Kritiska material

LÄRARHANDLEDNING

Övningen ”Kritiska material” består av flera olika delar.

Omfattning och inriktning
Beroende på hur mycket tid som ni har till förfogande kan du som lärare avgöra vilka delar i lektionen eleverna bör fokusera på. För att göra alla delar i lektionen krävs mer tid.

Kom igång
Kom igång är ett snabb sätt att starta upp lektionen och få igång eleverna. Diskussionsfrågorna ska väcka elevernas tankar och inspirera eleverna att söka svar i de länkar som finns i övningen. Det finns länkar både till SGUs webbplats men också till externa källor som belyser övningens innehåll.

Geologen berättar
Geologen berättar kan fungera som ett stöd för studie- och yrkesvägledning och ger en koppling till verklighet och arbetsliv med ett geologiskt perspektiv.

Uppgift
I uppgiften får eleverna arbeta med kritiska material och lära sig om deras egenskaper och betydelse för industri och tillväxt. Eleverna får bland annat beskriva ett materials egenskaper med hjälp av partikelmodellen. Förslagsvis kan du låta eleverna arbeta i mindre grupper och fokusera på ett material. Låt olika grupper välja olika material och sedan presentera sina lösningar för varandra.

Gräv djupare
Fördjupningen är tänkt att vara mer utmanande för eleverna. Här får eleverna titta närmare på materialet de valde i den föregående uppgiften, bland annat ur perspektiven utvinning, användning, återvinning och ekonomisk betydelse. Om du som lärare arbetar med elever som har svårt med engelska så kan ni välja att lösa uppgiften till stora delar med hjälp av informationen på SGU.

Upptäck mer
I upptäck mer får eleverna se två olika filmer där experiment med gallium genomförs. Till filmerna finns också frågor som eleverna får diskutera.

Redovisa
Avsluta arbetet med kritiska material genom att låta eleverna presentera för varandra. Välj en av dessa former:
Grupparbete med tvärgruppsredovisning i smågrupper, en från varje grupp redogör för sitt kritiska material i tvärgruppen.
Muntlig presentation, individuellt eller i grupp. Använd gärna exempelvis PowerPoint eller Prezi.

Exit ticket
Som avslutning får eleverna lämna en lapp där de skriver svar på en eller flera frågor. Exit ticket ger läraren en bild av vad eleverna har fått ut av lektionen och kan användas som stöd för att planera inför nästa lektion. Elevernas svar kan också användas för vidare diskussion i klassen, som en metod för att synliggöra lärande. Metoden kan också genomföras digitalt med appar som Socrative, Mentimeter och Twitter.

Studie- och yrkesvägledning
En central del i materialet är kopplingen till studie- och yrkesvägledning som visar på konkreta exempel från studie- och yrkesliv. Det gör att studie- och yrkesvägledare och pedagoger kan arbeta tillsammans på ett enkelt sätt.

Kursplaner för grundskolan i årskurs 7-9

KEMI
Centralt innehåll

Partikelmodell för att beskriva och förklara materiens uppbyggnad, kretslopp och oförstörbarhet.

Människans användning av energi- och naturresurser lokalt och globalt samt vad det innebär för en hållbar utveckling.

Aktuella samhällsfrågor som rör kemi.

Historiska och nutida upptäckter inom kemiområdet och deras betydelse för världsbild, teknik, miljö, samhälle och människors levnadsvillkor.

Dokumentation av undersökningar med tabeller, diagram, bilder och skriftliga rapporter.

Kunskapskrav

Eleven kan samtala om och diskutera frågor som rör energi, miljö, hälsa och samhälle och skiljer då fakta från värderingar och formulerar ställningstaganden med motiveringar samt beskriver några tänkbara konsekvenser. I diskussionerna ställer eleven frågor och framför och bemöter åsikter och argument på ett sätt som för diskussionerna framåt.

Eleven kan söka naturvetenskaplig information och använder då olika källor och för underbyggda resonemang om informationens och källornas trovärdighet och relevans. Eleven kan använda informationen på ett fungerande sätt i diskussioner och för att skapa enkla texter och andra framställningar med viss anpassning till syfte och målgrupp.

Eleven har kunskaper om materiens uppbyggnad, oförstörbarhet och omvandlingar och andra kemiska sammanhang och visar det genom att beskriva dessa med användning av kemins begrepp, modeller och teorier.

Eleven undersöker hur några kemikalier och kemiska processer används i vardagen och samhället och beskriver då kemiska samband och energiomvandlingar och materiens kretslopp. Dessutom för eleven underbyggda resonemang kring hur människans användning av energi och naturresurser påverkar miljön och några åtgärder som kan bidra till en hållbar utveckling.

