Позиция на металите в периодичната таблица

Ако начертаем диагонал от бор към астат в таблицата на D.I. Елементите, разположени близо до диагонала, имат двойни свойства: в някои от съединенията си те се държат като метали; в някои - като неметали.

Структурата на металните атоми

В периодите и основните подгрупи има закономерности в промяната на металните свойства.

Много метални атоми имат 1, 2 или 3 валентни електрона, например:

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

Ca (+ 20): 1S2 2S22p6 3S23p63d0 4S2

Алкални метали (група 1, основна подгрупа): ... nS1.

Алкалноземни (група 2, основна подгрупа): ... nS2.

Свойствата на металните атоми са периодично зависими от тяхното местоположение в таблицата на Д. И. Менделеев.

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

а - мед; б - магнезий; c - α-модификация на желязото

Металните атоми са склонни да даряват външните си електрони. В парче метал, слитък или метален продукт, металните атоми се отказват от външни електрони и ги изпращат към това парче, слитък или продукт, като по този начин се превръщат в йони. „Откъснатите” електрони се движат от един йон към друг, временно се събират с тях в атоми, отново се откъсват и този процес протича непрекъснато. Металите имат кристална решетка, в чиито възли има атоми или йони (+); между тях са свободни електрони (електронен газ). Комуникационната схема в метал може да бъде показана по следния начин:

М0 ↔ nē + Мn +,

атом - йон

където нДали броят на външните електрони, участващи във връзката (y Na - 1 ē, при Ca - 2 ē, при Ал - 3 ē).

Този тип връзка се наблюдава при метали - прости вещества - метали и в сплави.

Металната връзка е връзка между положително заредени метални йони и свободни електрони в кристалната решетка на металите.

Металната връзка има известно сходство с ковалентната връзка, но и известна разлика, тъй като металната връзка се основава на социализацията на електрони (подобие), всички атоми участват в социализацията на тези електрони (разлика). Ето защо кристалите с метална връзка са пластични, електропроводими и имат метален блясък. Въпреки това, в състояние на пара металните атоми са свързани с ковалентна връзка, металните двойки са съставени от отделни молекули (едноатомни и двуатомни).

Обща характеристика на металите

Способността на атомите да даряват електрони (окисляват)	← Увеличаване
Взаимодействие с атмосферния кислород	Окислява бързо при температура на околната среда	Окислява бавно при нормална температура или при нагряване	Да не се окислява
Взаимодействие с вода	При нормални температури се отделя H2 и се образува хидроксид	При нагряване H2 се освобождава	H2 не се измества от водата
5 взаимодействие с киселини	Изместете H2 от разредените киселини	Не измества H2 от разредените киселини
Реагира с конц. и декомп. HNO3 и с конц. H2SO4 при нагряване	Не реагирайте с киселини
Да бъдеш сред природата	Само във връзките	Във връзки и в свободна форма	Предимно насипно
Методи за получаване	Електролиза на стопилки	Редукция с въглища, въглероден оксид (2), алумотермия или електролиза на водни разтвори на соли
Способността на йоните да свързват електрони (възстановяват)	Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
Увеличаване →

Електрохимични серии от метални напрежения. Физични и химични свойства на металите

Общи физични свойства на металите

Общите физични свойства на металите се определят от металната връзка и металната кристална решетка.

Податливост, пластичност

Механичното действие върху метален кристал предизвиква изместване на слоевете от атоми. Тъй като електроните в метала се движат в целия кристал, не се случва прекъсване на връзките. Пластичността намалява последователно Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe... Златото например може да се навива на листове с дебелина не повече от 0,001 мм, които се използват за позлатяване на различни предмети. Алуминиевото фолио се появи сравнително наскоро и по-рано чай, шоколад беше изкован в калаено фолио, което се наричаше станьол. Въпреки това, Mn и Bi нямат пластичност: това са крехки метали.

Метален блясък

Метален блясък, който в праха се губи от всички метали, освен Али Mg... Най-ярките метали са Hg(известните "венециански огледала" са направени от него през Средновековието), Ag(сега модерните огледала се правят от него с помощта на реакцията на "сребърното огледало"). По цвят (конвенционално) се разграничават черни и цветни метали. Сред последните ще откроим скъпоценните - Au, Ag, Pt. Златото е металът на бижутерите. Именно на негова основа са направени прекрасни великденски яйца на Фаберже.

Звънене

Металите звънят и това свойство се използва за направата на камбани (спомнете си Царската камбана в Московския Кремъл). Най-звучните метали са Au, Ag, Ci. Медни пръстени с дебел, бръмчащ пръстен - пурпурен пръстен. Това е образен израз не в чест на малиновото зрънце, а в чест на холандския град Малина, където са претопени първите църковни камбани. По-късно в Русия руските занаятчии започват да отливат камбани с още по-добро качество, а жителите на градове даряват златни и сребърни бижута, за да звучи по-добре камбаната, отлята за църкви. В някои руски заложни къщи автентичността на златните пръстени, приети за комисионна, се определяше от звъненето на златен брачен пръстен, висящ от косата на жената (чува се много дълъг и ясен висок звук).

При нормални условия всички метали с изключение на живака Hg са твърди вещества. Най-твърдият метал е хром Cr, който драска стъклото. Най-меките са алкалните метали, режат се с нож. Алкалните метали се съхраняват с големи предпазни мерки - Na - в керосин, а Li - във вазелин поради лекотата му, керосинът - в стъклен буркан, буркан - в азбестов чипс, азбест - в тенекия.

Електропроводимост

Добрата електропроводимост на металите се обяснява с наличието на свободни електрони в тях, които под влияние дори на малка потенциална разлика придобиват насочено движение от отрицателния към положителния полюс. С повишаване на температурата вибрациите на атомите (йони) се засилват, което затруднява насоченото движение на електроните и по този начин води до намаляване на електрическата проводимост. При ниски температури вибрационното движение, напротив, силно намалява и електрическата проводимост рязко се увеличава. Металите проявяват свръхпроводимост близо до абсолютната нула. Ag, Cu, Au, Al, Fe имат най-висока електрическа проводимост; най-лошите проводници - Hg, Pb, W.

Топлопроводимост

При нормални условия топлопроводимостта на металите се променя основно в същата последователност като тяхната електрическа проводимост. Топлопроводимостта се дължи на високата подвижност на свободните електрони и вибрационното движение на атомите, поради което има бързо изравняване на температурата в масата на метала. Най-висока е топлопроводимостта на среброто и медта, най-ниска е на бисмута и живака.

Плътност

Плътността на металите е различна. То е толкова по-малко, колкото по-малка е атомната маса на металния елемент и толкова по-голям е радиусът на неговия атом. Най-лекият метал е литият (плътност 0,53 g / cm3), най-тежкият е осмий (плътност 22,6 g / cm3). Металите с плътност по-малка от 5 g / cm3 се наричат ​​леки, останалите се наричат ​​тежки.

Точките на топене и кипене на металите са различни. Най-нискотопимият метал - живак (точка на кипене = -38,9 ° С), цезий и галий - се топят съответно при 29 и 29,8 ° С. Волфрамът е най-огнеупорният метал (bp = 3390 ° C).

Концепцията за алотропия на металите на примера на калая

Някои метали имат алотропни модификации.

Например калайът се разграничава на:

· Α-калай, или сив калай ("калаена чума" - превръщането на обикновения β-калай в α-калай при ниски температури причини смъртта на експедицията на Р. Скот до Южния полюс, който загуби цялото гориво, тъй като беше съхранявано в запечатани резервоари калай), стабилен при t<14°С, серый порошок.

· Β-калай, или бял калай (t = 14 - 161 ° C) е много мек метал, но по-твърд от оловото, податлив на леене и запояване. Използва се в сплави като калайдисана ламарина (калайдисано желязо).

Електрохимична серия от напрежения на метали и нейните две правила

Подреждането на атомите в редица според тяхната реактивност може да бъде представено по следния начин:

Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb,H2 , Сu, Hg, Ag, Pt, Au.

Позицията на елемент в електрохимичната серия показва колко лесно той образува йони във воден разтвор, т.е. неговата реактивност. Реактивността на елементите зависи от способността да приемат или даряват електрони, участващи в образуването на връзка.

1-во правило от поредица от напрежения

Ако металът е в този ред преди водорода, той е в състояние да го измести от киселинни разтвори, ако след водород, тогава не.

Например, Zn, Mg, Alдаде заместваща реакция с киселини (те са в поредицата от напрежения до Х), а Cuне (тя след Х).

2-ро правило на поредица от напрежения

Ако металът е в серия от напрежения до метала на солта, тогава той е в състояние да измести този метал от разтвора на неговата сол.

Например CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.

В такива случаи позицията на метала преди или след водородможе да няма значение, важно е реагиращият метал да предхожда метала, образуващ солта:

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

Общи химични свойства на металите

При химичните реакции металите са редуциращи агенти (отдават електрони).

Взаимодействие с прости вещества.

1. С халогени металите образуват соли - халогениди:

Mg + Cl2 = MgCl2;

Zn + Br2 = ZnBr2.

2. Металите образуват оксиди с кислород:

4Na + O2 = 2 Na2O;

2Cu + O2 = 2CuO.

3. Със сярата металите образуват соли - сулфиди:

4. С водорода най-активните метали образуват хидриди, например:

Ca + H2 = CaH2.

5. с въглерода много метали образуват карбиди:

Ca + 2C = CaC2.

Взаимодействие със сложни вещества

1. Металите в началото на поредица от напрежения (от литий до натрий), при нормални условия, изместват водорода от водата и образуват алкали, например:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2.

2. Металите, разположени в поредица от напрежения до водород, взаимодействат с разредени киселини (НCl, Н2SO4 и др.), в резултат на което се образуват соли и се отделя водород, напр.

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2.

3. Металите взаимодействат с разтвори на соли на по-малко активни метали, в резултат на което се образува сол на по-активен метал и по-малко активен метал се освобождава в свободна форма, например:

CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.

Метали в природата.

Намиране на метали в природата.

Повечето метали се намират в природата под формата на различни съединения: активните метали се намират само под формата на съединения; нискоактивни метали - под формата на съединения и в свободна форма; благородни метали (Ag, Pt, Au ...) в свободна форма.

