Опишите положение металлов в периодической системе химических элементов

Обновлено: 28.09.2024

В периодической системе элементов Д.И.Менделеева металлы расположены в левом нижнем углу от диагонали B–At.

Класс металлов образован элементами s-семейства (кроме Н и Не), p-элементы главных подгрупп III (кроме В), IV (Ge, Sn, Pb), V (Sb, Bi) и VI (Po), все d- и f-элементы. Элементы, расположенные вблизи диагонали (Be, Al, Ti, Ge), обладают двойственным характером. Металлов в периодической системе элементов – большинство (Из 109 элементов только 22 неметаллы).

На наружном электронном уровне находятся 1,2 или 3 электрона, слабо связанных с ядром.

2 8 1 2 8 8 2 2 8 3

1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 3

В металлах связь металлическая и металлическая кристаллическая решётка чем объясняются физические свойства металлов.

Для главных подгрупп: чем левее и ниже металл, тем большую химическую активность он проявляет. В периодах металлические свойства убывают, а в группах усиливаются (с увеличением порядкового номера), так как изменяется радиус атома.

Для металлов характерны общие физические свойства:

1) твёрдость; 2) электро и теплопровдность; 3) непрозрачность; 4) металлический блеск;

5) ковкость или пластичность (объяснение – металлическая кристаллическая решётка).

Химические свойства: n=1,2,3. (металлы всегда восстановители)

I. С простыми веществами:

1) с кислородом:

а) 2Ca + O₂ → 2CaO б) 2Mg + O₂ 2 ↛

в-ль ок-ль многие металлы покрыты тонкой плёнкой, которая препятствует дальнейшему окислению.

2) с галогенами:

а) 2Na + Cl₂ → 2NaCl б) 2Fe + 3Cl2

3) с серой: Fe + S → FeS

II. Со сложными веществами (ряд активности металлов):

а) (для щелочных и щелочноземельных металлов) 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑

б) металлы средней активности Mg + H₂O 2↑

в) правее водорода Au + H₂O ↛

2) с растворами кислот, кроме HNO₃

а) Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂ б) Cu + HCl ↛

3) с солями: Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

1) в быту – посуда, бытовые приборы; 2) в технике, в промышленности;

3) в самолёто- и ракетостроении; 4) в медицине и т.д.

Билет №9 (2)

Фенол, его строение, свойства, получение и применение.

Фенол – это производное бензола, в котором один атом водорода замещён на группу ОН.

Взаимное влияние бензольного кольца и ОН-групп:

1) Радикал С₆Н₅ обладает свойством оттягивать на себя электроны атома кислорода ОН-группы, делая связь О–Н более полярной и атом водорода более подвижным.

2) ОН-группа придаёт большую подвижность атомам водорода в положениях 2,4,6 – бензольного кольца.

Этим взаимовлиянием и определяются свойства фенола.

Фенол – бесцветное, кристаллическое вещество с характерным запахом больницы.

Температура плавления 40,9℃ , хорошо растворим в горячей воде (карболовая кислота).

Фенол – ядовит!

1) В воде диссоциирует на ионы:

2) Проявляет слабые кислотные свойства, реагирует с металлами:

3) Реагирует со щёлочью:

4) Реакции замещения:

В промышленности фенол получают по схеме:

1) 2)

Фенол применяют для производства:

1) полимеров и пластмасс на их основе, красителей;

3) взрывчатых веществ. Водородный раствор фенола используется как дезинфицирующее средство.

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 .

Опишите положение металлов в периодической системе химических элементов

ПЛАНИРУЕМЫЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Предметные

Метапредметные

Личностные

Умения характеризовать химиеские элементы 1-3го периодов по их положению в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева; обосновывать свойства оксидов и гидроксидов металлов и неметаллов посредством молекулярных, полных и сокращенных ионных уравнений реакций

Умения строить логические рассуждения, устанавливать причинноследственные связи, осуществлять сравнение, создавать обобщения, устанавливать аналогии, делать выводы; понимать, структурировать и интерпретировать информацию, представленную в табличной форме

Понимание значимости фундаментальных представлений об атомномолекулярном строении вещества для формирования целостной естественнонаучной картины мира

Решаемая учебная проблема

Какую информацию можно получить о свойствах химического элемента и его соединений исходя из положения элемента в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева?

