Какие особенности строения атомов металлов

Обновлено: 24.04.2024

Таким образом, металлы в химических реакциях являются восстановителями – они приобретают положительную степень окисления. В этом заключается их принципиальное отличие от элементов-неметаллов.

Определение

Способность атома элемента смещать на себя электроны химической связи называют электроотрицательностью.

Вследствие низких значений электроотрицательности металлы легче отдают электроны, чем притягивают их, и, следовательно, проявляют восстановительные свойства.

Слова «металл» и «неметалл» применимы не только к химическим элементам, но и к простым веществам. Например, говоря, что простое вещество является металлом, мы подразумеваем не только что оно состоит из атомов элемента-металла, но и определенную общность физических (металлический блеск, пластичность) и химических (восстановитель) свойств. Металлические свойства простых веществ убывают при движении по периоду слева направо, а по группе - снизу вверх. В наибольшей степени металлические свойства выражены у элементов главной подгруппы I группы Периодической системы – щелочных металлов. Их атомы настолько легко отдают валентный электрон, что в природе эти элементы встречаются исключительно в виде соединений.

Металлы имеют металлическую кристаллическую решетку, в узлах которой расположены отдельные атомы. Они слабо удерживают валентные электроны, которые по этой причине свободно перемещаются по всему объему металла, формируя единое электронное облако и в равной степени притягиваются всеми атомами. Такая связь называется металлической.

Металлическая связь– вид химической связи между положительно заряженными ионами (катионами) в кристаллической решётке металлов, осуществляемая за счёт притяжения подвижных электронов. Металлической связью обладают металлы, сплавы и расплавы в аморфном состоянии.

Чем больше в металле свободных электронов и чем сильнее колебания атомов, находящихся в узлах решетки, тем быстрее происходит выравнивание температуры во всем куске металла, то есть тем больше его теплопроводность. Поэтому относительные значения тепло- и электропроводности для многих металлов близки.

Положение металлов в периодической системе. Особенности строения их атомов. Химические свойства металлов: их взаимодействие с НЕметаллами, водой, растворами щелочей, (в том числе щелочное сплавление для d-элементов).

Химические св-ва:

Металлы способны реагировать с простыми веществами, такими как кислород (реакция горения), галогены, азот, сера, водород, фосфором и углеродом:

2Al + 3/2 O2 = Al2O3 (оксид алюминия)

2Na + Cl2 = 2NaCl (хлорид натрия)

6Li + N2 = 2Li3N (азид лития)

2Li+2C = Li2C2 (карбид лития)

2K +S = K2S (сульфид калия)

2Na + H2 = NaH (гидрид натрия)

3Ca + 2P = Ca3P2 (фосфид кальция)

Металлы взаимодействуют друг с другом, образуя интерметаллические соединения:

Щелочные и некоторые щелочноземельные металлы (Ca, Sr, Ba) взаимодействуют с водой с образованием гидроксидов:

Ba + 2H2O = Ba(OH)2 + H2↑

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑

В ОВР металлы являются восстановителями – отдают валентные электроны и превращаются в катионы. Восстановительная способность металла — его положение в электрохимическом ряду напряжений металлов. Так, чем левее в ряду напряжений стоит металл, тем более сильные восстановительные свойства он проявляет.

Металлы, стоящие в ряду активности до водорода способны реагировать с кислотами:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3 H2↑

Zn + 2HCl = ZnCl2 + 2H2↑

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑

Отношение металлов к концентрированной серной и разбавленной азотной кислотам (показать схемы, написать по одному уравнению реакции для каждой кислоты с металлами разной активности).

Соляная кислота

Образующиеся в этом процессе ионы водорода H+ выполняют роль окислителя, окисляя металлы, расположенные в ряду активности левее водорода. Взаимодействие протекает по схеме:

Me + HCl соль + H2↑

При этом соль представляет собой хлорид металла (NiCl2, CaCl2, AlCl3), в котором число хлорид-ионов соответствует степени окисления металла.

