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

Зміна електропровідності металу при його нагріванні та охолодженні

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 і сполуках, і у вільному вигляді.

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

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

3. Шляхетні – у вільному вигляді ( Au , Pt , Ag )

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ

Загальні Хімічні властивостіметалів 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 =

Fe + Pb(NO 3) 2 =

№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 =

Ag + H 2 SO 4 (k) =

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

Заряд ядра	Li…Rb	Na…Al	Ca…K
Число енергетичних рівнів	Li…Rb	Na…Al	Ca…K
Число зовнішніх електронів	Li…Rb	Na…Al	Ca…K
Радіус атома	Li…Rb	Na…Al	Ca…K
Відновлювальні властивості	Li…Rb	Na…Al	Ca…K

№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

1.Виберіть групу елементів, в якій знаходяться лише метали: А) Al, As, P; Б) Mg, Ca, Si; В) 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; В) 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 єспільними для всіх металів: А) електропровідність, Б) теплопровідність, в) тверде агрегатний станза нормальних умов, Г) металевий блиск

Частина В. Відповіддю до завдань цієї частини є набір букв, які слід записати Встановіть відповідність. Зі збільшенням порядкового номераелемента в головній підгрупі II групи Періодичної системи властивості елементів і речовин, що утворюються ними, змінюються наступним чином:

1. Які особливості будови атомів металів визначають їх відновлювальні властивості?

Відновлювальні властивості металів визначаються здатністю віддавати електрони зовнішнього шару. Чим легше атом віддає електрони зовнішнього шару, тим сильнішим відновником є.

2. Назвіть хімічний елемент, який утворює просту речовину — найактивніший метал. Обґрунтуйте свій вибір.

Найактивніший метал - Франції (Fr).

Францій найлегше віддає електрон зовнішнього шару. Він має найбільший атомним радіусомтому енергія взаємодії ядра атома із зовнішньої електронною оболонкоюмала.

3. Як узгоджується твердження про те, що метали виявляють лише відновлювальні властивості і, отже, при цьому окислюються, з процесом, який можна відобразити за допомогою рівняння: Назвіть цей процес. У яких формах існування хімічного елемента є мідь? Для якої форми існування хімічних елементівсправедливо зазначене вище твердження?

Метали виявляють відновлювальні властивості у нульовому ступені окислення, тобто. сам метал може бути лише відновником. Наведений процес-приклад окислення Cu2+ до Cu0. У цьому прикладі мідь виступає як катіона.

Вступ

Метали – прості речовини, що мають у звичайних умовах характерні властивості: високі електропровідність і теплопровідність, здатність добре відображати світло (що обумовлює їх блиск і непрозорість), можливість приймати потрібну формупід впливом зовнішніх сил (пластичністю). Існує й інше визначення металів – це хімічні елементи, що характеризуються здатністю давати зовнішні (валентні) електрони.

Зі всіх відомих хімічних елементів близько 90 є металами. Більшість неорганічних сполук- Це з'єднання металів.

Існує кілька типів класифікації металів. Найбільш чіткою є класифікація металів відповідно до їх положення періодичної системихімічних елементів – хімічна класифікація

Якщо «довгому» варіанті періодичної таблиці провести пряму лінію через елементи бор і астат, то ліворуч від цієї лінії розташуються метали, а праворуч від неї – неметали.

З погляду будови атома метали под-деляют на неперехідні і перехідні. Не-перехідні метали розташовуються в головних підгрупах періодичної системи і характеризуються тим, що в їх атомах відбувається послідове заповнення електронних рівнів s і р. До неперехідних металів відносять 22 елементи головних підгруп: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Po.

Перехідні метали розташовуються в побічних підгрупах і характеризуються заповненням d - або f -електронних рівнів. До d-елементів відносяться 37 металів побічних підгруп б: Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Sc, Y, La, Ac, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo , W, Sg, Mn, Tc, Re, Bh, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Hs, Mt.

До f-елементів відносяться 14 лантаноїдів (Се, Рr, Nd, Рm, Sm, Еu, Gd, Тb, D у, Але, Ег, Тm, Уb, Lu) і 14 актиноїдів (Тh, Ра, U, Np, Рu, Аm, Сm, Вk, Сf, Еs, Fm, Мd, No, Lr).

Серед перехідних металів виділяють також рідкоземельні метали (Sc, Y, La і лан-таноїди), платинові метали (Ru, Rh, Pd, Оs, Ir, Рt), трансуранові метали (N р і елементи з більшою атомною масою).

Крім хімічної існує також, хоч і не загальноприйнята, але здавна технічна класифікація металів, що склалася. Вона не така логічна, як хімічна, - в основі її лежить то одна, то інша практично важлива ознака металу. Залізо та сплави на його основі відносять до чорних металів, усі інші метали – до кольорових. Розрізняють легкі (Li , Ве, Мg , Ті та ін) і важкі метали (Мn , F е, Со, Ni , Сu , Zn , Сd , Hg , Sn , Рb та ін), а також групи тугоплавких (Тi , Zr, Hf, V, Nb, Та, Сr, Мо, W, R е), дорогоцінних (Аg, Аu, платинові метали) і радіоактивних (U, Тh, N р, Рu та ін) металів. У геохімії виділяють також розсіяні (Ga, Ge, Hf, Re та ін) і рідкісні (Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Re та ін) метали. Як бачимо між групами чітких кордонів немає.

Історична довідка

Незважаючи на те, що життя людського суспільства без металів неможливе, ніхто точно не знає, коли і як людина почала вперше ними користуватися. Найдавніші дійшли до нас письмена розповідають про примітивних майстерень, у яких виплавили метал і виготовляли з нього вироби. Отже, людина опанувала метали раніше, ніж писемність. Розкопуючи стародавні поселення, археологи знаходять знаряддя праці та полювання, якими користувався чоловік у ті далекі часи, - ножі, сокири, наконечники для стріл, голки, рибальські гачки та багато іншого. Чим стародавнє поселення, Тим грубіше і примітивні були вироби людських рук. Найдавніші вироби з металів були знайдені при розкопках поселень, що існували близько 8 тисяч років тому. Це були в основному прикраси із золота та срібла та наконечники стріл та копій із міді.

Грецьке слово «металон» спочатку означало копальні, копальні, звідси і стався термін «метал». У давнину вважалося, що існує тільки 7 металів: золото, срібло, мідь, олово, свинець, залізо і ртуть. Це число співвідносилося з числом відомих тоді планет-Сонцем (золото), Місяцем (срібло), Венерою (мідь), Юпітером (олово), Сатурном (свинець), Марсом (залізо), Меркурієм (ртуть) (див. малюнок) . За алхімічними уявленнями, метали зароджувалися в земних надрах під впливом променів планет і поступово вдосконалювалися, перетворюючись на золото.

Людина спочатку опанувала самородними металами - золотом, сріблом, ртуттю. Першим штучно отриманим металом була мідь, потім вдалося освоїти отримання сплаву міді соловом - бронзи і тільки пізніше - заліза. У 1556 р. у Німеччині було видано книгу німецького металурга Г. Агриколи «Про гірниче ді-ле і металургії» - перший детальний посібник з отримання металів, що дійшов до нас. Щоправда, на той час свинець, олово та вісмут ще вважали різновидами одного металу. У 1789 р. французький хімік А. Лавуазьє у своєму посібнику з хімії дав список простих речовин, до якого включив усі відомі тоді метали - сурму, срібло, вісмут, кобальт, олово, залізо, марганець, нікель, золото, пла -Тину, свинець, вольфрам та цинк. У міру розвитку методів хімічного дослідження число відомих металів стало швидко зростати. У 18 в. було відкрито 14 металів, у 19 ст. - 38, у 20 ст. – 25 металів. У першій половині 19 ст. були відкриті супутники платини, отримані шляхом електролізу лужні і лужноземельні метали. У середині століття методом спектрального аналізу було відкрито цезій, рубідій, талій та індій. Блискуче підтвердилося існування металів, передбачених Д. І. Менделєєвим на основі його періодичного закону (це галій, скандій і германій). Відкриття радіоактивності наприкінці 19 в. спричинило пошуки радіоактивних металів. Нарешті, шляхом ядерних перетворень у середині 20 в. були отримані не існуючі в природі радіоактивні метали, зокрема трансуранові елементи.

Фізичні та хімічні властивості металів.

Всі метали - тверді речовини (крім ртуті, яка за звичайних умов рідка), вони відрізняються від неметалів особливим виглядомзв'язку (металевий зв'язок). Валентні електрони слабо пов'язані з конкретним атомом, і всередині кожного металу існує так званий електронний газ. Більшість металів мають кристалічну структуру, і метал можна представити як «жорсткі» кристалічні ґрати з позитивних іонів (катіонів). Ці електрони можуть більш-менш пересуватися металом. Вони компенсують сили відштовхування між катіонами і тим самим пов'язують їх у компактне тіло.

Всі метали мають високу електричну провідність (тобто вони провідники на відміну від неметалів-діелектриків), особливо мідь, срібло, золото, ртуть і алюміній; висока і теплопровідність металів. Відмінною властивістю багатьох металів є їх пластичність (ковкість), внаслідок чого вони можуть бути прокатані в тонкі листи (фольгу) і витягнуті в дріт (олово, алюміній та ін), проте зустрічаються і досить крихкі метали (цинк, сурма , Висмут).

У промисловості часто використовують не чисті метали, які суміші, звані сплавами. У сплаві властивості одного компонента зазвичай успішно доповнюють властивості іншого. Так, мідь має невисоку твердість і малопридатна для виготовлення деталей машин, сплави ж міді з цинком, які називаються латунню, є вже досить твердими і широко використовуються в машинобудуванні. Алюміній має гарну пластичність і достатню легкість (малу щільність), але занадто м'який. На його основі готують сплав аюралюмін (дюраль), що містить мідь, магній та марганець. Дюралюмін, не втрачаючи властивостей свого алюмінію, набуває високої твердості і тому використовується в авіаційної техніки. Сплави заліза з вуглецем (і добавками інших металів) – це відомі чавун та сталь.

Метали дуже сильно розрізняються за щільністю: у літію вона майже вдвічі менша, ніж у води (0,53 г/см), а у осмію - більш ніж у 20 разів вище (22,61 г/см3). Відрізняються метали і за твердістю. Найм'якіші – лужні метали вони легко ріжуться ножем; найтвердіший метал – хром – ріже скло. Велика різниця температур плавлення металів: ртуть - рідина за звичайних умов, цезій і галій плавляться при температурі людського тіла, а тугоплавкий метал - вольфрам має температуру плавлення 3380 °З. Метали, температура плавлення яких вище 1000 ° С, відносять до тугоплавких металів, нижче - до легкоплавких. При високих температурах метали здатні випускати електрони, що використовується в електроніці та термоелектричних генераторах для прямого перетворення теплової енергії на електричну. Залізо, кобальт, нікель і гадолиній після поміщення їх у магнітне поле здатні постійно зберігати стан намагніченості.

Металам притаманні деякі та хімічні властивості. Атоми металів порівняно легко віддають валентні електрони та переходять у позитивно заряджені іони. Тому метали є відновниками. У цьому, власне, і полягає їхня головна і найбільш загальна хімічна властивість.

Очевидно, метали як відновники будуть вступати в реакції з різними окислювачами, серед яких можуть бути прості речовини, кислоти, солі менш активних металів та деякі інші сполуки. З'єднання металів з галогенами називаються галогенідами, з сіркою - сульфідами, з азотом - нітридами, з фосфором - фосфідами, з вуглецем - карбідами, з кремнієм - силіцидами, з бором - боридами, з воднем - гідридами і т. д. Багато з цих сполук знайшли важливе застосування в новій техніці. Наприклад, бориди металів використовуються в радіоелектроніці, а також в ядерній техніці в якості матеріалів для регулювання нейтронного випромінювання та захисту від нього.

Під дією концентрованих кислот-окислювачів на деяких металах також утворюється стійка оксидна плівка. Це називається пасивацією. Так, у концентрованій сірчаній кислоті пасивуються (і не реагують з нею) такі метали, як Ве, Вi, Со, Fе, Mg, і Nb, а в концентрованої азотної кислоти - метали Аl, Ве, Вi , З, Сг, F е, Nb, Ni, Рb, Тh і U.

Чим лівіше розташований метал у цьому ряду, тим більшими відновними властивостями він володіє, тобто легше окислюється і переходить у вигляді катіону в розчин, зате важче відновлюється з катіона у вільний стан.

У ряд напруг вміщено один неметал - водень, оскільки це дозволяє визначити, чи буде даний метал реагувати з кислотами - неокислювачами у водному розчині (точніше - окислюватися катіонами водню Н +). Наприклад, цинк реагує з хлороводневою кислотою, тому що в ряді напруг він стоїть лівіше (до) водню. Навпаки, срібло не переводиться в розчин хлороводневою кислотою, оскільки воно стоїть у ряді напруг правіше (після) водню. Аналогічно поводяться метали в розведеній сірчаній кислоті. Метали, що стоять у ряді напруг після водню, називають благородними (Ag, Pt, Au та ін.)

Періодична системаД. І. Менделєєвапідрозділяється на... період (за винятком першого) починається лужним металомта закінчується благородним газом. Елементи 2

Періодична системаелементів Менделєєва

Реферат >> Хімія

ІІ. Періодичнийзакон та Періодична системахімічних елементів Відкриття Д.І. Менделєєвим Періодичногозакону Структура Періодичною системиа) ... - неметал, а вісмут - метал). У Періодичною системітипові металирозташовані в ІА групі (Li ...

ПеріодичнийЗакон Д.І. Менделєєва (2)

Біографія >> Біологія

З'єднань. Він визначив, що металіввідповідають основні оксиди та основи, ... та гідроксидів у деяких металіввносило плутанину. Класифікація була... атомів хімічних елементів у Періодичною системіД.І. Менделєєвазмінюються монотонно, тому...

Періодична системата її значення у розвитку хімії Д.І. Менделєєва

Реферат >> Хімія

Періодів відносяться до s-елементів (лужні та лужноземельні. метали), що становлять Ia- та IIa-підгрупи (виділені... наукова основа викладання хімії. Висновок) Періодична системаД. І. Менделєєвастала найважливішою віхою у розвитку атомно...

Б проБільшість відомих хімічних елементів утворює прості речовини метали.

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.

Мал. 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 електрони атомів 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. Мал. 2.

Мал. 2. Зміна металевих властивостей у періодах

У головних підгрупахзверху 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. Мал. 3.

Мал. 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 за звичайних умов практично 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 в природі і зустрічаються майже завжди в самородному стані(Мал. 4). Незважаючи на високу стійкість до корозії-окислення, ці метали все ж таки утворюють оксиди та інші. хімічні сполуки, наприклад, всім відомі солі хлориди та нітрати срібла.

Мал. 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. - М: 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 Умеренков, 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 версія журналу «Хімія та 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. - М: 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.

Положення металів у періодичній системі

Якщо таблиці Д. І. Менделєєва провести діагональ від бору до астату, то головних підгрупах під діагоналлю виявляться атоми-метали, а побічних підгрупах все елементи ― метали. Елементи, розташовані поблизу діагоналі, мають подвійні властивості: у деяких своїх з'єднаннях поводяться як метали; у деяких – як неметали.

Будова атомів металів

У періодах та основних підгрупах діють закономірності у зміні металевих властивостей.

Атоми багатьох металів мають 1, 2 або 3 валентні електрони, наприклад:

Na (+ 11): 1S2 2S22p6 3S1

Са (+ 20): 1S2 2S22p6 3S23p63d0 4S2

Лужні метали (1 група, головна підгрупа): nS1.

Лужно-земельні (2 група, головна підгрупа): nS2.

Властивості атомів-металів знаходяться в періодичній залежності від їхнього розташування в таблиці Д. І. Менделєєва.

https://pandia.ru/text/78/392/images/image002_81.jpg" width="298" height="113">

а ― мідь; б - магній; в ― α-модифікація заліза

Атоми металів прагнуть віддати зовнішні електрони. У шматку металу, злитку або металевому виробі атоми металу віддають зовнішні електрони і посилають їх у цей шматок, злиток або виріб, перетворюючись при цьому на іони. Електрони, що «відірвалися», переміщаються від одного іона до іншого, тимчасово знову з'єднуються з ними в атоми, знову відриваються, і цей процес відбувається безперервно. Метали мають кристалічні грати, у вузлах яких знаходяться атоми або іони (+); між ними є вільні електрони (електронний газ). Схему зв'язку в металі можна відобразити так:

М0 ↔ nē + Мn+,

атом - іон

де n― число зовнішніх електронів, що беруть участь у зв'язку (у Na ― 1 ē, у Са ― 2 ē, у Al ― 3 ē).

Спостерігається цей тип зв'язку в металах - простих речовин-металах і в сплавах.

Металевий зв'язок - це зв'язок між позитивно зарядженими іонами металів і вільними електронами кристалічні гратиметалів.

Металевий зв'язок має деяку схожість з ковалентною, але й деяку відмінність, оскільки металевий зв'язок заснований на усуспільненні електронів (подібність), в усуспільненні цих електронів беруть участь усі атоми (відмінність). Саме тому кристали з металевим зв'язком пластичні, електропровідні та мають металевий блиск. Однак у пароподібному стані атоми металів пов'язані між собою ковалентним зв'язком, пари металів складаються з окремих молекул (одноатомних та двоатомних).

Загальна характеристика металів

Здатність атомів віддавати електрони (окислятися)	← Зростає
Взаємодія з киснем повітря	Швидко окислюються за нормальної температури	Повільно окислюються при звичайній температурі або при нагріванні	Чи не окислюються
Взаємодія з водою	При звичайній температурі виділяється Н2 і утворюється гідроксид	При нагріванні виділяється Н2	Н2 із води не витісняють
Взаємодія з кислотами	Витісняють Н2 із розведених кислот	Не витісняють Н2 із розведених кислот
Реагують із конц. та розб. HNO3 та з конц. H2SO4 при нагріванні	З кислотами не реагують
Знаходження у природі	Тільки у з'єднаннях	У з'єднаннях та у вільному вигляді	Головним чином у вільному вигляді
Способи отримання	Електроліз розплавів	Відновленням вугіллям, оксидом вуглецю(2), алюмотермія або електроліз водних розчинів солей
Здатність іонів приєднувати електрони (відновлюватись)	Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
Зростає →

Електрохімічний ряд напруги металів. Фізичні та хімічні властивості металів

Загальні Фізичні властивостіметалів

Загальні фізичні властивості металів визначаються металевим зв'язком та металевими кристалічними гратами.

Ковкість, пластичність

Механічне вплив на кристал металу викликає усунення шарів атомів. Так як електрони в металі переміщуються по всьому кристалу, розриву зв'язків не відбувається. Пластичність зменшується в ряду Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe. Золото, наприклад, можна прокочувати в листи завтовшки не більше 0,001 мм, які використовують для позолоти різних предметів. Алюмінієва фольгаз'явилася порівняно недавно і раніше чай, шоколад покували у фольгу з олова, яка так і називалася станіоль. Однак не мають пластичності Mn і Bi: це крихкі метали.

Металевий блиск

Металевий блиск, який у порошку втрачають усі метали, крім Alі Mg. Найблискучіші метали ― це Hg(З неї виготовляли в середні віки знамениті «венеціанські дзеркала»), Ag(з нього тепер за допомогою реакції « срібного дзеркала»виготовляють сучасні дзеркала). За кольором (умовно) розрізняють метали чорні та кольорові. Серед останніх виділимо дорогоцінні Au, Ag, Pt. Золото - метал ювелірів. Саме на його основі виготовляли чудові крашанки Фаберже.

Дзвін

Метали дзвенять, і ця властивість використовується для виготовлення дзвіночків (згадайте Цар-дзвін у Московському Кремлі). Найбільш дзвінкі метали - це Au, Ag, Cі. Мідь дзвенить густим дзвіном, що гуде — малиновим дзвоном. Це образне вираження над честь ягоди-малин, а честь голландського міста Малина, де виплавлялися перші церковні дзвони. У Росії потім російські майстри стали лити дзвони навіть кращої якості, а жителі міст і селищ жертвували золоті і срібні прикраси, щоб дзвін, що відливається для храмів, звучав краще. У деяких російських ломбардах визначали справжність прийнятих на комісію золотих каблучок за дзвоном золотого обручки, підвішеного на жіночому волоссі (чутий дуже довгий і чистий високий звук).

За нормальних умов усі метали, крім ртуті Hg, ― тверді речовини. Найтвердіший із металів ― хром Cr: він дряпає скло. Найм'якіші – лужні метали, вони ріжуться ножем. Лужні метали зберігають з великими обережностями ― Na ― у гасі, а Li ― у вазеліні через свою легкість, гас ― у скляній баночці, баночка ― у азбестовій крихті, азбест ― у бляшаній баночці.

Електропровідність

Гарна електрична провідністьметалів пояснюється присутністю в них вільних електронів, які під впливом навіть невеликої різниці потенціалів набувають спрямованого руху від негативного полюса до позитивного. З підвищенням температури посилюються коливання атомів (іонів), що ускладнює спрямований рух електронів і цим призводить до зменшення електричної провідності. При низьких температурах коливальний рух, навпаки, сильно зменшується і електрична провідність різко зростає. Поблизу абсолютного нуля метали виявляють надпровідність. Найбільшу електричну провідність мають Ag, Cu, Au, Al, Fe; найгірші провідники - Hg, Pb, W.

Теплопровідність

За звичайних умов теплопровідність металів змінюється в основному в такій послідовності, як їх електрична провідність. Теплопровідність обумовлюється високою рухливістю вільних електронів та коливальним рухоматомів, завдяки чому відбувається швидке вирівнювання температури у масі металу. Найбільша теплопровідність – у срібла та міді, найменша – у вісмуту та ртуті.

густина

Щільність металів різна. Вона тим менша, чим менше атомна масаелемента-металу і чим більше радіус його атома. Найлегший з металів - літій (щільність 0,53 г/см3), найважчий - осмій (щільність 22,6 г/см3). Метали з щільністю менше 5 г/см3 називаються легкими, інші важкими.

Різноманітні температури плавлення та кипіння металів. Найбільш легкоплавкий метал - ртуть (tкіп = -38,9 ° С), цезій і галій - плавляться відповідно при 29 і 29,8 ° С. Вольфрам - найтугоплавкіший метал (tкіп = 3390 ° С).

Поняття алотропії металів на прикладі олова

Деякі метали мають алотропні модифікації.

Наприклад, олово розрізняють на:

· α-олово, або сіре олово («олов'яна чума» ― перетворення звичайного β-олова на α-олово при низьких температурахстало причиною загибелі експедиції Р. Скотта до Південному полюсу, який втратив все пальне, тому що воно зберігалося в баках, запаяних оловом), стійко при t<14°С, серый порошок.

· β-олово, або біле олово (t = 14 - 161 ° С) дуже м'який метал, але твердіше свинцю, піддається лиття і паяння. Використовується в сплавах, наприклад, виготовлення білої жерсті (луженого заліза).

Електрохімічний ряд напруг металів та два його правила

Розташування атомів у ряд з їхньої реакційної здатності може бути представлений наступним чином:

Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb,Н2 , Сu, Hg, Ag, Pt, Au.

Положення елемента електрохімічному ряду показує, наскільки легко він утворює іони у водному розчині, тобто його реакційну здатність. Реакційна здатність елементів залежить від здатності приймати чи віддавати електрони, що у освіті зв'язку.

1-е правило ряду напруг

Якщо метал стоїть у цьому ряду до водню, він здатний витісняти його із розчинів кислот, якщо після водню, то ні.

Наприклад, Zn, Mg, Alдавали реакцію заміщення з кислотами (вони перебувають у ряді напруг до H), а Cuні (вона після H).

2-е правило ряду напруг

Якщо метал стоїть у ряду напруги до металу солі, то він здатний витіснити цей метал з розчину його солі.

Наприклад, CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.

У таких випадках положення металу до або після воднюможе не мати значення, важливо, щоб метал, що вступає в реакцію, передував металу, що утворює сіль:

Cu + 2AgNO3 = 2Ag + Cu(NO3)2.

Загальні хімічні властивості металів

У хімічних реакціях метали є відновлювачами (віддають електрони).

Взаємодія з простими речовинами .

1. З галогенами метали утворюють солі - галогеніди:

Mg + Cl2 = MgCl2;

Zn + Br2 = ZnBr2.

2. З киснем метали утворюють оксиди:

4Na + O2 = 2 Na2O;

2Cu + O2 = 2CuO.

3. З сірої метали утворюють солі - сульфіди:

4. З воднем найактивніші метали утворюють гідриди, наприклад:

Са + Н2 = СаН2.

5. з вуглецем багато металів утворюють карбіди:

Са + 2С = СаС2.

Взаємодія зі складними речовинами

1. Метали, що знаходяться на початку ряду напруг (від літію до натрію), за звичайних умов витісняють водень з води та утворюють луги, наприклад:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2.

2. Метали, розташовані в ряду напруги до водню, взаємодіють з розведеними кислотами (НCl, Н2SO4 та ін.), в результаті чого утворюються солі і виділяється водень, наприклад:

2Al + 6НCl = 2AlCl3 + 3H2.

3. Метали взаємодіють з розчинами солей менш активних металів, внаслідок чого утворюється сіль більш активного металу, а менш активний метал виділяється у вільному вигляді, наприклад:

CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.

Метали у природі.

Знаходження металів у природі.

Більшість металів зустрічається у природі як різних сполук: активні метали перебувають лише вигляді сполук; малоактивні метали ― у вигляді сполук та у вільному вигляді; благородні метали (Аg, Рt, Аu...) у вільному вигляді.

Самородні метали зазвичай містяться у невеликих кількостях у вигляді зерен чи вкраплень у гірських породах. Зрідка трапляються й досить великі шматки металів - самородки. Багато металів у природі існують у зв'язаному стані у вигляді хімічних природних сполук ― мінералів. Дуже часто це оксиди, наприклад, мінерали заліза: червоний залізняк Fe2O3, бурий залізняк 2Fe2O3 ∙ 3Н2О, магнітний залізняк Fe3O4.

Мінерали входять до складу гірських порід та руд. Рудаминазивають мінерали, що містять природні утворення, в яких метали знаходяться в кількостях, придатних у технологічному та економічному відношенні для отримання металів у промисловості.

За хімічним складом мінералу, що входить у руду, розрізняють оксидні, сульфідні та інші руди.

Зазвичай перед отриманням металів із руди її попередньо збагачують - відокремлюють порожню гірську породу, домішки, у результаті утворюється концентрат, що є сировиною для металургійного виробництва.

Способи одержання металів.

Одержання металів з їх сполук це завдання металургії. Будь-який металургійний процес є процесом відновлення іонів металу за допомогою різних відновників, у результаті виходять метали у вільному вигляді. Залежно від способу проведення металургійного процесу розрізняють пірометалургію, гідрометалургію та електрометалургію.

Пірометаллургія― це отримання металів з їх сполук при високих температурах за допомогою різних відновників: вуглецю, оксиду вуглецю (II), водню, металів (алюмінію, магнію) та ін.

Приклади відновлення металів

ZnO+C → Zn+CO2;

· оксидом вуглецю:

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2;

· Воднем:

WO3 + 3H2 → W + 3Н2О;

CoO + H2 → Co + Н2О;

· алюмінієм (алюмотермія):

4Al + 3MnO2 → 2Al2O3 + 3Mn;

Cr2O3 + 2Al = 2Al2O3 + 2Cr;

· Магнієм:

TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2.

Гідрометалургія― це отримання металів, що складається з двох процесів: 1) природне з'єднання металу розчиняється в кислоті, внаслідок чого виходить розчин солі металу; 2) з отриманого розчину цей метал витісняється більш активним металом. Наприклад:

1. 2CuS + 3О2 = 2CuO + 2SО2.

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O.

2. CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.

Електрометалургія― це отримання металів при електролізі розчинів або розплавів їх сполук. Роль відновника у процесі електролізу грає електричний струм.

Загальна характеристика металів ІА-групи.

До металів головної підгрупи першої групи (ІА-групи) належать літій (Li), натрій (Na), калій (K), рубідій (Rb), цезій (Cs), францій (Fr). Ці метали називаються лужними, тому що вони та їх оксиди при взаємодії з водою утворюють луги.

Лужні метали належать до s-елементів. На зовнішньому електронному шарі атомів металів має один s-електрон (ns1).

Калій, натрій - прості речовини

Лужні метали в ампулах:
а – цезій; б – рубідій; в – калій; г – натрій

Основні відомості про елементи ІА групи

	Li літій	Na натрій	K калій	Rb рубідій	Cs цезій	Fr францій
Атомний номер
Ступінь окислення
Основні природні сполуки	Li2O · Al2O3 · 4SiO2 (сподумен); LiAl(PO4)F, LiAl(PO4)OH (амблігоніт)	NaCl (поварена сіль); Na2SO4 · 10H2O (глауберова сіль, мірабіліт); КCl·NaCl (сильві-ніт)	КCl (сильвін), КCl · NaCl (сильвініт); K (калієвий польовий шпат, ортооклаз); KCl·MgCl2·6H2O (карналіт) ― міститься в рослинах	Як ізоаморфна домішка в мінералах калію ― сильвініте та карналіте	4Cs2O·4Al2O3·18 SiO2· 2H2O (напів-цит); супутник мінера-лів калію	Продукт α-розпаду актинія

Фізичні властивості

Калій та натрій ― м'які сріблясті метали (ріжуться ножем); ρ(К) = 860 кг/м3, Тпл(К) = 63,7°С, ρ(Na) = 970 кг/м3, Тпл(Na) = 97,8°С. Мають високу тепло- і електропровідність, забарвлюють полум'я в характерні кольори: К - в блідо-фіолетовий колір, Na - в жовтий колір.

https://pandia.ru/text/78/392/images/image005_57.jpg" alt="Розчинення оксиду сірки (IV) у воді" width="312" height="253 src=">Реакция серы с натрием!}

Взаємодія зі складними речовинами:

1. 2Na + 2Н2О → 2NaОН + Н2.

2. 2Na + Na2О2 → 2Na2О.

3. 2Na + 2НCl → 2NaCl + Н2.

Целюлозно-паперова промисловість виробництва паперу, штучних тканин, мила, для чищення нафтопроводів, у виробництві штучного волокна, в лужних акумуляторах.

Знаходження з'єднань металівIAгрупи у природі.

Солі ― NaCl- хлорид натрію, NaNO3― нітрат натрію (чілійська селітра), Na2СО3― карбонат натрію (сода), NaНСО3― гідрокарбонат натрію (харчова сода), Na2SO4- сульфат натрію, Na2SO4·10Н2О― глауберова сіль, КCl― хлорид калію, КNO3― нітрат калію (калійна селітра), К2SO4― сульфат калію, К2СО3― карбонат калію (поташ) ― кристалічні іонні речовини, майже всі розчинні у воді. Солі натрію та калію виявляють властивості середніх солей:

· 2NaCl(тв.) + Н2SO4(конц.) → Na2SO4 +2НCl;

· КCl + AgNo3 → KNO3 + AgCl ↓;

· Na2СО3 + 2НCl → NaCl + CO2 + Н2О;

· К2СО3 + Н2О ↔ KHCO3 + KOH;

· СО32- + Н2О ↔ HCO3- + OH - (середовище лужне, рН< 7).

Кристали кухонної солі

Соляна шахта

Na2СО3служить для паперу, мила, скла;

NaНСО3― у медицині, кулінарії, у виробництві мінеральних вод, у вогнегасниках;

К2СО3― для отримання рідкого мила та скла;

Поташ - карбонат калію

NaNO3, КNO3, КCl, К2SO4― найважливіші калійні добрива.

https://pandia.ru/text/78/392/images/image013_35.gif" align="left" width="278" height="288 src=">

Морська сіль містить 90-95 % NaCl (хлорид натрію) і до 5 % інших мінералів: солі магнію, солі кальцію, солі калію, солі марганцю, солі фосфору, солі йоду та ін. Усі разом понад 40 корисних елементів таблиці Менделєєва – все існує у морській воді.

мертве море

Є в ньому щось надзвичайне, майже фантастичне. У східних землях навіть найкрихітніший струмок вологи – джерело життя, там цвітуть сади, зріють злаки. Але ця вода вбиває все живе.

Багато народів побували на цих берегах: араби, юдеї, греки, римляни; кожен з них називав це величезне озеро своєю мовою, але сенс імені був один: мертве, згубне, неживе.

Ми стояли на пустельному березі, похмурий вигляд якого навівав смуток: мертвий край – ані трави, ані птахів. З іншого боку озера із зеленої води круто піднімалися червоні гори. Голі, порізані зморшками схили. Здавалося, якась сила зірвала з них природний покрив, і оголилася мускулатура землі.

Ми вирішили скупатися, але вода виявилася холодною, ми лише вмилися густою водою, що струмує, як крутий розсіл. Через кілька хвилин обличчя і руки вкрилися білим нальотом солі, а на губах залишився нестерпно гіркий смак, від якого довго не можна було відійти. У цьому морі не можна потонути: густа вода сама тримає людину на поверхні.

Іноді з Йордану до Мертвого моря запливає риба. Вона гине вже за хвилину. Одну таку рибку, викинуту на берег, ми знайшли. Вона була тверда, як палиця, у міцному сольовому панцирі.
Це море може стати джерелом багатства народу. Адже це гігантська комора мінеральних солей.

Кожен літр води Мертвого моря містить 275 г солей калію, натрію, брому, магнію, кальцію. Запаси мінеральної сировини обчислюються тут у 43 мільярди тонн. Бром і поташ можна добувати дуже дешево, і ніщо не обмежує масштабів виробництва. Країна має в своєму розпорядженні величезні запаси фосфатів, які мають великий попит на світовому ринку, а видобувається їх незначна кількість.

