Hvorfor har metaller ulike smeltepunkt? - Nysgjerrigpermetoden.no

Hvorfor har metaller ulike smeltepunkt?
Innlevert av 7D ved Bekkelaget skole (Oslo, Oslo)
Årets nysgjerrigper 2013

Vi er en gruppe på fem som alle har forskjellige interesser. Denne presentasjonen har blitt
til med mye hard jobbing og slit, men det har vært mulig grunnet at vi elsker naturfag.
Ansvarlig veileder:
Ingunn Amblie
Antall deltagere (elever): 5
Innlevert dato: 08.04.2013
Deltagere:
Petter A., Roald N., Snorre B., Nicolay H., Ariel E.
2

Dette lurer jeg på
Hvorfor valgte vi dette?
Hvorfor er det slik
Hyoptese 1
Hypotese 2
Legg en plan
Fremgangsmåte:
Søke på internett
Lete i ulike blader og bøker
Spørre forskere
Smelte ulike metaller
Ut å hente opplysninger
Smelte metaller
Sende mail til forskere:
Lete på internett
Lete i ulike blader og bøker
Dette har jeg funnet ut
Dette fant vi ut:
Resultat etter å ha gjennomfort forsøket
Har antall elektroner en finger med i smeltepunktet?
Lete i ulike blader og bøker
Lete på internett
Spørre forskere
Konklusjon
Hypotese 1:
Hypotese 2:
Fortell til andre
Vise til klassen
Helt til slutt
Takk for oss
3

Dette lurer jeg på
Hvorfor valgte vi dette?
Vi valgte å forske på smeltepunkt, fordi vi liker naturfag, og synes det med
faseoverganger er spennende. Siden vi lenge også har lurt hvorfor ikke alle
metaller smelter ved et punkt. Blir dette prosjektet perfekt for oss.
4

Hyoptese 1
Hvorfor er det slik
Vi tror ting smelter ved ulikt
smeltepunkt, fordi gjenstander har
ulik massetetthet, altså hvor tett
partikklene sitter i forhold til
hverandre.
Hypotese 2
Vi tror antall elektroner i
enkeltatomer i metallet har noe å si
for hvor fort metallet smelter.
5

Legg en plan for undersøkelsen
Fremgangsmåte:
1. Søke på internett.
2. Lete i ulike bøker og blader.
3. Sende mail til forskere.
4. Smelte ulike metaller for å se om antall elektroner pr. atom i grunnstoffet, eller
massetettheten i metallet har noe å si forsmeltepunktet.
Søke på internett
Vi skal begynne med å se om forsøket er gjort tidligere, og hva de eventuelt har funnet ut.
Så skal vi lete rundt på internett om det kan ha noe med masse og/eller antall elektroner
å gjøre.
Utstyr:
• PC: Wikipedia, Internett generelt
6

Lete i ulike blader og bøker
Vi skal lete etter bøker på biblioteket som er finne på skolen vår. Hvis vi da finner noe
innet vårt tema skal vi bruke dette.
Spørre forskere
Når vi har fått kunnskap om emnet, skal vi sende mail til tre ulike steder:
1. UNIS: The university in Svaldbar, fordi vi vet at de har kunnskap om geologi.
2. UIO: Universitetet i Oslo, grunnet de har en geologi avdeling.
3. NGU: Norges Geologiske Undersøkelse, fordi vi har spurt dem om tidligere emner før,
og vet at har kunnskap om emnet.
Utstyr:
• PC: Gmail
Smelte ulike metaller
Vi skal smelte de ulike metaller som er like store i størrelse, men har forskjellig
massetetthet. For eksempel kopper og tinn, hvor tinn har høyere massetetthet. Hvis vi da
setter dem på samme varmen, og kopperet smelter først. Kan massetettheten ha noe å
gjøre med smeltepunktet på metaller.
Samtidig som vi gjør dette forsøket, kan vi finne ut om antall enkelatomer i metallet er i
stand til å endre smeltepunktet.
Grunnen til at vi valgte disse metallene er at to er legering, mens to er grunnstoff. En
annen grunn er at de har ulik massetetthet og forskjellige mengder med atomer.
Utstyr:
• Stativ
• Gassbrenner
• Tang (til å klippe metallwire)
• Koppertråd
• Tinntråd
• Messingtråd
• Ståltråd
7

• Fyrstikker
• Blyant og papir
• Stoppeklokke
8

Ut for å hente opplysninger
Smelte metaller
Vi smeltet fire ulike metaller hvorav
to var legeringer, og to grunnstoff:
• Tinn (grunnstoff)
• Kopper (grunnstoff)
Her er de ulike metallene vi valgte å bruke.
• Messing (legering: blanding av sink og kopper)
• Stål (legering: blanding av jern og karbon)
Grunnen til at vi gjorde dette, var at vi ville finne ut om antall atomer pr. enkeltatom i
grunnstoffet har noe med smeltepunktet å gjøre. Eller om det kan ha noe med
massetetthet å gjøre, altså for å finne svar på hypotesene våre.
Måten vi gjorde dette på var:
Først satte vi opp en gassbrenner under et stativ, slik at vi hadde en rist over brenneren,
da fikk vi smeltet de ulike metallene, og det fungerte. Da klarte vi å smeltet tinnet, men
ikke messingen, stålet eller kopperet. Siden tinnet da har høyere massetetthet enn
kopperet, heller vi mot at "Hypotese 1" ikke stemmer.
Forsøket mislyktes egentlig, fordi skolens gassbrenner ikke nådde høy nok varme
til smelte noen av de tre andre metallene. Dette er heller ikke rart siden smeltepunktet på
stål er 1535*C, som er det samme som natrium, men siden tinnet smeltet så fikk vi i
teorien svaret på "Hypotese 1," at den ikke stemmer.
9

Sende mail til forskere:
Vi sendte mail til de tre ulike
stedene:
1. UNIS, Universitetet I Svalbard.
2. UIO, Universitetet I Oslo.
3. NGU, Norges Geologiske
Undersøkelse.
Hos dem fikk vi to forskjellige
svaralternativer på
problemstillingen.
Lete på internett
På internett lette vi etter antall enkeltatomer i grunnstoffet, og massetetthet til de
forskjellige metallene.
Lete i ulike blader og bøker
Vi lette på biblioteket på skolen
hvor vi fant ulike bøker, men de
fleste omhandlet ikke noe innet
vårt tema.
10

Dette har jeg funnet ut
Dette fant vi ut:
Smelte metaller
Etter at vi gjennomførte forsøket
"Smelte metaller", fant vi ut at
massetettheten i metallet ikke har noe
med smeltepunkt å gjøre. Det kom vi
fram til, siden i forsøket fikk vi kun
smeltet tinnet, som har høyere
massetetthet en f.eks. kopper.
Dette er måten vi smeltet metallene på.
Resultat etter å ha gjennomfort forsøket
Resultat: Tinn Messing Kopper Stål
Hva skjedde? Smeltet til
små kuler
Ble kun svart
på tuppen
Begynte å
bøye seg,
men ikke noe
mer
Ble kun svart
på tuppen
Vi tror at hvis vi hadde hatt en ovn eller gassbrenner, som kunne ha nådd en høyere varme. Ville vi kunnet fått et mer
presist resultat, men det hadde vi dessverre ikke tilgang til.
Har antall elektroner en finger med i smeltepunktet?
Oversikt over
metallene
våre
Ant.
elektroner
Tinn Kopper Messing Stål
50 29 29,5 16
Smeltepunkt 231,93*C 1084,62*C 940*C 1500*C
Massetetthet 5769 kg/m3 8960 kg/m3 7140 kg/m3 2267 kg/m3
11

Ut i fra at vi fikk smeltet tinnet, og det har høyest antall elektroner. Mener vi at: jo flere elektroner, jo fortere smelter
metallet. Dette får vi også bekreftet siden stål har minst elektroner, men høyest smeltepunkt.
Det vi også ser er at legeringer har lavere smeltepunkt, selvom de har høyere antall elektroner.
Når vi ser på tabellen over, skjønner vi at "Hypotese 1" ikke kan stemme.
Lete i ulike blader og bøker
Her er resultatet etter at vi hadde
smeltet metallene.
Da vi lette i bøker og blader som var å finne på biblioteket, fant vi ikke noe som var til
hjelp for oss.
Lete på internett
Det vi fant på internett var massetetheten, smeltepunkt og de forskjellige antall
elektronene på metallene. Etter å ha lett etter om forsøket var gjort tidligere, fant vi
ingenting.
Spørre forskere
Da vi fikk svar på mailene våre, er det to mailer vi mener kan stemme:
A) Mineraler og metallers smeltepunkt kan variere og vil være avhenge av flere faktorer,
blant disse krystallstruktur og trykk.
B) Stoffer har små bindinger mellom hverandre som vibrerer i forskjellige retninger.
Temperaturen er egentlig bare hvor fort disse bindingene vibrerer. Stoffer har forskjellig
"styrke" på disse bindingene. Så når bindingene når en viss intensitivitet er ikke
bindingenen lenger sterke nok til å holde på atomene.
Konklusjon
Dette er det vi, ut ifra våre undersøkelser, mener er riktig:
12

Hypotese 1:
Vi mener at denne hypotesen ikke stemmer, fordi tinnet smeltet, men ikke stålet. Som
faktisk har lavere massetetthet. Derfor mener vi at denne hypotesen ikke stemmer.
Hypotese 2:
Dette er den hypotesen vi mener
er riktig.
Ut ifra våre søk og forsøk har vi
kommet fram til at dette er den
hypotesen som stemmer best.
Dette mener vi fordi antall
atomer ble lavere og lavere, mens
temperaturen steg og steg.
Vi vil også ta svar B som vi fikk fra
forskeren fra NGU. Altså at dette
svaret:
B) Stoffer har små bindinger mellom hverandre som vibrerer i forskjellige retninger.
Temperaturen er egentlig bare hvor fort disse bindingene vibrerer. Stoffer har forskjellig
"styrke" på disse bindingene. Så når bindingene når en viss intensitivitet er ikke
bindingenen lenger sterke nok til å holde på atomene.
13

Fortell til andre
Vise til klassen
Vi skal vise prosjektet vårt til
klassen og la dem spørre om
arbeidet vårt.
Da tenker vi også å spørre hva vi
kunne gjort bedre.
Helt til slutt
Vi skal jo sende denne
presentasjonen til dere i
Nysgjerrigper, sånn at hele verden
kan se den.
Takk for oss
Denne forskingsrapportten er blitt til gjennom mye arbeid. Vi har hatt mye å gjøre.
Da vi smeltet metaller, fikk vi hjelp av veileder, men ellers har vi gjort alt selv.
14