18. Kovy – železo, měď, hliník

Masarykova základní škola Klatovy,
tř. Národních mučedníků 185, 339 01 Klatovy;  376312154, fax 376326089
E-mail: [email protected]; internet: www.maszskt.investtel.cz
Kód přílohy – vzdělávací
materiál – č. šablony/č. sady/č.
materiálu:
Autor:
Vzdělávací oblast – předmět:
Ročník, cílová skupina:
Téma DUM:
Druh učebního materiálu:
Časová náročnost:
Potřeby pro realizaci:
Anotace, základní pojmy:
Datum vytvoření:
Ověřeno ve výuce (datum,
třída, jméno ověřovatele):
VY_32_INOVACE_CH8SA_01_03_18
Mgr. Emilie Salvetrová
Člověk a příroda - chemie
VIII. ročník; 13 – 14 let
Kovy – železo, měď, hliník
Prezentace s interaktivitou
1 vyučovací hodina
Interaktivní tabule, SMART Notebook, periodická tabulka
prvků, pomůcky pro pokus – reakce mědi s kyselinou
dusičnou.
Opakování základních pojmů – uhlovodíky a paliva,
pohonné hmoty, kovy – železo (výskyt, železné rudy,
vlastnosti, výroba surového železa a oceli, vysoké pece,
popouštění a kalení), měď – vlastnosti, slitiny, užití, hliník
– vlastnosti, užití.
06. 05. 2012
18.05.2012 a 25.05.2012; VIII. A; Mgr. Emilie Salvetrová
18.hodina,kovy.notebook
July 10, 2012
18. hodina, kovy
Odpovězte na uvedené otázky
Mar 19­7:45 AM
Odpovědi:
Uhlovodíky ­ sloučeniny uhlíku a vodíku, C čtyřvazný, H jednovazný, třídění uhlovodíků.
Polokovy ­ vlastnosti kovů i nekovů, kovový lesk, ale nejsou tažné, kujné, špatné vodiče elekt. proudu a tepla.
Aromatické uhlovodíky = areny
­ vysoce hořlavá, toxická a karcinogenní kapalina
benzen
Užití:
­ výroba léčiv, plastů, výbušnin, jako rozpouštědlo
toluen
naftalen
­ vysoce hořlavá, zdraví škodlivá kapalina,
­ zneužití ­ inhalační droga.
­ zapáchající pevná látka,
­ zdraví škodlivá, sublimuje
Užití:
­ dezinfekční látka (proti molům ­ insekticid),
­ výroba barev
Výfukové plyny
fosilní (ropa, uhlí, zemní plyn)
paliva
alternativní (biopaliva, vodík, LPG, CNG)
Spalování benzinu + spalování nafty
CO2; H2O + CO; NOx; plynné uhlovodíky
Zdraví člověka:
­ dýchací cesty, působení jedovatých látek a rakovinotvorných látek, vznik přízemního ozonu
Životní prostředí:
­ vznik kyselých dešťů, emise skleníkových plynů
Katalyzátory v automobilech ­ přeměna výfukových plynů na CO2, dusík a vodní páru
5 5­15:25
1
18.hodina,kovy.notebook
July 10, 2012
Alkalické kovy ­ sodík
­ patří mezi nejrozšířenější prvky na Zemi (výskyt ­ sloučeniny)
­ reaktivní prvek (s), samozápalný na vzduchu,
­ uchovává se pod petrolejem (ocharana před O),
­ kov, na řezu stříbrolesklý, vede elektrický proud,
­ měkký (dá se krájet nožem),
­ prudce reaguje s vodou.
Pohonné hmoty
benzín
­ směs kapalných uhlovodíků C5 až C11; složení podle druhu a zpracování ropy (alkany až 65 %; cykloalkany až 25 %; areny až 15 %),
­ vysoce hořlavá, zdraví škodlivá kap.
