Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Zapisz jako PDF Udostępnij materiał

Dlaczego opony wykonane są z gumy, garnek z metalu, a wkład ołówka z grafitu? Otaczające nas przedmioty służą do bardzo różnych celów. Opona nie może się pokruszyć, metal, z którego wykonany jest garnek, musi być odporny na wysoką temperaturę, a ołówek powinien zostawiać ślad na papierze.

RtS1FLP9TTmaR1
Właściwością niektórych ciał stałych jest sprężystość
Już wiesz
  • że otaczające nas substancje mają swoje charakterystyczne właściwości.

Nauczysz się
  • określać substancję jako kruchą, plastyczną lub sprężystą;

  • podawać przykłady substancji kruchych, sprężystych i plastycznych oraz wymieniać ich zastosowania;

  • wskazywać wśród otaczających przedmiotów metale i niemetale oraz wybrane przedmioty z nich wykonane.

iTuq5xd6jk_d5e180

1. Czy można zmienić kształt ciał stałych?

Wiemy już, że każda substancja ma charakterystyczne cechy i właściwości. Ciała stałe dodatkowo możemy podzielić ze względu na to, jak zachowują się przy próbie zmiany ich kształtu. Mogą one złamać się przy zgięciu (substancja kruchaKruchośćkrucha), zmienić trwale kształt (plastycznaPlastycznośćplastyczna), czy też wrócić do poprzedniego (sprężystaSprężystośćsprężysta).

R1aoO2DRQ8cFy1
Grafika interaktywna prezentująca właściwości wybranych materiałów: szkła, plastiku, aluminium, żelaza. Możemy obserwować zachowanie się tych materiałów po oddziaływaniu na nie: ręką człowieka, młotkiem, wysoką temperaturą.
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Substancje możemy podzielić na kruche, sprężyste i plastyczne – zależnie od tego, jak reagują na próby zmiany kształtu. Każda z tych cech sprawia, że poszczególne substancje wykorzystuje się do różnych celów. Na przykład ubrania mogłyby się z ciebie zsunąć, gdyby nie sprężysta guma w ściągaczach. Materiały sprężyste stosowane są w wielu przyrządach sportowych. Dzięki plastyczności różnych materiałów można na przykład zwijać druty. Substancje kruche też znajdują liczne zastosowania. Wbrew nazwie nie zawsze są delikatne. Na przykład betonowa płyta jest krucha, ale na pewno nie udałoby ci się jej złamać. Substancje kruche wykorzystywane są między innymi w budownictwie.

Wyobraź sobie dom zbudowany z materiału plastycznego lub sprężystego. Czy dałoby się w nim wygodnie mieszkać? Uzasadnij swoje stanowisko.

iTuq5xd6jk_d5e235

2. Metale i niemetale

Na pewno spotykasz się na co dzień z określeniem „metal”. MetalamiMetaleMetalami są na przykład żelazo, aluminium, miedź czy złoto. Czyste chemicznie metale są substancjami prostymi – pierwiastkami. Oprócz metali znane są też inne substancje proste (pierwiastki) o odmiennych właściwościach, nazywane niemetalaminiemetaleniemetalami. Należą do nich na przykład gazy wchodzące w skład powietrza: tlen i azot. Niemetalami są również węgiel i siarka.

Jak rozpoznać, czy substancja jest metalem bądź niemetalem? Z pewnością zdarzyło ci się zauważyć, że przedmioty wykonane z różnych substancji rozgrzewają się w odmiennym czasie. Żelazo i aluminium szybko się nagrzewają i dobrze przewodzą ciepło – mówimy, że są dobrymi przewodnikami ciepła.

Metale są ciałami stałymi (z wyjątkiem ciekłej rtęci używanej na przykład w niektórych termometrach); mają barwę srebrzystą lub srebrzystoszarą. Jedynie miedź ma barwę rudą, a złoto – żółtą o charakterystycznym odcieniu. Metale dobrze przewodzą też elektryczność. Ważne cechy metali to również ciągliwośćCiągliwośćciągliwość, czyli możliwość rozciągania, oraz kowalnośćKowalnośćkowalność – podatność na zmianę kształtu podczas kucia.

Oprócz metali znane są też inne substancje o odmiennych właściwościach, zwane niemetalaminiemetaleniemetalami. Należą do nich na przykład tlen, wodór, węgiel i siarka. Zazwyczaj są one złymi przewodnikami ciepła i prądu elektrycznego.

Rl4NONmKTGFXD1
Na ilustracji po prawej stronie umieszczono: żelazo, miedź, drewno, siarkę, wapń, cynę, plastik. Po lewej znajduje się duża żarówka podłączona do baterii. Aby zamknąć obwód między żarówką a baterią, należy umieścić w miejscu zamykającym obwód jedną z dostępnych substancji. Miejsce to oznaczono dużym prostokątem. Jeśli dana substancja przewodzi prąd, zarówka zacznie się świecić.
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Polecenie 1

Przyjrzyj się, jak wyglądają: stalowy gwóźdź, złoty pierścionek, srebrna łyżeczka czy aluminiowy garnek. Zastanów się i określ, czym odróżniają się metale od substancji niemetalicznych.

Ciekawostka

Do kuchenek mikrofalowych nie należy wkładać naczyń metalowych. Potrawy w takich naczyniach (a także zawinięte w folię aluminiową) nie nagrzewają się, gdyż metale odbijają mikrofale. Dzięki tej właściwości metalowa siatka na przedniej szybie mikrofalówki zabezpiecza otoczenie przed wpływem mikrofal.

Narażone na działanie czynników zewnętrznych przedmioty wykonane z metali ulegają niszczeniu – mówimy, że korodują. KorozjęKorozjaKorozję przedmiotów wykonanych z żelaza i stali nazywa się rdzewieniem. Żelazo rdzewieje, ponieważ w wyniku reakcji z wodą i tlenem zawartym w powietrzu powstają różne nowe substancje, które nazywamy rdzą. Aby przedłużyć trwałość metalowych przedmiotów, należy je w odpowiedni sposób zabezpieczyć przed korozją.

Rcm1W8VL9p9rO1
Jak zabezpieczyć metal przed korozją?
Ciekawostka

Wieża Eiffla, będąca od 1889 roku symbolem Paryża, jest w całości wykonana z żelaza. Co siedem lat, aby zapobiec korozji, wieża jest malowana, a do tego celu zużywa się 50–60 ton farby.

R1DuZINY8e1Tx1
Źródło: Benh LIEU SONG (http://commons.wikimedia.org), licencja: CC BY-SA 3.0.
Właściwości metali i niemetali

Właściwość

Metale

Niemetale

Stan skupienia

stały (z wyjątkiem rtęci)

stały, ciekły lub gazowy

Połysk

metaliczny połysk

różny: brak połysku metalicznego, matowe lub błyszczące

Barwa

srebrzysta lub srebrzystoszara (z wyjątkiem złota i miedzi)

różne barwy

Kowalność (łatwość kształtowania)

dobra

słaba

Ciągliwość (łatwość wyciągania w drut)

dobra

słaba

Przewodnictwo cieplne i elektryczne

dobre

słabe

iTuq5xd6jk_d5e313

3. Stopy

Metalowe przedmioty, z którymi stykamy się na co dzień, rzadko wykonane są z czystych metali. Najczęściej są to stopyStopstopy – mieszaniny różnych metali, niekiedy nawet z dodatkiem niemetalu. Stopy mają inne cechy niż wchodzące w ich skład metale: są twardsze, bardziej sprężyste i odporniejsze na działanie powietrza, wody i chemikaliów.

iTuq5xd6jk_d5e350

Podsumowanie

  • Substancje można podzielić ze względu na ich podatność na odkształcenia na: kruche, sprężyste i plastyczne.

  • Substancje kruche to takie, które poddane naciskowi pękają.

  • Substancje plastyczne zmieniają kształt pod wpływem nacisku i nie powracają do dawnej formy.

  • Substancje sprężyste zmieniają kształt pod wpływem nacisku i powracają do dawnej formy.

  • Znajomość właściwości substancji wykorzystuje się przy wytwarzaniu przedmiotów używanych w codziennym życiu.

  • Wśród substancji można wyróżnić metale, które charakteryzują się takimi właściwościami, jak: dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne, ciągliwość i kowalność oraz metaliczny połysk.

Praca domowa
Polecenie 2.1

Wybierz jakiś przedmiot z twojego najbliższego otoczenia, opisz do czego służy i uzasadnij wybór materiałów, z których został wykonany.

iTuq5xd6jk_d5e409

Słowniczek

ciągliwość
ciągliwość

właściwość metalu pozwalająca na wyciąganie go w cienki drut

korozja
korozja

proces zachodzący na powierzchni metali pod wpływem powietrza i wilgoci

kowalność
kowalność

właściwość metalu polegająca na możliwości nadawania mu różnych kształtów

kruchość
kruchość

właściwość polegająca na łatwości kruszenia się, łamania substancji (materiału)

metale
metale

grupa substancji (pierwiastków) charakteryzująca się połyskiem oraz dobrym przewodnictwem elektrycznym i cieplnym

niemetale
niemetale

grupa pierwiastków będących złymi przewodnikami ciepła i elektryczności

plastyczność
plastyczność

podatność substancji na formowanie, nadawanie dowolnych kształtów

sprężystość
sprężystość

właściwość polegająca na zdolności odzyskiwania pierwotnego kształtu i wymiarów po usunięciu oddziaływania wywołującego zniekształcenie

stop
stop

mieszanina pierwiastków, z których co najmniej jeden jest metalem; stop powstaje przez zmieszanie stopionych składników

iTuq5xd6jk_d5e575

Zadania

Ćwiczenie 1
R1AlNDwavk76P1
zadanie interaktywne
Źródło: Anna Florek, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 2
RmKcqZkZz7RJy1
zadanie interaktywne
Źródło: Anna Florek, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 3
RWbbkYTxOYN1e1
zadanie interaktywne
Źródło: Anna Florek, licencja: CC BY 3.0.