درسنامه کامل علوم تجربی هفتم فصل 5 از معدن تا خانه

اکسید آهن:

تعداد اندکی از مواد به طور مستقیم و بیشتر آنها به طور غیر مستقیم از زمین به دست می آیند .مواد اولیه مورد نیاز برای تهیه بسیاری از وسایل از معادن مختلف مثل معادن آهن، مس، طلا، آلومینیوم، گچ، ذغال سنگ و ... به دست می آید. در معادن، مواد معمولا به صورت ترکیب وجود دارند؛ به عنوان مثال، عنصر آهن در معادن به صورت ترکیب های آهن یافت می شود . اکسیدهای آهن از ترکیب های مهم آهن هستند که در این معادن وجود دارند. در این اکسید ها، اتم های آهن و اکسیژن با هم پیوند داده می شوند .

منظور از اکسید یک عنصر، پیوند اتم های اکسیژن با آن عنصر است. برای دستیابی به فلز آهن ، باید اتم های اکسیژن را از اکسیدهای آهن جدا نمود . البته این جدا کردن کار آسانی نیست و شامل یک تغییر شیمیایی است که با صرف انرژی زیادی همراه است.

مراحل تهیه آهن از سنگ معدن:

1) شناسایی معدن و بیرون آوردن سنگ معدن از دل زمین و انتقال آن به کارخانه

2) خالص سازی سنگ معدن

3) گرما دادن مخلوط  سنگ آهک، کربن و آهک در کوره

4) تولید ورقه های فلز آهن

برای جدا کردن اتم های اکسیژن، سنگ معدن را به همراه کربن (ذغال کُک) در کوره های مخصوص حرارت می دهند. در اثر این عمل، اتم های اکسیژن از سنگ معدن جدا شده و به صورت کربن دی اکسید خارج می شوند. در نتیجه فلز آهن به حالت مذاب درته کوره باقی می ماند. تغییر شیمیایی لازم برای بدست آمدن آهن از اکسید آهن به صورت زیر است: 

کاربرد آهن:

از آهن خالص برای ساخت وسایل فلزی استفاده نمی شود؛ زیرا آهن خالص تقريبا نرم است به طوری که می توان باناخن روی آن خط انداخت . همچنین به سرعت زنگ می زند و در اثر فشار خم می شود. در ساخت لوازم آشپزخانه مثل کارد و چنگال از آلیاژ آهن زنگ نزن (استیل) که از ترکیب فلز آهن با فلزهای نیکل و کروم به دست می آید. زیرا این آلیاژ بر خلاف خود آهن در برابر زنگ زدن مقاوم است. در ساخت تیرآهن ، و بدنه خودروها از  آلیاژهایی که در ترکیبشان به آهن کربن اضافه شده است مثل چدن و فولاد . زیرا این آلیاژ ها بسیار سخت و محکم تر از خود آهن هستند. در آلیاژ چدن حدود ۴ ٪ و در آلیاژ فولاد حدود ۲/۵ ٪ کربن به کار رفته است .

بتن:

بتن یکی از موادی است که امروزه برای ساختن خانه های مسکونی و برج ها استفاده می شود. بتن مخلوطی از سیمان، ماسه و آب است و استحکام زیادی دارد.

استفاده همزمان از فولاد و بتن ( بتن آرمه ) در ساختن خانه های مسکونی سبب می شود که هنگام بروز حوادث طبیعی، آسیب کمتری به ما وارد شود . برخی از کاربرد های بتن در زیر آمده است:

سد سازی - پل سازی - لوله های فاضلاب - کانال های آب - منبع آب و ساختمان سازی.

سیمان:

ماده ی اولیه سیمان، آهک است که در طبیعت یافت نمی شود بلکه آن را از سنگ آهک موجود در طبیعت به دست می آورند . سیمان مخلوطی از آهک و خاک رس است .مراحل تهیه سیمان به این گونه است که:

برای تهیه سیمان ابتدا سنگ آهک را حرارت می دهند تا به آهک تبدیل شود. سپس آهک حاصل را با خاک رس مخلوط می کنند که حاصل آن تهیه سیمان است. واکنش های شیمیایی لازم برای تهیه سیمان به صورت زیر است:

مخلوط آب و آهک را به عنوان ضدعفونی کننده در ورودی استخرها، گاوداری ها و مرغداری به کار می برند .

تغییرات لازم برای تهیه ظروف سفالی و چینی در خاک رس:

1) تهیه گل کوزه گری

2) شکل دادن به خمیر

3) پختن و لعاب دادن

 همچنین برای جلوگیری از نفوذ آب به ظروف سفالی روی آن ها را لعاب می دهند. این لعاب شامل گرد بسیار نرمی از شیشه است . در این حالت به هنگام پختن ظروف در کوره این گرد ذوب می شود و لایه ای ضد آب روی سطح ظرف به وجود می آید . در تولید ظروف سفالی رنگی از اکسیدهای فلزهای مختلفی مانند آهن (برای رنگ لعاب قهوه ای و زرد)، کروم (برای رنگ لعاب سبز)، مس (برای رنگ لعاب سبز و قرمز)، طلا (برای رنگ لعاب قرمز یاقوتی) ، كبالت (برای رنگ لعاب آبی) و ... استفاده می کنند .

مراحل تهیه شیشه:

برای تهیه شیشه، ماسه را با افزودن مواد شیمیایی مختلف گرما می دهند تا به خمیر شیشه تبدیل شود. سپس خمیر شیشه در قالب های دلخواه می ریزند و به شکل های مشخص در می آورند. واکنش تهیه شیشه به صورت زیر است:

راه های حفاظت از محیط زیست:

1) کاهش مصرف با صرفه جویی :

در صورتی که از منابع به حد نیاز استفاده شود و همچنین از وسایلی استفاده شود که باعث کاهش مصرف منابع گردد در استفاده از منابع طبیعی جدید صرفه جویی می شود.

2) بازیافت :

با تفکیک ضایعات و زباله ها از هم و انتقال آن ها به کارخانه های بازیافت می توان فرایند عمل آوردن مواد مصرف شده را به گونه ای که دوباره قابل استفاده شوند را مهیا کرد و به این ترتیب در استفاده از منابع صرفه جویی نمود .

3) مصرف دوباره (تعمیر کردن):

در صورت امکان با تعمیر و اصلاح وسایل، از آن ها مجددا استفاده شود تا منابع اولیه ی کمتری برای ورود به چرخه تولید استفاده گردند.