Nafta
­ získává se při destilaci ropy, zdraví škodlivá látka; směs kapalných uhlovodíků C12 až C22
5 5­15:32
Železo Fe
Výskyt:
­ v přírodě je železo nejrozšířenějším těžkým kovem. V zemské kůře se vyskytuje pouze ve formě sloučenin, průměrný obsah železa v zemské kůře je 4,2 % hmot.,
­ nezbytná součást krevního barviva hemoglobinu, myoglobinu a dále celé řady enzymů
Nejdůležitější železné rudy:
• magnetit (magnetovec) Fe3O4 • hematit (krevel) Fe2O3 • limonit (hnědel) Fe2O3·H2O
• siderit (ocelek) FeCO3 • pyrit (markasit) FeS2 rudy = nerosty tvořené ze
sloučenin kovů
Železo
­ je šedobílý, lesklý, středně tvrdý, feromagnetický kov,
­ na suchém vzduchu je železo stálé, na vlhkém vzduchu se pokrývá vrstvou hydroxidu.
Pasivace železa:
­ pokrytí povrchu tenkou vrstvičkou oxidu železitého konc. H2SO4; 5 5­15:46
2
18.hodina,kovy.notebook
July 10, 2012
Výroba surového železa
Železo je v současnosti nejrozšířenějším kovem. Vyrábí se především z kyslíkatých rud obsahujících oxid železitý Fe2O3 redukcí oxidem uhelnatým a uhlíkem ve vysoké peci, při teplozách až 1 800°C
Vysoká pec
Vysoká pec je 30 až 50 m vysoká o průměru až 15 m, vyzděná žáruvzdorným materiálem. Plní se shora nepřetržitě rudou, koksem (uhlík)a vápencem (struskotvorná přísada). Do spodní části pece se vhání horký vzduch obohacený kyslíkem. V horní části pece se suroviny nejprve vysuší a řadou reakcí dochází k redukci oxidů železa uhlíkem a vznikajícím oxidem uhelnatým na železo.
Fe2O3 + 3 C 2 Fe + 3 CO
Fe2O3 + 3 CO 2 Fe + 3 CO2
Ve spodní části pece se vzniklé železo taví a rozpouští v sobě uhlík. Z hlušiny a vápence vzniká kapalná struska, která chrání povrch roztaveného železa před oxidací. Struska i roztavené železo se vypouštějí zvlášť (odpich).
5 5­15:48
Surové železo (litina)
Vlastnosti: obsahuje uhlík (asi 4%) a další prvky (např. křemík, fosfor, mangan, síru), je tvrdé, pevné, ale křehké
Použití: výroba topných těles (kotlů, radiátorů), částítěžkých strojů, potrubí, odlitků atd., většina se zpracovává na ocel
5 5­15:48
3
18.hodina,kovy.notebook
July 10, 2012
5 6­15:42
5 6­15:48
4
18.hodina,kovy.notebook
July 10, 2012
Výroba oceli
Většina surového železa se zpracovává v ocelárnách na ocel. Toto zpracování – zkujňování – spočívá na snižování obsahu uhlíku a dalších přimíšených prvků.
Provádí se dvěma způsoby:
a) v konvertorech – k roztavenému železu se vhání kyslík, který oxiduje přimíšené prvky na oxidy. Některé unikají z taveniny jako plyny (CO2, CO, SO2) a některé se stávají součástí strusky (P2O5, SiO2, MnO).
5 5­16:02
b) v nístějových pecích – k surovému železu se přidává železný šrot a směs se taví. Přimíšené prvky se oxidují kyslíkem vázaným v oxidech železa.
5 5­16:02
5
18.hodina,kovy.notebook
July 10, 2012
Na rozdíl od surového železa je ocel měkčí a je kujná. Její vlastnosti se dají výrazně zlepšit přídavkem některých kovů (např. titanu, vanadu, chromu, manganu, niklu atd.). Získají se tak různé druhy ocelí, např. nerezová ocel, žáruvzdorná ocel, zvlášť tvrdá ocel pro obráběcí nástroje, ... (ocel nástrojářská, chirurgická, ...)
Další zpracování oceli
– mechanické opracování (kování, válcování)
– tepelné zpracování
a) popouštění – pomalé ochlazování rozžhavené oceli – vzniká méně tvrdá a snáze ohýbatelná ocel
b) kalení – prudké ochlazení rozžhavené oceli – vzniká tvrdá a lámavá ocel (zakalená ocel) 5 5­16:06
Měď Cu
Výskyt v přírodě ­ ryzí nebo ve sloučeninách,
­ součást krevního barviba měkkýšů hemocyaninu.
Vlastnosti:
­ měkký, tažný, kujný, načervenalý kov (na vlhkém vzduchu se pokrývá zelenou vrstvou ­ zásadité uhličitany = CuCO3 . Cu(OH)2 =
= měděnka, ochrana proti korozi),
­ výborný vodič tepla a elektr. proudu
Pokusy: reakce Cu s HNO3
V roztoku zředěné kyseliny dusičné, která je oxidující kyselinou, se měď rozpouští za vzniku modrého roztoku Cu(NO3)2 a uvolňování NO. V roztoku koncentrované kyseliny dusičné, která je také oxidující kyselinou, se měď rozpouští za vzniku modrého roztoku Cu(NO3)2 a uvolňování NO2.
3 Cu + 8 HNO3 → 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O
Cu + 4 HNO3 → Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O
5 5­16:06
6
18.hodina,kovy.notebook
July 10, 2012
Užití:
­ střešní krytiny, okapy,
­ elektrotechnika ­ vodiče,
­ kotle, trubky,
­ obsažena v mincích (10 Kč). Slitiny:
bronz ­ Cu + Sn (sochy, mince, medaile),
mosaz ­ Cu + Zn (zlatá barva ­ bižuterie, kočičí zlato; hudební nástroje)
5 6­15:51
Hliník Al
Výskyt ­ v přírodě ve sloučeninách; ruda bauxit Al2O3 . 2H2O
Drahé kameny, jejichž základním materiálem je oxid hlinitý se liší příměsí, která způsobuje jejich charakteristické zbarvení. Červený rubín je zbarven příměsí oxidu chromu, modrý safír obsahuje především stopová množství oxidů titanu.
Vlastnosti:
­ stříbřitě šedý kov, lehký, kujný, ­ velmi dobře vede elektr. proud a teplo,
­ v čistém stavu velmi reaktivní, na vzduchu se rychle pokryje vrstvičkou Al2O3
Užití:
­ tenká fólie ­ alobal, povrch CD a DVD,
­ slitiny ­ dural (Al+Mg+Cu+Mn),
­ v elektrotechnice ­ součást chladičů počítačových procesorů a pamětí,
­ drobné mince,
­ kuchyňské příbory a nádobí.
5 6­15:51
7
18.hodina,kovy.notebook
July 10, 2012
Historicky existovalo podezření, že případný zvýšený výskyt hliníku v krvi může být příčinou vzniku Alzheimerovy choroby tím, že likviduje mozkové a nervové buňky, avšak se to nikdy nepovedlo dokázat. Výzkumy, díky kterým vznikl tento předpoklad, mohly být ovlivněny tím, že se část lidí setkávala poměrně často s hliníkovým příborem a nádobím, a měli tedy zvýšenou hladinu hliníku.
Poměrně diskutovaným problémem je riziko používání hliníkového nádobí a příborů při přípravě a konzumaci potravy. Je pravda, že v podmínkách, kdy se potraviny běžně tepelně upravují i konzumují, je hliník nejstálejší a prakticky nerozpustný. V neutrálním prostředí běžné pitné vody o pH = 7 je hliníkový povrch perfektně stabilní a bezpečný. Problém nastává, když je například vařený pokrm okyselen například octem. Kromě toho se v poslední době stále mírně zvyšuje kyselost pitné vody, především v důsledku kyselých dešťů. Pak může skutečně nastat situace, kdy se z hliníkových nádob bude uvolňovat hliník při každém použití.
hliník a odpad
http://www.trideniodpadu.cz/trideniodpadu.cz/Hlinik.html
5 6­19:36
Zápis:
Železo Fe
­ je šedobílý, lesklý, středně tvrdý, feromagnetický kov,
­ na suchém vzduchu je železo stálé, na vlhkém vzduchu se pokrývá vrstvou hydroxidu.
Výroba oceli ­ zkujňování ­ snižování obsahu uhlíku Zpracování oceli
a) popouštění b) kalení
Měď Cu
­ měkký, tažný, kujný, načervenalý kov (měděnka, ochrana proti korozi),
­ výborný vodič tepla a elektr. proudu.
Slitiny:
bronz ­ Cu + Sn (sochy, mince, medaile),
mosaz ­ Cu + Zn (zlatá barva ­ bižuterie, kočičí zlato; hudební nástroje)
Hliník Al
­ stříbřitě šedý kov, lehký, kujný, ­ velmi dobře vede elektr. proud a teplo.
Užití:
­ tenká fólie ­ alobal, povrch CD a DVD,
­ slitiny ­ dural (Al+Mg+Cu+Mn),
­ v elektrotechnice ­ součást chladičů počítačových procesorů a pamětí,
­ drobné mince,
­ kuchyňské příbory a nádobí.
5 6­20:00
8
18.hodina,kovy.notebook
July 10, 2012
Zdroje:
http://www.prvky.com/26.html; [cit. 6. května 2012]
http://home.tiscali.cz/chemie/zelezo.htm; [cit. 6. května 2012]
http://www.blesk.cz/clanek/zpravy­20­let­od­revoluce/115306/15­kveten­1989­rudy­prapor­valcirum.html; [cit. 6. května 2012]
http://images.google.cz/imgres?q=obr%C3%A1zky+vysok%C3%A1+pec&hl=cs&biw=1366&bih=647&gbv=2
&tbm=isch&tbnid=rRGrvkYPe1k6­M:
&imgrefurl=http://www.lesopark.pribram.eu/pecovak.php&docid=CP9URIgNHHHJxM&imgurl=http://www.lesopark.pribram.eu/images/peco
vak/velke/vysoka­pec.jpg&w=509&h=700&ei=l3­mT8aEE5HktQbZ692GBQ&zoom=1&iact=hc&vpx=753&vpy=142&dur=466&hovh=263
&hovw=191&tx=100&ty=165&sig=116758050336569563760&page=2&tbnh=143&tbnw=104&start=21&ndsp=24&ved=
1t:429,r:15,s:21,i:150; [cit. 6. května 2012]
http://images.google.cz/imgres?q=obr%C3%A1zky+vysok%C3%A1+pec&hl=cs&biw=1366&bih=647&gbv=2&tbm=isch&tbnid=ovw8CYdi7yL3tM:
&imgrefurl=http://www.archfoto.cz/fotografie/983­ostrava­vitkovice­vysoka­
pec&docid=hjTnXWrN7ivkjM&imgurl=http://www.archfoto.cz/images/photos/full/a01316.jpg&w=800&h=589&ei=l3­
mT8aEE5HktQbZ692GBQ&zoom=1&iact=hc&vpx=450&vpy=2&dur=2839&hovh=193&hovw=262&tx=130&ty=93&sig=116758050336569563760
&page=1&tbnh=143&tbnw=199&start=0&ndsp=21&ved=1t:429,r:9,s:0,i:90; [cit. 6. května 2012]
http://images.google.cz/imgres?q=obr%C3%A1zky+vysok%C3%A1+pec&start=365&hl=cs&biw=1366&bih=647&gbv=2
&tbm=isch&tbnid=bK_s4RdE1LRCvM:&imgrefurl=http://www.hcocelari.cz/clanek.asp%3Fid%3D145
&docid=WX4aHu4ludAVlM&imgurl=http://www.hcocelari.cz/foto_tri/top_foto/vp.jpg&w=350&h=270&ei=7ICmT­uvAsPusgadr6j4BA&zoom=1
&iact=rc&dur=338&sig=116758050336569563760&page=16&tbnh=148&tbnw=193&ndsp=24&ved=1t:429,r:16,s:365,i:198&tx=70&ty=59; [cit. 6. května 2012]
http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Kupra_tubo.jpg; [cit. 6. května 2012]
http://www.google.cz/imgres?q=m%C4%9B%C4%8F&hl=cs&sa=X&biw=1366&bih=647&tbm=isch&prmd=imvnsz&tbnid=g4W3zz2MotKqFM:
&imgrefurl=http://www.synflex.com/cz/aktuelles/%3Fid%3D74
&docid=Br8oufDSNSrq_M&imgurl=http://www.synflex.com/system/cache/bilder/org_ad345ca3a504aecc7c5f24469d872830.jpeg&w=353&h=395
&ei=HIimT_KDHIbGtAaMqtnyBA&zoom=1&iact=hc&vpx=715&vpy=294&dur=3699&hovh=238&hovw=212&tx=95&ty=215&sig=
116758050336569563760&page=2&tbnh=140&tbnw=154&start=18&ndsp=24&ved=1t:429,r:9,s:18,i:131; [cit. 6. května 2012]
5 5­15:48
http://cs.wikipedia.org/wiki/Hlin%C3%ADk; [cit. 6. května 2012]
http://www.trideniodpadu.cz/trideniodpadu.cz/Hlinik.html; [cit. 6. května 2012]
http://www.hlinik.net/index.html; [cit. 6. května 2012]
http://www.google.cz/imgres?q=hlin%C3%ADk&hl=cs&sa=X&biw=1366&bih=647&tbm=isch&prmd=imvns&tbnid=O92p8Ygt­oXhhM:
&imgrefurl=http://www.sportshop­kladno.cz/index.php%3Fmain_page%3Dproduct_info%26cPath%3D9_164%26products_id%3D798
&docid=LkgBuRcRhmi_iM&imgurl=http://www.sportshop­kladno.cz/images/esusuyatetrojdilnyhlinik.jpg&w=570&h=362
&ei=R7mmT_CEA4LNtAadmaWfBQ&zoom=1&iact=rc&dur=301&sig=116758050336569563760&page=1&tbnh=116&tbnw=183&start=0
&ndsp=21&ved=1t:429,r:17,s:0,i:107&tx=99&ty=80; [cit. 6. května 2012]
http://www.google.cz/imgres?q=hlin%C3%ADk&start=96&hl=cs&sa=X&biw=1366&bih=647&tbm=isch&prmd=imvns&tbnid=wUXV_uFf3
_wrGM:&imgrefurl=http://pctuning.tyden.cz/hardware/notebooky­pda/4175­notebook_asus_w1­displej_16­10_plus_hlinik_plus_tv&docid=A­
PlhWQXoZoi6M&imgurl=http://www.pctuning.cz/ilustrace2/joro/w1_iso1.jpg&w=500&h=430&ei=ybmmT6­IE4jvsgbE3eSIBQ&zoom=1
&iact=hc&vpx=351&vpy=173&dur=8033&hovh=208&hovw=242&tx=139&ty=146&sig=116758050336569563760&page=5&tbnh=144
&tbnw=167&ndsp=24&ved=1t:429,r:7,s:96,i:20; [cit. 6. května 2012]
http://www.google.cz/imgres?q=m%C4%9B%C4%8F&hl=cs&sa=X&biw=1366&bih=647&tbm=isch&prmd=imvnsz&tbnid=
6vf_KyMJ4IHXVM:&imgrefurl=http://www.free­scores.com/boutique/boutique­frame­eur­acc.php%3Fclef%3D169276%26CATEGORIE%
3D160&docid=rDGtsQbMP285IM&imgurl=http://www.woodbrass.com/images/woodbrass/JUPITER%252BJAS969RB.jpg&w=750&h=600
&ei=HIimT_KDHIbGtAaMqtnyBA&zoom=1&iact=rc&dur=298&sig=116758050336569563760&page=3&tbnh=142&tbnw=178&start=42
&ndsp=26&ved=1t:429,r:22,s:42,i:212&tx=92&ty=56; [cit. 6. května 2012]
Smart NOTEBOOK 10.0.187.1
5 6­19:39
9