Самородните метали обикновено се намират в малки количества под формата на зърна или включвания в скалите. Рядко се срещат и доста големи парчета метал - самородни парчета. Много метали в природата съществуват в свързано състояние под формата на химични природни съединения - минерали... Много често това са оксиди, например железни минерали: червена желязна руда Fe2O3, кафява желязна руда 2Fe2O3 ∙ 3H2O, магнитна желязна руда Fe3O4.

Минералите са част от скалите и рудите. рудисе наричат ​​природни образувания, съдържащи минерали, в които металите присъстват в количества, които са технологично и икономически подходящи за производството на метали в промишлеността.

Според химичния състав на минерала, включен в рудата, биват оксидни, сулфидни и други руди.

Обикновено, преди да се получат метали от рудата, тя се обогатява предварително - празна скала, примеси се отделят, в резултат на което се образува концентрат, който служи като суровина за металургично производство.

Методи за получаване на метали.

Производството на метали от техните съединения е задача на металургията. Всеки металургичен процес е процес на редукция на метални йони с помощта на различни редуциращи агенти, в резултат на което металите се получават в свободна форма. В зависимост от начина на провеждане на металургичния процес се разграничават пирометалургия, хидрометалургия и електрометалургия.

ПирометалургияПроизводството на метали от техните съединения при високи температури с помощта на различни редуциращи агенти: въглерод, въглероден оксид (II), водород, метали (алуминий, магнезий) и др.

Примери за възстановяване на метал

ZnO + C → Zn + CO2;

Въглероден окис:

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2;

водород:

WO3 + 3H2 → W + 3H2O;

CoO + H2 → Co + H2O;

Алуминий (алумотермия):

4Al + 3MnO2 → 2Al2O3 + 3Mn;

Cr2O3 + 2Al = 2Al2O3 + 2Cr;

магнезий:

TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2.

Хидрометалургия- Това е производството на метали, което се състои от два процеса: 1) естественото съединение на метала се разтваря в киселина, в резултат на което се получава разтвор на металната сол; 2) от получения разтвор този метал се измества от по-активен метал. Например:

1.2CuS + 3О2 = 2CuO + 2SО2.

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O.

2. CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.

Електрометалургия- Това е производството на метали чрез електролиза на разтвори или стопилки на техните съединения. Електрическият ток играе ролята на редуктор в процеса на електролиза.

Обща характеристика на металите от групата IA.

Металите от основната подгрупа на първата група (IA-група) включват литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs), франций (Fr). Тези метали се наричат ​​алкални метали, тъй като те и техните оксиди образуват алкали при взаимодействие с вода.

Алкалните метали са s-елементи. На външния електронен слой металните атоми имат един s-електрон (ns1).

Калий, натрий - прости вещества

Алкални метали в ампули:
а - цезий; б - рубидий; в - калий; g - натрий

Основна информация за елементите на групата IA

	Ли литий	натрий	K калий	Rb рубидий	Cs цезий	Fr Франция
Атомно число
Окислително състояние
Основни природни съединения	Li2O · Al2O3 · 4SiO2 (сподумен); LiAl (PO4) F, LiAl (PO4) OH (амблигонит)	NaCl (готварска сол); Na2SO4 10H2O (глауберова сол, мирабиит); КCl NaCl (силвит)	KCl (силвинит), KCl NaCl (силвинит); K (калиев фелдшпат, ортогонален); KCl MgCl2 6H2O (карналит) – намира се в растенията	Като изоаморфен примес в калиеви минерали - силвинит и карналит	4Cs2O · 4Al2O3 · 18 SiO2 · 2H2O (полуцит); спътник на калиеви минерали	Α-продукт на разпад на актиний

Физически свойства

Калият и натрият са меки сребристи метали (нарязват се с нож); ρ (K) = 860 kg / m3, Tm (K) = 63,7 ° C, ρ (Na) = 970 kg / m3, Tm (Na) = 97,8 ° C. Те имат висока топло- и електропроводимост, боядисват пламъка в характерни цветове: K - в бледо виолетов цвят, Na - в жълт.

https://pandia.ru/text/78/392/images/image005_57.jpg "alt =" (! LANG: Разтваряне на серен (IV) оксид във вода" width="312" height="253 src=">Реакция серы с натрием!}

Взаимодействие със сложни вещества:

1,2Na + 2H2O → 2NaOH + H2.

2. 2Na + Na2О2 → 2Na2О.

3.2Na + 2НCl → 2NaCl + Н2.

Целулозна и хартиена промишленост "href =" / text / category / tcellyulozno_bumazhnaya_promishlennostmz / "rel =" bookmark "> производство на хартия, изкуствени тъкани, сапун, за почистване на нефтопроводи, в производството на изкуствени влакна, в алкални батерии.

Намиране на метални съединенияIAгрупи в природата.

Сол ― NaCl- натриев хлорид, NaNO3- натриев нитрат (чилийски нитрат), Na2CO3- натриев карбонат (сода), NaHCO3- натриев бикарбонат (сода за хляб), Na2SO4- натриев сулфат, Na2SO4 10H2O- глауберова сол, KCl- калиев хлорид, KNO3- калиев нитрат (калиев нитрат), K2SO4- калиев сулфат, К2СО3- калиев карбонат (поташ) - кристални йонни вещества, почти всички разтворими във вода. Натриевите и калиевите соли проявяват свойствата на средните соли:

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

КCl + AgNo3 → KNO3 + AgCl ↓;

Na2CO3 + 2HCl → NaCl + CO2 + H2O;

K2CO3 + H2O ↔ KHCO3 + KOH;

СО32- + Н2О ↔ HCO3- + OH - (алкална среда, pH< 7).

Кристали готварска сол

Солна мина

Na2CO3служи за производство на хартия, сапун, стъкло;

NaHCO3- в медицината, кулинарията, в производството на минерални води, в пожарогасителите;

К2СО3- за получаване на течен сапун и стъкло;

Поташ - калиев карбонат

NaNO3, KNO3, KCl, K2SO4- най-важните калиеви торове.

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

Морската сол съдържа 90-95% NaCl (натриев хлорид) и до 5% други минерали: магнезиеви соли, калциеви соли, калиеви соли, манганови соли, фосфорни соли, йодни соли и др. Всичко заедно над 40 полезни елемента от периодичния маса - всичко това съществува в морската вода.

Мъртво море

В него има нещо изключително, почти фантастично. В източните земи и най-малката струйка влага е източник на живот, там цъфтят градини, узряват зърнени култури. Но тази вода убива всички живи същества.

Много народи са посещавали тези брегове: араби, евреи, гърци, римляни; всеки от тях нарече това огромно езеро на собствения си език, но значението на името беше същото: мъртво, опасно, безжизнено.

Стояхме на безлюден бряг, тъпият вид на който предизвикваше тъга: мъртва земя - без трева, без птици. От другата страна на езерото червеникави планини се издигаха стръмно от зелената вода. Голи, набръчкани склонове. Изглеждаше, че някаква сила откъсна естественото им покритие и мускулите на земята бяха оголени.

Решихме да се потопим, но водата се оказа студена, просто се измихме с гъста вода, стичаща се като хладна саламура. След няколко минути лицето и ръцете бяха покрити с бял налеп от сол, а на устните остана непоносимо горчив вкус, от който беше невъзможно да се отървете от него дълго време. Не можете да се удавите в това море: самата гъста вода държи човек на повърхността.

Понякога риба плува от Йордания до Мъртво море. Тя умира за минута. Намерихме една такава риба, излята на брега. Беше твърда като пръчка в здрава, солена черупка.
Това море може да се превърне в източник на богатство за хората. В крайна сметка това е гигантски склад на минерални соли.

Всеки литър вода от Мъртво море съдържа 275 грама калиеви, натриеви, бромни, магнезиеви, калциеви соли. Минералните запаси тук се оценяват на 43 милиарда тона. Бромът и поташът могат да се добиват изключително евтино и няма нищо, което да ограничава мащаба на производството. Страната притежава огромни запаси от фосфати, които са много търсени на световния пазар, а тяхното незначително количество се добива.

Обща характеристика на елементите на IIA-групата.

Металите от основната подгрупа на втората група (IIA-група) включват берилий (Be), магнезий (Mg), калций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba), радий (Ra). Тези метали се наричат ​​алкалоземни метали, тъй като техните хидроксиди Ме (ОН) 2 имат алкални свойства, а техните оксиди МеО са сходни по своята огнеупорност с оксидите на тежките метали, наричани по-рано „земи“.

Алкалоземните метали са s-елементи. На външния електронен слой металните атоми имат два s-електрона (ns2).

Основна информация за елементите на IIA-група

	Бъда берилий	Mg магнезий	ок калций	старши стронций	Ба барий	Ra радий
Атомно число
Структурата на външните електронни обвивки на атомите	където n = 2, 3, 4, 5, 6, 7, n е номерът на периода
Окислително състояние
Основни природни съединения	3BeO Al2O3 6SiO2 (берил); Be2SiO4 (фенакит)	2MgO SO2 (оливин); MgCO3 (магнезит); MgCO3 CaCO3 (доломит); MgCl2 KCl 6H2O (карналит)	CaCO3 (калцит), СaF2― флуорит, СaO · Al2O3 · 6SiO2 (анортит); CaSO4 2H2O (гипс); MgCO3 CaCO3 (доломит), Ca3 (PO4) 2 - фосфорит, Ca5 (PO4) 3X (X = F, Cl, OH) - апатит	SrCO3 (строн цианит), SrSO4 (целестин)	BaCO3 (батерит) BaSO4 (барит, тежък шпат)	Като част от уранови руди

Алкална земя- леки сребристо-бели метали. Стронцият има златист оттенък, много по-твърд от алкалните метали. Барият е подобен по мекота на оловото. Във въздуха при обикновени температури повърхността на берилия и магнезия е покрита със защитен оксиден филм. Алкалоземните метали активно взаимодействат с атмосферния кислород, така че се съхраняват под слой керосин или в запечатани съдове, като алкални метали.

Калцият е просто вещество

Физически свойства

Естественият калций е смес от стабилни изотопи. Най-често срещаният калций е 97%). Калцият е сребристо бял метал; ρ = 1550 kg / m3, Tm = 839 ° C. Оцветява пламъка в оранжево-червено.

Химични свойства

Взаимодействие с прости вещества (неметали):

1.С халогени: Ca + Cl2 → CaCl2 (калциев хлорид).

2.С въглерод: Ca + 2C → CaC2 (калциев карбид).

