1. Titullapa

J. Švirksts

METĀLI

Materiāls izstrādāts
ESF Darbības programmas 2007. - 2013.gadam „Cilvēkresursi un nodarbinātība”
prioritātes 1.2. „Izglītība un prasmes”
pasākuma 1.2.1.„Profesionālās izglītības un vispārējo prasmju attīstība”
aktivitātes 1.2.1.2. „Vispārējo zināšanu un prasmju uzlabošana”
apakšaktivitātes 1.2.1.1.2. „Profesionālajā izglītībā iesaistīto pedagogu
kompetences paaugstināšana”
Latvijas Universitātes realizētā projekta
„Profesionālajā izglītībā iesaistīto vispārizglītojošo mācību priekšmetu pedagogu
kompetences paaugstināšana”
(Vienošanās Nr.2009/0274/1DP/1.2.1.1.2/09/IPIA/VIAA/003,
LU reģistrācijas Nr.ESS2009/88) īstenošanai.

Rīga, 2010

2. Metālu iegūšana

Zināšanas par metālu iegūšanu ir svarīgas tāpēc, ka uz tām balstās visdažādāko metālu iegūšanas tehnoloģijas, kuri nepieciešami tautsaimniecībā.

Atbilstoši programmas prasībai:

• izprot dažādu reducētāju izmantošanu metālu iegūšanā un ar ķīmisko reakciju vienādojumiem apraksta metālu reducēšanu no to savienojumiem

sagatavoti vairāki demonstrējumu apraksti un audzēkņu darba lapas.
Demonstrējums hroma iegūšana alumotermijas ceļā un atbilstošā audzēkņa darba lapa ļauj audzēkņiem iepazīties ar metālu reducēšanu no to savienojumiem ar aktīvākiem metāliem.

Demonstrējums svina oksīdu reducēšana un atbilstošā audzēkņa darba lapa parāda ūdeņraža kā reducētāja izmantošanas iespējas metālu iegūšanā. Metalurģijā ūdeņradis ir neaizstājams reducētājs molibdēna un volframa iegūšanā no to trioksīdiem MoO₃ un WO₃. Moliddēnu un volframu izmanto augstvērtīgu tēraudu izgatavošanā. No volframa izgatavo arī kvēlspuldžu kvēldiegus, jo tam ir ļoti augsta kušanas temperatūra.

Sagatavotais uzdevumu komplekts metālu iegūšana var tikt izmantots gan audzēkņu zināšanu nostiprināšanai par metālu iegūšanu klasē un mājās, gan arī zināšanu kontrolei.

3. Metālu fizikālās īpašības

Metālu fizikālās īpašības (kopā ar ķīmiskajām īpašībām) ir to izmantošanas pamatā.

Metāli atšķirībā no nemetāliem vada elektrisko strāvu, ir plastiski, kaļami un velmējami. Kompaktā veidā tiem raksturīgs metālisks spīdums, lielākā daļa no tiem tīrā veidā ir sudrabainā krāsā. Metāli var būt diamagnētiņi, paramagnētiķi un feromagnētiķi.

Metālu svarīgākās fizikālās fizikālās īpašības ir to blīvums, kušanas un vārīšanās temperatūra.

Atbilstoši programmas prasībai

• prognozē metālu un to sakausējumu izmantošanu tehnikā un ikdienas dzīvē, izmantojot informāciju par to īpašībām
  

sagatavotais informatīvais materiāls metālu fizikālās īpašības sniedz informāciju par svarīgāko metālu kušanas un vārīšanās temperatūrām, kā arī to blīvumu.

4. Metālu ķīmiskās īpašības

Metālu ķīmiskās īpašības nosaka to atomu kodolu elektronapvalku uzbūve.

Atbilstoši programmas prasībai:

• nosaka metālisko elementu ispējamās oksidēšanas pakāpes savienojumos, izmantojot informāciju no ķīmisko elementu periodiskās tabulas (A grupu elementiem) un pēc atomu kodola elektronapvalka elektronformulas un elektronu izvietojama pa orbitālēm (A grupu elementiem un 4. perioda B grupu elementiem)

sagatavots materiāls audzēkņu patstāvīgajam darbam metālisko elementu oksidēšanās pakāpes ķīmiskajos savienojumos. Tā izpildi ieteicams uzsākt klasē, bet pabeigt kā mājas darbu.

Programmas prasības apguvei:

• izprot elektrolīzes procesu un raksta sāļu kausējumu elektrolīzes procesu vienādojumus; neaktīvo metālu sāļu ūdensšķīdumu elektrolīzes procesu vienādojumus, izmantojot metālu elektroķimisko sprieguma rindu

sagatavots uzdevumu komplekts elektrolīzes procesi ar 20 dažādiem uzdevumiem . To ieteicams izmantot gan zināšanu apguvei un nostiprināšanai, gan zināšanu kontrolei.

