Конспект урока по химии в 9 классе по теме: «Сплавы»
Конспект урока по химии в 9 классе по теме: «Сплавы»
Цель урока:
– Познакомиться с видами сплавов;
– Познакомиться со свойствами сплавов
– Значением сплавов. (медь и её сплавы. Иконы, чистка монет)
Оборудование: коллекции металлов и сплавов, кристаллические решетки металлов и сплавов, открытки изделий из сплавов, дидактические задания, периодическая таблица Д. И. Менделеева, иллюстративный материал, образцы изделий из сплавов.
Ход урока.
I. Орг. момент.
II. Повторение.
– Физические свойства металлов.
– Металлическая связь.
III. Содержание урока.
При плавлении металлы обычно смешиваются друг с другом, образуя сплавы. В большинстве случаев сплавы обладают более полезными свойствами, чем составляющие их чистые металлы. У бронзы, например, прочность выше, чем у составляющих ее меди и олова. Сталь и чугун прочнее технически чистого железа. Поэтому в чистом виде металлы используют редко. Получены десятки тысяч сплавов
Помимо большей прочности многие сплавы обладают большей коррозионной стойкостью и твердостью, лучшими литейными свойствами, чем чистые металлы. Так, чистая медь очень плохо поддается литью, из нее трудно получить отливки, и в то же время оловянная бронза имеет прекрасные литейные свойства: из нее отливают художественные изделия, требующие тонкой проработки деталей. Чугун-сплав железа с углеродом – также великолепный литейный материал.
Помимо более высоких механических качеств сплавам присущи свойства, которых нет у чистых металлов. Примерами могут служить получаемая на основе железа нержавеющая сталь-материал с высокой коррозионной стойкостью даже в агрессивных средах и с высокой жаропрочностью, магнитные материалы, сплавы с высоким электрическим сопротивлением, с малым коэффициентом термического расширения.
Сплавы – это материалы с характерными свойствами, состоящие из двух и более компонентов, из которых по крайней мере один – металл.
В металлургии железо и его сплавы выделяют в одну группу под названием черные металлы; остальные металлы и их сплавы имеют техническое название цветные металлы.
Подавляющее большинство железных (или черных) сплавов содержит углерод. Их разделяют на чугуны и стали.
Чугун-сплав на основе железа, содержащий от 2 до 4,5% углерода, а также марганец, кремний, фосфор и серу. Чугун значительно тверже железа, обычно он очень хрупкий, не куется, а при ударе разбивается. Этот сплав применяется для изготовления различных массивных деталей методом литья, так называемый литейный чугун и для переработки в сталь – передельный чугун.
В зависимости от состояния углерода в сплаве различают серый и белый чугун.
Сталь-сплав на основе железа, содержащий менее 2% углерода. По химическому составу стали делят на два основных вида: углеродистая и легированная стали.
Углеродистая сталь представляет собой сплав железа главным образом с углеродом, но, в отличие от чугуна, содержание в ней углерода, а также других веществ гораздо меньше. В зависимости от количества углерода стали подразделяют на мягкие(0,3%С), средней твердости и твердые (до2%С). Из мягкой и средней твердости стали делают детали машин, трубы, гвозди, скрепки и т. д. , а из твердой – различные инструменты.
Легированная сталь– это тоже сплав железа с углеродом, только в него введены еще специальные, легирующие добавки: хром, никель, вольфрам, молибден и др.
Легирующие добавки придают сплаву особые качества. Так, хромоникелевые стали очень пластичные, прочные, жаростойкие, кислотоупорные, устойчивые против коррозии. Они применяются в строительстве, а также для изготовления нержавеющих предметов домашнего обихода (ножей, вилок, ложек), всевозможных медицинских и других инструментов. Хромомолибденовые и хромованадиевые стали очень твердые, прочные и жаростойкие. Они используются для изготовления трубопроводов, компрессоров, моторов и многих других деталей машин современной техники.
Стали – это основа современного машиностроения, оборонной промышленности, ракетостроения и других отраслей промышленности.
В развитии современной металлургии стали большое значение имели работы Д. К. Чернова и П. П. Аносова.
Сплавы меди
Сплавы, повышающие прочность и другие свойства меди, получают введением в нее добавок, таких, как цинк, олово, кремний, свинец, алюминий, марганец, никель. На сплавы идет более 30% меди.
Латуни – сплавы меди с цинком ( меди от 60 до 90% и цинка от 40 до 10%) – прочнее меди и менее подвержены окислению. При присадке к латуни кремния и свинца повышаются ее антифрикционные качества, при присадке олова, алюминия, марганца и никеля возрастает антикоррозийная стойкость. Листы, литые изделия используются в машиностроении, особенно в химическом, в оптике и приборостроении, в производстве сеток для целлюлознобумажной промышленности.
Бронзы. Бронза– сплав на основе меди с добавкой ( до 20% ) олова. Бронза хорошо отливается, поэтому используется в машиностроении, где из нее изготавливают подшипники, поршневые кольца, клапаны, арматуру и т. д. Используется также для художественного литья.
Раньше бронзами называли сплавы меди (80-94%) и олова (20-6%). В настоящее время производят безоловянные бронзы, именуемые по главному вслед за медью компоненту.
Алюминиевые бронзы. Дюралюминий – сплав на основе алюминия, содержащий медь, магний. Марганец и никель. Имеет хорошие механические свойства, применяется в самолетостроении машиностроении.
содержат 5-11% алюминия, обладают высокими механическими свойствами в сочетании с антикоррозийной стойкостью.
Свинцовые бронзы, содержащие 25-33% свинца, используют главным образом для изготовления подшипников, работающих при высоких давлениях и больших скоростях скольжения.
Кремниевые бронзы, содержащие 4-5% кремния, применяют как дешевые заменители оловянных бронз.
Бериллиевые бронзы, содержащие 1,8-2,3% бериллия, отличаются твердостью после закалки и высокой упругостью. Их применяют для изготовления пружин и пружинящих изделий.
Кадмиевые бронзы – сплавы меди с небольшим количества кадмия (до1%) – используют при производстве троллейных проводов, для изготовления арматуры водопроводных и газовых линий и в машиностроении.
Припои – сплавы цветных металлов, применяемые при пайке для получения монолитного паяного шва. Среди твердых припоев известен медносеребряный сплав (44,5-45,5% Ag; 29-31%Cu; остальное – цинк). Из цветных сплавов отметим бронзу, латунь, мельхиор, дюралюминий.
Бронза– сплав на основе меди с добавкой ( до 20% ) олова. Бронза хорошо отливается, поэтому используется в машиностроении, где из нее изготавливают подшипники, поршневые кольца, клапаны, арматуру и т. д. Используется также для художественного литья.
Дюралюминий – сплав на основе алюминия, содержащий медь, магний. Марганец и никель. Имеет хорошие механические свойства, применяется в самолетостроении машиностроении.
Дополнительный материал с презентацией
Медь в искусстве.
В незапамятные времена медь стала доступна человеку. Медный век был ознаменован широким использованием орудий, изготовленных из медных самородков. Достаточно распространенный в природе, обладающий хорошей ковкостью, сравнительно легко поддающийся обработке – этот металл первым завоевал доверие и признание человеческой цивилизации. Достаточно упомянуть о том, что уже в 3-м тысячелетии до нашей эры при помощи медных инструментов были добыты и изготовлены 2 миллиона 300 тысяч каменных глыб, из которых сложено одно из семи чудес света – египетская пирамида Хеопса. Изготовление изделий из меди и искусство медной чеканки по древности происхождения уступает лишь художественной керамике. Бронзовый век, пришедший на смену медному, открыл людям еще одну возможность – использование сплавов. Бронза – это сплав меди с оловом. Знаменательно, что это вещество дало начало развитию искусства литья. Из бронзы изготавливались преимущественно предметы роскоши, драгоценности, а также первые зеркала. В Египте эксперименты с медью привели к возникновению алхимии. Египетские жрецы открыли для себя сплав меди и цинка – латунь. Сходство латуни с золотом заставило первых алхимиков прийти к выводу, что они владеют секретом получения золота из меди (правда, в отличие от золота, латунь окисляется). Кроме сплавов, использовались и химические соединения меди. Например, в Александрии окисленная медь использовалась в качестве женского грима – получаемой таким образом зеленой краской подводили глаза. Этот же краситель применялся и в живописи терм (бань) римского императора Тита, в стенных фресках Помпеи.
Медь и бронза были известны также в Индии, Ассирии, Риме и в Греции. Один из богов, воспетых в «Илиаде», кузнец Гефест выковывает из меди победный щит герою Троянской войны Ахиллу, а в начале III века до н. э. в районе порта Родоса на побережье Эгейского моря появляется другое чудо света – Колосс Родосский – 32-метровая статуя бога Солнца Гелиоса. Гигантское сооружение, под которым свободно проплывали парусные суда, было полностью медным. До наших дней также дошли выполненные на заре человеческой цивилизации уникальные скульптуры из бронзы – Марк Аврелий, Дискобол, Спящий сатир и другие. Не менее популярна была медь и в Японии. Так, в VIII веке н. э. была создана гигантская медная фигура Будды в храме Тодайдзи весом более 400 тонн.
Из меди и сплавов изготавливались и монеты разных стран.
Медь в искусстве России
На территории нашей страны медные рудники появились приблизительно в начале 2-го тысячелетия до н. э. VIII–VI веками до н. э. датируются находки археологов в Закавказье, Сибири и на Алтае: медные ножи, наконечники стрел, бронзовые щиты, шлемы и другие предметы. Промышленная выплавка меди, однако, началась лишь в начале XIII века в Архангельской области, на Цильменском месторождении.
Меднолитая пластика – это замечательное и до конца не исследованное явление русской художественной культуры, имеющее тысячелетнюю историю. Определяя значение медных крестов, икон и складней в жизни русского народа, Ф. И. Буслаев, известный филолог и искусствовед XIX в. , писал: «Это были святыни самые удобные для перенесения, прочные и дешевые; потому они и доселе в большом употреблении в простом народе…». 1 Эти слова с полным правом можно отнести к любому региону России, в том числе и к Московской губернии, где на протяжении XVIII – XX вв. не только почитали меднолитые образа, но и занимались их производством.
Определяющей вехой в истории медного литья стал указ Петра I от 31 января 1723 г. «О запрещении иметь в приходских церквах иконы частных лиц; также выливать и продавать в рядах священные изображения из меди и олова». 2 Этот указ поставил под контроль производство, продажу и бытование меднолитых предметов, которые следовало «употребить на церковные нужды». Таким образом, уже в начале XVIII в. была определена политика государственных властей по отношению к медной пластике. Именно в этих условиях, поставивших литейное дело в нелегальное положение, мастера-старообрядцы разных направлений (беспоповцы и поповцы) сумели не только сохранить древнерусские традиции, но и создать новые образцы крестов, икон и складней.
Из меди и сплавов на Руси отливалось и оружие. 40-тонная Царь-пушка была отлита из бронзы в 1586 году Андреем Чеховым. Медные монеты впервые на Руси были введены в середине XVII века. Издавна была известна на Руси и уксуснокислая медь – ярко-зеленая краска, носившая в старину название «яр-медянки».
Медное литье, утвердившееся в русском церковном искусстве в домонгольскую эпоху, неотрывно сопровождает всю историю русской религиозности и благочестия. Купола, как известно, в России кроют золотом, однако основа для покрытия купола изготавливалась обычно из меди. И сегодня медь является предпочтительным материалом для изготовления церковных куполов: так, при реконструкции храма Василия Блаженного в Москве в скором времени планируется заменить железные купола медными, так как железо быстро ржавеет. Высочайшего мастерства русские умельцы достигли и в искусстве литья колоколов. Бронзовый Царь-колокол, предназначенный для колокольни Ивана Великого, весом более 200 тонн был отлит в 1735 году отцом и сыном Материными. Медными листами покрыта и южная дверь Успенского собора – главного храма Древней Руси.
Литые иконы, кресты и складни изготовлялись в России с древнейших времён. Особенно популярными стали литые иконы в среде старообрядцев – они нуждались в иконах, выполненных из прочного материала, приспособленного для частых перевозок, длительного пребывания под открытым небом или, в случае обыска или необходимости прятать свои святыни от гонителей, в земле. Медные сплавы как нельзя более отвечали этим требованиям. Родиной старообрядческого цветнометаллического литья считается поморский Выговский монастырь, где, по-видимому, до середины XVIII в. сформировались основные композиционные и стилевые мотивы медной пластики. К XIX в. медные иконы отливались не только на Севере, но и на Урале, и даже в мастерских Подмосковья.
Медь нашла свое применение и в светском искусстве Руси. Гравюра на металле – технология, заимствованная с Запада, но получившая свое продолжение и развитие в руках русских мастеров – не перестает удивлять тонкостью и изяществом исполнения и в наши дня. Первые гравюры на металле, появившиеся в Петровскую эпоху, были резцовыми – их получали путем нанесения на поверхность металла резцом штрихов и линий. В дальнейшем резцовая техника сочеталась с пунктирной (когда вместо резца использовались пуансоны – с их помощью наносились точки различной величины, формы и глубины), с различными типами обработки поверхности медной доски, а также травления участков доски, предварительно покрытых кислотоупорным лаком. Сегодня культура гравюры на меди оказалась во многом утраченной из-за своей сложности и строгости принципов.
В архитектуре и оформлении городского пространства императорской России прочное место заняли и бронзовые скульптуры. Из бронзы изготовлен и знаменитый петербургский «Медный всадник» – творение французского скульптора Фальконе, воспетый А. С. Пушкиным.
Медные монеты прошлого
Монета 10 копеек, Сибирь, 1770 г.
IV. Домашнее задание.
§ 7 упр. 1– 3, сообщения о производстве и применении сплавов .
V. Закрепление
1. На какие две группы делятся металлы?
2. Сравните состав и свойства чугуна и стали.
В чем сходство и различие?
3. Медные изделия дома
Е. Н. Гамалицкая, МБОУ Тацинская СОШ №3, ст. Тацинская, Ростовская область.
Метки: Химия