Eleven kan beskriva några centrala naturvetenskapliga upptäckter och deras betydelse för människors levnadsvillkor.

Kursplaner för gymnasiet

KEMI 1
Centralt innehåll

Materia och kemisk bindning
Modeller och teorier för materiens uppbyggnad och klassificering.

Reaktioner och förändringar
Energiomsättningar vid fasomvandlingar.

Analytisk kemi
Kvalitativa och kvantitativa metoder för kemisk analys.

Kemins karaktär och arbetssätt
Hur problem och frågor avgränsas och studeras med hjälp av kemiska resonemang.

Kunskapskrav

Eleven redogör för innebörden av begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder av ovanstående områden. Eleven använder dessa för att söka svar på frågor och för att beskriva och exemplifiera kemiska förlopp och företeelser.

Eleven diskuterar frågor som rör kemins betydelse för individ och samhälle. I diskussionen för eleven fram argument och redogör för konsekvenser av något tänkbart ställningstagande.

Eleven använder ett naturvetenskapligt språk och anpassar sin kommunikation till syfte och sammanhang. Dessutom använder eleven olika typer av källor och gör bedömningar av informationens och källornas trovärdighet och relevans.

Naturkunskap 1b
Centralt innehåll

Frågor om hållbar utveckling: energi, klimat och ekosystempåverkan. Ekosystemtjänster, resursutnyttjande och ekosystemens bärkraft.

Olika aspekter på hållbar utveckling, till exempel vad gäller konsumtion, resursfördelning, mänskliga rättigheter och jämställdhet.

Kunskapskrav

Eleven kan diskutera frågor med naturvetenskapligt innehåll som har betydelse för individ och samhälle. I diskussionen använder eleven kunskaper om naturvetenskap för att ställa enkla frågor samt för att ge förklaringar och argument. Dessutom kan eleven ge några exempel på tänkbara ställningstaganden eller handlingsalternativ samt ger argument för dessa.

Eleven kan ge några utförliga exempel på hur naturvetenskap kan kopplas till hållbar utveckling. Utifrån exemplen drar eleven slutsatser och föreslår några handlingsalternativ samt ger argument för dessa.

Lista på kritiska material

antimon
beryllium
borater
krom
kobolt
koks
flusspat
fosfatmineral
gallium
germanium
grafit
indium
magnesit
magnesium
niob
platinagruppens metaller (PGE)
lätta sällsynta jordartsmetaller (LREE)
tunga sällsynta jordartsmetaller (HREE)
kisel (silicon metal)
volfram

Romain Trystram

Grafit

Grafit är ett mineral som finns i din blyertspenna, men också i stål, batterier och bilar. Du vet säkert redan att grafit består av kolatomer, precis som diamanter. Den stora skillnaden är kolatomernas uppbyggnad. I grafit ligger atomerna i plana ytskikt, vilket gör grafit mjuk, lätt och flexibel. Atomerna i diamant har ett kubiskt kristallsystem som gör diamant till det hårdaste materialet i naturen.

Iridium

Har du läst eller tittat på något på en mobil, TV eller dator idag? Eller använt en pekskärm? Då har du också använt dig av indium. Indium är en silvrig, mjuk och formbar metall som är lätt att legera, blanda, med andra metaller. Störst användningsområde är tillsammans med tenn i indium-tenn-oxid (ITO), som är genomskinlig och ledande och därför finns bland annat i just bild- och pekskärmar.

Indium finns också i batterier, solpaneler och mycket annat.

Magnesium

Magnesium är den tredje mest använda metallen i konstruktionsmaterial. Den används i olika legeringar med aluminium till allt från att bygga bilar till rymdraketer. En av dess fördelar är att den är mycket lätt, till och med lättare än aluminium.

Den har också en annan viktig egenskap. Man kan till och med säga att den är livsviktigt, eftersom magnesium hjälper till att bygga upp nukleinsyror. Brist på magnesium kan både orsaka hög blodtryck och depressioner.  

KRITISKA MATERIAL

Vårt samhälle har ett stort behov av metaller och mineral. I Europa konsumerar vi ungefär en fjärdedel av världens råmaterial, men producerar endast tre procent. Vi är till stor del beroende av import. I den här uppgiften får du lära dig mer om ett antal material som EU bedömer som kritiska för vårt samhälle.

Kom igång

EU har listat 20 material som bedöms som kritiska för vårt samhälle och för välfärden. Dessa kritiska material kan exempelvis ingå i stål, elektriska kretsar eller andra saker som samhället behöver. Materialen väljs ut efter två kriterier: ekonomisk betydelse och tillgång. Ett exempel är kobolt som har en stor ekonomisk betydelse, men ingen betydande produktion inom EU, tillgången är alltså låg. Importberoendet är stort och med osäker tillgång på grund av bland annat politiska osäkerheter så bedöms kobolt som kritiskt.

Diskussionsfrågor

  • Efter vilka kriterier väljer EU ut de kritiska materialen? 

  • Varför, tror du, är det viktigt för EU att definiera och välja ut de kritiska materialen?

Uppgift

Gå in på SGUs sidor om kritiska material och läs. Välj ett kritiskt material och beskriv:

  • dess viktigaste egenskaper
  • användningsområden
  • fyndigheter i världen och Sverige

Reflektera: Vilka gemensamma nämnare har de olika kritiska materialen? Tänk på exempelvis metall, mineral och samhällsekonomisk betydelse.

Undersök och analysera materialet

  • När upptäcktes materialet och av vem?
  • Beskriv materialets egenskaper med hjälp av partikelmodellen (Youtube, öppnas i nytt fönster).
  • De flesta ämnen uppträder i tre olika tillstånd, fast, flytande och gas. Ett fast ämne som hettas upp övergår i flytande form, vid ytterligare uppvärmning kan materialet övergå i gasform. Varför är det temperaturen som avgör ämnets tillstånd? Finns det andra faktorer som kan påverka?

Gräv djupare

Ladda ned EU-kommissionens rapport om kritiska material (direktlänk till PDF). 

Jobba vidare med det material du valde i föregående uppgift och svara på nedanstående frågor:

  • Till vad används materialet mest och varför väljer man att använda just detta material? Finns det några substitut (material som kan ersätta)?
  • Hur utvinns materialet?
  • Är materialet förnyelsebart, går det att återvinna?
  • Hur påverkar vår användning av materialet miljön och en hållbar utveckling? Fundera på utvinning, återvinning och livslängd på materialet.
  • Titta på diagrammet nedan från EU-kommissionen. Vad betyder de två axlarna? Jämför materialen koks (coking coal) med sällsynta jordartsmetaller (heavy rare earth elements och light rare earth elements), varför hamnar de på så olika platser i diagrammet bilden? 

Diagram över de kritiska materialen. Bild: EU-kommissionen

Bild: EU-kommissionen.

Tummnagel för film

Upptäck mer: Se de unika egenskaperna som gallium har!

Upptäck mer

Titta på videon Amazing Gallium! och läs om gallium på SGUs webbplats . Arbeta sedan med de tillhörande frågorna:

  • Nämn tre egenskaper som gör gallium speciellt.
  • Vilka egenskaper hos gallium och dess föreningar gör att materialet efterfrågas?
  • Vad händer när gallium kommer i kontakt med aluminium under en längre tid? Varför blir det så?

Titta på videon nedan och fundera på följande fråga:

Growing Crystals And Making a Mirror with Gallium

  • Hur och varför bildas galliumkristaller?

Tips! Kristaller har en regelbunden form. Antalet ytor, ytornas form och vinklarna mellan dem styrs av den regelbundna interna strukturen hos dess atomer, joner, eller molekyler.

Redovisa

Avsluta arbetet med kritiska material genom att presentera för varandra. Välj en av dessa former:

  • Grupparbete med tvärgruppsredovisning i smågrupper, en från varje grupp redogör för sitt kritiska material i tvärgruppen.
  • Muntlig presentation, individuellt eller i grupp. Använd gärna exempelvis PowerPoint eller Prezi.

Exit ticket

Vilka är de stora skillnaderna mellan kritiska material och andra material som förekommer i t.ex. tillverkningsindustrin?

Vilka tror du konsekvenserna skulle bli om vi i Sverige inte längre hade tillgång till vissa kritiska material?

Studie- och yrkesvägledning

Läs artikeln från Allt om vetenskap och arbeta sedan med frågorna.

Allt större efterfrågan på ändliga tillgångar: Råvarorna som kan ta slut

  • Ge några exempel på olika metaller och deras användningsområden som nämns i artikeln. Exempel: silver används i elektroniska komponenter och i reflektorer och speglar.
  • Mikael Höök, forskare i Uppsala, menar att vissa framtidstekniker som till exempel solceller för koldioxidfri elektricitet är en utopi. Förklara varför.
  • Vilken betydelse kan råvarorna som nämns i artikeln ha för ett framtida näringsliv och yrkesliv?
  • På vilket sätt är återvinning en framtidsbransch?

Länkar

SGU (webb): Kritiska material

EU kommissionens webbplats om kritiska material: Critical Raw Materials

 

Fler övningar inom samma tema

Mineralnäringens betydelse

Industrisamhället växer fram

Hållbart samhälle

Taggar: Kritiska material, Råvaror, EU, Metall, Mineral