Pokaż spis treści
Wróć do informacji o e-podręczniku

Dlaczego opony wykonane są z gumy, garnek z metalu, a wkład ołówka z grafitu? Otaczające nas przedmioty służą do bardzo różnych celów. Opona nie może się pokruszyć, metal, z którego wykonany jest garnek, musi być odporny na wysoką temperaturę, a ołówek powinien zostawiać ślad na papierze.

Źródło: Roger McLassus (https://commons.wikimedia.org), licencja: CC BY-SA 3.0. Właściwością niektórych ciał stałych jest sprężystość
Już wiesz
  • że otaczające nas substancje mają swoje charakterystyczne właściwości.

Nauczysz się
  • określać substancję jako kruchą, plastyczną lub sprężystą;

  • podawać przykłady substancji kruchych, sprężystych i plastycznych oraz wymieniać ich zastosowania;

  • wskazywać wśród otaczających przedmiotów metale i niemetale oraz wybrane przedmioty z nich wykonane.

1. Czy można zmienić kształt ciał stałych?

Wiemy już, że każda substancja ma charakterystyczne cechy i właściwości. Ciała stałe dodatkowo możemy podzielić ze względu na to, jak zachowują się przy próbie zmiany ich kształtu. Mogą one złamać się przy zgięciu (substancja krucha), zmienić trwale kształt (plastyczna), czy też wrócić do poprzedniego (sprężysta).

Substancje możemy podzielić na kruche, sprężyste i plastyczne – zależnie od tego, jak reagują na próby zmiany kształtu. Każda z tych cech sprawia, że poszczególne substancje wykorzystuje się do różnych celów. Na przykład ubrania mogłyby się z ciebie zsunąć, gdyby nie sprężysta guma w ściągaczach. Materiały sprężyste stosowane są w wielu przyrządach sportowych. Dzięki plastyczności różnych materiałów można na przykład zwijać druty. Substancje kruche też znajdują liczne zastosowania. Wbrew nazwie nie zawsze są delikatne. Na przykład betonowa płyta jest krucha, ale na pewno nie udałoby ci się jej złamać. Substancje kruche wykorzystywane są między innymi w budownictwie.

Wyobraź sobie dom zbudowany z materiału plastycznego lub sprężystego. Czy dałoby się w nim wygodnie mieszkać? Uzasadnij swoje stanowisko.

2. Metale i niemetale

Na pewno spotykasz się na co dzień z określeniem „metal”. Metalami są na przykład żelazo, aluminium, miedź czy złoto. Czyste chemicznie metale są substancjami prostymi – pierwiastkami. Oprócz metali znane są też inne substancje proste (pierwiastki) o odmiennych właściwościach, nazywane niemetalami. Należą do nich na przykład gazy wchodzące w skład powietrza: tlen i azot. Niemetalami są również węgiel i siarka.

Jak rozpoznać, czy substancja jest metalem bądź niemetalem? Z pewnością zdarzyło ci się zauważyć, że przedmioty wykonane z różnych substancji rozgrzewają się w odmiennym czasie. Żelazo i aluminium szybko się nagrzewają i dobrze przewodzą ciepło – mówimy, że są dobrymi przewodnikami ciepła.

Metale są ciałami stałymi (z wyjątkiem ciekłej rtęci używanej na przykład w niektórych termometrach); mają barwę srebrzystą lub srebrzystoszarą. Jedynie miedź ma barwę rudą, a złoto – żółtą o charakterystycznym odcieniu. Metale dobrze przewodzą też elektryczność. Ważne cechy metali to również ciągliwość, czyli możliwość rozciągania, oraz kowalność – podatność na zmianę kształtu podczas kucia.

Oprócz metali znane są też inne substancje o odmiennych właściwościach, zwane niemetalami. Należą do nich na przykład tlen, wodór, węgiel i siarka. Zazwyczaj są one złymi przewodnikami ciepła i prądu elektrycznego.

Polecenie 1

Przyjrzyj się, jak wyglądają: stalowy gwóźdź, złoty pierścionek, srebrna łyżeczka czy aluminiowy garnek. Zastanów się i określ, czym odróżniają się metale od substancji niemetalicznych.

Ciekawostka

Do kuchenek mikrofalowych nie należy wkładać naczyń metalowych. Potrawy w takich naczyniach (a także zawinięte w folię aluminiową) nie nagrzewają się, gdyż metale odbijają mikrofale. Dzięki tej właściwości metalowa siatka na przedniej szybie mikrofalówki zabezpiecza otoczenie przed wpływem mikrofal.

Narażone na działanie czynników zewnętrznych przedmioty wykonane z metali ulegają niszczeniu – mówimy, że korodują. Korozję przedmiotów wykonanych z żelaza i stali nazywa się rdzewieniem. Żelazo rdzewieje, ponieważ w wyniku reakcji z wodą i tlenem zawartym w powietrzu powstają różne nowe substancje, które nazywamy rdzą. Aby przedłużyć trwałość metalowych przedmiotów, należy je w odpowiedni sposób zabezpieczyć przed korozją.

Źródło: Anita Mowczan, licencja: CC BY 3.0. Jak zabezpieczyć metal przed korozją?
Ciekawostka

Wieża Eiffla, będąca od 1889 roku symbolem Paryża, jest w całości wykonana z żelaza. Co siedem lat, aby zapobiec korozji, wieża jest malowana, a do tego celu zużywa się 50–60 ton farby.

Źródło: Benh LIEU SONG (http://commons.wikimedia.org), licencja: CC BY-SA 3.0.
Właściwości metali i niemetali

Właściwość

Metale

Niemetale

Stan skupienia

stały (z wyjątkiem rtęci)

stały, ciekły lub gazowy

Połysk

metaliczny połysk

różny: brak połysku metalicznego, matowe lub błyszczące

Barwa

srebrzysta lub srebrzystoszara (z wyjątkiem złota i miedzi)

różne barwy

Kowalność (łatwość kształtowania)

dobra

słaba

Ciągliwość (łatwość wyciągania w drut)

dobra

słaba

Przewodnictwo cieplne i elektryczne

dobre

słabe

3. Stopy

Metalowe przedmioty, z którymi stykamy się na co dzień, rzadko wykonane są z czystych metali. Najczęściej są to stopy – mieszaniny różnych metali, niekiedy nawet z dodatkiem niemetalu. Stopy mają inne cechy niż wchodzące w ich skład metale: są twardsze, bardziej sprężyste i odporniejsze na działanie powietrza, wody i chemikaliów.

Podsumowanie

  • Substancje można podzielić ze względu na ich podatność na odkształcenia na: kruche, sprężyste i plastyczne.

  • Substancje kruche to takie, które poddane naciskowi pękają.

  • Substancje plastyczne zmieniają kształt pod wpływem nacisku i nie powracają do dawnej formy.

  • Substancje sprężyste zmieniają kształt pod wpływem nacisku i powracają do dawnej formy.

  • Znajomość właściwości substancji wykorzystuje się przy wytwarzaniu przedmiotów używanych w codziennym życiu.

  • Wśród substancji można wyróżnić metale, które charakteryzują się takimi właściwościami, jak: dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne, ciągliwość i kowalność oraz metaliczny połysk.

Praca domowa
Polecenie 2.1

Wybierz jakiś przedmiot z twojego najbliższego otoczenia, opisz do czego służy i uzasadnij wybór materiałów, z których został wykonany.

Słowniczek

ciągliwość

właściwość metalu pozwalająca na wyciąganie go w cienki drut

korozja

proces zachodzący na powierzchni metali pod wpływem powietrza i wilgoci

kowalność

właściwość metalu polegająca na możliwości nadawania mu różnych kształtów

kruchość

właściwość polegająca na łatwości kruszenia się, łamania substancji (materiału)

metale

grupa substancji (pierwiastków) charakteryzująca się połyskiem oraz dobrym przewodnictwem elektrycznym i cieplnym

niemetale

grupa pierwiastków będących złymi przewodnikami ciepła i elektryczności

plastyczność

podatność substancji na formowanie, nadawanie dowolnych kształtów

sprężystość

właściwość polegająca na zdolności odzyskiwania pierwotnego kształtu i wymiarów po usunięciu oddziaływania wywołującego zniekształcenie

stop

mieszanina pierwiastków, z których co najmniej jeden jest metalem; stop powstaje przez zmieszanie stopionych składników

Zadania

Ćwiczenie 1
Ćwiczenie 2
Ćwiczenie 3