Презентація "Металічні елементи"

МЕТАЛІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ

План1. Особливості будови атомів металів2. Метали як прості речовини3. Поширеність металічних елементів у природі4. Фізичні властивості5. Сплави металів.6. Хімічні властивості

1. Особливості будови атомів металів Металічних елементів існує значно більше, ніж неметалічних. До них належать усі d і f елементи, а також s елементи (крім Гідрогену і Гелію) та кілька p елементів. У періодичній системі металічні елементи займають ліву і центральну частини: найбільше металічних елементів містить літосфера. Найпоширеніший - Алюміній.

1. Особливості будови атомів металів. Зі 118 хімічних елементів, відомих на сьогодні, близько 100 елементів є металічними. У Періодичній системі вони розташовані від початку кожного періоду, а також у двох родинах f-елементів: Лантаноїди та Актиноїди. В атомів металічних елементів на зовнішньому енергетичному рівні міститься невелике число електронів: у s-елементів — один або два; у d-елементів — два (як виняток — один); у р-елементів по-різному: в елементів 3-5 періодів — по 3-4 електрони, в елементів 6-7 періодів значно більше, але через значне віддалення від ядра вони слабко притягаються до нього. Атоми металічних елементів у хімічних взаємодіях лише віддають електрони та, як наслідок, набувають стійкої електронної конфігурації атомів найближчого інертного елемента. Отже, метали в хімічних реакціях є виключно відновниками. У цьому полягає їх принципова відмінність від неметалів.

1. Особливості будови атомів металів. Для металічних елементів характерна невелика електронегативність — менша за 1,8. Найбільше металічні властивості виявлені в елементів ІА групи Періодичної системи — лужних елементів. їхні атоми настільки легко віддають валентні електрони, що в природі ці елементи перебувають виключно у вигляді сполук.

1. Особливості будови атомів металів. Порівняйте електронні формули атомів Натрію і Хлору:

2. Метали як прості речовини. Металічні хімічні елементи існують у вільному стані у вигляді простих речовин металів. Назви деяких металічних елементів та утворених ними простих речовин не збігаються. Приклади металів, назви яких не збігаються з назвами елементів за сучасною українською номенклатурою

2. Метали як прості речовини

2. Метали як прості речовини. Метали лише в газоподібному стані існують у вигляді атомів. У твердому чи рідкому агрегатному стані метали складаються з катіонів та спільних (належать відразу багатьом атомам) електронів. Особливість такої будови простих речовин металів зумовлена наявністю металічного зв’язку. Металічний зв’язок

3. Поширеність металічних елементів у природіСлово «метал» походить від грецького metallon, що означає «рудник» або «шахта». Мінерали й гірські породи, які містять сполуки металічних елементів і придатні для добування металів промисловим способом, називають рудами: залізна руда, алюмінієва, мідна, свинцева тощо. Найпоширеніший у земній корі металічний елемент — Алюміній (7%), він поступається лише двом неметалічним — Оксигену й Силіцію. Друге місце серед металічних елементів посідає Ферум (4%); Третє — Кальцій (3%), потім Натрій, Калій і Магній (близько 2%), Титан (0,6%). Набагато менше в земній корі Хрому (0,01%), Купруму (0,005%), Урану, Стануму (близько 0,0002%), Аргентуму (0,000007 %), Меркурію (0,000005%), Ауруму (0,0000001%). Усі радіоактивні металічні елементи (за винятком Урану й Торію) у природі наявні в незначних кількостях або взагалі не виявлені.

3. Поширеність металічних елементів у природі

4. Фізичні властивості1. Агрегатний стан: За звичайних умов метали перебувають у твердому агрегатному стані, і лише один з них — ртуть — у рідкому. Зразки простих речовин металів: а — ртуть; б — мідь; в — алюміній

4. Фізичні властивості2. Металічний блиск У компактному вигляді (пластинка, згусток з гладенькою поверхнею) металам властивий металічний блиск. Він є наслідком відбиття світла від їх поверхні. Ця фізична властивість найкраще проявляється в срібла. Блиск металів здебільшого сріблястий, хоча в цезію і золота — жовтий, у міді — цегляно-червоний. Пластинки, виготовлені з різних металів: а — міді; б — алюмінію; в — золота; г — цинку

4. Фізичні властивості3. Колір. За кольором усі метали майже однакові: сріблясто-сірі, можуть бути дещо темнішими або світлішими. Усі мають металічний блиск (більшою чи меншою мірою). Деякі метали мають світло-блакитний відтінок. Лише трьом металам властиве характерне забарвлення: золото — жовте, мідь — червона, цезій — світло-жовтий

4. Фізичні властивості4. Густина. Метали дуже різняться за густиною. Найменша густина в лужних металів: літію, натрію і калію. Літій навіть спливає на поверхню гасу, густина якого менша за густину води. Метали з густиною, меншою за 5 г/см3, називають легкими, а інші — важкими. До легких, крім лужних і лужноземельних металів, відносять магній, алюміній . Найбільш важкими є прості речовини d-елементів 6 періоду, а також актиноїди. Наприклад, ртуть має густину 13,6 г/см3, тобто літрова банка, заповнена ртуттю, важить 13,6 кг! Найважчі метали в природі — осмій та іридій (густина близько 22,6г/см3).

4. Фізичні властивості4. Температура плавлення Температури плавлення металів варіюють у дуже широкому діапазоні. Найбільш легкоплавкий метал — ртуть — за кімнатної температури є рідиною. Галій плавиться від теплоти людського тіла. Із металів, що широко застосовуються в техніці, найбільш легкоплавкі — олово і свинець. Максимальну температуру плавлення має вольфрам. Метали, температура плавлення яких вища за 1000 °С, називають тугоплавкими.

4. Фізичні властивості5. Твердість. Твердість речовини оцінюють за її здатністю залишати подряпини на іншій речовині. Найтвердіша речовина — алмаз — залишає слід на будь-яких поверхнях. Із металів за твердістю до алмаза найближчий хром — він дряпає скло. Найм’якіші — лужні метали, їх можна різати ножем. М’якими є також свинець, олово, цинк, срібло, золото. Твердість металів порівняно з твердістю алмазу

4. Фізичні властивості6. Електро- та теплопровідність. Усі метали добре проводять електричний струм. Найбільша електропровідність у срібла, дещо менша — у міді й золота. Але срібло — це дорогий метал, його використовують лише для виготовлення високоточних приладів. У побуті застосовують переважно мідні дроти, вони мають значно кращі характеристики, ніж дроти, виготовлені з алюмінію. Під час проходження через метал електричного струму частина енергії перетворюється на теплову — метал нагрівається. Використання алюмінієвих дротів за високих навантажень на електричну мережу може призвести до їх розплавлення. Особливо небезпечними є місця контакту алюмінієвих і мідних дротів — вони нагріваються набагато швидше, що може спричинити пожежу. Електропровідність металів залежить від числа вільних електронів у кристалі. Крім того, чим більше в металі вільних електронів, тим швидше відбувається вирівнювання температури в усьому кристалі, тобто тим більша його теплопровідність. Тому для багатьох металів близькими є відносні значення тепло- й електропровідності.

4. Фізичні властивості7. Пластичність (ковкість) Багато металів пластичні, тобто можуть змінювати форму без руйнування, наприклад, розплющуватися від удару молотом. Найбільш пластичними є золото, срібло, мідь, олово. їх можна розкатувати в тонку фольгу. Прокаткою можна одержати шари золота завтовшки декілька атомів. Саме такі золоті лусочки використав Резерфорд під час дослідження будови атома. Зовні вони нагадують напівпрозору зеленувату плівку, що пропускає світло. Ще за часів Київської Русі найтоншу золоту фольгу (сухозлітне золото) застосовували для золочення виробів із деревини і кераміки. Тонким золотом прикрашали рукописні книги та ікони. Зі злитка золота масою лише 1 г можна витягнути дріт завдовжки майже 3 км або виготовити лист фольги площею 1 м2.

5. Сплави металів. Значно частіше за метали використовують їх сплави. Кожний сплав є однорідною сумішшю (твердим розчином), яку виготовляють шляхом сумісного сплавляння металів із подальшим охолодженням. За фізичними властивостями сплави відрізняються від металів, що входять до їх складу. Вони мають, як правило, нижчі температури плавлення порівняно з відповідними металами, а також інші твердість і густину. Однак сплавам, як і чистим металам, властиві металевий блиск, висока електропровідність. У хімічних реакціях сплави зазвичай поводяться як суміші металів. Учені добувають і досліджують сплави з метою покращення властивостей металів. Так, звичайне залізо швидко ржавіє, а сплави цього металу із хромом і нікелем дуже стійкі у природних умовах. Для виготовлення ювелірних прикрас використовують не чисті дорогоцінні метали, а їх твердіші сплави з міддю і сріблом. За допомогою припою — сплаву олова зі свинцем — легше паяти (tпл. припою 180 °С), ніж чистими металами — оловом (tпл. 232 °С) чи свинцем (tпл. 327 °С). Сплави металів використовують у хімічній та харчовій промисловості, літако- і машинобудуванні, техніці, будівництві, монументальному мистецтві, побуті.

6. Хімічні властивостіРеакція з неметалами1) з киснем: 2 Mg + O2 = 2 Mg. O2) з сіркою: Hg + S = Hg. S3) з галогенами: Ni + Cl2 = Ni. Cl24) з азотом: 3 Ca + N2 = Ca3 N25) з фосфором: 3 Ca + 2 P = Ca3 P26) з воднем (реагують тільки лужні і лужноземельні метали): 2 Li + H2 = 2 Li. HCa + H2 = Ca. H2

6. Хімічні властивості2. Реакція з кислотами1) Метали, які стоять в електрохімічному ряді напруг до H, відновлюють кислоти до водню (виняток — нітратна кислота): Mg + 2 HCl = Mg. Cl2 + H22 Al + 6 HCl = 2 Al. Cl3 + 3 H26 Na + 2 H₃PO₄ = 2 Na3 PO4 + 3 H2 

6. Хімічні властивості3. Взаємодія з водою1) Активні метали (лужні і лужноземельні) утворюють луг і водень: 2 Na + 2 H2 O = 2 Na. OH + H2 Ca + 2 H2 O = Ca(OH)2 + H2 2) Метали середньої активності окиснюються водою при нагріванні до оксиду: Zn + H2 O = Zn. O + H2 3) Неактивні метали (Au, Ag, Pt) з водою не реагують.

6. Хімічні властивості4. Взаємодія з солями. Витіснення більш активними металами менш активних металів з розчинів їх солей: Cu + Hg. Cl2 = Hg + Cu. Cl2 Fe + Cu. SO4 = Cu + Fe. SO4

7. Застосування. Застосування60 металів та майже 6000 сплавів на їх основі використовує людина. Ці метали та сплави мають певні властивості, які властиві лише для них. На цих властивостях засноване застосування металів. Виготовлення електричних дротів – (Аl, Cu) – висока електропровідність. Нитка розжарювання електричної лампи – (W) – найвища температура плавлення. Термометр для вимірювання температури – (Hg) – єдиний рідкий за звичайних умов метал. Виготовлення літаків – (Аl) – легкий.

Домашнє завдання. Завдання . Металічні елементи. Здійсніть перетворення:1. Na → Na2 O2 → Na. OH → Na. Cl → Na →Na2 SO4 2. Li → Li2 O →Li. OH→Li. NO3 → Li3 PO43. Ca → Ca. O →Ca(OH)2 →Ca. Cl2 →Ca. CO3