Положення металів у періодичній таблиці елементів Менделєєва. Методи та прийоми

У періодичній системі понад 3/4 місць займають: вони перебувають у I, II, III групах, у побічних підгрупах всіх груп. Крім того, металами є найбільш важкі елементи IV, V, VI та VII груп. Слід зазначити, однак, що багато хто має амфотер-ними властивостями і іноді може поводитися як неметали.
Особливістю будови атомів металів є невелика кількість електронів на зовнішньому електронному шарі, що не перевищує трьох.
Атоми металів мають зазвичай великі атомні радіуси. У період найбільші атомні радіуси у лужних металів. Звідси їх найвища хімічна активність, т. е. атоми металів легко віддають електрони, є хорошими відновниками. Найкращі відновники - І та ІІ груп головних підгруп.
У з'єднаннях метали завжди виявляють позитивний ступінь окислення, зазвичай від +1 до +4.

Рис 70. Схема утворення металевого зв'язку в шматку металу,

У поєднаннях з неметалами типові метали утворюють хімічний зв'язок іонного характеру. У вигляді простого атоми металів пов'язані між собою так званим металевим зв'язком.

Запишіть у зошит цей термін.

Металевий зв'язок – особливий вид зв'язку, властивий виключно металам. Сутність її в тому, що від атомів металів постійно відриваються електрони, які переміщуються по всій масі шматка металу (рис. 70). Атоми металу, позбавлені електронів, перетворюються на позитивні іони, які прагнуть знову притягнути до себе електрони, що вільно рухаються. Одночасно інші атоми металу віддають електрони. Таким чином, усередині шматка металу постійно циркулює так званий електронний газ, що міцно зв'язує між собою всі атоми металу. Електрони виявляються ніби узагальненими одночасно всіма атомами металу. Такий особливий тип хімічного зв'язку між атомами металів зумовлює як фізичні, і хімічні властивості металів.

■ 1.Чим пояснити малу електронегативність металів?
2. Як виникає металевий зв'язок?
3. У чому відмінність металевого зв'язку від ковалентного?

Рис. 71. Порівняння температур плавлення різних металів

Метали мають ряд подібних фізичних властивостей, що відрізняють їх від неметалів. Чим більше валентних електронів має метал, тим міцніше металевий зв'язок, тим міцніше кристалічна решітка, тим міцніше і твердіше метал, тим вища його температура плавлення та кипіння і т. д. Нижче розглядаються особливості фізичних властивостей металів.
Всі вони мають більш менш яскраво виражений блиск, який прийнято називати металевим. Металевий блиск характерний для шматка металу загалом. У порошку метали темного кольору, за винятком магнію та алюмінію, які зберігають сріблясто-білий колір, у зв'язку з чим алюмінієвий пил використовується для виготовлення фарби під срібло. Багато неметалів мають жирний або скляний блиск.
Колір металів досить одноманітний: він або сріблясто-білий ( , ), або сріблясто-сірий ( , ). Тільки жовтого кольору, а – червоного. Неметали мають дуже різноманітне забарвлення: - лимонно-жовте, - червоно-буре, - червоне або біле, - чорне.

Таким чином, за кольором метали умовно поділяють на чорні та кольорові. До чорних металів відносяться і його. Решта інших металів називаються кольоровими.

За звичайних умов метали є твердими з кристалічною структурою. Серед неметалів зустрічаються як тверді ( , ), так і рідкі ( ) і газоподібні ( , ).
Усі метали, крім ртуті, - тверді речовини, тому температура плавлення їх вище нуля, лише температура плавлення ртуті -39°. Найбільш тугоплавким металом є температура плавлення якого 3370°. Температура плавлення інших металів лежить у межах (рис. 71).
Температури плавлення неметалів значно нижчі, ніж металів, наприклад, кисню -219°, водню -259,4°, фтору -218°, хлору -101°, брому -5,7°.

Рис. 72. Порівняння твердості металів із твердістю алмазу.

Метали мають різну твердість, яку зіставляють з твердістю алмазу. Показник твердості металу визначають спеціальним приладом – твердоміром. При цьому масу металу вдавлюють сталеву кульку або, у разі більшої твердості металу, алмазний конус. За силою тиску і глибиною лунки, що утворилася, визначають твердість металу.
Найбільш твердим металом є. М'які метали - , - легко ріжуться ножем. Твердість окремих металів за загальноприйнятою десятибальною шкалою, твердості представлена ​​на рис. 72.

Метали більшою чи меншою мірою мають пластичність (ковкість). У неметалів ця властивість відсутня. Найбільш ковким металом є. З нього можна викувати золоту фольгу товщиною 0,0001 мм - у 500 разів тонше за людське волосся. У той же час дуже крихка; її можна навіть розтерти у ступці в порошок.
Пластичність називають здатність до сильної деформації без порушення механічної міцності. Пластичність металів використовується при їх прокатці, коли величезні розпечені металеві болванки пропускають між обтискними валами, готуючи з них листи, при волочении, коли з них витягують дріт, при пресуванні, штампуванні, коли під дією

Рис. 73. Порівняння металів за густиною.

тиску нагрітому металу надають певної форми, яку він зберігає при охолодженні. Пластичність залежить від структури кристалічних ґрат металів.
Всі метали нерозчинні у воді, зате розчиняються один в одному в розплавах. Твердий розчин одного металу в іншому називається сплавом.

За щільністю метали поділяються на важкі та легкі. Тяжкими вважають ті, щільність яких більша за 3 г/см3 (рис. 73). Найважчим металом є. Найбільш легкі метали - , .- мають густину навіть менше одиниці. Велике застосування в промисловості отримали легкі метали-і.
Метали характеризуються високою електро- і теплопровідністю (рис. 74), тоді як неметали мають ці властивості в слабкому ступені. Найбільшу електро- та теплопровідність має , на другому місці стоїть . Досить високі ці властивості у алюмінію.

Рис. 74. Порівняння електропровідності та теплопровідності різних металів

Слід зазначити, що метали з високою електропровідністю мають високу теплопровідність.
Метали виявляють магнітні властивості. Якщо при зіткненні з магнітом метал притягується до нього і після цього сам стає магнітом, говоримо, що метал намагнічується. Добре намагнічуються, і їх. Такі метали називають феромагнітними. Неметали магнітними властивостями не мають.

■ 4. Складіть та заповніть таку таблицю:

Хімічні властивості металів. Корозія

Хімічні та фізичні властивості металів визначаються атомною структурою та особливостями металевого зв'язку. Усі метали відрізняються здатністю легко віддавати валентні електрони. У зв'язку з цим вони виявляють яскраво виражені відновлювальні властивості. Ступінь відновлювальної активності металів відбиває електрохімічний ряд напруг (див. додаток III, п. 6).
Знаючи положення металу в цьому ряду, можна зробити висновок про порівняльну величину енергії, що витрачається на відрив від атома валентних електронів. Що ближче до початку ряду, то легше окислюється метал. Найбільш активні метали витісняють із води за звичайних умов з утворенням лугу:
2Na + 2Н2О = 2NaOH + H2
Менш активні метали витісняють із води у вигляді перегрітої пари та утворюють
2Fe + 4Н2О = Fe3О4 + 4H2
реагують з розведеними та безкисневими кислотами, витісняючи з них водень:
Zn + 2НСl = ZnCl2 + H2
Метали, що стоять після водню, не можуть витісняти його з води та кислот, а вступають з кислотами в окислювально-відновні реакції без витіснення водню:
Сu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + Н2O
Усі попередні метали витісняють такі їх солей:
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Су

Fe0 + Сu2+ = Fe2+ + Сu0
У всіх випадках метали, що вступають в реакції, окислюються. Окислення металів спостерігається і за безпосередньої взаємодії металів з неметалами:
2Na + S = Na2S
2Fe + 3Сl2 = 2FeCl3
Більшість металів активно реагують із киснем, утворюючи різного складу (див. стор. 38).

■ 5. Як можна охарактеризувати відновлювальну активність металу, використовуючи низку напруг?

6. Наведіть приклади металів, які реагують із водою на кшталт натрію, заліза. Підтвердьте відповідь рівняннями реакцій.

7. Порівняйте взаємодія з водою активних металів та активних неметалів.
8. Перерахуйте хімічні властивості металів, підтверджуючи свою відповідь рівняннями реакцій.
9. З якими з наведених нижче речовин реагуватиме залізо: а) , б) гашене вапно, в) карбонат міді, г) , д) сульфат цинку, е) ?
10. Який газ та в якому обсязі може бути отриманий при дії на 5 кг суміші міді та окису міді концентрованою азотною кислотою, якщо окису міді у суміші 20%?

Окислення металів часто призводить до їхнього руйнування. Руйнування металів під впливом навколишнього середовища називається корозією.

Запишіть у зошит визначення корозії.

Відбувається під впливом кисню, вологи і вуглекислоти, а також оксидів азоту та ін. Наприклад, на хімічних виробництвах метал іноді контактує з киснем, хлором, оксидами азоту і т. д., в результаті чого утворюються солі та металу:
2Сu + О2 = 2СuО
Крім газової, або хімічної корозії, існує ще електрохімічна корозія, яка зустрічається набагато частіше. Щоб зрозуміти схему електрохімічної корозії, розглянемо гальванічну пару - .

Візьмемо цинкову та мідну пластинки (рис. 75) і опустимо їх у розчин сірчаної кислоти, яка, як нам відомо, міститься у розчині у вигляді іонів:
H2SO4 = 2Н+ + SO 2 4
З'єднавши цинкову та мідну пластинки через гальванометр, ми виявимо наявність у ланцюгу електричного струму. Це тим, що атоми цинку, віддаючи електрони, як іонів перетворюються на розчин:
Zn 0 - 2 е- → Zn +2
Електрони через провідник переходять на мідь, а з міді – на іони водню:
Н++ е- → Н 0

Водень у вигляді нейтральних атомів виділяється на мідній платівці, а поступово розчиняється. Отже, мідь, хіба що відтягуючи електрони з цинку, змушує останній швидше розчинятися, т. е. сприяє окисленню. У той же час абсолютно чистий може деякий час перебувати в кислоті, зовсім не піддаючись її дії.

Рис. 75. Схема утворення гальванічної пари під час електрохімічної корозії. 1 – цинк; 2 – мідь; 3 - бульбашки водню на мідному електроді; 4 – гальванометр

За такою ж схемою відбувається корозія такого металу, як залізо, тільки електролітом на повітрі є, а домішки до заліза відіграють роль другого електрода гальванічної пари. Ці пари мікроскопічні, тому руйнація металу йде набагато повільніше. Руйнування зазвичай піддається більш активний метал. Таким чином, електрохімічна корозія – це окислення металу, що супроводжується виникненням гальванічних пар. завдає великої шкоди народному господарству.

12. Дайте визначення корозії.
11. Чи можна вважати корозією те, що на повітрі швидко окислюється, взаємодія цинку з соляною кислотою, взаємодія алюмінію з окисом заліза при термітному зварюванні, одержання водню при взаємодії заліза з перегрітою водяною парою.

13. Яка різниця між хімічною та електрохімічною корозією?
Для боротьби з корозією є багато способів. Метали (зокрема, залізо) покривають масляною фарбою, що утворює на поверхні металу щільну плівку, що не пропускає пари води. Можна покривати метали, наприклад мідний дріт, лаком, який одночасно захищає метал від корозії та служить ізолятором.

Вороніння - це процес, при якому залізо піддають дії сильних окислювачів, внаслідок чого метал покривається плівкою оксидів, що не проникається для газів, що оберігає його від впливу зовнішнього середовища. Найчастіше це буває магнітний окис Fe304, який глибоко впроваджується в шар металу і захищає його від окислення краще за будь-яку фарбу. Уральське покрівельне залізо, піддане вороненню, протрималося на покрівлі без іржавіння понад сто років. Чим краще відполіровано метал, тим щільніше і міцніше утворена на його поверхні плівка оксидів.

Емалювання – дуже гарний вид захисту від корозії різного посуду. Емаль не піддається не тільки дії кисню та води, але навіть сильних кислот та лугів. На жаль, емаль дуже крихка і при ударі та швидкій зміні температур досить легко тріскається.
Дуже цікавими способами захисту металів від корозії є, а також нікелювання та лудіння.
- це покриття металу шаром цинку (так захищають переважно залізо). При такому покритті у разі порушення поверхневої плівки цинку корозії піддається спочатку цинк як активніший метал, але цинк добре пручається корозії, так як його поверхня покрита не проникною для води та кисню захисною плівкою окису.
При нікелюванні (покритті нікелем) і лудженні (покритті оловом) іржавіння заліза не відбувається до тих пір, поки не порушений шар металу, що покриває його. Як тільки він порушується, починається корозія заліза як найактивнішого металу. Але - метал, що порівняно мало піддається корозії, тому його плівка тримається на поверхні дуже довго. Лудять найчастіше мідні предмети, і тоді гальванічна пара мідь завжди призводить до корозії олова, а не міді, яка менш активна як метал. При лудженні заліза одержують «білу бляху» для консервної промисловості.

Для захисту від корозії можна впливати не тільки на метал, але і на середовище, що його оточує. Якщо до соляної кислоти домішати деяку кількість хромату натрію, то реакція соляної кислоти із залізом настільки сповільниться, що практично кислоту можна перевозити в залізних цистернах, тоді як зазвичай це неможливо. Речовини, що уповільнюють корозію, а іноді практично повністю зупиняють її, називаються інгібіторами - уповільнювачами (від латинського слова inhibere - гальмувати).

Характер дії інгібіторів різний. Вони або створюють на поверхні металів захисну плівку, або зменшують агресивність середовища. До першого типу відносяться, наприклад, NaNО2, що уповільнює корозію сталі у воді та розчинах солей, що уповільнюють корозію алюмінію в сірчаній кислоті, до другого - органічна сполука CO(NH2)2 - сечовина, яка дуже уповільнює розчинення в азотній кислоті міді та інших металів. Інгібіторними властивостями володіють тваринні білки, деякі висушені рослини - чистотіл, жовтець і т.д.
Іноді, щоб посилити стійкість металу до корозії, а також надати йому більш цінних властивостей, з нього виготовляють сплави з іншими металами.

■ 14. Запишіть у зошит перелічені способи захисту металу від корозії.
15. Чим визначається вибір способу захисту від корозії?
16. Що таке інгібітор? Чим інгібітор відрізняється від каталізатора?

Способи виплавлення металів із руд

Метали у природі можуть зустрічатися у самородному стані. Це в основному, наприклад. Його витягають шляхом механічного відмивання від навколишніх порід. Проте переважна більшість металів зустрічається у природі як сполук. Разом з тим не всякий природний мінерал годиться для отримання металу, що міститься в ньому. Отже, не всякий мінерал можна назвати металевою рудою.
Гірська порода або мінерал, що містять той чи інший метал у кількості, що робить економічно вигідним його промислове одержання, називаються рудами даного металу.

Запишіть визначення руд.

З руд метали виходять у різний спосіб.
1. Якщо руда являє собою оксид, то її відновлюють будь-яким відновником - найчастіше вуглецем або окисом вуглецю ЗІ, рідше - воднем, наприклад:
FesO4 + 4СО = 3Fe + 4CO2
2. Якщо руда є сірчистою сполукою, то її спочатку обпалюють:
2PbS + 3О2 = 2РbO + 2SO2
потім отриманий окис відновлюють вугіллям:
РbО + С = РbО + CO
З хлоридів метали виділяють електролізом із розплавів. Наприклад, при плавленні кухонної солі NaCl відбувається термічна дисоціація речовини.
NaCl ⇄ Na + + Cl -
При пропущенні постійного електричного струму через цей розплав йдуть такі процеси:
а) на катоді:
Na + + е- → Na 0
б) на аноді
Сl - - е- → Сl 0
Цим способом можна отримати метали з інших солей.
4. Іноді метали можна відновити з оксидів шляхом витіснення за високої температури іншим, більш активним металом. Цей спосіб набув особливо широкого поширення при відновленні металів алюмінієм і тому спочатку був названий алюміній.
2Аl + Fe2O3 = Аl2O3 + 2Fe.
Докладніше алюмінотермія буде розглянута нижче.
У багатьох випадках руда може бути змішаною з великою кількістю порожньої породи, для видалення якої, тобто для збагачення руди, існують різні методи, зокрема метод пінної флотації. Для цієї мети застосовуються мінеральні олії, що мають властивість вибіркової адсорбції. Це означає, що частки руди вони поглинають, а порожньої породи немає. У величезні чани з водою поміщають подрібнену разом із порожньою породою руду та мінеральну олію. Після цього воду сильно спінюють повітрям. Олія оточує бульбашки повітря, утворюючи на них плівку. Виходить стійка піна. Частинки, руди адсорбуються і разом із бульбашками повітря піднімаються нагору. Піна разом із рудою зливається, а порожня порода залишається на дні чана. Надалі руду легко звільняють від олії, яка знову використовується для флотації.

■ 17. Що таке пінна?
18. Які властивості має мати метал, щоб перебувати в природі в самородному стані?
19. Чи можна назвати рудою будь-який мінерал чи гірську породу, що містить у своєму складі той чи інший метал?
20. Перерахуйте які види металевих руд вам відомі.
21. Цинк зустрічається у природі у вигляді мінералу цинкової обманки, що містить сульфід цинку. Запропонуйте спосіб отримання цинку із цинкової обманки.
22. З 2 т магнітного залізняку, що містить 80% магнітного окису заліза Fe3O4, отримано 1,008 т заліза. Розрахуйте практичний вихід заліза.
23. Які метали можуть бути одержані електролізом розчинів солей?
24. Із заліза, отриманого при відновленні 5 т магнітного залізняку, що містить 13% домішок, приготували сплав, що містить 4% вуглецю. Скільки металу при цьому вдалося отримати?
25. Яку кількість цинку та сірчаної кислоти можна отримати з 242,5 т цинкової обманки ZnS, що містить 20% порожньої породи?

