Урок по химии на тему «Сплавы»
9 класс
Автор Ким Наталья Викторовна
учитель химии высшей
квалификационной категории
МБОУ «СОШ №6» г. Нягани ХМАО-Югры
Цель урока: изучение многообразия сплавов; их свойств и областей применения сплавов.
Оборудование: коллекция «Металлы и сплавы», выставка открыток с изображением изделий из сплавов, периодическая таблица Д.И.Менделеева.
Ход урока.
I. Орг. момент.
II. Повторение.
Игра «Мозговой штурм» - на 5 минут класс разбивается на группы по 4 человека (две рядом расположенные парты). Каждая группа получает листок с заданием – загадкой на свойства металлов или определение самого металла. Через 5 минут группа зачитывает свой ответ к заданию. Можно разным группам приготовить похожие задания, тогда возможно обсуждение между группами.
Образцы заданий.
1. Как известно, после Бородинского сражения (26.08.1812 года) главнокомандующий русской армией генерал – фельдмаршал М.И.Кутузов (1745-1813 г.) принял очень нелегкое решение сжечь Москву: «Мы оставим Москву, но спасем армию, а значит, и всю Россию». Москва горела шесть дней. Погибло три четверти построек. Пожар уничтожил и монетный двор. Впоследствии, при разборке пожарища были обнаружены медяки, покрытые черным налетом.
Объясните причину образования черного налета на медных монетах? Можно ли его смыть? Если да, то как?
2. Хранение скоропортящихся продуктов сегодня не является проблемой благодаря холодильникам. Наши предки решали эту проблему, не имея сложной бытовой техники. Например, для того, чтобы сохранить куриные яйца дольше свежими, их обрабатывали раствором гашеной извести. Одну часть гашеной извести растворяли в 20 частях воды. Свежее яйцо окунали в полученный раствор. Когда яйцо высыхало, обработку повторяли.
Объясните процессы, происходящие с яйцом при длительном хранении на воздухе? Объясните, что происходит с яйцом после данной обработки?
3. Несколько лет назад из Летнего сада в С-Петербурге были убраны все подлинные статуи, являющиеся бесценными произведениями искусства, их заменили копиями.
Чем объяснить такое решение городских властей?
Какие компоненты воздуха приводят к разрушению мраморных статуй?
III. Содержание урока.
Сплавы - это материалы с характерными свойствами, состоящие из двух и более компонентов, из которых, по крайней мере, один - металл.
В большинстве случаев сплавы обладают более полезными свойствами, чем составляющие их чистые металлы. Получены десятки тысяч сплавов. В чистом виде металлы используют редко.
1. Свойства сплавов.
У бронзы, например, прочность выше, чем у составляющих ее меди и олова. Сталь и чугун прочнее технически чистого железа. 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.
2. Классификация сплавов.
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.
Сплавы чёрной металлургии.
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 (до 2%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 цветной металлургии.
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 целлюлозно-бумажной промышленности.
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.
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 (до 1%) - 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.
IV. Домашнее задание.
§7упр.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?
