Металлы и неметаллы конспект

Обновлено: 04.10.2024

Выбор способа получения вещества зависит от того, в каком виде встречается в природе химический элемент, который образует данное вещество. Это в полной мере относится и к выбору способа получения неметаллических простых веществ.

Некоторые неметаллы встречаются в природе в свободном виде. Такие неметаллы, как кислород \(O_2\), азот \(N_2\), инертные газы — \(He\) и др., серу \(S\), алмаз \(C\) и графит \(C\), можно выделить из смесей или очистить от примесей, используя физические методы.

Химически активные неметаллы встречаются в природе только в виде соединений. В первую очередь это относится к галогенам: фтору, хлору, брому и иоду.

Химически менее активные неметаллы в природе встречаются как в самородном виде, так и в составе химических соединений.

Например, серу можно найти как в самородном состоянии, так и в виде соединений — сульфидов и сульфатов.

Рис. \(2\). Распространение серы природе. Слева направо: самородная сера \(S\), пирит \(FeS_2\) и гипс CaS O 4 ⋅ 2 H 2 O

Из химических соединений неметаллические простые вещества получают химическими методами в ходе различных химических превращений.

Сначала при пониженной температуре и повышенном давлении воздух сжижают. Затем, используя перегонку (дистилляцию), из жидкого воздуха получают азот N 2 , кислород O 2 и аргон Ar . В ходе перегонки первым испаряется азот (при температуре \(–196\) °C), потом — аргон (при \(–186\) °C) и последним — кислород (при температуре \(–183\) °C).

Аналогично от нелетучих примесей отделяют встречающуюся в природе самородную серу. Для этого руду нагревают выше \(+450\) °C, и пары кипящей серы \(S\) конденсируют.

Химические методы получения неметаллов связаны с проведением окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых неметаллические химические элементы могут как повышать, так и понижать степень окисления.

Например, хлор \(Cl_2\) в промышленности получают путём электролиза раствора хлорида натрия \(NaCl\). При пропускании постоянного электрического тока через раствор этого вещества протекает химическая реакция:

Для того чтобы получить кремний \(Si\), в промышленности в электрических печах прокаливают смесь песка \(SiO_2\) с коксом \(C\). При этом протекает химическая реакция:

Лабораторные способы получения неметаллов также связаны с проведением окислительно-восстановительных реакций. Чаще всего это либо реакции разложения, либо реакции замещения.

Например, кислород \(O_2\) в лабораторных условиях можно получить путём разложения пероксида водорода \(H_2O_2\). Протекает реакция разложения:

Водород \(H_2\) в лаборатории можно получить, используя цинк \(Zn\) и соляную кислоту \(HCl\). Протекает реакция замещения:

Поскольку свойства неметаллов чрезвычайно разнообразны, эти вещества находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства.

Такие неметаллы, как сера \(S\), азот \(N_2\), фосфор \(P\) и хлор \(Cl_2\), используются в качестве сырья для получения кислот и другой продукции.

Сажа \(C\) служит пигментом в производстве лаков и красок, а также пигментом и наполнителем в производстве пластмасс и резин

Активированный уголь \(C\) есть почти в каждой домашней аптечке. Точно так же, как иодная тинктура — спиртовой раствор иода \(I_2\).

Жидкий азот \(N_2\) используют не только для хранения биологического материала, но и в косметической медицине

Металлы и неметаллы

Наш мир наполняют различные простые вещества – металлы или неметаллы. При существовании 120 химических элементов, Вселенную наполняют более 400 простых веществ. Этот парадокс связан с понятием аллотропии – явлением образования одним химическим элементом двух и более простых веществ. Например, атом кислорода может формировать молекулярный кислород О2 и озон О3.

План урока:

Физические свойства металлов

Металлы – химические элементы, атомы которых в процессе реакции стремятся отдавать электроны. Они обладают металлической кристаллической решеткой и общими физическими свойствами. На данный момент известно более 87 металлов.

Для металлов характерен ряд свойств:

твердость (кроме ртути, которая представляет собой жидкость);
металлический блеск;
проводимость электрического тока и тепла;
пластичность.

Металлы при ударах не разрушаются, а меняют форму. С этой особенностью связано то, что из них производят проволоку, металлические листы и др. Развитие бронзового и железного века связано с производством товаров из металлов.

Физические свойства неметаллов

Неметаллы – химические элементы, атомы которых стремятся принять чужие электроны. Для них характерны атомные и молекулярные кристаллические решетки. Для атомов неметаллов не характерны общие физические свойства. На данный момент существует 22 неметалла.

Для неметаллов характерен ряд свойств:

хрупкость (неметаллы нельзя ковать);
отсутствие блеска;
непроводимость электрического тока и тепла.

Расположение металлов и неметаллов в периодической таблице Д.И. Менделеева

Определить, является простое вещество металлом или неметаллом, можно с помощью периодической таблицы Менделеева. Металлы располагаются ниже диагонали «водород-бор- кремний-мышьяк-теллур-астат», а неметаллы выше.

Красные ячейки – неметаллы, синие – металлы

Элементы, расположенные вблизи диагонали, обладают смешанными свойствами: проявляют как металлические, так и неметаллические свойства. Они называются полуметаллами.

Красные ячейки – полуметаллы

Полуметаллы имеют ковалентную кристаллическую решетку при наличии металлической проводимости (электропроводности). Валентных электронов у них либо недостаточно для образования полноценной ковалентной связи, либо они не удерживаются достаточно прочно из-за больших размеров атома. Поэтому связь в ковалентных кристаллах этих элементов имеет частично металлический характер.

Закономерности в таблице Д.И. Менделеева

Каждый атом состоит из протонов, нейтронов и электронов. Протоны и нейтроны находятся в ядре, который несет положительный заряд. Вокруг ядра движутся отрицательно заряженные электроны. Атомный номер указывает на количество протонов.

Чем больше заряд ядра, тем сильнее к нему притягиваются электроны. Т.о., атому сложнее отдавать электроны. Поэтому в периоде слева направо, с увеличением порядкового номера металлические свойства ослабевают, а неметаллические – усиливаются.

Неметаллы стремятся принять электроны от других атомов. Период в таблице указывает на количество электронных уровней. По мере увеличения числа орбиталей электроны отдаляются от ядра и атому сложнее удерживать электроны на последних уровнях. Т.о., в группе сверху вниз количество орбиталей возрастает, поэтому металлические свойства усиливаются, а неметаллические – уменьшаются.

Способы получения металлов

Большую часть металлов получают из оксидов при нагревании.

Металлы, имеющие на внешнем уровне один-два электрона, получают с помощью электролиза расплавов.

Химические свойства металлов

Все металлы проявляют восстановительные свойства. Легкость в отдачи внешнего электрона применяется в фотоэлементах. Степень активности определяется рядом активности. У самых активных на внешнем уровне располагается по одному электрону.

Общие химические свойства металлов выражаются в реакциях со следующими соединениями.

Активные металлы реагируют с галогенами и кислородом. С азотом взаимодействуют только литий, кальций и магний. Большинство металлов при взаимодействии с кислородом образуют оксиды, а наиболее активные металлы – пероксиды (N₂O₂).

2 Ca + MnO₂ → 2 CaO + Mn(нагревание)

Водород в кислотах вытесняют только те металлы, которые в ряду напряжений стоят до водорода.

Более активные металлы вытесняют из соединений менее активные.

Химические свойства щелочных и щелочно-земельных металлов (реакции с водой)

2 Na + 2 H₂O → 2 NaOH + H₂

Способы получения неметаллов

Неметаллы синтезируют из природных соединений с помощью электролиза.

2 KCl → 2 K + Cl₂

Также неметаллы получают в результате окислительно-восстановительных реакций.

SiO₂ + 2 Mg → 2 MgO + Si

Химические свойства неметаллов

Неметаллы проявляют окислительные свойства. Самый активный неметалл – фтор. Он бурно реагирует со всеми веществами, а некоторые реакции сопровождаются горением и взрывом. В атмосфере фтора горят даже вода и платина. Фтор окисляет кислород и образует фторид кислорода OF₂.

Неметаллы вступают в реакции со следующими веществами.