31

Обґрунтування періодичної системи елементів Оскільки електрони в атомі розташовуються на різних енергетичних рівнях і утворюють квантові шари, логічно припустити, що...

Елементи, що утворюють прості речовини – метали, займають ліву нижню частину періодичної системи (Для наочності можна сказати, що вони розташовані ліворуч від діагоналі, що з'єднує Be і полоній, № 84)також до них відносяться елементи побічних (Б) підгруп.

Для атомів металів характерна невелика кількість електронів на зовнішньому рівні. Так, у натрію на зовнішньому рівні розташований 1 електрон, у магнію – 2, у алюмінію – 3 електрони. Ці електрони порівняно слабо пов'язані з ядром, що зумовлює характерні фізичнівластивості металів:

• електричну провідність,
• хорошу теплопровідність,
• ковкість, пластичність.
• Метали також відрізняють характерний металевий блиск.

У хімічнихреакціях метали виступають у ролі відновлювачів:

1. При взаємодії з киснем метали утворюють оксиди, наприклад магній згоряє з утворенням оксиду магнію:
   2Mg + O 2 = 2MgO

Найбільш активні метали (лужні) при горінні на повітрі утворюють пероксиди:

2Na + O 2 = Na 2 O 2 (пероксид натрію)

1. Активні метали, наприклад, натрій, реагують з водою з утворенням гідроксидів:
   2Na + 2HOH = 2NaOH + H 2

або оксидів, як магній при нагріванні:

Mg + H 2 O = MgO + H 2

1. Метали, розташовані в електрохімічному ряду напруг лівіше водню (Н), витісняють водень із кислот (крім азотної). Так, цинк реагує з соляною кислотою з утворенням хлориду цинку та водню:
   Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2

Метали, у тому числі правіше водню, за винятком золота та платини, реагують з азотною кислотою, з утворенням різних сполук азоту:

Cu + 4HNO 3 (конц.) = Cu (NO 3) 2 + 2H 2 O + 2NO 2

Коефіцієнти у цих рівняннях легко розставити методом електронного балансу. Проставляємо ступені окислення:

Cu 0 + 4HN +5 O 3 (конц.) = Cu +2 (NO 3) 2 + 2H 2 O + 2N +4 O 2

Записуємо елементи з ступенем окислення, що змінився:

** коефіцієнт для речовини, що містить цей елемент, отримуємо розподілом найменшого загального кратного на кількість доданих або відібраних електронів (у цього атома)

2. Досвід. Отримання та збирання кисню. Доказ наявності кисню у посудині

У шкільній лабораторії кисень частіше одержують розкладанням перекису водню у присутності оксиду марганцю (IV):

2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2

або розкладанням перманганату калію при нагріванні:

2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

Щоб зібрати газ, посудину закривають пробкою із газовідвідною трубкою.

Щоб довести наявність кисню в посудині, вносять до нього тліючу лучинку - вона яскраво спалахує.

Положення металів
у періодичній системі хімічних елементів Д.І.Менделєєва.
Фізичні властивості металів

8 клас

Ціль.Дати учням уявлення про властивості металів як хімічних елементів та як простих речовин, спираючись на їх знання про природу хімічного зв'язку. Розглянути застосування простих речовин-металів на основі їх властивостей. Удосконалювати вміння порівнювати, узагальнювати, встановлювати взаємозв'язок будови та властивостей речовин. Розвивати пізнавальну активність учнів, застосовуючи ігрові форми навчальної діяльності.

Обладнання та реактиви.Картки-завдання, картки із символами лужних металів (на кожного учня), планшети, таблиця "Металевий зв'язок", ігри "Алхімічні знаки", спиртівка, старі мідні монети, батистовий мішечок, зразки металів.

ХІД УРОКУ

Вчитель. Сьогодні ми вивчимо метали як хімічні елементи та метали як прості речовини. Що називається хімічним елементом?

Учень. Хімічний елемент – це сукупність атомів із однаковим зарядом ядра.

Вчитель. Зі 114 відомих хімічних елементів 92 – метали. Де у періодичній системі хімічних елементів розташовані метали? Як розташовані елементи-метали у періодах?

Робота за таблицею «Періодична система хімічних елементів Д.І.Менделєєва».

Учень. Металами починається кожен період (крім першого), і їх кількість зростає зі збільшенням номера періоду.

Вчитель. Скільки елементів-металів у кожному періоді?

Статтю підготовлено за підтримки школи англійської мови в Москві «Аллада». Знання англійської мови дозволяє розширити свій кругозір, а також ви зможете познайомитись з новими людьми та дізнатися багато нового. Школа англійської мови Аллада надає унікальну можливість записати на курси англійської мови за оптимальною ціною. Більш детальну інформацію про ціни та акції, що діють на даний момент, ви зможете знайти на сайті www.allada.org.

Учень. У першому періоді металів немає, у другому їх два, у третьому – три, у четвертому – чотирнадцять, у п'ятому – п'ятнадцять, у шостому – тридцять.

Вчитель. У сьомому періоді властивостями металу повинен мати тридцять один елемент. Давайте подивимося розташування металів у групах.

Учень. Метали – це елементи, що становлять основні підгрупи I, II, III груп періодичної системи (крім водню і бору), елементи IV групи – германій, олово, свинець, V групи – сурма, вісмут, VI групи – полоний. У побічних підгрупах всіх груп перебувають лише метали.

Вчитель. Елементи-метали розташовані в лівій та нижній частині періодичної системи. А зараз зробіть у зошитах завдання 1 із картки-завдання.

Завдання 1.Випишіть із карток хімічні знаки металів. Назвіть їх. Підкресліть метали головних підгруп.

1-й варіант і т. Na, В, Сu, Be, Se, F, Sr, Cs.

Відповідь. Na – натрій, Су – мідь,
Be – берилій, Sr – стронцій, Cs– цезій.

2-й варіант і т. K, С, Fe, Mg, Ca, О, N, Rb.

Відповідь. K – калій, Fe – залізо,
Mg– магній, Ca – кальцій, Rb – рубідій.

Вчитель. Які особливості будови атомів металів? Складіть електронні формули атомів натрію, магнію, алюмінію.

(Біля дошки працюють три учні, використовуючи малюнок (рис. 1).)

Скільки електронів на зовнішньому рівні цих елементів-металів?

Учень. Число електронів на зовнішньому рівні у елементів головних підгруп дорівнює номеру групи, у натрію на зовнішньому рівні один електрон, у магнію – два електрони, у алюмінію – три електрони.

Вчитель. Атоми металів мають малу кількість електронів (переважно від 1 до 3) зовнішньому рівні. Виняток становлять шість металів: атоми германію, олова та свинцю на зовнішньому шарі мають 4 електрони, атоми сурми, вісмуту – 5, атоми полонію – 6. А тепер зробіть друге завдання з картки.

Завдання 2.Наведено схеми електронної будови атомів деяких елементів.

Які це елементи? Які з них належать до металів? Чому?

1-й варіант і т. 1 s 2 , 1s 2 2s 2 , 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 , 1s 2 2s 2 2p 3 .

Відповідь. Гелій, берилій, магній, азот.

2-й варіант. 1 s 2 2s 1 , 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 , 1s 1 , 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p l.

Відповідь. Літій, натрій, водень, алюміній.

Вчитель. Як пов'язані властивості металів з особливостями їхньої електронної будови?

Учень. Атоми металів мають менший заряд ядра і більший радіус, порівняно з атомами неметалів того ж періоду. Тому міцність зв'язку зовнішніх електронів із ядром в атомах металів невелика. Атоми металів легко віддають валентні електрони і перетворюються на позитивно заряджені іони.

Вчитель. Як змінюються металеві властивості в межах одного й того ж періоду, однієї й тієї групи (головної підгрупи)?

Учень. У межах періоду із зростанням заряду атомного ядра, відповідно і зі зростанням числа зовнішніх електронів металеві властивості хімічних елементів зменшуються. У межах однієї і тієї ж підгрупи зі зростанням заряду атомного ядра, за постійної кількості електронів на зовнішньому рівні металеві властивості хімічних елементів збільшуються.

Завдання біля дошки(Працюють три учні).

Вказати знаком «» ослаблення металевих властивостей у наступних п'ятірках елементів. Пояснити розташування знаків.

Поки учні працюють індивідуально біля дошки, решта виконує завдання 3 з картки.

Завдання 3.Який із двох елементів має більш виражені металеві властивості? Чому?

1-й варіант і т. Літій або берилій.

2-й варіант і т. Літій або калій.

Перевірка завдань.

Вчитель. Отже, металеві властивості мають ті елементи, атоми яких мають мало електронів на зовнішньому рівні (далекому до завершення). Наслідок невеликої кількості зовнішніх електронів – слабкий зв'язок цих електронів з рештою атома – ядром, оточеним внутрішніми шарами електронів.

Підбивається підсумок і записується коротко на дошці (схема), учні записують у зошитах.

Схема

Вчитель. Що називається простою речовиною?

Учень. Прості речовини – це речовини, які з атомів одного елемента.

Вчитель. Прості речовини-метали – це «колективи» атомів; через електронейтральність кожного атома вся маса металу теж електронейтральна, що дозволяє брати до рук метали, розглядати їх.

Демонстрація зразків металів: нікель, золото, магній, натрій (у склянці під шаром гасу).

А ось натрій голими руками брати не можна – руки вологі, при взаємодії з вологою утворюється луг, а вона роз'їдає шкіру, тканини, папір та інші матеріали. Тож наслідки для руки можуть бути сумними.

Завдання 4.Визначте метали у складі виданих: свинець, алюміній, мідь, цинк.

(Зразки металів пронумеровані. Відповіді записані на звороті дошки.)

Перевірка завдання.

Вчитель. У якому агрегатному стані за звичайних умов знаходяться метали?

Учень. Метали – це тверді кристалічні речовини (крім ртуті).

Вчитель. Що знаходиться у вузлах кристалічних ґрат металів і що між вузлами?

Учень. У вузлах кристалічних ґрат металів знаходяться позитивні іони та атоми металів, між вузлами – електрони. Ці електрони стають загальними для всіх атомів та іонів даного шматка металу і можуть вільно переміщатися по всій кристалічній решітці.

Вчитель. Як називають електрони, що знаходяться в кристалічній решітці металів?

Учень. Їх називають вільними електронами чи «електронним газом».

Вчитель. Який тип зв'язку характерний для металів?

Учень. Це металевий зв'язок.

Вчитель. Що називається металевим зв'язком?

Учень. Зв'язок між усіма позитивно зарядженими іонами металів та вільними електронами в кристалічній решітці металів називається металевим зв'язком.

Вчитель. Металевий зв'язок зумовлює найважливіші фізичні властивості металів. Метали непрозорі, мають металевий блиск, зумовлений здатністю відображати світлові промені, що падають на їх поверхню. Найбільшою мірою ця здатність проявляється у срібла та індія.

Метали мають блиск у компактному шматку, а в дрібнодисперсному стані більшість із них чорного кольору. Однак алюміній, магній зберігають металевий блиск навіть у порошкоподібному стані.(демонстрація алюмінію та магнію в порошку та у пластинках).

Усі метали – провідники теплоти та електричного струму. Хаотично рухомі електрони в металі під впливом прикладеної електричної напруги набувають направленого руху, тобто. виробляють електричний струм.

Як ви вважаєте, чи змінюється електрична провідність металу у разі підвищення температури?

Учень. З підвищенням температури електропровідність знижується.

Вчитель. Чому?

Учень. У разі підвищення температури зростає амплітуда коливань атомів і іонів, що у вузлах кристалічної решітки металу. Це ускладнює переміщення електронів і електрична провідність металу падає.

Вчитель. Електропровідність металів зростає від Hg до Ag:

Hg, Pb, Fe, Zn, Al, Au, Cu, Ag.

Найчастіше з такою самою закономірністю, як і електрична провідність, змінюється теплопровідність металів. Чи можете ви навести приклад, що доводить теплопровідність металів?

Учень. Якщо в алюмінієвий кухоль налити гарячу воду, він нагріється. Це свідчить, що алюміній проводить теплоту.

Вчитель. Чим обумовлена ​​теплопровідність металів?

Учень. Вона обумовлена ​​великою рухливістю вільних електронів, які зіштовхуються з іонами і атомами, що коливаються, обмінюються з ними енергією. Тому відбувається вирівнювання температури по всьому шматку металу.

Вчитель. Дуже цінною властивістю металів є пластичність. На практиці вона проявляється в тому, що під ударами молота метали не дробляться на шматки, а розплющуються – вони кування. Чому метали пластичні?

Учень. Механічне вплив на кристал з металевим зв'язком викликає усунення шарів іонів та атомів щодо один одного, а т.к. електрони переміщаються по всьому кристалу, розриву зв'язку не відбувається, тому для металів характерна пластичність(Рис. 2, а) .

Вчитель. Ковкі метали: лужні метали (літій, натрій, калій, рубідій, цезій), залізо, золото, срібло, мідь. Деякі метали – осмій, іридій, марганець, сурма – крихкі. Найбільш пластичним із дорогоцінних металів є золото. Один грам золота можна витягнути в дріт завдовжки два кілометри.

А що відбувається під дією удару з речовинами з атомними або іонними кристалічними ґратами?

Учень. Речовини з атомними або іонними гратами під дією удару руйнуються. При механічному впливі на тверду речовину з атомними гратами зміщуються окремі її шари – зчеплення між ними порушується через розрив ковалентних зв'язків. Розрив зв'язків в іонній решітці призводить до взаємного відштовхування однойменно заряджених іонів(Рис. 2, б, в).

Вчитель. Електропровідність, теплопровідність, характерний металевий блиск, пластичність, або ковкість – така сукупність ознак властива тільки металам. Ці ознаки проявляються у металах і є специфічними властивостями.

Специфічні властивості знаходяться у зворотній залежності від міцності металевого зв'язку. Інші властивості – щільність, температури кипіння та плавлення, твердість, агрегатний стан – загальні, властиві всім речовин ознаки.

Щільність, твердість, температури плавлення та кипіння металів різні. Щільність металу тим менша, чим менша його відносна атомна маса і чим більший радіус атома. Найменша щільність у літію – 0,59 г/см 3 найбільша у осмію – 22,48 г/см 3 . Метали, щільність яких нижче п'яти, називають легкими, а метали із щільністю більше п'яти – важкими.

Найтвердіший метал – хром, найм'якіші – лужні метали.

Найнижчу температуру плавлення має ртуть, t пл(Hg) = -39 ° С, а найвищу - вольфрам, t пл(W) = 3410 °С.

Такі властивості, як температура плавлення, твердість, знаходяться у прямій залежності від міцності металевого зв'язку. Чим міцніший металевий зв'язок, тим жорсткіші неспецифічні властивості. Зверніть увагу: у лужних металів міцність металевого зв'язку зменшується в періодичній таблиці зверху вниз і, як наслідок, закономірно зменшується температура плавлення (зростає радіус, вплив заряду ядра зменшується, при великих радіусах та єдиному валентному електроні лужні метали легкоплавки). Наприклад, цезій можна розплавити теплом долоні. Але не варто брати його голою рукою!

Гра «Хто швидше»

На дошці вивішуються планшети (рис. 3). На кожній парті набір карток із хімічними знаками лужних металів.

Завдання.Спираючись на відомі закономірності зміни температури плавлення лужних металів, розмістити картки відповідно до даних планшетів.

Відповідь. a- Li, Na, K, Rb, Cs;
б- Cs, Rb, K, Na, Li; в- Cs, Li, Na, Rb, K.

Уточнюються та узагальнюються відповіді учнів.

Учень (повідомлення). Метали відрізняються своїм ставленням до магнітних полів. За цією властивістю їх ділять на три групи: феромагнітні метали – здатні добре намагнічуватись при дії слабких магнітних полів (наприклад, залізо, кобальт, нікель та гадоліній); парамагнітні метали - виявляють слабку здатність до намагнічування (алюміній, хром, титан і більшість лантаноїдів); діамагнітні метали – не притягуються до магніту і навіть трохи відштовхуються від нього (наприклад, вісмут, олово, мідь).

Узагальнюється вивчений матеріал - вчитель записує на дошці, учні пишуть у зошитах.

Фізичні властивості металів

Специфічні:

металевий блиск,

електропровідність,

теплопровідність,

пластичність.

Назад пропорційна залежність від міцності металевого зв'язку.

Неспецифічні: щільність,

tплавлення,

tкипіння,

твердість,

агрегатний стан.

Просто пропорційна залежність від міцності металевого зв'язку.

Вчитель. Фізичні властивості металів, що випливають із властивостей металевого зв'язку, зумовлюють їхнє різноманітне застосування. Метали та його сплави – найважливіші конструкційні матеріали сучасної техніки; вони йдуть виготовлення машин і верстатів, необхідні промисловості, різних транспортних засобів, будівельних конструкцій, сільськогосподарських машин. У зв'язку з цим сплави заліза, алюмінію виробляють у великих кількостях. Метали широко використовуються в електротехніці. З яких металів виготовляють електричні дроти?

Учень. В електротехніці через дорожнечу срібла як матеріал для електропроводки використовують мідь та алюміній..

Вчитель. Без цих металів неможливо було б передати електричну енергію на відстань у сотні, тисячі кілометрів. Предмети побуту також виготовлені із металів. Чому каструлі роблять із металів?

Учень. Метали теплопровідні та міцні.

Вчитель. Яку властивість металів використовують для виготовлення дзеркал, рефлекторів, ялинкових іграшок?

Учень. Металевий блиск.

Вчитель. Легкі метали – магній, алюміній, титан – широко використовують у літакобудуванні. З титану та його сплавів виготовляють багато деталей літаків, ракет. Тертя повітря при великих швидкостях викликає сильне розігрівання обшивки літака, а міцність металів при нагріванні зазвичай значно знижується. У титану та його сплавів в умовах надзвукових польотів зниження міцності майже не спостерігається.

У тих випадках, коли необхідний метал з великою щільністю (кулі, дріб) часто використовують свинець, хоча щільність свинцю (11,34 г/см 3 ) значно нижча, ніж деяких більш важких металів. Але свинець досить легкоплавкий і тому зручний при обробці. До того ж він незрівнянно дешевший від осмію та багатьох інших важких металів. Ртуть, як рідкий за звичайних умов метал, застосовують у вимірювальних приладах; вольфрам - у всіх випадках, коли потрібен метал, що протистоїть особливо високим температурам, наприклад для ниток розжарювання електролампочок. Чим це зумовлено?

Учень. У ртуті – низька температура плавлення, а вольфраму – висока.

Вчитель. Метали також відображають радіохвилі, що використовується в радіотелескопах, що вловлюють радіовипромінювання штучних супутників Землі, і радіолокаторах, що виявляють літаки на великих відстанях.

Шляхетні метали – срібло, золото, платина – використовуються виготовлення прикрас. Споживачем золота є електронна галузь промисловості: воно використовується виготовлення електричних контактів (зокрема, апаратура пілотованого космічного корабля містить досить багато золота).

А тепер зробіть завдання із картки.

Завдання 5.Підкреслити, який із наведених металів:

1) широко використовується: золото, срібло, залізо;

2) кування: літій, калій, золото;

3) тугоплавкий: вольфрам, магній, цинк;

4) важкий: рубідій, осмій, цезій;

5) електропровідний: нікель, свинець, срібло;

6) твердий: хром, марганець, мідь;

7) легкоплавкий: платина, ртуть, літій;

8) легкий: калій, францій, літій;

9) блискучий: калій, золото, срібло.

Демонстрація досвіду

Для досвіду береться 5–10 штук мідних (старих) монет, які підвішують у батистовому мішечку над полум'ям спиртування. Тканина не спалахує. Чому?

Учень. Мідь хороший провідник тепла, тепло відразу передається металу, і тканина не встигає спалахнути.

Вчитель. Метали відомі людині давно.

Учень (повідомлення). Ще в давнину людині були відомі сім металів. Сім металів давнини співвідносили з сімома відомими тоді планетами та позначали символічними значками планет. Знаки золота (Сонця) та срібла (Місяця) зрозумілі без особливих пояснень. Знаки інших металів вважалися атрибутами міфологічних божеств: ручне дзеркало Венери (мідь), щит і спис Марса (залізо), трон Юпітера (олово), коса Сатурна (свинець), жезл Меркурія (ртуть).

Погляди алхіміків про зв'язок планет з металами дуже успішно висловлюють такі рядки вірша Н.А.Морозова «З записок алхіміка»:

«Сім металів створив світло,
За кількістю семи планет.
Дав нам космос на добро
Мідь, залізо, срібло,
Злато, олово, свинець.
Сину мій, сірка – їхній батько.
І поспішай, мій сину, дізнатися:
Усім їм ртуть – рідна мати».

Ці уявлення були настільки міцними, що коли для відкритих в середні віки сурми
і вісмуту не знайшлося планет, їх просто не порахували металами.

Тримаючи свої досліди в таємниці, алхіміки усілякими способами зашифровували описи отриманих речовин.

Вчитель. І ви, використовуючи алхімічні позначення, вдома склали гру «Алхімічні знаки».

Умова гри: малюнку (рис. 4) наведено стародавні алхімічні знаки металів. Визначте, якій планеті належить кожен символ і, взявши з назви за однією літерою, вказаною на малюнку, прочитайте назву елемента-металу.

Відповіді. Самарій, рутеній, платина.

Учні обмінюються іграми, відгадують назви металів.

Вчитель. М.В.Ломоносов так говорив про метали: «Металлом називається тверде, непрозоре і світле тіло, яке на вогні плавити і холодне кувати можна» і відносив цю властивість до металів: золота, срібла, міді, олову, заліза та свинцю.

У 1789 р. французький хімік А.Л.Лавуазьє у своєму посібнику з хімії дав список простих речовин, до якого включив усі відомі тоді 17 металів(Sb, Ag, As, Bi, Co, Cu, Sn, Fe, Mn, Hg, Mo, Ni, Au, Pt, Pb, W, Zn) . У міру розвитку методів хімічного дослідження кількість відомих металів почала швидко зростати. У першій половині ХІХ ст. було відкрито платинові метали; отримані шляхом електролізу деякі лужні та лужноземельні метали; покладено початок поділу рідкісноземельних металів; при хімічному аналізі мінералів відкрито невідомі раніше метали. На початку 1860 р. за допомогою спектрального аналізу було відкрито рубідій, цезій, індій, талій. Блискуче підтвердилося існування металів, передбачених Менделєєвим з урахуванням його періодичного закону (галію, скандію і германію). Відкриття радіоактивності наприкінці ХІХ ст. спричинило пошуки радіоактивних металів, увінчалися повним успіхом. Нарешті, шляхом ядерних перетворень, починаючи з середини XX в. були отримані радіоактивні метали, що не існують у природі, у тому числі й ті, що належать до трансуранових елементів. В історії матеріальної культури, давньої та нової метали мають першорядне значення.

Вчитель підбиває підсумок уроку.

Домашнє завдання

1. Знайдіть відповіді на запитання.

Чим відрізняється будова атомів металів від будови атомів неметалів?

Назвіть два метали, які легко розлучаються з електронами на «прохання» світлових променів.

Чи можна принести до кабінету хімії із сусіднього кабінету відро ртуті?

Чому деякі метали пластичні (наприклад, мідь), а інші – тендітні (наприклад, сурма)?

У чому причина присутності металів специфічних властивостей?

Де можна зустріти у побуті:

а) вольфрам; б) ртуть; в) мідь; г) срібло?

На яких фізичних властивостях даного металу ґрунтується застосування його в побуті?

Який метал академік А.Є.Ферсман назвав "металом консервної банки"?

2. Подивіться на малюнок і поясніть, чому метали використані саме таким чином, а чи не навпаки.

3. Вирішити головоломки.

Головоломка «П'ять+два».

Впишіть у горизонтальні ряди назви наступних хімічних елементів, що закінчуються на -ий:

а) лужний метал;

б) благородний газ;

в) лужноземельний метал;

г) елемент сімейства платини;

д) лантаноїд.

Якщо назви елементів будуть вписані правильно, то по діагоналях: зверху донизу та знизу вгору можна буде прочитати назви ще двох елементів.

Відповіді. а – Цезій, б – гелій, у – барій, г – родій, д – тулій.
По діагоналі: церій, торій.

Головоломка «Клас».

Впишіть назви п'яти хімічних елементів, що складаються із семи літер кожне, таким чином, щоб ключове слово було КЛАС.

Відповіді. Кальцій (кобальт), лютецій,
актиній, скандій, срібло (самарій).

Головоломка "Сім букв".

Впишіть назви хімічних елементів у вертикальні ряди.

Ключове слово – КИСЛОТА.

Відповіді. Калій, індій, селен, літій,
осмій, тулій, аргон (астат).

Завдання уроку:

Навчальна - розглянути становище металів у системі елементів Д.І. Менделєєва, познайомити учнів з основними властивостями металів, з'ясувати, чим вони обумовлені, познайомити з поняттям корозія металів

Розвиваюча – вміти знаходити в таблиці ПСХЕ метали, вміти порівнювати метали та неметали, пояснювати причини хімічних та фізичних властивостей металів, розвивати теоретичне мислення учнів та їхнє вміння прогнозувати властивості металів на основі їх будови.

Виховує - сприяти розвитку пізнавального інтересу учнів до вивчення хімії

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу

Методи навчання : словесні та наочні

Хід уроку:

Хронометраж уроку.

Організаційний момент (1 хв.)

Актуалізація знань (3 хв)

Вивчення нового матеріалу

1.1. Положення у періодичній системі. (10 хвилин)

1.2. Особливості електронної будови атомів. (10 хв)

1.3. Відновлювальні властивості металів. (10 хвилин)

2.1. Металевий зв'язок. (5 хв)

4. Емоційне розвантаження 2 хв

2.2. Фізичні властивості. (10 хв)

3. Хімічні характеристики. (17 хв)

4. Корозія металів. (5 хв)

Закріплення (15 хв)

Завдання додому (3 хв)

Підсумок уроку (1хв)

Організаційний момент

(Взаємне вітання, фіксація присутніх).

Актуалізація знань. На початку уроку вчитель акцентує увагу учнів на значущості нової теми, яка визначається тією роллю, яку метали грають у природі та у всіх сферах діяльності людини. Промисловість

Вчитель читає загадку:

Я твердий, ковкий та пластичний,

Блискучий, потрібний усім, практичний.

Я вам уже підказку дав,

То хто ж я такий…? і пропонує записати відгадку у зошит у вигляді теми уроку?

Вивчення нового матеріалу

План лекції.

1. Характеристика елемента-металу.

1.2. Особливості електронної будови атомів.

1.3. Відновлювальні властивості металів.

2. Характеристика простої речовини.

2.1. Металевий зв'язок.

2.2. Фізичні властивості.

3. Хімічні характеристики.

4. Корозія металів.

1.1. Положення у періодичній системі.

Умовна межа між елементами-металами та елементами-неметалами проходить по діагоналі В (бор) - (кремній) - Si (миш'як) - Ті (телур) - Аs (астат) (простежте її в таблиці Д. І. Менделєєва).

Початкові елементи утворюютьголовну підгрупу І групи і називаються лужними металами . Свою назву вони отримали від назви відповідних їм гідроксидів, які добре розчиняються у воді, - лугів.

З елементів головних підгруп наступних груп до металів відносять: у IV групі германій, олово, свинець (32,50,82) (перші два елементи - вуглець і кремній - неметали), у V групі сурма та вісмут (51,83) (перші три елементи - неметали), у VI групі тільки останній елемент - полоній(84) - явно виражений метал. У головних підгрупах VII та VIII груп усі елементи – типові неметали.

Що ж до елементів побічних підгруп, всі вони метали.

Атоми лужних металів містять на зовнішньому енергетичному рівні лише один електрон, який вони легко віддають за хімічних взаємодій, тому є найсильнішими відновниками. Зрозуміло, що відповідно до зростання радіусу атома відновлювальні властивості лужних металів посилюються від літію до Франції.

Наступні за лужними металами елементи, що становлятьголовну підгрупу II групи, також є типовими металами, що мають сильну відновну здатність (їх атоми містять на зовнішньому рівні два електрони).З цих металів кальцій, стронцій, барій та радій називають лужноземельними металами . Таку назву ці метали отримали тому, що їх оксиди, які називали алхіміки «землями», при розчиненні у воді утворюють луги.

До металів належать і елементиголовної підгрупи III групи, крім бору.

до 3 групи належать метали звані підгрупою алюмінію.

1.2 Особливості електронної будови металів.

Учні з урахуванням отриманих знань формулюють самі визначення «метал»

Метали – це хімічні елементи, атоми яких віддають електрони зовнішнього (а іноді передзовнішнього) електронного шару, перетворюючись на позитивні іони. Метали – відновники. Це пов'язано з невеликим числом електронів зовнішнього шару, великим радіусом атомів, унаслідок чого ці електрони слабо утримуються з ядром.Атоми металів мають порівняно великі розміри (радіуси), тому їх зовнішні електрони значно віддалені від ядра і слабко з ним пов'язані. І друга особливість, яка властива атомам найактивніших металів, - ценаявність зовнішньому енергетичному рівні 1-3 електронів.
Атоми металів мають схожість у будові зовнішнього електронного шару, який утворений невеликою кількістю електронів (переважно не більше трьох).
Це твердження можна проілюструвати на прикладах Na, алюмінію А1 та цинку Zn. Складаючи схеми будови атомів, за бажанням можна складати електронні формули та наводити приклади будови елементів великих періодів, наприклад цинку.

У зв'язку з тим, що електрони зовнішнього шару атомів металів слабо пов'язані з ядром, вони можуть бути віддані іншим частинкам, що і відбувається при хімічних реакціях:

Властивість атомів металів віддавати електрони є їхньою характерною хімічною властивістю і свідчить про те, що метали виявляють відновлювальні властивості.

1.3 Відновлювальні властивості металів.

Як змінюється окисна здатність елементівIIIперіоду?

(Окислювальні властивості в періодах посилюються, а відновлювальні – слабшають. Причиною зміни цих властивостей- збільшення кількості електронів на останній орбіталі.)

Як змінюються окислювальні властивості елементів 4 групи головної підгрупи?(Знизу вгору окислювальні властивості посилюються. Причиною зміни цих властивостей є зменшення радіусу атома (легше прийняти ніж віддати)

Виходячи з положення металів у Періодичній системі який можна зробити висновок про окисно-відновні властивості елементів-металів?

(Метали є відновниками в хімічних реакціях, тому що віддають свої валентні електрони)

Учні відповідають, що міцність зв'язку валентних електронів із ядром залежить від двох факторів:величини заряду ядра та радіуса атома. .

(Запис виведення в зошитах учнів) у періодах зі збільшенням заряду ядра відновлювальні властивості зменшуються.

У елементів - металів побічних підгруп властивості трохи інші.

Вчитель пропонує порівняти активність елементів побічної підгрупи.Cu, Ag, Au – активністьь елементів - металів падає. Ця закономірність спостерігається і в елементів другої побічної підгрупи.Zn, Cd, Hg.Збільшення електронів на зовнішньому рівні тому відновлювальні властивості слабшають

У елементів побічних підгруп - це елементи 4-7 періодів 31-36, 49-54 - зі збільшенням порядкового елемента радіус атомів зміняться мало, а величина заряду ядра збільшується значно, тому міцність зв'язку валентних електронів з ядром посилюється, відновлювальні властивості слабшають.

2.1. Металевий зв'язок.

Металевий зв'язок здійснюється за допомогою взаємного тяжіння атом-іонів та щодо вільних електронів.

Малюнок 1.
Будова кристалічних грат металів

У металах валентні електрони утримуються атомами дуже слабко і здатні мігрувати. Атоми, що залишилися без зовнішніх електронів, набувають позитивного заряду. Вони утворюють металеві кристалічні грати.

Сукупність узагальнених валентних електронів (електронний газ), заряджених негативно, утримує позитивні іони металу у певних точках простору - вузлах кристалічних ґрат, наприклад, металу срібло.

Зовнішні електрони можуть вільно та хаотично переміщатися, тому метали характеризуються високою електропровідністю (особливо золото, срібло, мідь, алюміній).

Хімічний зв'язок передбачає певний вид кристалічних ґрат. Металевий хімічний зв'язок сприяє утворенню кристалів з металевими кристалічними гратами. У вузлах кристалічної решітки знаходяться атом-іони металів, а між ними електрони, що вільно рухаються. Металевий зв'язок відрізняється від іонного, т.к. немає аніонів, хоча є катіони. Відрізняється і від ковалентної, т.к. не утворюються загальні електронні пари.

Емоційне розвантаження

Відсутність якого металу описав академік А. Є. Ферсман?

На вулицях стояв би жах руйнування: ні рейок, ні вагонів, ні паровозів, ні автомобілів не виявилося б, навіть каміння бруківки перетворилося б на глинисту потерть, а рослини почали б чахнути і гинути без цього металу. Руйнування ураганом пройшло б по всій Землі, і загибель людства стала б неминучою. Втім, людина не дожила б до цього моменту, бо втративши три грами цього металу у своєму тілі і в крові, вона б припинила своє існування раніше, ніж розгорнулися б намальовані події (Відповідь: Всі люди б загинули, втративши залізо в крові)

Назвіть метал фальшивомонетників

Назва металу було надано іспанськими конкістадорами, які в середині XVI ст. вперше познайомилися у Південній Америці (на території сучасної Колумбії) із новим металом, зовні схожим на срібло. Назва металу буквально означає «маленьке срібло», «срібло».

Пояснюється така зневажлива назва винятковою тугоплавкістю металу, який не піддавався переплавленню, довгий час не знаходив застосування та цінувався вдвічі нижчим, ніж срібло. Вони використовували цей метал виготовлення фальшивих монет.

На сьогоднішній день цей метал, що використовується як каталізатор і в ювелірній справі, є одним з найдорожчих.

У чистому вигляді її у природі не існує. Самородна платина зазвичай є природним сплавом з іншими шляхетними (паладій, іридій, родій, рутеній, осмій) і неблагородними (залізо, мідь, нікель, свинець, кремній) металами. Для її отримання самородки розігрівають у котлах з "царською горілкою" (суміш азотної та соляної кислоти) і потім "доводять" численними хімічними реакціями, нагріванням та плавкою.

Таким чином, кристалічні грати залежить і визначається видом хімічного зв'язку, але в той же час є причиною фізичних властивостей.

2.2. Фізичні властивості.

Вчитель наголошує, що фізичні властивості металів визначаються саме їхньою будовою.

а)твердість - Всі метали крім ртуті, за звичайних умов тверді речовини. Найм'якіші – натрій, калій. Їх можна різати ножем; найтвердіший хром – дряпає скло

б)щільність. Метали діляться на м'які (5г/см³) та важкі (менше 5г/см³).

в)плавкість. Метали поділяються на легкоплавкі та тугоплавкі.

г)електропровідність, теплопровідність металів обумовлена ​​їх будовою. Хаотично рухомі електрони під дією електричної напруги набувають спрямованого руху, внаслідок чого виникає електричний струм.

При підвищенні температури амплітуда руху атомів та іонів, що знаходяться у вузлах кристалічних ґрат різко зростає, і це заважає руху електронів, і електропровідність металів падає.

Слід зазначити, що у деяких неметалів, при підвищенні температури електропровідність зростає, наприклад, у графіту, при цьому з підвищенням температури руйнуються деякі ковалентні зв'язки, і число електронів, що вільно переміщаються, зростає.

д)металевий блиск – електрони, що заповнюють міжатомний простір, відображають світлові промені, а не пропускають як скло. Потрапляють на вузли кристалічної решітки. Тому всі метали у кристалічному стані мають металевий блиск. Для більшості металів рівною мірою розсіюються всі промені видимої частини спектру, тому вони мають сріблясто-білий колір. Тільки золото та мідь великою мірою поглинають короткі хвилі та відбивають довгі хвилі світлового спектру, тому мають жовтий колір. Найблискучіші метали – ртуть, срібло, паладій. У порошку всі метали, крімAlіMg, втрачають блиск і мають чорний чи темно-сірий колір.

е)пластичність

Механічне вплив на кристал з металевими гратами викликає тільки зміщення шарів атомів і не супроводжується розривом зв'язку, і тому метал характеризується високою пластичністю.

3. Хімічні характеристики.

За своїми хімічними властивостями всі метали є відновниками, вони порівняно легко віддають валентні електрони, переходять у позитивно заряджені іони, тобто окислюються . Відновлювальну активність металу в хімічних реакціях, що протікають у водних розчинах, відбиває його положення в електрохімічному ряді напруг металів(Відкрив і склав Бекетов)

Чим лівіше стоїть метал у ряді електрохімічного ряду напруг металів, тим сильнішим відновником він є, найсильніший відновник – металевий літій, золото – найслабший, і, навпаки, іон золото (III) – найсильніший окислювач, літій (I) – найсильніший слабкий.

Кожен метал здатний відновлювати із солей у розчині ті метали, які стоять у ряді напруг після нього, наприклад, залізо може витісняти мідь із розчинів її солей. Однак слід пам'ятати, що метали лужних та лужноземельних металів взаємодітимуть безпосередньо з водою.

Метали, що стоїть у ряді напруг лівіше водню, здатні витісняти його з розчинів розведених кислот, при цьому розчинятися в них.

Відновлювальна активність металу не завжди відповідає його положенню в періодичній системі, тому що при визначенні місця металу в ряді враховується не тільки його здатність віддавати електрони, а й енергія, яка витрачається на руйнування кристалічних ґрат металу, а також енергія, що витрачається на гідратацію іонів.

Взаємодія з простими речовинами

Зкиснем більшість металів утворює оксиди – амфотерні та основні:

4Li + O 2 = 2Li 2 O,

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 .

Лужні метали, за винятком літію, утворюють пероксиди:

2Na + O 2 = Na 2 O 2 .

Згалогенами метали утворюють солі галогеноводородних кислот, наприклад,

Cu + Cl 2 = CuCl 2 .

Зводнем найактивніші метали утворюють іонні гідриди – солеподібні речовини, у яких водень має ступінь окиснення -1.

2Na + H 2 = 2NaH.

Зсірої метали утворюють сульфіди – солі сірководневої кислоти:

Zn+S=ZnS.

Зазотом деякі метали утворюють нітриди, реакція практично завжди протікає при нагріванні:

3Mg + N 2 = Mg 3 N 2 .

Звуглецем утворюються карбіди:

4Al + 3C = Al 3 C 4 .

Зфосфором - Фосфіди:

3Ca + 2P = Ca 3 P 2 .

Метали можуть взаємодіяти між собою, утворюючиінтерметалеві сполуки :

2Na + Sb = Na 2 Sb,

3Cu + Au = Cu 3 Au.

Метали можуть розчинятися один в одному за високої температури без взаємодії, утворюючи сплави.

Відношення металів до кислот.

Найчастіше в хімічній практиці використовуються такі сильні кислоти, як сірчана H 2 SO 4 , соляна HCl та азотна HNO 3 .

зHCl

Іони водню H, що утворюються в цьому процесі + виконують роль окислювача, окислюючиметали, розташовані у ряду активності лівіше водню . Взаємодія протікає за схемою:

Me + HCl - сіль + H 2

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2

2│Al 0 – 3 e - → Al 3+ - Окислення

3│2H + + 2 e - → H 2 - Відновлення

«Царська горілка» (раніше кислоти називали горілками) є сумішшю одного об'єму азотної кислоти і трьох-чотирьох обсягів концентрованої соляної кислоти, що володіє дуже високою окислювальною активністю. Така суміш здатна розчиняти деякі малоактивні метали, які не взаємодіють з азотною кислотою. Серед них і «цар металів» – золото. Така дія «царської горілки» пояснюється тим, що азотна кислота окислює соляну з виділенням вільного хлору та утворенням хлороксиду азоту (III), або хлориду нітрозилу – NOCl:

Реакції окислення золота протікають відповідно до таких рівнянь:

Au + HNO3 + 4 HCl → H + NO + 2H2O

Якщо кислоти можуть взаємодіяти з основами та основними оксидами, а ключовим елементом у їх складі є метал, то чи можлива взаємодія металів з кислотами. Перевіримо це експериментально.

Магній взаємодіє з кислотою за нормальних умов, цинк - при нагріванні, мідь - не взаємодіє.

Ряд напруг використовується на практиці для порівняльної оцінки хімічної активності металів у реакціях з водними розчинами солей та кислот та для оцінки катодних та анодних процесів при електролізі:

Метали, що стоять лівіше, є сильнішими відновниками, ніж метали, розташовані правіше:вони витісняють останні із розчинів солей . Метали, що стоять у ряду лівіше водню, витісняють водень при взаємодії з водними розчинами кислот-неокислювачів; найбільш активні метали (до алюмінію включно) - і за взаємодії з водою.

Метали, що стоять у ряду правіше водню, з водними розчинами кислот-неокислювачів за звичайних умов не взаємодіють.

При електролізі метали, що стоять правіше водню, виділяються на катоді; відновлення металів помірної активності супроводжується виділенням водню; найбільш активні метали (до алюмінію) неможливо за звичайних умов виділити з водних розчинів солей.

4. Корозія металів - фізико-хімічна або хімічна взаємодія між металом (сплавом) і середовищем, що призводить до погіршення функціональних властивостей металу (сплаву), середовища або технічної системи, що включає.

Слово корозія походить від латинського "corrodo" - "гризу" (пізньолатинське "corrosio" означає "роз'їдання").

Корозія викликається хімічною реакцією металу з речовинами навколишнього середовища, що протікає на межі металу та середовища. Найчастіше це окислення металу, наприклад, киснем повітря чи кислотами, які у розчинах, із якими контактує метал. Особливо схильні до цього метали, розташовані в ряду напруг (ряду активності) лівіше водню, у тому числі залізо.

Внаслідок корозії залізо іржавіє. Цей процес дуже складний та включає кілька стадій. Його можна описати сумарним рівнянням:

4Fe + 6H 2 O (волога) + 3O 2 (повітря) = 4Fe(OH) 3

Гідроксид заліза(III) дуже нестійкий, швидко втрачає воду і перетворюється на оксид заліза(III). Ця сполука не захищає поверхню заліза від подальшого окиснення. Внаслідок цього залізний предмет може бути повністю зруйнований.

Для уповільнення корозії на поверхню металу наносять лаки та фарби, мінеральні олії та мастило. Підземні конструкції покривають товстим шаром бітуму чи поліетилену. Внутрішні поверхні сталевих труб та резервуарів захищають дешевими покриттями із цементу.

Для сталевих виробів використовують так звані перетворювачі іржі, що містять ортофосфорну кислоту (Н 3 РВ 4 ) та її солі. Вони розчиняють залишки оксидів і формують щільну плівку фосфатів, яка здатна на деякий час захистити поверхню виробу. Потім метал покривають шаром грунтовки, який повинен добре лягати на поверхню і володіти захисними властивостями (зазвичай використовують свинцевий сурик або хромат цинку). Тільки після цього можна наносити лак чи фарбу.

Закріплення (15 хв)

Вчитель:

Тепер для закріплення проведемо тест.

Розв'яжіть тестові завдання

1.Виберіть групу елементів, в якій знаходяться лише метали:

А) Al, As, P;Б) Mg, Ca, Si;У) K, Ca, Pb

2. Виберіть групу, в якій знаходяться лише прості речовини – неметали:

А) K 2 O, SO 2 , SiO 2 ; Б) H 2 , Cl 2 , I 2 ; У) Ca, Ba, HCl;

3. Вкажіть загальне у будові атомів K та Li:

А) 2 електрони на останньому електронному шарі;

Б) 1 електрон на останньому електронному шарі;

У) однакове число електронних верств.

4. Металевий кальцій виявляє властивості:

а) окислювача;

б) відновника;

В) окислювача чи відновника залежно та умовами.

5. Металеві властивості натрію слабші, ніж у –

А) магнію; Б) калію; в) літію.

6. До неактивних металів відносяться:

а) алюміній, мідь, цинк; Б) ртуть, срібло, мідь;

В) кальцій, берилій, срібло.

7. Яка фізична властивість не є загальними для всіх металів:

А) електропровідність, Б) теплопровідність,

В) твердий агрегатний стан за нормальних умов,

Г) металевий блиск

8.Метали при взаємодії з неметалами виявляють властивості:

а) окисні;

б) відновлювальні;

в) і окисні, і відновлювальні;

г) не беруть участь в окисно-відновних реакціях.

9.У періодичній системі типові метали розташовані

а) верхній частині

б) нижній частині

у правому верхньому кутку

г) лівому нижньому кутку

Частина В. Відповіддю до завдань цієї частини є набір букв, які слід записати

Встановіть відповідність.

Зі збільшенням порядкового номера елемента в головній підгрупі II групи Періодичної системи властивості елементів і речовин, що утворюються ними, змінюються наступним чином:

1) кількість електронів на зовнішньому рівні

а) збільшується

3) електронегативність

4) відновлювальні властивості

Б) зменшується

в) не змінюється

(Відповіді: 1-Г, 2-А, 3-В, 4-Б, 5-Г)

ЗАВДАННЯ ДЛЯ ЗАКРІПЛЕННЯ

№1. Закінчити рівняння практично здійсненних реакцій, назвати продукти реакції

Li+ H 2 O =

Cu + H 2 O =Cu( OH) 2 + H 2

Ba + H 2 O =

Mg + H 2 O =

Ca + HCl =

2 Na +2 H 2 SO 4 ( До)= Na 2 SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

HCl + Zn =

H 2 SO 4 ( до)+ Cu=CuSO 4 + SO 2 + H 2 O

H 2 S + Mg = MgS + H 2

HCl + Cu =

Завдання додому: записи у зошитах, повідомлення про застосування металів.

Вчитель Пропонує створити синквейн на тему.

1 рядок: Іменник (одне за темою) (Метали)

2 рядок: два прикметники

3 рядок: три дієслова

4 рядок: чотири слова об'єднаних у речення

5 рядок: слово, що виражає сутність цієї теми.

Підсумок уроку

Вчитель : І так, ми розглянули будову та фізичні властивості металів, їх становище у періодичній системі хімічних елементів Д.І. Менделєєва.

Якщо в періодичній таблиці елементів Д.І.Менделєєва провести діагональ від берилію до астату, то зліва внизу по діагоналі будуть знаходитися елементи-метали (до них відносяться елементи побічних підгруп), а праворуч вгорі - елементи-неметали. Елементи, розташовані поблизу діагоналі (Be, Al, Ti, Ge, Nb, Sb та ін), мають подвійний характер.

До елементів - металів відносяться s - елементи I і II груп, всі d-і f - елементи, а також p-елементи головних підгруп: III (крім бору), IV (Ge, Sn, Pb), V (Sb, Bi) та VI (Po). Найбільш типові елементи – метали розташовані на початку періодів (починаючи з другого).

Загальні властивості металів
Види кристалічних грат

Кристалічні грати металевого типу містять у вузлах позитивно заряджені іони та нейтральні атоми; між ними пересуваються щодо вільні електрони.

Загальні фізичні властивості

Пояснюються особливою будовою кристалічних ґрат - наявністю вільних електронів ("електронного газу").

1) Пластичність - здатність змінювати форму при ударі, витягуватись у дріт, прокочуватися у тонкі листи. У рядку –Au,Ag,Cu,Sn,Pb,Zn,Fe® зменшується.

2) Блиск, зазвичай сірий колір та непрозорість. Це пов'язано з взаємодією вільних електронів з квантами світла, що падають на метал.

3) Електропровідність.

Пояснюється спрямованим рухом вільних електронів від негативного полюса до позитивного під впливом невеликої різниці потенціалів. У ряді ––Ag, Cu, Al, Fe® зменшується.

Під час нагрівання електропровідність зменшується, т.к. з підвищенням температури посилюються коливання атомів та іонів у вузлах кристалічних ґрат, що ускладнює спрямований рух "електронного газу".

4) Теплопровідність. Закономірність та сама. Зумовлена ​​високою рухливістю вільних електронів та коливальним рухом атомів, завдяки чому відбувається швидке вирівнювання температури масою металу. Найбільша теплопровідність – у вісмуту та ртуті.

5) Твердість. Найтвердіший – хром (ріже скло); найм'якіші – лужні метали – калій, натрій, рубідій та цезій – ріжуться ножем.

6) Щільність. Вона тим менше, що менше атомна маса металу і що більше радіус його атома (найлегший - літій (r=0,53 г/см 3); найважчий – осмій (r=22,6 г/см 3).

Метали, що мають r< 5 г/см 3 считаются "легкими металлами".

7) Температури плавлення та кипіння. Найлегший метал - ртуть (т.пл. = -39 ° C), найтугоплавкіший метал - вольфрам (t ° пл. = 3390 ° C).

Метали з t°пл. вище 1000°C вважаються тугоплавкими, нижче низькоплавкими.

Загальні хімічні властивості металів

Сильні відновники: Me 0 – nē ® Me n+

I. Реакції з неметалами

1) З киснем:

2Mg 0 + O 2 ® 2Mg +2 O

2) З сіркою:

Hg 0 + S ® Hg +2 S

3) З галогенами:

Ni + Cl 2 - t ° ® Ni +2 Cl 2

4) З азотом:

3Ca 0 + N 2 – t ° ® Ca 3 +2 N 2

5) З фосфором:

3Ca 0 + 2P – t ° ® Ca 3 P 2

6) З воднем (реагують тільки лужні та лужноземельні метали):

2Li 0 + H 2 ® 2Li +1 H

Ca 0 + H 2 ® Ca +2 H 2

ІІ. Реакції із кислотами

1) Метали, що стоять в електрохімічному ряду напруги до H відновлюють кислоти-неокислювачі до водню:

Mg 0 + 2HCl ® Mg +2 Cl 2 + H 2 0

(Mg 0 + 2H + ® Mg 2+ + H 2 0 )

2Al 0 + 6HCl ® 2AlCl 3 + 3H 2 0

(2Al 0 + 6H + ® 2Al 3+ + 3H 2 0 )

6Na 0 + 2H 3 PO 4 ® 2Na 3 +1 PO 4 + 3H 2

(6Na 0 + 6H + ® 6Na + + 3H 2 0 )

Відновлення металами кислот-окислювачів дивись у розділах: "окислювально-відновлювальні реакції", "сірчана кислота", "азотна кислота".

ІІІ. Взаємодія з водою

1) Активні (лужні та лужноземельні метали) утворюють розчинну основу та водень:

2Na 0 + 2H 2 O ® 2Na +1 OH + H 2 0

(2Na 0 + 2H 2 O ® 2Na 1+ + 2OH 1- + H 2 0 )

Ca 0 + 2H 2 O ® Ca +2 (OH) 2 + H 2 0

(Ca 0 + 2H 2 O ® Ca 2+ + 2OH 1- + H 2 0 )

2) Метали середньої активності окислюються водою при нагріванні до оксиду:

Zn 0 + H 2 O - t ° ® Zn +2 O + H 0 2

3) Неактивні (Au, Ag, Pt) – не реагують.

4) Витиснення більш активними металами менш активних металів із розчинів їх солей:

Cu 0 + Hg +2 Cl 2 ® Hg 0 + Cu +2 Cl 2

(Cu 0 + Hg 2+ ® Cu 2+ + Hg 0)

Fe 0 + Cu +2 SO 4 ® Cu 0 + Fe +2 SO 4

(Fe 0 + Cu 2+ ® Cu 0 + Fe 2+)