Этот вопрос не переставал волновать человечество с тех пор, как каменный век сдал свои полномочия эпохе меди.
Первое знакомство с медью произошло в доисторические времена. Из медных самородков человек делал топоры, копья, щиты.
(Демонстрируется слайд №2 с фотографиями изделий из медных самородков).
В России медные рудники были на Дону, в Приднестровье, на Урале. Открытие и разработка месторождений меди на Урале связаны с именем Никиты Демидова. Опыт применения чистой меди показал многие недостатки этого металла и заставил задуматься над улучшением его качеств. Вот тогда на смену медному веку пришел бронзовый. Металлы одиночки уступил место сплавам.
(Демонстрируется слайд №3 с указанием темы урока).
Учитель определяет цели урока и его задачи.
Затем учитель задает ребятам вопрос: «Исходя из жизненного опыта скажите, что же такое сплавы?»
Учитель плавно подводит ребят к определению сплавов.
Дается формулировка: сплавы – материалы с характерными свойствами, состоящие из двух или более компонентов, из которых по крайней мере один – металл.
(Демонстрируется слайд №4, в котором отражено определение сплава).
Учитель сообщает, что при сплавлении различных металлов строение их изменяется: расстояние между атомами в узлах кристаллической решетки либо уменьшается, либо, наоборот, увеличивается.
Считается, что при этом появляются дополнительные силы, скрепляющие атомы в кристалле. Вот почему сплавы обычно более прочные, чем чистые металлы.
Рассмотрим состав и области применения различных сплавов.
Таблица 2.1 – Состав и области применения различных сплавов
| Вид | Состав | Применение |
| Чугун | Fe (93%); C (2-4,5%); Mn, Si, P, S | Изготовление литых деталей (трубы, колеса и т.д.), переработка в сталь |
| Сталь | Fe (93%); C (<2%); Mn, Cr, Ni, W, Si, Mo, V, Ti | В самолетостроении, изготовление инструментов, деталей для машин |
| Латунь | Сu,Zn (30-35%) | В самолетостроении |
| Дюралюминий | Al (95%) Mg, Cu, Mn | Изготовление деталей для машин, предметов домашнего обихода |
| Бронза | Cu – Sn; Cu – Al; Cu – Pb; Cu - Si | Изготовление частей машин, для художественных отливок |
(Демонстрируется слайд №5, в котором приведена данная таблица).
Учитель сообщает, что в металлургии железо и все его сплавы выделяют в одну группу под названием черные металлы; остальные металлы и их сплавы имеют техническое название цветные металлы.
Учитель отмечает, что такие сплавы, как чугун и сталь можно использовать не только для изготовления различных деталей для машин, но и в архитектуре и искусстве.
На данном этапе урокавыступает ученик с сообщением «Сталь: от оружия до…ювелирных изделий», содержание которого следующее:
С целью расширения возможностей применения стали в архитектуре и декоративно-прикладном искусстве разработаны различные приёмы ее декорирования, в частности окрашивание. Для получения «нержавейки» золотого, красного, синего или зеленого цветов сталь «окрашивают» погружением в концентрированный раствор хромовой и серной кислот. Сталь – основа современной техники. Но и в искусстве этот замечательный материал занял весьма достойное место.
В старину сталь считалась драгоценным металлом. Из нее в первую очередь делали оружие. Самым знаменитым был булат. Его родина – Индия. Македонцы, вторгшиеся в эту страну в IV веке до н.э., были поражены исключительной твердостью мечей индийского войска, во II –ой половине 17 века тульские чудо - изобретатели украшали оружие (шпаги, например) кружевным набором из ограненных стальных шариков. Изготовление их было исключительно сложным и трудоемким, зато переливы граней стальных бусин создавали полное ощущение блеска бриллиантов.
В I-ой половине 18 века начали выпускать художественные и бытовые, обычно затейливо украшенные вещи: мебель, зеркала, каминные экраны, самовары.
В XX веке сталь начали использовать для украшения интерьеров. Стальные барельефы, светильники использованы, например, для украшения станций метро в Санкт-Петербурге.
(Демонстрируется слайд №6 с фотографиями изделий из стали).
Затем учитель сообщает, что бронза в искусстве с глубокой древности. Мягкая медь, вступив в союз с оловом, превратилась в прочную и одновременно пластичную бронзу.
Учитель начинает свой рассказ о секретах колокольной бронзы. Издревле Русь славилась несметным количеством православных храмов. Неотъемлемая часть каждого из них – колокольня. Звон колоколов… Где и когда он раздавался впервые?
(Демонстрируется слайд №7 с фотографиями колоколен церквей в сопровождении фонограммы с записью колокольного звона).
Учитель сообщает, что ещё в IV-VI веках плавили колокольную бронзу в Египте. В русских летописях впервые упоминается о колоколах в 988 году. В 15 веке в Москве открылся пушечный двор для литья колоколов и пушек. Изделия прославились на всю Россию. На этом дворе Андрей Чохов отлил колокол Реут весом 32 760 кг, а также безымянный колокол весом 114660 кг. Обращает внимание на Царь-пушку, отлитую также им в 1586 году. Отмечает, что в архивах можно найти имена многих искусных русских мастеров литейного дела.
(Демонстрируется слайд №8 фотографиями колоколов, Царь-пушки крупным планом, а также краткая биография А. Чохова).
Главное достоинство всякого колокола – его благозвучность. Но отлить колокол требуемого тона и нужного веса было нелегко. Чуть ли не главным условием успеха был состав сплава. Бронза для колокола должна обладать высокой твердостью, чтобы обеспечить хорошее звучание при многочисленных ударах языка о края колокола, и при этом не быть хрупкой, она не должна подвергаться значительным деформациям, а также выкрашиваться при ударах.
В XX столетии был установлен состав колокольной бронзы:
Cu – 77–80%, Sn – 20-23%.
(Демонстрируется слайд №9 с диаграммой, отражающая состав колокольной бронзы)
Количество примесей (свинец, железо, никель и другие) зависит от чистоты загружаемой в плавильную печь шихты и не должно превышать 1%. А в старинных же колоколах, где содержание свинца доходило до 4%, а серебра – до 1%, примесей больше.
Очень часто в качестве сырья для отливки колоколов использовали старые колокола и медные монеты. При плавлении кусков бронзы происходит окисление олова до оксида олова, а для его восстановления в шихту вводили до 2% фосфора, который повышает прочность сплава без снижения его пластичности. Однако избыток фосфора делает бронзу хрупкой.
Учитель предлагает написать уравнения реакций данных процессов и составить окислительно-восстановительный баланс.
При этом на экране появляется соответствующий пункт (Слайд №10):
Sn + ? = SnO2
SnO2 + P = ? + ?
Учащиеся работают и в тетрадях, и возле доски.
Учитель повествует: с давних пор гуляет по свету молва, будто бы на редкость дивным и мелодичным звоном славится бронза, в которой присутствует серебро. Должно быть слышал об этом и Н.В. Гоголь, писавший в повести «Тарас Бульба» «Далеко разносится могучее слово, будучи подобно гудящей колокольной меди, в которую много повергнул мастер дорогого чистого серебра, чтобы далече по городам, лачугам, палатам и весям разносился красный звон» .
(Демонстрируется слайд №11 с высказыванием Н. В. Гоголя).
Учитель задает вопрос: «Действительно ли серебро помогало литейщикам поставить колоколу голос?» Оказывается, ни в одном старинном колоколе не найдено в заметных количествах этого драгоценного металла. Предполагают, что мастера, отлившие колокола, злоупотребляли доверчивостью набожных людей, делавших пожертвования серебром, и отправляли его в особые отверстия, минуя расплавленную массу. В настоящее время доказано, что серебро не только не улучшает звук колокола, но и вредит ему.
В конце урока учащимся предлагается выполнить несколько задач, которые отражены на экране.
Формулировка задачи: Мельхиор – сплав, содержащий 80% Сu и
20% Ni. Сколько нужно взять Сu и Ni для производства 25 кг мельхиора?(Слайд №12).
Учащиеся записывают условие задачи и сверяют его с записью на экране.
Далее учащимся предлагается задача на закрепление.
Формулировка задачи: Вес колокола Лебедь, отлитого Николаем Немчином в 1532 году, составляет 7,29 тонн. Определите, какое количество Sn (в молях) в нем содержится, если массовая доля этого металла в колокольной бронзе равна 20% ?
Учащиеся решают данную задачу в тетрадях, сравнивая ответ с записью на слайде №13.
Затем учащимся предлагается задача на нахождение массовой доли компонентов, один из которых вступает в химическое взаимодействие.
Формулировка задачи: Сплав бронзы, состоящий из алюминия и меди, масса которого 49,1 г, обработали соляной кислотой до прекращения выделения водорода (н.у). Объём образовавшегося газа оказался равен 6,72 л. Вычислите массовую долю каждого компонента в образце бронзы. (Слайды №14). Учитель вместе с ребятами разбирает решение задачи.
В заключение учитель зачитывает высказывание Бернарда Шоу (Слайд №15): «Теперь когда мы уже научились летать по воздуху как птицы, плавать под водой как рыбы, нам не хватает только одного: научиться ….» Чему? Жить на Земле как люди! Как вы это понимаете? Ребята высказывают свое мнение на данный вопрос.
В качестве домашнего задания предлагался соответствующий параграф.
Учитель подводит итоги.
Нами были разработаны методические указания с применением мультимедийного урока по теме: «Железо. Физические и химические свойства». По типу этот урок относился к уроку приобретения новых знаний. Были поставлены следующие цели: