Урок з теми: "Поняття про лужні, інертні елементи, галогени."

№ 5

Дата: _____________

Тема: Поняття про лужні, інертні елементи, галогени.

Очікувані результати: учень наводить приклади лужних, інертних елементів, галогенів, використовує інформацію, закладену в періодичній системі, для класифікації елементів.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

Методи навчання: словесні, наочні, практичні.

Клас: 8 клас.

Обладнання: ПСХЕ Д. І. Менделєєва.

 

Хід уроку

I. Організаційна частина.

II. Перевірка домашнього завдання, мотивація навчальної діяльності.

 - які способи класифікації хімічних елементів вам відомі?

 - чому саме періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва виявилася найдосконалішим зображенням класифікацій?

 - особливості становлення періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва

 

III. Вивчення нового матеріалу.

1. Лужні метали.

Лужні метали Літій Li, Натрій Na, Калій K, Рубідій Rb, Цезій Cs і Францій Fr знаходяться в головній підгрупі І групи періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва. Практично найбільш важливі з них Натрій і Калій.

Лужні метали – це хімічні елементи з різко вираженими металевими властивостями.

Лужні метали завжди одновалентні.

Г. Деві (1778 - 1829) англійський вчений.

У 1808 році шляхом електролізу солей лужних металів отримав калій, натрій, барій, кальцій, амальгаму стронцію і магнію.

Г. Деві під час електролізу лугу КОН відкрив новий елемент, який він назвав потассіум, оскільки англійці називали КОН їдким поташем. Деві кинув калій у воду й очікував, що метал має негайно опуститися на дно. Але калій повівся інакше. З гучним шипінням цей метал забігав по поверхні води. Потім пролунав оглушливий вибух, і над потассіумом спалахнуло лілове полум'я. Так він і носився по воді, поки не перетворився на їдкий луг.

Про цезій і рубідій, відкриті іншими вченими, писали, що це легкі сріблясті метали, які так само, як літій і калій, загорялися на повітрі, бігали по воді з полум'ям і тріском, навіть більш несамовито, ніж калій.

Фізичні властивості.

Всі лужні метали сріблястого кольору з незначними відтінками, легкі, м’які і легкоплавкі, легко ріжуться ножем, мають гарну електро- й теплопровідність, незначна густина (легші за воду). Їх твердість і температура плавлення закономірно знижуються від лілію до цезію.

Li, Na, K, Rb, Cs, t°_кип і t°_{плавлення} зменшуються (зі збільшенням атомної маси), густина збільшується, активність підвищується (щодо кисню й води).

 

		Властивості лужних металів
Характеристики			Літій	Натрій	Калій	Рубідій	Цезій		Францій
Символ			Li	Nа	К	Rb	Сs		Fr
Атомна маса			6,94	22,99	39,10	85,47	132,91		1223
Порядковий номер			3	11	19	37	55		87
Валентність			І	1	І	І	І		І
Радіус атома, нм			0,156	0,192	0,238	0,251	0,271
Густина, г/см3			0,53	0,97	0,86	1,52	1,87
Температура плавлення, °С			179	97,8	6305	39	28,5
Температура кипіння, °С			1 340	883	760	696	708
Агрегатний стан (н.у.)			Твердий	Твердий	Твердий	Твердий	Твердий		Твердий
Колір полум'я			Червоно-коричневий	Жовтий	Фіолетовий	Червоний	Фіолетовий

Усі лужні метали зберігають під шаром гасу. Солі Рубідію і Цезію не відрізняються від звичайної кухонної солі. Їдкий цезієвий луг та їдкий рубідієвий луг були слизькими на дотик і мильними, подібно до їдкого натру та їдкого калію.

Хімічні властивості.

При хімічних реакціях атоми лужних металів віддають електрони зовнішнього енергетичного рівня і є відновниками. В усіх сполуках виявляють валентність -1. Зі збільшенням радіусів атомів енергія іонізації атомів зменшується і, як правило збільшуються їх хімічна активність.

Лужні метали енергійно реагують з усіма неметалами (лужні метали - Ме):

З водою літій реагує повільно, натрій значно швидше, а калій так швидко й виділяє стільки тепла, що водень, виділяючись, загоряється.

Взаємодія натрію з водою

 

Li, Na, K, загоряються на повітрі лише за нагрівання, а метали з більшою атомною масою без нагрівання.

 В реакціях з киснем при горінні, лише Літій утворює оксид:

Решта лужних металів утворюють пероксиди:

                                   Натрій пероксид

 

Метали можуть взаємодіяти одне з одним і утворювати так звані інтерметалічні сполуки, або металіди. Багато з них має важливе технічне значення. Металід SmCo₅ – найкращий матеріал для сильних магнітів. Металів Nb₃Ge – рекордсмен по надпровідності, AlSb i InSb – чудові напівпровідники.

Застосування.

 Li  – охолоджувач в ядерних реакторах;

  - в металургії для видалення азоту, сірки;

  - для отримання тритію:

 Na - охолоджувач в ядерних реакторах у вигляді сплаву з калієм;

  - в сплавах (з свинцем) для вкладишів підшипників;

  - каталізатор в багатьох органічних синтезах;

  - відновник при отриманні деяких тугоплавких металів;

  - для отримання пероксиду натрію: Na₂О₂;

  - виробництво мила.

 

К - охолоджувач в ядерних реакторах у вигляді сплаву з натрієм;

- для отримання пероксиду калію К₂О₂ – використовується на підводних човнах і космічних кораблях для поглинання СО₂ і регенерації кисню, для тієї ж цілі пригодний Na₂О₂;

- в деяких органічних синтезах;

- виробництво мила.

 Рубідій і цезій використовують для виготовлення фотоелементів – приборів безпосередньо перетворюючих світлову енергію у електричну.

 

2. Галогени

Галогени – F, СІ, Вг, І, Аt – типові неметали, у періодичній системі розташовані в VII групі головної підгрупи. Їх назва походить від слів галос - «сіль» і ген - «той, що народжує».

Прості речовини F, СІ, Вг, І, Аt – складаються із двохатомних молеку F₂, СІ₂, Вг₂, І₂, Аt₂.

 

Характеристики	Флуор	Хлор	Бром	Іод	Астат
Символ	F	СІ	Вг	І	Аt
Атомна маса	19,00	35,45	79,90	126,90	210
Порядковий номер	9	17	35	53	85
Валентність	І	І	І	І	І
Радіус атома, нм	0,071	0,099	0,114	0,133
Густина, г/см3	1,11	1,56	3,12	4,94
Температура плавлення, °С	-220.	-101	-7	114
Температура кипіння, °С	-188	-34	59	186
Агрегатний стан (н. у.)	Газ	Газ	Рідина	Твердий
Колір	Зеленкувато-жовтий	Жовто-зеленкуватий	Червоно-бурий	Темно-фіолетовий

Флуор – газ ясно-зеленого кольору, дуже отруйний. Активний неметал (у флуорі навіть вода горить), реагує з воднем за значного охолодження в темряві.

Хлор – важкий газ зеленого кольору з різким запахом, отруйний, за звичайних умов реагує з воднем-дуже повільно, а за температури або на світлі – з вибухом:

Н₂ + СІ₂ = 2НС1

Бром – важка темно-коричнева рідина, дуже активний неметал, але менш активний, ніж хлор. З воднем реагує виключно за нагрівання.

Іод – темно-фіолетові кристали, активний неметал, найменш активний уряді галогенів, реакція з воднем навіть за нагрівання оборотна.

Запишемо кілька рівнянь, що характеризують хімічні властивості галогенів.

2Al + 3Br₂ → 2AlBr₃

2Na + Cl₂ → 2NaCl

2Al + 3I₂ → 2AlI₃ (kat H₂O)

 

3. Інертні елементи

Інертні елементи – це елементи головної підгрупи VIII групи періодичної системи. Не, Nе, Аг, Кг, Хе, Rn

 

Інертні гази
Не	Nе	Аг	Кг	Хе	Rn
- безбарвні гази - без запаху і смаку - помірно розчинні у воді - за значного охолодження переходять у рідкий і твердий стани.

 

З моменту відкриття газів – гелію, неону, аргону, криптону, ксенону та радону хіміки уперто й завзято боролися з їх пасив­ністю. Діяли на них активними металами і неметалами, агресив­ними хімічними сполуками, розжарювали до температури кілька тисяч градусів, охолоджували мало не до абсолютного нуля, діяли світлом і електричним струмом. Але марно. «Хімічні ледарі» не здавались, вони нізащо не хотіли вступати в хімічні реакції. Зневірившись, хіміки втратили будь-яку надію на успіх і зро­били висновок, що інертні гази взагалі нездатні до утворення хімічних сполук. Така слава зберігалась за ними донедавна.

Сполуками «хімічних ледарів» марили не тільки вчені, але й письменники-фантасти. У романі «Війна світів» англійський письменник Г. Уеллс розповідає про війну, розв'язану косміч­ними пришельцями-марсіанами на Землі. На румовищах своєї колишньої цивілізації земляни несподівано знаходять чорну ре­човину – смертоносну отруту, яка, буцімто, виявилась хімічною сполукою «ледачого газу» - аргону...

 

Хімічні сполуки Не та Nе не відомі, тому їх називають інертними, у той час як Кг і Хе утворюють хімічні сполуки.

 

«Штурм інертності благородних газів»

 

Що за горді, наче ружі,

 І до всіх завжди байдужі,

Елементи в восьмій групі

Є у головній підгрупі?

Це спокійні, благородні

Гази, що з усіма згодні,

В поведінці неактивні,

У житті вони пасивні.

В назві їх ці всі моменти,

Це – інертні елементи.

 

Цікаво знати Гелій вчені спочатку виявили на Сонці, досліджуючи його спектр, і тільки через 13 років на Землі.

 

З кожним роком розширюється сфера застосування інертних газів. Легкість і негорючість гелію використовують для заповнення ним повітряних куль і дирижаблів. В інертному середовищі аргону здійснюють електрозварювання металів, що легко окиснюються. Неоном, аргоном, криптоном і ксеноном заповнюють електричні лампочки. Суміш гелію з киснем застосовують для дихання під час підводних робіт. Якщо крізь розріджені інертні гази пропускати електричний струм, то вони випромінюють світло різного забарвлення. Наприклад, аргон дає синє світіння, неон – червоне, тому їх використовують для світлових реклам і в маяках.

 

ІV. Підсумок уроку.

 

V. Домашнє завдання.