Тема учебно-тематического планирования: «Коррозия металлов» 11 класс
Цель урока: убедить учащихся в том, что необратимыми процессами коррозии можно управлять, зная физико-химические особенности процесса
Задачи:
- Образовательные:
- ознакомить с физико-химической сутью коррозии;
- вывить негативное значение процесса коррозии;
- определить пути замедления коррозии;
- интеграция в тему урока МХК, физики, географии.
- Воспитательные:
- ознакомление с культурными памятниками других стран;
- бережное отношение к окружающей среде.
- Развивающие:
- развитие коммуникативных качеств;
- развитие навыков, необходимых в дискуссии;
- развитие навыков работы со справочной литературой и Интернетом;
- развитие умений обобщать, анализировать, делать выводы.
Стартовый уровень обученности:
- учащиеся знают:
- окислительно-восстановительный процесс;
- условия, влияющие на скорость химического процесса;
- ряд активности металлов и химические свойства металлов.
- умеют:
- работать со справочной литературой и Интернетом;
- анализировать и обобщать
Ведущая деятельность учащихся: поисковая
Метод работы учителя: урочный проект
Продолжительность работы: 1-2 урока
Информационно-техническое оснащение:
- Интернет
- Справочная литература
- Мультимедийный проектор
Введение в тему урока
Металлы составляют одну из основ цивилизации
на планете Земля. Среди них как конструкционный
материал явно выделяется железо. Объем
промышленного производства железа примерно в 20
раз больше, чем объем производства всех
остальных металлов, вместе взятых. Широкое
внедрение железа в промышленное строительство и
транспорт произошло на рубеже XVIII...XIX вв. В это
время появился первый чугунный мост, спущено на
воду первое судно, корпус которого был
изготовлен из стали, созданы первые железные
дороги. Однако начало практического
использования человеком железа относят к IX в.
до н.э. Именно в этот период человечество из
бронзового века перешло в век железный. Тем не
менее, история свидетельствует о том, что изделия
из железа были известны в Хеттском царстве
(государство Малой Азии), а его расцвет относят к
XIV...XIII вв. до н.э.
В природе, хотя и очень редко, но встречается
самородное железо. Его происхождение считают
метеоритным, т.е. космическим, а не земным.
Поэтому первые изделия из железа (они
изготавливались из самородков) ценились очень
высоко – гораздо выше, чем из серебра и даже
золота.
Несмотря на широкое внедрение в нашу сегодняшнюю
жизнь полимерных материалов, стекла, керамики,
основным конструкционным материалом продолжает
оставаться железо и сплавы на его основе. С
изделиями из железа мы на каждом шагу
встречаемся в быту и знаем, как много хлопот
доставляют его ржавление и сама ржавчина.
Ржавлением называют только коррозию железа и его
сплавов. Другие металлы корродируют, но не
ржавеют. Хотя корродируют практически все
металлы, в повседневной жизни человек чаще всего
сталкивается с коррозией железа.
Строгие расчеты показывают, что большинство
металлов имеет склонность к коррозии. Поэтому
удивительно не то, что металлы корродируют, а то,
что изделия из них могут существовать длительное
время. Скорость, с которой протекает коррозия, не
поддается теоретическому вычислению. Как
правило, она определяется опытным путем.
Скорость, прежде всего, зависит от характера
образующихся продуктов коррозии и прочности их
сцепления с металлом.
Введение в проблему
Однако в окружающем нас мире существуют загадки. В данной теме – это железная колонна в Дели. Ее установили в 5 веке н.э. примерно в 20 км от современного Дели. Она напоминает усеченный конус, вес около 6 т. Колонна считается нержавеющей (смотрим фотографию и текст через проектор).
Железная колонна –
стальная колонна высотой в 7 метров и весом в 6
тонн, входящая в состав архитектурного
ансамбля Кутб-Минара, расположенного примерно в
20 километрах южнее старого Дели. Она
изготовлена из ковкого железа чистотой до 98% с
низким содержанием серы и повышенным
содержанием фосфора. Широкую известность
колонна приобрела тем, что за 1600 лет своего
существования практически избежала коррозии.
Упоминание о колонне встречается у Бируни из
Хорезма в 1048 г: «… арабами был найден железный
столб высотой в 70 локтей. Хишам ибн-Амир
приказал откопать его до основания, и при этом
было обнаружено, что столб был вкопан еще на 30
локтей в землю. Тогда он стал расспрашивать о нем,
и ему сообщили, что один Туба из Йемена вступил в
их страну вместе с персами, и когда они овладели
Индией, то йеменцы отлили из своих мечей этот
столб и сказали: «Мы не хотим идти отсюда дальше в
другую страну», – и завладели Синдом.
В свое время для объяснения стойкости колонны
выдвигались разные теории. Например, что колонна
состоит из метеоритного железа. По другим
представлениям, в колонне использовался особый
сплав, изобретенный древними индийскими
металлургами. Высказывались предположения о
покрытии колонны тончайшими антикоррозионными
пленками от жиров до окалины.
Железная колонна – одна из главных
достопримечательностей Дели. Считается, что если
стать к колонне спиной и охватить ее сзади
руками, это принесет счастье. Во избежание
вандализма в 1997 г. Вокруг колонны была устроена
ограда, так что теперь проверить достоверность
этого поверия не так-то просто.
Факты:
- если бы современный специалист по обработке металлов посмотрел на структуру этого сплава под микроскоп, то заявил бы, что данный материал следует применять для изготовления неответственных деталей из-за большого количества неметаллических включений
- цвет колоны меняется от черного до коричневого на верхушке
- подземная часть колоны покрыта слоем тривиальной ржавчины толщиной в сантиметр, встречаются «язвы» глубиной до 10 см
Проблема: почему человечество до сих пор не воспользуется знаниями, полученными при изучении колонны, а предпочитает терпеть экономический ущерб от разрушительного действия коррозии?
Вместе с учащимися формулируем цель: выяснить, насколько возможно применить условия замедляющие коррозию в современных условиях для экономически развитых стран.
Задачи:
- выяснить, что называют коррозией и каковы ее виды
- условия протекания процесса
- химизм процесса
- условия, замедляющие коррозию
2-й этап урока: осуществление деятельности учащимися
Класс делится на 4 группы, согласно
поставленным задачам.
В каждой группе выделяются следующие роли:
организатор-руководитель; хронометрист;
фиксатор идей; составляющий план презентации;
репортер. Время работы: 15 мин
Оборудование: учебник химии 11 класс, справочная литература, Интернет
Вопросы для обсуждения каждой группе (написаны на экране)
- Мотивировать решение о наличии процесса коррозии колонны.
- Если колонна корродирует, то каков вид ее коррозии.
- Какие виды чаще встречаются в окружающем мире и почему?
- Какие условия способствуют ускорению коррозии и какие из них действуют на колонну?
- Что такое «ржавчина», как от нее можно избавиться, все ли металлы ржавеют и корродируют?
- Какие способы замедления коррозии существуют, и какие из них действуют на колонну?
Заслушиваем презентации: время 1-2 мин.
На доске выписываются основные тезисы и понятия
Делаем вывод: колонна корродирует, но скорость коррозии низкая по следующим причинам:
- сухая атмосфера близ Дели
- из-за скопления людей и животных аммиачная атмосфера
- у массивной колонны высокая теплоемкость: металл запасает тепло, а дождевая вода быстро испаряется
- нижнюю часть колонны, свободную от ржавчины, полируют руки людей, которые верят в то, что она приносит счастье
Рефлексия учащихся
Комментарий домашнего задания: какие условия способствуют ускорению коррозии транспортных средств в нашем городе? Можно ли и как их свести к минимуму?