Сообщение о металлах по географии

Обновлено: 05.07.2024

Вложение	Размер
Интегрированный урок география-химия	25.37 КБ

Предварительный просмотр:

Открытый интегрированный урок география-химия

(2016-2017 учебный год)

Цель : познакомить учащихся с основными промышленными способами получения металлов. Закрепить знания о металлах.

1) изучить структуру и значение черной металлургии

2) познакомить учащихся с основными рудами железа;

3) рассмотреть основные способы получения металлов;

1) способствовать развитию познавательных процессов учащихся: внимания, наблюдательности;

2) коммуникативных умений: устной монологической речи и диалога

1)способствовать развитию познавательного отношения к предмету

2) экологическое воспитание;

3) патриотическое воспитание.

I. Вводная часть

- Ребята, сегодня у нас необычный урок т.к. на нем мы будем использовать знания по химии и пополнять знания по географии. Этот урок – открытый, на нем присутствуют учителя нашей школы. Хочется, чтобы он был для вас интересным и познавательным.

Наша задача сегодня рассмотреть основные способы получения металлов; познакомиться с основными рудами железа, изучить структуру и значение черной металлургии.

1. Металлы в природе

-Ребята что мы знаем о металлах?

-Сколько всего металлов известно? -88

-Самый распространенный металл в природе? – алюминий.

- Посмотрим на СЛАЙД

-В математике есть таблица умножения, в русском языке алфавит, а в химии периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Что мы знаем о металлах как химических элементах периодической системы таблицы Д. И Менделеева?

- Дайте характеристику одного из металлов по периодической системе хим. элементов.

- У доски изобразите строение атомов и электронные конфигурации натрия и алюминия.

- Генетический ряд металлов выглядит следующим образом:

Посмотрим на СЛАЙД

-МЕТАЛ - ОКСИД МЕТАЛЛА- ГИДРОКСИД МЕТАЛА- СОЛЬ

На примере кальция напишите химические формулы, которые соответствуют его генетическому ряду.

- Решите цепочку превращений.

-Химическая активность металлов прослеживается по ряду активности металлов. Давайте вспомним слева самые активные металлы, далее - средней активности металлы, а за водородом - менее активные металлы.

Проведем небольшой опыт

-Кто напишет уравнение хим. реакции, которая только что произошла?

-Какой вывод можно сделать?

-Металлы 1 группы взаимодействуют с водой, в результате реакции образуется гидроксид и водород.

- Посмотрим на СЛАЙД . Объясните, почему натрий - активный металл.

-На внешнем энергетическом уровне атомы первой группы элементов содержат по 1 электрону, находящемуся на сравнительно большом удалении от ядра. Они легко отдают этот электрон, поэтому являются сильными восстановителями.

- Металлы первой группы основной подгруппы - очень активные металлы, в свободном виде в природе не встречаются, только в виде соединений т.к.они легко вступают с кислородом в химические реакции.

Из всего увиденного и сказанного можно говорить о основном химическом свойстве металлов: они все являются восстановителями, т.е с последнего энерг. уровня отдают свои электроны и становятся положительно заряженными. А вот, к примеру, кислород - это неметалл. Он стоит в 6 группе и это означает, что у него до заветной 8 на внешн энерг. уровне не хватает 2 электрона, и он является окислителем, так как принимает отрицательно заряженные частицы.

III. Новый материал

- В свободном состоянии в природе встречаются такие металлы, которые трудно окисляются кислородом воздуха, например платина, золото, серебро. Посмотрим на СЛАЙД , вот как они выглядят.

- Большинство металлов все же в природе существует в связанном состоянии в виде различных химических природных соединений – минералов. А минералы входят в состав горных пород и руд.

- Сегодня на уроке у нас пойдет речь о металлосодержащих полезных ископаемых – рудах. Что же такое руды?

Минералы, содержащие метал в количествах. пригодных для получения в промышленности метала, называют рудами. ( СЛАЙД )
На основании вышесказанного можно составить следующий логический ряд.