3 F + 2 Al → 2 AlF₃ (нагревание)

S + Fe →FeS (нагревание)

Меньшей активностью обладают такие неметаллы как бор, графит, алмаз. Они могут проявлять восстановительные свойства.

2 C + MnO₂ → Mn + 2 CO

Коррозия металла

Коррозия – это процесс разрушения металлов или металлических конструкций под действием кислорода, воды и вредных примесей. Не все металлы подвергаются коррозии. Их стойкость зависит от ряда факторов.

На благородных металлах не образуется коррозия.
На поверхности алюминия, титана, цинке, хрома и никеля есть оксидная пленка, которая предотвращает процессы коррозии.

Различают несколько видов коррозии – химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия

Химическая коррозия сопровождается химическими реакциями. Она образуется под действием газов.

Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия – процесс разрушения металлов или металлических конструкций, который сопровождается электрохимическими реакциями. В большинстве металлов находятся примеси. В процессе коррозии электродами могут служить не только металлы, но и его примеси.

Например, в железе могут находиться примеси олова. В этом случае на аноде электроны переносятся от олова к железу и металлы растворяются, т.е. железо подвергаются коррозии. На катоде восстанавливается водород из воды или растворенного кислорода. Электрохимическая коррозия может сопровождаться следующими процессами.

Анод: Fe 2+ - 2e → Fe 0

Катод: 2H + + 2e → H₂

Способы защиты от коррозии

В промышленности популярны различные методы защиты металлов от коррозии.

Покрытия защищают поверхности от действия окислителей. Ими служат различные вещества:

покрытие менее активным металлом (железо покрывают оловом);
краски, лаки, смазки.
Создание специальных сплавов

Физические свойства сплавов и чистых металлов отличаются. Поэтому для повышения стойкости в сплав необходимо добавить дополнительные металлы.

Биологическая роль металлов и неметаллов

В организмах содержится множество различных металлов и неметаллов. Различных химических элементов в организме может не хватать, поэтому приходится потреблять их извне.Химические элементы можно разделить на две большие группы – макроэлементы и микроэлементы.

К макроэлементам относятся вещества, содержание которых в организме превышает 0,005 %. Эта группа включает водород, углерод, кислород, азот, натрий, магний, фосфор, сера, хлор, калий, кальций.Микроэлементы – элементы, содержание которых не превышает 0,005%. К ним относятся железо, медь, селен, йод, хром, цинк, фтор, марганец, кобальт, молибден, кремний, бром, ванадий, бор. Каждый макро- и микроэлемент в организме выполняет определенную функцию.

Применение металлов и неметаллов

В синтезе химических препаратов и лекарств применяются чистые металлы и неметаллы. В органической химии металлы используются в качестве катализаторов, а также при получении металлорганических соединений. Неметаллы служат исходным сырьем для получения чистых кислот и других химических соединений.

Конспект урока "Простые вещества металлы и неметаллы" химия 8 класс

Цель урока : Освоение учебного материала по теме и формирование умений школьников :

Предметные : уметь описывать свойства простых веществ металлов и неметаллов на основе строения их атомов и простых веществ

Метапредметные :

- познавательные : уметь найти и выделить необходимую информацию , сравнивать , устанавливать причинно - следственные связи , аргументировать

- регулятивные : адекватно оценивать свою деятельность

- коммуникативные : уметь слушать и слышать , работать в паре

Личностные : осознанно относиться к обучению по теме

Материал к уроку :

1. Раздаточный материал ( кроссворд , тексты № 1,2)

2. Презентация к уроку
3. Демонстрационный опыт : Превращение красного фосфора в белый

Организация начала урока

1. Работа с кроссвордом ( в парах , проверка на слайде )
Назовите ключевое слово
2. Проанализируйте список : Fe , Au , O _2, Mg , Zn , Cu , Ni ( проверка на слайде )
Какое вещество в этом списке будет лишним ? Обоснуйте .
3. Помогите сформулировать тему урока

Экспедиция полярного исследователя Р . Скотта к Южному полюсу в 1912 году погибла из - за того , что потеряла весь запас горючего : оно находилось в запаянных оловом баках .
Сделайте заключение о причинах такого результата с позиции химических процессов . Согласны , что надо в этом разобраться ?

Работа с новым учебным материалом

Состав простых веществ . ( по ходу урока оформляются записи в таблицу : металлы / неметаллы )
1. ( З ) Охарактеризуйте положение атомов металлов в Периодической таблице элементов .
2. ( П ) ( У ) Приведите примеры и запишите формулы простых веществ металлов .
3. ( З ) Охарактеризуйте положение атомов неметаллов в Периодической системе элементов .
4. ( П ) ( У ) Приведите примеры и запишите формулы простых веществ неметаллов .
Строение простых веществ .
5 . ( З ) Назовите особенности строения атомов металлов .
6. ( З ) ( П ) Назовите вид химической связи , характерной для простых веществ металлов ? Аргументируйте свое мнение .
7. ( У ) Составьте схему образования металлической связи .
8. ( З ) Назовите особенности строения атомов неметаллов ?
9. ( З ) ( П ) Назовите вид химической связи , характерной для простых веществ неметаллов ? Аргументируйте свое мнение .
10. ( У ) Составьте схему образования ковалентной неполярной связи .
Физические свойства простых веществ .
( работа текстом стр .70-71 учебника ) работа в парах
11. ( З ) Назовите какие общие физические свойства характерны для простых веществ металлов ?
12. ( З ) По каким физическим свойствам отличаются металлы ?
13. ( П ) Обоснуйте взаимосвязь строения и физических свойств .
( работа с текстом стр . 73, 78) работа в парах
14. ( П ) Сравните физические свойства металлов и неметаллов .
15. ( У ) Сформулируйте понятия : Простые вещества металлы это… . Простые вещества неметаллы это…
Демонстрационный опыт «Превращение красного фосфора в белый»

Химический элемент фосфор образует два вещества : красный фосфор и белый фосфор , которые отличаются по свойствам . Такое явление носит название аллотропия , а эти простые вещества - аллотропные видоизмемнения .
( работа с текстом учебника стр .75 - 76)
16. ( З ) А какие еще элементы способны образовать несколько разных простых веществ ?
17. ( П ) ( У ) Сравните свойства аллотропных видоизменений . Результаты оформите в виде таблицы . ( работа в парах )
1 ряд : кислорода и озона ( работа с текстом № 1)
2 ряд : графита и алмаза ( работа с текстом № 2)
3 ряд : белого и серого олова ( работа с текстом учебника стр .77-78)
18. ( П ) Сделайте вывод о том , почему аллотропные видоизменения кислорода отличаются по свойствам ?
19. ( П ) Сделайте вывод о том , почему аллотропные видоизменения углерода и олова отличаются по свойствам ?
20. ( П ) ( У ) Обоснуйте свое мнение , почему деление на металлы и неметаллы является условным . Приведите примеры , доказывающие относительность деления химических элементов на металлы и неметаллы .

Диагностика освоения темы

Выберите правильный ответ : ( см . слайд )
1. Какое простое вещество неметалл при обычных условиях будет газообразным ?
1) H 2 2) графит 3) Br 2 4) S
2. Назовите аллотропные видоизменения фосфора :
1) озон и кислород 2) графит и алмаз 3) красный и белый 4) белое и серое
3. Назовите самый пластичный драгоценный металл :
1) Au 2) Ag 3) Pt
4. Причина электропроводности металлов заключается в :
1) наличии в узлах решетки атомов 2) наличии в узлах решетки катионов 3) наличии подвижных обобществленных электронов

Вернемся к вопросу урока : Сделайте вывод , почему экспедиция к Южному полюсу потерпела неудачу , с позиции химических процессов .

1. Оцените свою работу на уроке : Я оцениваю свою работу на уроке на …… ., потому что …
2. Закончите любое из предложений по своему выбору ( см . слайд )

1. Общая характеристика элементов неметаллов

Из \(118\) известных на данный момент химических элементов \(96\) являются металлическими, и только \(22\) химических элемента относятся к неметаллическим.

Кислород и кремний составляют около \(76\) % (практически три четверти) от массы земной коры (\(O\) — \(49,4\) % , \(Si\) — \(25,8\) % ).

Такие химические элементы, как углерод \(C\), водород \(H\), кислород \(O\), азот \(N\), фосфор \(P\) и сера \(S\), составляют \(98,5\) % от массы растений и \(97,6\) % от массы тела человека.

В состав земной атмосферы входят как простые, так и сложные вещества, образованные элементами-неметаллами.

В объёмных долях на азот N 2 приходится \(78\) % , на кислород O 2 — \(21\) % , а инертные газы составляют \(0,96\) % от объёма воздуха. В состав земной атмосферы также постоянно входит углекислый газ CO 2 , доля которого (по разным оценкам) составляет около \(0,04\) % от состава чистого воздуха.

Следует иметь в виду, что в воздухе постоянно содержится водяной пар H 2 O и другие соединения неметаллов, доля которых не является постоянной.

Главный химический элемент Вселенной — это водород. Из него образованы Солнце и другие звёзды, газовые облака и т. д. И на нашей планете из каждых \(100\) атомов \(17\) — это атомы водорода.

В Периодической системе химических элементов неметаллы занимают правый верхний угол и находятся только в главных (А) группах.

В электронной оболочке атомов неметаллов на внешнем энергетическом уровне, как правило, содержится от \(4\) до \(8\) электронов. Исключение составляют только водород \(H\), у которого в электронной оболочке атома вообще только один электрон, гелий \(He\) с двумя электронами и бор \(B\), у которого на наружном энергетическом уровне имеются три электрона.

Радиусы атомов неметаллов меньше, чем у металлов того же периода, поэтому в силу близости положительно заряженного ядра атома неметаллы хорошо удерживают свои валентные электроны (электроны внешнего энергетического уровня).

Радиусы атомов неметаллов существенно меньше, чем радиусы атомов металлов, находящихся в том же периоде.

Главное отличительное свойство неметаллов — это их высокая электроотрицательность , т. е. способность в химических соединениях притягивать электроны.

Рис. \(6\). Величины относительных электроотрицательностей (ОЭО) некоторых химических элементов (по Л. Полингу)

ОЭО неметаллических химических элементов (выделены красным цветом) превосходит соответствующую величину металлических химических элементов

Атомы неметаллов способны как принимать, так и отдавать электроны, а значит, химические вещества, содержащие такие атомы, в ходе превращений могут выступать как в роли окислителей, так и в роли восстановителей.

Конспект урока "Металлы и неметаллы"

Урок разработан с использованием элементов технологий ИКТ, проблемно-диалогического обучения, технологии смыслового чтения.

В соответствии с требованиями ФГОС на уроке идет формирование и развитие УУД.

Цель урока: Обеспечить усвоение знаний о металлах и неметаллах, об особенностях их строения, физических и химических свойствах.

Задачи урока:

Образовательная: способствовать формирования коммуникативных навыков учащихся; навыков работы в паре и группах, личной и коллективной ответственности за результаты работы; проводить рефлексию собственной деятельности; содействовать воспитанию потребности в здоровом образе жизни; возбудить интерес к дальнейшей учебной деятельности, снять напряжение при ответах.

Развивающая: создать условия для самореализации личности, развивать у обучающихся способность легко отличать простые вещества от сложных, металлы от неметаллов; развивать умение логически мыслить, сопоставлять, анализировать, делать выводы и умозаключения; продолжить развитие у учащихся навыков работы с различными источниками информации.

Воспитательная: Воспитание чувства уверенности в своих силах, способствовать развитию объективной самооценки.

Тип урока: Урок формирования и совершенствования знаний.

Вид урока: Урок – беседа.

Методы и методические приёмы: частично-поисковый, частично-исследовательский, иллюстративный, эвристический; работа в паре и в группах, тестирование, самоконтроль, взаимоконтроль.

Ход урока.

II.Актуализация знаний ( 10- 15 мин.).

1) Анализ контрольной работы, выполненной учащимися на прошлом уроке.

2) Вопросы учащихся и выполнение заданий, интересующих учеников по контрольной работе.

ВЫопросы, подводящие к новой теме:

Вопрос №1: Что такое вещество?

Ответ ученика: Вещество – это то, из чего состоит физическое тело; - Вещество – это группа атомов.

Вопрос №2: Как классифицируются вещества?

Ответ ученика: простые и сложные ; -металлы и неметаллы.

Вопрос №3: Какие классы веществ вы знаете?

Ответ ученика: -кислоты, основания, оксиды, соли.

Вопрос №4: Они все обладают одинаковыми свойствами?

Ответ ученика: Нет. Все обладают разными свойствами и каждому классу присуще свои свойства и признаки.

Вопрос №5: Как вы думаете чаще всего металлы встречаются в природе в чистом виде или в виде соединений?

Ответ ученика: Чаще всего встречаются в виде солей неорганических кислот и оксидов.

III. Изучение нового материала ( 20- 25 мин.):

Сегодня вы узнаете о удивительном мире неметаллов и металлов. Из 109 элементов 22 являются неметаллами. Земная кора, включая атмосферу и гидросферу, на 76,7% состоит из таких неметаллов, как кислород, кремний, водород, хлор, фосфор, углерод и азот. В морской воде – колыбели жизни на Земле – господствуют три неметалла: кислород, водород и хлор. Их общее содержание в морской воде составляет 99%. Сегодня мы изучим физические свойства неметаллов. Сравним их со свойствами металлов.

В атомах неметаллов число электронов на внешнем энергетическом уровне от 4 до 8. Радиус атомов неметаллов в пределах одного периода уменьшается, а в пределах одной подгруппы увеличивается с ростом порядкового номера элементов. В простых веществах-неметаллах – ковалентная неполярная химическая связь.

Первые попытки классификации химических элементов были предприняты еще в 70-х годах XVIII века. Все известные элементы были разделены на металлы и неметаллы. Вспомним физические свойства металлов.

Таблица №1 “Физические свойства неметаллов и металлов”

1. Твердые вещества ( Исключение – ртуть).

2. Металлический блеск.

3. Хорошие проводники тока и тепла.

4. Ковкие, пластичные.

1. Агрегатное состояние (газы, твердые вещества, жидкие – бром).
2. Металлическим блеском не обладают ( исключение – йод).
3. Изоляторы.
4. Хрупкие.

Неметаллы – это химические элементы, которые образуют в свободном виде простые вещества, необладающие физическими свойствами металлов.

Учитель: У элементов – неметаллов наблюдается явление, когда одному химическому элементу соответствуют несколько простых веществ, отличающихся друг от друга по свойствам.

Данное явление называется – аллотропией (существование двух и более простых веществ одного и того же химического элемента, различных по строению и свойствам — так называемых аллотропных (или аллотропических) модификаций или форм). Оно широко распространено среди химических элементов – неметаллов.

Учитель: Металлы обычно существуют не в виде изолированных атомов, а в виде слитка или металлического изделия.
Атомы большинства металлов на внешнем уровне содержат небольшое число электронов-1,2,3.Эти электроны легко открываются, и атомы при этом превращаются в положительные ионы. Оторвавшиеся электроны перемещаются одного иона к другому, связывая их в единое целое.
Все оторвавшиеся электроны стали общими. Соединяясь с ионами, эти электроны временно образуют атомы, потом снова открываются и соединяются уже с другим ионом.
Следовательно, в обьеме металла атомы непрерывно превращаются в ионы и наоборот.
Связь в металлах между ионами посредством обобществленных электронов называются металлической. Каждый атом натрия окружен восемью соседними атомами. Металлическая связь имеет некоторое сходство с ковалентной, так как основана на обобществлении внешних электронов.
Металлическая связь характерна как для чистых металлов, так и для смесей различных металлов- сплавов, находящихся в твердом и жидком состояниях.
Пары металлов состоят из отдельных молекул(одноатомных и двухатомных)

IV.Закрепление полученных знаний ( 10- 13 мин.):

1) Просмотр фильма с диска к учебнику Габриеляна 8 класс “Химия”.

2) Запись в тетрадь таблицы с учебника стр.

V. Домашнее задание ( 2- 3 мин.):

§ 12,записи в тетрадях учить

VI. Подведение итогов. Рефлексия.

Учитель благодарит учащихся за работу на уроке, комментирует полученные оценки за урок

Читайте также: