Физические свойства металлов урок

Обновлено: 18.05.2024

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

УРОК НА ТЕМУ: "ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ"

1. Организационный этап - приветствие преподавателя, подготовка рабочих мест и проверка готовности к уроку.

2. Мотивация учебной деятельности, постановка темы и целей урока

Ребята, сегодня мы с вами продолжим изучать тему, без знаний которой не обходятся люди многих профессий: врачи, фармацевты, биологи, химики, физики, минерологи, геологи, агрономы, ветеринары, инженеры, повара, автомеханики и список этот можно продолжать до бесконечности.

Вы догадались, о чем пойдет речь? (предполагаемый ответ - о металлах).

Задумывались ли вы когда – нибудь о том, какими материалами человек пользуется чаще всего? Давайте оглянемся вокруг. Наш техникум возведен из кирпичей. В окна вставлены стекла. Мебель в классе деревянная. С потолка свисают светильники. Все это состоит из камня, дерева, стекла…

Но здание держится на каркасе из сваренных между собой стальных балок, мебель держится на металлических шурупах. Из металла сделаны цоколь люминесцентной лампы и провода, по которым течет электрический ток.

Послушайте одно незатейливое стихотворение Е. Ефимовского с тем, чтобы попытаться определить, какие свойства проявляют металлы.

"Металл – это точность".

Блеск и красота.

Не сразу в дом пришел металл,

Не сразу ложкой, вилкой стал.

Не сразу стал он кружкой

И заводской игрушкой.

И каждый вложит труд в металл,

Чтобы металл трудиться стал.

Он в проводах несет нам свет,

Металл – коньки, велосипед,

Метро, трамвай, будильник,

Утюг и холодильник.

О каких свойствах металлов идет речь в стихотворении? (О физических свойствах: прочность, блеск, электропроводность).

Все ли свойства, которыми обладают металлы, были перечислены? (нет

Вопрос к группе: какую тему нам надо рассмотреть на уроке? Что для этого нужно сделать, какие задачи решить?

Давайте поставим перед собой цель: что нам нужно сделать на уроке. (выявить все физические свойства металлов, определить, от чего они зависят, отличаются ли разные металлы друг от друга или они все однотипные и какое применение металлы находят в жизни и производстве).

3. Актуализация знаний универсальных учебных действий (УУД).

Беседа по вопросам.

1. Что означает слово металл? (химический элемент и простое вещество).

2. Чего известно больше - металлов или неметаллов? (85 из 109 химических элементов являются металлами).

3. Где металлы содержатся в ПСХЭ Д.И. Менделеева? (в левом нижнем углу).

4. В чем особенность строения атомов металлов? (малое количество электронов на внешнем энергетическом уровне, большой атомный радиус).

5. Как изменяются металлические свойства в периоде, в группе (в периоде ослабевают, в группе - возрастают).

6. Почему так происходит? (атомы металлов содержат малое количество электронов на внешнем уровне, стремясь завершить его, они легко отдают их).

7. Так чем можно объяснить свойства металлов? (Выдвигается гипотеза - свойства металлов можно объяснить особенностью строения их атомов, определенным видом химической связи в металлах).

4. Первичное восприятие и усвоение нового теоретического учебного материала

Вопрос группе : Какой вид связи в металлах? Какой тип кристаллической решетки в них?

Просмотр видеоролика «Металлическая связь»

Вставьте пропущенные слова в текст:

Атомы большинства металлов содержат на внешнем энергетическом уровне ___________ электронов. Эти электроны легко ____________, и атомы при этом превращаются в ____________. Оторвавшиеся электроны _______________ от одного ___________ к другому. При присоединении электронов к иону временно образуются __________ , а затем электроны снова отрываются от атома, и он снова превращается в __________ . В куске металла существуют все время то _________ , то _______ . Их так и называют « атом-ионы ». Связь в металлах между ___________ посредством ______________________ называется _________________

По окончании работы обучающиеся осуществляют взаимопроверку в парах.

5. Применение теоретических положений в условиях выполнения заданий

Вопрос группе: Что же определяет физические свойства металлов? (металлическая связь и кристаллическая металлическая решётка).

Групповая исследовательская работа.

Группа разбивается на 2 подгруппы, каждая получает свое задание, работает с инструктивными картами, учебниками, таблицами, графиками и образцами металлов и выполняет задание.

По окончании работы преподаватель в ходе беседы привлекает внимание обучающихся к принципиально новым сведениям.

1. Зачитывается выражение М.В. Ломоносова «Металлом называется твердое непрозрачное и светлое тело, которое на огне плавить и холодное ковать можно». О каких свойствах металлов там говорится?

2. Почему металлы непрозрачные?

3. Почему для металлов характерен светлый цвет и блеск? (Металлический блеск).

4. Какие металлы, в отличие от остальных, имеют цвет? В чем причина красноватого цвета меди и желтого цвета золота и светло - желтого у стронция?

5. Все ли металлы твердые? Что вы можете сказать о температуре плавления разных металлов?

6. Почему одинаковые по размеру металлы имеют различную массу?

7. Назовите самые тяжелые металлы и самые легкие.

8. Почему металлы можно ковать, штамповать, вытягивать в проволоку?

9. Почему металлы подвержены пластической деформации?

10. Вы проделали опыт с двумя стеклянными пластинами. Как можете его прокомментировать?

11. Для чего металлы куют? (просмотр видеоролика ковкость).

12. Что вы можете сказать после опыта с ложками, изготовленными из разных металлов, и горячей водой? Одинакова ли теплопроводность различных металлов? Чем она объясняется?

13. Какое ещё свойство металлов объясняется подвижностью электронов? (электропроводность). Что появится в куске металла, если электронам придать направленное движение?

14. Какие металлы лучше остальных проводят ток?

15. Почему магнит притягивает гвоздь? (обладает магнитными свойствами). Как классифицируют металлы в зависимости от магнитных свойств? (ферромагнетики, парамагнетики и диамагнетики)

Привести пример . Ветеран Вов, артиллерист, вспоминал: «На курской дуге были и такие случаи, когда направление стрельбы определяли по звездам, по луне, по направлению ЖД, но только не по компасу. Почему?

6. Самостоятельное творческое использование сформированных умений и навыков.

Фронтальная работа со слайдом «Применение металлов».

7. Динамическая пауза.

Прослушивание колокольного звона

8. Обобщение усвоенного и включение его в систему ранее усвоенных ЗУНов и УУД.

Заполнить пропуски в таблице «Применение металлов на основе их физических свойств»

Получение металлов. Физические свойства металлов.
план-конспект урока по химии (9 класс) на тему

За лето ребенок растерял знания и нахватал плохих оценок? Не беда! Опытные педагоги помогут вспомнить забытое и лучше понять школьную программу. Переходите на сайт и записывайтесь на бесплатный вводный урок с репетитором.

Вводный урок бесплатно, онлайн, 30 минут

Предварительный просмотр:

Тема: «Получение металлов, физические свойства металлов»

Цель: ознакомить учащихся с рудами металлов, рассмотреть механизм получения металлов из их руд как частный случай окислительно-восстановительного процесса, научить учащихся подбирать восстановитель для производства металлов с точки зрения экономики, ознакомить учащихся с физическими свойствами металлов, развить умения прогнозировать область применения металлов исходя из их физических свойств.

1 . Оргмомент: приветствие, рассадка детей.

2. Актуализация знаний: объяснение целей урока, его этапов.

2.1 работа с таблицей Менделеева (индивидуально)

Заполните таблицу, пользуясь Т. Менделеева.

Сделайте вывод о количестве электронов на внешних слоях металлов.

3. Объяснение нового материала.

3.1. Нахождение металлов в природе

Распределение элементов металлов в земной коре:

Металлы встречаются в природе как в свободном виде, так и в виде соединений.

Знаете ли вы, что означает слово «самородок»? Какие металлы на ваш взгляд могут быть самородными: золото, серебро, платина («серебришко») и др.

Бывает ли самородное железо или натрий? Только из метеоритов.

Таким образом, только некоторые металлы могут быть в самородном состоянии – это благородные металлы. Подавляющее большинство металлов находятся в природе в виде минералов. Вместе с тем, не всякий минерал годится для получения содержащегося в нем металла.

Определение: Горную породу или минерал, содержащий тот или иной металл в количестве, которое делает экономически выгодным его промышленное получение, называют рудой данного металла.

(Демонстрация коллекций руд).

Получение металла из его руды – задача металлургии.

Часто в названии руды имеется указание на то, какой металл из него можно получить. Выполняем упражнение №2 – соотнести формулу минерала и формулу химического соединения, содержащего металл.

Рассмотрим химизм получения металлов из руд.

1. если руда оксид – необходимо осуществить переход Ме +n → Ме 0 , т.е. осуществить восстановление металла.

Выполняем упражнение №3 - написать схему процесса восстановления металлов из предложенных руд.

2. основной проблемой для металлургии является выбор реагента - восстановителя, отвечающего многим условиям: большие запасы, дешевизна, условие незагрязнения полученного металла продуктами реакции.

Выполняем упражнение №4 на доске:

H 2 , CO, Al, Cr, C

FeCO 3 → FeO + CO 2

Выводы: 1. Только небольшая группа металлов находится в самородном состоянии – это малоактивные металлы.

2.Основным механизмом получения металла из его соединения является процесс восстановления.

3.2 Физические свойства металлов

Простые вещества металлы обладают рядом общих свойств. Нам известно, что физические свойства вещества определяются его строением – типом кристаллической решетки.

Мы видим, что большинство металлов имеют на внешнем слое 2-3 электрона, большие атомные радиусы по сравнению с неметаллами, т.е. металлы легко отдают внешние электроны – являются восстановителями.

В виде простого вещества атомы металлов связаны между собой так называемой металлической связью, которая обуславливает как физические так и химические свойства металлов. Тип кристаллической решетки – металлическая.

Металлическая связь – особый вид связи, присущий только металлам. Связь между положительными ионами металлов и свободно движущимися обобществленными электронами (электронный газ).

Рассмотрим физические свойства металлов: металлический блеск, пластичность, тепло- и электропроводность.

Более подробно остановимся на понятие пластичность – способность к сложной деформации без нарушения металлической прочности.

Назовите все виды механической обработки металлов, с которыми вы познакомились в курсе технологии. Ковка, резка, шлифовка, сварка, прокат, волочение, прессование, штамповка, литье.
Агрегатное состояние металла: жидкость – ртуть, Т пл = -39

твердые - все остальные, Т пл (W)= 3370

Из какого металла делают спираль накаливания в электрических лампочках? Вольфрам.

Твердость металлов сравнивают с твердостью алмаза:

Твердый – хром, мягкий – натрий, калий и т.д.

Плотность: тяжелые – ρ больше 3 г/мл; легкие - ρ меньше 1 г/мл

Какие металлы, на ваш взгляд, при взаимодействии с водой будут плавать по её поверхности? Щелочные металлы.

Магнитные свойства: ферромагнитные ( намагничиваются и притягиваются магнитом) – железо, кобальт, никель и их сплавы.

Из какого металла необходимо делать сердечник в катушке индуктивности? Железо

Наиболее электропроводные металлы: серебро, медь, алюминий.

Какие металлы являются самыми распространенными для производства металлических проводов? Медь и алюминий

Какое явление на ваш взгляд может мешать свободному движению электронов в металле?

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%