Посмотрим на СЛАЙД

Металл ––> минерал ––> руды
Природное
химическое соединение, содержащее металл

Среди металлов самый славный
Важнейший древний элемент.
В тяжелой индустрии главный,
Знаком с ним школьник и студент,
Родится в огненной стихии,
Расплав его течет рекой,
Важнее нет в металлургии -
Он нужен всей стране родной

О каком металле идет речь?

- А теперь, ребята, рассмотрим руды, содержащие железо. У вас на столах лежат листы наблюдений и коробочки с рудами железа.

Цель работы : рассмотреть важнейшие руды железа и отметить внешние признаки.

Работа выполняется в группах, поэтому необходимо распределить функции:

Ученик, выполняющий эксперименты

Ученик, который пишет наблюдения

-магнитные свойства с помощью скрепки

Сделать вывод, в какой руде самый высокий процент содержания железа

Учащиеся рассматривают коллекцию руд железа (работа в группах), выполняют по инструкции исследование физических свойств руд железа, записывают результаты в лист наблюдений, предварительно обсудив в группе. Работа в группах, с распределением функций участников: руководитель, выполняющий эксперименты, ученик, который ведет протокол, то есть пишет наблюдения. В процессе выполнения работы в группе коллективно выставляют каждому оценку. Результаты обсуждаются в классе

– Ребята, как вы думаете, из каких руд легче всего получить металл в чистом виде и почему?
Среди оксидных руд железа наиболее удобен для переработки магнитный железняк Fe3O4, так как там наибольший процент содержания железа по сравнению с другими образцами.

Металлы – простые вещества, обладающие высокими значениями электро- и теплопроводности, способностью хорошо отражать световые волны (что обуславливает их блеск и непрозрачность), пластичностью. В твердом состоянии обычно имеют кристаллическое строение (металлический кристалл); большинство кристаллизуется в плотноупакованных кубической и гексагональной решетках. Металлы обладают низкими энергиями ионизации атомов. В кристаллах химических соединений с другими элементами и в растворах металлы образуют положительные элементарные ионы; в сложных ионах и полярных молекулах атомы металлов являются центрами положительного заряда. В металлах присутствует металлическая связь. Эта связь обусловлена наличием валентных электронов, обладающих большой свободой движения в кристаллической решетке, образуемой положительными ионами металла. Очень прочна химическая связь в тяжелых переходных металлах, что определяет их высокие модули упругости, температуры плавления и кипения, механическую прочность. Металлическая связь позволяет осуществлять значительное смещение атомов из положения равновесия, обуславливая пластичность металлов; большое количество подвижных элементов обеспечивает их высокую тепло- и электропроводность.

Из 107 элементов периодической системы 83 – металлы. Металлы 1-ой группы главной подгруппы называются щелочными, 2-ой гр. гл. подгруппы (исключая Mg и Be) – щелочноземельными. Для металлов главных подгрупп характерно последовательное заполнение s- и p-электронных оболочек атомов, для металлов побочных подгрупп d-оболочек, для лантаноидов и актиноидов – f-оболочек.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Доклад по труду

Металлы и их применение

Нахождение в природе

Характеристика группы элементов

Физические свойства металлов

5.1. Черные металлы

5.2. Цветные металлы

Значение навыков выделения металлов

9.1. Общее применение металлов

Интересное о металлах и сплавах

Металлы и их применение

МЕТАЛЛЫ (от лат. metallum — шахта, рудник) — группа элементов, обладающая характерными металлическими свойствами, такими как высокая тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск.

В периодической системе Д. И. Менделеева из 118 элементов 87 являются металлами.

Они имеют решающее значение для нашего образа жизни, так как не только являются частью структур и технологий, но и важны для производства почти всех предметов.

Металл есть даже в человеческом теле. Такие элементы, как натрий, кальций, магний и цинк, необходимы для жизни, и, если они отсутствуют в наших телах, наше здоровье может быть в серьезной опасности. Например, кальций необходим для здоровых костей, магний — для метаболизма. Цинк усиливает функцию иммунной системы, а железо помогает клеткам крови переносить кислород по всему телу. Однако металлы в наших телах отличаются от металла в ложке или стальном мосте тем, что они потеряли электроны. Они называются катионами.

Металлы также обладают антибиотическими свойствами, поэтому перила и ручки в общественных местах часто изготавливаются из этих элементов. Известно, что многие инструменты делаются из серебра для предотвращения размножения бактерий. Искусственные суставы изготавливаются из титановых сплавов, которые одновременно предотвращают заражение и делают реципиентов сильнее.

2. НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ

Большая часть металлов присутствует в природе в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические соединения. Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением этого занимается наука металлургия . Металлургия различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов). Золото, серебро и платина относятся также к драгоценным (благородным) металлам . Кроме того, в малых количествах они присутствуют в морской воде и в живых организмах (играя при этом важную роль).

Известно, что организм человека на 3 % состоит из металлов. Больше всего в организме кальция (в костях) и натрия, выступающего в роли электролита в межклеточной жидкости и цитоплазме. Магний накапливается в мышцах и нервной системе, медь — в печени, железо — в крови.

3. ХАРАКТЕРИСТКА ГРУППЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Под металлами понимают совокупность неорганических химических веществ, обладающих характерными свойствами. Как правило, они включают следующее:

пластичность, относительная легкость механической обработки;

сравнительно высокая температура плавления;

роль восстановителя в реакциях;

низкая способностью к ионизации;

Разумеется, не все элементы этой группы обладают всеми этими свойствами, например, ртуть при комнатной температуре жидкая, галлий плавится от тепла человеческих рук, а висмут вряд ли можно назвать пластичным.

4. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

Все металлы (кроме ртути и, условно, франция) при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью. Так, некоторые щелочные металлы легко режутся кухонным ножом, а такие металлы, как ванадий, вольфрам и хром легко царапают самую твёрдую сталь и стекло.

Высокая теплопроводность металлов также зависит от подвижности свободных электронов. Поэтому ряд теплопроводностей похож на ряд электропроводностей и лучшим проводником тепла, как и электричества, является серебро. Натрий также находит применение как хороший проводник тепла; широко известно, например, применение натрия в клапанах автомобильных двигателей для улучшения их охлаждения.

Гладкая поверхность металлов отражает большой процент света — это явление называется металлическим блеском. Однако в порошкообразном состоянии большинство металлов теряют свой блеск; алюминий и магний, тем не менее, сохраняют свой блеск и в порошке. Наиболее хорошо отражают свет алюминий, серебро и палладий — из этих металлов изготовляют зеркала. Для изготовления зеркал иногда применяется и родий, несмотря на его исключительно высокую цену: благодаря значительно большей, чем у серебра или даже палладия, твёрдости и химической стойкости, родиевый слой может быть значительно тоньше, чем серебряный.

Цвет у большинства металлов примерно одинаковый — светло-серый с голубоватым оттенком. Золото, медь и цезий соответственно жёлтого, красного и светло-жёлтого цвета.

5. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТАЛЛОВ

Металлы делятся на две большие группы: черные и цветные металлы. Причем цветные металлы в свою очередь делятся на следующие группы: тяжелые, легкие, благородные или драгоценные, тугоплавкие, рассеянные, редкоземельные, радиоактивные.

5.1. ЧЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ

По сути, черные металлы — это сплав железа с углеродом, но помимо этого в составе есть и другие химические элементы, например сера, фосфор, кремний др. Существуют следующие сплавы:

Чугун . Различные химические элементы прямым образом влияют на свойства изделия. Так, сера с фосфором повышают хрупкость, а хромовые и никелевые присадки делают чугун более жаростойким и устойчивым к коррозии.

Сталь . Отличается от чугуна высокой пластичностью, а также высокими технологическими показателями.

