Poziția metalelor în tabelul periodic

Dacă trasăm o diagonală de la bor la astatin în tabelul lui D.I. Elementele situate în apropierea diagonalei au proprietăți duble: în unii dintre compușii lor se comportă ca metalele; în unele – ca nemetale.

Structura atomilor de metal

În perioade și subgrupe principale, există regularități în modificarea proprietăților metalice.

Mulți atomi de metal au 1, 2 sau 3 electroni de valență, de exemplu:

Na (+ 11): 1S22S22p63S1

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

Metale alcaline (grupa 1, subgrupa principală): ... nS1.

Alcalino-pământos (grupa 2, subgrupa principală): ... nS2.

Proprietățile atomilor de metal depind periodic de locația lor în tabelul lui DI Mendeleev.

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

a - cupru; b - magneziu; c - α-modificarea fierului

Atomii de metal tind să-și doneze electronii exteriori. Într-o bucată de metal, lingou sau produs metalic, atomii de metal renunță la electroni externi și îi trimit către această bucată, lingot sau produs, transformându-se astfel în ioni. Electronii „smulși” se mută de la un ion la altul, se reunesc temporar cu ei în atomi, rupți din nou, iar acest proces are loc continuu. Metalele au o rețea cristalină, în nodurile căreia se află atomi sau ioni (+); între ei se află electroni liberi (gazul de electroni). Schema de comunicare în metal poate fi afișată după cum urmează:

М0 ↔ nē + Мn +,

atom - ion

Unde n Este numărul de electroni externi care participă la legătura (y Na - 1 ē, la Ca - 2 ē, la Al - 3 ē).

Acest tip de legătură se observă în metale - substanțe simple - metale și în aliaje.

O legătură metalică este o legătură între ionii metalici încărcați pozitiv și electronii liberi din rețeaua cristalină a metalelor.

Legătura metalică are o oarecare asemănare cu legătura covalentă, dar și o oarecare diferență, deoarece legătura metalică se bazează pe socializarea electronilor (asemănarea), toți atomii participă la socializarea acestor electroni (diferență). De aceea, cristalele cu o legătură metalică sunt ductile, conductoare electric și au un luciu metalic. Cu toate acestea, în stare de vapori, atomii de metal sunt legați printr-o legătură covalentă, perechile de metale sunt compuse din molecule individuale (monoatomice și diatomice).

Caracteristicile generale ale metalelor

Capacitatea atomilor de a dona electroni (oxida)	← În creștere
Interacțiunea cu oxigenul atmosferic	Se oxidează rapid la temperatura mediului ambiant	Se oxidează încet la temperatură normală sau când este încălzit	A nu se oxida
Interacțiunea cu apa	La temperaturi normale, se eliberează H2 și se formează hidroxid	Când este încălzit, se eliberează H2	H2 nu este deplasat din apă
5interacțiunea cu acizii	Înlocuiți H2 din acizii diluați	Nu înlocuiește H2 din acizii diluați
Reacționează cu conc. si decomp. HNO3 și cu conc. H2SO4 când este încălzit	Nu reacționați cu acizii
Fiind în natură	Doar în conexiuni	În conexiuni și în formă liberă	În mare parte liber
Metode de obținere	Electroliza topiturii	Reducerea cu cărbune, monoxid de carbon (2), alumotermie sau electroliza soluțiilor apoase de săruri
Capacitatea ionilor de a atasa electroni (recuperare)	Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
Creșterea →

Seria electrochimică de tensiuni metalice. Proprietățile fizice și chimice ale metalelor

Proprietățile fizice generale ale metalelor

Proprietățile fizice generale ale metalelor sunt determinate de legătura metalică și rețeaua cristalină metalică.

Maleabilitatea, ductilitate

Acțiunea mecanică asupra unui cristal metalic determină o deplasare a straturilor de atomi. Deoarece electronii din metal se mișcă în întregul cristal, nu are loc nicio rupere a legăturilor. Plasticitatea scade la rând Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe... Aurul, de exemplu, poate fi rulat în foi de cel mult 0,001 mm grosime, care sunt folosite pentru aurirea diferitelor articole. Folia de aluminiu a apărut relativ recent și mai devreme ceaiul, ciocolata a fost forjată în folie de staniu, care a fost numită stanyol. Cu toate acestea, Mn și Bi nu au ductilitate: acestea sunt metale casante.

Luciu metalic

Luciu metalic, care în pulbere se pierde de toate metalele, cu excepția Alși Mg... Cele mai strălucitoare metale sunt Hg(din ea au fost făcute celebrele „oglinzi venețiane” în Evul Mediu), Ag(acum se fac din ea oglinzi moderne cu ajutorul reacției „oglinzii de argint”). După culoare (convențional), se disting metalele feroase și neferoase. Dintre acestea din urmă, le vom evidenția pe cele prețioase - Au, Ag, Pt. Aurul este metalul bijutierilor. Pe baza ei s-au făcut minunate ouă de Paște Faberge.

Sună

Metalele sună, iar această proprietate este folosită pentru a face clopote (amintiți-vă de clopotul țarului din Kremlinul din Moscova). Cele mai sonore metale sunt Au, Ag, Ci. Inele de cupru cu un inel gros, fredonat - un inel purpuriu. Aceasta este o expresie figurativă nu în cinstea boabei de zmeură, ci în cinstea orașului olandez Malina, unde au fost topite primele clopote ale bisericii. Mai târziu, în Rusia, meșterii ruși au început să arunce clopote de o calitate și mai bună, iar locuitorii orașelor și orașelor au donat bijuterii din aur și argint pentru ca clopotele turnat pentru biserici să sune mai bine. În unele case de amanet rusești, autenticitatea inelelor de aur acceptate pentru comision era determinată de sunetul unei verighete de aur suspendată de părul unei femei (se aude un sunet înalt și foarte lung și clar).

În condiții normale, toate metalele, cu excepția mercurului Hg, sunt solide. Cel mai dur metal este cromul Cr, care zgârie sticla. Cele mai moi sunt metalele alcaline, acestea sunt tăiate cu un cuțit. Metalele alcaline sunt depozitate cu mari precauții - Na - în kerosen, iar Li - în vaselina din cauza ușurinței sale, kerosenul - într-un borcan de sticlă, un borcan - în așchii de azbest, azbest - într-o cutie de conserve.

Conductivitate electrică

Buna conductivitate electrică a metalelor se explică prin prezența electronilor liberi în ele, care, chiar și sub influența unei mici diferențe de potențial, capătă o mișcare direcțională de la polul negativ la polul pozitiv. Pe măsură ce temperatura crește, vibrațiile atomilor (ionilor) se intensifică, ceea ce îngreunează mișcarea direcțională a electronilor și, prin urmare, duce la o scădere a conductibilității electrice. La temperaturi scăzute, mișcarea vibrațională, dimpotrivă, scade foarte mult, iar conductivitatea electrică crește brusc. Metalele prezintă supraconductivitate aproape de zero absolut. Ag, Cu, Au, Al, Fe au cea mai mare conductivitate electrică; cele mai proaste conductoare - Hg, Pb, W.

Conductivitate termică

În condiții normale, conductivitatea termică a metalelor se modifică practic în aceeași secvență ca și conductibilitatea lor electrică. Conductivitatea termică se datorează mobilității mari a electronilor liberi și mișcării vibraționale a atomilor, datorită cărora are loc o egalizare rapidă a temperaturii în masa metalului. Cea mai mare conductivitate termică este în argint și cupru, cea mai scăzută este în bismut și mercur.

Densitate

Densitatea metalelor este diferită. Este cu cât este mai mică, cu atât masa atomică a elementului metalic este mai mică și cu atât raza atomului său este mai mare. Cel mai ușor metal este litiul (densitate 0,53 g/cm3), cel mai greu este osmiul (densitate 22,6 g/cm3). Metalele cu o densitate mai mică de 5 g/cm3 sunt numite ușoare, restul sunt numite grele.

Punctele de topire și de fierbere ale metalelor sunt variate. Metalul cu cel mai scăzut punct de topire - mercurul (punct de fierbere = -38,9 ° C), cesiu și galiu - se topesc la 29, respectiv 29,8 ° C. Tungstenul este cel mai refractar metal (bp = 3390 ° C).

Conceptul de alotropie a metalelor pe exemplul staniului

Unele metale au modificări alotropice.

De exemplu, staniul se distinge în:

· Α-staniu, sau staniu gri („ciuma staniului” - transformarea β-staniului obișnuit în α-staniu la temperaturi scăzute a provocat moartea expediției lui R. Scott la Polul Sud, care a pierdut tot combustibilul, deoarece era depozitat în rezervoare sigilate staniu), stabil la t<14°С, серый порошок.

· Β-staniu, sau staniu alb (t = 14 - 161 ° C) este un metal foarte moale, dar mai dur decât plumbul, susceptibil la turnare și lipire. Este utilizat în aliaje precum tabla de tablă (fier cositorit).

Seria electrochimică de tensiuni ale metalelor și cele două reguli ale sale

Dispunerea atomilor pe rând în funcție de reactivitatea lor poate fi reprezentată astfel:

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

Poziția unui element în seria electrochimică arată cât de ușor formează ioni într-o soluție apoasă, adică reactivitatea sa. Reactivitatea elementelor depinde de capacitatea de a accepta sau dona electroni implicați în formarea unei legături.

Prima regula a unei serii de tensiuni

Dacă metalul se află în acest rând înainte de hidrogen, este capabil să-l înlocuiască din soluții acide, dacă după hidrogen, atunci nu.

De exemplu, Zn, Mg, Al a dat o reacție de substituție cu acizi (sunt în seria tensiunilor până la H), A Cu nu (ea după H).

A doua regula a unei serii de tensiuni

Dacă metalul se află în seria tensiunilor până la metalul sării, atunci este capabil să înlocuiască acest metal din soluția sării sale.

De exemplu, CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.

În astfel de cazuri, poziția metalului înainte sau după hidrogen poate să nu conteze, este important ca metalul care reacţionează să preceadă metalul care formează sarea:

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

Proprietățile chimice generale ale metalelor

În reacțiile chimice, metalele sunt agenți reducători (donează electroni).

Interacțiunea cu substanțe simple.

1. Cu halogeni, metalele formează săruri - halogenuri:

Mg + CI2 = MgCI2;

Zn + Br2 = ZnBr2.

2. Metalele formează oxizi cu oxigenul:

4Na + O2 = 2 Na2O;

2Cu + O2 = 2CuO.

3. Cu sulf, metalele formează săruri - sulfuri:

4. Cu hidrogenul, cele mai active metale formează hidruri, de exemplu:

Ca + H2 = CaH2.

5. Cu carbon, multe metale formează carburi:

Ca + 2C = CaC2.

Interacțiunea cu substanțe complexe

1. Metalele la începutul unei serii de tensiuni (de la litiu la sodiu), în condiții normale, înlocuiesc hidrogenul din apă și formează alcali, de exemplu:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2.

2. Metalele situate în seria tensiunilor până la hidrogen interacționează cu acizii diluați (НCl, Н2SO4 etc.), în urma cărora se formează săruri și se eliberează hidrogen, de exemplu:

2Al + 6HCI = 2AlCI3 + 3H2.

3. Metalele interacționează cu soluții de săruri ale metalelor mai puțin active, în urma cărora se formează o sare a unui metal mai activ și metalul mai puțin activ este eliberat într-o formă liberă, de exemplu:

CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.

Metalele în natură.

Găsirea metalelor în natură.

Majoritatea metalelor se găsesc în natură sub formă de diverși compuși: metalele active se găsesc numai sub formă de compuși; metale cu activitate scăzută - sub formă de compuși și sub formă liberă; metale nobile (Ag, Pt, Au...) în formă liberă.

Metalele native se găsesc de obicei în cantități mici sub formă de boabe sau incluziuni în roci. Rareori, există și bucăți de metal destul de mari - pepite. Multe metale în natură există în stare legată sub formă de compuși chimici naturali - minerale... Foarte des, aceștia sunt oxizi, de exemplu, minerale de fier: minereu de fier roșu Fe2O3, minereu de fier brun 2Fe2O3 ∙ 3H2O, minereu de fier magnetic Fe3O4.

Mineralele fac parte din roci și minereuri. Minereuri se numesc formațiuni naturale care conțin minerale, în care metalele sunt prezente în cantități adecvate din punct de vedere tehnologic și economic pentru producerea metalelor în industrie.

În funcție de compoziția chimică a mineralului inclus în minereu, există oxid, sulfură și alte minereuri.

De obicei, înainte de obținerea metalelor din minereu, acesta este îmbogățit preliminar - rocă goală, impuritățile sunt separate, ca urmare, se formează un concentrat, care servește ca materie primă pentru producția metalurgică.

Metode de obținere a metalelor.

Producerea metalelor din compușii lor este sarcina metalurgiei. Orice proces metalurgic este un proces de reducere a ionilor metalici cu ajutorul diverșilor agenți reducători, în urma căruia se obțin metale sub formă liberă. În funcție de metoda de desfășurare a procesului metalurgic, se disting pirometalurgia, hidrometalurgia și electrometalurgia.

Pirometalurgia Este producerea metalelor din compușii lor la temperaturi ridicate folosind diverși agenți reducători: carbon, monoxid de carbon (II), hidrogen, metale (aluminiu, magneziu), etc.

Exemple de recuperare a metalelor

ZnO + C → Zn + CO2;

Monoxid de carbon:

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2;

Hidrogen:

W03 + 3H2 → W + 3H2O;

CoO + H2 → Co + H2O;

Aluminiu (alumotermie):

4Al + 3MnO2 → 2Al2O3 + 3Mn;

Cr2O3 + 2Al = 2Al2O3 + 2Cr;

Magneziu:

TiCI4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2.

Hidrometalurgia- Aceasta este producerea metalelor, care constă în două procese: 1) compusul natural al metalului se dizolvă în acid, rezultând o soluție de sare metalică; 2) din soluția rezultată, acest metal este deplasat de un metal mai activ. De exemplu:

1.2CuS + 3О2 = 2CuO + 2SО2.

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O.

2. CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.

Electrometalurgie- Aceasta este producerea de metale prin electroliza soluțiilor sau topiturii compușilor acestora. Curentul electric joacă rolul de agent reducător în procesul de electroliză.

Caracteristicile generale ale metalelor din grupa IA.

Metalele din subgrupul principal al primului grup (grup IA) includ litiu (Li), sodiu (Na), potasiu (K), rubidiu (Rb), cesiu (Cs), franciu (Fr). Aceste metale sunt numite metale alcaline, deoarece ele și oxizii lor formează alcali atunci când interacționează cu apa.

Metalele alcaline sunt elemente S. Pe stratul exterior de electroni, atomii de metal au un electron s (ns1).

Potasiu, sodiu - substanțe simple

Metale alcaline în fiole:
a - cesiu; b - rubidiu; c - potasiu; g - sodiu

Informații de bază despre elementele grupului IA

	Li litiu	Na sodiu	K potasiu	Rb rubidiu	Cs cesiu	Fr france
Numar atomic
Stare de oxidare
Compuși naturali de bază	Li2O · Al2O3 · 4SiO2 (spodumen); LiAl (PO4) F, LiAl (PO4) OH (amblygonit)	NaCl (sare de masă); Na2SO4 10H2O (sare Glauber, mirabiit); КCl NaCl (silvit)	KCI (silvinit), KCI NaCI (silvinit); K (feldspat de potasiu, ortogonal); KCl MgCl2 6H2O (carnalit) - se găsește în plante	Ca impuritate izoamorfă în mineralele de potasiu - silvinită și carnalită	4Cs2O · 4Al2O3 · 18 SiO2 · 2H2O (semi-cit); însoțitor al mineralelor de potasiu	Α-produs de descompunere al actiniului

Proprietăți fizice

Potasiul și sodiul sunt metale argintii moi (tăiate cu un cuțit); ρ (K) = 860 kg / m3, Tm (K) = 63,7 ° C, ρ (Na) = 970 kg / m3, Tm (Na) = 97,8 ° C. Au căldură și conductivitate electrică ridicată, vopsesc flacăra în culori caracteristice: K - într-o culoare violet pal, Na - în galben.

https://pandia.ru/text/78/392/images/image005_57.jpg "alt =" (! LANG: Dizolvarea oxidului de sulf (IV) în apă" width="312" height="253 src=">Реакция серы с натрием!}

Interacțiunea cu substanțe complexe:

1,2Na + 2H2O → 2NaOH + H2.

2. 2Na + Na2О2 → 2Na2О.

3,2Na + 2НCl → 2NaCl + Н2.

Industria celulozei și hârtiei "href =" / text / category / tcellyulozno_bumazhnaya_promishlennostmz / "rel =" bookmark "> producția de hârtie, țesături artificiale, săpun, pentru curățarea conductelor de petrol, în producția de fibre artificiale, în baterii alcaline.

Găsirea compușilor metaliciin absentagrupuri în natură.

Sare ― NaCl- clorura de sodiu, NaNO3- azotat de sodiu (nitrat chilian), Na2CO3- carbonat de sodiu (sodă), NaHC03- bicarbonat de sodiu (bicarbonat de sodiu), Na2SO4- sulfat de sodiu, Na2S04 10H20- Sarea lui Glauber, KCl- clorura de potasiu, KNO3- azotat de potasiu (nitrat de potasiu), K2SO4- sulfat de potasiu, К2СО3- carbonat de potasiu (potasiu) - substante ionice cristaline, aproape toate solubile in apa. Sărurile de sodiu și potasiu prezintă proprietățile sărurilor medii:

2NaCl (solid) + Н2SO4 (conc.) → Na2SO4 + 2НCl;

КCl + AgNo3 → KNO3 + AgCl ↓;

Na2CO3 + 2HCl → NaCI + CO2 + H2O;

K2CO3 + H2O ↔ KHCO3 + KOH;

СО32- + Н2О ↔ HCO3- + OH - (mediu alcalin, pH< 7).

Cristale de sare de masă

Mină de sare

Na2CO3 servește la producția de hârtie, săpun, sticlă;

NaHC03- în medicină, gătit, în producerea apelor minerale, în stingătoare;

К2СО3- pentru a obtine sapun lichid si sticla;

Potasiu - carbonat de potasiu

NaN03, KNO3, KCI, K2SO4- cele mai importante îngrășăminte cu potasiu.

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

Sarea de mare conține 90-95% NaCl (clorura de sodiu) și până la 5% din alte minerale: săruri de magneziu, săruri de calciu, săruri de potasiu, săruri de mangan, săruri de fosfor, săruri de iod etc. Toate împreună peste 40 de elemente utile ale periodicului. masa - toate acestea există în apa de mare.

Marea Moartă

Există ceva extraordinar, aproape fantastic în el. În ținuturile estice, chiar și cel mai mic firicel de umiditate este o sursă de viață, grădinile înfloresc acolo, cerealele se coc. Dar această apă ucide toate ființele vii.

Multe popoare au vizitat aceste țărmuri: arabi, evrei, greci, romani; fiecare dintre ei a numit acest lac imens în limba lor, dar sensul numelui era același: mort, periculos, fără viață.

Stăteam pe un țărm pustiu, a cărui privire plictisitoare evoca tristețea: un pământ mort - fără iarbă, fără păsări. De cealaltă parte a lacului, munții roșiatici se ridicau abrupt din apa verde. Pârtii goale, încrețite. Se părea că o oarecare forță le-a smuls învelișul natural, iar mușchii pământului au fost expuși.

Am decis să facem o baie, dar apa s-a dovedit a fi rece, doar ne-am spălat cu apă groasă, curgând ca o saramură rece. După câteva minute, fața și mâinile au fost acoperite cu un strat alb de sare, iar pe buze a rămas un gust insuportabil de amar, de care a fost imposibil să scapi de el mult timp. Nu te poți îneca în această mare: apa groasă în sine menține o persoană la suprafață.

Uneori, un pește înoată din Iordania până la Marea Moartă. Ea moare într-un minut. Am găsit un astfel de pește spălat pe mal. Era tare ca un băț într-o coajă dură și sărată.
Această mare poate deveni o sursă de bogăție pentru oameni. La urma urmei, acesta este un depozit gigantic de săruri minerale.

Fiecare litru de apă de la Marea Moartă conține 275 de grame de săruri de potasiu, sodiu, brom, magneziu, calciu. Rezervele minerale sunt estimate aici la 43 de miliarde de tone. Bromul și potasa pot fi extrase extrem de ieftin și nu există nimic care să limiteze scara producției. Țara deține rezerve uriașe de fosfați, care sunt la mare căutare pe piața mondială, iar cantitatea lor neglijabilă este extrasă.

Caracteristici generale ale elementelor grupului IIA.

Metalele din subgrupul principal al celui de-al doilea grup (grupul IIA) includ beriliu (Be), magneziu (Mg), calciu (Ca), stronțiu (Sr), bariu (Ba), radiu (Ra). Aceste metale sunt numite metale alcalino-pământoase, deoarece hidroxizii lor Ме (ОН) 2 au proprietăți alcaline, iar oxizii lor МеО sunt similari ca refractaritate cu oxizii metalelor grele, numite anterior „pământ”.

Metalele alcalino-pământoase sunt elemente S. Pe stratul exterior de electroni, atomii de metal au doi electroni s (ns2).

Informații de bază despre elementele grupului IIA

	Fi beriliu	Mg magneziu	Ca calciu	Sr stronţiu	Ba bariu	Ra radiu
Numar atomic
Structura învelișurilor electronice exterioare ale atomilor	unde n = 2, 3, 4, 5, 6, 7, n este numărul perioadei
Stare de oxidare
Compuși naturali de bază	3BeO Al2O3 6SiO2 (beril); Be2SiO4 (fenakit)	2MgO SO2 (olivină); MgC03 (magnezit); MgC03 CaC03 (dolomit); MgCl2 KCl 6H2O (carnalit)	CaCO3 (calcit), СaF2― fluorit, СaO · Al2O3 · 6SiO2 (anortit); CaS042H2O (gips); MgCO3 CaCO3 (dolomit), Ca3 (PO4) 2 - fosforit, Ca5 (PO4) 3X (X = F, Cl, OH) - apatit	SrCO3 (cianit stron), SrSO4 (celestin)	BaCO3 (baterit) BaSO4 (barit, spatar greu)	Ca parte a minereurilor de uraniu

Pământ alcalino- metale usoare alb-argintie. Stronțiul are o nuanță aurie, mult mai dură decât metalele alcaline. Bariul este asemănător ca moliciune cu plumbul. În aer la temperaturi obișnuite, suprafața de beriliu și magneziu este acoperită cu o peliculă de oxid de protecție. Metalele alcalino-pământoase interacționează activ cu oxigenul atmosferic, așa că sunt depozitate sub un strat de kerosen sau în vase sigilate, cum ar fi metalele alcaline.

Calciul este o substanță simplă

Proprietăți fizice

Calciul natural este un amestec de izotopi stabili. Cel mai frecvent calciu este 97%). Calciul este un metal alb argintiu; ρ = 1550 kg / m3, Tm = 839 ° C. Colorează flacăra portocaliu-roșu.

Proprietăți chimice

Interacțiunea cu substanțe simple (nemetale):

1.Cu halogeni: Ca + Cl2 → CaCl2 (clorură de calciu).

2.Cu carbon: Ca + 2C → CaC2 (carbură de calciu).

3. Cu hidrogen: Ca + H2 → CaH2 (hidrură de calciu).

Sare: CaCO3 carbonatul de calciu este unul dintre cei mai răspândiți compuși pe Pământ: cretă, marmură, calcar. Cel mai important dintre aceste minerale este calcarul. El însuși este o piatră de construcție excelentă, în plus, este o materie primă pentru producerea cimentului, varului stins, a sticlei etc.

Piatra zdrobită de var întărește drumurile, iar pulberea reduce aciditatea solului.

Creta naturală reprezintă rămășițele unor scoici de animale antice. Este folosit ca creioane pentru școală, în paste de dinți, pentru producția de hârtie și cauciuc.

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

Proprietăți fizice

Fierul este un metal alb-argintiu sau gri, solid, cu ductilitate mare, conductivitate termică și electrică, refractar; ρ = 7874 kg / m3, Tm = 1540 ° C. Spre deosebire de alte metale, fierul este capabil de magnetizare, are feromagnetism.

Proprietăți chimice

Fierul interacționează atât cu substanțe simple, cât și cu cele complexe.

Interacțiunea fierului cu oxigenul

a) când este încălzit (combustie), b) când n. la. (coroziune)

Proprietățile chimice ale fierului

Sub n. la.	Când este încălzit
Reacţie	3FeSO4 + 2K3 = Fe32 ↓ + 3K2SO4 (albastru turbulenă - sediment albastru închis).	1. 4FeCl3 + 3K4 = Fe43 ↓ + 12KCl (precipitat albastru de Prusia - albastru închis). 2. FeCl3 + 3NH4CNS ⇆ Fe (CNS) 3 + 3NH4Cl (tiocianat de Fe roșu-sânge + amoniac).

Rolul biologic al fierului

Biochimiștii dezvăluie rolul uriaș al fierului în viața plantelor, animalelor și oamenilor. Ca parte a hemoglobinei, fierul provoacă culoarea roșie a acestei substanțe, care, la rândul său, determină culoarea sângelui. Corpul unui adult conține 3 g de fier, din care 75% fac parte din hemoglobină, datorită căruia se realizează cel mai important proces biologic, respirația. Fierul este, de asemenea, esențial pentru plante. Participă la procesele oxidative ale protoplasmei, în timpul respirației plantelor și la formarea clorofilei, deși ea însăși nu face parte din aceasta. Fierul a fost folosit de mult în medicină pentru tratarea anemiei, cu epuizare, pierderea forței.

Pentru a utiliza previzualizarea prezentărilor, creați-vă un cont Google (cont) și conectați-vă la el: https://accounts.google.com

Subtitrări din diapozitive:

Poziția metalelor în Tabelul periodic al D.I. Mendeleev. Caracteristici ale structurii atomilor, proprietăți.

Scopul lecției: 1. Pe baza poziției metalelor în PSCE, ajungeți la înțelegerea trăsăturilor structurale ale atomilor și cristalelor acestora (legături chimice metalice și rețea metalică cristalină). 2. Să generalizeze și să extindă cunoștințele despre proprietățile fizice ale metalelor și clasificările acestora. 3. Dezvoltați capacitatea de analiză, de a trage concluzii pe baza poziției metalelor în tabelul periodic al elementelor chimice.

CURU Mă duc pe monede mici, îmi place să trag clopote, Îmi ridică un monument pentru asta Și știu: mă numesc...

FIER A arat și a construi - el poate face totul, dacă cărbunele îl va ajuta în asta...

Metalele sunt un grup de substanțe cu proprietăți comune.

Metalele sunt elemente ale grupelor I-III ale subgrupelor principale, iar grupele IV-VIII ale subgrupurilor secundare I grupa II grupa III grupa IV grupa V grupa VI grupa VII grupa VIII grupa Na Mg Al Ti V Cr Mn Fe

Din cele 109 elemente ale PSCE, 85 sunt metale: sunt evidențiate în albastru, verde și roz (cu excepția lui H și He)

Poziția unui element în PS reflectă structura atomilor săi POZIȚIA ELEMENTULUI ÎN SISTEMUL PERIODIC STRUCTURA ATOMILOR SĂI Numărul ordinal al elementului din sistemul periodic Sarcina nucleară a atomului Numărul total de electroni Numărul grupului Numărul de electroni la nivel energetic extern. Cea mai mare valență a unui element, stare de oxidare Număr de perioadă Număr de niveluri de energie. Numărul de subniveluri la nivelul energiei externe

Modelul atomului de sodiu

Structura electronică a atomului de sodiu

Sarcina 2. Realizați singur o diagramă a structurii electronice a atomilor de aluminiu și calciu din caiet, urmând exemplul cu atomul de sodiu.

Concluzie: 1. Metalele sunt elemente care au 1-3 electroni la nivelul energiei externe, mai rar 4-6. 2. Metalele sunt elemente chimice ai căror atomi donează electroni stratului electronic exterior (și uneori pre-exterior), transformându-se în ioni pozitivi. Metalele sunt agenți reducători. Acest lucru se datorează numărului mic de electroni din stratul exterior, razei mari a atomilor, drept urmare acești electroni sunt slab limitați la nucleu.

O legătură chimică metalică se caracterizează prin: -delocalizarea legăturii, deoarece un număr relativ mic de electroni leagă simultan mai multe nuclee; - electronii de valență se deplasează liber pe întreaga bucată de metal, care este în general neutră din punct de vedere electric; - legatura metalica nu are directionalitate si saturatie.

Rețele cristaline ale metalelor

Informații video despre cristalele metalice

Proprietățile metalelor sunt determinate de structura atomilor lor. Proprietatea metalului Proprietatea proprietății Duritatea Toate metalele, cu excepția mercurului, sunt solide în condiții normale. Cele mai blânde sunt sodiul, potasiul. Se pot tăia cu un cuțit; cel mai dur crom - zgârie sticlă. densitate Metalele se împart în ușoare (densitate 5g/cm) și grele (densitate mai mare de 5g/cm). fuzibilitatea Metalele sunt împărțite în conductivitate electrică cu punct de topire scăzut și refractar, conductivitate termică Electronii care se mișcă haotic sub influența tensiunii electrice dobândesc mișcare direcțională, rezultând un curent electric. luciu metalic Electronii care umplu spațiul interatomic reflectă razele de lumină și nu transmit plasticitate ca sticla. Acțiunea mecanică asupra unui cristal cu o rețea metalică provoacă doar deplasarea straturilor atomice și nu este însoțită de ruperea legăturii și, prin urmare, metalul se caracterizează printr-o plasticitate ridicată.

Verificați asimilarea cunoștințelor în lecție prin testare 1) Formula electronică a calciului. A) 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 3 S 2 2 3 S 3 R 6 4 S 2

Elementele de testare 2 și 3 2) Formula electronică 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 4S 2 are un atom: a) Na b) Ca c) Cu d) Zn 3) Conductivitate electrică, luciu metalic, plasticitate, densitate de metalele se determină: a ) masa atomilor b) punctul de topire al metalelor c) structura atomilor de metal d) prezența electronilor neperechi

Elementele de testare 4 și 5 4) Metalele care interacționează cu nemetale prezintă proprietăți a) oxidante; b) reparator; c) atât oxidant, cât şi reducător; d) nu participă la reacții redox; 5) În tabelul periodic, metalele tipice sunt situate în: a) partea superioară; b) partea inferioară; în colțul din dreapta sus; d) colțul din stânga jos;

Răspunsuri corecte Numărul sarcinii Opțiune de răspuns corect 1 D 2 B 3 C 4 B 5 D

Previzualizare:

Scopul și obiectivele lecției:

1. Pe baza poziției metalelor în PSCE, conduceți studenții la înțelegerea caracteristicilor structurale ale atomilor și cristalelor lor (legături chimice metalice și rețea metalică cristalină), pentru a studia proprietățile fizice generale ale metalelor. Examinați și rezumați cunoștințele despre legăturile chimice și rețeaua cristalină metalică.
2. Pentru a dezvolta capacitatea de analiză, trageți concluzii despre structura atomilor pe baza poziției metalelor în PSCE.
3. Dezvoltați capacitatea de a stăpâni terminologia chimică, de a formula clar și de a vă exprima gândurile.
4. Pentru a stimula gândirea independentă în cursul activităților educaționale.
5. Pentru a genera interes pentru viitoarea profesie.

Formularul lecției:

lecție combinată cu prezentare

Metode și tehnici:

Povestea, conversația, demonstrația video a tipurilor de rețele cristaline ale metalelor, testare, întocmirea diagramelor structurii electronice a atomilor, demonstrarea unei colecții de mostre de metale și aliaje.

Echipament:

1. Tabelul „Tabel periodic al elementelor chimice ale D.I. Mendeleev”;
2. Prezentarea lecției pe media electronică.
3. Colectarea probelor de metale si aliaje.
4. Proiector.
5. Fișe cu tabelul „Caracteristicile structurii atomului după poziție în PSCE”
   

ÎN CURILE CLASURILOR

I. Momentul organizatoric al lecției.

II. Declarația și anunțarea temei lecției, a scopurilor și obiectivelor acesteia.

Slide 1-2

III. Învățarea de materiale noi.

Profesor: Omul a folosit metale din cele mai vechi timpuri. Pe scurt despre istoria utilizării metalelor.

1 mesaj de student. Slide 3

La început a fost o epocă a cuprului.

Până la sfârșitul epocii de piatră, omul a descoperit posibilitatea de a folosi metale pentru fabricarea uneltelor. Primul astfel de metal a fost cuprul.

Se numește perioada de răspândire a uneltelor din cupru Calcolitic sau Calcolitic , care tradus din greacă înseamnă „cuprul”. Cuprul a fost prelucrat cu unelte din piatră folosind metoda de forjare la rece. Pepitele de cupru au fost transformate în produse sub lovituri puternice de ciocan. La începutul epocii cuprului, numai unelte moi, bijuterii și articole de uz casnic erau fabricate din cupru. Odată cu descoperirea cuprului și a altor metale a început să apară profesia de fierar.

Mai târziu, a apărut turnarea, iar atunci oamenii au început să adauge staniu sau antimoniu la cupru, pentru a face bronzul, mai durabil, mai puternic, mai fuzibil.

Mesajul elevului 2. Slide 3

Bronz - un aliaj de cupru și staniu. Granițele cronologice ale epocii bronzului datează de la începutul mileniului al III-lea î.Hr. înainte de începutul mileniului I î.Hr

Mesajul elevului 3. Slide 4

A treia și ultima perioadă a erei primitive este caracterizată de răspândirea metalurgiei fierului și a uneltelor din fier și marchează epoca fierului. În sensul său modern, acest termen a fost introdus la mijlocul secolului al IX-lea de către arheologul danez K. Yu. Thomson și s-a răspândit curând în literatură împreună cu termenii „Epoca de Piatră” și „Epoca Bronzului”.

Spre deosebire de alte metale, fierul, cu excepția meteoriților, nu se găsește aproape niciodată în forma sa pură. Oamenii de știință sugerează că primul fier care a căzut în mâinile omului a fost de origine meteoritică și nu degeaba fierul este numit „piatră cerească”. Cel mai mare meteorit găsit în Africa, cântărea aproximativ șaizeci de tone. Și în gheața Groenlandei, au găsit un meteorit de fier cântărind treizeci și trei de tone.

Și acum epoca fierului continuă. Într-adevăr, în prezent, aliajele de fier reprezintă aproape 90% din toate metalele și aliajele metalice.

Profesor.

Aur și argint - metalele prețioase sunt utilizate în prezent pentru fabricarea de bijuterii, precum și piese în electronică, industria aerospațială și construcțiile navale. Unde pot fi folosite aceste metale în transport maritim? Importanța excepțională a metalelor pentru dezvoltarea societății se datorează, desigur, proprietăților lor unice. Denumiți aceste proprietăți.

Demonstrați elevilor o colecție de mostre de metal.

Elevii numesc proprietăți ale metalelor precum conductivitatea electrică și conductibilitatea termică, luciul metalic caracteristic, plasticitatea, duritatea (cu excepția mercurului) etc.

Profesorul pune elevilor o întrebare cheie: care este motivul acestor proprietăți?

Răspuns așteptat:proprietățile substanțelor se datorează structurii moleculelor și atomilor acestor substanțe.

Slide 5. Deci, metalele sunt un grup de substanțe cu proprietăți comune.

Demonstrație de prezentare.

Profesor: Metalele sunt elemente din 1-3 grupe de subgrupe principale și elemente din 4-8 grupuri de subgrupe secundare.

Slide 6. Sarcina 1 ... Pe cont propriu, folosind PSCE, adăugați în caiet reprezentanții grupurilor, care sunt metale.

							VIII

Auzirea răspunsurilor elevilor în mod selectiv.

Profesor: metalele vor fi elementele situate în colțul din stânga jos al PSCE.

Profesorul subliniază că toate elementele situate sub B - La diagonală, chiar și cele cu 4 electroni (Ge, Sn, Pb), 5 electroni (Sb, Bi), 6 electroni (Po) pe stratul exterior, vor fi metale în PSCE. , deoarece au o rază mare.

Astfel, 85 din 109 elemente ale PSChE sunt metale. Slide numărul 7

Profesor: poziţia elementului în PSCE reflectă structura atomică a elementului. Folosind tabelele pe care le-ați primit la începutul lecției, caracterizăm structura atomului de sodiu prin poziția sa în PSCE.
Demonstrarea diapozitivei 8.

Ce este un atom de sodiu? Priviți modelul aproximativ al atomului de sodiu, în care puteți vedea nucleul și electronii mișcându-se pe orbite.

Demonstrarea Slide 9.Modelul atomului de sodiu.

Permiteți-mi să vă reamintesc cum este întocmită o diagramă a structurii electronice a unui atom al unui element.

Demonstrarea slide-ului 10.Ar trebui să aveți următoarea diagramă a structurii electronice a atomului de sodiu.

Slide 11. Sarcina 2. Faceți singur o diagramă a structurii electronice a atomului de calciu și aluminiu în caiet, urmând exemplul cu atomul de sodiu.

Profesorul verifică lucrarea în caiet.

Ce concluzie se poate trage despre structura electronică a atomilor de metal?

La nivelul energiei externe, 1-3 electroni. Ne amintim că, intrând în compuși chimici, atomii se străduiesc să restaureze învelișul complet de 8 electroni a nivelului de energie externă. Pentru aceasta, atomii de metal donează cu ușurință 1-3 electroni de la nivelul extern, transformându-se în ioni încărcați pozitiv. În același timp, prezintă proprietăți de restaurare.

Demonstrarea diapozitivei 12. Metalele - acestea sunt elemente chimice, atomii cărora donează electroni ai stratului electronic exterior (și uneori pre-exterior), transformându-se în ioni pozitivi. Metalele sunt agenți reducători. Acest lucru se datorează numărului mic de electroni din stratul exterior, razei mari a atomilor, drept urmare acești electroni sunt slab limitați la nucleu.

Să luăm în considerare substanțele simple - metale.

Demonstrarea diapozitivei 13.

În primul rând, rezumăm informații despre tipul de legătură chimică formată de atomii de metal și structura rețelei cristaline.

1. un număr relativ mic de electroni leagă simultan mai multe nuclee, legătura este delocalizată;
2. electronii de valență se deplasează liber pe întreaga bucată de metal, care este în general neutră din punct de vedere electric;
3. legătura metalică nu are direcţionalitate şi saturaţie.

Demonstrație

Slide 14 " Tipuri de rețele cristaline ale metalelor»

Slide 15 Video cu rețeaua cristalină a metalelor.

Elevii ajung la concluzia că, în conformitate cu această structură particulară, metalele sunt caracterizate de proprietăți fizice generale.

Profesorul subliniază că proprietățile fizice ale metalelor sunt determinate tocmai de structura lor.

Slide 16 Proprietățile metalelor sunt determinate de structura atomilor lor.

a) duritatea - toate metalele cu excepția mercurului, solidele în condiții normale. Cele mai blânde sunt sodiul, potasiul. Se pot tăia cu un cuțit; cel mai dur crom - zgârieturi de sticlă (demo).

b) densitate - metalele sunt împărțite în ușoare (5g/cm) și grele (mai mult de 5g/cm) (demonstrație).

c) fuzibilitate - metalele sunt împărțite în fuzibile și refractare (demonstrație).

G) conductivitate electrică, conductivitate termicămetale datorită structurii lor. Electronii care se mișcă haotic sub acțiunea unei tensiuni electrice capătă o mișcare direcțională, în urma căreia ia naștere un curent electric.

Odată cu creșterea temperaturii, amplitudinea mișcării atomilor și ionilor localizați în nodurile rețelei cristaline crește brusc, iar acest lucru interferează cu mișcarea electronilor, iar conductivitatea electrică a metalelor scade.

Trebuie remarcat faptul că la unele nemetale, odată cu creșterea temperaturii, conductivitatea electrică crește, de exemplu, în grafit, în timp ce odată cu creșterea temperaturii, unele legături covalente sunt distruse, iar numărul de electroni care se mișcă liber crește.

e) luciu metalic- electronii care umplu spațiul interatomic reflectă razele de lumină și nu transmit, ca sticla.

Prin urmare, toate metalele în stare cristalină au un luciu metalic. Pentru majoritatea metalelor, toate razele din partea vizibilă a spectrului sunt împrăștiate în mod egal, deci au o culoare alb-argintie. Doar aurul și cuprul absorb în mare măsură lungimi de undă scurte și reflectă lungimi de undă lungi ale spectrului luminos, prin urmare au lumină galbenă. Cele mai strălucitoare metale sunt mercurul, argintul, paladiul. În pulbere, toate metalele, cu excepția AI și Mg, își pierd strălucirea și au o culoare neagră sau gri închis.

f) plasticitate ... Acțiunea mecanică asupra unui cristal cu o rețea metalică provoacă doar deplasarea straturilor atomice și nu este însoțită de ruperea legăturii și, prin urmare, metalul se caracterizează printr-o plasticitate ridicată.

IV. Consolidarea materialului studiat.

Profesor: am examinat structura și proprietățile fizice ale metalelor, poziția lor în tabelul periodic al elementelor chimice din D.I. Mendeleev. Acum, pentru a consolida, vă sugerăm să efectuați un test.

Slide-urile 15-16-17.

1) Formula electronică a calciului.

1. a) 1S 2 2S 2 2P 6 3S 1
2. b) 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2
3. c) 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3S 6 4S 1
4. d) 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 4S 2

2) Formula electronică 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 4S 2 are un atom:

1. a) Na
2. b) Ca
3. c) Сu
4. d) Zn

3) Conductivitatea electrică, luciul metalic, plasticitatea, densitatea metalelor sunt determinate de:

1. a) masa metalului
2. b) punctul de topire al metalelor
3. c) structura atomilor de metal
4. d) prezenţa electronilor nepereche

4) Metalele, atunci când interacționează cu nemetale, prezintă proprietăți

1. a) oxidativ;
2. b) reparator;
3. c) atât oxidant, cât şi reducător;
4. d) nu participă la reacții redox;

5) În tabelul periodic, metalele tipice sunt situate în:

1. a) partea superioară;
Vi. Teme pentru acasă.

Structura atomilor de metal, proprietățile lor fizice




Introducere




Metalele sunt substanțe simple cu proprietăți caracteristice în condiții normale: conductivitate electrică și conductivitate termică ridicată, capacitatea de a reflecta bine lumina (ceea ce determină strălucirea și opacitatea acestora), capacitatea de a lua forma dorită sub influența forțelor externe (plasticitatea). Există o altă definiție a metalelor - acestea sunt elemente chimice caracterizate prin capacitatea de a dona electroni externi (de valență).

Dintre toate elementele chimice cunoscute, aproximativ 90 sunt metale. Majoritatea compușilor anorganici sunt compuși metalici.

Există mai multe tipuri de clasificare a metalelor. Cea mai clară este clasificarea metalelor în funcție de poziția lor în tabelul periodic al elementelor chimice - clasificarea chimică.

Dacă, în versiunea „lungă” a tabelului periodic, trageți o linie dreaptă prin elementele bor și astatin, atunci metalele vor fi situate în stânga acestei linii, iar nemetalele în dreapta acesteia.

Din punct de vedere al structurii atomice, metalele se împart în intranziționale și tranziționale. Metalele de netranziție sunt situate în principalele subgrupe ale sistemului periodic și se caracterizează prin faptul că în atomii lor are loc o umplere succesivă a nivelurilor electronice s și p. Metalele de tranziție includ 22 de elemente din principalele subgrupe a: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb , Bi, Po.

Metalele de tranziție sunt situate în subgrupuri laterale și se caracterizează prin umplerea nivelurilor d - sau f-electronice. Elementele d includ 37 de metale din subgrupele laterale 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.

Elementele f includ 14 lantanide (Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Du, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) și 14 actinide (Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, Nu, Lr).

Printre metalele de tranziție se numără și metalele pământurilor rare (Sc, Y, La și lantanide), metalele de platină (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt), metalele transuranice (Np și elementele cu masă atomică mai mare).

Pe lângă substanța chimică, există și o clasificare tehnică a metalelor, deși nu este general acceptată, dar stabilită de mult timp. Nu este la fel de logic ca unul chimic - se bazează pe una sau alta caracteristică practic importantă a unui metal. Fierul și aliajele pe baza acestuia sunt clasificate ca metale feroase, toate celelalte metale sunt clasificate ca neferoase. Distingeți între metale ușoare (Li, Be, Mg, Ti etc.) și metale grele (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Hg, Sn, Pb etc.), precum și grupuri de refractare ( Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Re), metale prețioase (Ag, Au, metale platină) și radioactive (U, Th, Np, Ru etc.). Metalele împrăștiate (Ga, Ge, Hf, Re etc.) și rare (Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Re etc.) se disting și în geochimie. După cum puteți vedea, nu există limite clare între grupuri.

Referință istorică




În ciuda faptului că viața societății umane fără metale este imposibilă, nimeni nu știe cu siguranță când și cum a început o persoană să le folosească. Cele mai vechi scrieri care au ajuns până la noi povestesc despre ateliere primitive în care se topea metalul și se făceau produse din acesta. Aceasta înseamnă că omul a stăpânit metalele mai devreme decât scrisul. Săpând așezări antice, arheologii găsesc instrumente de muncă și de vânătoare pe care oamenii le foloseau în acele vremuri îndepărtate - cuțite, topoare, vârfuri de săgeți, ace, cârlige de pește și multe altele. Cu cât așezările erau mai vechi, cu atât mai grosolane și mai primitive erau produsele mâinilor umane. Cele mai vechi produse metalice au fost găsite în timpul săpăturilor din așezări care au existat în urmă cu aproximativ 8 mii de ani. Acestea erau în principal bijuterii din aur și argint și vârfuri de săgeți și vârfuri de lance din cupru.

Cuvântul grecesc „metallon” însemna inițial mine, mine, de unde și-a apărut termenul „metal”. În antichitate, se credea că există doar 7 metale: aur, argint, cupru, staniu, plumb, fier și mercur. Acest număr era corelat cu numărul de planete cunoscute atunci - Soarele (aur), Luna (argint), Venus (cuprul), Jupiter (staniul), Saturn (plumb), Marte (fier), Mercur (mercur) (vezi figura). ). Conform conceptelor alchimice, metalele au apărut în intestinele pământului sub influența razelor planetelor și s-au îmbunătățit treptat, transformându-se în aur.

Omul a stăpânit mai întâi metalele native - aur, argint, mercur. Primul metal obținut artificial a fost cuprul, apoi a fost posibil să stăpânească producția unui aliaj de cupru cu saramură - bronz și abia mai târziu - fier. În 1556, a fost publicată în Germania o carte a metalurgistului german G. Agricola „Despre minerit și metalurgie” – primul ghid detaliat al producției de metale care a ajuns până la noi. Adevărat, la acea vreme, plumbul, staniul și bismutul erau încă considerate soiuri ale aceluiași metal. În 1789, chimistul francez A. Lavoisier, în manualul său de chimie, a dat o listă de substanțe simple, care cuprindea toate metalele cunoscute atunci - antimoniu, argint, bismut, cobalt, staniu, fier, mangan, nichel, aur, platină. , plumb, wolfram și zinc. Odată cu dezvoltarea metodelor de cercetare chimică, numărul metalelor cunoscute a început să crească rapid. În secolul al XVIII-lea. Au fost descoperite 14 metale, în secolul al XIX-lea. - 38, în secolul al XX-lea. - 25 de metale. În prima jumătate a secolului al XIX-lea. s-au descoperit sateliți de platină, s-au obținut metale alcaline și alcalino-pământoase prin electroliză. La mijlocul secolului, prin analiză spectrală au fost descoperite cesiu, rubidiu, taliu și indiu. Existența metalelor prezise de D.I.Mendeleev pe baza legii sale periodice (acestea sunt galiu, scandiu și germaniu) a fost confirmată cu brio. Descoperirea radioactivității la sfârșitul secolului al XIX-lea. a presupus o căutare a metalelor radioactive. În fine, prin metoda transformărilor nucleare la mijlocul secolului XX. S-au obţinut metale radioactive care nu există în natură, în special elemente transuraniu.




Proprietățile fizice și chimice ale metalelor.




Toate metalele sunt solide (cu excepția mercurului, care este lichid în condiții normale); ele diferă de nemetale într-un tip special de legătură (legatură metalică). Electronii de valență sunt legați slab de un anumit atom, iar în interiorul fiecărui metal există un așa-numit gaz de electroni. Majoritatea metalelor au o structură cristalină, iar metalul poate fi considerat ca o rețea cristalină „rigidă” de ioni pozitivi (cationi). Acești electroni se pot mișca mai mult sau mai puțin în jurul metalului. Ele compensează forțele de respingere dintre cationi și, astfel, îi leagă într-un corp compact.

Toate metalele au conductivitate electrică ridicată (adică sunt conductoare, spre deosebire de dielectricii nemetalici), în special cuprul, argintul, aurul, mercurul și aluminiul; conductivitatea termică a metalelor este de asemenea ridicată. O trăsătură distinctivă a multor metale este ductilitatea lor (maleabilitatea), ca urmare a căreia pot fi rulate în foi subțiri (folie) și trase într-un fir (staniu, aluminiu etc.), dar există și metale destul de fragile ( zinc, antimoniu, bismut).

În industrie, nu se folosesc adesea metale pure, ci amestecurile lor, numite aliaje. Într-un aliaj, proprietățile unei componente completează de obicei proprietățile celeilalte. Deci, cuprul are o duritate scăzută și este de puțin folos pentru fabricarea pieselor de mașini, în timp ce aliajele cupru-zinc, numite alamă, sunt deja destul de dure și sunt utilizate pe scară largă în inginerie mecanică. Aluminiul are o ductilitate bună și o lejeritate suficientă (densitate scăzută), dar prea moale. Pe baza acestuia se prepară aliajul de ayuralumin (duralumin), care conține cupru, magneziu și mangan. Duraluminul, fără a-și pierde proprietățile aluminiului său, capătă o duritate ridicată și, prin urmare, este utilizat în tehnologia aviației. Aliajele de fier cu carbon (și aditivii altor metale) sunt fonta și oțelul bine-cunoscute.

Metalele diferă mult ca densitate: pentru litiu este aproape jumătate din cea a apei (0,53 g/cm3), iar pentru osmiu este de peste 20 de ori mai mare (22,61 g/cm3). Metalele diferă și ca duritate. Cele mai moi - metale alcaline, sunt ușor tăiate cu un cuțit; cel mai dur metal - crom - taie sticla. Diferența dintre temperaturile de topire a metalelor este mare: mercurul este un lichid în condiții normale, cesiul și galiul se topesc la temperatura corpului uman, iar cel mai refractar metal, wolfram, are un punct de topire de 3380 ° C. Metalele cu un punct de topire peste 1000 ° C sunt denumite metale refractare, sub - metale cu punct de topire scăzut. La temperaturi ridicate, metalele sunt capabile să emită electroni, care sunt utilizate în electronice și generatoare termoelectrice pentru a transforma direct energia termică în energie electrică. Fierul, cobaltul, nichelul și gadoliniul, după ce le-au plasat într-un câmp magnetic, sunt capabili să mențină constant o stare de magnetizare.

Metalele au și unele proprietăți chimice. Atomii de metal donează relativ ușor electroni de valență și se transformă în ioni încărcați pozitiv. Prin urmare, metalele sunt agenți reducători. Aceasta, de fapt, este proprietatea lor chimică principală și generală.

Evident, metalele ca agenți reducători vor reacționa cu diverși agenți oxidanți, printre care pot fi substanțe simple, acizi, săruri ale metalelor mai puțin active și alți compuși. Compușii metalelor cu halogeni se numesc halogenuri, cu sulf - sulfuri, cu azot - nitruri, cu fosfor - fosfuri, cu carbon - carburi, cu siliciu - siliciuri, cu bor - boruri, cu hidrogen - hidruri etc. Mulți dintre acești compuși a găsit aplicații importante în noile tehnologii. De exemplu, borurile metalice sunt utilizate în electronica radio, precum și în tehnologia nucleară ca materiale pentru reglarea radiației neutronice și protejarea împotriva acesteia.

Sub acțiunea acizilor oxidanți concentrați, pe unele metale se formează și o peliculă stabilă de oxid. Acest fenomen se numește pasivare. Deci, în acid sulfuric concentrat, metale precum Be, Bi, Co, Fe, Mg și Nb sunt pasivate (și nu reacționează cu acesta), iar în acid azotic concentrat - metale Al, Be, Bi, Co, Cr, Fe , Nb, Ni, Pb, Th și U.

Cu cât metalul este situat mai în stânga în acest rând, cu atât are mai multe proprietăți reducătoare, adică se oxidează mai ușor și trece sub formă de cation într-o soluție, dar este mai dificil să se restabilească dintr-un cation la un stat liber.

Un nemetal, hidrogenul, este plasat într-o serie de tensiuni, deoarece acest lucru face posibil să se determine dacă un anumit metal va reacționa cu acizi - agenți neoxidanți într-o soluție apoasă (mai precis, va fi oxidat de cationi de hidrogen H+). De exemplu, zincul reacționează cu acidul clorhidric, deoarece în seria de tensiuni se află la stânga (până la) hidrogen. Dimpotrivă, argintul nu este transferat în soluție de acidul clorhidric, deoarece se află în seria tensiunilor la dreapta (după) hidrogenului. Metalele se comportă similar în acid sulfuric diluat. Metalele din seria tensiunilor după hidrogen sunt numite metale nobile (Ag, Pt, Au etc.)

O proprietate chimică nedorită a metalelor este coroziunea lor electrochimică, adică distrugerea activă (oxidarea) metalului în contact cu apa și sub influența oxigenului dizolvat în aceasta (coroziune cu oxigen). De exemplu, coroziunea produselor din fier în apă este larg cunoscută.

Deosebit de coroziv poate fi locul de contact a două metale diferite - coroziunea de contact. O pereche galvanică ia naștere între un metal, cum ar fi Fe, și un alt metal, cum ar fi Sn sau Cu, plasat în apă. Fluxul de electroni merge de la metalul mai activ, care se află la stânga în seria tensiunilor (Fe), la metalul mai puțin activ (Sn, Cu), iar metalul mai activ este distrus (corodat).

Din acest motiv, suprafața cositorită a conservelor (fier acoperit cu staniu) ruginește atunci când este depozitată într-o atmosferă umedă și manevrându-le neglijent (fierul se prăbușește rapid după apariția cel puțin a unei mici zgârieturi care permite fierului să intre în contact cu umezeala). ). Dimpotrivă, suprafața galvanizată a unei găleți de fier nu ruginește mult timp, deoarece chiar și în prezența zgârieturilor, nu fierul corodează, ci zincul (un metal mai activ decât fierul).

Rezistența la coroziune pentru un anumit metal crește atunci când este acoperit cu un metal mai activ sau când acestea sunt topite; de exemplu, placarea fierului cu crom sau realizarea aliajelor fier-crom elimină coroziunea fierului. Fierul cromat și oțelurile care conțin crom (oțeluri inoxidabile) au o rezistență ridicată la coroziune.

Metode generale de obținere a metalelor:

Electrometalurgia, adică producerea de metale prin electroliza topituri (pentru metalele cele mai active) sau soluții ale sărurilor acestora;

Pirometalurgia, adică reducerea metalelor din minereurile lor la temperaturi ridicate (de exemplu, producția de fier folosind un proces de furnal);

Hidrometalurgia, adică separarea metalelor din soluțiile sărurilor lor cu metale mai active (de exemplu, producerea cuprului dintr-o soluție de CuSO4 prin deplasare cu zinc, fier

sau aluminiu).

În natură, metalele se găsesc uneori sub formă liberă, de exemplu, mercur nativ, argint și aur, și mai des sub formă de compuși (minereuri metalice). Cele mai active metale, desigur, sunt prezente în scoarța terestră doar sub formă legată.





Litiu (din greaca. Lithos - piatra), Li, element chimic din subgrupa Ia a sistemului periodic; numărul atomic 3, masa atomică 6, 941; se referă la metale alcaline.

Conținutul de litiu din scoarța terestră este de 6,5-10-3% în greutate. A fost găsit în peste 150 de minerale, dintre care aproximativ 30 sunt de fapt litiu.Mineralele principale sunt spodumenul LiAl, lepidolitul KLi1.5 Al1.5 (F, 0H) 2 și petalitul (LiNa). Compoziția acestor minerale este complexă, multe dintre ele aparținând clasei aluminosilicaților, foarte răspândite în scoarța terestră. Sursele promițătoare de materii prime pentru producția de litiu sunt saramurele (saramurile) din zăcămintele saline și apele subterane. Cele mai mari zăcăminte de compuși de litiu sunt situate în Canada, SUA, Chile, Zimbabwe, Brazilia, Namibia și Rusia.

Interesant este că spodumenul mineral apare în mod natural sub formă de cristale mari care cântăresc câteva tone. La mina Etta din Statele Unite, au găsit un cristal în formă de ac de 16 m lungime și cântărind 100 de tone.

Primele informații despre litiu datează din 1817. Chimistul suedez A. Arfvedson, în timp ce analiza petalitul mineral, a descoperit un alcalin necunoscut în el. Profesorul lui Arfvedson, J. Berzelius, i-a dat numele de „lithion” (din grecescul liteo-piatră), deoarece, spre deosebire de hidroxidii de potasiu și sodiu, care erau obținuți din cenușa vegetală, în mineral s-a găsit un nou alcalin. El a numit și metalul, care este „baza” acestui alcalin, litiu. În 1818 chimistul și fizicianul englez G. Davy a obținut litiu prin electroliza hidroxidului de LiOH.

Proprietăți. Litiul este un metal alb argintiu; t. pl. 180,54°C, bp 1340 "C; cel mai ușor dintre toate metalele, densitatea sa este de 0,534 g/cm, este de 5 ori mai ușor decât aluminiul și aproape de două ori mai ușor decât apa. Litiul este moale și ductil. Compușii de litiu colorează flacăra într-o culoare frumoasă roșu carmin. Această metodă foarte sensibilă este utilizată în analiza calitativă pentru detectarea litiului.

Configurația stratului de electroni exterior al atomului de litiu este 2s1 (element s). În compuși, prezintă o stare de oxidare de +1.

Litiul este primul din seria electrochimică a tensiunilor și înlocuiește hidrogenul nu numai din acizi, ci și din apă. Cu toate acestea, multe reacții chimice în litiu sunt mai puțin viguroase decât alte metale alcaline.

Litiul practic nu reacționează cu componentele aerului în absența umidității la temperatura camerei. Când este încălzit în aer peste 200 ° C, produsul principal formează oxidul Li2O (sunt prezente doar urme de peroxid de Li2O2). În aer umed dă predominant nitrură de Li3N, cu umiditatea aerului peste 80% - hidroxid de LiOH și carbonat de Li2CO3. Nitrura de litiu poate fi obținută și prin încălzirea unui metal într-un curent de azot (litiul este unul dintre puținele elemente care se combină direct cu azotul): 6Li + N2 = 2Li3N

Litiul fuzionează ușor cu aproape toate metalele și este ușor solubil în mercur. Se combină direct cu halogenii (cu iod când este încălzit). La 500 ° C, reacționează cu hidrogen, formând hidrură LiH, atunci când interacționează cu apa - hidroxid LiOH, cu acizi diluați - săruri de litiu, cu amoniac - amidă LiNH2, de exemplu:

2Li + H2 = 2LiH

2Li + 2H2O = 2LiOH + H2

2Li + 2HF = 2LiF + H2

2Li + 2NH3 = 2LiNH2 + H2

Hidrură de LiH - cristale incolore; utilizat în diverse domenii ale chimiei ca agent reducător. Când interacționează cu apa, eliberează o cantitate mare de hidrogen (din 1 kg de LiH se obțin 2820 de litri de H2):

LiH + H2O = LiOH + H2

Acest lucru permite ca LiH să fie folosit ca sursă de hidrogen pentru umplerea baloanelor și echipamentelor de salvare (bărci gonflabile, curele etc.), precum și un fel de „depozit” pentru depozitarea și transportul hidrogenului inflamabil (în timp ce este necesar să se protejeze LiH). de la cele mai mici urme de umiditate).

Hidrururile de litiu mixte sunt utilizate pe scară largă în sinteza organică, de exemplu, hidrură de litiu aluminiu LiAlH4, un agent reducător selectiv. Se obține prin interacțiunea LiН cu clorura de aluminiu А1С1з

Hidroxidul de LiOH este o bază puternică (alcali), soluțiile sale apoase distrug sticla și porțelanul; Nichelul, argintul și aurul sunt rezistente la acesta. LiOH este utilizat ca aditiv la electrolitul bateriilor alcaline, ceea ce le mărește durata de viață de 2-3 ori și capacitatea lor cu 20%. Pe baza de LiOH și acizi organici (în special acizii stearic și palmitic), se produc grăsimi rezistente la îngheț și la căldură (litoli) pentru a proteja metalele de coroziune în intervalul de temperatură de la -40 la +130 "C.

Hidroxidul de litiu este, de asemenea, folosit ca captator de dioxid de carbon în măști de gaz, submarine, avioane și nave spațiale.

Primirea și aplicarea. Materiile prime pentru producerea litiului sunt sărurile acestuia, care sunt extrase din minerale. În funcție de compoziție, mineralele sunt descompuse cu acid sulfuric H2SO4 (metoda acidului) sau sinterizarea cu oxid de calciu CaO și carbonatul acestuia CaCO3 (metoda alcalină), cu sulfat de potasiu K2SO4 (metoda sării), cu carbonat de calciu și clorura acestuia CaCl (alcalin-). metoda sării)... Prin metoda acidă se obține o soluție de sulfat de Li2SO4 [acesta din urmă se eliberează de impurități prin tratare cu hidroxid de calciu Ca (OH) 2 și sodă Na2Co3]. Turta formată prin alte metode de descompunere a mineralelor se levigă cu apă; in acest caz, prin metoda alcalina, LiOH trece in solutie, cu metoda sarii - Li 2SO4, cu metoda alcalino-sare - LiCl. Toate aceste metode, cu excepția celor alcaline, prevăd producerea produsului finit sub formă de carbonat de Li2CO3. care este utilizat direct sau ca sursă pentru sinteza altor compuși ai litiului.

Litiul metalic se obține prin electroliza unui amestec topit de LiCl și clorură de potasiu KCl sau clorură de bariu BaCl2 cu purificare ulterioară de impurități.

Interesul pentru litiu este enorm. Acest lucru se datorează în primul rând faptului că este o sursă de producție industrială de tritiu (nuclid de hidrogen greu), care este componenta principală a bombei cu hidrogen și principalul combustibil pentru reactoarele termonucleare. Se realizează o reacție termonucleară între nuclidul 6Li și neutroni (particule neutre cu un număr de masă de 1); Produși de reacție - tritiu 3H și heliu 4He:

63Li + 10n = 31 H + 42He

O cantitate mare de litiu este folosită în metalurgie. Aliajul de magneziu cu 10% litiu este mai puternic și mai ușor decât magneziul în sine. Aliajele de aluminiu și litiu - scleron și aeron, care conțin doar 0,1% litiu, pe lângă faptul că sunt ușoare, au rezistență ridicată, ductilitate și rezistență sporită la coroziune; sunt folosite în aviație. Adăugarea de 0,04% litiu la aliajele purtătoare de plumb-calciu mărește duritatea acestora și reduce coeficientul de frecare.

Halogenurile de litiu și carbonatul sunt utilizate în producția de sticle optice, rezistente la acizi și alte sticle speciale, precum și porțelan și ceramică rezistente la căldură, diverse glazuri și emailuri.

Micile firimituri de litiu provoacă arsuri chimice la umezirea pielii și a ochilor. Sărurile de litiu irită pielea. Când lucrați cu hidroxid de litiu, luați aceleași precauții ca și atunci când lucrați cu hidroxid de sodiu și potasiu.





Sodiu (din arabă, natrun, greacă. Nitronă - sodă naturală, element chimic din subgrupa Ia a sistemului periodic; numărul atomic 11, masa atomică 22,98977; se referă la metale alcaline. În natură se găsește sub forma unui nuclid stabil 23 Na .

Chiar și în antichitate erau cunoscuți compușii de sodiu - sare de masă (clorură de sodiu) NaCl, alcalii caustici (hidroxid de sodiu) NaOH și sodă (carbonat de sodiu) Na2CO3. Ultima substanță pe care grecii antici o numeau „nitron”; de unde și numele modern al metalului - „sodiu”. Cu toate acestea, în Marea Britanie, SUA, Italia, Franța se păstrează cuvântul sodiu (din spaniolă „soda”, care are același sens ca în rusă).

Pentru prima dată despre obținerea sodiului (și potasiului) a fost raportat de chimistul și fizicianul englez G. Davy la o reuniune a Societății Regale din Londra în 1807. El a reușit să descompună alcalii caustici KOH și NaOH prin acțiunea unui electric. curent și izolează metale necunoscute anterior cu proprietăți extraordinare. Aceste metale s-au oxidat foarte repede în aer și au plutit pe suprafața apei, eliberând hidrogen din aceasta.

Prevalența în natură. Sodiul este unul dintre cele mai abundente elemente din natură. Conținutul său în scoarța terestră este de 2,64% din greutate. În hidrosferă, este conținut sub formă de săruri solubile în cantitate de aproximativ 2,9% (cu o concentrație totală de sare în apa de mare de 3,5-3,7%). Prezența sodiului a fost stabilită în atmosfera Soarelui și în spațiul interstelar. în natură, sodiul se găsește numai sub formă de săruri. Cele mai importante minerale sunt halit (sare de rocă) NaCl, mirabilite (sare Glauber) Na2SO4 * 10H2O, tenardita Na2SO4, azotat Chelyan NaNO3, silicați naturali precum albit Na, nefelina Na

Rusia este extrem de bogată în zăcăminte de sare gemă (de exemplu, Solikamsk, Usolye-Sibirskoe etc.), zăcăminte mari de trona minerală din Siberia.

Proprietăți. Sodiul este un metal alb-argintiu cu punct de topire scăzut, p.t. 97,86°C, bp. 883,15 ° C. Este unul dintre cele mai ușoare metale - este mai ușor decât apa (densitate 0,99 g / cm3 la 19,7 ° C). Sodiul și compușii săi colorează arzătorul în galben. Această reacție este atât de sensibilă încât dezvăluie cea mai mică urmă de sodiu peste tot (de exemplu, în praful din cameră sau din stradă).

Sodiul este unul dintre cele mai active elemente din tabelul periodic. Stratul de electroni exterior al atomului de sodiu conține un electron (configurația 3s1, sodiu - element s). Sodiul renunță cu ușurință la singurul său electron de valență și, prin urmare, prezintă întotdeauna o stare de oxidare de +1 în compușii săi.

În aer, sodiul este oxidat activ, formând, în funcție de condiții, oxidul Na2O sau peroxidul Na2O2. Prin urmare, sodiul este depozitat sub un strat de kerosen sau ulei mineral. Reactioneaza energic cu apa, inlocuind hidrogenul:

2Na + H20 = 2NaOH + H2

O astfel de reacție are loc chiar și cu gheața la o temperatură de -80 ° C, iar cu apă caldă sau la suprafața de contact are loc o explozie (nu degeaba se spune: „Dacă nu vrei să devii un ciudat, nu arunca sodiu în apă”).

Sodiul reacționează direct cu toate nemetalele: la 200 ° C începe să absoarbă hidrogen, formând o hidrură NaH foarte higroscopică; cu azot într-o descărcare electrică dă nitrură Na3N sau azidă NaN3; se aprinde într-o atmosferă de fluor; în clor arsuri la o temperatură; reacţionează cu bromul numai când este încălzit:

2Na + H2 = 2NaH

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

2Na + С12 = 2NaСl




La 800-900 ° C, sodiul se combină cu carbonul pentru a forma carbura Na2C2; când este frecat cu sulf, dă sulfură de Na2S și un amestec de polisulfuri (Na2S3 și Na2S4)

Sodiul se dizolva usor in amoniac lichid, solutia albastra rezultata are o conductivitate metalica, cu amoniac gazos la 300-400 "C sau in prezenta unui catalizator cand este racita la -30 C da amida NaNH2.

Sodiul formează compuși cu alte metale (intermetalice), de exemplu, cu argint, aur, cadmiu, plumb, potasiu și altele. Cu mercur, dă amalgame NaHg2, NaHg4 etc. Cele mai importante sunt amalgamele lichide, care se formează odată cu introducerea treptată a sodiului în mercur sub un strat de kerosen sau ulei mineral.

Sodiul formează săruri cu acizii diluați.

Primirea și aplicarea. Principala metodă de producere a sodiului este electroliza sării de masă topită. În acest caz, clorul este eliberat la anod, iar sodiu la catod. Pentru a reduce punctul de topire al electrolitului, la sarea de masă se adaugă și alte săruri: KCl, NaF, CaCl2. Electroliza se realizează în electrolizoare cu diafragmă; anozii sunt din grafit, catozii sunt din cupru sau fier.

Sodiul poate fi obținut prin electroliza topiturii de hidroxid de NaOH, iar cantități mici pot fi obținute prin descompunerea azidei NaN3.

Sodiul metalic este folosit pentru a reduce metalele pure din compușii lor - potasiu (din KOH), titan (din TiCl4), etc. Aliajul de sodiu-potasiu este un agent de răcire pentru reactoarele nucleare, deoarece metalele alcaline absorb slab neutronii și, prin urmare, nu interferează cu fisiunea nucleelor ​​de uraniu. Vaporii de sodiu, care au o strălucire galbenă strălucitoare, sunt utilizați pentru umplerea lămpilor cu descărcare în gaze folosite la iluminarea autostrăzilor, porturilor de agrement, gărilor etc. Sodiul este folosit în medicină: nuclidul 24Na obținut artificial este utilizat pentru tratamentul radiologic al anumitor forme. de leucemie și în scopuri de diagnostic.

Utilizarea compușilor de sodiu este mult mai extinsă.

Peroxid de Na2O2 - cristale incolore, produs tehnic galben. Când este încălzit la 311-400 ° C, începe să elibereze oxigen, iar la 540 ° C se descompune rapid. Agent oxidant puternic, ceea ce îl face potrivit pentru albirea țesăturilor și a altor materiale. Absoarbe CO2 în aer”, eliberând oxigen și formând carbonat 2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2Co3 + O2). Această proprietate stă la baza utilizării Na2O2 pentru regenerarea aerului în spații închise și pentru aparatele de respirație de tip izolant (submarine, măști de gaz izolatoare etc.).

hidroxid de NaOH; nume învechit - sodă caustică, denumire tehnică - sodă caustică (din latină caustic - caustic, arzător); una dintre cele mai puternice baze. Produsul tehnic, pe lângă NaOH, conține impurități (până la 3% Na2CO3 și până la 1,5% NaCl). O cantitate mare de NaOH este folosită pentru prepararea electroliților pentru bateriile alcaline, pentru producerea hârtiei, săpunului, vopselelor, celulozei și este folosită pentru rafinarea petrolului și uleiurilor.

Dintre sărurile de sodiu, cromatul Na2CrO4 este folosit - în producția de coloranți, ca mordant pentru vopsirea țesăturilor și agent de bronzare în industria tăbăcirii; sulfit Na2SO3 -component al fixatorilor si dezvoltatorilor in fotografie; hidrosulfit NaHSO3 - înălbitor de țesături, fibre naturale, utilizat pentru conservarea fructelor, legumelor și hranei pentru legume; tiosulfat Na2S2O3 - pentru a elimina clorul în timpul albirii țesăturilor, ca fixator în fotografie, un antidot pentru otrăvirea cu compuși ai mercurului, arsenului etc., agent antiinflamator; clorat NaClO3 - agent oxidant în diverse compoziții pirotehnice; trifosfat Na5P3O10 -aditiv la detergenții sintetici pentru dedurizarea apei.

Sodiul, NaOH și soluțiile sale provoacă arsuri grave ale pielii și mucoaselor.





Ca aspect și proprietăți, potasiul este similar cu sodiul, dar mai reactiv. Reactioneaza energic cu apa si aprinde hidrogenul. Arde în aer, formând superoxid portocaliu KO2. La temperatura camerei, reacţionează cu halogeni, cu încălzire moderată - cu hidrogen, sulf. În aer umed, acesta devine rapid acoperit cu un strat de KOH. Păstrați potasiul sub un strat de benzină sau kerosen.

Cea mai mare aplicație practică se găsește pentru compușii de potasiu - hidroxid de KOH, azotat de KNO3 și carbonat de K2CO3.

Hidroxid de potasiu KOH (denumire tehnică - potasiu caustic) - cristale albe care se răspândesc în aerul umed și absorb dioxid de carbon (se formează K2CO3 și KHCO3). Se dizolva foarte bine in apa cu un exo-efect ridicat. Soluția apoasă este foarte alcalină.

Hidroxidul de potasiu este produs prin electroliza unei soluții de KCl (similar cu producerea de NaOH). Clorura de potasiu inițială KCl este obținută din materii prime naturale (minerale sylvin KCl și carnalit KMgC13 6H20). KOH este utilizat pentru sinteza diferitelor săruri de potasiu, săpun lichid, coloranți, ca electrolit în baterii.

Azotat de potasiu KNO3 (mineral de azotat de potasiu) - cristale albe, foarte amare la gust, punct de topire scăzut (punct de topire = 339 ° С). Să ne dizolvăm bine în apă (fără hidroliză). Când este încălzit peste punctul de topire, se descompune în nitrit de potasiu KNO2 și oxigen O2, prezintă proprietăți oxidante puternice. Sulful și cărbunele se aprind la contactul cu topitura de KNO3, iar amestecul C + S explodează (combustia „pulberii negre”):

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

Azotatul de potasiu este utilizat în producția de sticlă și îngrășăminte minerale.

Carbonatul de potasiu K2CO3 (denumire tehnică - potasiu) este o pulbere albă higroscopică. Se dizolvă foarte bine în apă, se hidrolizează puternic prin anion și creează un mediu alcalin în soluție. Folosit la fabricarea sticlei și a săpunului.

Obținerea K2CO3 se bazează pe reacțiile:

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

2K (НСОО) + O2 = К2С03 + Н20 + С02

Sulfatul de potasiu din materii prime naturale (minerale KMg (SO4) Cl 3H20 kainita și K2Mg (SO4) 2 * 6H20 șonită) se încălzesc cu Ca (OH) 2 var stins în atmosferă de CO (sub o presiune de 15 atm) pentru a obține potasiu formiat K (HCOO), care este calcinat într-un curent de aer.

Potasiul este un element vital pentru plante și animale. Îngrășămintele cu potasiu sunt săruri de potasiu, atât naturale, cât și produse ale prelucrării lor (KCl, K2SO4, KNO3); conținut ridicat de săruri de potasiu în cenușa vegetală.

Potasiul este al nouălea element cel mai abundent din scoarța terestră. Este conținut numai sub formă legată în minerale, apă de mare (până la 0,38 g de ioni K + la 1 litru), plante și organisme vii (în interiorul celulelor). Corpul uman are = 175 g de potasiu, necesarul zilnic ajunge la ~ 4 g. Izotopul radioactiv 40K (o impuritate a izotopului stabil predominant 39K) se descompune foarte lent (timp de înjumătățire 1 109 ani), acesta, împreună cu izotopii 238U și 232Тh, are o contribuție mare la

Acasă> Document

Metalele din tabelul periodic. Structura atomilor de metal. Caracteristicile generale ale metalelor.

Poziția metalelor în tabelul periodic Dacă trasăm o diagonală de la bor la astatin în tabelul lui D.I. Elementele situate în apropierea diagonalei au proprietăți duble: în unii dintre compușii lor se comportă ca metalele; în unele – ca nemetale. Structura atomilor de metalÎn perioade și subgrupe principale, există regularități în modificarea proprietăților metalice.Atomii multor metale au 1, 2 sau 3 electroni de valență, de exemplu:

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

Metale alcaline (grupa 1, subgrupa principală): ... nS 1. Metale alcalino-pământoase (grupa 2, subgrupa principală): ... nS 2. Proprietățile atomilor de metal depind periodic de localizarea lor în tabelul lui D.I. Mendeleev . ÎN SUBGRUPUL PRINCIPAL:

nu se schimba.

Raza atomului crește

Electronegativitatea scade.

Proprietăți de restaurare intensifica.

Proprietăți metalice intensifica.

IN PERIOADA:
Sarcinile nucleare ale atomilor crește.

Razele atomilor scădea.

Numărul de electroni din stratul exterior crește.

Electronegativitatea crește.

Proprietăți de restaurare scădea.

Proprietăți metalice slăbi.

Structură metalică de cristal Majoritatea solidelor există sub formă cristalină: particulele lor sunt aranjate într-o ordine strictă, formând o structură spațială regulată - o rețea cristalină.Un cristal este un solid, ale cărui particule (atomi, molecule, ioni) sunt aranjate într-o anumită ordine, care se repetă periodic. (în noduri). Când conectați mental nodurile cu linii, se formează un cadru spațial - o rețea cristalină. Structuri cristaline ale metalelor sub formă de garnituri sferice



a - cupru; b - magneziu; c - α-modificarea fierului

Atomii de metal tind să-și doneze electronii exteriori. Într-o bucată de metal, lingou sau produs metalic, atomii de metal renunță la electroni externi și îi trimit către această bucată, lingot sau produs, transformându-se astfel în ioni. Electronii „smulși” se mută de la un ion la altul, se reunesc temporar cu ei în atomi, rupți din nou, iar acest proces are loc continuu. Metalele au o rețea cristalină, în nodurile căreia se află atomi sau ioni (+); între ei se află electroni liberi (gazul de electroni). Schema de comunicare în metal poate fi afișată după cum urmează:

M 0 ↔ nē + M n +,

atom - ion

Unde n Este numărul de electroni externi care participă la legătura (y Na - 1 ē, la Ca - 2 ē, la Al - 3 ē Acest tip de legătură se observă în metale-substanțe simple-metale și în aliaje.O legătură metalică este o legătură între ionii metalici încărcați pozitiv și electronii liberi din rețeaua cristalină a metalelor.Legătura metalică are o oarecare asemănare cu cea covalentă, dar și oarecare diferență, deoarece metalul conexiunea se bazează pe socializarea electronilor (asemănarea), toți atomii participă la socializarea acestor electroni (diferență). De aceea, cristalele cu o legătură metalică sunt ductile, conductoare electric și au un luciu metalic. Cu toate acestea, în stare de vapori, atomii de metal sunt legați printr-o legătură covalentă, perechile de metale sunt compuse din molecule individuale (monoatomice și diatomice). Caracteristicile generale ale metalelor

Capacitatea atomilor de a dona electroni (oxida)	← În creștere
Interacțiunea cu oxigenul atmosferic	Se oxidează rapid la temperatura mediului ambiant	Se oxidează încet la temperatură normală sau când este încălzit	A nu se oxida
Interacțiunea cu apa	La temperaturi normale, se eliberează H2 și se formează hidroxid	Când este încălzit, Í 2 este eliberat	H2 nu este deplasat din apă
5interacțiunea cu acizii	Se înlocuiește H2 din acizii diluați	Nu înlocuiește H 2 din acizii diluați
		Reacționează cu conc. si decomp. HNO 3 si cu conc. H2S04 când este încălzit		Nu reacționați cu acizii
Fiind în natură	Doar în conexiuni	În conexiuni și în formă liberă		În mare parte liber
Metode de obținere	Electroliza topiturii	Reducerea cu cărbune, monoxid de carbon (2), alumotermie sau electroliza soluțiilor apoase de săruri
Capacitatea ionilor de a atasa electroni (recuperare)	Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
	Creșterea →

Seria electrochimică de tensiuni metalice. Proprietățile fizice și chimice ale metalelor

Proprietățile fizice generale ale metalelor Proprietățile fizice generale ale metalelor sunt determinate de legătura metalică și rețeaua cristalină metalică. Maleabilitatea, ductilitate Acțiunea mecanică asupra unui cristal metalic determină o deplasare a straturilor de atomi. Deoarece electronii din metal se mișcă în întregul cristal, nu are loc nicio rupere a legăturilor. Plasticitatea scade la rând Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe... Aurul, de exemplu, poate fi rulat în foi de cel mult 0,001 mm grosime, care sunt folosite pentru aurirea diferitelor articole. Folia de aluminiu a apărut relativ recent și mai devreme ceaiul, ciocolata a fost forjată în folie de staniu, care a fost numită stanyol. Cu toate acestea, Mn și Bi nu au ductilitate: acestea sunt metale casante. Luciu metalic Luciu metalic, care în pulbere se pierde de toate metalele, cu excepția Alși Mg... Cele mai strălucitoare metale sunt Hg(din ea au fost făcute celebrele „oglinzi venețiane” în Evul Mediu), Ag(acum se fac din ea oglinzi moderne cu ajutorul reacției „oglinzii de argint”). După culoare (convențional), se disting metalele feroase și neferoase. Dintre acestea din urmă, le vom evidenția pe cele prețioase - Au, Ag, Pt. Aurul este metalul bijutierilor. Pe baza ei s-au făcut minunate ouă de Paște Faberge. Sună Metalele sună, iar această proprietate este folosită pentru a face clopote (amintiți-vă de clopotul țarului din Kremlinul din Moscova). Cele mai sonore metale sunt Au, Ag, Ci. Inele de cupru cu un inel gros, fredonat - un inel purpuriu. Aceasta este o expresie figurativă nu în cinstea boabei de zmeură, ci în cinstea orașului olandez Malina, unde au fost topite primele clopote ale bisericii. Mai târziu, în Rusia, meșterii ruși au început să arunce clopote de o calitate și mai bună, iar locuitorii orașelor și orașelor au donat bijuterii din aur și argint pentru ca clopotele turnat pentru biserici să sune mai bine. În unele case de amanet rusești, autenticitatea inelelor de aur acceptate pentru comision era determinată de sunetul unei verighete de aur suspendată de părul unei femei (se aude un sunet înalt și foarte lung și clar). În condiții normale, toate metalele, cu excepția mercurului Hg, sunt solide. Cel mai dur metal este cromul Cr, care zgârie sticla. Cele mai moi sunt metalele alcaline, acestea sunt tăiate cu un cuțit. Metalele alcaline sunt depozitate cu mari precauții - Na - în kerosen, iar Li - în vaselina din cauza ușurinței sale, kerosenul - într-un borcan de sticlă, un borcan - în așchii de azbest, azbest - într-o cutie de conserve. Conductivitate electrică Buna conductivitate electrică a metalelor se explică prin prezența electronilor liberi în ele, care, chiar și sub influența unei mici diferențe de potențial, capătă o mișcare direcțională de la polul negativ la polul pozitiv. Pe măsură ce temperatura crește, vibrațiile atomilor (ionilor) se intensifică, ceea ce îngreunează mișcarea direcțională a electronilor și, prin urmare, duce la o scădere a conductibilității electrice. La temperaturi scăzute, mișcarea vibrațională, dimpotrivă, scade foarte mult, iar conductivitatea electrică crește brusc. Metalele prezintă supraconductivitate aproape de zero absolut. Ag, Cu, Au, Al, Fe au cea mai mare conductivitate electrică; cele mai proaste conductoare - Hg, Pb, W. Conductivitate termicăÎn condiții normale, conductivitatea termică a metalelor se modifică practic în aceeași secvență ca și conductibilitatea lor electrică. Conductivitatea termică se datorează mobilității mari a electronilor liberi și mișcării vibraționale a atomilor, datorită cărora are loc o egalizare rapidă a temperaturii în masa metalului. Cea mai mare conductivitate termică este în argint și cupru, cea mai scăzută este în bismut și mercur. Densitate Densitatea metalelor este diferită. Este cu cât este mai mică, cu atât masa atomică a elementului metalic este mai mică și cu atât raza atomului său este mai mare. Cel mai ușor metal este litiul (densitate 0,53 g/cm3), cel mai greu este osmiul (densitate 22,6 g/cm3). Metalele cu o densitate mai mică de 5 g/cm 3 se numesc ușoare, restul sunt grele. Punctele de topire și de fierbere ale metalelor sunt variate. Metalul cu cel mai scăzut punct de topire - mercurul (balot = -38,9 ° C), cesiu și galiu - se topesc la 29 și, respectiv, 29,8 ° C. Tungstenul este cel mai refractar metal (balot t = 3390 ° C). Conceptul de alotropie a metalelor pe exemplul staniului Unele metale au modificări alotropice. De exemplu, staniul se distinge în:
α-staniu, sau staniu gri („ciuma de staniu” - transformarea β-staniului obișnuit în α-staniu la temperaturi scăzute a provocat moartea expediției lui R. Scott la Polul Sud, care a pierdut tot combustibilul, deoarece era depozitat în rezervoare sigilate cu tablă ), este stabilă pentru 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).
Seria electrochimică de tensiuni ale metalelor și cele două reguli ale sale Dispunerea atomilor pe rând în funcție de reactivitatea lor poate fi reprezentată astfel: Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb,N 2 , Сu, Hg, Ag, Pt, Au... Poziția unui element în seria electrochimică arată cât de ușor formează ioni într-o soluție apoasă, adică reactivitatea sa. Reactivitatea elementelor depinde de capacitatea de a accepta sau dona electroni implicați în formarea unei legături. Prima regula a unei serii de tensiuni Dacă metalul se află în acest rând înainte de hidrogen, este capabil să-l înlocuiască din soluții acide, dacă după hidrogen, atunci nu. De exemplu, Zn, Mg, Al a dat o reacție de substituție cu acizi (sunt în seria tensiunilor până la H), A Cu nu (ea după H). A doua regula a unei serii de tensiuni Dacă metalul se află în seria tensiunilor până la metalul sării, atunci este capabil să înlocuiască acest metal din soluția sării sale. De exemplu, CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu. În astfel de cazuri, poziția metalului înainte sau după hidrogen poate să nu conteze, este important ca metalul care reacționează să preceadă metalul care formează sarea: Cu + 2AgNO 3 = 2Ag + Cu (NO 3) 2. Proprietățile chimice generale ale metalelorÎn reacțiile chimice, metalele sunt agenți reducători (donează electroni). Interacțiunea cu substanțe simple.
Cu halogeni, metalele formează săruri - halogenuri:
Mg + CI2 = MgCI2; Zn + Br 2 = ZnBr 2.
Metalele formează oxizi cu oxigenul:
4Na + O2 = 2 Na20; 2Cu + O 2 = 2CuO.
Cu sulf, metalele formează săruri - sulfuri:
Fe + S = FeS.
Cu hidrogenul, cele mai active metale formează hidruri, de exemplu:
Ca + H2 = CaH2.
cu carbon, multe metale formează carburi:
Ca + 2C = CaC 2. Interacțiunea cu substanțe complexe
Metalele aflate la începutul unei serii de tensiuni (de la litiu la sodiu), în condiții normale, înlocuiesc hidrogenul din apă și formează alcalii, de exemplu:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2.
Metalele situate într-o serie de tensiuni până la hidrogen interacționează cu acizii diluați (НCl, Н 2 SO 4 etc.), în urma cărora se formează săruri și se eliberează hidrogen, de exemplu:
2Al + 6НCl = 2AlCI3 + 3H2.
Metalele interacționează cu soluții de săruri ale metalelor mai puțin active, în urma cărora se formează o sare a unui metal mai activ, iar metalul mai puțin activ este eliberat într-o formă liberă, de exemplu:
CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu.

Metalele în natură.

Găsirea metalelor în natură. Majoritatea metalelor se găsesc în natură sub formă de diverși compuși: metalele active se găsesc numai sub formă de compuși; metale cu activitate scăzută - sub formă de compuși și sub formă liberă; metale nobile (Ag, Pt, Au...) in forma libera.Metalele native sunt continute de obicei in cantitati mici sub forma de boabe sau incluziuni in roci. Rareori, există și bucăți de metal destul de mari - pepite. Multe metale în natură există în stare legată sub formă de compuși chimici naturali - minerale... Foarte des aceștia sunt oxizi, de exemplu, minerale de fier: minereu de fier roșu Fe 2 O 3, minereu de fier brun 2Fe 2 O 3 ∙ 3H 2 O, minereu de fier magnetic Fe 3 O 4. Mineralele fac parte din roci și minereuri. Minereuri se numesc formațiuni naturale care conțin minerale, în care metalele sunt în cantități adecvate din punct de vedere tehnologic și economic pentru producerea metalelor în industrie.Prin compoziția chimică a mineralului cuprins în minereu se disting oxidul, sulfura și alte minereuri.De regulă, înainte de obținere. metale din minereu, se îmbogățește preliminar - separați roca sterilă, impuritățile, ca urmare, se formează un concentrat, care servește ca materie primă pentru producția metalurgică. Metode de obținere a metalelor. Producerea metalelor din compușii lor este sarcina metalurgiei. Orice proces metalurgic este un proces de reducere a ionilor metalici cu ajutorul diverșilor agenți reducători, în urma căruia se obțin metale sub formă liberă. În funcție de metoda de desfășurare a procesului metalurgic, se disting pirometalurgia, hidrometalurgia și electrometalurgia. Pirometalurgia Este producerea metalelor din compușii lor la temperaturi ridicate folosind diferiți agenți reducători: carbon, monoxid de carbon (II), hidrogen, metale (aluminiu, magneziu), etc. Exemple de reducere a metalelor
cărbune:
ZnO + C → Zn + CO2;
monoxid de carbon:
Fe 2 O 3 + 3CO → 2Fe + 3CO 2;
hidrogen:
WO3 + 3H2 → W + 3H20; CoO + H2 → Co + H20;
aluminiu (alumotermie):
4Al + 3MnO2 → 2Al2O3 + 3Mn; Cr203 + 2Al = 2Al203 + 2Cr;
magneziu:
TiCI4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2. Hidrometalurgia- Aceasta este producerea metalelor, care constă în două procese: 1) compusul natural al metalului se dizolvă în acid, rezultând o soluție de sare metalică; 2) din soluția rezultată, acest metal este deplasat de un metal mai activ. De exemplu:
2CuS + 3O 2 = 2CuO + 2SO 2.
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O.
CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu.
Electrometalurgie- Aceasta este producerea de metale prin electroliza soluțiilor sau topiturii compușilor acestora. Curentul electric joacă rolul de agent reducător în procesul de electroliză.

Caracteristicile generale ale metalelor din grupa IA.

Metalele din subgrupul principal al primului grup (grup IA) includ litiu (Li), sodiu (Na), potasiu (K), rubidiu (Rb), cesiu (Cs), franciu (Fr). Aceste metale sunt numite metale alcaline deoarece ele și oxizii lor formează alcalii atunci când interacționează cu apa.Metalele alcaline sunt elemente s. Pe stratul exterior de electroni, atomii de metal au un electron s (ns 1). Potasiu, sodiu - substanțe simple



Metale alcaline în fiole:
a - cesiu; b - rubidiu; c - potasiu; g - sodiu Informații de bază despre elementele grupului IA

Element	Li litiu	Na sodiu	K potasiu	Rb rubidiu	Cs cesiu	Fr france
Numar atomic	3	11	19	37	55	87
Structura învelișurilor electronice exterioare ale atomilor	ns 1 np 0, unde n = 2, 3, 4, 5, 6, 7, n este numărul perioadei
Stare de oxidare	+1	+1	+1	+1	+1	+1
Compuși naturali de bază	Li20·Al203·4Si02 (spodumen); LiAl (PO 4) F, LiAl (PO 4) OH (amblygonit)	NaCl (sare de masă); Na 2 SO 4 · 10H 2 O (sare Glauber, mirabilit); КCl NaCl (silvit)	KCI (silvinit), KCI NaCI (silvinit); K (feldspat de potasiu, ortogonal); KCl MgCl 2 6H 2 O (carnalit) - se găsește în plante	Ca impuritate izoamorfă în mineralele de potasiu - silvinită și carnalită	4Cs20 · 4Al203 · 18 SiO2 · 2H20 (semi-cit); însoțitor al mineralelor de potasiu	Α-produs de descompunere al actiniului

Proprietăți fizice Potasiul și sodiul sunt metale argintii moi (tăiate cu un cuțit); ρ (K) = 860 kg / m 3, Tm (K) = 63,7 ° C, ρ (Na) = 970 kg / m 3, Tm (Na) = 97,8 ° C. Au o conductivitate termică și electrică ridicată, vopsesc flacăra în culori caracteristice: K - într-o culoare violet pal, Na - în galben.