От алхимии к химии

Самый жидкий металл

Ртуть считается самым жидким металлом и, в то же время, одним из самых опасных для человеческого организма. Он практически всегда пребывает в жидком состоянии, потому что температура его плавления равна -38 градусам Цельсия. Именно поэтому этот металл используется в градусниках — при увеличении температуры, жидкость расширяется. Поскольку градусник сделан в виде стеклянной трубочки, расширяться она может только в одном направлении. Чтобы на показатели градусника не влияли другие условия вроде атмосферного давления, из трубочки выкачан воздух.

В средневековье считалось, что при смешивании ртути, серы и загадочного «философского камня» можно получить чистое золото. Поэтому внимания этому металлу уделялось очень много. С средние века получить из ртути золота никому не удалось, но это стало под силу ученым в 1947 году — они поместили 100 миллиграмм ртути в атомный реактор и получили 35 микрограмм золота. Вот и второе удивительное свойство ртути — его можно превратить в золото, но это слишком дорогой процесс.

Третья особенность ртути заключается в том, что при вдыхании его паров человек получает сильное отравление — опасные вещества оседают в легких. Симптомы отравления включают в себя слабость, понижение аппетита, боль при глотании, набухание десен и сильная боль в животе. Из-за своей ядовитости, ртуть входит в десятку химических веществ, представляющих опасность для общественного здоровья.

Химический диктант

Тема «Сравнительная характеристика металлов главных и побочных подгрупп». Используя обозначения: определите, в каких случаях речь идет о металлах главных подгрупп, а в каких – о побочных.

1. У этих металлов последующие электроны заполняют не внешний, а предвнешний энергетический уровень. 2. Эти металлы не образуют водородных соединений. 3. Эти металлы относятся к s- или p-элементам. 4. На внешнем энергетическом уровне атомов этих металлов чаще всего два электрона. 5. Эти металлы проявляют очень сильные восстановительные свойства. 6. Эти металлы очень энергично реагируют с простыми веществами. 7. Для этих металлов характерны переменные степени окисления. 8. К этой подгруппе относятся щелочные металлы. 9. В атомах некоторых из этих металлов возможен «провал» одного s-электрона внешнего энергетического уровня на предвнешний. 10. У этих металлов с возрастанием зарядов ядер химическая активность уменьшается. 11. Химические реакции некоторых металлов этой подгруппы сопровождаются взрывом. 12. Некоторые металлы этой подгруппы используются для изготовления драгоценностей. 13. Один из представителей этой подгруппы занимает 4-е место по электропроводности. 14. Один из металлов этой подгруппы является самым твердым. 15. Эти металлы относятся к d- или f-элементам. 16. Представители этих металлов одновременно самые легкие и самые мягкие.

Ответы.

Ученик выступает с докладом о роли металлов в жизни человека.

Типы кристаллических решеток

Все металлы в твердом состоянии представляют собой кристаллы. Кристалл – это совокупность атомов, расположенных в пространстве не хаотично, а в геометрически правильной последовательности. Пространственное расположение атомов и образует кристаллическую решетку.

В узлах пространственной кристаллической решетки металла правильно расположены положительно заряженные ионы, а между ними перемещаются свободные электроны – электронный газ. Переходя от одного катиона к другому, они осуществляют связь между ионами и превращают кристалл металла в единое целое. Эта связь, называемая металлической, возникает между атомами металлов за счет перекрывания электронных облаков внешних электронов. Металлическая связь отличается от неполярной ковалентной связи своей ненаправленностью. В кристалле металлического типа электроны не закреплены между двумя атомами, а принадлежат всем атомам данного кристалла, т. е. делокализованы. К особенности структуры металлических кристаллов относятся большие координационные числа – 8÷12, которым соответствует высокая плотность упаковки.

Кристаллическая решетка каждого металла состоит из положительно заряженных ионов одинакового размера, расположенных в кристалле по принципу наиболее плотной упаковки шаров одинакового диаметра.

Различают три основных типа упаковки, или кристаллической решетки.

1. Объемноцентрированная кубическая решетка с координационным числом, равным 8 (натрий, калий, барий). Атомы металла расположены в вершинах куба, а один – в центре объема. Плотность упаковки шарообразными ионами в этом случае составляет 68 %.

2. Гранецентрированная кубическая решетка с координационным числом, равным 12 (алюминий, медь, серебро). Атомы металла расположены в вершинах куба и в центре каждой грани. Плотность упаковки – 74 %.

3. Гексагональная решетка с координационным числом 12 (магний, цинк, кадмий). Атомы металла расположены в вершинах и центре шестигранных оснований призмы, а еще три – в ее средней плоскости. Плотность упаковки – 74 %.

Из-за неодинаковой плотности атомов в различных направлениях кристалла наблюдаются разные свойства. Это явление, получившее название анизотропия, характерно для одиночных кристаллов – монокристаллов. Однако большинство металлов в обычных условиях имеют поликристаллическое строение, т. е. состоят из значительного числа кристаллов, или зерен, каждое из которых анизотропно. Разная ориентировка отдельных зерен приводит к усреднению свойств поликристаллического металла.

Особенности кристаллических решеток обусловливают характерные физические свойства металлов.

Как люди добывали и сохраняли огонь. Огонь — роль огня в жизни человека

Трудно представить жизнь современного человека без использования огня. Благодаря ему люди живут в комфортных условиях — в теплых дома, освещенных помещениях, питаются вкусной пищей и ежедневно пользуются предметами, созданными при помощи пламени. Процесс добычи и подчинения огня был очень сложным и длинным. Благодаря древнему человеку, мы можем пользоваться этим ресурсом.

Роль огня в жизни первобытного человека

Полтора миллиона лет назад человек смог подчинить себе огонь. Древний человек смог создать себя освещение, теплый дом, вкусную еду и защиту от хищников.

Укрощение огня человеком — довольно длинный процесс. По легендам первый огонь, котором смог пользоваться человек, был небесный огонь. Птица феникс, Прометей, Гефест, бог Агни, жар-птица — они были богами и существами, приносящими людям огонь. Человек обожествлял природные явления — молнию и извержение вулканов. Он добывал огонь, поджигая факелы от других, естественных возгораний. Первые попытки добычи огня дали человеку возможность согреваться в зимнюю пору, освещать территории в ночное время и обороняться от постоянных атак хищных животных.

После длительного использования естественного огня, у человека появилась необходимость самостоятельной добычи этого ресурса, ведь природный огонь был доступен не всегда.

Первым способом добычи пламени стало высекание искры. Человек долгое время наблюдал, как столкновение некоторых предметов вызывает маленькую искорку, и решил найти ей применение. Для этого процесса у людей были специальные приспособления из призматических камней, являвшимися огневищами. Человек бил по огневищам шероховатыми призматическими ножами, вызывая искру. Позже огонь добывался немного другим способом — использовали кремень и огниво. Воспламеняющимися искрами поджигали мох и пух.

Трение являлось еще одним способом добычи огня. Люди быстро вращали между ладонями сухие ветви и палки, вставленные в древесное отверстие. Таким способом добычи пламени пользовались у народов Австралии, Океании, Индонезии, в племенах кукукуку и мбовамбов.

Позже человек научился добывать огонь сверлением с помощью лучка. Этот метод упростил жизнь древнему человеку — больше не приходилось прикладывать много усилий, вращая палку ладонями. Воспламененным очагом можно было пользоваться 15 минут. От него люди поджигали тонкую бересту, сухой мох, паклю и опилки.

Таким образом огонь сыграл главенствующую роль в развитии человечества. Помимо того, что он стал источником света, тепла и защитой, также он отразился и на интеллектуальном развитии древних людей.

Благодаря использованию огня, у человека появилась потребность и возможность постоянной деятельности — его нужно было добывать и поддерживать. При этом надо было следить за тем, чтобы он не перенесся на дома и не был затушен внезапным ливнем. Именно в этот момент начало формироваться разделение труда между мужчинами и женщинами.

Огонь служил незаменимым средством при изготовлении и обработке оружия и посуды. А главное — он дал человеку возможность освоения новых земель.

Роль огня в жизни современного человека

Жизнь современного человека невозможно представить без огня. Практически все, чем пользуются люди основано на огне. Благодаря ему в домах тепло и светло. Человек ежедневно использует энергию огня в быту. Люди готовят, стирают, убирают. Свет, электричество, отопление и газ — всего этого не было бы без маленькой искры.

