Физические свойства металлов конспект

Обновлено: 03.07.2024

1. Обобщить и расширить знания учащихся о физических св-вах Ме и их классификации. Дать понятие о сплавах. Познакомить уч-хся с важнейшими сплавами и их значением в жизни общества.

2. Развивать внимание, память, речь, аналитическое мышление, способность делать выводы.

3. Воспитывать любовь к предмету.

Тип урока: комбинированный

Метод: рассказ с элементами беседы

Ход урока:

I . Орг. момент.

II .Опрос:

1. Исторический очерк использования Ме человеком.

2. Назовите особенности строения атомов Ме.

3. Какие особенности строения атомов Ме определяют их восстановительные св-ва?

4. Охарактеризуйте положение Ме в ПСХЭ.

III . Изучение нового материала:

Простые вещества – металлы:

1) Металлическая хим. связь и металлическая кристаллическая решётка

Т.к. Ме легко отдают ē, то их атомы легко превращаются в «+» ионы. Оторвавшиеся ē легко перемещаются межу этими ионами. При этом ē компенсируют отталкивание «+» и «+» ионов, и, таким образом, связывают атомы, т.к. «цементируют» отдельные слои ионов, находящихся в узлах кристаллических решёток. Происходит обобществление валентных ē, которые принадлежат всем атомам. В связи с тем, что ē находятся в непрерывном движении, то при их столкновении с «+» ионами происходит превращение последних в нейтральные атомы. А затем вновь в ионы и т.д.

Кристаллические решетки , в узлах которых находятся «+» ионы и нейтральные атомы, между которыми передвигаются свободные ē, называют металлическими . А связь , осуществляемую свободными ē между ионами кристаллической решётки, называют металлической . Этот тип связи характерен для Ме в твёрдом и жидком состояниях. Пары Ме состоят из отдельных молекул. зн. связь ковалентная неполярная.

Особенности металлической связи:

Сравнительно небольшое количество ē (это валентные s -электроны) одновременно связывает множество атомных ядер, связь делокализована;

Валентные ē свободно перемещаются по всему куску Ме (или металлическому изделию), который в целом электронейтрален;

Металлическая связь не обладает направленностью и насыщаемостью.

Металлическую связь образуют эл-ты, атомы которых на внешнем слое имеют мало валентных ē по сравнению с большим числом внешних энергетически близких друг другу орбиталей (3 s , 3 p , 3 d ). Их валентные ē слабо удерживаются в атоме.

Для n ·металлов хар-но явление полиформизма (аллотропии) – существование в нескольких кристаллических модификациях.

2) Физические свойства металлов:

А) металлическая кристаллическая решётка.

Б) металлический блеск – Ме хорошо отражают от своей пов-ти световые лучи и радиоволны. Наиб. отражающей способностью обладают Ag , Al , Pd ₊₄₆ -палладий.

В) теплопроводность – ē сталкиваются с ионами и обмениваются энергией. При ↓t° теплопр-ть ↓.

Г) электропроводность – обусловлена наличием в кристаллич решётке свободно перемещающихся ē, которые в электрическом поле приобретают направленное движение. При ↑t° Ме возрастает амплитуда колебаний находящихся в узлах крист решётки атомов и ионов. Это затрудняет перемещение ē, электрическая проводимость ↓. При низких t° колебательные движения сильно ↓ и электропроводность ↑. Хорошо – Ag , Cu , Au , Al . Плохо – Mn , Pb , Hg .

Д) пластичность – ионы в металлической решётке друг с другом непосредственно не связаны и их отдельные слои могут свободно перемещаться один относительно другого. Поэтому Ме легко поддаются механической обработке (кроме Bi и Mn . Хрупкие). 1г Au можно вытянуть в проволоку длиной 3 км.

Е) ковкость, плотность ,t_плав у Ме очень различная. При чём с ↑ числа ē, связывающих ион-атомы, и ↓ межатомного расстояния в кристаллах показатели этих свойств ↑. И самыми большими они являются у Ме побоч. п/гр, V , VI , VII , VIII групп, т.к. для этих Ме хар-но образование очень прочных ковалентных связей между атомами за счёт неспаренных d -электронов ( кроме металлической за счёт s -электронов).

Классификации Ме:

I. По взаимодействию с магнитным полем.

Бывают ферромагнетики – способны сильно намагничиваться и долго сохранять состояние намагниченности ( Fe , Co , Ni , Gd ₊₆₄ -гадолиний).

Парамагнетики – слабо намагничиваются и не сохраняют это состояние вне магнитного поля (щелочные и щелочноземельные Меб многие переходные Ме).

Диамагнетики – Ме, выталкиваемые магнитным полем ( Cu , Au , Ag , Bi ).

II. По плотности:

Лёгкие – ρ ≤ 5 г/см 3 Li , Na , K , Mg , Ca , Cs , Al , Ba . Самый лёгкий Li б его ρ = 0,534 г/см 3

Тяжёлые – ρ > 5 г/см 3 Zn , Cu , Fe , Sn , Pb , Ag , Au , Hg . Самый тяжёлый – осмий, ρ( Os ) = 22,5 г/см 3

Легкоплавкие – t_плав≤ 1539°С – Hg , Ga , Cs …

Тугоплавкие - t_плав> 1539°С- Cr , Mo , V , Ta , W

IV. По твёрдости:

Мягкие – режутся ножом – щелочные Ме

Твёрдые – сравниваются с алмазом, твёрдость которого = 10 – VI гр. побоч. п/гр ( самый твердый – Cr – царапает стекло как алмаз).

Чёрные – Fe , Cr , Ti , V , Mn …Хар-ны ↑ρ, ↑t_плав, ↑твёрдость

Цветные – Cu, Sn, Co, Zn, W, Pb, Mo, Ni… Хар-ны красная, жёлтая, белая окраска, ↑пластичность, ↓твёрдость, ↓t_плав

Ме с низкой хим. активностью называют благородными (серебро, золото, платина и её аналоги – осмий, иридий, рутений, палладий, родий).

В чистом виде Ме используют сравнительно редко. Почему? Многие Ме наряду с ценными св-ми обладают св-ми, делающие их непригодными для использования во многих областях промышленности. Ca и Mg очень активны, Au , Al , Cu , Sn – очень мягкие Ме, Именно поэтому Ме в чистом виде используют крайне редко. Чаще используют их сплавы, обладающие более выгодными св-ми по сравнению с Ме.

Сплавы – это системы, состоящие из 2-х и более Ме, обладающие св-ми, характерными для металлического состояния.

В сплавах, также как и в Мех хим связь металлическая. В состав сплавов могут входить и неМе: С, Si , B …

Получение сплавов основано на способности Ме растворяться друг в друге. При охлаждении обр-ся сплавы с нужными св-ми (которых нет у чистых Ме): легкоплавкие, тугоплавкие, жаростойкие, нержавеющие, кислотостойкие…

В зависимости от того, в какие взаимодействия вступают компоненты, составляющие сплав, они делятся на:

1. Твердые растворы – в-ва, составляющие сплав взаимно растворяются друг в друге. В узлах кристаллических решеток сплава находятся атомы разных Ме . При охлаждении такого расплава образ-ся однородные кристаллы. → тв р-р явл-ся однофазным и состоит из одного вида кристаллов . Но тв р-р образ-ся не при строгом соотношении компонентов, а в интервале концентраций т.е. расплавленные Ме неограниченно растворяются друг в друге (смешиваются в любых отношениях). Такие сплавы хар-ся более ↑ прочностью, твердостью и хим стойкостью; они пластичны и хорошо проводят эл ток;

2. Механические смеси Ме – между простыми в-вами, образующими сплав, в тв состоянии нет взаимодействия и при охлаждении расплава выделяются кристаллики отдельных Ме , т.е. тв р-р не образуется;

3. Интерметаллические (химические) соединения – в-ва, составляющие сплав, вступают в хим взаимодействие.

Способность Ме в расплавленном состоянии не только механически смешиваться, но и образовывать между собой и неМе различные соединения – причина, объясняющая почему сплавы по физическим св-м так резко отличаются от св-в составляющих их Ме.

Кроме сплавления, некоторые сверхтвердые сплавы получают методом порошковой металлургии: смесь порошков Ме прессуется под большим давлением с последующим спеканием ее при ↑ t 0 . Этот вид металлургии используется для получения сверхтвердых изделий. Другие изделия из сплавов получают литьем, литьем с последующими ковкой, штамповкой, прокатом или резанием.

Примеры сплавов :

· Дюралюминий: 95% Al + 4% Cu + 0,5% Mn + 0,5% Mg ;

· Мельхиор: 80% Cu + 20% Ni;

· Бронза: Cu + Sn или Al ;

· Латунь: Cu + 45% Zn;

· Никелин: Cu + Ni + Mn ;

· Электрон: Mg + Mn + Al + Zn ;

· Чугун: Fe + C (> 1,7% C ): литейный (для изготовления деталей методом литья и передельный – для переработки в сталь); стр 35

Физические свойства металлов

Металлическая связь и особенности кристаллического строения обуславливают особые физические свойства металлов.

Металлическая связь основана на обобществлении электронов, входящих в состав атомов металла. Все электроны на внешних энергетических уровнях атомов металлов обобществленные, т.е. принадлежат всем атомам вещества. И эти электроны легко отрываются и попадают на энергетические уровни таких же атомов металлов. Постоянно перемещаясь по кристаллической решетке, электроны компенсируют силы электростатического отталкивания между положительно заряженными ионами и тем самым связывают их в устойчивую металлическую решетку.

Содержимое разработки

9. Физические свойства металлов

Металлическая связь – это связь в металлах и сплавах между атом-ионами посредством обобществленных электронов.

Разобраться в том, какой электрон принадлежал какому атому, просто невозможно, так как все оторвавшиеся электроны становятся общими, соединяясь с ионами. Эти электроны временно образуют атомы, потом снова отрываются и соединяются с другим ионом. Этот процесс продолжается бесконечно. Таким образом, в металлических соединениях атомы непрерывно превращаются в ионы и наоборот.

Именно строением металлической связи обусловлены физические свойства металлов.

К физическим свойствам металлов относятся:

Металлический блеск.

Электропроводность и теплопроводность.

Пластичность.

Высокая плотность и температура плавления.

Рассмотрим каждое из свойств более подробно.

Металлический блеск обусловлен металлической связью между атомами, для которой свойственны обобществленные электроны. Они как раз и испускают под воздействием света свои, вторичные волны излучения, которые мы воспринимаем как металлический блеск.

В порошкообразном состоянии большинство металлов теряют металлический блеск и приобретают серую или черную окраску.

Металлический блеск в порошкообразном состоянии сохраняют алюминий и магний.

Прекрасно отражают свет палладий Pd, ртуть Hg, серебро Ag, медь Cu.

Из алюминия, серебра и палладия, основываясь на их отражательной способности, изготавливают зеркала, в том числе и применяемые в прожекторах.

Все металлы хорошо проводят электрический ток и имеют высокую теплопроводность, также благодаря наличию металлической связи. При нагревании металла, увеличивается скорость движения электронов. Быстро движущиеся по кристаллической решетке электроны выравнивают температуру по всей поверхности металла, проводя тепло. Высокая теплопроводность металлов используется для изготовления из них посуды.

Высокая электропроводность металлов обусловлена направленным движением электронов в кристаллической решетке при воздействии электрического тока. Серебро Ag, медь Cu, золото Au и алюминий Al обладают наибольшей электропроводностью, поэтому медь Cu и алюминий Al используют в качестве материала для изготовления электрических проводов.

Наименьшей электропроводностью обладают марганец Mn, свинец Pb, ртуть Hg и вольфрам W.

Пластичность – это физической свойство вещества изменять форму под внешним воздействием и сохранять принятую форму после прекращения этого воздействия.

Большинство металлов пластично, так как слои атом-ионов металлов легко смещаются относительно друг друга и между ними не происходит разрыва связи.

Наиболее пластичные металлы – золото Au, серебро Ag, медь Cu. Из золота Au можно изготовить тонкую фольгу толщиной 0,003 мм, которую используют для золочения изделий.

Именно на пластичности металлов основано кузнечное дело и возможность изготавливать различные предметы с помощью механического воздействия на металл.

Все металлы (кроме ртути) при нормальных условиях представляют собой твердые вещества. Твердость металлов различна. Наиболее твердыми являются металлы побочной подгруппы шестой группы Периодической системы Д.И. Менделеева. Наименее твердыми являются щелочные металлы.

По плотности металлы классифицируют на легкие (их плотность от 0,53 до 5 г/см 3 ) и тяжелые (плотность этих металлов от 5 до 22,6 г/см 3 ). Самым легким металлом является литий Li, плотность которого 0,53 г/см 3 . Самыми тяжелыми металлами в настоящее время считают осмий Os и иридий Ir (плотность около 22,6 г/см 3 ).

Температура плавления.

Температура плавления металлов находится в диапазоне от 39 (ртуть Hg) до 3410 о С (вольфрам W). Температура плавления большинства металлов высока, однако некоторые металлы, например, олово Sn и свинец Pl, можно расплавить на электрической плите.

Физические свойства металлов и в настоящее время широко используются в промышленности и электронике.

В технике все металлы делятся на черные, к ним относятся железо и его сплавы, и цветные.

Изделия из различных видов металлов используются повсеместно благодаря их пластичности, но чаще всего в сплавах.

К драгоценным металлам относят золото, серебро, платину и некоторые другие редко встречающиеся металлы.

-82%

Опорный конспект "Положение металлов в ПСХЭ. Физические свойства"

Большинство химических элементов относят к металлам – 96 из 118 известных элементов. Металлы – это химические элементы, атомы которых отдают электроны внешнего электронного слоя, превращаясь в катионы.

I,II, III группы Периодической системы, а также побочные подгруппы остальных групп включают только Ме ( кроме Н и В). В остальных группах главных подгруппах металлы отделены диагональю В – At.

Ме имеют сравнительно большие R(радиус) и малое число ẽ(электроны) ( от 1 до 3) на внешнем слое. Исключение составляют 6 Ме: германий Ge, олово Sn, свинец Pb – 4ẽ, сурьма Sb, висмут Bi – 5ẽ, полоний Ро – 6ẽ.

Для атомов Ме характерны исключительно восстановительные свойства (т.е. способность отдавать ẽ и превращаться в катионы +).

Закономерности изменения свойств Ме.

В главной подгруппе:

- число ẽ на внешнем уровне не изменяется;

- R атома увеличивается;

- электроотрицательность уменьшается;

- восстановительные свойства усиливаются;

- Ме свойства усиливаются.

В периоде:

- заряды ядер атомов увеличиваются;

- R атомов уменьшаются;

- число ẽ на внешнем слое увеличивается;

- электроотрицательность возрастает;

- восстановительные свойства уменьшаются;

- Ме свойства ослабевают.

Тип химической связи в молекулах Ме – металлическая хим связь.

Рассмотрим образование химической связи на примере

11 Na 1s2 2s2 2p6 3s1 3p0 3d0 , где 3s, 3р, 3d – валентные орбитали. ẽ может занимать любую из орбиталей на 3 уровне. При сближении атомов орбитали перекрываются, ẽ перемещаются свободно.

Металлическая связь – это связь в Ме и сплавах между атом-ионами Ме, расположенными в узлах кристаллической решетки, которая осуществляется обобществленными валентными ẽ.

Ме связь → Ме кр.реш. → физ.св

ẽ ẽ ẽ ẽ

свободные электроны (электронный газ)

Полиморфизм (аллотропия) – свойство Ме существовать в нескольких кристаллических модификациях(например 3 полиморфных модификации у Fe)

Физические свойства.

Металлический блеск ( Ag,Al,Pd)

Пластичность (наиболее выражена Au,Ag, Cu, Sn, Pb, Zn; не обладают Bi, Mn)

Электрическая проводимость (наиболее выражена Ag, Cu, Au, Al, наименее выражена у Mn, Pb, Hg)

Плотность (наибольшая Os, наименьшая Li, K, Na, Rb, Cs)

T плавления ( наибольшая W)

Магнитные свойства (ферромагнетики – сильно намагничиваются в магнитном поле и сохраняют магнитные свойства вне поля Fe, Co, Ni, Cd; парамагнетики – намагничиваются в магнитном поле, но магнитные свойства вне поля не сохраняют Al, W, Pt, Щелочные, щелочно-земельные, переходные Ме; диамагнетики – выталкиваются из магнитного поля Cu, Ag, Au, Bi)

В технике принято классифицировать Ме

по физическим свойствам:

по плотности – легкие - обладающие малой плотностью (Li, Be, Na , Mg, Al , K ,Ca, Ti, Ru, Sr, Cs, Ba , тяжелые - с плотностью, большей, чем у железа: Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

- по Т плавления – легкоплавкие - группа цветных металлов с низкой tпл, включающая Zn, Cd, Hg, Sn, Pb, Bi, TI, Sb и элементы с ослабленными металлическими свойствами: Ga, Ge, тугоплавкие - tпл которых выше tпл железа (1539°С); это разделение условное. К ним относятся: Ti, Zr, Hf, V, Nb, Та, Сг, Мо, W, Re, а также платиновые металлы: Ru, Rh, Os, Tr, Pt

- черные - используемые в черной металлургии (т. е. металлургии железа); кроме Fe сюда условно входят Mn, Ti и Сr, цветные (все остальные).

по химическим свойствам:

- благородные(Ag, Au, Pt, Os, Ir, Ru, Pd, Rh)

- щелочные ( I группа главная подгруппа)

- щелочно-земельные (Ca, Sr, Ba, Ra)

- редкоземельные ( Sc, Y, La и лантаноиды, Ac и актиноиды).

Конспект урока по химии для 9 класса на тему: Физические свойства металлов

Конспект урока будет удобен на уроке химии для 9 класса, здесь есть цель и задачи, все этапы урока соблюдены, организационный момент, приветствие, мотивация к учебной деятельности, приветствие, актуализация опорных знаний, открытие нового. Познакомить учащихся с физическими свойствами металлов Развивать внимание, память, речь, аналитическое мышление, способность делать выводы. развивать интеллектуальные и исследовательские умения и навыки (планировать деятельность, наблюдательность, сравнивать, анализировать, устанавливать причинно-следственные связи, выдвигать и обосновывать гипотезы, работать с дополнительной литературой, интернет-ресурсами, делать выводы и т.д.);

воспитывать ответственное отношение к учению, самостоятельность, инициативу, стремление к самообразованию, любовь к родному краю.

Конспект урока по химии для 9 класса на тему: Физические свойства металлов

Цель – Познакомить учащихся с физическими свойствами металлов

Задачи урока: Познакомить учащихся с физическими свойствами металлов Развивать внимание, память, речь, аналитическое мышление, способность делать выводы. развивать интеллектуальные и исследовательские умения и навыки (планировать деятельность, наблюдательность, сравнивать, анализировать, устанавливать причинно-следственные связи, выдвигать и обосновывать гипотезы, работать с дополнительной литературой, интернет-ресурсами, делать выводы и т.д.);

I.Организационный этап. Мотивация к учебной деятельности .

Учитель: - Учебник на столе у вас?

А ручки и тетрадки?

Тогда урок начнём сейчас,

Раз всё у вас в порядке.

Чтобы литературные тайны познавать,

Нужно всё серьёзно изучать.

- проверка готовности класса к уроку:

Я рада новой встрече с вами,

Приятно ваше общество, друзья!

Ответы ваши вы готовьте сами,

Их с интересом буду слушать я.

Мы сегодня снова будем читать,

Выводы делать и рассуждать.

А чтобы урок пошёл каждому впрок

Активно включайся в работу, дружок!

Вот книжки на столе,

Не хочется играть

Сегодня в прятки

Сегодня в классе у ребят

Урок очень важный

А почему он важный –

Добрый день, мои друзья,

Встрече с вами рада я.

Сели ровно, все достали,

Вспоминаем все, что знали,

Оставляем все заботы

И включаемся в работу.

II. Актуализация знаний учащихся.

Химические свойства металлов

Слайд12 Химические свойства металлов можно охарактеризовать одним словом – восстановители. Атомы металлов только отдают свои электроны, образуя при этом положительные ионы — катионы.

А какие вещества будут выступать при этом в роли окислителей? (неметаллы).

Химические свойства рассматривают в контексте презентации (Слайды13 – 25)

Какие особенности строения атомов металлов определяют их восстановительные свойства?

Восстановительные свойства элемента обусловлены способностью легко отдавать внешние электроны в процессе химической реакции. Чем меньше электронов, и чем слабее они удерживаются положительно заряженным ядром (т.е. чем дальше они от ядра), тем выше восстановительная способность. Поэтому именно металлы, имеющие 1-3 электронов на внешнем энергетическом уровне и большие атомные радиусы, и являются самыми сильными восстановителями.

III. Работа по новой теме.

1. Металлический блеск.

2. Электропроводность и теплопроводность.

3. Пластичность.

4. Твердость.

5. Высокая плотность и температура плавления.

Металлический блеск.

Электропроводность и теплопроводность.

Пластичность.

Температура плавления.

Физкультминутка « Периодическая система»

Раз – два – руки в горизонтали,

Обе руки в горизонтальной плоскости одновременно вправо – влево;

Три – четыре – руки по вертикали.

Обе руки одновременно резким движением поднимаются вверх и опускаются вниз.

Помни, период – это горизонталь,

Руки на пояс, наклоны туловища вправо и влево;

Ну а группа – это вертикаль!

Руки на пояс, прыжки на месте.

IV. Закреплени е

Назовите самый легкоплавкий металл

Самый легкоплавкий металл – ртуть Hg, ее температура плавления равна -39?C. Неудивительно, что при комнатной температуре она находится в жидком агрегатном состоянии – ведь чтобы перевести ее в обычное для остальных металлов твердое состояние, необходимо остудить ртуть почти до сорока градусов ниже нуля.

Читайте также: