Temat: Stopy metali

Adresat

Uczeń szkoły podstawowej (klasy 7. i 8.)

Podstawa programowa:

Szkoła podstawowa. Chemia.

I. Substancje i ich właściwości. Uczeń:

8) klasyfikuje pierwiastki na metale i niemetale; odróżnia metale od niemetali na podstawie ich właściwości.

Ogólny cel kształcenia

Uczeń wyjaśni zasadność używania stopów metali oraz omówi ich zastosowania

Kompetencje kluczowe

• porozumiewanie się w językach obcych;

• kompetencje informatyczne;

• umiejętność uczenia się.

Kryteria sukcesu
Uczeń nauczy się:

• wyjaśniać, dlaczego zamiast metalu często używa się jego stopu z innymi pierwiastkami chemicznymi;

• podawać przykłady zastosowań stopów metali w życiu codziennym;

• wskazywać w układzie okresowym pierwiastków chemicznych metale, z których otrzymuje się stopy użytkowe;

• klasyfikować stopy metali jako mieszaniny jednorodne i opisywać niektóre z nich: brąz, mosiądz, stal, duraluminium;

• projektować doświadczenia pozwalające porównać właściwości metali i ich stopów.

Metody/techniki kształcenia

• aktywizujące

  • dyskusja.

• podające

  • pogadanka.

• programowane

  • z użyciem komputera;

  • z użyciem e‑podręcznika.

• praktyczne

  • ćwiczeń przedmiotowych.

• eksponujące

  • pokaz.

Formy pracy

• praca indywidualna;

• praca w parach;

• praca w grupach;

• praca całego zespołu klasowego.

Środki dydaktyczne

• e‑podręcznik;

• zeszyt i kredki lub pisaki;

• tablica interaktywna, tablety/komputery.

Przebieg lekcji

Faza wstępna

1. Nauczyciel rozdaje uczniom metodniki lub kartki w trzech kolorach: zielonym, żółtym i czerwonym do zastosowania w pracy techniką świateł drogowych. Przedstawia cele lekcji sformułowane w języku ucznia na prezentacji multimedialnej oraz omawia kryteria sukcesu (może przesłać uczniom cele lekcji i kryteria sukcesu pocztą elektroniczną lub zamieścić je np. na Facebooku, dzięki czemu uczniowie będą mogli prowadzić ich portfolio).

2. Prowadzący wspólnie z uczniami ustala – na podstawie wcześniej zaprezentowanych celów lekcji – co będzie jej tematem, po czym zapisuje go na tablicy interaktywnej/tablicy kredowej. Uczniowie przepisują temat do zeszytu.

3. BHP – przed przystąpieniem do eksperymentów uczniowie zapoznają się z kartami charakterystyk substancji, które będą używane na lekcji. Nauczyciel wskazuje na konieczność zachowania ostrożności w pracy z nimi.

Faza realizacyjna

1. Nauczyciel wprowadzając uczniów do tematu, przekazuje, że metale można ze sobą stapiać. Otrzymuje się wtedy stopy o pożądanych właściwościach i temperaturze topnienia niższej od temperatury topnienia poszczególnych składników. Niekiedy do stopów dodaje się również niemetale.

2. Nauczyciel informuje uczniów, że obejrzą film „Badanie właściwości stopu i jego składników”. Prosi, by przed projekcją sformułowali pytanie badawcze oraz hipotezy i zapisali je w dzienniku obserwacji w abstrakcie (lub w przygotowanych przez niego wcześniej kartach pracy/w zeszytach). Po obejrzeniu materiału uczniowie wraz z nauczycielem ustalają obserwacje i je także notują – podobnie czynią z omówionymi na forum wnioskami z doświadczenia.

3. Prowadzący zajęcia wyświetla na tablicy multimedialnej ilustrację „Oś czasu” z abstraktu i prosi uczniów o przeanalizowanie zamieszczonych w niej informacji. Poleca im także, by przypomnieli sobie wiadomości z historii na temat epok kamienia, brązu i żelaza – inicjuje dyskusję.

4. Nauczyciel prezentuje na tablicy multimedialnej galerię „Stopy metali” z abstraktu. Następuje analiza składu i zastosowania poszczególnych stopów. Uczniowie mają porównać temperatury topnienia poszczególnych metali i tworzących je stopów, korzystając z układu okresowego pierwiastków oraz tablic chemicznych.

5. Nauczyciel informuje uczniów, że obejrzą film „Otrzymywanie stopu Wooda” – zanim to nastąpi, mają sformułować pytanie badawcze oraz hipotezy i zapisać je w abstrakcie. Obserwacje poczynione podczas projekcji oraz wspólnie ustalone wnioski po zapoznaniu się z materiałem filmowym także mają zostać zapisane w formularzu w abstrakcie.

6. Pod koniec lekcji nauczyciel prosi uczniów o wykonanie ćwiczeń interaktywnych – praca indywidualna.

Faza podsumowująca

1. Nauczyciel prosi uczniów o rozwinięcie zdań:

   • Dziś nauczyłem się…

   • Zrozumiałem, że…

   • Zaskoczyło mnie…

   • Dowiedziałem się…

   W celu przeprowadzenia podsumowania może posłużyć się tablicą interaktywną w abstrakcie lub polecić uczniom pracę z nią

2. Wskazany przez nauczyciela uczeń podsumowuje lekcję, opowiadając, czego się nauczył i jakie umiejętności ćwiczył.

Praca domowa

1. Odsłuchaj w domu nagrania abstraktu. Zwróć uwagę na wymowę, akcent i intonację. Naucz się prawidłowo wymawiać poznane na lekcji słówka.

2. Wykonaj w domu notatkę z lekcji metodą sketchnotingu.

W tej lekcji zostaną użyte m.in. następujące pojęcia oraz nagrania

Pojęcia

Teksty i nagrania

Metal alloy

While listening to the organ recital, it is worth considering what the most important elements of the organs – pipes – are made of? Most often it is a tin and lead alloy. The sheet of metal building the pipes may have different tin contents, and the percentage of this element in the alloy is determined by the so‑called tin‑assay. It can be value from 1 to 16. Tin‑assay in subsequent samples can be calculated by multiplying 6.25% by assay “number” (assay 1 contains 6.25% of tin, 2 - 12.50% of tin, 3 - 18.75% of tin, etc.). Assay 16 means there is no lead added, only tin (100%) is included in this material. It is rarely used and it has mainly decorative qualities. The higher the tin content, the lower the density and the lighter the colour of the alloy. However, the more lead, the greater the density of the alloy, and the colour is darker.

In the lower part of the organ pipes, the walls are often thicker than at the top. Due to this, these withstand the high pressure of the pipe body on its lower part, which prevents its deformation (flattening). Sometimes large pipes are made of zinc - lighter and cheaper than lead, however, then the emitted sound has lower quality and their surface is dull and does not have gloss, as zinc in the air undergoes passivation. Brass instruments, such as trombone or trumpet, are most often made of brass, i.e. copper and zinc alloy, rarely of noble metal. Alto flutes can be produced from the so‑called gold brass (with a high content of copper), due to which these are lighter than traditional instruments and have optimal sound.

Guitar manufacturers also use metal alloys. They are constantly looking for new ways to make the strings of these instruments last longer and have better sound qualities. Most of the currently produced strings for electric guitars are made of nickel steel, ensuring good sound quality. The current news are strings made of stainless steel – very strong, durable and hard.

Why are the guitar strings coated with plastics? Formerly the guitar strings were produced from processed intestines of animals, nowadays nylon strings are used most often in classical guitars, and in the rest of them – string made of steel or bronze. Dirt, sweat and grease covering the strings while playing expose them to corrosion.

Therefore, these are protected against impurities by covering them with plastic coatings.

As a result of the melting of two or more different metals homogenous mixtures called alloys are obtained. Both metals and alloys obtained from these have metallic gloss.

Alloy i.e. a mixture of metals or metal with non‑metal elements, it is obtained by melting the components and then cooling the obtained mass.

Iron due to its properties is the most useful metal. It is the main component of commonly used steel, which is obtained from crude steel (produced in a huge furnace from iron ore) and refined with metals: manganese, nickel or chromium. This alloy is used in the construction of bridges, skyscrapers, ships, offshore platforms, cars, trains, roofs or in the manufacture of cans. For manufacturing, among others elements of the construction of aircraft or beverage cans, another alloy is used – duralumin.

Alloy usually has different properties from its building blocks, in some cases even a small number of additives significantly affects its properties. Typically, the alloys are more resistant to air and water, as well as harder and more mechanically durable than pure metals.

• The properties of the alloy depend on its composition and the method of its manufacture.

• Metal alloys are obtained just as other mixtures by mixing two or more metals, after fusing them together and cooling the obtained mass.

• The alloys differ from the metals creating them with their properties, e.g. hardness, durability, ductility and melting points (generally lower in the case of alloy). Metal alloys are more resistant to corrosion than metals.

• Steel is an iron alloy with an admixture of carbon, which provides greater hardness and durability of the alloy and reduces its forgeability and ductility. Achieving specific properties, e.g. corrosion resistance, requires the addition of chromium to the steel, e.g. stainless steel contains 11 – 14% of chromium. Steel prepared in this way is used for the manufacture of machine parts, rails, knife blades, tools, concrete reinforcements, building elements.

• Brass is an alloy of copper and zinc (up to 40%) and additions, e.g. lead, aluminium, tin, manganese, iron, chromium and silicon. Brass is useful for cold forming, for example during the production of ammunition shell‑case. Coins, medals, candlesticks, cups, padlocks, mortars, monuments, decorative elements (buckles, door handles, weights, bells, fittings, picture frames), fixtures, equipment resistant to seawater, screw propellers, ammunition are made of brass. Elements of the machines are also made of brass – in the machine, automotive, electrotechnical, shipbuilding, precision and chemical industries. An important application of brass is the production of musical instruments.

metal alloys, bronze, brass, duralumin, steel, cast iron, Wood’s alloy