На различных предприятиях также используется энергия огня. Для того, чтобы изготовить машину, самолет, тепловоз и обычную вилку, необходим металл. Именно с помощью огня человек добывает его — плавит руду.

Обычная зажигалка горит при помощи немного измененного метода древних людей — усовершенствованного огнева. В газовых зажигалках используется механическая искра, а в электрозажигалках — электрическая.

Огонь используется практически в любой человеческой деятельности — керамическом производстве, металлургии, стекловарении, паровых машинах, химической промышленности, транспорте и ядерной энергетике.

Становление современной химии

Первым этапом существования химии как самостоятельной науки можно считать открытие закона сохранения массы (вторая половина XVIII века). Этот закон был впервые сформулирован французским химиком Антуаном Лораном Лавуазье (1743−1794), который в процессе свое научной деятельности положил основы исследования вещества уже с научной точки зрения. Автор кислородной теории горения, один из авторов новой химической номенклатуры, он предложил первый перечень химических элементов и написал первый учебник «Элементарный курс химии».

Первой (хотя и затем отвергнутой) теорией научной химии была предложенная Георгом Шталем теория флогистона (XVIII в.). Флогистонная теория была главным условием и движущей силой развития учения об элементах. Она способствовала полному освобождению химии от алхимии. Именно во время почти столетнего господства флогистонной теории завершилось начатое Бойлем превращение алхимии в химию. К концу XVIII в. в химии был накоплен большой объем экспериментальных данных, которые необходимо было систематизировать в рамках единой теории. Создателями такой теории стали французский химик Антуан Лоран Лавуазье и русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов. Они применяли точные измерения при изучении химических реакций. Это позволило опровергнуть теорию флогистона, выявить суть процессов горения и дыхания, сформулировать закон сохранения массы.

Блестящие успехи количественных методов исследования веществ привели к фундаментальным изменениям в химии. Английский химик Джон Дальтон (1766–1844) экспериментально подтвердил атомистическую теорию. Период количественных законов (атомно-молекулярной теории) продолжался с 1789 по 1860 г.

С первой половины XIX в. химия начала свое стремительное и триумфальное развитие. С увеличением объема знаний о веществах и их свойствах выделились ее отдельные области Несомненно, самым значительным открытием химии стало открытие важнейшего закона природы – Периодического Закона. Периодический Закон был открыт в феврале 1869 года русским химиком Дмитрием Ивановичем Менделеевым.

Сегодня Периодическая Система химических элементов Д.И. Менделеева висит на стене любого кабинета химии во всем мире! Именно Периодический Закон объединил химические знания в стройную и логическую систему. Д.И. Менделеев предсказал существование элементов, которые в то время были еще не открыты. Предсказанные Менделеевым элементы вскоре были открыты, что служило подтверждением великого открытия!

На современном этапе развития естественных наук (с XX в.) появились принципиально новые физические методы исследования. Это предоставило химикам невиданные прежде возможности для изучения веществ. В нынешнем, XXI веке, триумфальное шествие химии продолжается. Ее наивысшая цель – удовлетворять потребности каждого человека и всего общества.

Итог статьи:

Родиной химии считается древний Египет
В древнем мире существенный вклад в развитие химии внесли Египет, Китай, Греция
До III в. н.э. длился доалхимический этап развития химии. Теоретические и практические знания о веществах развивались относительно независимо друг от друга. В течение алхимического периода (III – XVI вв.) зародилась экспериментальная химия, накопились знания о веществах
Алхимия – средневековое искусство, основной целью которого была получение философского камня
С XVII в. началось становление химии как науки. Современный этап развития химии берет начало в XX в. и длится до наших дней
Сегодняшние успехи прикладной химии основаны на достижениях химической науки. Поэтому фундаментальные исследования – «знания ради знаний» – особо ценны для человечества

Примечания и ссылки

Заметки

Фактически, синодический период Луны (относительно Солнца) составляет не целое количество дней, а 29 530 дней. Таким образом, квартал стоит 29,53 / 4 = 7,38 дня, с небольшим отставанием, вызывающим бесконечные проблемы для лунных календарей, которые не могут соответствовать временам года.
Hydrágeryros состоит из ὕδωρ, húdôr («вода») и ἄργυρος, ágiesros («деньги») или «наличные деньги».
Фактически, Древние различали два вида ртути-металла и два вида серебра: благородное и простое.

Оружие

Самыми древними видами оружия были копья и дубинки. Известно, что заострённые палки в виде копий используют даже обезьяны, так что и древние люди, вероятно, использовали копья с незапамятных времён.

Копья с каменными наконечниками первобытные люди стали использовать в период примерно 300-500 тыс. лет назад.

Долгое время первобытные люди использовали копьё только в ближнем бою, но затем появилась и короткая разновидность копья для метания — дротик. Когда появились дротики, доподлинно неизвестно, вероятно, это произошло в Африке около 200 тыс. лет назад.

Около 70 тыс. лет назад была изобретена копьеметалка. Типичная копьеметалка — это палка с упором на одном конце, с которому прикладывается дротик.

Копьеметалка

При помощи копьеметалки можно было бросить дротик с большей силой и на большее расстояние (до 150-200 м).

Затем первобытными людьми был изобретён лук со стрелами. Древнейшие находки, которые некоторые учёные считают наконечниками стрел, сделаны в южной Африке и относятся ко времени 64 тыс. лет назад. Лук со стрелами — более совершенное, но более сложное в изготовлении и использовании оружие. Кроме того, чтобы хорошо стрелять из лука, нужно долго тренироваться, так что активно использовать этот вид оружия люди начали далеко не сразу и до периода 10-15 тыс. лет назад он не был популярным оружием у охотников. А в некоторых местах планеты (например, в Австралии) он оказался вовсе неизвестен, либо позабыт.

Первобытные люди изобрели и некоторые другие виды оружия, которые менее известны. Среди них — праща, бумеранг, плевательная трубка. Также ещё в каменном веке люди придумывали разные ловушки для охоты на животных.

Металлургия

Изделия из металлов люди научились изготавливать намного позже, чем из камня. Чтобы возникла металлургия, нужно было догадаться, что куски металла надо нагревать до высокой температуры, только после этого они размягчаются и им можно придать необходимую форму.

Первоначально люди, вероятно, пытались ковать самые мягкие металлы (медь, золото и т. п.) в холодном виде. Самые древние изделия из меди в небольшом количестве найдены в древнем поселении Чайоню на территории современной Турции и имеют возраст около 9 тыс лет. По-видимому, они сделаны именно при помощи холодной ковки. Массовое изготовление изделий из меди начинается значительно позже — примерно 7 тыс. лет назад. К этому времени относится находка медных рудников и большого количества медных изделий в погребениях на территории современной Болгарии. Однако вплоть до возникновения первых цивилизаций в 4 тысячелетии до н. э. каменные инструменты всё ещё заметно преобладают над медными.

медные инструменты и золотые кольца из варненского могильника (7 тыс. лет назад)

Какой самый дешевый металл?

Нержавеющая сталь имеет много преимуществ, она является особенно : дешево чем оцинкованная сталь

Какие 5 основных семейств материалов? Мы можем классифицировать материал en 5 большой семьи :

Металлы.
Пластмассы.
Керамика.
Органические.
Композиты.

Какие материалы используются?

. материал строительства находятся из использованные материалы в строительной отрасли: строительство и общественные работы.

сталь.
алюминий.
конкретный. бетон с соблюдением традиций (песок + щебень + цемент)…
битум.
сборный железобетон. традиционный бетон. …
плитка для пола.
гипсовая плитка.
цемент.

Какой металл используется чаще всего? Металлы плюс свободно используются железо, цинк, алюминий, медь, серебро и золото. И что находятся сплавы Наиболее используемое ? МЕТАЛЛУРГИЯ.

Слайд 20Физические свойства золотацвет – ярко-желтый;очень мягкий металл, его твердость 2,5-3,0 по

10-балльной шкале твердости (шкале Мооса); легко полируется и обладает высокой отражательной способностью; обладает исключительной способностью распыляться, давать частицы, соизмеримые с длиной световой волны;имеет высокую пластичность (тягучесть) и ковкость;Высокая плотность — 19,3 г/см3;Хорошо проводит эл. ток, тепло.

