Materiale metalice

Materiale metalice

Clasificări, proprietăți, utilizări

Disciplina: Educație tehnologică și aplicații Clasa: a VII-a

Competența specifică vizată: 1.2 Rezolvarea de probleme în realizarea unui produs folosind simboluri și termeni specifici tehnologiilor și achiziții din matematică și științe Compararea diferitelor tipuri de materiale care alcătuiesc un produs din punctul de vedere al proprietăților fizice, chimice, mecanice, tehnologice și al domeniilor de utilizare

Index

1. Ce sunt metalele?

2. Clasificarea materialelor metalice

3. Proprietățile materialelor metalice

4. Utilizarea materialelor metalice

Ce știm despre metale?

Aplicația 1 Utilizați aplicația „Mentimeter” (www.menti.com) și cunoștințele voastre anterioare pentru a răspunde la această întrebare. Veți folosi codul 31061495.

Ce sunt metalele?

Aplicația 2 Identificați metalele în tabelul periodic al elementelor din următoarea pagină. Numele fiecărui element chimic se va afișa prin plasarea cursorului pe simbolul acestuia.

TABELUL PERIODIC AL ELEMENTRLOR CHIMICE

He

Metale

Halogeni

Actinide

Be

Li

Ne

Nemetale

Gaze nobile

Metaloide (semimetale)

Lantanide

Mg

Na

Al

Si

Cl

Ar

Ni

Mn

Fe

Ca

Zn

Cu

Sc

Co

Cr

Ga

Ti

Ge

As

Br

Se

Kr

Ag

Pd

Tc

Ru

Sr

Rb

Cd

Nb

Rh

Mo

In

Zr

Sn

Sb

Te

Xe

Ba

Cs

Hg

Au

Lantanide

Hf

Re

Os

Ir

Pt

Pb

Bi

Po

At

Rn

Ta

Tl

Ds

Bh

Hs

Ra

Fr

Cn

Rg

Actinide

Db

Mt

Sg

Nh

Rf

Fl

Mc

Ts

Lv

Og

Uue

Ubn

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Ac

Th

Pa

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR CHIMICE

Metale

Be

Li

Mg

Na

Al

Ni

Mn

Fe

Ca

Zn

Cu

Sc

Co

Cr

Ga

Ti

Ag

Pd

Tc

Ru

Sr

Rb

Cd

Nb

Rh

Mo

In

Zr

Sn

Ba

Cs

Hg

Au

Hf

Re

Os

Ir

Pt

Tl

Pb

Bi

Ta

Ds

Bh

Hs

Ra

Fr

Rg

Db

Mt

Sg

Nh

Rf

Fl

Mc

Lv

Cn

Ce sunt metalele?

Analizând tabelul periodic al elementelor chimice, este ușor de observat că metalele predomină.

Sursa imaginii: amazon.com

Ce sunt metalele?

Metalele sunt elemente chimice cu o mare răspândire în scoarța terestră.

Sursa imaginii: DAVID MACK / Getty Images

Minereurile

De regulă, metalele nu se găsesc în natură în stare pură, ci combinate cu alte materiale sau impurități, formând minereurile. Minereurile sunt roci naturale, care se găsesc în scoarța pământului.

Minereu de fier. Sursa: wikipedia

Extragerea metalelor

Metalele se obțin din minereuri, prin diferite procedee (topire, turnare etc.), ele reprezentând produsul final al industriei extractive și metalurgice

Aliajele metalice

Prin combinarea a două sau mai multe elemente chimice (metale și nemetale), metalul fiind în proporția cea mai mare, se obțin aliaje metalice.

Fierul și aliajele sale

Fierul se extrage din minereuri feroase, oxizi sau carbonați de fier. Nu se utilizează în stare pură, ci doar aliat cu carbonul. În funcție de cantitatea de carbon din aliaj, se obțin fonte (2,11-6,67% carbon) sau oțeluri (sub 2,11% carbon) Fontele se obțin prin topirea minereului de fier cu cocs metalurgic și fondanți într-un cuptor special, denumit furnal. Oțelurile sunt aliaje obținute prin topire din fontă brută (în cuptoare electrice, convertizoare, cuptoare Siemens-Martin), cu reducerea conținutului de carbon.

Vizionați filmul și răspundeți la următoarea întrebare:

Producerea oțelului

Aluminiul și aliajele sale

Aluminiul se extrage din bauxită, nu se folosește în stare pură, ci doar aliat cu alte metale. Duraluminiul este un aliaj al aluminiului cu cuprul și cu mici cantități de magneziu. Siluminurile sunt aliaje aluminiului cu siliciu (3-25%) și cu alte elemente de aliere.

Cuprul și aliajele sale

Cuprul se extrage din minereuri precum calcozina (sulfura de cupru), calcopirita sau criscolul (ferosulfura de cupru), cupritul (oxidul cupros) și malachitul și azuritul . Bronzul este un aliaj de cupru cu staniu. Uneori poate conține și mici cantități de aluminiu, plumb, mangan, nichel etc. Alama este un aliaj de cupru și zinc în diverse proporții.

Clasificarea metalelor și aliajelor metalice

Clasificarea materialelor metalice

Aplicația 3 Scanați codul QR al aplicației sau accesați linkul https://wordwall.net/resource/33894217. Grupați elementele chimice enumerate în metale feroase și metale neferoase. După rezolvarea exercițiului, realizați o captură cu rezultatul obținut și adăugați imaginea la portofoliul vostru electronic.

Proprietățile materialelor metalice

Proprietățile fizice ale materialelor metalice sunt însușiri care determină comportarea metalelor în mediul înconjurător. Astfel de proprietăți sunt:

• luciul (capacitatea materialului de a reflecta lumina);
• culoarea;
• densitatea (masa unității de volum);
• magnetismul (capacitatea materialului de a exercita forțe de atracție sau respingere în prezența unui câmp magnetic);
• conductibilitatea electrică (capacitatea materialului de a de a permite transportul sarcinilor electrice atunci când este plasat într-un câmp electric);
• conductibilitatea termică (capacitatea materialului de a transmite prin masa sa căldura);
• fuzibilitatea (proprietatea materialelor de a trece din stare solidă în stare lichidă, sub acțiunea căldurii, la o anumită temperatură, numită temperatură de topire).

Proprietățile materialelor metalice

Proprietățile chimice ale materialelor metalice sunt însușiri care determină comportarea metalelor în mediul chimic. Astfel de proprietăți sunt:

• rezistența la coroziune (proprietatea materialelor de a rezista deteriorării suprafeței cauzate de reacții chimice);
• refractaritatea (proprietatea materialelor de a rezista la temperaturi înalte, fără să se înmoaie sau să se topească).

Proprietățile materialelor metalice

Proprietățile mecanice determină comportarea metalelor sub acţiunea forţelor exterioare. Astfel de proprietăți sunt:

• elasticitatea (proprietatea de a-și schimba forma sub acțiunea unei forțe exterioare și de a reveni la forma inițială după ce aceasta încetează);
• plasticitatea (proprietatea de a-și schimba forma sub acțiunea unei forțe exterioare și de a nu reveni la forma inițială după ce aceasta încetează);
• duritatea (proprietatea metalului de a se opune pătrunderii unui corp străin care tinde să îi deformeze suprafața);

• rezistența la oboseală (proprietatea metalului de a se opune ruperii sau deformării, la solicitări repetate);
• reziliența (proprietatea metalelor de a rezista la șocuri).

Proprietățile materialelor metalice

Proprietățile tehnologice determină comportarea metalelor în timpul prelucrării lor. Astfel de proprietăți sunt:

• fluiditatea (proprietatea de a-și schimba forma sub acțiunea unei forțe exterioare și de a reveni la forma inițială după ce aceasta încetează);
• maleabilitatea (capacitatea unui metal de a fi tras în foi prin comprimare la o temperatură inferioară punctului de topire);
• ductilitatea (proprietatea materialelor de a putea fi trase în fire subțiri);

• sudabilitatea (proprietatea materialelor metalice de a se îmbina prin topire sau presare);
• forjabilitatea (pproprietatea materialelor de a se deforma plastic, la cald sau la rece, prin lovire sau presare).

Aplicația 4 Scanați codul QR al aplicației sau accesați linkul https://wordwall.net/resource/33896224. Utilizați diverse surse de informare cu privire la proprietățile materialelor metalice pentru a descoperi câteva dintre „recordurile” acestora, prin rezolvarea unui joc de cuvinte. După rezolvarea exercițiului, realizați o captură cu rezultatul obținut și adăugați imaginea la portofoliul vostru electronic.

Utilizarea materialelor metalice

Proprietățile materialelor metalice determină și utilitatea acestora în diferite domenii. Pe lângă proprietăți, alegerea materialelor metalice va avea în vedere și alte criterii, cum ar fi răspândirea acestora în scoarța terestră, complexitatea proceselor de extragere și elaborare, impactul asupra mediului etc.

Utilizarea materialelor metalice - exemple

Aluminiul este metalul cu cea mare răspândire în scoarța terestră, are o densitate mică (este ușor), este maleabil, are o rezistență mare la coroziune, este un bun conductor electric și termic etc. Datorită acestor calități, aluminiul și aliajele sale au o gamă largă de utilizări, de la banala folie de aluminiu la construcția aeronavelor.

Utilizarea materialelor metalice - exemple

Wolframul are un punct de topire foarte ridicat, iar ductilitatea sa în stare pură îl „recomandă” pentru utilizarea filamentelor becurilor.

Utilizarea materialelor metalice - exemple

Titanul este un metal non-toxic și o bună raspândire în natură. Are o densitate mică, dar este foarte dur și rezistent la coroziune, fiind des utilizat în aliaje puternice și ușoare, pentru industria aerospațială, industria chimică, la construcția de automobile, la proteze medicale, implanturi ortopedice, instrumente și pile dentare, implanturi dentare, bijuterii, telefoane mobile și în alte aplicații.

Aplicația 6 Scanați codul QR al aplicației sau accesați linkul https://wordwall.net/resource/33875537. Citiți cu atenție definițiile, utilizați diverse surse de informare cu privire la proprietățile și utilizările materialelor metalice și rezolvați anagramele, plasând literele în ordinea potrivită. După rezolvarea exercițiului, realizați o captură cu rezultatul obținut și adăugați imaginea la portofoliul vostru electronic.