5.2. ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ

Цветными металлами являются:

золото, серебро, платина (драгоценные (благородные) металлы);

медь, олово, свинец, цинк, кобальт, никель, ртуть, кадмий (тяжелые);

алюминий, титан, магний, литий, бериллий (легкие);

ниобий, молибден, цирконий, хром, вольфрам (тугоплавкие);

индий, галлий, таллий (рассеянные);

скандий, иттрий и все лантаноиды (редкоземельные);

радий, технеций, актиний, полоний, торий, франций, уран и трансурановые элементы (радиоактивные).

1. ДРАГОЦЕННЫЕ (БЛАГОРОДНЫЕ) МЕТАЛЛЫ представляют собой металлы, которые могут быть редкими или трудно добываемыми, а также экономически очень ценными.

Платина . Несмотря на свою тугоплавкость, она используется в ювелирных изделиях, электронике, автомобилях, в химических процессах и даже в медицине.

Золото . Этот драгоценный металл используется для изготовления ювелирных изделий и золотых монет. Однако он имеет много других применений. Он используется в медицине, производстве и лабораторном оборудовании.

Серебро . Этот благородный металл серебристо-белого цвета является очень ковким. в чистом виде является достаточно тяжелым, оно легче свинца, но тяжелее меди.

2. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ

Тяжелые металлы представляют собой металлические, встречающиеся в природе соединения, которые имеют очень высокую плотность по сравнению с другими металлами — по меньшей мере, они в пять раз больше плотности воды. Они токсичны для людей. Даже небольшие дозы могут привести к серьезным последствиям.

О самых опасных чуть подробнее:

Свинец . Это тяжелый металл, являющийся токсичным для людей, особенно для детей. Отравление этим веществом может привести к проблемам неврологического характера. Несмотря на то что когда-то он был весьма привлекательным из-за его гибкости, высокой плотности и способности поглощать вредное излучение, свинец был выведен из употребления по многим направлениям. Этот мягкий серебристый металл, который встречается на Земле, является опасным для людей и накапливается в организме в течение долгого времени. Самое страшное, что от него нельзя избавиться. Он сидит там, накапливается и постепенно отравляет тело. Свинец токсичен для нервной системы и может вызвать серьезное повреждение головного мозга у детей. Он широко использовался в 1800-х годах для создания макияжа и вплоть до 1978 года использовался в качестве одного из ингредиентов в краске для волос. Сегодня свинец используется в основном в больших батареях, в качестве экранов для рентгеновских лучей или изоляции для радиоактивного материала.

Медь . Это красновато-коричневый тяжелый металл, у которого есть множество применений. Медь по-прежнему является одним из лучших проводников электричества и тепла, и многие электрические провода сделаны из этого металла и покрыты пластиком. Монеты, в основном мелочь, также делают из этого элемента периодической системы. Острые отравления медью встречаются редко, но, как и свинец, она может накапливаться в тканях, что в конечном итоге приводит к токсичности. Люди, которые подвергаются воздействию большим количеством меди или медной пыли, также находятся в зоне риска.

3. ЛЕГКИМИ МЕТАЛЛАМИ называют металлы с небольшой плотностью.

Самый легкий металл в мире — литий . При комнатной температуре его плотность является самой низкой. Благодаря маленькой плотности он всплывает в воде и керосине. Литий содержится в морской воде и верхней континентальной коре.

При нормальных условиях литий представляет пластичный ковкий серебристый металл, настолько мягкий, что его можно разрезать ножом. Плавится при температуре 181°C. Он токсичен и активно взаимодействует с окружающей средой, поэтому не используется в чистом виде.

Алюминий имеет серебристо-белый цвет, обладает высокой пластичностью, тепло- и электропроводностью. Способен образовывать сплавы практически с любым металлом. Чаще всего используется вместе с магнием и медью. Многие его сплавы прочнее, чем сталь.

Алюминий слабо поддается коррозийным разрушениям благодаря образованию оксидных пленок. Он закипает при температуре 2500°C. Является слабым парамагнетиком. В природе металл содержится в виде соединений, его самородки встречаются исключительно редко в жерлах некоторых вулканов.

Магний . Что касается магния, то этот металл наделен, наоборот, весьма низкой пластичностью. Это сказывается на неудовлетворительной свариваемости. При этом магний легко поддается резанию, хотя механические свойства этого металла имеют низкий показатель. Как следствие — использование магния как конструкционного материала бывает затрудненным.

