как на практике используют пластичность металлов

22.07.202202.08.2022 admin 0 Comments

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Описание презентации по отдельным слайдам:

Простые вещества Металлы Учитель: Королева Н.С.

Цели урока: Повторить особенности строения атомов металлов и металлическую химическую связь Познакомить с общими физическими свойствами металлов Дать понятие об аллотропии

содержание Положение металлов в Периодической системе Д.И.Менделеева особенности строения атомов металлов металлическая химическая связь общие физические свойства металлов понятие аллотропии на примере олова проверим знания

Положение в Периодической системе Д.И.Менделеева Из 110 элементов – 88 металлы Li B Ниже диагонали B –At и элементы побочных подгрупп Fr At

Особенности строения атомов металлов 1-3 е на внешнем уровне большой Ra Ме0 – nе Ме+n

Химическая связь Металлическая в металлах и сплавах Ионная между ионами металла и неметалла

Общие физические свойства металлов Твердость Электропроводность Теплопроводность Металлический блеск Ковкость и пластичность Звон Цвет

3.Металлический блеск Самый блестящий-Hg Венецианские зеркала Менее блестящий-Аg Современные зеркала

4.Ковкость и пластичность Наиболее пластичные металлы- Au Ag Cu Sn Pb Zn Подсвечники из золота Очень хрупкие- Cr Mn Хром

5.Звон Самые звонкие- Ag Cu Au Царь-колокол

6.Цвет Черные – Fe и сплавы Чугунная решетка Цветные среди них драгоценные Au Ag Pt Золотые яйца работы К.Фаберже

Аллотропия олова Белое олово b-Sn (металл) Серое олово a-Sn (неметалл)

Отгадайте фамилию русского ученого, который сказал: «Металлом называется светлое тело, которое ковать можно». Ломоносов

Ответы: Вариант 1 1.б,г 2.а 3.в Вариант 2 1.в,г,е 2.б,д,а,ж 3.а

Источник

Пластичность, в чем она состоит, свойства, примеры, эксперименты

тягучесть это технологическое свойство материалов, позволяющее им деформироваться до растяжения; то есть разделение его двух концов без раннего перелома где-то посередине удлиненного участка. По мере удлинения материала его поперечное сечение уменьшается, становясь более тонким.

Поэтому пластичные материалы механически обрабатывают, чтобы придать им нитевидные формы (провода, кабели, иглы и т. Д.). На швейных машинах катушки с витыми нитями представляют собой домашний пример пластичных материалов; в противном случае текстильные волокна никогда бы не приобрели характерных форм.

Какова цель пластичности в материалах? Способность преодолевать большие расстояния или привлекательные дизайны, будь то для разработки инструментов, украшений, игрушек; или для транспортировки некоторой жидкости, такой как электрический ток.

Последнее приложение представляет собой ключевой пример пластичности материалов, особенно металлов. Тонкие медные провода (верхнее изображение) являются хорошими проводниками электричества, и наряду с золотом и платиной доступны во многих электронных устройствах для обеспечения их работы..

Некоторые волокна настолько тонкие (толщиной всего в несколько микрометров), что поэтическая фраза «золотые волосы» приобретает все истинное значение. То же самое касается меди и серебра.

Пластичность не была бы возможным свойством, если бы не было молекулярной или атомной перегруппировки для противодействия падающей растягивающей силе. И если бы его не существовало, человек никогда бы не узнал о кабелях, антеннах, мостах, которые исчезли бы, и мир остался бы в темноте без электрического света (помимо других неисчислимых последствий).

Что такое пластичность?

В отличие от пластичности пластичность заслуживает более эффективной структурной перестройки.

Почему? Потому что, когда поверхность, где натяжение больше, твердое тело имеет больше средств для скольжения своих молекул или атомов, образуя листы или пластины; в то время как когда напряжение сосредоточено во все меньшем поперечном сечении, молекулярное скольжение должно быть более эффективным для противодействия этой силе..

Не все твердые вещества или материалы могут это сделать, и по этой причине они разрушаются при испытаниях на растяжение. Полученные разрывы в среднем горизонтальны, в то время как из пластичных материалов конические или заостренные, признак растяжения.

Пластичные материалы также могут прорваться через точку напряжения. Это может быть увеличено, если температура повышается, так как тепло способствует и облегчает молекулярные слайды (хотя есть несколько исключений). Именно благодаря этим оползням материал может проявлять пластичность и, следовательно, быть пластичным.

Однако пластичность материала включает в себя другие переменные, такие как влажность, тепло, примеси и способ применения силы. Например, свежеплавленное стекло является пластичным, принимая нитевидные формы; но при охлаждении становится хрупким и может сломаться при любом механическом воздействии.

свойства

Пластичные материалы имеют свои собственные свойства, непосредственно связанные с их молекулярным расположением. В этом смысле жесткий металлический стержень и мокрый глиняный стержень могут быть пластичными, даже если их свойства сильно отличаются.

Тем не менее, все они имеют что-то общее: пластичное поведение до распада. В чем разница между пластиком и упругим предметом?

Эластичный объект обратимо деформируется, что происходит первоначально с пластичными материалами; но сила растяжения увеличивается, деформация становится необратимой, и объект становится пластичным.

С этого момента проволока или нить принимают определенную форму. После непрерывного растяжения его поперечное сечение становится настолько малым, а растягивающее напряжение слишком высоким, так что его молекулярные скольжения больше не могут противодействовать растяжению и в конечном итоге разрушаются..

Если пластичность материала чрезвычайно высока, как в случае с золотом, с помощью одного грамма можно получить провода длиной до 66 км, толщиной 1 мкм..

Чем длиннее проволока, полученная из массы, тем меньше ее поперечное сечение (если у вас нет тонны золота, чтобы построить проволоку значительной толщины)..

Примеры пластичных металлов

Металлы относятся к пластичным материалам с неисчислимым количеством применений. Триада состоит из металлов: золота, меди и платины. Один золотой, другой розовато-оранжевый, а последний серебряный. В дополнение к этим металлам есть и другие с более низкой пластичностью:

-Латунь (и другие металлические сплавы)

-Сталь (хотя на ее пластичность может повлиять, в зависимости от ее углеродного состава и других добавок)

-Свинец (но в определенных небольших температурных диапазонах)

Без предварительных экспериментальных знаний трудно определить, какие металлы действительно пластичны. Его пластичность зависит от степени чистоты и от того, как добавки взаимодействуют с металлическим стеклом.

Другие переменные, такие как размер кристаллических зерен и расположение кристалла, также рассматриваются. Кроме того, количество электронов и молекулярных орбиталей, участвующих в связи металла, то есть в «море электронов», также играет важную роль.

Взаимодействия между всеми этими микроскопическими и электронными переменными делают пластичность концепцией, которую необходимо глубоко проанализировать с помощью многомерного анализа; и вы найдете отсутствие стандартного правила для всех металлов.

Именно по этой причине два металла, хотя и с очень похожими характеристиками, могут быть или не быть пластичными.

Размер зерен и кристаллические структуры металлов

Зерна представляют собой кристаллические участки, которые не имеют заметных неровностей (зазоров) в своих трехмерных решетках. В идеале они должны быть полностью симметричными, а их структура должна быть четко определена..

Каждое зерно для одного и того же металла имеет одинаковую кристаллическую структуру; то есть металл с компактной гексагональной структурой, ГПУ, имеет зерна с кристаллами с системой ГПУ. Они расположены таким образом, что перед силой тяги или растяжения они скользят друг над другом, как если бы они были плоскостями, состоящими из мрамора..

Обычно, когда плоскости, состоящие из мелких зерен, скользят, они должны преодолевать большую силу трения; в то время как если они большие, они могут двигаться более свободно. Фактически, некоторые исследователи стремятся изменить пластичность некоторых сплавов посредством контролируемого роста их кристаллических зерен..

С другой стороны, что касается кристаллической структуры, то обычно металлы с кристаллической системой ГЦК (гранец по центру, или кубические по центру лица) являются наиболее пластичными. Между тем, металлы с ОЦК кристаллической структурой (кубическое тело, кубические с центром на гранях) или ГПУ, как правило, менее пластичны.

Например, и медь, и железо кристаллизуются с помощью ГЦК-компоновки и являются более пластичными, чем цинк и кобальт, оба с ГЦП-компоновками.

Влияние температуры на пластичность металлов

Высокая температура может уменьшить или увеличить пластичность материалов, и исключения также относятся к металлам. Однако, как правило, при размягчении металлов, тем больше возможностей превратить их в нити, не разрывая их..

Это связано с тем, что повышение температуры вызывает колебание металлических атомов, что приводит к объединению зерен; то есть несколько мелких зерен соединяются, образуя крупное зерно.

С более крупными зернами пластичность увеличивается, и молекулярные слайды сталкиваются с меньшим количеством физических препятствий.

Эксперимент по объяснению пластичности у детей и подростков

Пластичность становится чрезвычайно сложной концепцией, если начать анализировать под микроскопом. Итак, как вы объясните это детям и подросткам? Таким образом, что это кажется настолько простым, насколько это возможно, на ваших любопытных глазах.

Жевательная резинка и пластилин

До сих пор мы говорили о металлах и расплавленном стекле, но есть и другие невероятно пластичные материалы: жевательная резинка и пластилин..

Чтобы продемонстрировать пластичность жевательной резинки, достаточно схватить две массы и начать их растягивать; один слева, а другой справа. Результатом будет мост подвески жевательной резинки, который не сможет вернуться к своей первоначальной форме, если не будет разминать руками.

Тем не менее, наступит момент, когда мост в конечном итоге сломается (и пол будет испачкан жвачкой).

На изображении выше показано, как ребенок, нажимающий на контейнер с отверстиями, заставляет пластилин появляться, как если бы это были волосы. Сухое игровое тесто менее пластично, чем маслянистое; следовательно, эксперимент может состоять просто в создании двух дождевых червей: один с сухим пластилином, а другой увлажненный маслом.

Ребенок заметит, что маслянистый червь легче вылепить и набрать длину за счет своей толщины; Пока червь высыхает, он может несколько раз сломаться.

Пластилин также представляет собой идеальный материал, чтобы объяснить разницу между податливостью (лодка, ворота) и пластичностью (волосы, дождевые черви, змеи, саламандры и т. Д.).

Демонстрация с металлами

Хотя подростки не будут манипулировать чем-либо, возможность стать свидетелем образования медных проводов в первом ряду может стать для них привлекательным и интересным опытом. Демонстрация пластичности будет еще более полной, если мы перейдем к другим металлам и, таким образом, сможем сравнить их пластичность..

Далее все провода должны подвергаться постоянному растяжению до их точки разрыва. При этом подросток будет визуально подтверждать, как пластичность влияет на сопротивление проволоки разрыву..

Источник

Презентация для урока «Металлы»

Цель урока:Познакомить с общими физическими свойствами металлов

Просмотр содержимого документа
«Презентация для урока «Металлы»»

Положение в Периодической системе Д.И.Менделеева

B –At и элементы побочных подгрупп

Особенности строения атомов металлов

металла и неметалла

Общие физические свойства металлов

Ртуть- жидкий металл

хром Cr (царапает стекло)

щелочные металлы Li, Na, K, Rb, Cs

2.Электропроводность и теплопроводность Ag Cu Au Al Mg Zn Fe Pb Hg Электропроводность уменьшается

4.Ковкость и пластичность

Источник

Характеристика физических и химических свойств металлов

Занимая в таблице Менделеева I-II группы, а также побочные подгруппы III-VIII групп, атомы металлов способны отдавать валентные электроны, тем самым окисляться. По группе сверху вниз число электронных слоев увеличивается, радиус атомов растет, как и способность отдавать электроны (металлические свойства атомов). В периодах слева направо радиус атомов уменьшается, металлические свойства снижаются. Поэтому самыми активными металлами в периодах являются металлы I-II групп.

Физические и химические свойства металлов

Своими физическими, как и химическими, свойствами металлы обязаны строению кристаллической решетки. Она состоит из положительно заряженных ионов, которые постоянно колеблются вокруг определенного положения равновесия. Кроме того, имеются свободные электроны, которые перемещаются по всему объему. Именно благодаря им, для металлов характерны следующие свойства: металлический блеск, ковкость, пластичность, тепло- и электропроводность.

Из металлов изготавливают детали и инструменты, корпуса машин, зеркала, бытовую и промышленную химию.

Такое широкое применение на практике металлы нашли благодаря своим особым свойствам:

Подробное описание механических свойств

Механические свойства металлов не определяются расчетным путем. Для них существуют специальные экспериментальные процедуры, в ходе которых проверяется степень деформации, характер прочности, способность к пластичности и т.д.

К основным механическим свойствам относят:

Размер следа, возникшего при давлении, позволяет установить твердость исследуемого состава.

Важно обратить внимание на то, что понятие «прочность» не является синонимом «твердости». Не редки варианты, когда твердые предметы являются хрупкими.

К механическим свойствам металлов, например, железа, практики относят также такие характеристики, как наличие надежности, долговечности, практичности, живучести.

Эксплуатационные характеристики

Кроме общих физических свойств, металлы обладают такой особенностью, как эксплуатационные характеристики. Под этим понятием понимается показатель, демонстрирующий надежность, долговечность и практичность детали, конструкции, изготовленной из металла либо его сплава. Такой показатель формируется на основании обобщения результатов технических испытаний, разнопрофильных замеров.

К такой категории показателей относят жаропрочность, хладостойкость, стойкость к коррозии, антифрикционные характеристики, циклическая вязкость и т.п.

Под «износостойкостью» понимают способность материала, из которого изготовлены различные конструкции, противостоять абразивному износу, в т.ч. при наличии процессов трения поверхностей деталей (инструментов) при работе.

Группа металлов с циклической вязкостью способны выдерживать знакопеременные динамические давления. При этом они не разрушаются. Детали, изготовленные из таких металлов, — идеальный вариант для изготовления рессор автомобилей, пружин различных вариаций. Детали, изготовленные из металлов с циклической вязкостью, способны функционировать в неблагоприятных условиях длительные отрезки времени.

Определение понятия «Демпфирование» гласит, что металл способен гасить колебания, рассеивать их, а также противостоять направленным нагрузкам. К таким материалам относят серые литейные чугуны. Они годны для изготовления станин станков, кронштейнов и т.п.

Одной из общих эксплуатационных характеристик является жаропрочность. Краткое описание сводится к способности материалов выдерживать серьезные механические нагрузки, особенно при высоких температурах. Показатель жаропрочности определяется тугоплавкостью химических веществ. Для современных двигателей такая характеристика очень важна. В ходе самого процесса происходит ослабление химических связей, поэтому снижаются упругость, вязкость, твердость. В результате этого деталь постепенно приходит в негодность. Если в не жаропрочные углеродистые стали добавить в определенных количествах алюминий (магний, титан), они повысят жаропрочность до 600оС. Если же в состав материала вводить никель (кобальт), он будет устойчив вплоть до 1000оС.

Жаростойкость характеризует способность металла не подвергаться коррозии. Насколько велика жаростойкость, можно определить по глубине коррозии. Высокой устойчивостью обладают легированные стали, чугуны, сплавы с хромом, никелем, вольфрамом, ванадием. Эти элементы проявляют жаростойкость при 800-1000оС и выше.

Хладностойкость показывает, насколько материал может сохранить вязкость при отрицательных температурах.

Антифрикционность является свойством, показывающим, насколько материал способен снизить трение между соприкасающимися поверхностями в механизмах и деталях. Антифрикционные материалы используют для изготовления подшипников для различных механизмов.

Прирабатываемость — возможность конструкций, изготовленных из определенных материалов, «подстраиваться» в рабочем процессе, например, увеличивать площадь соприкосновения, уменьшать температуру поверхности или давление на нее.

Таблица, примеры

Физические свойства металлов изучались давно и серьезно. Сегодня существуют различные таблицы, содержащие обобщенные данные о химических свойствах, механических и эксплуатационных характеристиках. Например, в электрохимическом ряду напряжения металлов они расположены в порядке уменьшения своей восстановительной способности.

Прочие свойства металлов отражены в таблице.

ρ 5000 кг/м3 – тяжелые металлы: Zn, Fe, Ni, Cr, Pb, Ag, Au, Os

Самый легкий металл — литий:

самый тяжелый — осмий:

Твердость некоторых металлов по шкале Мооса:

Самые мягкие металлы: K, Rb, Cs, Na

самый твердый металл — Cr (режет стекло)

Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe

В ряду наблюдается уменьшение пластичности

Из пластичного золота можно изготовить фольгу толщиной

Тпл > 1000°С – тугоплавкие металлы: Au, Cu, Ni, Fe, Pt, Ta, Nb, Mo, W;

Существуют таблицы, которые связывают общие физические свойства и электронное строение их атомов, а также положение в таблице Д.И.Менделеева.

Источник

План-конспект урока «Положение металлов в ПС и физические свойства металлов»

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Методическая разработка урока по теме

« Положение металлов в ПС и физические свойства металлов.»

Учителя химии, высшей категории

Муниципального бюджетного образовательного учреждения «Средняя общеобразовательная школа № 6 с углубленным изучением отдельных предметов»

Беляевой Альбины Михайловны

Проведение интегрированных уроков в старшей школе является распространенной формой совместной работы учителей-предметников. Интеграция химии может проводиться с самыми разными предметами, где возможны точки соприкосновения наук: география и химия, химия и математика, химия и физика, химия и биология и другие. Это способствует лучшему восприятию учебного материала учащимися, показывает межпредметные связи, учит использовать знания разных предметов, дает творческое пространство для учителей-предметников, их взаимодействию и решению общих задач воспитания и образования.

Урок может проводиться и без привлечения учителей – предметников.

закрепление знаний о строении атомов металлов, их положении в Периодической системе, о закономерностях изменения свойств химических элементов в периодах и группах;

формирование представлений учащихся о металлической связи, о металлической кристаллической решётке, о физических свойствах металлов;

развитие умений учащихся приводить сравнения и аналогии, подмечать черты сходства и различия свойств веществ.

Тип: формирование новых знаний, интегрированный урок учителей МХК, литературы и химии

Методы: презентация, проблемная беседа, демонстрационный эксперимент, практическая работа, тестирование.

Оборудование: таблицы: «Периодическая система химических элементов», «Металлическая химическая связь», коллекции металлов, макет кристаллической решётки, справочники, компьютер, проектор.

Реактивы: Al (гран.), Zn (гран.), медная и железная проволоки, парафин, спички, спиртовка, штатив, щипцы, растворы солей натрия, меди, кальция, стронция;

План урока

I этап. Ориентировочно – мотивационный

В глубокой древности люди обратили внимание, что металлы обладают замечательными свойствами: их можно было расплавить на костре и придать любую форму, сплющить, заострить края, проделать в них отверстие, а их твердость, делает изделия несгибаемыми даже в самом жарком бою. Преимущество металлов перед обработанным камнем были замечены древними земледельцами, скотоводами и охотниками. Поэтому век каменный уступил своё место векам медному, бронзовому, железному. Без металлов современная жизнь немыслима. Металлы это не просто материалы для машин и механизмов, мостов и железных дорог.

Металлы – это часть нашей духовной культуры. Сколько замечательных памятников, скульптур, сооружений сделано из металлов и их сплавов. Кто не знает такие замечательные творения скульпторов: памятник Минину и Пожарскому, Медный всадник, Эйфелевая башня, Статуя свободы. Металлам мы обязаны волшебным звоном колоколов. Церкви в России строились на самом видном месте. Венчал строение позолоченный купол. Вспомним великолепные произведения мастеров литейного искусства – Царь – пушку Московского Кремля, отлитую из бронзы А.Чоховым, Царь – колокол, отлитый отцом и сыном Моториными, знаменитый узор решётки Летнего сада Санкт – Петербурга. (слайды с фотографиями, учащиеся определяют памятники культуры.).

Торговали мы булатом
Чистым серебром и златом.
А.Пушкин

Ночевала тучка золотая
На груди утёса великана…
М.Лермонтов

Братний в золоте кафтан,
В серебре мой сарафан.
А.Блок

На рукомойнике моём
Позеленела медь…
А.Ахматова

А за окошком в первом инее
Лежат поля из алюминия.
А.Вознесенский

Я не слыхала звонов тех,
Что плавали в лазури чистой.
Семь дней звучал то медный смех,
То плач струился серебристый.
А.Ахматова

В синем небе, колокольнями проколотом,-
Медный колокол, медный колокол,
То ль возрадовался,
То ли осерчал…
Купола в России –
Кроют чистым золотом,
Чтобы чаще Господь замечал.
В.Высоцкий.

Почему металлы заняли такое важное место в нашей жизни, в нашей истории, в нашей культуре? Какими удивительными свойствами они обладают? Почему они нашли такое широкое применение? В чём заключаются особенности строения металлов?

На эти вопросы мы попытаемся ответить на уроке. Тема урока « Металлы и их физические свойства”.

II этап. Информационно – исполнительский

Отвечая на заданные вопросы, учащиеся выдвигают разные предположения.

Вывод: свойства веществ определяются их строением.

Рассмотрим положение металлов в Периодической системе и особенности их строения». (Таблица «Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева»)

Где в Периодической системе располагаются элементы – металлы?

Что общего в их строении?

Что значит проявлять металлические свойства?

Как изменяются свойства химических элементов в периодах?

Как изменяются свойства химических элементов в группах?

Вывод: В Периодической системе металлы располагаются в левом нижнем углу относительно диагонали бор-астат, имеют больший радиус, удаление электронов от ядра, 1-3 электрона на внешнем уровне, отдача электронов с внешнего энергетического уровня, металлы – восстановители.

Рассмотрим особенности строения металлов в кристаллическом состоянии. (Макет кристаллической решетки)

металлическая кристаллическая решётка

металлическая химическая связь – связь за счёт свободно движущихся электронов.

Вывод: общие физические свойства металлов объясняются наличием подвижных электронов, т.е. строение определяет свойства.

Как же выглядят металлы? Приступаем к практическому изучению физических свойств металлов.

Практическая работа ”Рассмотрение образцов металлов”.

обсуждение результатов работы, выводы.

Рассмотрите выданные вещества. В каком физическом состоянии они находятся?

Определите цвет веществ, прозрачность.

Как выражена способность вещества отражать свет?

Поднесите магнит к образцам металлов. Какое вещество притягивается магнитом?

Найдите по справочным таблицам значения температур плавления и плотности выданных образцов.

Почему кастрюли делают из металлов? Почему металлической ложкой можно обжечься, а деревянной нет?

Почему металлы используют в проводах?

Сделайте вывод: какими общими физическими свойствами обладают предложенные металлы?

Результаты исследования занеси в таблицу.

Самый твердый металл – хром, самый мягкий металл – галлий.

металлический блеск (из-за отражения света от их поверхности).

Самые блестящие металлы- серебро и платина.