3. С водород: Ca + H2 → CaH2 (калциев хидрид).

Сол: CaCO3калциевият карбонат е едно от най-разпространените съединения на Земята: креда, мрамор, варовик. Най-важният от тези минерали е варовик. Самият той е отличен строителен камък, освен това е суровина за производство на цимент, гасена вар, стъкло и др.

Варовият натрошен камък укрепва пътищата, а прахът намалява киселинността на почвата.

Естествената тебешир представлява останките от древни животински черупки. Използва се като училищни пастели, в пасти за зъби, за производство на хартия и каучук.

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

Физически свойства

Желязото е сребристо-бял или сив метал, твърд, с висока пластичност, топло- и електропроводимост, огнеупорен; ρ = 7874 kg / m3, Tm = 1540 ° C. За разлика от други метали, желязото е способно на намагнитване, има феромагнетизъм.

Химични свойства

Желязото взаимодейства както с прости, така и с сложни вещества.

Взаимодействие на желязо с кислород

а) при нагряване (изгаряне), б) при n. в (корозия)

Химични свойства на желязото

По н. в.	При нагряване
Реакция	3FeSO4 + 2K3 = Fe32 ↓ + 3K2SO4 (турбуленово синьо - тъмносиня утайка).	1. 4FeCl3 + 3K4 = Fe43 ↓ + 12KCl (пруско синьо - тъмносиня утайка). 2. FeCl3 + 3NH4CNS ⇆ Fe (CNS) 3 + 3NH4Cl (кървавочервен Fe тиоцианат + амоняк).

Биологичната роля на желязото

Биохимиците разкриват огромната роля на желязото в живота на растенията, животните и хората. Като част от хемоглобина желязото причинява червения цвят на това вещество, което от своя страна определя цвета на кръвта. Тялото на възрастен човек съдържа 3 g желязо, от които 75% са част от хемоглобина, поради което се осъществява най-важният биологичен процес - дишането. Желязото също е от съществено значение за растенията. Той участва в окислителните процеси на протоплазмата, по време на дишането на растенията и в образуването на хлорофил, въпреки че самият той не е част от него. Желязото отдавна се използва в медицината за лечение на анемия, при изтощение, загуба на сила.

За да използвате визуализацията на презентации, създайте си акаунт в Google (акаунт) и влезте в него: https://accounts.google.com

Надписи на слайдове:

Позицията на металите в периодичната таблица на D.I. Менделеев. Особености на структурата на атомите, свойства.

Цел на урока: 1. Въз основа на позицията на металите в PSCE да се стигне до разбиране на структурните особености на техните атоми и кристали (метални химични връзки и кристална метална решетка). 2. Да се ​​обобщят и разширят знанията за физичните свойства на металите и техните класификации. 3. Развийте способността да анализирате, да правите изводи въз основа на позицията на металите в периодичната таблица на химичните елементи.

МЕД Отивам на дребни монети, обичам да звъня в камбани, Издигат ми паметник за това И знаят: казвам се….

ЖЕЛЯЗО Да оре и строи - той може всичко, ако въглищата ще му помогнат в това...

Металите са група вещества с общи свойства.

Металите са елементи от I-III групи от основните подгрупи, и IV-VIII групи от вторични подгрупи I група II група III група IV група V група VI група VII група VIII група Na Mg Al Ti V Cr Mn Fe

От 109 елемента на PSCE, 85 са метали: те са подчертани в синьо, зелено и розово (с изключение на H и He)

Позицията на елемент в PS отразява структурата на атомите му РАЗПОЛОЖЕНИЕ НА ЕЛЕМЕНТА В ПЕРИОДИЧНАТА СИСТЕМА СТРУКТУРА НА НЕГОВИТЕ АТОМИ Пореден номер на елемента в периодичната система Ядреен заряд на атома Общ брой електрони Номер на групата Брой електрони на външно енергийно ниво. Най-висока валентност на елемент, степен на окисление Номер на периода Брой енергийни нива. Броят на поднивата на външно енергийно ниво

Модел на натриев атом

Електронната структура на натриевия атом

Задача 2. Направете сами схема на електронната структура на алуминиевия и калциевия атом в тетрадката по примера с натриевия атом.

Заключение: 1. Металите са елементи, които имат 1-3 електрона на външно енергийно ниво, по-рядко 4-6. 2. Металите са химични елементи, чиито атоми даряват електрони на външния (а понякога и пред-външния) електронен слой, превръщайки се в положителни йони. Металите са редуциращи агенти. Това се дължи на малкия брой електрони във външния слой, големия радиус на атомите, в резултат на което тези електрони са слабо ограничени в ядрото.

Металната химическа връзка се характеризира с: - делокализация на връзката, т.к сравнително малък брой електрони едновременно свързват много ядра; - валентните електрони се движат свободно по цялото парче метал, което обикновено е електрически неутрално; - металната връзка няма насоченост и наситеност.

Кристални решетки от метали

Видео информация за метални кристали

Свойствата на металите се определят от структурата на техните атоми. Свойство на метала Свойство на твърдостта Всички метали, с изключение на живака, са твърди вещества при нормални условия. Най-меките са натрий, калий. Могат да се режат с нож; най-твърдият хром - драска стъкло. плътност Металите се делят на леки (плътност 5g/cm) и тежки (плътност по-голяма от 5g/cm). плавимост Металите се делят на нискотопими и огнеупорни електропроводимост, топлопроводимост Хаотично движещи се електрони под въздействието на електрическото напрежение придобиват насочено движение, което води до електрически ток. метален блясък. Електроните, запълващи междуатомното пространство, отразяват светлинните лъчи и не предават пластичност като стъкло. Механичното въздействие върху кристал с метална решетка причинява само изместване на атомните слоеве и не е придружено от разкъсване на връзката и следователно металът се характеризира с висока пластичност.

Проверете усвояването на знанията в урока чрез тестване 1) Електронна формула на калция. А) 1S 2 2S 2 2Р 6 3S 1 B) 1S 2 2S 2 2 Р 6 3 S 2 C) 1S 2 2S 2 2 Р 6 3 S 2 3S 6 4S 1 D) 1S 2 2S 2 2 Р 6 3 S 3 R 6 4 S 2

Тестови задачи 2 и 3 2) Електронната формула 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 4S 2 има атом: a) Na b) Ca c) Cu d) Zn 3) Електропроводимост, метален блясък, пластичност, плътност на металите се определят: а ) масата на атомите б) точката на топене на металите в) структурата на металните атоми г) наличието на несдвоени електрони

Изпитателни елементи 4 и 5 4) Металите, взаимодействащи с неметали, проявяват свойства: а) окислителни; б) възстановителен; в) както окислителни, така и редуциращи; г) не участват в редокс реакции; 5) В периодичната таблица типичните метали са разположени в: а) горната част; б) долната част; в горния десен ъгъл; г) долен ляв ъгъл;

Правилни отговори Номер на задачата Вариант на правилен отговор 1 D 2 B 3 C 4 B 5 D

Визуализация:

Целта и целите на урока:

1. Въз основа на позицията на металите в PSCE, насочете учениците към разбиране на структурните особености на техните атоми и кристали (метални химични връзки и кристална метална решетка), за да изучат общите физични свойства на металите. Прегледайте и обобщете знанията за химическото свързване и металната кристална решетка.
2. За да развиете способността за анализ, направете заключения за структурата на атомите въз основа на позицията на металите в PSCE.
3. Развийте способността да владеете химическата терминология, ясно формулирайте и изразявайте мислите си.
4. Да насърчава самостоятелното мислене в хода на образователната дейност.
5. Да генерира интерес към бъдещата професия.

Форма на урока:

комбиниран урок с презентация

Методи и техники:

Разказ, разговор, видео демонстрация на видовете кристални решетки на метали, тест, съставяне на схеми на електронната структура на атомите, демонстрация на колекция от проби от метали и сплави.

Оборудване:

1. Таблица „Периодична таблица на химичните елементи на D.I. Менделеев“;
2. Представяне на урока на електронни медии.
3. Събиране на проби от метали и сплави.
4. Проектор.
5. Карти с таблицата "Характеристики на структурата на атома по позиция в PSCE"
   

ПО ВРЕМЕ НА УРОКИТЕ

I. Организационен момент на урока.

II. Постановяване и обявяване на темата на урока, неговите цели и задачи.

Слайд 1-2

III. Изучаване на нов материал.

учител: Човекът използва метали от древни времена. Накратко за историята на използването на метали.

1 студентско съобщение.Слайд 3

В началото имаше медна епоха.

В края на каменната ера човекът открива възможността да използва метали за производството на инструменти. Първият такъв метал беше медта.

Периодът на разпространение на медните инструменти се наричаХалколит или халколит , което в превод от гръцки означава "мед". Медта е обработена с каменни инструменти по метода на студено коване. Медните самородни късове се превърнаха в продукти под тежки удари с чук. В началото на медната епоха от мед се изработват само меки сечива, бижута и предмети за бита. Именно с откриването на медта и други метали започва да се заражда професията на ковач.

По-късно се появи леенето и тогава хората започнаха да добавят калай или антимон към медта, за да направят бронз, по-издръжлив, здрав, топим.

Студентско съобщение 2.Слайд 3

бронзов - сплав от мед и калай. Хронологичните граници на бронзовата епоха датират от началото на 3-то хилядолетие пр.н.е. преди началото на 1-во хилядолетие пр.н.е

Студентско съобщение 3.Слайд 4

Третият и последен период от първобитната епоха се характеризира с разпространението на желязната металургия и железните инструменти и бележи желязната епоха. В съвременния си смисъл този термин е въведен в средата на 9 век от датския археолог К. Ю. Томсън и скоро се разпространява в литературата заедно с термините „каменна епоха” и „бронзова епоха”.

За разлика от други метали, желязото, с изключение на метеорита, почти никога не се намира в чист вид. Учените предполагат, че първото желязо, попаднало в ръцете на човека, е от метеоритен произход и не напразно желязото се нарича „небесен камък“. Най-големият метеорит, открит в Африка, тежеше около шестдесет тона. И в ледовете на Гренландия откриха железен метеорит с тегло тридесет и три тона.

И сега желязната епоха продължава. Всъщност в момента сплавите на желязо съставляват почти 90% от всички метали и метални сплави.

учител.

Злато и сребро - благородните метали в момента се използват за производството на бижута, както и части в електрониката, космическата индустрия и корабостроенето. Къде могат да се използват тези метали в корабоплаването? Изключителното значение на металите за развитието на обществото се дължи, разбира се, на техните уникални свойства. Назовете тези свойства.

Демонстрирайте на учениците колекция от метални образци.

Учениците назовават такива свойства на металите като електропроводимост и топлопроводимост, характерен метален блясък, пластичност, твърдост (с изключение на живак) и др.

Учителят задава на учениците ключов въпрос: каква е причината за тези свойства?

Очакван отговор:свойствата на веществата се дължат на структурата на молекулите и атомите на тези вещества.

Слайд 5. И така, металите са група вещества с общи свойства.

Демонстрация на презентация.

учител: Металите са елементи от 1-3 групи от главни подгрупи и елементи от 4-8 групи от вторични подгрупи.

Слайд 6. Задача 1 ... Сами, като използвате PSCE, добавете представителите на групите, които са метали, в тетрадката.

							VIII

Изслушване на отговорите на учениците избирателно.

учител: металите ще бъдат елементите, разположени в долния ляв ъгъл на PSCE.

Учителят подчертава, че всички елементи, разположени под B - At диагонал, дори тези с 4 електрона (Ge, Sn, Pb), 5 електрона (Sb, Bi), 6 електрона (Po) на външния слой, ще бъдат метали в PSCE , тъй като те имат голям радиус.

По този начин 85 от 109 елемента на PSChE са метали.Слайд номер 7

учител: позицията на елемента в PSCE отразява атомната структура на елемента. Използвайки таблиците, които получихте в началото на урока, ние характеризираме структурата на натриевия атом по позицията му в PSCE.
Демонстрация на слайд 8.

Какво е натриев атом? Вижте приблизителния модел на натриевия атом, в който можете да видите ядрото и електроните, които се движат в орбити.

Демонстрация на слайд 9.Модел на натриев атом.

Нека ви напомня как се съставя диаграма на електронната структура на атом на елемент.

Демонстрация на слайд 10.Трябва да имате следната диаграма на електронната структура на натриевия атом.

Слайд 11. Задача 2. Направете сами схема на електронната структура на атома на калций и алуминий в тетрадката, следвайки примера с натриевия атом.

Учителят проверява работата в тетрадката.

Какъв извод може да се направи за електронната структура на металните атоми?

На външно енергийно ниво 1-3 електрона. Спомняме си, че влизайки в химически съединения, атомите се стремят да възстановят пълната 8-електронна обвивка на външното енергийно ниво. За това металните атоми лесно даряват 1-3 електрона от външното ниво, превръщайки се в положително заредени йони. В същото време те показват възстановителни свойства.

Демонстрация на слайд 12.метали - това са химични елементи, чиито атоми даряват електрони на външния (а понякога и пред-външния) електронен слой, превръщайки се в положителни йони. Металите са редуциращи агенти. Това се дължи на малкия брой електрони във външния слой, големия радиус на атомите, в резултат на което тези електрони са слабо ограничени в ядрото.

Нека разгледаме простите вещества - металите.

Демонстрация на слайд 13.

Първо, ние обобщаваме информацията за вида на химическата връзка, образувана от метални атоми и структурата на кристалната решетка

1. сравнително малък брой електрони едновременно свързват много ядра, връзката е делокализирана;
2. валентните електрони се движат свободно по цялото парче метал, което обикновено е електрически неутрално;
3. металната връзка няма насоченост и насищане.

Демонстрация

Слайд 14" Видове кристални решетки от метали»

Слайд 15 Видео на кристалната решетка на металите.

Студентите заключават, че в съответствие с тази конкретна структура металите се характеризират с общи физични свойства.

Учителят подчертава, че физичните свойства на металите се определят именно от тяхната структура.

Слайд 16 Свойствата на металите се определят от структурата на техните атоми.

а) твърдост - всички метали с изключение на живак, твърди вещества при нормални условия. Най-меките са натрий, калий. Могат да се режат с нож; най-твърдият хром - драска стъкло (демо).

б) плътност - Металите се делят на леки (5g/cm) и тежки (повече от 5g/cm) (демонстрация).

в) топимост - металите се делят на топими и огнеупорни (демонстрация).

ж) електрическа проводимост, топлопроводимостметали поради тяхната структура. Хаотично движещи се електрони под действието на електрическо напрежение придобиват насочено движение, в резултат на което възниква електрически ток.

С повишаване на температурата амплитудата на движението на атомите и йоните, разположени във възлите на кристалната решетка, се увеличава рязко и това пречи на движението на електроните и електрическата проводимост на металите намалява.

Трябва да се отбележи, че при някои неметали с повишаване на температурата електрическата проводимост се увеличава, например в графита, докато с повишаване на температурата някои ковалентни връзки се разрушават и броят на свободно движещите се електрони се увеличава.

д) метален блясък- електроните, запълващи междуатомното пространство, отразяват светлинните лъчи и не пропускат, както стъклото.

Следователно всички метали в кристално състояние имат метален блясък. За повечето метали всички лъчи от видимата част на спектъра са еднакво разпръснати, така че имат сребристо-бял цвят. Само златото и медта поглъщат до голяма степен късите дължини на вълната и отразяват дългите дължини на вълните от светлинния спектър, поради което имат жълта светлина. Най-блестящите метали са живак, сребро, паладий. В праха всички метали, с изключение на AI и Mg, губят блясъка си и имат черен или тъмно сив цвят.

е) пластичност ... Механичното въздействие върху кристал с метална решетка причинява само изместване на атомните слоеве и не е придружено от разкъсване на връзката и следователно металът се характеризира с висока пластичност.

IV. Затвърдяване на изучавания материал.

учител: ние изследвахме структурата и физичните свойства на металите, тяхното положение в периодичната таблица на химичните елементи на D.I. Менделеев. Сега, за да консолидираме, предлагаме да извършите тест.

Слайдове 15-16-17.

1) Електронна формула на калция.

1. а) 1S 2 2S 2 2P 6 3S 1
2. б) 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2
3. в) 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3S 6 4S 1
4. г) 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 4S 2

2) Електронна формула 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 4S 2 има атом:

1. а) на
2. б) Прибл
3. в) Сu
4. г) Zn

3) Електрическата проводимост, металният блясък, пластичността, плътността на металите се определят от:

1. а) масата на метала
2. б) точката на топене на металите
3. в) структурата на металните атоми
4. г) наличието на несдвоени електрони

4) Металите, когато взаимодействат с неметали, проявяват свойства

1. а) окислителен;
2. б) възстановителен;
3. в) както окислителни, така и редуциращи;
4. г) не участват в редокс реакции;

5) В периодичната таблица типичните метали се намират в:

1. а) горна част;
Vi. Домашна работа.

Структурата на металните атоми, техните физични свойства




Въведение




Металите са прости вещества с характерни свойства при нормални условия: висока електропроводимост и топлопроводимост, способност да отразяват добре светлината (което определя техния блясък и непрозрачност), способност да приемат желаната форма под въздействието на външни сили (пластичност). Има и друго определение за метали - това са химични елементи, характеризиращи се със способността да даряват външни (валентни) електрони.

От всички известни химични елементи около 90 са метали. Повечето неорганични съединения са метални съединения.

Има няколко вида класификация на металите. Най-ясна е класификацията на металите в съответствие с тяхното положение в периодичната таблица на химичните елементи – химическа класификация.

Ако в "дългата" версия на периодичната таблица начертаете права линия през елементите бор и астат, тогава металите ще бъдат разположени вляво от тази линия, а неметалните - вдясно от нея.

От гледна точка на атомната структура металите се подразделят на преходни и преходни. Непреходните метали са разположени в основните подгрупи на периодичната система и се характеризират с това, че в атомите им има последователно запълване на електронните нива s и p. Непреходните метали включват 22 елемента от основните подгрупи a: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb , Би, По.

Преходните метали са разположени в странични подгрупи и се характеризират с запълване на d - или f-електронни нива. d-елементите включват 37 метала от странични подгрупи b: 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.

f-елементите включват 14 лантаноида (Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Du, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) и 14 актинида (Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr).

Сред преходните метали има и редкоземни метали (Sc, Y, La и лантаниди), платинени метали (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt), трансуранови метали (Np и елементи с по-висока атомна маса).

В допълнение към химикала има и, макар и не общоприета, но отдавна установена техническа класификация на металите. Тя не е толкова логична, колкото химическата - тя се основава на една или друга практически важна характеристика на метала. Желязото и сплавите на негова основа се класифицират като черни метали, всички останали метали се класифицират като цветни. Разграничаване на леки (Li, Be, Mg, Ti и др.) и тежки метали (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Hg, Sn, Pb и др.), както и групи огнеупорни ( Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Re), благородни (Ag, Au, платинени метали) и радиоактивни (U, Th, Np, Ru и др.) метали. В геохимията се разграничават също разпръснати (Ga, Ge, Hf, Re и др.) и редки (Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Re и др.) метали. Както виждате, няма ясни граници между групите.

Справка по история




Въпреки факта, че животът на човешкото общество без метали е невъзможен, никой не знае със сигурност кога и как човек за първи път е започнал да ги използва. Най-древните писания, които са достигнали до нас, разказват за примитивни работилници, в които се е топил метал и са се изработвали продукти от него. Това означава, че човекът е усвоил металите по-рано от писането. Разкопавайки древни селища, археолозите откриват оръдия на труда и лов, които хората са използвали в онези далечни времена - ножове, брадви, върхове на стрели, игли, куки за риба и много други. Колкото по-древни са били селищата, толкова по-груби и по-примитивни са били произведенията на човешките ръце. Най-древните метални изделия са открити при разкопки на селища, съществували преди около 8 хиляди години. Това са били предимно накити от злато и сребро и върхове на стрели и копия от мед.

Гръцката дума "металон" първоначално означаваше мини, мини, откъдето идва и терминът "метал". В древни времена се е смятало, че има само 7 метала: злато, сребро, мед, калай, олово, желязо и живак. Това число корелира с броя на известните тогава планети - Слънцето (злато), Луната (сребро), Венера (мед), Юпитер (калай), Сатурн (олово), Марс (желязо), Меркурий (живак) (виж фигурата ). Според алхимичните схващания, металите възникват в недрата на земята под въздействието на лъчите на планетите и постепенно се подобряват, превръщайки се в злато.

