VLASTNOSTI KOVŮ Autor: Mgr. Stanislava Bubíková
Datum (období) tvorby: 12. 10. 2012
Ročník: osmý
Vzdělávací oblast: Člověk a příroda / Chemie / Částicové složení látek a chemické prvky
1 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Anotace: Žáci se seznámí s umístěním kovů v PSP. V rámci tohoto modulu žáci rozdělí kovy na jednotlivé skupiny. Popíší jejich základní vlastnosti a přiřadí je jednotlivým kovům.
2 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Kovy • tvoří více než 80 % PSP – 63 z 83 stálých prvků
• ve sloučeninách mají kladné oxidační číslo (kationty) • snadno zpracovatelné (doba bronzová → současnost)
Obr. č. 2: Odlévání železa [3] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Castingiron.jpg Obr. č. 1: Bronzový leopard, Ghana [2] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Brass_leopard.jpg
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
3
Vlastnosti kovů • vysoké teploty tání a varu – železo: tt = 1 538 °C; tv = 2 861 °C – wolfram: tt = 3 422 °C; tv = 5 555 °C
• barva stříbrná → tmavě šedá – výjimky: zlato, měď
• široké rozmezí hustot – sodík: ρ = 0,968 g/cm3 – rtuť: ρ = 13,534 g·cm−3 – osmium: ρ = 22,59 g.cm-3
Obr. č. 3: Bronzová, zlatá a stříbrná soška [4] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bocuse_d%27Or,_gold_-_silver_-_bronze.JPG
• kovový lesk Obr. č. 4: Krystaly mědi [5] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/Fil e:Cuprite-Copper-21365.jpg
4 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Vlastnosti kovů • elektrická vodivost – schopnost látky vést elektrický proud – musí obsahovat volné elektrony (kovy, grafit) nebo ionty (roztoky a taveniny iontových solí) – nejlepší vodiče: Ag, Au, Cu
• tepelná vodivost – ovlivňuje subjektivní vnímání teploty těles při doteku vodivý předmět (kov, dlažba) se zdá chladnější a nevodivý předmět (dřevo, vlna) teplejší, i když mají stejnou teplotu
– tepelná vodivost je mírně závislá na teplotě u kovů s rostoucí teplotou klesá, u polovodičů naopak s teplotou roste
Obr. č. 5: Elektrické vedení [6] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/Fil e:Isolators_in_Griekenland.jpg
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
5
Slitiny • směsi kovu s dalšími kovy nebo jinými prvky • vzniká tavením • pevný roztok • získávají vlastnosti, které čisté kovy nemají • nemají ostrý bod tání, tají v rozmezí několika stupňů
Obr. č. 6: Slitina wolframu [7] dostupné z: http://commons.wikimedia .org/wiki/File:Tungsten_All oy_Counterweight.JPG
– eutektika = slitiny s nižšími teplotami tání než mají samotné kovy
Obr. č. 7: Duralová konstrukce [8] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:NASM_ -_Loening_OA-1A_-_San_Francisco.jpg
6 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Příklady slitin • bronz – pravěk – více než 65 % Cu + Sn – sochy, medaile
• mosaz – Starověk – 60 % Cu + Zn – pláště střel, vodovodní ventily, hudební nástroje
• dural – objeven v roce 1906 – 90 % Al + Cu + Mg + Mn – odlehčené konstrukce (auta, letadla, sport)
Obr. č. 9: Bronzová plastika [10] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/ wiki/File:WLA_cma_Young_Wo man_Nursing_Her_Child_bronze _with_brown_patina.jpg
Obr. č. 8: Mosazný nástroj [9] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Antique_brass_instrume nt_on_display_at_the_Musical_Instrument_Museum.jpg
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
7
Příklady slitin • pájka – – – – –
starověk Sn + Pb (2:1) eutektikum od roku 2006 olovo nahrazeno Cd, Zn) pevné vodivé spoje
Obr. č. 10: Pájka [11] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/w iki/File:Rosin_core_solder.JPG
• ocel – starověk – Fe + další kovy (Mn, Cr, Ni) + C (do 2,11 %) – konstrukce
• amalgám – používán od roku 1826 – 50 % Hg + další kovy (Na, Ag, Au, Zn, Cu, Sn, Cd, Pb) – zubní lékařství
Obr. č. 11: Ocelová konstrukce, Frankfurt [12] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stahlstuetzen_Hbf 8 _Ffm_DSC_6457.jpg
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Umístění v PSP • • • •
s-prvky = kovy + vodík a helium p-prvky = kovy, polokovy i nekovy d-prvky = kovy f-prvky = kovy s-prvky p-prvky d-prvky f-prvky
Obr. č. 12: Kovy v PSP [13] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File: Bloques_tabla_peri%C3%B3dica.png
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
9
Umístění v PSP • Alkalické kovy: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr • Kovy alkalických zemin: Ca, Sr, Ba, Ra • Přechodné kovy: d-prvky Kovy skupiny železa: Fe, Co, Ni Platinové kovy: lehké: Ru, Rh, Pd; těžké: Os, Ir, Pt • Lanthanoidy + aktinoidy: f-prvky
Obr. č. 13: PSP [14] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki /File:Periodic_Table_of_Elements
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
10
Kovová vazba • valenční elektrony atomů kovu jsou volně sdílené všemi atomy – kovové atomy jsou obklopeny „elektronovým plynem“
• přítomnost takových volných elektronů vysvětluje vlastnosti – – – – – –
vysokou tepelnou a elektrickou vodivost kovový lesk pravidelnou krystalickou mřížku nízkou elektronegativitu tvorbu kationtů Obr. č. 14: Elektrony v krystalu kovu [15] dostupné z: neprůhlednost http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electrona_in_crystallo_fluentia.svg 11
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Zdroje 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.
BENEŠ, Pavel, Václav PUMPR a Jiří BANÝR. Základy chemie pro 2. stupeň základní školy, nižší ročníky víceletých gymnázií a střední školy. 3. vyd. Praha: Fortuna, 2000, 143 s. ISBN 80-716-8720-0. Brass_leopard.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-10-12]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Brass_leopard.jpg Castingiron.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-10-12]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Castingiron.jpg Bocuse_d%27Or,_gold_-_silver_-_bronze.JPG. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-10-12]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bocuse_d%27Or,_gold_-_silver_-_bronze.JPG Cuprite-Copper-21365.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-10-12]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cuprite-Copper-21365.jpg Isolators_in_Griekenland.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-10-12]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Isolators_in_Griekenland.jpg Tungsten_Alloy_Counterweight.JPG. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-10-12]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File::Tungsten_Alloy_Counterweight.JPG NASM_-_Loening_OA-1A_-_San_Francisco.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-10-12]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:NASM_-_Loening_OA-1A_-_San_Francisco.jpg Antique_brass_instrument_on_display_at_the_Musical_Instrument_Museum.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-10-12]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Antique_brass_instrument_on_display_at_the_Musical_Instrument_Museum.jpg WLA_cma_Young_Woman_Nursing_Her_Child_bronze_with_brown_patina.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-10-12]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:WLA_cma_Young_Woman_Nursing_Her_Child_bronze_with_brown_patina.jpg Rosin_core_solder.JPG. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-10-12]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rosin_core_solder.JPG Stahlstuetzen_Hbf_Ffm_DSC_6457.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-10-12]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stahlstuetzen_Hbf_Ffm_DSC_6457.jpg Bloques_tabla_peri%C3%B3dica.png. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-10-12]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bloques_tabla_peri%C3%B3dica.png Periodic_Table_of_Elements. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-10-12]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Periodic_Table_of_Elements Electrona_in_crystallo_fluentia.svg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-10-12]. Dostupné z: 12 http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electrona_in_crystallo_fluentia.svg
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