космическая и авиационная;транспортная;медицина;химическая промышленность;строительство (остекление зданий);электроника и коммуникации;нанотехнологии;ювелирная промышленность.

Применение

Основные сферы применения:

Сусальноезолото

Одноразовая посуда

metmuseum.org / westend61.de

Где/когда: Греческий остров Крит, XVIII-XVII вв. до н. э.

Недавно было установлено, что еще в XVIII–XVII вв. до н.э. минойцы изготавливали и использовали глиняную одноразовую посуду. Ученые во время раскопок на острове Крит обнаружили тысячи чашек, предназначенных для вина. Эксперты полагают, что чашки предназначены для одноразового использования, так как выбрасывались после пиршеств. Вполне возможно, что использование одноразовых сосудов для вина — это демонстрация социального статуса в обществе и богатства. Во время пира собиралось много народу, в результате, как и сегодня, никто не хотел после ухода гостей мыть посуду.

Обложка: 1Gai.Ru / metmuseum.org / westend61.de

Посуда

Долгое время после освоения огня наши предки просто жарили пищу на костре или горячих углях. Но затем они изобрели посуду, в которой можно было что-то варить или, например, вытапливать жир. Первая посуда появилась ещё десятки тысяч лет назад и делалась из дерева, коры или кожи. Её нельзя было поставить на огонь, поэтому пищу в ней готовили так. Вначале наливали воду, а затем нагревали на костре камни и бросали в воду. От жара камней вода закипала.

Позднее появилась посуда из глины. Вначале люди просто обмазывали глиной корзины, но затем научились делать полностью глиняную (керамическую) посуду, которая после обжига долго сохраняла свою прочность, и в которой уже можно было готовить пищу на открытом огне. Первые образцы керамической посуды найдены на территории современного Китая и относятся ко времени 20 тыс. лет назад, но широкое распространение среди первобытных людей керамическая посуда получила лишь 7-8 тыс. лет назад.

Посуда каменного века

Каменные орудия

Первым существенным изобретением наших далёких предков стали каменные орудия. Первые каменные орудия появляются очень давно — более 3 млн. лет назад в Африке. Их изготовили австралопитеки, от которых потом произошли люди. Австралопитеки научились путём ударов камней друг об друга получать камни с острой кромкой — рубила. Каменное рубило является самым первым инструментом в истории.

Древние каменные рубила

Рубило было универсальным орудием и его можно было использовать для разных целей. Рубилом разрезали мясо и шкуры, обрабатывали дерево и кости, выкапывали из земли корни.

В течение миллионов лет каменные орудия менялись очень медленно и оставались крайне примитивными. Лишь менее 100 тысяч лет назад люди изобрели более совершенные и сложные способы обработки камня, а сами каменные орудия стали очень качественными и разнообразными. При помощи ретуши, сверления и шлифования первобытные люди научились придавать каменным орудиям практически произвольную форму. Из камня стали делать топоры, ножи, скребки, шила, наконечники стрел и копий, рыболовные крюки, серпы и многое другое.

Каменные орудия позднего каменного века (5-10 тыс. лет назад)

Как древние люди добывали огонь физика. Как древние люди добывали огонь

Доподлинно известно, что уже за миллион лет до нашей эры древние люди знали, как можно использовать огонь. Самые ранние свидетельства этого датируются примерно 1.2 млн лет до н.э. Это различные глиняные фрагменты и части оружия или орудий труда. Однако характер обнаруженных останков говорит о том, что скорее всего это был бережно сохраняемый огонь, добытый случайным путем. Например, перенесенный на стоянку из мест открытого горения торфа, извержения вулкана, удара молнии или полученный во время лесного пожара. Естественно, человек изначально не предполагал использовать огонь в своих целях, так как от встречи со стихийными проявлениями огня ничего хорошего быть не могло в силу его разрушительного действия. Вероятно, идея использовать огонь для приготовления пищи или обработки орудий возникла у древних людей, когда они обнаружили что мясо животных, погибших и частично прожарившихся в ходе пожара, гораздо лучше жуется и усваивается, а обожженное в огне дерево становится тверже. Вместе с этим огонь выполнял также охранно-оборонительную функцию, так как отпугивал диких животных. В этот период утрата обретенного огня означала, что какое-то время племя будет обходиться без него до тех пор, пока не представиться возможность снова получить его случайным путем. Антропологи отмечают, что у многих примитивных обществ до сих пор сохранились жестокие наказания за утрату огня племени и различные способы его сохранения.

Итак, как же древние люди добывали огонь? Научиться добывать огонь самостоятельно древний человек смог значительно позднее, около 700 тысяч лет назад. Характер способов добычи огня говорит о том, что они были обнаружены экспериментальным путем в ходе хозяйственной деятельности первобытного человека.

Способы добычи огня древними людьми

Самый популярный способ добычи огня в древности, который и по настоящее время используется рядом племен – это высверливание (рис. 1). Изначально люди просто использовали ладони для того чтобы быстро вращать закругленную палочку (сверло) из твердого дерева в выемке на плоской части дерева более мягкой породы. В результате вращения довольно быстро образуется горячая древесная пыль, которая при высыпании на заранее подготовленный трут воспламеняет его. В более поздние эпохи этот способ был модернизирован. Сначала придумали оборачивать вокруг вертикальной палки ремень, что позволило раскручивать сверло попеременно дергая за разные концы, несколько позже к верхней части палки стали приставлять упор. Еще позже стали использовать лучковое сверло – ремень стали привязывать к концам изогнутого дерева или кости.

Рис. 1 – Добыча огня древними людьми путем высверливания

Второй способ – выскабливание огня (рис. 2). Человек, желающий получить огонь, должен был заранее подготовить на относительно плоской поверхности продольную выемку. После чего начинал быстро водить по этой выемке деревянной палочкой. Довольно быстро на дне выемки образовывалась тлеющая древесная пыль, которой воспламеняли трут (древесная кора, сухая трава).

Рис. 2 – Добыча огня путем выскабливания

Третий способ добычи огня древними людьми, скорее всего, возник при попытках обработки деревянных инструментов – выпиливание огня (рис. 3). По аналогии с предыдущим способом – выскабливанием, огонь добывался путем трения дерева о дерево, но, в отличие от него трение производилось не вдоль волокон, а поперек.

Рис. 3 – Добыча огня древними людьми путем выпиливания

Считается, что четвертый способ – высекание огня (рис. 4) появился значительно позже. Есть гипотеза, что с этим способом древние люди могли познакомиться, обрабатывая кремниевые орудия, путем ударов об кремний. В этом случае высекается искра, которая при определенных условиях могла привести к добыче огня древними людьми таким способом. Однако археологические свидетельства показывают, что даже если такой способ существовал, то он не был массово распространен. Наибольшее распространение получил способ высекания огня ударами кремния о пирит (серный колчедан, железная руда). В этом случае получается горячая искра, которая вполне могла использоваться для получения огня. Впоследствии, именно этот способ стал массовым и повсеместным.

Рис. 4 – Высекание огня древними людьми

Таким образом, из лекции мы узнали, как древние люди добывали огонь , следующими способами:

путем высверливания;
выскабливание огня;
выпиливание огня;
высекание огня.

Организационный момент

Учитель. Содержание в земной коре химических элементов (в % от массы земной коры) следующее: О – 47,2%, Si – 27,6%, Al – 8,8%, Fe – 4,65%, Ca – 3,6%, Na – 2,64%, K – 2,6%, Mg – 2,1%. В сумме получается около 99%. На долю остальных элементов, существующих на Земле (Au, Ag, Sn, Pb, Cu, Hg и т. д.), приходится менее 1%. Знаете ли вы, что в древности и в средние века было известно только семь металлов. Это число соотносилось с числом известных тогда планет: Солнце – золото, Юпитер – олово, Луна – серебро, Марс – железо, Меркурий – ртуть, Сатурн – свинец, Венера – медь. Алхимики считали, что под влиянием лучей планет в недрах Земли рождаются эти металлы. Поэтому они и говорили: «Семь металлов создал свет по числу семи планет». А знаете ли вы, ребята, что сплавы металлов могли изготовлять уже в 200 г. н. э. Так, в Китае в наши дни была найдена гробница полководца Чжоу-Чжу, похороненного в 297 г. н. э., которая состояла из очень прочного сплава – 10% Cu, 5% Mg и 85% Al. По этой причине гробница сохранилась до наших дней.