Соляная кислота является слабым окислителем, поэтому металлы с переменной валентностью окисляются ей до низших положительных степеней окисления:

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2↑

Соляная кислота пассивирует свинец (Pb). Пассивация свинца обусловлена образованием на его поверхности трудно растворимого в воде хлорида свинца (II), который защищает металл от дальнейшего воздействия кислоты:

Pb + 2 HCl → PbCl2↓ + H2↑

Разбавленная серная кислота

В разбавленном водном растворе серной кислоты большинство ее молекул диссоциируют:

Образующиеся ионы Н(+) выполняют функцию окислителя.

Как и соляная кислота, разбавленный раствор серной кислоты взаимодействует только с металлами активными и средней активности (расположенными в ряду активности до водорода).

Химическая реакция протекает по схеме:

Ме + H2SO4(разб.) → соль + H2↑

2 Al + 3 H2SO4(разб.) → Al2(SO4)3 + 3 H2↑

Металлы с переменной валентностью окисляются разбавленным раствором серной кислоты до низших положительных степеней окисления:

Свинец (Pb) не растворяется в серной кислоте (если ее концентрация ниже 80%), так как образующаяся соль PbSO4 нерастворима и создает на поверхности металла защитную пленку.

Урок химии :Особенности строения атомов металлов.Физические свойства металлов.

Образовательная - рассмотреть положение металлов в системе элементов Д.И. Менделеева, познакомить обучающихся с основными физическими свойствами металлов, выяснить, чем они обусловлены; выявить закономерности проявления металлами физических свойств; ввести понятие о сплавах и их свойствах.

Развивающая - развивать теоретическое мышление обучающихся и их умение прогнозировать физические свойства металлов на основе их строения атома.

Воспитательная - способствовать развитию познавательного интереса обучающихся к изучению химии

Задачи урока:

  • Обучающиеся должны изучить положение металлов в Периодической системе элементов,
  • Выяснить особенности строения их атомов и кристаллов; физические свойства металлов; отличие свойств металлов от свойств их сплавов.
  • Уметь применять полученные знания при выполнении заданий, упражнений по данной теме.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Оборудование:

  • коллекция металлов и сплавов; таблицы "Виды химической связи", "Типы кристаллических решеток" и "Общие физические свойства металлов",
  • две стеклянные пластинки и вода для проведения опыта.

I. Организационный момент

(преподаватель знакомит обучающихся с темой урока, записанной на доске, планом проведения урока).

II. Новый материал

Преподаватель задает вопросы обучающимся :

1. Как изменяются в периодах периодической системы свойства химических элементов?

2. Как изменяются свойства химических элементов в главных подгруппах?

3. Где располагаются металлы в периодической системе?

Обучающиеся делают выводы:

- Металлами называют химические элементы и простые вещества.

- Металлы занимают левую нижнюю часть периодической системы. А, следовательно, их атомы имеют большие радиусы и, как правило, небольшое количество валентных электронов. Для их ионизации требуется относительно небольшая энергия. Возникающие положительные ионы металла удерживаются все вместе за счет притяжения ко всем свободно движущимся в металле электронам.

Преподаватель демонстрирует таблицу "Виды химической связи", задает вопрос : в чем сходство и различия между металлической связью и ковалентной? ?(сходство с ковалентной: валентные электроны находятся в общем пользовании, но в случае ковалентной в общем пользовании только двух атомов, а в случае металлической связи эти электроны связывают все атомы куска металла, создают "электронный газ".)

В чем сходство и различия между металлической и ионной связью? ( с ионной связью металлическая сходна наличием ионов, но в металлической положительные ионы удерживаются "электронным газом", а в ионной - положительными ионами)

Преподаватель демонстрирует таблицу "Типы кристаллических решеток":

Благодаря притяжению всех свободных электронов всеми положительными ионами металлическая связь очень прочна, поэтому для металлов характерны кристаллические решетки с плотной упаковкой ионов: гексагональная (цинк, магний), кубическая гранецентрированная (медь, серебро, алюминий) и менее плотная - кубическая объемноцентрированная (железо, натрий, барий).

Преподаватель: И так, металл - это вид атомов, способных легко отдавать при химических реакциях электроны, входить в состав химических соединений в виде положительно заряженных ионов, а также образовывать простые вещества с характерными для металлов физическими свойствами.

Рассмотрите образцы металлов и назовите, какими общими физическими свойствами они обладают?

Обучающиеся называют: электропроводность, теплопроводность, металлический блеск, твердость, пластичность.

Преподаватель: Как можно объяснить наличие общих физических свойств у такого большого числа разнообразных простых веществ?

Обучающиеся делают вывод: причина в особенностях металлической связи, структуре кристаллов металлического типа.

Преподаватель: демонстрирует таблицу "Общие физические свойства металлов"

Преподаватель: Действительно, электрическая проводимость металлов объясняется движением свободных электронов. Почему при нагревании электрическая проводимость металлов уменьшается? Чем обусловлена теплопроводность, и как она изменяется при нагревании? (отвечать на вопросы помогает таблица).

Пластичность - способность изменять свою форму при ударе, прокатываться в тонкие листы, вытягиваться в проволоку.

В чем причина пластичности металлов?

В этом нам поможет разобраться следующий опыт: две стеклянные пластинки смачиваем водой и прижимаем друг к другу. Они легко скользят друг по другу, но их трудно разъединить. Прослойка воды имитирует свободные электроны, а значит причина пластичности - также особое строение кристаллической решетки.

Металлический блеск также обусловлен особым строением металлов (благодаря свободным электронам металлы хорошо отражают световые лучи).

Преподаватель: Да, металлы обладают общими физическими свойствами, которые обусловлены их особым строением, но у разных металлов степень проявления каждого свойства различна. Так, лучшей электропроводностью обладает серебро, на втором месте - медь, а на третьем - золото.

Такие различия в проявлении физических свойств связаны с тем, как плотно упакованы ионы в кристаллической решетке металла, каковы их размеры и сколько валентных электронов у каждого атома обобществляется. Например, чем большее число атомов металла находиться в единице объема металла, тем большей плотностью он будет обладать. Наиболее плотная упаковка ионов в кристаллах гексагонального вида. Однако плотность вещества зависит не только от вида кристаллической решетки, но и от массы составляющих его ионов и от их радиусов. Поэтому наименьшей плотностью обладают щелочные металлы. Самый тяжелый из всех металлов - осмий.

Если металлы образуют кристаллы одного вида (например, щелочные металлы), то возрастание плотности по ряду от лития до цезия объясняется увеличением их атомных масс и масс образуемых ионов, т.к. массы возрастают в большей степени, чем атомные радиусы. Если металлы образуют кристаллы разного вида, то закономерность более сложная, и ее описанием занимается больше физика, чем химия.

В зависимости от плотности металлы принято делить на легкие (их плотность менее 5 г/см 3 ) и тяжелые (их плотность более 5 г/см 3 ). Так у алюминия плотность - 2, 7 г/см 3 - металл легкий.

Пластичность металлов также зависит от вида кристалла и от количества связывающих электронов, от размеров ионов.

Самый пластичный - золото. Кусочек золота величиной со спичечную головку можно расплющить в просвечивающий голубовато-зеленым светом лист площадью 50 квадратных метров. Образец золота весом 1г можно протянуть в проволоку длиной 2 км. Исстари на Руси выделывали "сусальное золото": сначала его прокатывали в вальцах до толщины листа писчей бумаги, затем укладывали между тонкими пленками, снятыми со слепой кишки коровы и прокатывали на наковальне деревянными молоточками. Повторяя эту операцию неоднократно, получали листочки золота толщиной всего в десятую долю микрона, т.е. 500 атомов. "Сусальное золото" шло на покрытие деревянных предметов, кожи и т.п.

Самые хрупкие металлы V, VI, VII групп. У них от 5 до 7 валентных электронов, следовательно, очень крепкая связь ионов между собой, что препятствует их скольжению друг относительно друга, снижает пластичность. Этим же объясняется их тугоплавкость и твердость.

Чем меньше количество свободных электронов, чем больше размеры ионов, чем слабее связи ионов, тем мягче металлы. Самые мягкие - щелочные металлы, самый твердый - хром.

Температуры плавления металлов изменяются в очень широких пределах: от минус 39°С до 3410 у вольфрама. Ртуть единственный жидкий при обычных условиях металл.

Следует еще раз обратить внимание , что степень проявления физических свойств у разных металлов зависит не только от количества валентных электронов, но и от вида кристаллической решетки, размеров атомов и ионов, т.е. причины проявления металлами физических свойств многообразны.

Самостоятельная работа обучающихся:

1.Заполните таблицу: «Физические свойства металлов»

используя таблицу приложения: «Справочные данные о физических свойствах металлов»

Конспект лекции по теме "Металлы - особенности строения атомов, способы получения и свойства" дисциплины ОУД.10 Химия, специальности Фармация, СПО

Более 80% известных элементов образуют простые вещества — металлы. К ним относятся s -элементы I и II групп (исключение — водород), все d - и f - элементы, а также р-элементы III группы (кроме бора), IV группы (олово, свинец), V группы cурьма, висмут) и VI группы (полоний).

Особенности строения атомов металлов:

♦ небольшое число электронов на внешнем энергетическом уровне (как правило, один-три электрона). Исключение — атомы р-элементов IV-VI групп;

♦ малые заряды ядер и большие радиусы атомов по сравнению с атомами неметаллов данного периода;

♦ сравнительно слабая связь валентных электронов с ядром;

♦ низкие значения электроотрицательности.

В связи с этим атомы металлов легко отдают валентные электроны и превращаются в положительно заряженные ионы, т. е. м еталлы - восстановители.

Однако способность отдавать электроны проявляется у металлов неодинаково. В периодах с увеличением зарядов ядер атомов уменьшаются их радиусы, увеличивается число электронов на внешнем уровне и усиливается связь валентных электронов с ядром. Поэтому в периодах слева направо восстановительная способностъ атомов металлов уменьшается.

В главных подгруппах с возрастанием атомных номеров элементов увеличиваются радиусы их атомов и уменьшается притяжение (валентных электронов к ядру. Поэтому в главных подгруппах свер­ху вниз восстановительная активность атомов металлов возра­стает. Следовательно, наиболее активными восстановителями являются щелочные и щелочно-земельные металлы.

Только некоторые металлы (золото, платина) находятся в природе в виде простых веществ (в самородном состоянии). Металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений между оловом и золотом, встречаются как в виде простых веществ, так и в составе соединений. Большинство же металлов находятся в при­роде в виде соединений — оксидов, сульфидов, карбонатов и т. д. Распространенность металлов в природе уменьшается в ряду:

Содержание в земной коре (массовая доля, %) уменьшается

Получение металлов из их соединений — задача металлургии. Металлургия — наука о промышленном получении металлов из природного сырья. Различают черную (производство железа и его сплавов) и цветную (производство всех остальных металлов сплавов) металлургию. Любой металлургический процесс явля­ется процессом восстановления ионов металла различными вос­становителями:

Me n + + пе - = Me

В зависимости от условий проведения процесса восстановления различают несколько способов получения металлов.

2. Способы получения металлов

Пирометаллургия — восстановление безводных соединений при высокой температуре

С или СО (карботермия)

Сульфиды предварительно обжигают:

2 = 2 ZnO + 2 S 02

ZnO + С = Zn + 2СО

Fe, Cu, Pb, Sn, Cd, Zn

Mn, Cr, W, Mo, Ti, V

H 2 (водородотермия)

Оксиды активных металлов (МgО, СаО, А1203 и др.) водо­родом не восстанавливаются

Cu, Ni, W, Fe, Mo, Cd, Pb

Электрометаллургия – восстановление электрическим током

2 1

электролиз 2 Na + Cl 2

Щелочные металлы, Be , Mg , Ca (из расплавленных хлоридов), Al – из расплавленного оксида

К Ni 2+ + 2е - = Ni 2

А 2Н2О - 4е - = O 2 + 4Н + 1

4 + 2Н2О электролиз 2 Ni + О2 + Н2 SO 4

Гидрометаллургия – восстановление из растворов солей

Металл, входящий в состав руды, переводят в раствор, затем восстанавливают более активным металлом:

Задания для самостоятельной работы

1. Атому магния в степени окисления +2 соответствует электронная конфигурация:

а ) 1s 2 2s 2 2 р 6 3s 2 3 р 6 ; в ) 1s 2 2s 2 2 р 4 ;

б) 1 s 2 2 s 2 2р 6 ; г ) 1 s 2 2 s 2 2р 6 3 s 2 ;

2. При частичном восстановлении водородом 30 г оксида кобальта. В получили смесь оксида и металла массой 26,8 г. Определите количе­ство вещества водорода, вступившего в реакцию, и массовую долю кобальта в полученной смеси.

3. При электролизе раствора сульфата меди ( II ) в растворе образовалась кислота (около анода), на нейтрализацию которой затрачен раствор объемом 16 см (р = 1,05 г/см 3 ) с массовой долей гидроксида калия 6%. Вычислите массу меди, которая выделилась на катоде.

4. Для восстановления марганца из оксида марганца(1\/) путем алюмотермии было смешано 10,8 г алюминия и 26,2 г оксида. Определите, какое из исходных веществ осталось и какова его масса.

3. Физические свойства металлов

Все метал­лы обладают металлической кристаллической решеткой, особенности которой определяют их общие физиче­ские и механические свойства.

Общие свойства металлов:

1). Все метал­лы являются твердыми веществами, за исключением ртути.

2). Металлический блеск и непрозрачность металлов — ре­зультат отражения световых лучей.

3). Электро- и теплопровод­ность обусловлены наличием в металлических решетках сво­бодных электронов.

С повышением температуры электропроводность металлов уменьшается, а с понижением температуры — увеличивается. Около абсолютного нуля для многих металлов характерно яв­ление сверхпроводимости.

4). Металлы обладают ковкостью и пластичностью. По опре­делению М. В. Ломоносова, «металлом называется светлое те­ло, которое ковать можно». Металлы легко прокатываются в листы, вытягиваются в проволоку, поддаются ковке, штам­повке, прессованию.

Специфические физические свойства металлов:

1). по значению плотности металлы делят на легкие (плотность мень­ше 5 г/см 3 ): Na , Са , Mg , Al , Ti — и тяжелые (плотность больше 5 г/см 3 ): Zn , Cr , Sn , Mn , Ni , С u , Ag , Pb , Hg , Аи, W , Os - самый тяжелый ;

2). по значению температуры плавления — на легкоплавкие ( t пл < 1000 °С): Hg , Na , Sn , Pb , Zn , Mg , Al , Ca , Ag — и ту­гоплавкие ( t пл > 1000 ° C ): Au , Cu , Mn , Ni , Fe , Ti , Cr , Os , W - самый ту­гоплавкий;

3). из металлов самые мягкие — щелочные (их можно резать ножом), самый твердый — хром (царапает стекло).

4). по отношению к магнитным полям металлы подразде­ляют на три группы:

а) ферромагнитные — способны намагничиваться под дей­ствием даже слабых магнитных полей ( Fe , Со, Ni );

б) парамагнитные — проявляют слабую способность к намаг­ничиванию даже в сильных магнитных полях ( Al , Cr , Ti );

в) диамагнитные — не притягиваются к магниту ( Sn , С u , Bi ).

4. Химические свойства металлов

Если атомы большинства неметаллов могут как отдавать, так и присоединять электроны, проявляя окислительно-восстанови­тельную двойственность, то атомы металлов способны только отдавать валентные электроны, проявляя восстановительные свойства: Me - пе - = Me п+ (окисление)

Как восстановители металлы взаимодействуют с неметалла­ми, водой, растворами щелочей, кислот и солей.

1). Взаимодействие металлов с простыми веществами — неметаллами

Металлы при определенных условиях взаимодействуют с не­металлами, например с кислородом образуют оксиды:

Из щелочных металлов только литий сгорает на воздухе с об­разованием оксида:

Основной продукт окисления натрия — пероксид:

При горении других щелочных металлов образуются супер­оксиды, например:

Оксиды натрия и калия могут быть получены при нагрева­нии смеси пероксида с избытком металла в отсутствие кисло­рода:

На реакции пероксида натрия с оксидом углерода (1 V ) основа­на регенерация воздуха в изолированных помещениях (напри­мер, на подводных лодках):

Положение металлов в Периодической системе Д.И.Менделеева, строение их атомов

Тема урока: Положение металлов в Периодической системе Д.И.Менделеева, строение их атомов. Физические свойства металлов.

Цели урока: Рассмотреть положение металлов в ПСХЭ, особенности строения их атомов. Повторить и обобщить сведения о металлической химической связи и кристаллической металлической решетке. Изучить общие физические свойства металлов, рассмотреть варианты классификации металлов.

Оборудование: коллекция из образцов различных металлов. Периодическая система химических элементов, таблицы, характеризующие физические свойства металлов (диаграммы электропроводимости, плотности, температур плавления и др.).

  1. Образовательная
    1. Обеспечение усвоения знаний.
    2. Формирование умений и навыков рассматривать положение металлов в ПСХЭ Д.И.Менделеева, особенности строения их атомов. Повторить и обобщить сведения о металлической химической связи и кристаллической металлической решётке. Изучить общие физические свойства металлов, рассмотреть варианты классификации металлов.
    3. Контроль за усвоением знаний.
    1. Формирование основных мировоззренческих идей.
    2. Нравственного воспитания.
    3. Эстетического воспитания.
    1. Развитие интеллекта, воли, эмоций.
    2. Развитие умения выделять главное.
    3. Развитие речи.
    4. Развитие умения преодолевать трудности, воспитывать волю.
    5. Развитие логического мышления.
    6. Развитие эмоций.

    Задача учителя: дополнять знания ребят новыми сведениями, но основной материал им известен с прошлого урока.

    Тип урока: Закрепление изученного материала с элементами игровых ассоциаций.

    1. Организация начала урока.

    3. Работа в группах.

    5. Подведение итогов.

    6. Контроль знаний.

    7. Информация о домашнем задании.

    Планируемый результат:

    Положение металлов в ПСХЭ, особенности строения их атомов. Повторить и обобщить сведения о металлической связи и кристаллической металлической решётке. Общие физические свойства металлов, варианты классификации металлов.

    Причину изменения восстановительных свойств металлов в ПСХЭ и физических свойств на основе строения атома.

    Использует знания ПЗ и ПСХЭ для объяснения изменений свойств химических элементов и простых веществ на конкретных примерах.

    Сравнивает строение различных атомов металлов, анализируя изменения их свойств на основе знаний Периодического закона.

    Выводит общую формулу восстановительных свойств металлов, использует сходство строения для доказательства общих свойств металлов.

    Вопрос-сказка:

    Мы с вами побываем в одной Удивительной стране. Коренные жители этой страны назывались… Впрочем, догадайтесь сами по характеру ее жителей. Народ в этой стране был беден, но беспечен. Хотя в карманах у большинства из них не было ни одной свободной монеты (а «валюта» в стране называлась электронами), никто не горевал по этому поводу. Напротив, если у них заводился хоть один лишний электрончик, то характер их портился, они становились агрессивными и даже опасными, потому что скорее хотели от него избавиться, чтобы стать опять стать добрыми и веселыми.

    Надо сказать, что «высшая знать» этой страны отличались от простых граждан своей скупостью. Свою «электронную валюту» они неохотно одалживали, и наоборот, при малейшей возможности стремились забрать ещё…скажите, кто были жители этой страны?

    Объясните, почему «простые жители» и «знать» имели такие разные черты характера?

    Угадайте названия химических элементов:

    Вопрос: как можно назвать все эти элементы?

    Ответ: металлы и неметаллы

    Тема урока: Металлы. (учащиеся записывают в тетради)

    Эпиграф к уроку:

    «Человек не может обойтись без металлов… Если бы не было металлов, люди влачили бы самую омерзительную и жалкую жизнь среди диких зверей».

    ? О каких металлах идет речь:

    1) Среди металлов самый славный,

    Важнейший, древний элемент.

    В тяжелой индустрии главный,

    Знаком с ним школьник и студент.

    Родился в огненной стихии,

    Расплав его течёт рекой.

    Важнее нет в металлургии –

    Он нужен всей стране родной.

    2) Прославлен всеми письменами

    Металл, испытанный огнём

    Манил к себе людей веками,

    Алхимик жил в мечтах о нём.

    Но как пример, был свергнут нами,

    И блеск его нас не манит,

    Ведь хорошо мы с вами знаем

    Не всё то ценно, что блестит.

    3) Давно известна человеку

    Она тягуча и красна

    Ещё и бронзовому веку

    Знакома в сплавах всем она.

    С горясей серной кислотою

    Даёт вам синий купорос.

    Он может и «болеть» порою

    Когда? Ответьте на вопрос.

    Эти металлы: железо, золото и медь были известны человеку уже в глубокой древности.

    Рассмотрим положение металлов в ПСХЭ.

    ? Пользуясь ПСХЭ, ответьте на вопросы:

    1. Где в основном располагаются металлы?
    2. Изобразите строение атома:

    1. группа – литий

    2. группа – натрий

    3. группа – магний

    4. группа – алюминий

    1. Каковы особенности строения атомов металлов?
    2. Какой способностью восстановительной или окислительной обладают атомы металлов?

    Ответы: Из 110 элементов – 88 металлов. В ПСХЭ Д.И.Менделеева каждый период, кроме 1 начинается с активного химического элемента – металла. Эти начальные элементы образуют главную подгруппу 1 группы и называются щелочными металлами.

    Атомы щелочных металлов содержат на внешнем энергетическом уровне только 1 электрон, который они легко отдают при химических взаимодействиях, поэтому являются сильными восстановителями.

    Строение атома лития и натрия:

    Вот, что говорится об элементах 1 группы главной подгруппы ПСХЭ:

    Электрон на внешнем слое

    Еле держится у нас,

    Отдаём его спокойно,

    Кто захочет, в сей же час.

    Мы с водой в соединенье

    Щелочи всегда даем,

    С хлором, фтором, бромом, йодом

    Дружненько в солях живём!

    Литий, натрий, калий, цезий, франций

    И рубидий заодно,

    Нас активней нету, братцы,

    Это знают все давно!

    Следующие за щелочными металлами элементы составляют главную подгруппу II группы, также являются типичными металлами, обладающими сильной восстановительной способностью. Са, Sr, Ba, Ra – щелочноземенльные металлы.

    Мы идём за первой следом,

    И валентность наша два,

    Без стесненья, скажем смело –

    О нас добрая молва.

    Средь химического братства

    Народ мы очень дружный:

    Бериллий, магний, кальций,

    Стронций, барий, радий.

    С нами трудно состязаться,

    Каждый из нас в жизни архиважный,

    Каждый из нас в жизни архинужный!

    К металлам относятся и элементы главной подгруппы III группы, исключая бор.

    III группа

    Алюминий: Главное, ребята, вес удельный мой,

    Потому в дюралях я главный составной,

    Назван я «крылатым», так как самолёты

    Надежно, легко отправляю в полёты.

    Из элементов главных подгрупп следующих групп к металлам относят:

    в IV группе – германий, олово, свинец;

    в V группе – сурьма и висмут;

    в VI группе – полоний.

    Элементы побочных подгрупп – все металлы.

    Условная граница между элементами –металлами и элементами – неметаллами проходит по диагонали: B (бор) — Si (кремний) — As (мышьяк) — Te (теллур) — At ( астат)

    Рассмотрим физические свойства металлов.

    ? Пользуясь коллекциями «Металлы» и диаграммами ответьте на вопрос: Каковы физические свойства металлов? (2-3 минуты на обсуждение).

    Все важнейшие физические свойства металлов обуславливает металлическая связь.

    Составьте рисунок, отражающий сущность металлической связи:

    (учащиеся делают выводы)

    1) Из 109 химических элементов Периодической системы Д.И.Менделеева 87 элементов образуют в свободном состоянии простые вещества с металлической связью.

    2) Ещё в глубокой древности человек обратил внимание на особые свойства металлов. На часах человеческой истории каменный век сменился веком медным, затем – бронзовым, далее – железным.

    3) Металлы – это ковкие, пластичные, тягучие вещества, которые имеют металлический блеск и способности проводить тепло и электрический ток.

    4) Все важнейшие физические свойства металлов обуславливает металлическая связь.

    5) Самое характерное химическое свойство всех металлов – их восстановительная способность, т.е. способность атомов легко отдавать внешние электроны, превращаясь в положительные ионы.

    1. Контроль знаний: тест (см. на листочке).
    2. Информация о домашнем задании:

    § 34-36, упр. 1-4, 8, 9 задача 1-2 (с. 112). §5, 6 прочитать, упр.3 стр.25, упр 4,5 стр. 28 письменно.

    Строение атомов металлов и их особенности

    Если провести в Периодической таблице Д.И. Менделеева символическую линию из верхнего левого угла в нижний правый угол, то все элементы, находящиеся ниже этой линии, будут металлами.

    Металлы можно охарактеризовать при помощи нескольких свойств, которые будут общими для всех элементов. К таким характеристикам следует отнести высокую электрическую проводимость и теплопроводность, пластичность, благодаря которой металлы можно подвергать ковке, прокатке, штамповке или вытягиванию в проволоку, металлический блеск и непрозрачность.

    В зависимости от температуры кипения все металлы подразделяют на тугоплавкие (Tкип> 1000 o С) и легкоплавкие (Tкип< 1000 o С). Примером тугоплавких металлов может быть – Au, Cu, Ni, W, легкоплавких – Hg, K, Al, Zn.

    Электронное строение металлов и их особенности

    Атомы металлов, также как, и неметаллов состоят из положительно заряженного ядра внутри которого находятся протоны и нейтроны, а по орбитам вокруг него движутся электроны. Однако, по сравнению с неметаллами, атомные радиусы металлов намного больше. Это связано с тем, что валентные электроны атомов металлов (электроны внешнего энергетического уровня) расположены на значительном удалении от ядра и, как следствие, связаны с ним слабее. По этой причине металлы характеризуются низкими потенциалами ионизации и легко отдают электроны (являются восстановителями в ОВР) при образовании химической связи.

    Все металлы за исключением ртути представляют собой твердые вещества с атомной кристаллической решеткой. Рассмотрим строение металлов в кристаллическом состоянии. В атомах металлов имеются «свободные» электроны (электронный газ), которые могут перемещаться по кристаллу даже под действием слабых электрических полей, что обусловливает высокую электропроводимость металлов.

    Среди металлов присутствуют s-, p-, d- и f-элементы. Так, s- элементы – это металлы I и II групп Периодической системы (ns 1 , ns 2 ), р- элементы – металлы, расположенные в группах III – VI (ns 2 np 1-4 ). Металлы d-элементы имеют большее число валентных электронов по сравнению с металлами s- и p-элементами. Общая электронная конфигурация валентных электронов металлов d-элементов – (n-1)d 1-10 ns 2 . Начиная с 6 периода появляются металлы f-элементы, которые объединены в семейства по 14 элементов (за счет сходных химических свойств) и носят особые названия лантаноидов и актиноидов. Общая электронная конфигурация валентных электронов металлов f-элементов – (n-2)f 1-14 (n-1)d 0-1 ns 2 .

    Примеры решения задач

    Задание При взаимодействии 6,0 г металла с водой выделилось 3,36 л водорода (н.у.). Определите этот металл, если он в своих соединениях двухвалентен.
    Решение Запишем уравнение реакции растворения металла в воде. Поскольку металл двухвалентен, его реакция с водой будет описываться уравнением следующего вида:

    Согласно уравнению реакции:

    N (Ме) =n (Н2) = 3,36/22,4 = 0,15 моль.

    Найдем относительную атомную массу металла:

    Ar(Ме) = m / n= 6,0/0,15 = 40 г/моль

    Следовательно, этот металл — кальций.

    Задание При действии на смесь меди и железа массой 20 г избытком соляной кислоты выделилось 5,6 л газа (н.у.). Определить массовые доли металлов в смеси.
    Решение Известно, что медь не растворяется в соляной кислоте, поскольку стоит в ряду активности металлов после водорода, т.е. выделение водорода происходит только в результате взаимодействия хлороводородной кислоты с железом.

    Запишем уравнение реакции:

    Найдем количество вещества водорода:

    Согласно уравнению реакции n(H2) : n(Fe) = 1:1, т.е.n(H2) = n(Fe) = 0,25 моль. Тогда масса железа будет равна (молярная масса – 56 г/моль):

    Читайте также: