Физико-химические свойства .Металлы.

Теплопроводность и Электропроводность

металлов объясняется наличием в их структуре подвижных свободных электронов

Высокая электропроводность и теплопроводность уменьшается в ряду металлов: Аg Сu Аu Аl Мg Zn Fе РЬ Hg

При нагревании электропроводность уменьшается, т.к. с повышением температуры усиливаются колебания атомов и ионов в узлах кристаллической решетки, что затрудняет направленное движение "электронного газа".

Свойства

Особенности

Металлический блеск

Примеры

Способность отражать солнечный свет

Плотность

Применение

Наиболее блестящими металлами являются Hg, Ag, Pd

Лёгкие – имеют плотность меньше 5 г/см 3

Na, K, Ba, Mg, Al. Самый лёгкий металл – литий с плотностью 0,533 г/см 3

Пластичность

Изготовление зеркал

Тяжёлые – имеют плотность больше 5 г/см 3

Способность изменять форму без разрушений

Твёрдость

Sn, Fe, Zn, Au, Pb, Hg. Самый тяжёлый – осмий с плотностью 22,5 г/см 3

Изготовление облицовки, деталей самолётов

Использование в сплавах

Наиболее пластичные – Au, Cu, Ag. Хрупкие – Zn, Sn, Bi, Mn

Мягкие – режутся ножом

Температура плавления

Твёрдые – сравнимы по твёрдости с алмазом

Формовка, сгибание труб, изготовление проволоки

Na, K, In

Самый твёрдый – хром, режет стекло

Легкоплавкие – Т пл. ниже 1000°С

Изготовление мыла, стекла, удобрений

Теплопроводность

Hg (38,9°С),Ga (29,78°С),Cs,Zn

Тугоплавкие – Т пл. выше 1000°С

Изготовление несущих конструкций

Электропроводность

Cr (1890°С), Mo V Наиболее тугоплавкий – вольфрам (3420°С)

Способность передавать тепло другим телам

Производство радиотехники, жести

Способность проводить электрический ток за счёт свободных электронов

Лучше всего проводят ток и тепло Ag, Cu, Au, Al

Изготовление ламп накаливания

Приготовление пищи в металлической посуде

Передача электричества по проводам

Металлы

Цветные

(все остальные)

Черные

(железо и его сплавы)

Золото, серебро, платину и некоторые другие металлы относят к драгоценным металлам.

На двух демонстрационных столиках насыпано горкой небольшое количество порошка двух металлов, одинаковых по цвету – железо и цинк.

Вопрос: как определить каждый из металлов?

На двух демонстрационных столиках насыпано горкой небольшое количество порошка двух металлов, одинаковых по цвету – железо и цинк.

Вопрос: как определить каждый из металлов?

В два стакана с горячей водой опустить две ложки – серебряную и из нержавейки.

Вопрос: что должно измениться и почему это происходит?

Взять небольшой кусочек щелочного металла (например, натрия) и разрезать его ножом, что объясняется его мягкостью.

Вопрос: можно ли таким способом разрезать хромированную деталь?

Общие химические свойства металло в

О

?

Как ведут себя металлы в этом мире, с какими веществами они взаимодействуют и каким должно быть их практическое применение? 

От чего зависят химические свойства металлов? 

Химические свойства металлов обусловлены :

1. Большим радиусом.

2. Небольшим числом электронов на внешнем уровне.

3. С точки зрения окислительно-восстановительных процессов, в реакциях металлы являются только восстановителями, т.к их атомы легко отдают электроны, превращаясь при этом в положительно заряженные ионы – катионы.

Ме 0  – nе -  →Ме n+ .

По активности в водных растворах металлы расположены в

В этот ряд, составленный русским химиком Н.Н. Бекетовым, включен также неметалл водород. 

Активность металлов убывает слева направо.

Li, K, Na, Ca, Ba, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb H 2 Cu, Hg, Ag, Pt, Au

Активные металлы Металлы средней активности Неактивные металлы

• Металлы, до алюминия называют активными металлами.
• Металлы, после алюминия до водорода называют металлами средней активности
• Металлы, после водорода , называют неактивными металлами .

Химические свойства металлов.

• С простыми веществами.

Металлы взаимодействуют с кислородом, образуя оксиды.

-На воздухе щелочные металлы(кроме лития) мгновенно окисляются, образуя пероксиды.

Поэтому их хранят под слоем органических растворителей (керосин и др.).

2Na + O 2  = Na 2 O 2 -1 (пероксид натрия)

-Оксид натрия может быть получен при прокаливании пероксида натрия с натрием:

Na 2 O 2 -1 +2 Na = 2 Na 2 O -2

-Железо с кислородом при нагревании образует смешанный оксид

Fe 3 O 4   (железную окалину):

-Металлы неактивные – Ag, Au, Pt - с кислородом не взаимодействуют , т.е. не окисляются

Горение магния может быть использовано в промышленности и пиротехнике. Например, магниевые факелы используются для подсветки сцен и фотосъемки, а магний-алюминиевые сплавы широко применяются в авиационной и автомобильной промышленности благодаря своей легкости и прочности.

Реакция горения меди на воздухе важна для промышленности, так как на её основе происходит производство оксида меди и медного купороса.

Горение меди способствует образованию оксида меди, который используется в качестве катализатора в производстве многих важных химических соединений, включая формальдегид, уксусную кислоту, метанол, димер капроновой кислоты и др.

--используется для очистки металлических поверхностей, таких как медные провода, от окислов и других нечистот. Очищенная поверхность позволяет проводить электричество более эффективно и предотвращает повреждения проводов, что имеет большое значение для электрических машин и оборудования.

-используется в качестве теплоисточника при промышленных процессах, где требуется высокая температура, например, при производстве керамики, стекла или цемента.

2

Как протекает реакции железа(II) и железа(III) с неметаллами?

Например:

Fe + Cl 2 0 =?

Fe + S 0 =?

Окислительные свойства атомов, т.е. способность принимать ē, характерны только для НеМе и изменяются в ПСХЭ периодически: в периодах возрастают

Обрати внимание!

Если металл проявляет разные степени окисления, то в этом случае образование определённого продукта реакции будет зависеть от окислительных свойств неметалла.

Поэтому в первом случае железо с хлором образует хлорид железа(III),т.к. хлор – сильный окислитель, а вот с серой – только сульфид железа(II),ибо сера уже менее сильный окислитель.

2Fe 0 + 3Cl 2 0 = 2Fe +3 Cl 3 -1

Fe 0 + S 0 = Fe +2 S -2

45

Допишите уравнения реакций, расставьте коэффициенты.

№

Химические свойства металлов

1.Взаимодействие с кмслородом

1 вариант

2 вариант

Li + O 2  =

бромиды

Al +  O 2  =

гидриды

Al + Br 2 =

нитриды, карбиды

Na + Cl 2 =

Na + H 2 =

Ca + H 2 =

Li + N 2 =

Al + C =

Химические свойства металлов

1.Взаимодействие с кислородом

1 вариант

2 вариант

4Li + O 2 = 2Li 2 O

бромиды

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

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

гидриды

нитриды

2Na + Cl 2 = 2NaCl

2Na + H 2 = 2NaH

Ca + H 2 +СaH 2

6Li + N 2 = 2Li 3 N

карбиды

4Al + 3C → Al 4 C 3

Химические свойства металлов.

II.Со сложными веществами.

«Как вы думаете ?» …  имеет ли смысл фраза, которую мы слышали в сказке:

«К морю синему пошли и море синее зажгли?».

Как металлы реагируют с водой ?

• Щелочные и щелочноземельные металлы образют щелочи и выделяя водород ,

Ва + 2Н 2 O = Ва(ОН) 2 + Н 2

• Менее активные металлы при повышенной температуре, образуют оксид металла и выделяется водород :

Zn + Н 2 O = ZnО + Н 2

• Неактивные металлы, стоящие после водорода, с водой не реагируют.

Обрати внимание!

Например, раскалённое железо реагирует с водяным паром, образуя смешанный оксид — железную окалину Fe₃O₄ и водород:

3Fe+4H₂O→FeO⋅Fe₂O₃+4H₂

В воде в присутствии кислорода или во влажном воздухе железо медленно окисляется (корродирует):

4Fe  +  3O 2    +  6H 2 O   →  4Fe(OH) 3

Допишите уравнения реакций, расставьте коэффициенты.

Химические свойства металлов

1 вариант

2.Взаимодействие металлов с водой

2 вариант

Na + H 2 O =

Cr + H 2 O =

Ni + Н 2 O =

Li + H 2 O =

Химические свойства металлов

1 вариант

2.Взаимодействие металлов с водой

2 вариант

2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2

2Cr + 3H 2 O = Cr 2 O 3 + 3H 2

Ni + Н 2 O = NiО + Н 2

2Li + 2H 2 O = 2LiOH + H 2

Демонстрационный опыт:

Взаимодействие цинка, железа, меди с соляной кислотой. 

  Zn + HCl =

  Fe + HCl =

Cu + HCl =

Zn + 2HCl → ZnCl 2  + H 2

Fe + 2HCl → FeCl 2  + H 2

Cu + HCl → не идёт

Это свойство используется для получения водорода в лаборатории.

Условия, при которых металлы взаимодействуют с растворами кислот, если при этом окислителем является водород:

• если металл активней водорода;
• если металл не щелочной;
• если образуется растворимая соль;
• если в реакцию вступает растворимая кислота.

Демонстрационный опыт:

Запись в тетрадях уравнений реакций, наблюдения

Fe + CuSO 4  =

FeCl 2  + Cu =

Fe + CuSO 4  → FeSO 4  + Cu

FeCl 2  + Cu → не идет

Условия, при которых металлы взаимодействуют с растворами солей:

• если металл активней металла соли;
• если металл не щелочной;
• если в реакцию вступают и образуются растворимые соли.

Химические свойства металлов

1 вариант

3.Взаимодействие металлов с разбавленными кислотами

2 вариант

Аl + НСl =

Аg + НСl =

Нg + НСl =

4.Взаимодействие металлов с солями

Cr + НСl=

Ag + CuCl 2 =

Cu + AgNO 3 =

Zn + CuSO 4 =

FeCl 3 + Нg=

Химические свойства металлов

1 вариант

3.Взаимодействие металлов с разбавленными кислотами

2 вариант

2Аl + 6НСl = 2АlСl 3 + 3Н 2

Аg+ НСl =

Нg+ НСl =

4.Взаимодействие металлов с солями

2Cr+ 6НСl= 2CrСl 3 + 3Н 2

Ag + CuCl 2- =

Cu+2AgNO 3 =2Ag+Cu(NO 3 ) 2

Zn + CuSO 4 = ZnSO 4 + Cu

FeCl 3 + Нg=

При оценке выполнения заданий рекомендуется руководствоваться следующими критериями:

Количество баллов

Оценка

9 - 10

5 (отлично)

7 – 8

4 (хорошо)

5 – 7

3 (удовлетворительно)

0 -4

2 (неудовлетворительно)

Физминутка

Пришло время немного отдохнуть!

Мы все вместе улыбнемся,

Подмигнем слегка друг другу,

Вправо, влево повернемся (повороты влево- вправо)

И кивнем затем по кругу. (наклоны влево-вправо)

Все идеи победили,

Вверх взметнулись наши руки. (поднимают руки вверх- вниз)

Груз забот с себя стряхнули

И продолжим путь науки. (встряхнули кистями рук)

Применение металлов

•   Конструкционные материалы .

Металлы и их сплавы - один их главных конструкционных материалов современной цивилизации. Это определяется прежде всего их высокой прочностью, однородностью и непроницаемостью для жидкостей и газов. Кроме того, меняя рецептуру сплавов, можно менять их свойства в очень широких пределах.  Электротехнические материалы.

• Электротехнические материалы.

Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п.).

• Инструментальные материалы.

Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном это инструментальные стали и твердые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика.

Основные отрасли применения

Отрасль

Химическая промышленность

Производство

Металлы

Катализаторы, соли, щёлочи

Пищевая промышленность

Pt, Fe, Ni, K

Поваренная соль (NaCl),

Металлургия

сода (Na 2 CO 3 , NaHCO 3 )

Na, Ca, Ag

Сплавы, покрытия, детали разной формы, проволока, облицовка, строительные материалы и инструменты

Приборостроение

Ювелирная промышленность

Fe, Cr, Ni, W, Mo

Микросхемы, фотоэлементы, датчики

Cs, Co, Ni, Cu

Украшения

Медицина

Au, Pt, Ag

Протезы

Ti, Ni, Au

Тест проверочный на платформе ДО.

Умения

Уровень достижения

Я это умею

1. Умею описывать положение металла в периодической системе

Мне не все понятно

2. Могу описывать физические свойства металлов

Мне требуется помощь

3. Умею писать уравнения химических реакций взаимодействия металлов

Домашнее задание:

Изучить материал лекции.

Подготовить разработку мини-проекта об использовании конкретного металла или сплава в специальности с необходимых объяснений.