Lai audzēkņi varētu sekmīgi apgūt programmas prasību:

• izprot metālu ķīmiskās īpašības (iedarbību ar ūdeni, atšķaidītām skābēm un sāļu ūdensšķīdumiem) un apraksta tās ar molekulārajiem un elektronu bilances vienādojumiem, izmantojot metālu elektroķīmisko sprieguma rindu

skolotājs var izmantot demonstrējumu metālu iedarbība ar ūdeni un skābēm kopā ar atbilstošo audzēkņu darba lapu. Savukārt demonstrējums metālu iedarbība ar sāļu ūdensšķīdumiem un audzēkņa darba lapa ļaus ne tikai izprast šīs metālu raksturīgās īpašības, bet arī atsaukt atmiņā zināšanas par metālu iegūšanas paņēmieniem.

Tautsamniecībā ar katru gadu pieaug vieglo metālu izmantošana. Viens no tiem ir magnijs, kuru tā lielās ķīmiskās aktivitātes dēļ galvenokārt izmanto sakausējumu veidā. Magnija ķīmiskās īpašības ilustrē un ļaus apgūt divi skolotāja demonstrējumi: magnija degšana ogļskābās gāzes atmosfērā kopā ar audzēkņa darba lapu un magnija degšana ūdens tvaikos kopā ar audzēkņa darba lapu.

Uzdevumu komplekts par metālu ķīmiskajām īpašībām satur 18 dažāda līmeņa uzdevumus.

Ļoti raksturīga metālu ķīmijas loma ir kompleksie savienojumi. Tie ļoti plaši tiek izmantoti gan metālu izdalīšanā no to rūdām, gan dažādu ārstniecības līdzekļu sastāvā. Arī tāsa vielas kā vitamīns B12 un hemoglobīns ir tipiski kompleksie savienojumi. Komplekso savienojumu iegūšanai paredzēts skolotāja demonstrējums komplekso savienojumu iegūšana. Tajā aprakstīta četru dažādu komplekso savienojumu iegūšana, kas ļauj skolotājam atkarībā no piejamajiem resursiem, demonstrējuma izmantošanas mērķa un laika limita demonstrēt audzēkņiem viena vai vairāku komplekso savienojumu iegūšanu. Audzēkņi novēroto pieraksta darba lapās komplekso savienojumu iegūšana, kur ir iespēja arī pilnveidot komplekso savienojumu nosaukumu veidošanas prasmi, kā arī noteikt kompleksveidotāju, ligandus un kompleksveidotāja koordinācijas skaitli.

Programmas prasībai:

• pēc alumīnija, cinka, vara, dzelzs komplekso savienojumu ķīmiskajām formulām analizē to sastāvu (kompleksveidotājs; ligandi; koordinācijas skaitlis) un veido komplekso savienojumu nosaukumus

sagatavots uzdevumu komplekts kompleksie savienojumi. Tas satur 14 dažādus komplekso savienojumu piemērus, kas ļauj to izmantot ne tikai zināšanu apguvei un nostiprināšanai, bet arī to kontrolei.
Audzēkņiem izveidotais patstāvīgais darbs komplekso savienojumu nosaukumu un formulu veidošana (10 dažādi atšķirīgi piemēri) ļaus sagatavoties šīs programmas prasības apguvei.

Svarīga programmas prasība ir:

• izprot vielu (Zn, Al, Cr(III) savienojumu) amfotērās īpašības un apraksta tās ar ķīmisko reakciju vienādojumiem.

Šim nolūkam tiek piedāvāts demonstrējuma aprakst cinka savienojumu amfoteritāte un attiecīgā audzēkņa darba lapa. Savukārt uzdevumu komplekts savienojumu amfotērās īpašības (10 dažādi atšķirīgu līmeņu uzdevumi) palīdzēs ne tikai nostiprināt zināšanas, bet arī veidot prasmes.

Lai audzēkņi varētu:

• izprast jonu apmaiņas reakciju izmantošanu metālu jonu kvalitatīvai pierādīšanai, aprakstīt jonu apmaiņas reakcijas ar molekulārajiem, jonu un saīsinātajiem jonu reakciju vienādojumiem

sagatavots informatīvais materiāls katjonu pierādīšanas reakcijas un uzdevumu komplekts par jonu apmaiņas reakcijām ūdensšķīdumos.

5. Metālu izmantošana

Tautsaimniecībā svarīgāko metālu izmantošanas jomas parādītas informatīvajā materiālā metālu izmantošana.

Izpildīt programmas prasību:

• prognozē metālu un to sakausējumu izmantošanu tehnikā un ikdienas dzīvē, izmantojot informāciju par to īpašībā

palīdzēs informatīvais materiāls metālu fizikālās īpašības.

Papildus materiāls sārmu metāli paredzēts skolotājam un satur plašu informāciju par sārmu metāliem, to īpašībām un savienojumiem.

6. Aprēķinu uzdevumi

Programmas prasībai:

• aprēķina reakcijas produkta masu vai tilpumu, ja dota izejvielas masa vai tilpums un piemaisījumu masas daļa izejvielā

sagatavots uzdevumu komplekts reakcijas produktu masas vai tilpuma aprēķināšanai, kas ietver 9 uzdevumus par tautsaimniecībā bieži izmantotiem savienojumiem.