Човекът за първи път усвоява самородни метали - злато, сребро, живак. Първият изкуствено получен метал беше мед, след това беше възможно да се овладее производството на сплав от мед със саламура - бронз и едва по-късно - желязо. През 1556 г. в Германия излиза книга на немския металург Г. Агрикола „За минното дело и металургията“ – първото подробно ръководство за производството на метали, което е достигнало до нас. Вярно е, че по това време оловото, калайът и бисмутът все още се считат за разновидности на същия метал. През 1789 г. френският химик А. Лавоазие в своето ръководство по химия дава списък с прости вещества, който включва всички известни тогава метали - антимон, сребро, бисмут, кобалт, калай, желязо, манган, никел, злато, платина , олово, волфрам и цинк. С развитието на методите за химично изследване броят на известните метали започва бързо да нараства. През 18 век. 14 метала са открити през 19 век. - 38, през 20 век. - 25 метала. През първата половина на 19 век. са открити спътници на платина, чрез електролиза са получени алкални и алкалоземни метали. В средата на века чрез спектрален анализ са открити цезий, рубидий, талий и индий. Съществуването на метали, предсказани от Д. И. Менделеев въз основа на неговия периодичен закон (това са галий, скандий и германий), беше блестящо потвърдено. Откриването на радиоактивността в края на 19 век. наложи търсене на радиоактивни метали. И накрая, по метода на ядрените трансформации в средата на 20 век. са получени радиоактивни метали, които не съществуват в природата, по-специално трансуранови елементи.




Физични и химични свойства на металите.




Всички метали са твърди вещества (с изключение на живака, който е течен при нормални условия); те се различават от неметалите по специален вид връзка (метална връзка). Валентните електрони са слабо свързани с определен атом, а вътре във всеки метал има така наречения електронен газ. Повечето метали имат кристална структура и металът може да се разглежда като "твърда" кристална решетка от положителни йони (катиони). Тези електрони могат повече или по-малко да се движат около метала. Те компенсират силите на отблъскване между катионите и по този начин ги свързват в компактно тяло.

Всички метали имат висока електрическа проводимост (т.е. те са проводници, за разлика от неметалните диелектрици), особено мед, сребро, злато, живак и алуминий; топлопроводимостта на металите също е висока. Отличително свойство на много метали е тяхната пластичност (ковкост), в резултат на което те могат да се навиват на тънки листове (фолио) и да се изтеглят в тел (калай, алуминий и др.), но има и доста крехки метали (цинк, антимон, бисмут).

В промишлеността често се използват не чисти метали, а техните смеси, наречени сплави. В една сплав свойствата на единия компонент обикновено допълват свойствата на другия. Така че медта има ниска твърдост и е малко полезна за производството на машинни части, докато медно-цинковите сплави, наречени месинг, вече са доста твърди и се използват широко в машиностроенето. Алуминият има добра пластичност и достатъчна лекота (ниска плътност), но твърде мек. На негова основа се приготвя аюралуминиева сплав (дуралуминий), съдържаща мед, магнезий и манган. Дуралуминият, без да губи свойствата на своя алуминий, придобива висока твърдост и затова се използва в авиационната техника. Сплавите на желязо с въглерод (и добавки от други метали) са добре познати чугун и стомана.

Металите са много различни по плътност: за лития тя е почти половината от тази на водата (0,53 g / cm3), а за осмия е повече от 20 пъти по-висока (22,61 g / cm3). Металите също се различават по твърдост. Най-меките - алкални метали, те лесно се режат с нож; най-твърдият метал - хромът - реже стъкло. Разликата в температурите на топене на металите е голяма: живакът е течност при нормални условия, цезият и галият се топят при температурата на човешкото тяло, а най-огнеупорният метал, волфрамът, има точка на топене 3380 ° C. Металите с точка на топене над 1000 ° C се наричат ​​огнеупорни метали, по-долу - нискотопими метали. При високи температури металите са способни да излъчват електрони, което се използва в електрониката и термоелектричните генератори за директно преобразуване на топлинната енергия в електрическа енергия. Желязо, кобалт, никел и гадолиний, след поставянето им в магнитно поле, са в състояние да поддържат постоянно състояние на намагнитване.

Металите също имат някои химически свойства. Металните атоми относително лесно даряват валентни електрони и се трансформират в положително заредени йони. Следователно металите са редуциращи агенти. Това всъщност е тяхното основно и най-общо химическо свойство.

Очевидно металите като редуциращи агенти ще реагират с различни окислители, сред които може да има прости вещества, киселини, соли на по-малко активни метали и някои други съединения. Съединенията на метали с халогени се наричат ​​халогени, със сяра - сулфиди, с азот - нитриди, с фосфор - фосфиди, с въглерод - карбиди, със силиций - силициди, с бор - бориди, с водород - хидриди и т.н. Много от тези съединения намери важни приложения в новите технологии. Например, металните бориди се използват в радиоелектрониката, както и в ядрената техника като материали за регулиране на неутронното излъчване и защита срещу него.

Под действието на концентрирани окисляващи киселини върху някои метали се образува и стабилен оксиден филм. Това явление се нарича пасивация. Така че в концентрирана сярна киселина такива метали като Be, Bi, Co, Fe, Mg и Nb се пасивират (и не реагират с нея), а в концентрирана азотна киселина - метали Al, Be, Bi, Co, Cr, Fe , Nb, Ni, Pb, Th и U.

Колкото по-вляво е разположен металът в този ред, толкова повече редуциращи свойства притежава, тоест окислява се по-лесно и преминава под формата на катион в разтвор, но е по-трудно да се възстанови от катион до свободна държава.

Един неметал, водородът, се поставя в поредица от напрежения, тъй като това дава възможност да се определи дали даден метал ще реагира с киселини - неокисляващи агенти във воден разтвор (по-точно ще бъде окислен от водородни катиони H +). Например, цинкът реагира със солна киселина, тъй като в поредицата от напрежения той стои отляво (до) водород. Напротив, среброто не се прехвърля в разтвор от солна киселина, тъй като стои в поредицата от напрежения вдясно (след) от водорода. Металите се държат по подобен начин в разредена сярна киселина. Металите в поредицата от напрежения след водорода се наричат ​​благородни метали (Ag, Pt, Au и др.)

Нежелано химично свойство на металите е тяхната електрохимична корозия, тоест активно разрушаване (окисляване) на метала при контакт с вода и под въздействието на разтворения в нея кислород (кислородна корозия). Например, корозията на железни продукти във вода е широко известна.

Особено корозивно може да бъде мястото на контакт на два различни метала - контактна корозия. Галванична двойка възниква между един метал, като Fe и друг метал, като Sn или Cu, поставен във вода. Потокът от електрони преминава от по-активния метал, който е вляво в поредицата от напрежения (Fe), към по-малко активния метал (Sn, Cu), а по-активният метал се разрушава (корозира).

Именно поради това консервираната повърхност на консервите (желязо с калайдисано покритие) ръждясва, когато се съхраняват във влажна атмосфера и небрежно боравене с тях (желязото бързо се разпада след появата на поне малка драскотина, която позволява на желязото да влезе в контакт с влага ). Напротив, поцинкованата повърхност на желязната кофа не ръждясва дълго време, защото дори и при наличие на драскотини, не желязото корозира, а цинкът (по-активен метал от желязото).

Устойчивостта на корозия за даден метал се увеличава, когато е покрит с по-активен метал или когато те са стопени; например, покриването на желязо с хром или направата на сплави желязо-хром елиминира корозията на желязото. Хромирано желязо и хром-съдържащи стомани (неръждаеми стомани) имат висока устойчивост на корозия.

Общи методи за получаване на метали:

Електрометалургия, т.е. производство на метали чрез електролиза на стопилки (за най-активните метали) или разтвори на техните соли;

Пирометалургия, т.е. редуциране на метали от техните руди при високи температури (например производство на желязо чрез доменна пещ);

Хидрометалургия, т.е. отделяне на метали от разтвори на техните соли с по-активни метали (например получаване на мед от разтвор на CuSO4 чрез изместване на цинк, желязо

или алуминий).

В природата металите понякога се срещат в свободна форма, например естествен живак, сребро и злато, и по-често под формата на съединения (метални руди). Най-активните метали, разбира се, присъстват в земната кора само в свързана форма.





Литий (от гръцки Lithos - камък), Li, химичен елемент от подгрупа Ia на периодичната система; атомен номер 3, атомна маса 6, 941; се отнася до алкални метали.

Съдържанието на литий в земната кора е 6,5-10-3% от теглото. Намира се в повече от 150 минерала, от които всъщност литиеви са около 30. Основните минерали са: сподумен LiAl, лепидолит KLi1.5 Al1.5 (F, 0H) 2 и петалит (LiNa). Съставът на тези минерали е сложен, много от тях принадлежат към класа алумосиликати, много разпространени в земната кора. Обещаващи източници на суровини за производство на литий са саламурите (саламура) на солените отлагания и подпочвените води. Най-големите находища на литиеви съединения се намират в Канада, САЩ, Чили, Зимбабве, Бразилия, Намибия и Русия.

Интересно е, че минералът сподумен се среща естествено под формата на големи кристали с тегло няколко тона. В мина Ета в САЩ открили кристал във формата на игла с дължина 16 м и тегло 100 тона.

Първите сведения за лития датират от 1817 г. Шведският химик А. Арфведсон, анализирайки минерала петалит, открива в него неизвестна алкална основа. Учителят на Арфведсон Й. Берцелиус му дава името "литион" (от гръцки liteo-stone), тъй като за разлика от калиеви и натриеви хидроксиди, които са получени от пепел на растенията, в минерала е открита нова алкална основа. Той също така нарече метала, който е "основата" на тази алкална основа, литий. През 1818 г. английският химик и физик Г. Дейви получава литий чрез електролиза на LiOH хидроксид.

Имоти. Литият е сребристо бял метал; т. мн.ч. 180,54°С, bp 1340 "C; най-лекият от всички метали, неговата плътност е 0,534 g/cm, той е 5 пъти по-лек от алуминия и почти два пъти по-лек от водата. Литият е мек и пластичен. Литиевите съединения оцветяват пламъка в красив карминеночервен цвят. Този много чувствителен метод се използва при качествен анализ за откриване на литий.

Конфигурацията на външния електронен слой на литиевия атом е 2s1 (s-елемент). В съединенията той проявява степен на окисление от +1.

Литият е първият в електрохимичната серия от напрежения и измества водорода не само от киселините, но и от водата. Въпреки това, много химични реакции в лития са по-малко енергични от другите алкални метали.

Литият практически не реагира с въздушните компоненти при липса на влага при стайна температура. Когато се нагрява на въздух над 200 ° C, основният продукт образува оксида Li2O (присъстват само следи от Li2O2 пероксид). Във влажен въздух дава предимно Li3N нитрид, с влажност на въздуха над 80% - LiOH хидроксид и Li2CO3 карбонат. Литиевият нитрид може да се получи и чрез нагряване на метал в поток от азот (литият е един от малкото елементи, които директно се свързват с азота): 6Li + N2 = 2Li3N

Литият лесно се слива с почти всички метали и е лесно разтворим в живак. Комбинира се директно с халогени (с йод при нагряване). При 500 ° C той реагира с водород, образувайки хидрид LiH, при взаимодействие с вода - хидроксид LiOH, с разредени киселини - литиеви соли, с амоняк - амид LiNH2, например:

2Li + H2 = 2LiH

2Li + 2H2O = 2LiOH + H2

2Li + 2HF = 2LiF + H2

2Li + 2NH3 = 2LiNH2 + H2

LiH хидрид - безцветни кристали; използван в различни области на химията като редуциращ агент. При взаимодействие с вода той отделя голямо количество водород (от 1 kg LiH се получават 2820 литра H2):

LiH + H2O = LiOH + H2

Това позволява LiH да се използва като източник на водород за пълнене на балони и спасително оборудване (надуваеми лодки, колани и др.), както и един вид "склад" за съхранение и транспортиране на запалим водород (докато е необходимо да се предпази LiH от най-малките следи от влага).

Смесените литиеви хидриди са широко използвани в органичния синтез, например литиево-алуминиев хидрид LiAlH4, селективен редуктор. Получава се при взаимодействието на LiН с алуминиев хлорид А1С1з

LiOH хидроксидът е силна основа (алкал), водните му разтвори разрушават стъклото и порцелана; Никел, сребро и злато са устойчиви на него. LiOH се използва като добавка към електролита на алкалните батерии, което увеличава експлоатационния им живот 2-3 пъти и капацитета им с 20%. На основата на LiOH и органични киселини (особено стеаринова и палмитинова киселини) се произвеждат мразоустойчиви и топлоустойчиви греси (литоли) за защита на металите от корозия в температурен диапазон от -40 до +130 "C.

Литиевият хидроксид се използва също като уловител на въглероден диоксид в противогази, подводници, самолети и космически кораби.

Получаване и кандидатстване. Суровината за производство на литий са неговите соли, които се извличат от минерали. В зависимост от състава минералите се разлагат със сярна киселина H2SO4 (киселинен метод) или синтероване с калциев оксид CaO и неговия карбонат CaCO3 (алкален метод), с калиев сулфат K2SO4 (солев метод), с калциев карбонат и неговия хлорид CaCl (алкален метод). метод на сол) ... С киселинния метод се получава разтвор на Li2SO4 сулфат (последният се освобождава от примеси чрез третиране с калциев хидроксид Ca (OH) 2 и сода Na2Co3). Утайката, образувана чрез други методи на разлагане на минерали, се излугва с вода; в този случай при алкалния метод LiOH преминава в разтвора, при солевия метод - Li 2SO4, при алкално-солевия метод - LiCl. Всички тези методи, с изключение на алкалните, осигуряват получаването на крайния продукт под формата на Li2CO3 карбонат. който се използва директно или като източник за синтеза на други литиеви съединения.

Металният литий се получава чрез електролиза на разтопена смес от LiCl и калиев хлорид KCl ​​или бариев хлорид BaCl2 с допълнително пречистване от примеси.

Интересът към лития е огромен. Това се дължи преди всичко на факта, че той е източник на промишлено производство на тритий (тежък водороден нуклид), който е основният компонент на водородната бомба и основното гориво за термоядрени реактори. Провежда се термоядрена реакция между нуклида 6Li и неутроните (неутрални частици с масово число 1); продукти на реакцията - тритий 3H и хелий 4He:

63Li + 10n = 31 H + 42He

В металургията се използва голямо количество литий. Магнезиевата сплав с 10% литий е по-здрава и по-лека от самия магнезий. Сплавите от алуминий и литий - склерон и аерон, съдържащи само 0,1% литий, освен че са леки, имат висока якост, пластичност и повишена устойчивост на корозия; те се използват в авиацията. Добавянето на 0,04% литий към оловно-калциеви сплави повишава тяхната твърдост и намалява коефициента на триене.

Литиевите халогениди и карбонатът се използват при производството на оптични, киселинноустойчиви и други специални стъкла, както и топлоустойчиви порцелан и керамика, различни глазури и емайли.

Малките литиеви трохи причиняват химически изгаряния на влажна кожа и очи. Литиевите соли дразнят кожата. Когато работите с литиев хидроксид, вземете същите предпазни мерки, както при работа с натриев и калиев хидроксид.





Натрий (от арабски, natrun, гръцки. Nitrone - естествена сода, химичен елемент от подгрупа Ia на периодичната система; атомен номер 11, атомна маса 22,98977; се отнася до алкални метали. В природата се среща под формата на един стабилен нуклид 23 Na .

Още в древни времена са били известни натриеви съединения - готварска сол (натриев хлорид) NaCl, каустична основа (натриев хидроксид) NaOH и сода (натриев карбонат) Na2CO3. Последното вещество древните гърци наричали "нитрон"; оттук и съвременното име на метала - "натрий". Във Великобритания, САЩ, Италия, Франция обаче думата натрий е запазена (от испанската дума „сода“, която има същото значение като на руския).

За първи път за получаването на натрий (и калий) се съобщава от английския химик и физик Х. Дейви на среща на Кралското общество в Лондон през 1807 г. Той успява да разложи каустични алкали KOH и NaOH чрез действието на електрически ток и изолиране на неизвестни досега метали с изключителни свойства. Тези метали много бързо се окисляват във въздуха и плуват на повърхността на водата, отделяйки водород от нея.

Разпространение в природата. Натрият е един от най-разпространените елементи в природата. Съдържанието му в земната кора е 2,64% от теглото. В хидросферата се съдържа под формата на разтворими соли в количество от около 2,9% (с обща концентрация на сол в морската вода 3,5-3,7%). Установено е наличието на натрий в атмосферата на Слънцето и в междузвездното пространство. в природата натрият се среща само под формата на соли. Най-важните минерали са халит (каменна сол) NaCl, мирабилит (глауберова сол) Na2SO4 * 10H2O, тенардит Na2SO4, челян нитрат NaNO3, естествени силикати като албит Na, нефелин Na

Русия е изключително богата на находища на каменна сол (например Соликамск, Усолие-Сибирское и др.), Големи находища на минерална трона в Сибир.

Имоти. Натрият е сребристо-бял нискотопим метал, т.т. 97,86°С, bp. 883,15°С. Той е един от най-леките метали - по-лек е от водата (плътност 0,99 g / cm3 при 19,7 ° C). Натрият и неговите съединения оцветяват пламъка на горелката в жълто. Тази реакция е толкова чувствителна, че разкрива и най-малката следа от натрий навсякъде (например в стаен или уличен прах).

Натрият е един от най-активните елементи в периодичната таблица. Външният електронен слой на натриевия атом съдържа един електрон (конфигурация 3s1, натрий - s-елемент). Натрият лесно се отказва от единствения си валентен електрон и следователно винаги показва степен на окисление +1 в своите съединения.

Във въздуха натрият се окислява активно, образувайки, в зависимост от условията, оксида Na2O или пероксида Na2O2. Следователно, натрият се съхранява под слой от керосин или минерално масло. Реагира енергично с вода, измествайки водорода:

2Na + H20 = 2NaOH + H2

Такава реакция се случва дори с лед при температура от -80 ° C, а с топла вода или на повърхността на контакта протича с експлозия (не напразно казват: „Ако не искате да станете изрод, не хвърляй натрий във водата”).

Натрият реагира директно с всички неметали: при 200 ° C той започва да абсорбира водород, образувайки много хигроскопичен хидрид NaH; с азот в електрически разряд дава нитрид Na3N или азид NaN3; възпламенява се във флуорна атмосфера; при хлорни изгаряния при температура; реагира с бром само при нагряване:

2Na + H2 = 2NaH

6Na + N2 = 2Na3N или 2Na + 3Na2 = 2NaN3

2Na + С12 = 2NaСl




При 800-900 ° C натрият се комбинира с въглерод, за да образува карбид Na2C2; при триене със сяра дава Na2S сулфид и смес от полисулфиди (Na2S3 и Na2S4)

Натрият лесно се разтваря в течен амоняк, полученият син разтвор има метална проводимост, с газообразен амоняк при 300-400 "C или в присъствието на катализатор при охлаждане до -30 C дава амида NaNH2.

Натрият образува съединения с други метали (интерметални съединения), например със сребро, злато, кадмий, олово, калий и някои други. С живака той дава амалгами NaHg2, NaHg4 и др. Най-важни са течните амалгами, които се образуват при постепенно вкарване на натрий в живака, който е под слой от керосин или минерално масло.

Натрият образува соли с разредени киселини.

Получаване и кандидатстване. Основният метод за производство на натрий е електролизата на разтопена готварска сол. В този случай на анода се отделя хлор, а на катода - натрий. За да се намали точката на топене на електролита, към готварската сол се добавят други соли: KCl, NaF, CaCl2. Електролизата се извършва в електролизери с диафрагма; анодите са изработени от графит, катодите са направени от мед или желязо.

Натрият може да се получи чрез електролиза на стопилка на NaOH хидроксид, а малки количества могат да се получат чрез разлагане на NaN3 азид.

Металният натрий се използва за редуциране на чисти метали от техните съединения - калий (от KOH), титан (от TiCl4) и др. Натриево-калиевата сплав е охлаждаща течност за ядрени реактори, тъй като алкалните метали поглъщат слабо неутроните и следователно не пречат на делене на уранови ядра. Натриевата пара, която има ярко жълто сияние, се използва за пълнене на газоразрядни лампи, използвани за осветяване на магистрали, яхтени пристанища, гари и др. Натрият се използва в медицината: изкуствено получения нуклид 24Na се използва за радиологично лечение на определени форми на левкемия и за диагностични цели.

Използването на натриеви съединения е много по-широко.

Na2O2 пероксид - безцветни кристали, жълт технически продукт. При нагряване до 311-400 ° C той започва да отделя кислород, а при 540 ° C бързо се разлага. Силен окислител, което го прави подходящ за избелване на тъкани и други материали. Той абсорбира CO2 във въздуха, освобождавайки кислород и образувайки карбонат 2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2Co3 + O2). Това свойство се основава на използването на Na2O2 за регенерация на въздуха в затворени пространства и дихателни апарати от изолационен тип (подводници, изолационни противогази и др.).

NaOH хидроксид; остаряло име - сода каустик, техническо наименование - сода каустик (от латински caustic - каустик, изгаряне); една от най-силните основи. Техническият продукт, освен NaOH, съдържа примеси (до 3% Na2CO3 и до 1,5% NaCl). Голямо количество NaOH се използва за приготвяне на електролити за алкални батерии, за производство на хартия, сапун, бои, целулоза и се използва за рафиниране на петрол и масла.

От натриевите соли се използва хромат Na2CrO4 - при производството на багрила, като морилно средство за боядисване на тъкани и дъбилен агент в дъбилната промишленост; сулфит Na2SO3 - компонент на фиксаторите и проявителите във фотографията; хидросулфит NaHSO3 - белина на тъкани, естествени влакна, използвани за консервиране на плодове, зеленчуци и зеленчукови фуражи; тиосулфат Na2S2O3 - за отстраняване на хлора по време на избелване на тъкани, като фиксатор във фотографията, антидот при отравяне със съединения на живак, арсен и др., противовъзпалително средство; хлорат NaClO3 - окислител в различни пиротехнически състави; трифосфат Na5P3O10 - добавка към синтетични детергенти за омекотяване на водата.

Натрият, NaOH и неговите разтвори причиняват тежки изгаряния на кожата и лигавиците.





По външен вид и свойства калият е подобен на натрия, но по-реактивен. Реагира енергично с вода и запалва водорода. Изгаря на въздух, образувайки оранжев супероксид KO2. При стайна температура реагира с халогени, при умерено нагряване - с водород, сяра. Във влажен въздух бързо се покрива със слой КОН. Съхранявайте калий под слой от бензин или керосин.

Най-голямо практическо приложение намират калиевите съединения - KOH хидроксид, KNO3 нитрат и K2CO3 карбонат.

Калиев хидроксид KOH (техническо наименование - каустичен калий) - бели кристали, които се разпространяват във влажен въздух и абсорбират въглероден диоксид (образуват се K2CO3 и KHCO3). Разтваря се много добре във вода с висок екзо-ефект. Водният разтвор е силно алкален.

Калиевият хидроксид се получава чрез електролиза на разтвор на KCl (подобно на производството на NaOH). Изходният калиев хлорид KCl ​​се получава от естествени суровини (минерали силвин KCl и карналит KMgC13 6H20). KOH се използва за синтеза на различни калиеви соли, течен сапун, багрила, като електролит в батериите.

Калиев нитрат KNO3 (минерал калиев нитрат) - бели кристали, много горчив на вкус, ниска точка на топене (точка на топене = 339 ° С). Нека се разтваря добре във вода (без хидролиза). Когато се нагрява над точката на топене, той се разлага на калиев нитрит KNO2 и кислород O2, проявява силни окислителни свойства. Сярата и въгленът се запалват при контакт със стопилката на KNO3 и сместа C + S експлодира (изгаряне на "черен прах"):

2КNO3 + ЗС (въглища) + S = N2 + 3CO2 + K2S

Калиевият нитрат се използва при производството на стъкло и минерални торове.

Калиев карбонат K2CO3 (техническо наименование - поташ) е бял хигроскопичен прах. Разтваря се много добре във вода, силно хидролизира от анион и създава алкална среда в разтвор. Използва се при производството на стъкло и сапун.

Получаването на K2CO3 се основава на реакциите:

K2SO4 + Ca (OH) 2 + 2CO = 2K (HCOO) + CaSO4

2K (НСОО) + O2 = К2С03 + Н20 + С02

Калиевият сулфат от естествени суровини (минерали KMg (SO4) Cl 3H20 каинит и K2Mg (SO4) 2 * 6H20 шонит) се нагряват с Ca (OH) 2 гасена вар в CO атмосфера (под налягане 15 atm) за получаване на калий формиат K (HCOO), който се калцинира в поток въздух.

Калият е жизненоважен елемент за растенията и животните. Поташните торове са калиеви соли, както естествени, така и продукти от тяхната преработка (KCl, K2SO4, KNO3); високо съдържание на калиеви соли в пепелта на растенията.

Калият е деветият най-разпространен елемент в земната кора. Съдържа се само в свързана форма в минерали, морска вода (до 0,38 g K+ йони в 1 литър), растения и живи организми (вътре в клетките). Човешкото тяло има = 175 g калий, дневната нужда достига ~ 4 g. Радиоактивният изотоп 40K (примес на преобладаващия стабилен изотоп 39K) се разпада много бавно (период на полуразпад 1 109 години), той, заедно с изотопите 238U и 232Тh, има голям принос за

Начало> Документ

Метали в периодичната таблица. Структурата на металните атоми. Обща характеристика на металите.

Позиция на металите в периодичната таблицаАко начертаем диагонал от бор към астат в таблицата на D.I. Елементите, разположени близо до диагонала, имат двойни свойства: в някои от съединенията си те се държат като метали; в някои - като неметали. Структурата на металните атомиВ периодите и основните подгрупи има закономерности в изменението на металните свойства.Атомите на много метали имат 1, 2 или 3 валентни електрона, напр.

Na (+ 11): 1S 2 2S 2 2p 6 3S 1

Ca (+ 20): 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 6 3d 0 4S 2

Алкални метали (група 1, основна подгрупа): ... nS 1. Алкалноземни метали (група 2, основна подгрупа): ... nS 2. Свойствата на металните атоми са периодично зависими от местоположението им в таблицата на Д. И. Менделеев . В ОСНОВНАТА ПОДГРУПА:

не се променя.

Радиус на атома се увеличава

Електроотрицателност намалява.

Възстановяващи свойства засилват се.

Метални свойства засилват се.

В ПЕРИОДА:
Ядрени заряди на атоми нараства.

Радиуси на атоми намаляват.

Броят на електроните във външния слой се увеличава.

Електроотрицателност се увеличава.

Възстановяващи свойства намаляват.

Метални свойства отслабвам.

Метална кристална структураПовечето твърди тела съществуват в кристална форма: техните частици са подредени в строг ред, образувайки правилна пространствена структура - кристална решетка Кристалът е твърдо вещество, чиито частици (атоми, молекули, йони) са подредени в определен, периодично повтарящ се ред (в възли). При умствено свързване на възли с линии се образува пространствена рамка - кристална решетка. Кристални структури от метали под формата на сферични опаковки



а - мед; б - магнезий; c - α-модификация на желязото

Металните атоми са склонни да даряват външните си електрони. В парче метал, слитък или метален продукт, металните атоми се отказват от външни електрони и ги изпращат към това парче, слитък или продукт, като по този начин се превръщат в йони. „Откъснатите” електрони се движат от един йон към друг, временно се събират с тях в атоми, отново се откъсват и този процес протича непрекъснато. Металите имат кристална решетка, в чиито възли има атоми или йони (+); между тях са свободни електрони (електронен газ). Комуникационната схема в метал може да бъде показана по следния начин:

M 0 ↔ nē + M n +,

атом - йон

където нДали броят на външните електрони, участващи във връзката (y Na - 1 ē, при Ca - 2 ē, при Ал - 3 ēТози тип връзка се наблюдава при метали - прости вещества-метали и в сплави.Метална връзка е връзка между положително заредени метални йони и свободни електрони в кристалната решетка на металите.Металната връзка има известна прилика с ковалентната, но и известна разлика, тъй като връзката на метала се основава на социализирането на електрони (сходство), всички атоми участват в социализацията на тези електрони (разлика). Ето защо кристалите с метална връзка са пластични, електропроводими и имат метален блясък. Въпреки това, в състояние на пара металните атоми са свързани с ковалентна връзка, металните двойки са съставени от отделни молекули (едноатомни и двуатомни). Обща характеристика на металите

Способността на атомите да даряват електрони (окисляват)	← Увеличаване
Взаимодействие с атмосферния кислород	Окислява бързо при температура на околната среда	Окислява бавно при нормална температура или при нагряване	Да не се окислява
Взаимодействие с вода	При нормални температури се отделя H 2 и се образува хидроксид	При нагряване се отделя Н 2	H 2 не се измества от водата
5 взаимодействие с киселини	Изместете H 2 от разредените киселини	Не измества H 2 от разредените киселини
		Реагира с конц. и декомп. HNO 3 и с конц. H 2 SO 4 при нагряване		Не реагирайте с киселини
Да бъдеш сред природата	Само във връзките	Във връзки и в свободна форма		Предимно насипно
Методи за получаване	Електролиза на стопилки	Редукция с въглища, въглероден оксид (2), алумотермия или електролиза на водни разтвори на соли
Способността на йоните да свързват електрони (възстановяват)	Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
	Увеличаване →

Електрохимични серии от метални напрежения. Физични и химични свойства на металите

Общи физични свойства на металитеОбщите физични свойства на металите се определят от металната връзка и металната кристална решетка. Податливост, пластичностМеханичното действие върху метален кристал предизвиква изместване на слоевете от атоми. Тъй като електроните в метала се движат в целия кристал, не се случва прекъсване на връзките. Пластичността намалява последователно Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe... Златото например може да се навива на листове с дебелина не повече от 0,001 мм, които се използват за позлатяване на различни предмети. Алуминиевото фолио се появи сравнително наскоро и по-рано чай, шоколад беше изкован в калаено фолио, което се наричаше станьол. Въпреки това, Mn и Bi нямат пластичност: това са крехки метали. Метален блясъкМетален блясък, който в праха се губи от всички метали, освен Али Mg... Най-ярките метали са Hg(известните "венециански огледала" са направени от него през Средновековието), Ag(сега модерните огледала се правят от него с помощта на реакцията на "сребърното огледало"). По цвят (конвенционално) се разграничават черни и цветни метали. Сред последните ще откроим скъпоценните - Au, Ag, Pt. Златото е металът на бижутерите. Именно на негова основа са направени прекрасни великденски яйца на Фаберже. ЗвъненеМеталите звънят и това свойство се използва за направата на камбани (спомнете си Царската камбана в Московския Кремъл). Най-звучните метали са Au, Ag, Ci. Медни пръстени с дебел, бръмчащ пръстен - пурпурен пръстен. Това е образен израз не в чест на малиновото зрънце, а в чест на холандския град Малина, където са претопени първите църковни камбани. По-късно в Русия руските занаятчии започват да отливат камбани с още по-добро качество, а жителите на градове даряват златни и сребърни бижута, за да звучи по-добре камбаната, отлята за църкви. В някои руски заложни къщи автентичността на златните пръстени, приети за комисионна, се определяше от звъненето на златен брачен пръстен, висящ от косата на жената (чува се много дълъг и ясен висок звук). При нормални условия всички метали с изключение на живака Hg са твърди вещества. Най-твърдият метал е хром Cr, който драска стъклото. Най-меките са алкалните метали, режат се с нож. Алкалните метали се съхраняват с големи предпазни мерки - Na - в керосин, а Li - във вазелин поради лекотата му, керосинът - в стъклен буркан, буркан - в азбестов чипс, азбест - в тенекия. ЕлектропроводимостДобрата електропроводимост на металите се обяснява с наличието на свободни електрони в тях, които под влияние дори на малка потенциална разлика придобиват насочено движение от отрицателния към положителния полюс. С повишаване на температурата вибрациите на атомите (йони) се засилват, което затруднява насоченото движение на електроните и по този начин води до намаляване на електрическата проводимост. При ниски температури вибрационното движение, напротив, силно намалява и електрическата проводимост рязко се увеличава. Металите проявяват свръхпроводимост близо до абсолютната нула. Ag, Cu, Au, Al, Fe имат най-висока електрическа проводимост; най-лошите проводници - Hg, Pb, W. ТоплопроводимостПри нормални условия топлопроводимостта на металите се променя основно в същата последователност като тяхната електрическа проводимост. Топлопроводимостта се дължи на високата подвижност на свободните електрони и вибрационното движение на атомите, поради което има бързо изравняване на температурата в масата на метала. Най-висока е топлопроводимостта на среброто и медта, най-ниска е на бисмута и живака. ПлътностПлътността на металите е различна. То е толкова по-малко, колкото по-малка е атомната маса на металния елемент и толкова по-голям е радиусът на неговия атом. Най-лекият метал е литият (плътност 0,53 g / cm 3), най-тежкият е осмий (плътност 22,6 g / cm 3). Металите с плътност по-малка от 5 g / cm 3 се наричат ​​леки, останалите са тежки. Точките на топене и кипене на металите са различни. Най-нискотопимият метал - живак (бала = -38,9 ° C), цезий и галий - се топят съответно при 29 и 29,8 ° C. Волфрамът е най-огнеупорният метал (бала t = 3390 ° C). Концепцията за алотропия на металите на примера на калаяНякои метали имат алотропни модификации. Например калайът се разграничава на:
α-калай, или сив калай ("калаена чума" - превръщането на обикновения β-калай в α-калай при ниски температури причини смъртта на експедицията на Р. Скот до Южния полюс, който загуби цялото гориво, тъй като се съхранява в резервоари, запечатани с калай), е стабилен за t<14°С, серый порошок. β-олово, или белое олово (t = 14 ― 161°С) очень мягкий металл, но тверже свинца, поддается литью и пайке. Используется в сплавах, например, для изготовления белой жести (луженого железа).
Електрохимична серия от напрежения на метали и нейните две правилаПодреждането на атомите в редица според тяхната реактивност може да бъде представено по следния начин: Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb,н 2 , Сu, Hg, Ag, Pt, Au... Позицията на елемент в електрохимичната серия показва колко лесно той образува йони във воден разтвор, т.е. неговата реактивност. Реактивността на елементите зависи от способността да приемат или даряват електрони, участващи в образуването на връзка. 1-во правило от поредица от напреженияАко металът е в този ред преди водорода, той е в състояние да го измести от киселинни разтвори, ако след водород, тогава не. Например, Zn, Mg, Alдаде заместваща реакция с киселини (те са в поредицата от напрежения до Х), а Cuне (тя след Х). 2-ро правило на поредица от напреженияАко металът е в серия от напрежения до метала на солта, тогава той е в състояние да измести този метал от разтвора на неговата сол. Например CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu. В такива случаи позицията на метала преди или след водородможе да няма значение, важно е реагиращият метал да предхожда метала, образуващ солта: Cu + 2AgNO 3 = 2Ag + Cu (NO 3) 2. Общи химични свойства на металитеПри химичните реакции металите са редуциращи агенти (отдават електрони). Взаимодействие с прости вещества.
С халогени металите образуват соли - халогениди:
Mg + Cl2 = MgCl2; Zn + Br 2 = ZnBr 2.
Металите образуват оксиди с кислород:
4Na + O2 = 2 Na2O; 2Cu + O 2 = 2CuO.
Със сярата металите образуват соли - сулфиди:
Fe + S = FeS.
С водород най-активните метали образуват хидриди, например:
Ca + H 2 = CaH 2.
с въглерод много метали образуват карбиди:
Ca + 2C = CaC 2. Взаимодействие със сложни вещества
Металите в началото на поредица от напрежения (от литий до натрий), при нормални условия, изместват водорода от водата и образуват алкали, например:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2.
Металите, разположени в поредица от напрежения до водород, взаимодействат с разредени киселини (НCl, Н 2 SO 4 и др.), в резултат на което се образуват соли и се отделя водород, например:
2Al + 6НCl = 2AlCl 3 + 3H 2.
Металите взаимодействат с разтвори на соли на по-малко активни метали, в резултат на което се образува сол на по-активен метал и по-малко активен метал се освобождава в свободна форма, например:
CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu.

Метали в природата.

Намиране на метали в природата.Повечето метали се намират в природата под формата на различни съединения: активните метали се намират само под формата на съединения; нискоактивни метали - под формата на съединения и в свободна форма; благородни метали (Ag, Pt, Au ...) в свободна форма Самородните метали обикновено се намират в малки количества под формата на зърна или включвания в скалите. Рядко се срещат и доста големи парчета метал - самородни парчета. Много метали в природата съществуват в свързано състояние под формата на химични природни съединения - минерали... Много често това са оксиди, например железни минерали: червена желязна руда Fe 2 O 3, кафява желязна руда 2Fe 2 O 3 ∙ 3H 2 O, магнитна желязна руда Fe 3 O 4. Минералите са част от скалите и рудите. рудисе наричат ​​природни образувания, съдържащи минерали, в които металите са в количества технологично и икономически подходящи за производството на метали в промишлеността.По химичния състав на минерала, влизащ в рудата, се разграничават оксидни, сулфидни и други руди. Обикновено преди получаването метали от руда, предварително се обогатява - отделя отпадъчни скали, примеси, в резултат на което се образува концентрат, който служи като суровина за металургично производство. Методи за получаване на метали.Производството на метали от техните съединения е задача на металургията. Всеки металургичен процес е процес на редукция на метални йони с помощта на различни редуциращи агенти, в резултат на което металите се получават в свободна форма. В зависимост от начина на провеждане на металургичния процес се разграничават пирометалургия, хидрометалургия и електрометалургия. ПирометалургияПроизводството на метали от техните съединения при високи температури с помощта на различни редуциращи агенти: въглерод, въглероден оксид (II), водород, метали (алуминий, магнезий) и др. Примери за редукция на метали
въглища:
ZnO + C → Zn + CO 2;
въглероден окис:
Fe 2 O 3 + 3CO → 2Fe + 3CO 2;
водород:
WO3 + 3H2 → W + 3H2O; CoO + H 2 → Co + H 2 O;
алуминий (алумотермия):
4Al + 3MnO 2 → 2Al 2 O 3 + 3Mn; Cr2O3 + 2Al = 2Al2O3 + 2Cr;
магнезий:
TiCl 4 + 2Mg = Ti + 2MgCl 2. Хидрометалургия- Това е производството на метали, което се състои от два процеса: 1) естественото съединение на метала се разтваря в киселина, в резултат на което се получава разтвор на металната сол; 2) от получения разтвор този метал се измества от по-активен метал. Например:
2CuS + 3O 2 = 2CuO + 2SO 2.
CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O.
CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu.
Електрометалургия- Това е производството на метали чрез електролиза на разтвори или стопилки на техните съединения. Електрическият ток играе ролята на редуктор в процеса на електролиза.

Обща характеристика на металите от групата IA.

Металите от основната подгрупа на първата група (IA-група) включват литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs), франций (Fr). Тези метали се наричат ​​алкални метали, тъй като те и техните оксиди образуват алкали при взаимодействие с вода Алкалните метали са s-елементи. На външния електронен слой металните атоми имат един s-електрон (ns 1). Калий, натрий - прости вещества



Алкални метали в ампули:
а - цезий; б - рубидий; в - калий; g - натрий Основна информация за елементите на групата IA

елемент	Ли литий	натрий	K калий	Rb рубидий	Cs цезий	Fr Франция
Атомно число	3	11	19	37	55	87
Структурата на външните електронни обвивки на атомите	ns 1 np 0, където n = 2, 3, 4, 5, 6, 7, n е номерът на периода
Окислително състояние	+1	+1	+1	+1	+1	+1
Основни природни съединения	Li 2 O · Al 2 O 3 · 4SiO 2 (сподумен); LiAl (PO 4) F, LiAl (PO 4) OH (амблигонит)	NaCl (готварска сол); Na 2 SO 4 · 10H 2 O (глауберова сол, мирабилит); КCl NaCl (силвит)	KCl (силвинит), KCl NaCl (силвинит); K (калиев фелдшпат, ортогонален); KCl MgCl 2 6H 2 O (карналит) – намира се в растенията	Като изоаморфен примес в калиеви минерали - силвинит и карналит	4Cs 2 O · 4Al 2 O 3 · 18 SiO 2 · 2H 2 O (полуцит); спътник на калиеви минерали	Α-продукт на разпад на актиний

Физически свойстваКалият и натрият са меки сребристи метали (нарязват се с нож); ρ (K) = 860 kg / m 3, Tm (K) = 63,7 ° C, ρ (Na) = 970 kg / m 3, Tm (Na) = 97,8 ° C. Те имат висока топло- и електрическа проводимост, боядисват пламъка в характерни цветове: K - в бледо виолетов цвят, Na - в жълт.