Цели:
Образовательная: обобщить знания о физических свойствах металлов, о месторождениях металлосодержащих руд и выявить значение металлов в победе в Великой Отечественной войне.
Развивающая: продолжить формировать умения проводить параллели между различными областями наук, развивать навыки работы с картой, анализировать, собирать информацию, тренировка памяти.
Воспитательная: воспитать патриотические чувства, героизм, ответственность за судьбу Родины, мотивация необходимости получения знаний.
Оборудование: музыкальное оборудование, модели кристаллических решеток металлов, образцы металлов, видеофильмы, таблицы, справочно – информационный стенд, физическая карта России, карточки – условные обозначения полезных ископаемых, рисунки и фотографии оружия.
Подготовительные мероприятия: учителя географии и химии заранее на уроках и дополнительных занятиях изучают предложенную тему и готовят материал из дополнительных источников литературы, просматривают фильмы из школьной видеотеки.
Ход урока
Учитель географии:Ребята, сегодня мы должны собрать всю информацию, которую знаем про металлы, в единое целое. Должны обсудить их свойства, месторождения и понять, почему же металлы оказались необходимым элементом в борьбе за Победу над фашизмом в ВОВ.
В 1941 году, 22 июня началась Великая Отечественная война.
Видеофрагмент о начале ВОВ из фильма Романа Кармена «Неизвестная война».
- Тот самый длинный день в году
С его безоблачной погодой
Нам выдал общую беду
На все четыре года.
Она такой вдавила след
И столько наземь положила,
Что двадцать лет
И тридцать лет
Живым не верилось, что живы…
-В годы ВОВ ярко проявился патриотизм ученых нашей страны, и они сплотили все силы для защиты человеческой культуры от фашизма.
В связи с эвакуацией промышленных предприятий в восточные районы страны, потребовалась перестройка всей экономики этих районов. Для победы необходимы были новые сырьевые ресурсы, в частности – металлы.
Вопросы классу: - В каком виде встречаются металлы в природе? (В виде руд, в самородном виде.)
- Как обозначаются месторождения полезных ископаемых на карте? (С помощью условных знаков.)
- Приведите примеры руд, содержащих металлы, и найдите соответствия с условными знаками на доске. (Хромовые -1, железная-2, марганцовая-3, никелевая-4, вольфрамовая-5, молибденовая-6, оловянная-7, алюминиевая-8, медная-9, ртутная-10.)
- Приведите пример металла, встречающегося в самородном виде, и найдите соответствие с условными знаками на доске. (Золото – 11.)
- Какие месторождения металлосодержащих руд были выявлены за годы Великой Отечественной войны?
Дети дают ответы, выходят к доске и на физической карте России отмечают условными знаками месторождения полезных ископаемых.
- Нужно подойти к демонстрационному столу, найти условное обозначение руды и расположить его на карте в соответствующем районе.
- Оловянные месторождения на Дальнем Востоке.
- Свинцовые – в Средней Азии.
- Вольфрамовые – в Кузнецком Алатау и на Алтае, в Средне Азии.
- Медные – на Среднем Урале.
- Молибден – к северу от озера Балхаш.
- Источники редких металлов – лития, молибдена, ванадия – Казахстан.
- Руды кобальта, необия, алюминиевые – Уральские горы.
- Ведение войны требовало повышенного расхода алюминия. Поиски алюминиевого сырья на Урале возглавил академик Д.В. Наливкин. На северном Урале были обнаружены большие запасы высокосортных бокситов. В 1944 году в восточном Казахстане академиком В.А. Кузнецовым было открыто месторождение ниобий – танталовых руд.
- Таким образом, мы выяснили, что наша страна богата месторождениями металлосодержащих руд. И этот фактор сыграл огромную роль в победе русской армии над фашистской Германией.
Учитель химии: - «Война потребовала грандиозных количеств стратегического сырья… Бесконечное разнообразие различных веществ, начиная со сплавов и кончая сложными продуктами переработки нефти, угля и пластмассами, - все это сейчас требуется в громадных количествах… Только шесть химических элементов не нашли себе применение в военной технике…» - писал в те годы Александр Евгеньевич Ферсман.
Беседа учителя с детьми.
- Почти все химические элементы таблицы Д.И.Менделеева принесли пользу Родине. Немаловажна роль металлов.
- Положение металлов в Периодической системе. (С использованием справочно-информационного стенда.
- Физические свойства металлов:
1. Агрегатное состояние. В основном, все твердые вещества, имеют металлическую кристаллическую решетку. Исключение, ртуть – жидкая.
2. Температуры кипения и плавления разнообразны. Температура плавления ртути – 39 градусов Цельсия, галлия – 29,8 (плавится в руках), у цезия – 28, вольфрам – 3390 градусов Цельсия, это самый тугоплавкий металл, используется в нитях элктроламп.
3. Твердость. Самые мягкие – щелочные металлы и свинец, режутся ножом. Самый твердый – хром, царапает стекло.
4. Плотность. Литий – самый легкий металл, осмий – самый тяжелый. Плотность легких металлов ниже 5 г/см.куб, тяжелых – больше 5.
5. Электропроводность и теплопроводность. Благодаря свободным электронам, в кристаллической решетке металлы проводят электрический ток. Самые лучшие проводники – серебро, медь, золото, алюминий, железо. Худшие проводники – ртуть, свинец, вольфрам. Теплопроводность соответствует электропроводности.
6. Ковкость, пластичность, прочность. При механическом воздействии происходит смещение слоев атомов, благодаря свободным электронам, разрыва связей не происходит. Высокая пластичность у золота, серебра, меди, олова, железа, алюминия.
7. Металлический блеск, серый цвет, непрозрачность.
В ходе обсуждения физических свойств обращаемся к образцам металлов на демонстрационном столе, плакатам, моделям кристаллических решеток, к информации на справочно-информационном стенде.
- А теперь проверим, как вы дома выполнили задание на тему «Использование металлов в ВОВ».
Дети дома готовят информацию об использовании металлов во время ВОВ. По ходу выступления детей учитель помогает, комментирует. Демонстрируются рисунки и фотографии оружия.
Железо. Химический знак Fe (феррум).
Положение в периодической системе: 4 период, четный ряд, 8 группа, побочная подгруппа, d-элемент.
Колоссальная масса железа истрачена на земном шаре в ходе войн. Только за Первую мировую войну было израсходовано не менее 200 млн. тонн стали. За Вторую мировую – примерно 800 млн. тонн. За последние три года войны было произведено 660 тыс. тонн орудий, 1 млн. 350 тыс. ручных и станковых пулеметов, около 6 млн. автоматов. На железо приходится более 90 % всех использованных металлов. Сколько этого металла было выброшено в снарядах, бомбах, минах, гранатах! Чтобы судить о масштабах расхода железа в Великой Отечественной войне, назовем одно число: миллион бомб сбросили фашисты на Сталинград!
Сплавы железа в виде броневых плит и литья толщиной 10-100 мм использовались при изготовлении корпусов и башен танков, бронеавтомобилей, самоходных артиллерийских установок, бронепоездов. Толщина брони военных кораблей и установок береговой обороны доходит до 50 мм. Ответственные узлы боевых самолетов тоже защищает броня.
Показ видеофрагмента из фильма. Роман Кармена «Неизвестная война». (Вфрагменте говорится о создании самолетов во время войны советскими учеными.)
Вопрос учителя: «О каком металле идет речь?»
Алюминий. Химический знак Al (алюминий).
Положение в периодической системе: 3 период, 3 группа, главная подгруппа, р - элемент.
«Крылатый металл» алюминий в виде сплавов с другими металлами использовался в самолетостроении для обшивки самолетов, изготовления лопастей винтов. Из сплава алюминия, меди и марганца делали корпуса судов на подводных крыльях, баки для хранения и перевозки сжиженного газа. Тончайший алюминиевый порошок использовали для получения горючих и взрывчатых смесей.
Ванадий. Химический знак V (ванадий).
Положение в периодической системе: 4 период, четный ряд, 5 группа, побочная подгруппа, d-элемент.
Из ванадиевой стали изготавливали солдатские каски, шлемы, броневые плиты на пушках, бронебойные снаряды, паровозные цилиндры, тормозные колодки, гидросамолеты, морские корабли.
Литий. Химический знак Li (литий).
Положение в периодической системе: 2 период, 1 группа, главная подгруппа, s-элемент.
В годы Великой Отечественной войны гидрид лития стал стратегическим сырьем. Он бурно реагирует с водой, при этом выделяется большой объем водорода, которым заполняли аэростаты и спасательное снаряжение при авариях самолетов и судов в открытом море. Добавка гидроксида лития в щелочные аккумуляторы увеличивала срок их службы в 2 - 3 раза, что было ценно для партизанских отрядов. Трассирующие пули с добавкой лития при полете оставляли сине - зеленый след. Соединения лития использовались и на подводных лодках для очистки воздуха.
Лантан. Химический знак La (лантан).
Положение в периодической системе: 6 период, четный ряд, 3 группа, побочная подгруппа, d-элемент.
Сплав лантана, церия и железа дает так называемый кремень, который использовался в солдатских зажигалках. Из него же изготовляли специальные артиллерийские снаряды, которые во время полета при трении о воздух искрят (можно наблюдать за их ночным полетом). Лантановые стекла применяли в полевых оптических приборах.
Цинк. Химический знак Zn (цинк).
Положение в периодической системе: 4 период, нечетный ряд, 2 группа, побочная подгруппа, d-элемент.
Сплав меди и цинка - латунь - хорошо обрабатывается давлением и имеет высокую вязкость, его использовали для изготовления гильз патронов и артиллерийских снарядов. Более половины добываемого цинка расходовалось на изготовление оцинкованного железа и оцинкованной проволоки. Сплавы баббит и гарт использовались в полиграфии, в частности для изготовления листовок и газет на оккупированной территории.
Вольфрам. Химический знак W (вольфрам).
Положение в периодической системе: 6 период, четный ряд, 6 группа, побочная подгруппа, d-элемент.
Из вольфрамовых сталей и сплавов изготавливали танковую броню, оболочки торпед и снарядов, наиболее важные детали самолетных двигателей.
Германий. Химический знак Ge (германий).
Положение в периодической системе: 4 период, нечетный ряд, 4 группа, главная подгруппа, p-элемент.
Без германия не было бы радиолокаторов. В начале Великой Отечественной войны на основе свойства германия превращать тепловую энергию в электрическую советские ученые создали генераторы для питания раций партизанских отрядов.
Свинец. Химический знак Pb (плюмбум).
Положение в периодической системе: 6 период, нечетный ряд, 4 группа, главная подгруппа, р – элемент.
Свинец – тяжелый металл, его плотность 11,34 г\см куб. Именно это является причиной его широкого использования в огнестрельном оружии. Свинцовые металлические снаряды использовались еще в древности. И сейчас пули отливают из свинца, только оболочку делают из других твердых металлов. Любая добавка к свинцу увеличивает его твердость. В свинец, идущий на изготовление шрапнели, добавляют 12% сурьмы, а для дроби – 1 %мышьяка. Без инициирующих взрывчатых веществ невозможно было бы создание скорострельного оружия. Среди веществ этого класса применяются соединения свинца. В производстве подшипников для военной техники очень важны сплавы свинца – баббиты, свинцовые бронзы.
Медь. Химический знак Сu (купрум).
Положение в периодической системе: 4 период, нечетный ряд, 1 группа, побочная подгруппа, s-элемент.
В годы Великой Отечественной войны военная промышленность была главным потребителем меди. Сплав 90% меди и 10% олова – так называемый пушечный металл. Сплав 68% меди и 32% цинка – латунь – использовался для изготовления гильз артиллерийских снарядов и патронов. Сплав меди, цинка, олова – морские латуни.
Молибден. Химический знак Mo (молибден).
Положение в периодической системе: 5 период, четный ряд, 6 группа, побочная подгруппа, d-элемент.
Молибден называют «военным» металлом, так как 90% его идет на военные нужды. Стали с добавкой молибдена (и других микроэлементов) очень прочны, из них отливали стволы орудий, винтовок, ружей, детали самолетов, автомобилей. Введение в состав сталей молибдена в сочетании с хромом и вольфрамом повышает их твердость, из этих сталей делали танковую броню. Молибденовая сталь прочна, остра, тверда, гибка, из нее делали клинки, сабли, мечи, ножи.
Хром. Химический знак Cr (хром).
Положение в периодической системе: 4 период, четный ряд, 6 группа, побочная подгруппа, d-элемент.
Хромовые стали нужны были для изготовления огнестрельных орудий, броневых плит, корпусов подводных лодок, рессор, пружин, шарикоподшипников.
Серебро. Химический знак Ag (серебро).
Положение в периодической системе: 5 период, нечетный ряд, 1 группа, побочная подгруппа, s-элемент.
Серебро в сплавах с индием использовали для изготовления прожекторов для противовоздушной обороны. Зеркала применяли врачи, сигнальщики, подводники. Обеззараживающие свойства серебра и его соединений использовали в медицине, соединения серебра с бромом – в фотографии.
Учитель химии: И, конечно же, Великая победа это заслуга не только металлов. Не нужно забывать людей, которые впервые применили эти металлы и добились введения в производство изделий из их сплавов.
Это химики Александр Евгеньевич Ферсман, Александр Николаевич Несмеянов, Николай Дмитриевич Зелинский и другие. (Демонстрация фотографий ученых.)
- Наконец пришла долгожданная Победа. Через 5 лет изнурительной борьбы.
- Шла война великая, шла война кровавая
Тысяча четыреста восемнадцать дней…
Нас война отметила метиной особою,
В жизни нет и не было ничего трудней.
Стали поколению наивысшей пробою
Тысяча четыреста восемнадцать дней.
Сколько горя вынесло наше поколение,
Каждый день теряли мы фронтовых друзей…
Нами было сделано все во имя Родины,
Все теперь под силу нам, если нами пройдены
Тысяча четыреста восемнадцать дней.
- 9 мая 1945 года в 22 часа пурпурная заря салюта встала над Москвой.
Великая Победа! Она была необходима человечеству, чтобы сохранить на земле жизнь, и поэтому память о сорок пятом вечна, как сама жизнь!
Мы должны помнить о том, что Великая Отечественная война была смертельным противоборством не только оружия и терпения, не только идей и стратегий. Это было сражение производств, экономик и наук. Вместе с солдатами в сорок пятом победили рабочие и мастера, инженеры, доктора наук, военные медики и сугубо гражданские химики. Вместе с химиками их научные достижения в области исследования свойств металлов.