Загальна характеристика елементів ІІА-групи.

До металів головної підгрупи другої групи (IIА-групи) відносяться берилій (Be), магній (Mg), кальцій (Ca), стронцій (Sr), барій (Ba), радій (Ra). Ці метали називаються лужноземельними, тому що їх гідроксиди Ме(ОН)2 мають лужними властивостями, а їх оксиди МеО за своєю тугоплавкістю подібні до оксидів. важких металів, що називалися раніше "землями".

Лужноземельні метали відносяться до s-елементів. На зовнішньому електронному шарі у атомів металів є два s-електрони (ns2).

Основні відомості про елементи ІІА-групи

	Be берилій	Mg магній	Ca кальцій	Sr стронцій	Ba барій	Ra радій
Атомний номер
Будова зовнішніх електронних оболонок атомів	де n = 2, 3, 4, 5, 6, 7, n – номер періоду
Ступінь окислення
Основні природні сполуки	3BeO · Al2O3 · 6SiO2 (берил); Be2SiO4 (фенакіт)	2MgO·SO2 (олівін); MgCO3 (магнезит); MgCO3 · CaCO3 (доломіт); MgCl2·KCl·6H2O (карнал-літ)	CaCO3 (кальцит), СаF2 - флюорит, СаO · Al2O3 · 6SiO2 (анортит); CaSO4·2H2O (гіпс); MgCO3·CaCO3 (доломіт), Са3(PO4)2 ― фосфорит, Са5(PO4)3Х (Х = F, Cl, OH) ― апатит	SrCO3 (строн-ціаніт), SrSO4 (целестин)	ВaCO3 (батерит) ВaSO4 (барит, важкий шпат)	У складі уранових руд

Лужноземельні― легкі сріблясто-білі метали. Стронцій має золотистий відтінок, значно твердіший за лужні метали. Барій по м'якості нагадує свинець. На повітрі при звичайній температурі поверхня берилію та магнію покривається захисною оксидною плівкою. Лужноземельні метали взаємодіють із киснем повітря активно, тому їх зберігають під шаром гасу або в запаяних судинах, як і лужні метали.

Кальцій - проста речовина

Фізичні властивості

Природний кальцій – суміш стабільних ізотопів. Найбільш поширений кальцій -97%). Кальцій ― сріблясто-білий метал; ρ = 1550 кг/м3, Тпл = 839°С. Фарбує полум'я в оранжево-червоний колір.

Хімічні властивості

Взаємодія з простими речовинами (неметалами):

1. З галогенами: Са + Cl2 → СаCl2 (хлорид кальцію).

2. З вуглецем: Сa + 2C → СaC2 (карбід кальцію).

3. З воднем: Сa + Н2 → СaН2 (гідрид кальцію).

Солі: СаСО3карбонат кальцію - одна з найпоширеніших на Землі сполук: крейда, мармур, вапняк. Найважливіший із цих мінералів ― вапняк. Він сам є прекрасним будівельним каменем, крім того, він є сировиною для одержання цементу, гашеного вапна, скла та ін.

Вапняним щебенем зміцнюють дороги, а порошком зменшують кислотність ґрунтів.

Природна крейда є останками раковин древніх тварин. Він використовується як шкільна крейда, у складі зубних паст, для виробництва паперу та гуми.

https://pandia.ru/text/78/392/images/image040_7.jpg" width="250" height="196">

Фізичні властивості

Залізо - сріблясто-білий або сірий метал, твердий, з високою пластичністю, тепло- та електропровідністю, тугоплавкий; ρ = 7874 кг/м3, Тпл = 1540°С. На відміну від інших металів, залізо здатне намагнічуватися, воно має феромагнетизм.

Хімічні властивості

Залізо взаємодіє як із простими, так і складними речовинами.

Взаємодія заліза із киснем

а) при нагріванні (горіння); б) при н. у. (корозія)

Хімічні властивості заліза

За н. у.	При нагріванні
Реакція	3FeSO4 + 2K3 = Fe32↓ + 3K2SO4 (турбуленова синь - темно-синій осад).	1. 4FeCl3 + 3K4 = Fe43↓ + 12KCl (берлінська блакить - темно-синій осад). 2. FeCl3 + 3NH4CNS ⇆ Fe(CNS)3 + 3NH4Cl (роданід Fe криваво-червоний + нашатир).

Біологічна роль заліза

Біохіміки розкривають величезну роль заліза в житті рослин, тварин та людини. Входячи до складу гемоглобіну, залізо обумовлює червоний колір цієї речовини, від якої залежить колір крові. В організмі дорослої людини міститься 3 г заліза, з них 75% входять до складу гемоглобіну, завдяки якому здійснюється найважливіший біологічний процес - дихання. Залізо необхідне й у рослин. Воно бере участь в окислювальних процесах протоплазми, при диханні рослин та у побудові хлорофілу, хоча саме і не входить до його складу. Залізо здавна застосовується в медицині для лікування недокрів'я, при виснаженні, занепаді сил.