Розташування металів у періодичній системі. Атоми металів, що мають у зовнішньому шарі

Б пробільша частина відомих хімічних елементівутворює прості речовиниметали.

До металів відносяться всі елементи побічних (Б) підгруп, а також елементи головних підгруп, розташовані нижче за діагональ «берилій - астат» (Рис. 1). Крім того, хімічні елементи метали утворюють групи лантаноїдів та актиноїдів.

Рис. 1. Розташування металів серед елементів підгруп А (виділені синім)

У порівнянні з атомами неметалів атоми металів мають б пробільші розміри і менше зовнішніх електронів, зазвичай воно дорівнює 1-2. Отже, зовнішні електрониатомів металів слабо пов'язані з ядром, метали їх легко віддають, виявляючи у хімічних реакціях відновлювальні властивості.

Розглянемо закономірності зміни деяких властивостей металів у групах та періодах.

У періодахззбільшенням заряду ядра радіус атомів зменшується. Ядра атомів дедалі більше притягують зовнішні електрони, тому зростає електронегативність атомів, металеві властивості зменшуються. Рис. 2.

Рис. 2. Зміна металевих властивостей у періодах

У головних підгрупахзгори донизу в атомах металів зростає кількість електронних шарів, отже, збільшується радіус атомів. Тоді зовнішні електрони слабше притягуватимуться до ядра, тому спостерігається зменшення електронегативності атомів і збільшення металевих властивостей. Рис. 3.

Рис. 3. Зміна металевих властивостей у підгрупах

Перелічені закономірності характерні і елементів побічних підгруп, за рідкісним винятком.

Атоми елементів металів схильні до віддачі електронів. У хімічних реакціях метали проявляють себе лише як відновники, вони віддають електрони та підвищують свій ступінь окислення.

Приймати електрони від атомів металів можуть атоми, що становлять прості речовини неметали, а також атоми, що входять до складу складних речовинякі здатні знизити свій ступінь окислення. Наприклад:

2Na 0 + S 0 = Na +1 2 S -2

Zn 0 + 2H +1 Cl = Zn +2 Cl 2 + H 0 2

Не всі метали мають однакову хімічну активність. Деякі метали при звичайних умовахпрактично не вступають у хімічні реакції, їх називають благородними металами До благородних металів належать: золото, срібло, платина, осмій, іридій, паладій, рутеній, родій.

Шляхетні метали дуже мало поширені у природі і зустрічаються майже завжди у самородному стані (рис. 4). Незважаючи на високу стійкістьдо корозії-окислення, ці метали все ж таки утворюють оксиди та інші хімічні сполуки, наприклад, усім відомі солі хлориди та нітрати срібла.

Рис. 4. Самородок золота

Підбиття підсумку уроку

На цьому уроці ви розглянули положення хімічних елементів металів у періодичній системі, а також особливості будови атомів цих елементів, що визначають властивості простих і складних речовин. Ви дізналися, чому хімічних елементів металів значно більше ніж неметалів.

Список літератури

1. Оржековський П.А. Хімія: 9-й клас: навчань для загальнообр. учред. / П.А. Оржековський, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. – К.: Астрель, 2013. (§28)
2. Рудзітіс Г.Є. Хімія: неорган. хімія. Орган. хімія: навч. для 9 кл. / Г.Є. Рудзітіс, Ф.Г. Фельдман. - М: Просвітництво, ВАТ «Московські підручники», 2009. (§34)
3. Хомченко І.Д. Збірник завдань та вправ з хімії для середньої школи. - М: РІА « Нова хвиля»: Видавець Умеренків, 2008. (с. 86-87)
4. Енциклопедія для дітей Том 17. Хімія/Голов. ред. В.А. Володін, вед. наук. ред. І. Леєнсон. - М: Аванта +, 2003.

1. Єдина колекція цифрових освітніх ресурсів(відеодосліди на тему) ().
2. Електронна версіяжурналу "Хімія і життя" ().

Домашнє завдання

1. с. 195-196 № 7, А1-А4 з підручника П.А. Оржековського "Хімія: 9-й клас" / П.А. Оржековський, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. – К.: Астрель, 2013.
2. Якими властивостями (окислювальними або відновними) може мати іон Fe 3+ ? Відповідь проілюструйте рівняннями реакцій.
3. Порівняйте радіус атомів, електронегативність та відновлювальні властивості натрію та магнію.

1. Положення металів у таблиці елементів

Метали розташовуються в основному в лівій та нижній частині ПСХЕ. До них відносяться:

2. Будова атомів металів

У атомів металів на зовнішньому енергорівні зазвичай 1-3 електрони. Їх атоми мають великий радіус і легко віддають валентні електрони, тобто. виявляють відновлювальні властивості.

3. Фізичні властивості металів

Металевий зв'язок – це зв'язок, який здійснюють вільні електрони між катіонами в металевих кристалічних ґратах.

4. Отримання металів

1. Відновлення металів із оксидів вугіллям або чадним газом

Me x O y + C = CO 2 + Me або Me x O y + CO = CO 2 + Me

2. Випалення сульфідів з подальшим відновленням

1 стадія – Mе x S y +O 2 =Mе x O y +SO 2

2 стадія - Me x O y + C = CO 2 + Me або Me x O y + CO = CO 2 + Me

3 Алюмінотермія (Відновлення більш активним металом)

Me x O y + Al = Al 2 O 3 + Me

4. Водородотермія -для отримання металів особливої ​​чистоти

Me x O y + H 2 = H 2 O + Me

5. Відновлення металів електричним струмом (електроліз)

1) Лужні та лужноземельні метали отримують у промисловості електролізом розплавів солей (хлоридів):

2NaCl - розплав, електр. струм. → 2 Na + Cl 2

CaCl 2 - розплав, електр. струм.→ Ca + Cl 2

розплавів гідроксидів:

4NaOH - розплав, електр. струм.→ 4 Na + O 2 + 2 H 2 O

2) Алюміній у промисловості отримують у результаті електролізу розплаву оксиду алюмінію я у кріоліті Na 3 AlF 6 (з бокситів):

2Al 2 O 3 – розплав у кріоліті, електр. струм.→ 4 Al + 3 O 2

3) Електроліз водних розчинівсолей використовують для отримання металів середньої активності та неактивних:

2CuSO 4+2H2O – розчин, електр. струм.→ 2 Cu + O 2 + 2 H 2 SO 4

5. Знаходження металів у природі

Найпоширеніший у земної кориметал – алюміній. Метали зустрічаються як у з'єднаннях, так і в вільному вигляді.

1. Активні - у вигляді солей (сульфати, нітрати, хлориди, карбонати)

2. Середній активності – у вигляді оксидів, сульфідів ( Fe 3 O 4 , FeS 2 )

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ

Загальні хімічні властивості металів представлені у таблиці:

ЗАВДАННЯ ДЛЯ ЗАКРІПЛЕННЯ

№1. Закінчити рівняння практично здійсненнихреакцій, назвати продукти реакції

Li+ H 2 O =

Cu + H 2 O =

Al + H 2 O =

Ba + H 2 O =

Mg + H 2 O =

Ca + HCl =

Na + H 2 SO 4 (К) =

Al + H 2 S =

Ca + H 3 PO 4 =

HCl + Zn =

H 2 SO 4 (к) + Cu =

H 2 S + Mg =

HCl + Cu =

HNO 3 (K)+ u =

H 2 S + Pt =

H 3 PO 4 + Fe =

HNO 3 (p) + Na =

№2. Закінчіть УХР, розставте коефіцієнти методом електронного балансу, вкажіть окислювач (відновник):

Al + O 2 =

Li + H 2 O =

Na + HNO 3 (k) =

Mg + Pb(NO 3) 2 =

Ni + HCl =

№3. Вставте замість крапок пропущені знаки (<, >або =)

№4. Закінчіть УХР, розставте коефіцієнти методом електронного балансу, вкажіть окислювач (відновник):

K+ O 2 =

Mg+ H 2 O =

Pb+ HNO 3 (p) =

Fe+ CuCl 2 =

Zn + H 2 SO 4 (p) =

Zn + H 2 SO 4 (k) =

№5. Розв'яжіть тестові завдання

Положення металів у періодичній системі. Фізичні властивості

У періодичній системі Д. І. Менделєєва із 110 елементів 87 є металами. 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. Однак багато металів мають амфотерними властивостямиі іноді можуть поводитись як неметали. Особливістю будови атомів металів є невелика кількість електронів у зовнішньому енергетичному рівні, що не перевищує трьох. Атоми металів мають, як правило, великі атомні радіуси. У період найбільші атомні радіуси у лужних металів. Вони найхімічніше активні, тобто. атоми металів легко віддають електрони і є добрими відновниками. Найкращі відновники - метали І та ІІ груп головних підгруп. У з'єднаннях метали завжди виявляють позитивний ступіньокиснення, зазвичай від +1 до +4. У з'єднаннях з неметалами типові металиутворюють хімічний зв'язок іонного характеру. У вигляді простої речовини атоми металів пов'язані між собою так званим металевим зв'язком.

Металевий зв'язок - особливий виглядзв'язку, властивий виключно металам. Сутність її в тому, що від атомів металу постійно відриваються електрони, які переміщуються по всій масі шматка металу.

Атоми металу, позбавлені електронів, перетворюються на позитивні іони, які знову притягують до себе електрони, що 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 всіма атомами металу. Такий особливий тип хімічного зв'язкуміж атомами металів зумовлює як фізичні, і хімічні властивості металів.

Метали мають ряд подібних фізичних властивостей, що відрізняють їх від неметалів. Чим більше валентних електронівмає метал, тим міцніше кристалічна решітка, тим міцніше і твердіше метал, тим вища його температура плавлення та кипіння і т.д.

Всі метали мають більш менш яскраво виражений блиск, який прийнято називати металевим, і непрозорістю, що пов'язано з взаємодією вільних електронів з квантами світла, що падають на метал. Металевий блискхарактерний для шматка металу загалом. У порошку метали темного кольору, за винятком сріблясто-білих магнію та алюмінію. Алюмінієва пил використовується виготовлення фарби «під срібло». Багато металів мають жирний або скляний блиск.

Колір металів досить одноманітний: він або сріблясто-білий (алюміній, срібло, нікель), або сріблясто-сірий (залізо, свинець). Тільки золото жовтого кольору, а мідь – червоного. за технічної класифікаціїметали діляться умовно на чорні та кольорові. До чорних відносяться залізо та його сплави. Решта інших металів називаються кольоровими.

Усі метали, за винятком ртуті, - тверді речовиниз кристалічною структуроютому температури плавлення їх вище нуля, тільки температура плавлення ртуті. - 9°C . Найбільш тугоплавким металомє вольфрам (3380 ° С). Метали, що плавляться за температури вище 1000°С, називають тугоплавкими, нижче - легкоплавкими.

Метали мають різну твердість. Найтвердіший метал - хром (ріже скло), а м'які - калій, рубідій, цезій. Вони легко ріжуться ножем.

Метали більш менш пластичні (мають ковкістю). Найбільш ковким металом є золото. З нього можна викувати фольгу завтовшки 0,0001 мм - у 500 разів тонше за людське волосся. Однак не мають пластичності Mn і Bi - це крихкі метали.

Пластичність називають здатність до сильної деформації без порушення механічної міцності. При дії, що викликає зміщення частинок тіла з іонною або атомними гратамивідбувається розрив спрямованих зв'язків, і тіло руйнується. У металів зв'язку утворюються за рахунок електронного газу. Вони не мають спрямування. Тому зберігається цілісність шматка металу за зміни форми. Пластичність металів використовується при їхньому прокаті.

За щільністю метали поділяються на важкі та легкі. Тяжкими вважаються ті, щільність яких більше 5 г/см. Самим важким металомє осмій (22,61 г/см). Найбільш легкі метали - літій, натрій, калій (щільність менша від одиниці). Щільність металу тим менша, чим менше атомна масаелемента-металу і чим більше радіус його атома. Широке застосуванняу промисловості отримали легкі метали - магній та алюміній.

Метали характеризуються високою електро- та теплопровідністю. Найбільше електро- і теплопровідне срібло, на другому місці стоїть алюміній. Метали з високою електропровідністю мають і високу теплопровідність. Теплопровідність обумовлюється високою рухливістю вільних електроніві коливальним рухом атомів, завдяки чому відбувається швидке вирівнювання температури у масі тіла. Хороша електропровідність металів пояснюється присутністю в них вільних електронів, які під впливом навіть невеликої різниці потенціалів набувають спрямованого руху від негативного полюса до позитивного.

Метали виявляють магнітні властивості. Добре намагнічуються залізо, кобальт, нікель та їх сплави. Такі метали та сплави називаються феромагнітними.

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 атомиметалів 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 металомє. 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 певну форму, яку він зберігає під час охолодження. Пластичність залежить від структури кристалічних ґратметалів.
Всі метали нерозчинні у воді, зате розчиняються один в одному в розплавах. Твердий розчинодного 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 застосуванняу промисловості отримали легкі метали-і.
Метали характеризуються високою електро- і теплопровідністю (рис. 74), тоді як неметали мають ці властивості в слабкого ступеня. 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 властивостямине мають.

■ 4. Складіть та заповніть таку таблицю:

Хімічні властивості металів. Корозія

Хімічні та Фізичні властивостіметалів 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 ряднапруг (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 металівта 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 дією довкілляназивається корозією.

Запишіть у зошит визначення корозії.

Відбувається під впливом кисню, вологи і вуглекислоти, а також оксидів азоту та ін. Наприклад, на хімічних виробництвахметал 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. Для того щоб зрозуміти схему електро хімічної 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 атоміввиділяється 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 велику шкодународне господарство.

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 виглядзахисту від корозії різного посуду Емаль не піддається не тільки дії кисню та води, але навіть сильних кислотта лугів. На жаль, емаль дуже крихка і при ударі та швидкій зміні температур досить легко тріскається.
Дуже цікавими способамизахисту 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 кілька хромату натрію, то реакція соляної кислотиіз 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 азотної кислотиміді 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. Водночас не всякий природний мінералгодиться 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 отримання, 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 NaClвідбувається 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 при високій температурііншим, активнішим металом. Цей спосіб отримав особливо широке розповсюдженняпри відновленні металів алюмінієм і тому спочатку було названо алюміній:
2Аl + Fe2O3 = Аl2O3 + 2Fe.
Докладніше алюмінотермія буде розглянута нижче.
У багатьох випадках руда може виявитися змішаною з великою кількістюпорожньої породи, видалення якої, т. е. 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 або 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...

Як вам відомо з курсу хімії 8 класу, більшість хімічних елементів відносять до металів (рис. 24 і 25).

Рис. 24.
Становище хімічних елементів-металіву Періодичній системі Д. І. Менделєєва (короткоперіодний варіант)

У Періодичній системі Д. І. Менделєєва кожен період, крім першого (він включає два елементи-неметалу - водень і гелій), починається з активного хімічного елемента-металу. Ці елементи утворюють головну підгрупу I групи (IA групу) і називаються лужними металами. Свою назву вони отримали від назви відповідних їм гідроксидів, які добре розчиняються у воді, - лугів.

Рис. 25.
Положення хімічних елементів-металів у Періодичній системі Д. І. Менделєєва (довгоперіодний варіант)

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

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

До металів належать і хімічні елементи головної підгрупи. ІІІ групи(IIIA групи), за винятком бору.

З елементів головних підгруп наступних груп до металів відносять: в IVA групі - германій * , олово, свинець (перші два елементи - вуглець і кремній - неметали), у VA групі - сурму та вісмут (перші три елементи - неметали), у VIA групі тільки останній елемент- Полоній - явно виражений метал. У головних підгрупах VIIA та VIIIA груп усі елементи - типові неметали.

* Німеччин виявляє і деякі неметалічні властивостізаймаючи проміжне положенняміж металами та неметалами.

Що ж до елементів побічних підгруп, всі вони метали.

Таким чином, умовна межа між елементами-металами та елементами-неметалами проходить по діагоналі В (бор) - Si (кремній) - As (миш'як) - Те (телур) - At (астат) (простежте її в таблиці Д. І. Менделєєва ).

Атоми металів мають порівняно великі розміри(Радіуси), тому їх зовнішні електрони значно віддалені від ядра і слабо з ним пов'язані. Друга особливість, яка притаманна атомам найактивніших металів, - це наявність на зовнішньому енергетичному рівні 1-3 електронів. Звідси випливає найхарактерніше хімічна властивістьвсіх металів - їх відновлювальна здатність, тобто здатність атомів легко віддавати зовнішні електрони, перетворюючись на позитивні іони. Метали - вільні атоми і найпростіші речовини - неможливо знайти окислювачами, т. е. атоми металів що неспроможні приєднувати себе електрони.

Слід, проте, пам'ятати, що розподіл хімічних елементів на метали і неметали умовно. Згадайте, наприклад, властивості алотропних модифікаційолова: сіре олово, або -олово, - неметал, а біле олово, або -олово, - метал. Інший приклад – модифікації вуглецю: алмаз – неметал, а графіт має деякі характерні властивостіметалу, наприклад, електропровідність. Хром, цинк та алюміній – типові метали, але утворюють оксиди та гідроксиди амфотерного характеру. І навпаки, телур та йод - типові неметали, але утворені ними прості речовини мають деякі властивості, властиві металам.

Нові слова та поняття

1. Діагональ В-Si-As-Ті-At.
2. Лужні та лужноземельні метали.
3. Відновлювальні властивості металів.
4. Відносність поділу хімічних елементів на метали та неметали.

Завдання для самостійної роботи