گام به گام علوم تجربی نهم | فصل 1: مواد و نقش آنها در زندگی

با مراجعه به منابع معتبر دربارهٔ چگونگی به کارگیری فلزهای مختلف از زمان کشف تاکنون اطلاعاتی را جمع آوری کنید و به کلاس گزارش دهید.

برخی طلا و مس را اولین فلز کشف شده می‌دانند (5000 سال قبل از میلاد مسیح) از طلا برای ساخت زیورآلات و ظروف گران‌بها و از مس برای ساخت چاقوهای فلزی - مجسمه­‌ها و ظروف فلزی از گذشته تاکنون استفاده می­‌گردد پس از کشف روی و قلع و و مخلوط آن­ها با فلز مس و ذوب این مخلوط، آلیاژهای برنز و مفرغ به وجود آمدند که برای ساخت شمشیر، مجسمه، ظروف، وسایل تزئینی و وسایل کار (اره، خنجر، تیر، سوهان، مته) به کار گرفته شدند در طی دوران باستان فلزات نقره، سرب، جیوه نیز کشف گردید از حدود 1400 سال قبل از میلاد مسیح فلز آهن کشف گردید که ابتدا بسیار گران‌بها بود (8 برابر قیمت نقره) و با آن وسایل تزئینی می‌ساختند ولی با افزایش تولید ارزان شد و ...

1- کدام فلز واکنش‌پذیری بیشتری دارد؟

فلز منیزیم واکنش‌پذیری بیشتری دارد.

2- کدام فلز با اکسیژن واکنش نمی‌دهد؟

فلز طلا

3- کدام فلزها واکنش‌پذیری کمتری دارند؟

فلز مس و فلزآهن واکنش‌­پذیری کمتری دارند.

وسایل و مواد لازم: بشر، کات کبود، تیغهٔ آهن، تیغهٔ منیزیم، تیغهٔ روی

۱- سه بشر را شماره گذاری کنید و درون هر یک تا یک سوم حجم آن، آب بریزید.

۲- یک قاشق چای‌خوری کات کبود در هر یک از بشرها حل کنید.

۳- در بشر شمارهٔ (۱) تیغهٔ آهن، در بشر شمارهٔ (۲) تیغهٔ منیزیم و در بشر شمارهٔ (۳) تیغهٔ روی را قرار دهید.

۴- سرعت تغییر رنگ در سه بشر را با هم مقایسه کنید.

تغییر رنگ در بشر (2) سریع­‌تر - تغییر رنگ در بشر (3) آرام - تغییر رنگ در بشر (1) آرام­‌تر

۵- کدام فلز واکنش‌پذیرتر است؟

فلز منیزیم از روی و فلز روی از فلز آهن واکنش ­پذیرترند.

در شرایط یکسان ظروف مسی زودتر زنگ می‌زند یا ظروف آهنی؟ چرا؟

ظروف آهنی زودتر از ظروف مسی زنگ می‌زنند، زیرا واکنش‌پذیری فلز آهن با اکسیژن، از واکنش­‌پذیری فلز مس با اکسیژن بیشتر است و آهن سریع‌تر از مس با اکسیژن ترکیب می‌شود.

شکل زیر مدل اتمی بور برای اتم عنصرهای اکسیژن (₈O) و گوگرد (₁₆S) را نشان می‌دهد؛ تشابه و تفاوت این دو مدل اتمی را بیان کنید (در این فصل در مدل اتمی، هسته اتم نشان داده نشده است).

تفاوت: تعداد الکترون­‌هایی که به دور هسته اتم گوگرد می‌­چرخند بیشتر از تعداد الکترون­‌هایی است که به دور هسته اتم اکسیژن می­‌چرخد پس شعاع اتم گوگرد بیشتر از شعاع اتم اکسیژن است.
تشابه: در آخرین مدار هر دو اتم 6 عدد الکترون در حال گردش هستند.

تصویر زیر چرخهٔ ساده‌ای از نیتروژن را در طبیعت نشان می‌دهد. دربارهٔ این چرخه و نقش آن در زندگی، در کلاس گفت‌وگو کنید.

نیتروژن هوا توسط گیاهان جذب و تبدیل به مواد آلی نیتروژن‌دار (پروتئین­‌ها) می‌­شود. این مواد آلی نیتروژن ‌دار گیاهی با خورده شدن توسط گیاه­‌خواران به بدن آنها رفته و سپس با مرگ گیاهان یا گیاه­خواران و تجزیه بدن آن­ها توسط باکتری‌­های خاک تبدیل به آمونیاک می‌­شود. این آمونیاک توسط باکتری ‌ها یا به نیترات در خاک تبدیل می‌­شود که دوباره به مصرف گیاهان می­‌رسد یا به نیتروژن تبدیل شده و به هوا باز می‌گردد. البته مقداری نیتروژن در اثر صاعقه به نیتریک اسید تبدیل شده که در خاک به نیترات تبدیل و وارد چرخه می­‌شود.

مدل اتمی بور را برای (₇N)، (₆C)، (₁₄Si)، (₁₅P) رسم کنید، مدل اتمی چه عنصرهایی به هم شباهت دارند؟ چرا؟

مدل اتمی کربن و سیلیسیم به هم شبیه هستند، چون در آخرین مدار خود 4 الکترون دارند. مدل اتمی نیتروژن و فسفر به هم شبیه هستند، چون در آخرین مدار خود 5 الکترون دارند.

جدول عنصرها را به دقت مشاهده کنید و به موارد زیر پاسخ دهید.

الف) عنصرهایی که در هر ستون قرار گرفته‌اند چه ویژگی مشترکی دارند؟

تعداد الکترون‌های مدار آخر آن­ها برابر است و ویژگی­‌های شیمیایی مشابه ‌ای دارند.

ب) با توجه به مدل اتمی عنصرهای (₁₇CL), (₁₂Mg), (₁₄Si) مشخص کنید هر یک از این عنصرها به کدام ستون جدول تعلق دارند. آنها را در جدول بنویسید.

سیلیسیم: ستون (گروه) 4

منیزیم: ستون (گروه) 2

کلر: ستون (گروه) 7

پ) سدیم، فلزی جامد است که با آب و اکسیژن به شدت واکنش می‌دهد و از این رو بسیار واکنش‌پذیراست. تصویرهای زیر برخی ویژگی‌های این فلز را نشان می‌دهد. کدام یک از عنصرهای (₁₂Mg) , (₃Li) ویژگی‌هایی شبیه به سدیم (₁₁Na) دارند؟

لیتیم زیرا این عنصر مانند سدیم در آخرین مدار خود یک الکترون دارد پس در یک ستون (گروه) قرار می‌­گیرند ولی منیزیم در آخرین مدار خود 2 الکترون دارد پس در ستون دیگری قرار می‌­گیرد.

در شکل زیر درصد تقریبی برخی عنصرها در پوستهٔ زمین و بدن انسان، نشان داده شده است. دربارهٔ داده‌های این دو شکل گفت‌وگو کنید.

در بدن انسان به ترتیب عناصر، اکسیژن (65%) کربن (18%) هیدروژن (10%) نیتروژن (%3) کلسیم (%2) و بقیه عناصر (2%) وجود دارد.

عناصر اکسیژن - کربن - هیدروژن و نیتروژن در مواد آلی (کربوهیدرات‌ها- لیپیدها - پروتئین­‌ها - ریبونوکولئیک اسیدها) وجود دارند که نقش ساختمانی و تولید انرژی دارند و عنصر کلسیم در رشد استخوان­‌ها کاربرد دارد و بقیه عناصر نیز با کم بودن ولی نقش مهمی دارند.
در پوسته زمین به ترتیب عناصر اکسیژن (47%) سیلیسیم (28%) آلومینیم (8%) آهن (5%) کلسیم (4%) سدیم (3%) پتاسیم (3%) عناصر دیگر (2%) که این عناصر در ترکیب با هم سنگ­‌های سیلیکاتی و غیر سیلیکاتی و در نهایت معادن و خاک­ها را می­‌سازند.

دربارهٔ کاربردهای گوناگون بسپارهای طبیعی در زندگی گفت‌وگو کنید.

سلولز: در تولید پارچه­‌های نخی - پوشاک - پنبه استریلیزه - برای نیتروسلولز (مواد منفجره)
پشم: در تولید پارچه و فرش­‌های پشمی.
ابریشم: در تولید لباس­‌های ابریشمی - فرش­‌های ابریشمی - نخ جراحی - پروتئین ابریشم (فیبروئین)
پنبه: در تولید پنبه ‌های استریلیزه - پارچه­‌های نخی - کیسه­‌های پنبه‌­ای

با مراجعه به منابع معتبر دربارهٔ کاربرد انواع پلاستیک، ویژگی‌ها، میزان تولید سالیانه و کد بازگردانی آنها اطلاعاتی را جمع آوری کنید و به کلاس گزارش دهید. در سال در جهان حدود 300 میلیون تن پلاستیک و انواع آن تولید می­‌شود. چراغ راهنمایی، پارو، قفسه کشویی

انواع پلاستیک	علامت اختصاری	کد بازگردانی	ویژگی ها و مصارف	مصرف پس از بازیافت
پلی اتن ترفتالات	PETE		معمولی­‌ترین پلاستیک، بطری آب، نوشابه، ظرف یکبار مصرف	قوطی آب، ساک، لباس، کفش، روکش مبل
پلی اتیلن با غلظت بالا	HDPT		در قوطی شوینده، بطری شیر، قوطی آبمیوه، کیسه زباله	لوله پلاستیکی، قوطی شوینده، خودکار
پلی وینیل کلراید	PVC		لوله­‌ها، میزها، اسباب ­بازی	کف­‌پوش، سرعت­‌گیر، پنل
پلی اتیلن با غلظت پایین	LDPE		قابل انعطاف، نخ شیرینی، بسته‌بندی، قوطی فشاری، کاور لباس	سطل زباله
پلی پروپیلن با غلظت پایین	pp		مقاوم در برابر حرارت، نی، در بطری و قوطی
پلی استایرن	ps		عایق گرما، ظرف یک‌بار مصرف	عایق حرارتی، شانه تخم مرغ، خط‌کش
پی اورتان و سایر موارد			روکش مخازن و لوله‌های مدفون زیر خاک، دستکش­‌ها، سایر اعضای مصنوعی	قابل بازیافت نیستند.

با توجه به آنچه در این فصل دربارهٔ مواد محیط زندگی خود آموخته‌اید دربارهٔ نقش مواد در زندگی و مسئولیت هر یک از انسان‌ها در قبال آن‌ها، گفت‌وگو کنید.

مواد و وسایل مورد نیاز زندگی ما انسان­‌ها از مواد اولیه‌­ای است که از زمین به دست می­‌آوریم و چون میزان این مواد اولیه محدود می‌باشند پس باید این مواد اولیه به صورت بهینه استخراج و از آن­ها استفاده کنیم پس باید عمر مواد ساخته شده را بالا ببریم و به گونه­‌ای وسایل مورد نیاز خود را بسازیم که پس از مصرف دوباره قابل بازیافت یا قابل تجزیه و بازگشت به زمین باشند و یا دوباره به چرخه تولید و مصرف بپیوندند و در مصرف مواد اولیه زمین هم صرفه‌جویی کنیم.