1. Metallernas kemi
Centralt innehåll
Kapitlet handlar om:
- metallernas egenskaper och användning
- legeringar och varför det behövs legeringar
- några lättmetaller och tungmetaller
- metaller som kroppen behöver, det vill säga mineralämnen och spårämnen
- hur metallerna framställs, med särskild betoning på järn
- återvinning av metaller och metallernas livscykel.
Undervisningstips och tilläggsinformation
s. 9 Bolla med material
Syftet med experimentet är att eleverna ska upptäcka hur metallen aluminium skiljer sig från de två andra materialen, papper och plastfolie. Aluminium glänser, är något tyngre och mera formbar än de två andra. Aluminium behåller dessutom sin nya form bättre.
s. 12 Undersök olika metallföremål
Syftet med experimentet är att ge eleverna en uppfattning om hur viktiga metallerna är, vilka egenskaper hos metallen som gör dem lämpliga för just den användningen och hur svårt det är att tillverka liknande föremål i andra material utan att deras funktion blir lidande. Dokumenteringen av experimentet kan man till exempel göra i Google Kalkylark. Experimentet ger eleverna träning i dokumentation och presentation av experiment.
Bland de alternativa experimenten nedan finns en övning på hur man känner igen olika metaller.
På Skolresurs webbplats finns ett ordpussel Sök metaller. I ordpusslet får eleverna söka metallers namn.
Ni kan också titta på videon (10 minuter) om grundämnet järn som är ett av våra viktigaste grundämnen.
s. 16 Vad händer med ståltråden?
Rent järn är formbart och mjukt. Dess användningsområde är därför begränsat. Stål är en legering av järn och kol. När man hettar upp stålet sker en kemisk reaktion där järn- och kolatomerna vid en viss temperatur, 800–900 grader, bildar en ny molekylstruktur. Om man snabbt kyler ner stålet hinner järnet och kolet inte ta tillbaka sin gamla struktur och bildar då en hårdare struktur som inte är böjbar. Denna process kallas härdning. Härdning kan också göras i varm olja.
s. 17 Kan du göra guld av koppar?
Syftet med experimentet är att göra eleven bekant med begreppet legering och visa vilka metaller legeringen mässing är gjord av.
Obs!
- I detta experiment används frätande och heta kemikalier. Därför behöver ni använda skyddsglasögon och dragskåp.
- Efter användningen av natriumhydroxid-zinkblandningen bör man vara försiktig så att blandningen inte kommer i kontakt med brännbara ämnen eftersom den då kan självantändas. Ett sätt att göra sig av med blandningen är att späda ut den med mycket vatten och sedan dekantera bort vattnet. Detta upprepas några gånger och till slut kan zinkpulvret sättas i metallåtervinningskärlet.
Läraren bör i god tid före lektionen förbereda blandningen av natriumhydroxid och zinkpulver i indunstningsskålen. Lämplig mängd är 50 ml 10 % NaOH och 1 tsk zinkpulver.
Var noga med att koppartråden inte har någon ytbehandling för i så fall fäster inte zinken på koppartrådens yta. Likaså är det viktigt att det inte kommer fett från händerna på kopparns yta. Eleverna får alltså inte röra vid koppartråden med sina händer efter att de haft tråden i saltsyralösningen.
Vanliga misstag eleverna brukar göra är att de glömmer att skölja kopparföremålet under rinnande vatten innan de för in det i gaslågan eller att de håller föremålet för länge i elden så att det blir svart.
Kopparn kommer att få en yta av mässing eftersom zinkatomerna på ytan smälts ihop med de kopparatomer som sitter ytterst i koppartråden så att legeringen mässing bildas. Ytan är tunn och nöts snabbt bort om man använder föremålet. Om man vill behålla ytan längre kan man testa att spraya den med fixeringsspray. I stället för koppartråd kan man också använda en kopparslant, 5 cent. Då får man något som liknar en guldpeng.
s. 22 Malmletarguiden
Syftet med experimentet är att eleven själv ska förstå skillnaden mellan vanliga stenars och malmers egenskaper. De kan också söka information på nätet.
Eleverna kan till exempel undersöka stenprovens densitet, om stenarna är magnetiska, om kompassen reagerar på dem, om man kan skriva med dem på ett papper och om det går att rispa i dem.
Instruktionerna, det vill säga malmletarguiden, kan göras i form av en plansch eller som en presentation.
s. 26 Minimasugnen
Syftet med experimentet är att visa hur metalloxider kan reduceras till metaller med hjälp av kol.
När ni värmer provröret ska blandningen bli kraftigt glödande. Det brukar ske plötsligt och blandningen sprider sig då i röret, men det kan ibland lyckas även utan att blandningen lyser speciellt mycket. Provröret kan bli så varmt att det blir deformerat.
Man kan tillföra experimentet ännu en dimension genom att visa eleverna hur man kan vaska fram kopparklimparna, på samma sätt som man vaskar guld.
Ett experiment med järnoxid och kol finns längre ner bland tilläggsexperimenten.
s. 29 Vilken färg ger järnoxid?
Syftet med detta experiment är att visa att metalloxider och andra metallföreningar ofta används som färgpigment. Exempel på dessa är blyvitt, titanvitt, kromgult och koboltblått.
Den typ av målarfärg vi gör i experimentet användes förr ofta inomhus, och kallades då limfärg. Limfärgen var oftast vit med krita som pigment och användes till exempel för att måla taket. Som bindemedel använde man lim som framställts av ben och slaktavfall.
Rödmyllefärg användes på ytterväggarna. Ett recept på rödmyllefärg finns längre ner bland de alternativa experimenten.

Tilläggsexperiment till kapitel 1
Känna igen metaller
(alternativ till experimentet Undersök olika metallföremål s. 12)
Sätt samma antal metallskivor som antalet elevgrupper i klassen i fem glasburkar, en metall per burk. Numrera burkarna. Använd till exempel de metallskivor som används för elektrolys. Dela också ut ett vitt papper, och skriv numren 1–5 överst. Då kan eleverna sätta metallerna på rätt plats och i lugn och ro undersöka dem. Låt eleverna hämta en metallskiva ur varje burk så att de placerar den under rätt siffra på sitt papper. Sen får eleverna undersöka den metall de hämtat och försöka identifiera den. Dela gärna ut magneter och ställ fram vågar. Om eleverna har svårt att komma igång kan man ge dem namnet på de fem metallerna och föreslå olika egenskaper att undersöka, till exempel om det går att skriva med metallen, om metallen är tung eller lätt och om den är magnetisk. Ni kan använda tabellen nedan för anteckningar.
Du kan skriva ut tabellen i bilagan eller dela den digitalt med dina elever. Pdf-filen har öppna fält där eleverna kan skriva in direkt i tabellen.
Pdf-dokument att skriva ut.
Komplement till texten om tungmetaller (s. 19)
En vanlig missuppfattning bland både vuxna och ungdomar är att e-cigaretter är ofarliga både för användaren och hens omgivning. Broschyren E-cigarett förklarar vad e-cigaretter är och hur de fungerar. Broschyren är producerad av ASH Finland (Action on Smoking and Health) som är en nationell folkhälsoorganisation och expert på tobakspolitik.
Minimasugnen 2
(alternativ till experimentet Minimasugnen s. 26)
Du behöver:
- ett värmetåligt provrör
- en tesked
- järnoxid
- en magnet
- ett provrörsställ
- ett dekanterglas
- en tratt
- träkolspulver
- en provrörshållare
- en gasbrännare.

Gör så här:
- Sätt två teskedar järnoxid i provröret.
- Pröva om en magnet påverkar järnoxiden genom glaset.
- Häll järnoxiden i dekanterglaset.
- Tillsätt en halv tesked träkolspulver.
- Blanda pulvren noggrant.
- Häll pulverblandningen tillbaka i provröret med hjälp av tratten.
- Pröva om magneten har någon inverkan på pulverblandningen.
- Tänd brännaren.
- Fäst provrörshållaren högt uppe vid mynningen av provröret.
- Hetta upp provröret kraftigt genom att hålla det nästan vågrätt i gaslågan.
- Låt provröret svalna en stund i provrörsstället.
- Pröva igen magnetens inverkan på innehållet i provröret.
- Vad har hänt med innehållet?
Gör din egen rödmylla målarfärg
(alternativ till experimentet Vilken färg ger järnoxid? s. 29)
Du behöver:
- en gasbrännare
- en noggrann våg
- en trefot med trådnät
- ett dekanterglas, 100 ml
- 50 ml vatten
- 2 g järnsulfat, FeSO4
- 3 g vetemjöl
- en sked
- 8 g järnoxid, Fe2O3
- linolja
- en pensel och något att måla på.
Gör så här:
- Tänd gasbrännaren.
- Placera dekanterglaset med vatten på trådnätet.
- Koka upp vatten.
- Tillsätt järnsulfat.
- Rör ner vetemjöl. Rör tills det blir en jämn smet.
- Tillsätt järnoxid.
- Tillsätt högst en halv tesked linolja.
- Rör om tills allt har löst sig och låt det svalna.
- Måla en testbit med din färg. Vilken färg fick du?
Bildanalysfrågor
Här finns frågor som förslag till ganska fri bildanalys. Du kan använda frågeorden på pärmen, välja bland frågorna här under eller formulera helt egna frågor och funderingar.
s. 10 Nycklar
Varför finns en bild av nycklar på den här sidan, tror du?
Vad skulle kunna hända om nycklarna görs av mjukt material?
Har du varit med om att en nyckel gått av och blivit kvar i låset?
Hur gjorde du för att lösa problemet då?
s. 14 Metallernas egenskaper
Vilken av metallernas egenskaper tycker du är den viktigaste?
I vilka fall är denna egenskap speciellt viktig?
Hur skulle det vara om metaller saknade just den egenskapen?
På nästa sida får du läsa om legeringar och hur det är möjligt att designa legeringarna så att de får just de egenskaper som behövs. Vilken kombination av egenskaper tycker du skulle vara viktig att få till? Vad skulle du använda den legeringen till?
s. 23 Dagbrott
Har du varit nära någon gruva?
Hur såg det ut där?
Vilka fördelar har dagbrott?
Vilka nackdelar har de?
Varför använder man dagbrott när det är möjligt?
Facit till uppgifterna på sidorna 32–33
2.
A) De är formbara, hållbara och glansiga.
B) De är hållbara, har hög smältpunkt och leder värme bra.
3.
En legering är en blandning av två eller flera metaller där man inte kan urskilja metallerna.
4.
Legeringar har andra egenskaper än de rena metallerna. De kan vara hållbarare, mer smidbara eller ha någon annan egenskap som man behöver.
5.
Metallerna har fria elektroner, vilket gör att de leder elektricitet bra.
6.
En malm är en bergart, som innehåller så mycket av en metall att det är lönsamt att utvinna metallen ur den.
7.
Metallframställningen kräver stora mängder energi. Att återvinna metaller kräver inte lika mycket energi. Vissa metaller är också sällsynta och det finns en begränsad mängd av alla metaller i jordskorpan. Att framställa aluminium kräver speciellt mycket energi så därför är det speciellt viktigt att återvinna aluminium.
8.
Metallernas förmåga att reflektera utnyttjas i spegeltillverkningen.
10.
På rad 3 i pythonkoden ska det stå 24 i stället för 18 och på rad 4 ska det stå guld i stället för karat.
Ordförklaringar
- Bergart
- Dagbrott
- Densitet
- Designa
- Hemoglobin
- Legering
- Lättmetall
- Malm
- Masugn
- Metallgitter
- Mineralämne
- Reflektera
- Råjärn
- Sidosten
- Spårämne
- Tandimplantat
- Tungmetall
- Valenselektron
- Ådra
- Återvinna
Pdf-dokument att skriva ut. Kontrollera inställningarna på din skrivare så att korten skrivs ut rätt. Ordet ska finnas på kortets ena sida och förklaringen på andra sidan.