

2. Refleksivni test (slajd br. 23 Dodatak 1): (Ako se slažete s tvrdnjom, stavite znak + uz broj tvrdnje.)

1. Naučio sam puno novih stvari u nastavi.
2. Ovo će mi trebati u životu.
3. Bilo je o čemu razmišljati tijekom lekcije.
4. Dobila sam odgovore na sva pitanja koja sam imala tijekom lekcije.
5. Na satu sam savjesno radio i ostvario ciljeve sata.

Reference