04. Роль металлов в истории человечества. Применение металлов и сплавов

Урок посвящен изучению роли металлов в истории человечества. Из материалов урока вы узнаете, какую роль сыграли металлы в развитии цивилизации, познакомитесь с областями применения некоторых металлов и их сплавов.

Использование металлов в различные периоды

Металлы были известны человеку с древних времен, однако, их они не нашли применения, пока их не научились обрабатывать. В истории развития человечества по длительности и интенсивности использования соответствующих материалов выделяют каменный, медный, бронзовый и железный века:

Обратите внимание, медь – первый металл, который стали использовать для изготовления орудий труда и оружия. Почему медь, а не железо? Ведь железо гораздо более распространенный в природе металл, чем медь (массовая доля железа на Земле 4,1 %, а меди – 0,005 %).

Объясняется это двумя факторами. Во-первых, железо встречается в природе в самородном состоянии крайне редко, в отличие от меди. Слово «железо» в переводе с древнегреческого означает «звездный». В чистом виде железо в природе встречается в составе осколков метеоритов. Во-вторых, медь можно легко получить из медной руды.

Если смешать черный порошок оксида меди (II) с углем и нагреть пробирку в пламени спиртовки, то через некоторое время цвет порошка станет красным, т. е. образуется медь.

Легко представить, как древние люди на костре могли получить медь из медной руды.

Следующий период в истории человечества – бронзовый век. Бронза – это сплав меди с оловом. Бронза имеет ряд преимуществ перед медью, она тверже и прочнее.

С середины I тысячелетия до н.э. человек научился добывать железо из руды. Наступил железный век.

Благодаря металлам, производительность труда настолько возросла, что позволила высвободить одних людей для управления государством, других – для занятия ремеслом, литературой, искусством. Использование человеком металлов можно считать условием, предопределившим становление цивилизации.

Золото и серебро тоже издавна использовались человеком. Эти металлы использовали как эквиваленты обмена. Золото определяло могущество и власть.

Применение металлов и сплавов

Какие же свойства металлов позволяют их широко использовать? Это физические свойства металлов (пластичность, прочность, тепло- и электропроводность) и химические свойства (неспособность многих металлов взаимодействовать с окружающей средой).

В чистом виде металлы используют редко, чаще применяют сплавы металлов.

На данном этапе развития цивилизации наиболее широко применяемый металл – железо. Твердость чистого железа невелика, поэтому используют его сплавы, как правило с углеродом: чугуны (содержание углерода более 2% по массе) и стали (С – менее 2%).

Чтобы железо не подвергалось ржавлению при контакте с кислородом воздуха и водой, на его поверхность наносят слой другого металла, например цинка. Оцинкованным железом покрывают крыши домов, из него изготавливают кузов автомобиля.

Медь в чистом виде используют в тепло- и электротехнике. Например, из нее изготавливают электропровода. В основном, применяют сплавы меди – латунь и бронзу. Латунь – сплав меди с цинком. Ее используют в машиностроении и производстве бытовых товаров. Бронза, как уже было сказано, - сплав меди с оловом. Из нее делают водопроводные краны, различные детали механизмов, например часов, памятники, монументы.

Применение алюминия основано на его легкости, высокой электропроводности и химической стойкости. Его поверхность покрыта слоем прочной оксидной пленки, которая защищает металл от взаимодействия с окружающей средой. Недостаток алюминия – его мягкость. Поэтому чаще используют его сплавы с медью, магнием и марганцем. Такие сплавы называют дюралюминами. Дюралюмины используются в самолето- и автомобилестроении.

Список рекомендованной литературы

1. Емельянова Е. О., Иодко А. Г. Организация познавательной деятельности учащихся на уроках химии в 8-9 классах. Опорные конспекты с практическими заданиями, тестами: Часть II. – М.: Школьная Пресса, 2002. (с. 110-113)

2. Ушакова О. В. Рабочая тетрадь по химии: 8-й кл.: к учебнику П. А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О. В. Ушакова, П. И. Беспалов, П. А. Оржековский; под. ред. проф. П. А. Оржековского. - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006. (с. 56-59)

3. Химия. 8 класс. Учеб. для общеобр. учреждений / П. А. Оржековский, Л. М. Мещерякова, М. М. Шалашова. – М.: Астрель, 2012. (§19)

4. Химия: 8-й класс: учеб. для общеобр. учреждений / П. А. Оржековский, Л. М. Мещерякова, Л. С. Понтак. М.: АСТ: Астрель, 2005. (§§22,23)

5. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред. В. А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. – М.: Аванта+, 2003.

Полезные ссылки

1. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов

2. Химические наука и образование в России

Проверьте себя

1. с. 56-59 №№ 2, 3, 5, 6 из Рабочей тетради по химии: 8-й кл.: к учебнику П. А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О. В. Ушакова, П. И. Беспалов, П. А. Оржековский; под. ред. проф. П. А. Оржековского. - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006.