Металлы химические элементы и простые вещества

Обновлено: 25.04.2024

Определение понятия
Металлы – ковкие, пластичные тягучие вещества, которые имеют металлический блеск, тепло- и электропроводны.
87 элементов Периодической системы Д.М. Менделеева образуют в свободном состоянии простые вещества с металлической связью.
Расположение ионов в кристалле щелочного металла

Свойства металлов:
Пластичность (ковкость) – свойство металлов изменять свою форму при ударе, прокатываться в тонкие листы и вытягиваться в проволоку.
Золото – самый пластичный металл.

Свойства металлов:
2) металлический блеск – способность отражать свет за счёт плотной упаковки ион-атомов, которые занимают 80% от всего объёма кристалла.

Свойства металлов:
3) твердость – свойство материала сопротивляться внедрению в него другого, более твёрдого тела (исключение ртуть).
4)тепло- и электропроводность – из-за наличия свободных электронов.

Свойства некоторых металлов:
Ag Pt – самые блестящие
Ag Cu Au Al – лучшие проводники
Аu – лучший по ковкости и пластичности
Os – самый тяжёлый ( 22.48 г/мл)
Li – самый лёгкий (0.52 г/ мл)
Hg – самый легкоплавкий (Тпл = -38.87 С)
W – cамый тугоплавкий (3370 С)
К- самый мягкий
Cr – самый твёрдый

История
М.В.Ломоносов определял металл «как Светлое тело, которое ковать можно».
АЛХИМИЯ (позднелат. alchimia) донаучное направление в развитии химии.

Способы получения металлов:
Пирометаллургия - восстановление металлов из руд при высоких температурах с помощью восстановителей (углерода, оксида углерода(II), водорода, магния, алюминия).
2. Гидрометаллургия – растворение природного соединения металла с последующим восстановлением его из раствора.
3. Электрометаллургия - способ получения металла с помощью электрического тока (электролиз).

Краткое описание документа:

Презентация по учебной теме «Простые вещества – металлы».

1. Простые вещества – металлы Подготовил: Сергей Огородников

2. Положение металлов в классификации веществ Вещества Простые Металлы Неметаллы Сложные Оксиды Основания Кислоты Соли

3. Определение понятия Металлы – ковкие, пластичные тягучие вещества, которые имеют металлический блеск, тепло- и электропроводны. 87 элементов Периодической системы Д.М. Менделеева образуют в свободном состоянии простые вещества с металлической связью. Расположение ионов в кристалле щелочного металла

4. Свойства металлов: 1) Пластичность (ковкость) – свойство металлов изменять свою форму при ударе, прокатываться в тонкие листы и вытягиваться в проволоку. ЗоЗлоолтоото – самый пластичный металл.

5. Свойства металлов: • 2) металлический блеск – способность отражать свет за счёт плотной упаковки ион-атомов, которые занимают 80% от всего объёма кристалла.

6. Свойства металлов: • 3) твердость – свойство материала сопротивляться внедрению в него другого, более твёрдого тела (исключение ртуть). • 4)тепло- и электропроводность – из-за наличия свободных электронов. Ртуть

7. Свойства некоторых металлов: Ag Pt – самые блестящие Ag Cu Au Al – лучшие проводники Аu – лучший по ковкости и пластичности Os – самый тяжёлый ( 22.48 г/мл) Li – самый лёгкий (0.52 г/ мл) Hg – самый легкоплавкий (Тпл = -38.87 С) W – cамый тугоплавкий (3370 С) К- самый мягкий Cr – самый твёрдый

8. История М.В.Ломоносов определял металл «как Светлое тело, которое ковать можно». АЛХИМИЯ (позднелат. alchimia) донаучное направление в развитии химии.

9. Простые вещества:

10. Способы получения металлов: 1. Пирометаллургия - восстановление металлов из руд при высоких температурах с помощью восстановителей (углерода, оксида углерода(II), водорода, магния, алюминия). 2. Гидрометаллургия – растворение природного соединения металла с последующим восстановлением его из раствора. 3. Электрометаллургия - способ получения металла с помощью электрического тока (электролиз).

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 3 000 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Открытый урок по химии на тему «Химические элементы – металлы и простые вещества – металлы»

Цель Урока: на видеоуроке сформировать у учащихся целостную картину восприятия знаний о металлах.

Образовательные цели: Познакомить учащихся с особенностями строения атомов металлов, их нахождением в П.С.Х.Э., изменение металлических, то есть восстановительных свойств по периодам и группам; роль простых веществ – металлов и сложных металлосодержащих веществ в минеральной и органической «жизни» Земли. Закрепить знания о металлических кристаллических решетках, металлической связи, физических свойствах отдельных металлов.

Воспитательные цели: сформировать умение наблюдать, слушать, участвовать в обсуждении проблем, воспитывать ответственность и аккуратность при работе с реактивами.

Развивающие: формировать умение работать в коллективе, слушать и уважительно относиться к ответам других, саморазвитие и самообразование на основе мотивации к обучению.

Оборудование: коллекция «Металлы», таблица «П.С.Х.Э.» Таблица «Ряд активности металлов». Кристаллические решетки металлов, компьютер и проектор.

1. Изучение новой темы « Металлы»

1. Положение металлов в «П.С.Х.Э.» и особенности строения их атомов.

а) Малое количество электронов на внешнем уровне и большие радиусы.

б) Небольшие значения электроотрицательности и только восстановительные свойства, то есть способность отдавать электроны.

2. Закономерности в изменении металлических, а значит восстановительных свойств атомов элементов. Используя таблицу П.С.Х.Э., учащиеся сами разбирают закономерности в изменении металлических свойств.

а) В главной подгруппе число электронов на внешнем слое не изменяется.

б) Радиус атома увеличивается

в) Электроотрицательность уменьшается.

г) Восстановительные свойства усиливаются.

д) Металлические свойства увеличиваются.

Изменение этих свойств в периодах.

а) Заряды ядер атомов увеличиваются.

б) Радиусы атомов уменьшаются.

в) Число электронов на внешнем уровне увеличивается.

г) Электроотрицателтьность увеличивается.

д) Восстановительные свойства ослабевают.

е) Металлические свойства ослабевают.

3. В побочных подгруппах восстановительные свойства металлов уменьшаются. Используя таблицу «Электрохимический ряд напряжения металлов» Cu , Ag , Au .

Почему? Находят учащиеся ответы на вопрос сами ( стр. 203)

Ответ: на прочной связи валентных электронов с ядром влияет величина заряда ядра, а не радиус атома.

4. Металлы ( ионы металлов) в организме человека, макроэлементы и микроэлементы.

Самостоятельно работают учащиеся с учебником (стр.203)

Знакомятся в таблице 17с влиянием недостатка и избытка ионов металлов на состояние растений и животных .

5. Простые вещества металлы, их использование в промышленности, социальной сфере.

Учащиеся смотрят и слушают видеоролики.

6. Строение кристаллической решетки металлов.

Используем таблицу и кристаллическую решетку натрия. Обращаем внимание, что в узлах находятся катионы и анионы металлов, обобществленные электроны являются носителями тока, они притягивают катионы металлов, обеспечивают прочность кристаллической решетки, образуется металлическая связь.

7. Физические свойства металлов.

Б) Металлический блеск

В) Механическая прочность, температура плавления и плотность.

Д) Взаимодействие металлов с магнитным полем – ферромагнетики (железа, кобальт, никель, гадолиний) – сильно намагничиваются ( видеоуроки смотрим и слушаем)

8. Классификация металлов.

А) Легкие и тяжелые

Б) Легкоплавкие и тугоплавкие

В) Благородные металлы (серебро, золото, платина)

Г) Железо и его сплавы – черные металлы, все остальные - цветные

Д) Щелочные, щелочно-земельные, редкоземельные ( скандий, лантаноиды, актиноиды)

1. Общая характеристика элементов металлов

Из \(118\) известных на данный момент химических элементов \(96\) образуют простые вещества с металлическими свойствами, поэтому их называют металлическими элементами .

Металлические химические элементы в природе могут встречаться как в виде простых веществ, так и в виде соединений. То, в каком виде встречаются металлические элементы в природе, зависит от химической активности образуемых ими металлов.

Металлические элементы, образующие химически активные металлы ( Li–Mg ), в природе чаще всего встречаются в виде солей (хлоридов, фторидов, сульфатов, фосфатов и других).

Соли, образуемые этими металлами, являются главной составной частью распространённых в земной коре минералов и горных пород.

В растворённом виде соли натрия, кальция и магния содержатся в природных водах. Кроме того, соли активных металлов — важная составная часть живых организмов. Например, фосфат кальция Ca 3 ( P O 4 ) 2 является главной минеральной составной частью костной ткани.

Металлические химические элементы, образующие металлы средней активности ( Al–Pb ), в природе чаще всего встречаются в виде оксидов и сульфидов.

Металлические элементы, образующие химически неактивные металлы ( Cu–Au ), в природе чаще всего встречаются в виде простых веществ.


Рис. \(7\). Самородное золото Au	Рис. \(8\). Самородное серебро Ag	Рис. \(9\). Самородная платина Pt

Исключение составляют медь и ртуть, которые в природе встречаются также в виде химических соединений.

В Периодической системе химических элементов металлы занимают левый нижний угол и находятся в главных (А) и побочных (Б) группах.

Рис. \(13\). Положение металлов в Периодической системе. Знаки металлических химических элементов расположены ниже ломаной линии B — Si — As — Te

В электронной оболочке атомов металлов на внешнем энергетическом уровне, как правило, содержится от \(1\) до \(3\) электронов. Исключение составляют только металлы \(IV\)А, \(V\)А и \(VI\)А группы, у которых на наружном энергетическом уровне находятся соответственно четыре, пять или шесть электронов.

В атомах металлов главных подгрупп валентные электроны располагаются на внешнем энергетическом уровне, а у металлов побочных подгрупп — ещё и на предвнешнем энергетическом уровне.

Радиусы атомов металлов больше, чем у атомов неметаллов того же периода. В силу отдалённости положительно заряженного ядра атомы металлов слабо удерживают свои валентные электроны.

Рис. \(14\). Характер изменения радиусов атомов химических элементов в периодах и в группах. Радиусы атомов металлов существенно больше, чем радиусы атомов неметаллов, находящихся в том же периоде

Главное отличительное свойство металлов — это их сравнительно невысокая электроотрицательность (ЭО) по сравнению с неметаллами.

Рис. \(15\). Величины относительных электроотрицательностей (ОЭО) некоторых химических элементов (по Л. Полингу). ОЭО металлических химических элементов уступает соответствующей величине неметаллических химических элементов

Атомы металлов, вступая в химические реакции, способны только отдавать электроны, то есть окисляться, следовательно, в ходе превращений могут проявлять себя в качестве восстановителей .

Металлы

К металлам относится большая часть элементов периодической системы – 82 химических элементов. Какими свойствами они обладают, и чем отличаются от неметаллов?

Общая характеристика

Металлами называют группу элементов, в виде простых веществ, которые обладают металлическими свойствами (пластичность, ковкость, блеск, электронная проводимость и т. д.)

Основное отличие элементов-металлов – они обладают только восстановительными свойствами, а в реакциях могут только окисляться. В соединениях они могут иметь только положительные степени окисления как в элементарных положительно заряженных ионах, так и в сложных ионах, где они образуют положительные центры.

Рис. 1. Список металлов.

Как правило, на внешнем уровне элементов металлов находится небольшое число электронов (1-3), значения электроотрицательности невысокие. К металлам относятся все s-элементы (кроме водорода и гелия), d- и f-элементы, а также p-элементы под чертой бор-астат. Для типичных металлов характерен большой размер атомов, что способствует легкости отдачи валентных электронов. Образующиеся положительные ионы устойчивы, так как имеют завершенную внешнюю электронную оболочку.

Физические и химические свойства

Все металлы, кроме ртути, при нормальных условиях в виде простых веществ находятся в твердом агрегатном состоянии и образуют металлическую кристаллическую решетку.

Рис. 2. Металлы в таблице Д.И. Менделеева.

Таблица «Металлы»

В следующей таблицы представлены группы основных металлов:

Группа металлов	Металл
Щелочные	литий, натрий, калий и т.д.
Щелочноземельные	кальций, стронций, барий и т.д.
Переходные	уран, титан, железо, платина и т.д.
постпереходные	алюминий, свинец, олово и т.д.
Тугоплавкие	молибден, вольфрам
Цветные	медь, титан, магний и т.д.
Благородные	золото, серебро и т.д.

Металлы пластичны и ковки, особенно если на внешнем электронном уровне атомов по одному электрону: слои атомов перемещаются относительно друг друга без разрушения кристаллической решетки (щелочные металлы, медь, серебро, золото). В атомах непластичных хрупких металлов хрома и марганца – большое число валентных электронов.

Плотность, твердость, температура плавления металлов изменяются в широком диапазоне и зависят от атомной массы, строения атома и геометрии кристаллической решетки. Самый легкий металл – литий (плотность 0,53 г/см 3 ), самый тяжелый – осмий (плотность 22,5 г/см 3 ). Металлы с плотностью больше 5 г/см 3 относят к тяжелым, меньше 5 г/см 3 – к легким металлам.

Самая низкая температура плавления у ртути (-39 градусов по Цельсию), самый тугоплавкий металл – вольфрам (температура плавления 3410 градусов по Цельсию.) Энергия атомизации вольфрама составляет 836 кДж/моль, а температура кипения его 5930 градусов.

Металлы вступают в реакцию как с простыми, так и со сложными веществами. Как типичные восстановители металлы реагируют почти со всеми неметаллами-окислителями (кислород, сера, азот и т. д.):

Также металлы реагируют с такими сложными веществами, как оксиды и гидроксиды, разбавленные растворы кислот, с растворенными в воде щелочами.

В пределах одного и того же периода металлические свойства ослабевают, а неметаллические усиливаются; в пределах одной и той же группы (в главной подгруппе) металлические свойства усиливаются, а неметаллические ослабевают

Рис. 3. Металлы главных подгрупп.

Нахождение металлов и способы их получения

Самый распространенный на земле элемент-металл – алюминий. За ним следуют железо, кальций, натрий.

Некоторые металлы встречаются в природе в самородном состоянии (золото, ртуть, платина), но в основном они находятся в природе в виде оксидов и солей.

Получение металлов происходит с помощью металлургии (получение из руд), пирометаллургии (получение с помощью реакции восстановления при высокой температуре), гидрометаллургии (извлечение из руд в виде растворимых соединений), электрометаллургии (получение металлов электролизом расплавов и растворов их соединений).

Что мы узнали?

Металлы – вещества, которые обладают высокой электро- и теплопроводностью, ковкостью, пластичностью и металлическим блеском. В данной статье по химии 9 класса рассматриваются их физические и химические свойства, формулы класса металлов, а также способы получения.

Неметаллы

Неметаллы – элементы, которые обладают неметаллическими свойствами и занимают положение в правом верхнем углу в таблице Менделеева. Каков же характер неметаллов, а также чем они отличаются от других соединений узнаем в этой статье.

К неметаллическим элементам относятся p-элементы, а также водород и гелий, которые в свою очередь относятся к s-элементам. Они расположены правее и выше диагонали бор-астат. Всего же известно 22 неметалла. У наиболее типичных неметаллов заполнение электронами внешнего уровня близко к максимальному, а радиусы атомов – минимальные среди элементов данного периода.

Рис. 1. Группа неметаллов в периодической системе.

Атомы неметаллов имеют более высокие значения электроотрицательности, а соответственно высокие энергии ионизации и большое сродство к электрону. В связи с этим характер неметаллов таков, что, в отличии от металлов, могут проявлять окислительные свойства. В реакциях они могут восстанавливаться, присоединяя столько электронов, чтобы общее их количество на внешнем уровне достигло восьми (завершенный уровень, стабильное состояние атома).

Особенности строения неметаллов заключаются в том, что внешний электронный слой у большинства атомов неметаллов содержит от 4 до 8 электронов.

Другие неметаллы (кроме фтора) могут проявлять и положительные степени окисления, образуя ковалентные связи с другими элементами.

Физические свойства

Для большинства неметаллов простых веществ в твердом агрегатном состоянии характерна молекулярная кристаллическая решетка. То есть эти неметаллы являются кристаллическими веществами. Поэтому при обычных условиях они имеют вид газов, жидкостей или твердых веществ с низкими температурами плавления. Примерами таких веществ являются газы: водород H₂ , неон Ne, жидкость – бром Br₂ , твердые вещества йод I₂, сера S₈, фосфор P₄ (белый фосфор). Существуют неметаллы (бор, углерод, кремний), которые имеют атомные кристаллические решетки.

Рис. 2. Неметаллы – жидкости, газы, твердые.

Важнейшие элементы, которые содержаться в живых организмах – органогены. Они образуют воду, белки, витамины, жиры. К ним относятся 6 элементов: углерод, кислород, водород, азот, фосфор, сера.

Химические свойства и соединения

Водородные соединения неметаллов в основном являются летучими соединениями, в водных растворах имеющими кислотный характер. Они имеют молекулярные структуры, ковалентную полярную связь. Некоторые из них (вода, аммиак, фтороводород) образуют водородные связи. Соединения образуются при непосредственном взаимодействии неметаллов с водородом. Электронная формула серы с водородом выглядит следующим образом:

Все водородные соединения – восстановители (кроме HF), причем их восстановительная сила возрастает справа налево по периоду и сверху вниз по подгруппе.

Неметаллы взаимодействуют с металлами и другими неметаллами:

В результате получается натриевая соль соляной кислоты

Рис. 3. натриевая соль соляной кислоты.

соединения неметаллов с кислородом, как правило, являются кислотными оксидами, которым соответствуют кислородосодержащие кислоты. Структура оксидов типичных неметаллов молекулярная (SO₃, P₄ O₁₀). Чем выше степень окисления неметалла, тем сильнее соответствующая оксокислота. Так, хлор непосредственно не взаимодействует с кислородом, однако образует ряд оксокислот, которым соответствуют оксиды, ангидриды этих кислот.

Неметаллы находят применение в разных отраслях промышленности. Вот список отраслей, где их использование является наиболее востребованным.

Область применения	Примеры, перечень неметаллов, применяемых в той или иной промышленности
промышленность	Сера, азот и фосфор часто используют для получения кислот. Серу также используют на производстве резины.
транспорт	важным неметаллом в транспортной промышленности является водород. Его используют в качестве топлива. При сгорании такой вид топлива не загрязняет окружающую среду.
аграрная отрасль	сера используется для борьбы с вредными насекомыми и болезнями растений
медицина	Кислород используют для восстановления дыхания (кислородные подушки), уголь в форме активированного угля, который способен выводить из организма вредные вещества.
пищевая промышленность	азот используют для продления срока годности продуктов

В этой статье за 9 класс химии кратко излагается основная информация о неметаллах, их строении, и о том, с чем реагируют неметаллы. Неметаллами могут быть газы, жидкости и твердые вещества с кристаллической решеткой. Самым активным неметаллом является фтор, который имеет степень окисления-1.

Читайте также: