III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ЗНАЧИМОСТЬ МЕТАЛЛОВ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ В ИСТОРИИ РОССИИ
Алёшин М.Е.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

Металлам в прошлые века приписывалось много чудодейственных свойств. Известные еще в Древнем Египте семь металлов считались представителями семи планет на Земле.

Золото наши предки связывали с Солнцем, серебро – с Луной, медь – с Венерой, железо – с Марсом.1.

Греческое слово «металлон» имело значение «земельные работы».

В латинском языке слово metallum уже получило смысл «руда и выплавляемый из нее металл» и оттуда, в виде французского «металь», перекочевало к нам в Россию. В средневековье металл был символом богатства и власти. Понятие «металл» часто употреблялось как синоним денег – в качестве денег выступал металл – золото.

Золото, один из первых металлов, известных человеку с древних времен. Его ценили во все времена и во всех странах. В древности железо ценилось очень дорого. У некоторых народов из него делали ювелирные украшения, но, в первую очередь, оно шло на изготовление орудий труда и оружия. Не случайно русичи говорили: «При рати железо – дороже золота».

Медь и бронза дали название целым эпохам, длившимся тысячелетиями: Медный век, Бронзовый век. Историками установлено, что в эпоху постройки египетских пирамид ремесленниками применялись медные инструменты. Уже в III веке до н.э. египтяне владели секретами закаливания меди. 1

В древности люди пользовались глиняной посудой. Основная составная часть глины – оксид алюминия. Глиняная посуда была известна повсеместно. Но мало кто знает, что фаянсовая посуда была изготовлена впервые в Москве.

Рубины, сапфиры – минералы, основу которых составляет тоже оксид алюминия. 1. Наличие небольших количеств соединений других металлов придает различные оттенки этим минералам. Лучшие минералы можно увидеть в Алмазном фонде, где находятся замечательные произведения ювелирного искусства. Здесь хранятся и регалии, служившие для коронации русских императоров, например, Большая императорская корона. Сокровища Алмазного фонда – достояние всей России.

Велика значимость металлов и их соединений в исторической судьбе нашей страны.

Мы решили узнать: как металлы прославили Россию.

Актуальность работы: роль металлов и их соединений в истории России.

Цель работы: исследование исторического наследия металлов и их соединений.

Задачи:

  1. Изучить общие сведения о металлах и их известных соединениях, используя литературные источники.

  2. Исследовать область применения металлов и их роль в истории России.

  3. Изучить физические свойства веществ.

  4. Проанализировать результаты исследований.

  5. Подготовить сообщение и привлечь одноклассников к сотрудничеству в работе.

Методы исследования:

  1. Работа с источниками информации. Теоретические исследования.

  2. Наблюдение и фотографирование.

  3. Анализ полученных результатов.

1. Теоретическая часть 1.1. Значимость золота в истории России

Золото, один из первых металлов, известных человеку с древних времен. Его ценили во все времена и во всех странах. Красивый цвет и блеск золота, высокая устойчивость к атмосферным воздействиям, хорошая ковкость и тягучесть давно оценены человеком. С глубокой древности известны золотые покрытия. Тончайшие листы золота приклеивали к дереву, меди, а позже и к железу специальными клеями и лаками. Таким образом золотили купола церквей и соборов. Один грамм золота можно вытянуть в проволоку длиной два километра. 1.

Москвичи любили украшать свой город церквями, их золотые купола поражали своим сиянием. Но не только золотые купола Москвы известны во всем мире. Рубиновые звезды на башнях Кремля своим цветом тоже обязаны золоту. Они изготовлены из стекла, цвет которому придают растворенные в нем при варке соединения золота. 4.

Золото по достоинству оценили в России. Недаром лучшие его самородки хранятся в Алмазном фонде. Самый крупный из них, под названием «Большой треугольник», весит 36 кг. Он был найден в 1842 г., сейчас он самый большой из сохранившихся в мире. Многие самородки имеют причудливую форму, благодаря которой и получают названия: «Лошадиная голова», «Заячьи уши», «Мефистофель», «Верблюд», «Дельфин». Алмазный фонд – национальное достояние России.

1.2. Значимость железа

В древности железо ценилось очень дорого. У некоторых народов из него делали ювелирные украшения, но, в первую очередь, оно шло на изготовление орудий труда и оружия. Не случайно русичи говорили: «При рати железо – дороже золота».

В государстве Хеттов (XIV век до н.э.) железо стоило в 5 раз дороже золота, в 20 раз дороже серебра и в 6400 раз дороже меди. 5.

Кинжал с железным клинком на протяжении многих веков был поистине царским подарком. Вспомним стихотворение нашего соотечественника А.С.Пушкина «Кинжал»: Лемносский бог тебя сковал…

На Руси посредством художественной ковки было создано множество замечательных декоративных вещей: узорными решетками загораживали окна, украшали камины, фонари и многое другое. К числу лучших образцов художественной ковки относятся решетки, украшающие набережные и улицы Санкт-Петербурга. Их общая протяженность 53570 м! К этому следует добавить 10 830 м литых чугунных решеток. 5. Наиболее замечательна среди них – решетка Летнего сада (арх. Фельтен, П.Е. Егоров) со стороны Невы, выкованная тульскими мастерами (1778 – 1784). Какие только изделия ни делали кузнецы: подковы, замки, ключи, коромысла, дверные петли, инструменты. В старых русских домах на почетном месте стоял сундук. Он весь был опоясан кружевными железными полосами, по бокам – кованые витиеватые ручки. Резная накладка для замка – тоже украшение.

1.3. Историческая значимость меди

Медь и бронза дали название целым эпохам, длившимся тысячелетиями: Медный век, Бронзовый век. Историками установлено, что в эпоху постройки египетских пирамид ремесленниками применялись медные инструменты. Уже в III веке до н.э. египтяне владели секретами закаливания меди. Из меди делали инструменты, наконечники копий, ювелирные изделия, медные монеты. Самая большая медная монета весила 20 кг! 5.

К концу XV в. в России изготавливались в большом количестве бронзовые пушки. С 1479 г. в Москве существовала «пушечная изба», а с 1488 г. – «пушечный двор», где производилась отливка бронзовых орудий.

В 1586 г. мастером Андреем Чоховым была отлита знаменитая бронзовая пушка, известная под названием «Царь-пушки». Она весит 40т, длина ее – 5,3 м., а калибр (диаметр) жерла – 89 см. В боях эта пушка не участвовала и осталась как памятник высокого мастерства русских оружейников на территории Московского Кремля.

Там же находится другой уникальный памятник – «Царь-колокол». Он был отлит в 1735 г. и предназначался для колокольни Ивана Великого. Его масса 200т, высота 6,14 м. и диаметр – 6,6 м. Во время пожара в 1737 г. от Царь-колокола отвалился кусок массой 11,5 т. 5. К сожалению, так никто и не услышал голос этого гиганта. Это выдающиеся произведения искусства, они стали неотъемлемой частью нашего государства.

А сколько бронзовых скульптур украшают наши города! (бронзовая скульптура Петра I, скульптор Фальконе; памятник Екатерине II, скульптурная группа «Покорение стихии человеком», Аничков мост, скульптор Клодт; скульптуры на Нарвских воротах; Чижик-пыжик). Эти творения – на века.

1.4. Применение карбоната кальция

Сколько белокаменных кремлей по России? (Суздаль, Новгород, Астрахань, Ярославль, Кострома и т.д.). Московский белокаменный Кремль, построенный при Дмитрии Донском, был из известняка. Что такое известняк? Это - карбонат кальция (кальций в соединении с углекислым газом), который постарался для державы. Из известняка получают известь, которую используют в строительстве. 5. Строительный камень мрамор идет на изготовление статуй, им отделаны станции метро.

1.5. Роль хлорида натрия в истории России

Натрий известен своим соединением с хлором – солью. Соль дорого ценили в старые времена. Она служила источником пополнения казны, была важным предметом торговли. По причине непомерно высоких налогов, устанавливаемых на соль, происходили народные восстания (соляные бунты). Такой бунт произошел на Руси весной 1648 г. Этому послужил повышенный налог на соль, введенный царем Алексеем Михайловичем.

Россияне славятся своим хлебосольством. Значение соли отражено в многочисленных пословицах, поговорках, обычаях. «Хлеб да соль» - вот одно из пожеланий, которым русские люди с давних пор обменивались друг с другом во время приема пищи, подчеркивая равноценное с хлебом значение соли. Хлеб и соль стали символом гостеприимства и радушия русской нации.

1.6. Значимость оксида алюминия для истории России

Алюминий широко применялся не в виде простого вещества, а в виде оксида Al2O3.

В древности люди пользовались глиняной посудой. Основная составная часть глины – оксид алюминия. 1. Глиняная посуда была известна повсеместно. Но мало кто знает, что фаянсовая посуда была изготовлена впервые в Москве.

В XVIII в. в Москве жил купец Афанасий Кириллович Гребенщиков. Было у него 3 сына: Петр, Андрей и Иван. Они первыми оценили свойства белой глины, найденной в Гжельском уезде, и построили в Москве завод по производству фаянсовой посуды, расписанной особенным узором. Гребенщиковы сами этот узор придумали. Немалые деньги платили тогда за эту посуду. 5.

Рубины, сапфиры – минералы, основу которых составляет тоже оксид алюминия. Наличие небольших количеств соединений других металлов придает различные оттенки этим минералам. Алюминий входит в состав и других драгоценных камней – бериллов, среди которых самые известные изумруд, аквамарин, шпинель, гранат. Драгоценные камни образуются в глубинах земли при высоких давлениях и температурах. 1. Лучшие из них можно увидеть в Алмазном фонде, где находятся замечательные произведения ювелирного искусства. Здесь хранятся и регалии, служившие для коронации русских императоров, например, Большая императорская корона. Ее украшают 4936 бриллиантов и колоссальная темно-красная шпинель, укрепленная наверху, под бриллиантовым крестом. Золотая держава изготовлена из красного золота и венчает ее громадный сапфир цейлонского происхождения в 200 карат. 4. Своей красотой драгоценные камни обязаны металлам. Сокровища Алмазного фонда – достояние всей России.

Наш эксперимент – провести наблюдения за физическими свойствами веществ.

2. Практическая часть 2.1. Исследование образцов металлов

План работы: ознакомление с образцами металлов.

Цель – изучить внешний вид и физические свойства металлов.

Результат ознакомления с веществами изложен в виде таблицы 1 «Исследование физических свойств металлов».

(Приложение 1, фото 1-4).

Внимательно рассмотрев металлы, мы записали свои наблюдения в таблицу 1«Исследование физических свойств металлов».

Таблица 1. Исследование физических свойств металлов

Свойства

Алюминий

Железо

Золото

Медь

Агрегатное состояние

твердое

твердое

твердое

твердое

Цвет

серебристо-серый

матово-серый

золотисто-желтый

медно-розовый

Блеск

с блеском

матовый

с блеском

с блеском

Прозрачность

непрозрачный

непрозрачный

непрозрачный

непрозрачный

Растворимость в воде

не растворяется

не растворяется

не растворяется

не растворяется

Запах

отсутствует

отсутствует

отсутствует

отсутствует

Плотность

2,70

7,87

19,30

8,96

Твердость (по Бринеллю)

25

50

18

35

Пластичность

пластичный

пластичный

пластичный

пластичный

Температура плавления

658

1539

1063

1083

Температура кипения

2519

2861

2856

2562

Теплопроводность

237

80

317

401

Электропроводность, См/м

38 000 000

10 000 000

45 500 000

59 500 000

Вывод: металлы с высокой электропроводностью обладают высокой теплопроводностью: медь, золото, алюминий. Лучший проводник – медь. Самый пластичный металл – золото. Металл, обладающий высокой твердостью – железо, менее твердый – золото.

2.2. Исследование образцов соединений металлов

План работы: ознакомление с образцами соединений металлов.

Цель – изучить внешний вид и физические свойства соединений металлов.

Результат ознакомления с веществами изложен в виде таблицы 2 «Исследование свойств соединений металлов».

(Приложение 1, фото 5-6).

Таблица 1. Исследование свойств соединений металлов

Свойства

Хлорид

натрия

Карбонат кальция

Оксид алюминия

Агрегатное состояние

Твёрдый (мелкие кристаллы)

Твёрдый (или порошок)

Порошок

Цвет

Белый

Белый

Белый

Прозрачность

Полупрозрачный

Непрозрачный

Непрозрачный

Растворимость в воде

Хорошо растворяется

Плохо растворяется

Плохо растворяется

Запах

Без запаха

Без запаха

Без запаха

Вывод: соединения металлов отличаются от простых веществ - металлов. Соединения металлов не имеют металлического блеска, внешний вид – кристаллические или порошкообразные вещества.

Заключение

В ходе работы мы узнали много новой, интересной и полезной информации о металлах и их соединениях. На часах человеческой истории медный век сменился веком бронзовым, затем – железным. В практической части работы провели исследование внешнего вида и физических свойств образцов металлов и их соединений.Мы сравнивали металлы по нескольким характеристикам. Узнали, что есть цветные металлы: золото, медь. Золото – самый пластичный металл. Алюминий – самый легкий металл. 3. Все металлы имеют металлический блеск. Металлы – твердые вещества.

Изучая литературные источники, мы выяснили, что металлы и их соединения играют значимую роль в истории нашего государства. Например, достояние России - это сокровища Алмазного Фонда, представленные самородками из золота и драгоценными камнями – минералами, основу которых составляет оксид алюминия. Славные военные победы наших дедов и прадедов обеспечивались русским оружием, основу которого составляет железо. Работа тульских мастеров по художественной ковке железа – гордость Санкт-Петербурга, украшающая узором ажурных решёток Летний сад и набережные Невы. На территории московского Кремля находится самая большая пушка «Царь-пушка» и самый большой колокол «Царь-колокол», отлитые из бронзы, в состав которой входит медь. Тысячи туристов всего мира любуются произведениями искусства русских мастеров по металлу. Московский белокаменный Кремль, построенный при Дмитрии Донском, был из известняка. Известняк – горная порода, состоящая из карбоната кальция. Фаянсовая посуда, изготовленная из белой глины, основу которой составляет оксид алюминия, впервые была изготовлена в России, в Москве. Эту посуду прославили русские мастера особенной сине-белой росписью гжелью. Незаменима роль металлов в истории нашего государства и нам, россиянам, есть чем гордиться.

О своей работе мы рассказали одноклассникам. (Приложение 2, фото 7-8).

Выводы

1. В ходе работы мы изучили общие сведения о металлах. Ещё с глубокой древности человек обратил внимание на особые свойства металлов, которые играли важную роль на благо государства. Их можно расплавить, а потом придать определенную форму, изготовив при этом наконечники стрел, щиты и мечи, посуду и плуги.

2. С помощью литературных источников провели теоретические исследования в области применения металлов и их роли в истории нашего государства. Знаменитые бронзовые скульптуры Петра I , Екатерины II, ажурные решетки Летнего сада – эти творения – на века.

3. В ходе практической части работы мы ознакомились с коллекцией металлов и их соединений, провели опыты и наблюдения с описанными в работе образцами. Все металлы – твердые вещества и имеют ряд общих свойств.

4. Анализ исследования позволяет сделать вывод, что металлы обладают определенными свойствами. Металлы – это ковкие, пластичные, тягучие вещества, которые имеют металлический блеск, тепло- и электропроводны.

Список литературы
  1. Габриелян О.С. Химия. 8 класс: учеб. для общеобразоват.учреждений – М.: Дрофа, 2013 – 267с

  2. Журин А.А., Зазнобина Л.С. Начала химического эксперимента: Практические занятия по химии. 8-й класс сред.общеобразоват. школы. –М.: Школьная Пресса, 2001 – 128 с.

  3. Шкурко Д.И. Забавная химия. Занимательные, безопасные и простые химические опыты – Л.: «Детская литература», 1976 -64 с.

  4. Крицман В.А. Книга для чтения по неорганической химии. Пособие для учащихся. – М.: Просвещение, 2004 – 303с.

  5. Электронный ресурс: www.metal.ru.

Приложения

Приложение 1

Фото1-2. Ознакомление с коллекцией металлов. Фото авторов.

Фото 3-4. Ознакомление с коллекцией металлов. Фото авторов.

Фото 5-6. Изучение соединений металлов. Фото авторов.

Приложение 2

Фото 7-8. Ознакомление одноклассников с результатом работы. Фото авторов.