Магний обладает:

высокой температурой плавления;

способностью образовывать гидроокись при взаимодействии с влагой;

способностью образовывать сплавы (при этом механические показатели магния усиливаются, что существенно расширяет сферу его использования).

Титан является невзаимодействующим и используется как плакирующий материал в строительстве химических установок. Он отличается высокой устойчивостью против коррозии, окисляющих водных коррозионных сред. Высокая антикоррозийность образуется вследствие очень стабильного пассивированного оксидного слоя, который может быстро образоваться при слабых средствах окисления. Титановые сплавы отличаются высокой прочностью, прежде всего высокой жаропрочностью.

Бериллий имеет в 1,5 раза большую жесткость, чем сталь. Тормозные диски из бериллий вследствие высокой теплоемкости при одинаковых условиях остаются существенно более холодными, чем диски из стали.

В строительстве реакторов бериллий имеет значение из-за нейтронной проницаемости.
Бериллиевые окна применяются в рентгенотехнике и рентгеноаналитике, так как они поглощают лишь малое ионизирующее излучение. Как легирующий материал бериллий используется в медных материалах для изготовления высокообжигаемых литейных и деформируемых сплавов. Для материалов с бериллием, однако, установлены четкие границы применяемости из-за его вреда здоровью и окружающей среде. Бериллиевая пыль чрезвычайно ядовита и ведет к заболеваниям легких и кожным повреждениям.

4. ТУГОПЛАВКИЕ МЕТАЛЛЫ

Одни источники устанавливают пороговую величину как 4000 F. В переводе на привычную шкалу это дает 2204°C. Согласно этому критерию, к жаропрочным относятся только пять элементов: вольфрам, ниобий, рений, тантал и молибден. Например, температура плавления вольфрама составляет 3422°C.

Другое утверждение позволяет расширить класс температуростойких материалов, поскольку принимает за точку отсчета температуру плавления железа — 1539°C. Это позволяет увеличить список еще на девять элементов, включив в него титан, ванадий, хром, иридий, цирконий, гафний, родий, рутений и осмий.

5. РАССЕЯННЫЕ МЕТАЛЛЫ — это техническое название некоторых редких металлов, встречающиеся главным образом в виде примеси в различных минералах и извлекаемых попутно из руд других металлов или полезных ископаемых (углей, солей, фосфоритов и пр.). Рассеянные металлы даже при высоком содержании в земной коре, самостоятельных минералов, как правило, не образуют. Свойства редких металлов весьма разнообразны и необычайно ценны. Главным образом рассеянные металлы используют в сплавах с цветными металлами и используются в металлургии, химической и атомной промышленности, медицине, электротехнике.

6. РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ — это сравнительно небольшая группа элементов, которая насчитывает всего 17 представителей. Все они представлены веществами серебристо-белого цвета.

А к 1907 году было обнаружено уже 14 таких элементов.

Данные элементы используются в совершенно различных отраслях. Например, их широко применяют в стекольной промышленности. Во-первых, они повышают светопрозрачность стекла. Во-вторых, эти металлы используются для производства стекла специального назначения — стекла, поглощающие ультрафиолетовые лучи или пропускающие инфракрасные излечения. С помощь редкоземельных веществ производят жаростойкие стекла.

В нефтепереработке эти элементы выступают в роли катализаторов. Их используют также в химической промышленности для производства высококачественных красок, лаков и пигментов.

7. РАДИОАКТИВНЫЕ МЕТАЛЛЫ — это металлы, которые самопроизвольно излучают поток элементарных частиц во внешнюю среду. Этот процесс называют альфа(α), бета(β), гамма(γ) излучением или просто радиоактивным излучением .

Все радиоактивные металлы со временем распадаются и превращаются в стабильные элементы (иногда проходя целую цепочку превращений). У разных элементов радиоактивный распад может длиться от нескольких миллисекунд до нескольких тысяч лет.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам