[pic]
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №18»
Исследовательская работа
««Изюминка» химического элемента»
Выполнила:
Раевская Александра
ученица 8 «В» класса
МБОУ «СОШ №18»
Научный руководитель:
Еналиева Галия Шавкатовна,
учитель физики
Добрый день, уважаемый Председатель и члены Комиссии!
Вашему вниманию представляется исследовательская работа на тему:
«« ИЗЮМИНКА » химического элемента».
Предмет исследования - металлургия.
Объект исследования - химические элементы.
Гипотеза-значение химического элемента для современного мира.
Цель исследования - познать «мир» данного элемента, его «ИЗЮМИНКУ» и донести до общества его «богатство» и значимость…
Достижению поставленной цели способствовала реализация ряда задач:
Собраны и систематизированы данные различных теоретических источников по теме.
Исследовать металлургию как междисциплинарную область фундаментальной и прикладной науки и техники.
Провести социологические исследования учащихся 8-11 классов.
Сделать выводы и оформить результаты исследования.
Обобщить и систематизировать собранные материалы для того, чтобы использовать их на уроках и во внеурочной деятельности.
В процессе работы над заявленной темой использовались элементы теоретических, эмпирических методов исследования, а также научно обоснованные методы исследования, так как цель, задачи и характер работы предполагают использование комплексной методики анализа материала.
[pic]
Металлургия.
Металлургия – это основа многих сфер промышленности. [pic]
Россия – страна, обладающая мощной цветной металлургией.
Металлургические базы России:
Уральская
Сибирская
Центральная [pic]
В древности для создания изделий труда и оружия человек стал обрабатывать первые металлы: самородное золото, серебро, медь и метеоритное железо. Но немногочисленные находки не могли удовлетворить потребностей постоянно развивающегося человеческого общества. Так совершенствование способов обработки металлов стало важнейшим в истории цивилизации.
В более широком смысле металлургия - область науки и промышленности, занимающаяся добычей металлов из руд, переработкой металлоотходов и изготовлением из полученных металлов и сплавов разнообразных металлических изделий. [pic]
Через века и тысячелетия человек пронесет уважение к металлу и мастерам, добывающим и обрабатывающим его.
Старинная легенда повествует о таком случае. Когда закончилось строительство Иерусалима храма, царь Соломон устроил пиршество, на которое пригласил всех мастеров, принимавших участие в этой грандиозной стройке.
Долгим был спор – кто из строителей самый главный?
Каменщик, землекоп, кузнец, плотник...
« Кузнец! Благодаря инструментам им выполненным, был воздвигнут храм» – воскликнул мудрейший царь и усадил кузнеца рядом с собой на парчовые подушки и поднес ему чашу, полную вина.
[pic]
Древние металлурги (с 15 века до н.э.) подметили любопытную закономерность: если в меру науглероженное железо нагреть докрасна, а потом быстро погрузить в какую-либо жидкость, например воду или масло, то металл становится намного прочнее.
Печи древних мастеров. [pic] [pic]
Грузия - в результате раскопок были обнаружены плавильные печи и формы для разливки металла, относящиеся к 4 веку до н.э. Древние металлурги выплавляли прочный металл с добавкой марганца, были найдены предметы из железа и бронзы.
В наши дни металлургическое производство представляет сложный комплекс разнообразных технологий, которые можно разделить на три этапа:
подготовка добытой из недр земли руды.
извлечение металла из руды методами высоко- и низкотемпературной металлургии; производство сплавов;
изготовление из металлов и сплавов изделий способами обработки давлением.
Металлизация - процесс осаждения распыленного струей газа жидкого металла на поверхность изделия. Применяют для восстановления изношенных поверхностей деталей машин, для защиты поверхности от коррозии, изнашивания, в декоративных целях. [pic]
Выдающиеся ученые металлурги: [pic]
М. В. Ломоносов – первый русский учёный-естествоиспытатель мирового значения, химик и физик, астроном, поэт. Пионер автоматики в России
[pic]
И. И. Ползунов - русский изобретатель, создатель первой в России паровой машины и первого в мире двухцилиндрового парового двигателя.
[pic]
П. М. Обухов - Русский потомственный дворянин, действительный статский советник, горный инженер, учёный-металлург, открывший способ получения высококачественной стали. Основатель крупного производства литой стали и стальных орудийных стволов в России.
Металлы
Металлы – (с греч. жила) вещества, хорошо проводящие электрический ток. [pic]
Отличительное свойство металлов – особый характер движения электронов.
Большинство изделий, машин, сооружений, которыми пользуется человек, изготовлено из металлов. Это машиностроение: автомобильный, железнодорожный, авиационный, водный и трубный виды транспорта, станки, сельскохозяйственные машины; приборостроение: аппаратура связи, радиоэлектроники и др.; объекты энергетики: атомные, тепло- и гидроэлектростанции, линии электропередач, предприятия нефтегазового комплекса, магистральные газо - и нефтепроводы; объекты промышленного и гражданского строительства, а также многие предметы быта. Основа конструкции самолета, двигателя, ракеты.
Без металлов жизнь современного человека невозможна.
Металлы делят на две группы: черные и цветные.
К группе черных металлов относят железо и его сплавы, а также марганец, ванадий, хром.
Все остальные металлы составляют группу цветных.
В свою очередь цветные металлы подразделяются на следующие подгруппы:
Тяжелые цветные металлы: медь, никель, свинец, олово, цинк, кадмий, кобальт, мышьяк, сурьма;
Легкие цветные металлы: алюминий, магний, натрий, а также бериллий, литий, барий, кальций, стронций, калий;
Благородные металлы: золото, серебро, платина, осмий, иридий, родий, рутений, палладий;
Редкие металлы:
тугоплавкие: титан, цирконий, гафний, ниобий, тантал, молибден, вольфрам, рений;
рассеянные: галлий, таллий, германий, селен, теллур, индий, рубидий, цезий;
редкоземельные: скандий, иттрий, лантан и лантаноиды (14 элементов от церия до лютеция);
радиоактивные: радий, актиний, актиноиды (торий, протактиний, уран и заурановые элементы), полоний.
Используя один метод исследования металлов, невозможно получить информацию о всех их свойствах.
Используются методы количественного анализа.
1. Если не требуется большой точности, то используют спектральный анализ.
Спектральный анализ основан на разложении и исследовании спектра электрической дуги или искры, искусственно возбуждаемой между медным электродом и исследуемым металлом.
Зажигается дуга, луч света через призмы попадает в окуляр для анализа спектра. Цвет и концентрация линий спектра позволяют определить содержание химических элементов.
Используются стационарные и переносные стилоскопы.
2. Более точные сведения о составе дает рентгеноспектральный анализ.
Проводится на микроанализаторах. Позволяет определить состав фаз сплава, характеристики диффузионной подвижности атомов.
Металловедение – наука о металлах.
[pic]
26Fe – железо
Железо – металл войны, труда, искусства. Железо как элемент жизнедеятельности организма.
Простое вещество железо – ковкий металл серебристо – белого цвета с высокой химической реакционной способностью: железо быстро коррозирует при высоких температурах или при высокой влажности на воздухе. В чистом кислороде железо горит, а в мелкодисперсном состоянии самовозгорается на воздухе.
Диодор Сицилийский описывает необычный способ получения стали иберийскими кельтами. «Они закапывали кованые железные пластины в землю и держали их там до тех пор, пока ржавчина не съедала все слабые части. Из оставшихся более прочных частей они ковали превосходные мечи и другое оружие». А также сталь для «осталивания» инструментов и оружия кельты получали науглероживанием железа в огне древнего угля.
Двухвалентное железо содержится в гемоглобине - веществе обеспечивающем кислородом ткани живых организмов. При недостатке железа человек начинает быстро утомляться, возникают головные боли, появляется плохое настроение.
Целебные качества с давних пор приписывались железу и благодаря его замечательным магнитным свойствам.
Через века и тысячелетия человек пронес уважение к железу и людям, добывающим и обрабатывающим его.
Первое железо, попавшее еще в глубокой древности в руки человека, было, по-видимому, не земного, а космического происхождения: железо входило в состав метеоритов, падавших на нашу планету.
Железо и сталь издавна применялись в качестве строительного материала. Фермы мостов и опоры электропередач, железнодорожные вагоны, трубы тепловых электростанций, спуск на воду океанских лайнеров и запуск космических кораблей.
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
79Au - золото
Золото – благородный металл насыщенного желтого цвета с характерным блеском.
Физические свойства:
Мягкий металл желтого цвета
Тяжелый металл (p=19,32г/см3)
Температура плавления 1064,18 градусов
Температура кипения 2856 градусов
Химические свойства:
Инертный металл
Не образует оксидов
Устойчивая степень окисления золота в соединениях +3
Золото! Ни один другой металл не играл столь зловещей роли в многовековой истории человечества. За право владеть им велись кровопролитные войны, уничтожались целые государства и народы, совершались тяжкие преступления. Сколько горя, страданий и мук принес людям этот красивый желтый металл…
[pic]
История золота - это история цивилизации. [pic]
Первые крупицы этого металла попали в руки людей несколько тысячелетий назад, и тогда же он был возведен человеком в ранг драгоценного.
Самой богатой золотом страной древнего мира считался Египет. Приблизительно два с половиной тысячелетия назад появились первые золотые монеты.
[pic]
Золото, которым славилась великая империя инков, считалось у них священным металлом, металлом бога Солнца.
Добыча золота в России началась в середине 18 века, после того как в 1745 году крестьянин Ерофей Марков во время поисков хрусталя для Троицкой лавры открыл на берегу уральской реки Березовки первое месторождение этого металла. Урал стал колыбелью отечественной золотопромышленности .
[pic]
Золото - один из самых тяжелых металлов.
Чистое золото - очень мягкий и пластичный металл. Кусочек его величиной со спичечную головку можно вытянуть в проволоку длиной более трех километров или расплющить в прозрачный голубовато-зеленый лист площадью 50 квадратных метров.
Золото часто называют «царем металлов», окружают ореолом славы, ценят и почитают. И тем не менее судьба его незавидна: ведь золото - вечный узник.
[pic]
29Cu - медь
Медь - ковкий металл желтого цвета с красноватым отливом, хорошо проводит электричество и тепло.
В природе встречается в самородном виде. Малая температура плавления.
Медь вместе с золотом, серебром, железом, оловом, свинцом и ртутью входит в «великолепную семерку» металлов. Малахит является одним из минералов меди - металл, с которым неразрывно связана вся история цивилизации. [pic]
Медь обладает хорошей ковкостью, сравнительно легко обрабатывается. Постепенно человек научился добывать медь из руд. Медь можно встретить в трансформаторе и автомобильном двигателе, в телевизоре и радиоприемнике, в сложнейших электронных устройствах и металлообрабатывающих станках. [pic]
Медный век: техники горячей ковки и литья. Этому способствовало развитие гончарного производства. Человек научился создавать печи и керамические формы для отливки меди, что и легло в основу зарождения металлургии. Поэтому следующим важным этапом в истории металлургии стала добыча меди и других металлов из горной породы. [pic]
[pic]
Имеются доказательства того, что уже в V тыс. до н. э. залежи меди разрабатывались в Центральной Югославии и Центральной Болгарии. Но медные изделия были достаточно мягкими и легко гнулись. Вероятно, бронза была открыта случайно, когда в тигель, в котором плавилась самородная медь, попало немного олова. Новый материал по своим свойствам существенно превосходил медь.
В истории войн бронза занимает особое место. Из нее изготавливали оружия бронзового века, в том числе длинные мечи. Изделия сложной формы проще было отлить из бронзы, нежели выковать из железа.
[pic]
13Al – алюминий
Алюминий - легкий металл серебристо - белого цвета, легко поддающейся формовке, литью механической обработке. Обладает высокой тепло - электропроводностью стойкостью к коррозии.
Алюминий обладает еще одним ценным свойством: он не разрушает витамины. Поэтому из него изготовляют аппаратуру для маслобойной, сахарной, кондитерской, пивоваренной промышленности. Уже создана алюминированная ткань, которая обладает замечательным свойством: она «умеет» и согревать, и охлаждать. [pic]
Физические свойства:
Плотность алюминия = 2,7 г/см3
Температура плавления 658 градусов
Температура кипения 2500 градусов
Применение:
Тепловое оборудование [pic]
Изготовление зеркал
Столовые приборы
Военная промышленность
Ювелирные изделия
[pic]
47Ag - серебро
Серебро - ковкий, пластичный благородный металл серебристо-белого цвета.
Серебро обладает замечательным свойством. Будучи растворено в воде, оно убивает находящиеся в ней болезнетворные бактерии. Древние римляне начали чеканить серебряные монеты с 269 года до н. э. [pic]
Серебро издавна применяли и в ювелирном деле: из него изготовляли чайные и столовые сервизы, кубки, бокалы, пудреницы, портсигары, табакерки и другие предметы роскоши. Славились школы резьбы и чеканки по серебру новгородских серебряных дел мастеров.
[pic]
[pic]
[pic]
С середины прошлого века и по сей день серебро используют в производстве зеркал. Стекло, покрытое тонким слоем серебра, обладающего максимальной из всех металлов отражательной способностью, служит не только предметом нашего быта, но и инструментом врачей, деталью телескопов, микроскопов и других оптических приборов. Из него делают проволоку для точнейших физических приборов, изготовляют наиболее ответственные клеммы разнообразных реле, серебряными припоями паяют важные детали радиоаппаратуры. [pic] [pic]
Серебро настолько пластично, что из него можно изготовить прозрачный листик толщиной всего 0,00003 сантиметра, а серебряная крупица, которая весит 1 грамм, может быть превращена в проволоку длиной около 2 километров!
Чистое серебро - красивый белый металл.
[pic]
Использованная литература
Ю.Г. Гуревич « Металлурги изобретают »
Г.Д. Харлампович « Черный хлеб металлургии »
Л.М. Вишневецкий « Металлург нажимает кнопку »
Ю.И. Равлин « Металлы и их заменители »
Н.И. Шалимова « Черная металлургия - что это?»
В.С. Власов « Металловедение »
А.В. Третьяков « О прокате металлов »
С. И. Венецкий « От костра до плазмы »
Б.И, Казаков « Осколки Луны »
Г.Н. Фадеев « Мир металлов и сплавов »
В.В. Алексеев « Металлургия Урала с древних времен до наших дней »
С.И. Венецкий « Рассказы о металлах »
Б.А. Кузьмин « Технология металлов и конструкционные материалы »
А.Б. Мигдал « Энциклопедический словарь юного физика »
Т.С. Хачатуров « Энциклопедический словарь юного техника »
Ш.Я. Коровский «Летающие металлы »
М. Беккерт « Железо »
С.И. Венецкий « В мире металлов »
Интернет ресурсы:
https://yandex.ru/images/
