Коррозия оның алдын алу шаралары. Металдардың қолданылуы және олардың тірі ағзалар тіршілігіндегі маңызы.

741

 

Сабақтың  тақырыбы:  Коррозия оның алдын алу шаралары. Металдардың қолданылуы және  олардың  тірі   ағзалар тіршілігіндегі маңызы.

Сабақтың мақсаты:

1.Білімділік: Студенттерге ежелден қолданып келе жатқан металдар туралы, олардың қасиеттері, адамға қажеттілігі, олардың қолдану аясының кеңдігі  туралы білімдерін толықтыру.

2.Дамытушылық: Студенттердің ойлау қабілеттерін, тұлғалық қасиеттерін дамыту.

3.Тәрбиелік:  Студенттерді өз бетінше жұмыс істеуге, бірлесіп жұмыс істеуге, өз пікірімен санасуға, алған білімін өмірмен   байланыстыруға тәрбиелеу.

Көрнекілігі: Химия оқулығы, дәптер, әшекей бұйымдар, көкөністер, слайд, компьютер, интерактивті  тақта, тест сұрақтары, химиялық  реактивтер, CD диск, бағалау парағы, смайликтер.

Пайдаланылған әдебиеттер: «Химия мектепте» журналы №1 71-бет, №2 59-бет, №6 63-бет 2004ж, «Химик анықтамалығы»  журналы  №3 51-бет 2010ж.

Пәнаралық байланыс: Тарих, география, биология, медицина.

Сабақтың  түрі: Дәстүрлі емес сабақ.

Сабақтың әдісі: Деңгейлік  тапсырмалар, түсіндіру, сұрақ-жауап, тест жұмысы, тәжірибелік жұмыс.

Қолданылатын  технология: Ж.Қараевтың «Деңгейлеп-саралап оқыту» технологиясы.

 

Сабақтың жоспары:

I.Ұйымдастыру  бөлімі – 1 минут

ІІ.Үй  тапсырмасын  қайталау – 10 минут

ІІІ.Жаңа сабақты  түсіндіру – 15 минут

ІV.Сабақты бекіту –15 минут

  1. Студенттер білімін бағалау – 3 минут

VІ.Үй  тапсырмасы беру– 1 минут

 

I.Ұйымдастыру  бөлімі – 1 минут

1.Сәлемдесу

2.Оқушыларды психологиялық дайындау

3.Оқушыларды  түгендеу

4.Оқушылардың көңілін аудиторияға аудару.

 

II.Үй  тапсырмасын  сұрау – 10 минут

«Темір, хром және оның қосылыстары»

Топ 3 топқа (химиялық элементтерді пайдалана отырып)  бөлінеді. Әр топтан бір топ басшысы сайланады. Үй жұмысын студенттер берілген тапсырмаларды қорғау арқылы орындайды. Оқытушы  студенттерге  бағалау  парағын  таныстырады. Топ басшылары студенттердің әр  дұрыс жауабына 1 смайликтен  үлестіріп және бағалау  парағына  ұпайын  құйып  отырады. Сабақ соңында жинаған  ұпай  санына  байланысты  оқытушы  әр  студентті  бағалайды.

 

III.Жаңа  сабақ – 15 минут

Коррозия оның алдын алу шаралары. Металдардың қолданылуы және  олардың  тірі   ағзалар тіршілігіндегі маңызы.

Жоспары

  1. Коррозия, оның түрлері
  2. Коррозиямен күресу жолдары.
  3. Металдардың қолданылуы
  4. Металдардың тірі ағзалар тіршілігіндегі маңызы

 

«Туған жердің қара тасын мақтан ете білмеген азамат,

бөгде жердің алтын тасын да мақтап жарытпақ емес»

                                                                                                                          Қ.Сәтпаев

 

Металдар ертеден қолданылып келе жатқаны белгілі, олар сыртқы ортаның әсерінен бүлінеді. Жыл сайын дүниежүзінде өндірілетін темірдің төрттен бір бөлігі бүлініп істен шығады. Бұдан шаруашылыққа орасан зор шығын келеді. Әсіресе жаңбыр, топырақ ылғалды ауа әсерінен қоршаған ортадағы металдар бүлінеді. Бұл кезде металдан жасалған бұйымның қасиеті мүлдем өзгереді. Ол өте зиянды әрі қауіпті процесс. Металдардың бүлінуі ғылым тілінде жемірілу (коррозия)  делінеді. Ол латынның korrosio – желіну деген сөзінен шыққан.

Қоршаған орта факторларының әсерінен болатын металдың желіну құбылысы жемірілу  коррозия (жемірілу) деп аталады. 

Металдар мен құймалардан жасалған өнеркәсіптік қондырғылар, ауылшаруашылық техникасы, қатынас көліктерінің тетіктері, энергетика және химия өнеркәсібінің қондырғылары жемірілуге ұшырайды. Жемірілудің келтірген зиянынан металл бұйымдар пайдалануға жарамсыз болып қалады, бұл тіпті түрлі апаттарға соқтыруы мүмкін.

Металдардың бәрі бірдей жемірілуге ұшырай бермейді. Кернеу қатарында күмістен соң орналасқан металдар «бекзат металдар» деп аталады. Олар іс жүзінде бүлінбейді. Сондықтан  оларды электрондық өнеркәсіпте, ғарыштық техникада  алтынды пайдаланады.

Кернеу қатарында магнийдің сол жағында орналасқан сілтілік және сілтілікжер металдар «бекзат металдарға» қарама-қарсы қасиетке ие. Олар кәдімгі жағдайдың өзінде қоршаған ортадағы көптеген заттармен  (ең алдымен оттекпен және сумен) оңай әрекеттеседі, сондықтан қондырғылар мен аппараттар жасауға пайдаланылмайды.

Кернеу қатарының орта шенінде жемірілуге баяу ұшырайтын металдар орналасқан. Олардың біразы, мысалы  Mg, Zn, AI, Cr, Ni жемірілуге төзімді, себебі металдардың бетінде оксидтен тұратын өте жұқа қабықша пайда болып, металдарды қоршаған ортамен жанасудан сақтап тұрады. Адамдар темірдің таттануын жиі кездестіреді, жемірілген темірдің бетін кеуек қоңырқай тат қабаты басады. Тат –  құрамы тұрақсыз өзгеріп отыратын зат. Ылғал ауада темір бұйымдарының таттанып, бүлінетінін күнделікті тұрмыста жиі кездестіреміз. (темір шегенің таттануын, металдардың бүлінуін демонстрациялау.)

Темірдің таттануы оттектің және ылғалдың әсерінен болады.Оның химиялық теңдеуі:

2Fe + 2H2O +O2  2Fe(OH)2

Металдардың және олардың құймаларының қоршаған орта әсерінен жемірілу  механизміне қарай химиялық және электрохимиялық деп екіге бөлінеді.

Химиялық жемірілу — электр тогын өткізбейтін ортаның әсерінен пайда болады. (бензин, керосин т.б) Ол металдардың әртүрлі бейэлектролиттермен, газдармен, сұйықтармен әрекеттесуінен жүреді. Бұған газ құбырларының, зымыран қондырғыларының түрлі тетіктері ұшырайды. Металдарды жоғары температура өңдегенде, химиялық жемірілу жүруі мүмкін.

Электрохимиялық жемірілу — металдардың су немесе электролит ерітіндісі қатысында басқа металдармен жанасуы кезінде бүлінуі. Электрохимиялық жемірілудің жүруінің басты себебі- электролит ерітінділерінің болуы. Өзен мен теңіз суларындағы кеме корпустары мен гидроқондырғылардың болатты арматураларын тат басуы, қышқыл, сілті, тұз ерітінділерімен жанасатын химиялық өнеркәсіптің қондырғылары және жер астындағы құбырлардың бүлінуі мысал бола алады. Электрохимиялық жемірілу кезінде электрондарды беру процесі жүріп қоймайды, бір жерден екінші жерге электрондардың ауысуы жүреді, яғни электр тогы пайда болады.

Коррозиямен күресу жолдары.  Бүкіл әлемде ғылым мен техниканың қазіргідей дамыған кезінде және   адамның белсенді іс-әрекетінің нәтижесінде қоршаған ортаның ластануы жоғары деңгейге жетіп отыр. Осыған орай, металдар мен құймалардың жемірілуі де күшейіп келеді.

Қазір ғылым мен практика жемірілу процесін  азайтудың, тіпті мүлдем болдырмаудың көптеген әдіс-тәсілдерін ұсынады. Жемірілумен күресудің бірнеше бағыттары бар.

Жемірілуден қорғау:

1.Металдарды жаңа конструкциялық материалдармен алмастыру

2.Корроияға тұрақты құймалар алу

3.Электрохимиялық қорғау әдістері

4.Қоршаған ортаның құрамын өзгерту

5.Қорғаныш қабаттармен қорғау

 

Қазіргі кезде 80-ге жуық металл табылып зерттелді. Металдар табиғатта көп кездесетіндіктен де адамдар оларды күнделікті тіршілігінде көп пайдаланған. Өркениетті өндірістің дамуына сәйкес және адамдардың металдарды игеруі мен қолданылуына орай тарихта  металл дәуірлерінің аты қалды (мыс, қола, темір).

Геология мен металлургияның негізін салған, металдарды зерттеуші Георгий Агрикола ХҮІ ғасырда былай деп жазады: «Адамдар металдарсыз өмір сүре алмайды… егер металдар болмаса… адамдар жабайы аңдардың арасында ең аянышты өмір сүрген болар еді». Тас ғасырында–ақ алғашқы табылған металдар сом күйдегі тума алтын мен күміс болатын. Адамзат қоғамы бертін келе металдарды табиғи қосылыстарынан бөліп алуды үйренді. Мысалы, мыс біздің заманымызға дейінгі ІҮ мыңжылдықта алынса, келесі ІІІ мыңжылдықта оның орнына мысқа қарағанда беріктеу қоланы қолдана бастады. Сөйтіп, мыс дәуірінің орнына қола дәуірі басты.

Адам алғаш рет таза темірмен аспаннан түскен метеориттің сынығы арқылы танысты. Темірді балқытып бөліп алудың құпиясы ашты, содан бастап темір дәуірі басталды.

Қазақстан аумағында көптеген металдан жасалған бұйымдар табылды. Бұл қазіргі Қазақстан аумағында өмір сүрген тайпалардың металдарды өндіру және өңдеу әдістерін жақсы білгендерін көрсетеді. Мысалы, тайқазан 1399ж Түркістанда құйылған. (слайд арқылы көрсету). Оның диаметрі 2,45м, салмағы 2т. Тайқазан 7 металдан құйылған: темір,мырыш, қалайы, қорғасын, мыс, күміс және алтын. Қазан үш қатар әшекеймен және нақышты араб жазуымен өрнектелген. Лотос гүлі тәрізді әдемі 10 тал құлағы бар.

Екінші табылған дүние – «Алтын адам». Ол – Есік қорғанынан табылған сақ жауынгері (б.з.д. ү ғ.). Оның киімі 4 мыңнан астам алтын әшекейлермен безендірілген. Құлағындағы  сырға асыл тастармен, мойнында алтын әшекей, жағасы мен жеңінде алтын салпыншақтар бар. Қолында екі алтын жүзік, оң жақ қапталында ұзын, алтын жалатқан қылыш, сол жағында темір қанжар. Саптама етігі де ұсақ алтыннан жасалған әшекейлермен көмкерілген. (слайд арқылы көрсету)

Металдар болмағанда автоматика, телемеханика, электронды және ядролық техника, лазерлік техника, радиолакация, реактивтік авиация, телевизия т.б. алуан түрлі техникалардың дамуы қазіргі дәрежесіне  жетпеген болар еді. Қазіргі кезде техникада 40-тан астам металдар кеңінен қолданылады. Сонымен, қазіргі адам тіршілігі металдарды қолданумен тығыз байланысты. Металдар – жай  заттар ғана емес, олар химиялық элементтер. Осы элементтер тірі және өлі табиғаттың аса маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Теңіздер мен мұхит суларында натрий, магний, кальций, стронций т.б. металдардың катиондары бар.Тіпті тірі организмде ең кем дегенде 10 металдың болатыны анықталған. Олар: темір, мыс, магний, кобальт, мырыш, марганец, молибден, натрий, калий, кальций. Бұларды тіршілік металдары деп атайды. Олардың кейбіреулері өте аз, болмашы түрде ғана, бірақ сәл жетіспесе организмге өзгеріс пайдаболады. Мысалы: темір қандағы гемоглобиннің құрамында болады,оттекті тасымалдушы,жетіспеген жағдайда қаназдық ауруына әкеліп соқтырады. Сондай-ақ, магний  жүрек, қантамыр жүйесінің қалыпты жұмысын қамтамасыз етеді және жасыл өсімдіктер хлорофилінің құрамына кіреді (слайд арқылы көрсету).

Неміс философы К.Маркс: «Адамзат ашқан алғашқы металл — алтын»,- деген екен. Алтын – адамзат тіршілігінде аса маңызды роль атқарған металл. Алтын осы күнге дейін өзінің маңызын жойған жоқ. Біз білетін әшекей бұйымдардан басқа алтынның құндылығы – мемлекеттің күш-қуатының балама эквиваленті ретінде мемлекеттік қорда сақтаулы.    

IY.Сабақты бекіту – 15 минут (деңгейлік тапсырмалар бойынша сабақты бекіту)

І деңгейлік тапсырма

І топқа арналған тест:

  1. Қанға қызыл түс беретін химиялық элемент

А) темір  ә) мыс б) күміс                                                                                                 жауабы: А

  1. Темір қандай валенттілік көрсетеді

А) ауыспалы  ә) тұрақты  б) нөл                                                                                     жауабы: А

  1. Темір периодтық кестеде қай топта орналасқан?

А) ҮІІІ топ, негізгі топша ә) ҮІІІ топ, қосымша топша  б)ҮІІ топ, негізгі топша   жауабы: Ә

  1. Темір табиғатта таралуы жөнінен нешінші орында?

А) бірінші  ә) екінші б) үшінші                                                                                       жауабы: Ә

  1. Өте ертеде сақтар темірді не үшін пайдаланған?

А) тұрмыстық бұйым, қару жасауға  ә) магниттік қасиеті үшін  б) еңбек құралы    жауабы:А

ІІ топқа арналған  тест:

1.Тайқазан неше металдың құймасынан тұрады?

А) 6  ә) 7  б) 8                                                                                                                     жауабы: Ә

  1. Металдың бүлінуі құбылысы қалай аталады?

А) ингибитор  ә) жемірілу   (коррозия)  б) катализатор                                                жауабы: Ә

3.Саф, таза күйінде кездесетін қандай металдар?

А) алтын, күміс  ә) мыс, мырыш  б) никель, алюминий                                                жауабы: А

4.Металдардың жемірілуі механизміне қарай нешеге бөлінеді?

А) 1  ә) 2  б) 3                                                                                                                     жауабы: Ә

5.Неліктен темір «аспан тасы» деп аталған?

А)метеориттің құрамында темір бар   ә)магниттік қасиеті б) қаттылығы                  жауабы: А

ІІІ топқа арналған тест:

1.Метеорит құрамында металл бола ма?

А) иа  ә)жоқ  б) мүмкін                                                                                                           жауабы: А

  1. Қазақстанда темір кені өндірілетін қала

А) Қостанай  ә) Орал  б) Қызылорда                                                                                    жауабы: А

3.Темірдің негізгі қасиетінің бірі

А) қаттылығы   ә)магниттілігі  б) тұрақсыз                                                                          жауабы: Ә

  1. Қазіргі кезде техникада қолданылатын металдар

А) 40-тан астам  ә) 50-ден астам  30-дан астам                                                                   жауабы: А

  1. Қосылыстарда темір қандай тотығу дәрежелерін көрсетеді?

А) +2,+3     б) +4,+5   б) +1,+2                                                                                          жауабы:А

 

Тест жұмысы тексеріліп, ұпай сандары  бағалау  парағына  құйылады. Яғни, студенттер  бір-бірінің  жұмыстарын  тексереді. Топ басшысы бағалау  парағына  әр студенттің  ұпайын  құяды.

 

ІІ деңгейлік тапсырма

Мынадай айналулардың химиялық теңдеулерін жазу:

1)Mg → MgCI2;              2) Na → Na3N;                    3) Fe → Fe(OH)2;

Шешуі:  1) Mg + Cl2→ MgCI2;    2) 6Na + N2 → 2Na3N;        3) 2Fe + 2H2O +O2→ 2Fe(OH)2;

   

ІІІ деңгейлік тапсырма

Интерактивті тақтада көретілген тәжірибенің реакция теңдеуін жазу

  • Na2SiO3 +2HCI = H2SiO3 + 2NaCI
  • 2Mg + O2= 2MgO

3)  BaCl2 + H2SO4 =  BaSO4 + 2HCl

BaSO4   +  2 HCl=  H2SO4 + BaCl2

ІҮ деңгейлік тапсырма

  1. Реакция нәтижесінде темір (ІІ) сульфиді түзілген болса, 100,8 грамм темірмен әрекеттескен күкірттің массасын есептеу

Шешуі: Fe + S = FeS

M(Fe)=56 г/моль

M(S)=32 г/моль

100,8 г —-      х   г          S

56 г/моль —- 32 г/моль  S

Жауабы: 57,6 г  (S)

 

  1. 1,2 грамм магний оттегінде жанғанда 30 кДж жылу бөлінді. Реакцияның жылу эффектісі

Шешуі: 2Mg + O2 = 2MgO + 30 кДж

2M(Mg) = 48 г/моль

1,2 г Mg —- 30 кДж      х

48 г  Mg —- х   кДж

Жауабы: 1,200

3.Fe2O3 + C = Fe + CO реакция үрдісі бойынша 280 грамм қызыл теміртастағы (Fe2O3) темірді тотықсыздандыру үшін қажет кокс массасы:

Шешуі:  Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO

(Fe2O3) = =  = 1,75 моль;

(С) = 3    = 3  1,75 моль = 5,25 моль;

(С) = (С)  М(С) 5,25 моль  12 г/моль = 63 г.

63 г(С).

 

YІІ. Қорытындылау.

Бүгінгі сабақта металдардың жемірілуі, оның механизміне қарай түрлері,  жемірілумен күресу жолдарынан мағлұмат берілді. Адамдардың металдарды игеруі мен қолданылуына орай дәуірлер (мыс, қола, темір) атының қалуы металдардың тарихта алатын орнының ерекше екенін көрсетеді. Сонымен қатар, металдардың тірі организмдегі маңызының  зор, олардың қоршаған ортада алатын орны  ерекше екендігін күнделікті өмірден байқаймыз.

Биылғы жылғы 17 қаңтарда Қазақстан Республикасының Президенті Н.Ә.Назарбаевтың «Қазақстан жолы – 2050: Бір мақсат, бір мүдде, бір болашақ»  Қазақстан халқына Жолдауында Қазақстан әлемдегі ең дамыған 30 елдің қатарына кіру тұжырымдамасында алдағы жұмыстың ұзақмерзімді басымдықтары белгіленген. Қазақстан тарихына енетін 10 креативті идеяның бірі- геология. Қазақстан геологиялық барлау саласында әлемдік нарыққа енуі  тиіс,- деп атап көрсетті. Себебі, геологиялық жұмыстарды қайтадан қарап, бұл салаға шетелдік инжинирингтік компаниялардың  инвестициялары тартылатынын ашып айтты. Сондықтан да, болашақтың тұтқасы сіздер, өз халқымыздың  игілігі жолында алдыңызға мақсаттар қойып, жақсы мамандар болуға үлес қосатыңызға сеніміміз мол.

Y.Үйге  тапсырма  беру – 1 минут

Жаңа сабақты оқып келу. Металдардың тұрмыста қолданылуы тақырыбында реферат жазу

YІ. Бағалау – 3 минут

Студенттер  білімі    бағалау  парағы  арқылы  бағаланады.

 

Деңгейлік тапсырма

«Кім жылдам?» І топқа арналған тапсырма:

1.Қанға қызыл түс беретін химиялық элемент

А) темір  ә) мыс б) күміс

2.Темір қандай валенттілік көрсетеді

А) ауыспалы  ә) тұрақты  б) нөл

3.Темір периодтық кестеде қай топта орналасқан?

А) ҮІІІ топ, негізгі топша ә) ҮІІІ топ, қосымша топша  б)ҮІІ топ, негізгі топша

4.Темір табиғатта таралуы жөнінен нешінші орында?

А) бірінші  ә) екінші б) үшінші

5.Өте ертеде сақтар темірді не үшін пайдаланған?

А) тұрмыстық бұйым, қару жасауға  ә) магниттік қасиеті үшін  б) еңбек құралы

«Кім жылдам?» ІІ топқа арналған тапсырма:

1.Тайқазан неше металдың құймасынан тұрады?

А) 6  ә) 7  б) 8

  1. Металдың бүлінуі құбылысы қалай аталады?

А) ингибитор  ә) жемірілу   (коррозия)  б) катализатор

3.Саф, таза күйінде кездесетін қандай металдар?

А) алтын, күміс  ә) мыс, мырыш  б) никель, алюминий

4.Металдардың жемірілуі механизміне қарай нешеге бөлінеді?

А) 1  ә) 2  б) 3

5.Неліктен темір «аспан тасы» деп аталған?

А)метеориттің құрамында темір бар   ә)магниттік қасиеті б) қаттылығы

«Кім жылдам?»  ІІІ топқа арналған тапсырма:

1.Метеорит құрамында металл бола ма?

А) иа  ә)жоқ  б) мүмкін

  1. Қазақстанда темір кені өндірілетін қала

А) Қостанай  ә) Орал  б) Қызылорда

3.Темірдің негізгі қасиетінің бірі

А) қаттылығы   ә)магниттілігі  б) тұрақсыз

  1. Қазіргі кезде техникада қолданылатын металдар

А) 40-тан астам  ә) 50-ден астам  30-дан астам

  1. Қосылыстарда темір қандай тотығу дәрежелерін көрсетеді?

А) +2,+3     б) +4,+5   б) +1,+2

 

Жауабы: Ітоп: 1А. 2А. 3Ә. 4Ә. 5А. ІІтоп:1Ә. 2Ә. 3А. 4Ә. 5А.ІІІтоп:1А. 2А. 3Ә. 4А. 5А

 

ІІ тапсырма  «Өз біліміңді тексер»

Мынадай айналулардың химиялық теңдеулерін жазу:

 

1)Mg → MgCI2;             2) Na → Na3N;                    3) Fe → Fe(OH)2;

 

Жауабы:  І топ: Mg + Cl2→ MgCI2;   ІІ топ: 6Na +N2 → 2Na3N;

ІІІ топ: 2Fe + 2H2O +O2→ 2Fe(OH)2;

ІІІ  тапсырма  «Біліміңді шыңда»

Интерактивті тақтада  көрсетілген  тәжірибенінің реакция теңдеуін жазу

  1. Na2SiO3 +2HCI = H2SiO3 + 2NaCI
  2. 2Mg + O2= 2MgO
  3. BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCl

BaSO4   +  2 HCl=  H2SO4 + BaCl2

 

ІҮ тапсырма «Білім шыңы»

  1. Реакция нәтижесінде темір (ІІ) сульфиді түзілген болса, 100,8 грамм темірмен әрекеттескен күкірттің массасын есептеу

 

 

Шешуі: Fe + S = FeS

M(Fe)=56 г/моль

M(S)=32 г/моль

100,8 г Fe  —-  х   г S

56 г Fe  —-  32 г S

Жауабы: 57,6 г  (S)

 

  1. 1,2 грамм магний оттегінде жанғанда 30 кДж жылу бөлінді. Реакцияның жылу эффектісін есептеу

 

Шешуі: 2Mg + O2 = 2MgO + 30 кДж

 

2M(Mg) = 48 г/моль

1,2 г Mg —- 30 кДж      х

48 г  Mg —- х   кДж

Жауабы: 1,200

 

 

3.Күкірт (ҮІ) оксидіндегі күкірттің массалық үлесін (%) есептеу:

Шешуі: М(SO3)=80г/моль

W(S)=32/80 = 0,4∙100%=40%