Основные понятия, изучаемые на уроках

Характеристика элемента металла, характеристика элемента неметалла, генетические ряды металла, генетические ряды неметалла

Демонстрации. Лабораторные опыты

Демонстрации. Модели атомов элементов 1—3го периодов

Вид используемых на уроках средств ИКТ

Универсальные (электронные книги, компьютер, интерактивная доска)

ОРГАНИЗАЦИОННАЯ СТРУКТУРА УРОКОВ

ЭТАП 1. Вхождение в тему урока и создание условий для осознанного восприятия нового материала

Диалог на уроке

Формирование конкретного образовательного результата / группы результатов

Актуализация знаний о строении атома и Периодическом законе Д. И. Менделеева, классификации неорганических веществ и их

свойствах в свете теории электролитической диссоциации и окислительновосстановительных реакциях, о генетической связи между классами соединений

Основной вид учебной деятельности, направленный на формирование данного образовательного результата

Диалогическое изложение. Систематизирующая беседа

Форма организации деятельности обучающихся

Коллективная мыслительная деятельность

Функция / роль учителя на данном этапе

Основные виды деятельности учителя

Координация деятельности обучающихся

ЭТАП 2. Организация и самоорганизация обучающихся в ходе дальнейшего усвоения материала

Систематизация пройденного материала

Умение характеризовать химические элементы по их положению в периодической таблице Д. И. Менделеева

Самостоятельная работа по составлению характеристик химических элементов—металлов и неметаллов по их положению в периодической таблице Д. И. Менделеева. Составление генетических рядов металлов и неметаллов

Самостоятельная работа с последующей само или взаимопроверкой и коррекцией допущенных ошибок

Коллективная и индивидуальная мыслительная деятельность

Организаторская, контролирующая, корректирующая

Координация, контроль, коррекция деятельности обучающихся

ЭТАП 3. Подведение итогов, домашнее задание

Обобщение. Устный ответ на проблемный вопрос уроков

Организация самоконтроля обучающихся с последующей самооценкой

Рефлексия по достигнутым или недостигнутым образовательным результатам

Обучающиеся оценивают свою работу на уроке, учитель выставляет отметки за конкретные виды работы обучающимся на основе их самооценки. Домашнее задание с комментариями

Тема уроков. Характеристика элемента по его положению в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.

Цель уроков. Формирование умений характеризовать химические элементы и их соединения исходя из положения элементов в периодической таблице Д. И. Менделеева.

Проблемный вопрос уроков. Какую информацию можно получить о свойствах химического элемента и его соединений исходя из положения элемента в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева?

ХОД УРОКОВ

I. Диалог на уроке

Актуализация знаний обучающихся о строении атома и Периодическом законе Д. И. Менделеева, классификации неорганических веществ и их свойствах в свете теории электролитической диссоциации и окислительновосстановительных реакциях, о генетической связи между классами соединений.

Изучение нового материала происходит с опорой на содержание § 1 учебника.

Вопросы и задания

1) Вспомните, какая взаимосвязь существует между строением атома химического элемента и его положением в Периодической системе Д. И. Менделеева (заряд ядра атома, число протонов, нейтронов, общее число электронов, число заполняемых энергетических уровней, число внешних электронов у элементов главных подгрупп).

2) Как изменяются свойства атомов, простых веществ и соединений, образованных химическими элементами, в пределах главных подгрупп и периодов Периодической системы Д. И. Менделеева? Мотивируйте свой ответ.

3) Дайте характеристику химического элемента лития в соответствии с планом.

Записи в тетради

План характеристики химического элемента

Положение в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева и строение его атомов (заряд ядра атома, массовое число протонов, нейтронов, общее число электронов в нейтральном атоме, строение электронной оболочки, высшая степень окисления).
Характер простого вещества (металл, неметалл).
Сравнение свойств простого вещества со свойствами простых веществ, образованных соседними по подгруппе элементами.
Сравнение свойств простого вещества со свойствами простых веществ, образованных соседними по периоду элементами.
Состав высшего оксида, его характер (осно́вный, кислотный, амфотерный).
Состав высшего гидроксида, его характер (основание, кислородсодержащая кислота, амфотерный гидроксид).

Состав летучего водородного соединения (для неметаллов).

4) Какой тип химической связи существует в соединении натрия с водородом? Какими физическими свойствами будет обладать это соединение?

5) Составьте генетический ряд натрия (металла).

6) Дайте характеристику химического элемента фосфора в соответствии с планом.

7) Составьте генетический ряд фосфора (неметалла).

I. Систематизация пройденного материала

Выполнение заданий № 1(б), 2, 3 после § 1 учебника с последующей само или взаимопровер кой и, в случае необходимости, коррекцией допущенных ошибок.

II. Подведение итогов

Обучающиеся устно отвечают на проблемный вопрос урока.

Домашнее задание: § 1, выполнить задания № 4—7 после § 1; № 8 на с. 17 в рабочей тетради.

2NaCl – расплав, электр. ток. → 2 Na + Cl₂↑

CaCl₂ – расплав, электр. ток. → Ca + Cl₂↑

4NaOH – расплав, электр. ток. → 4Na + O₂↑ + 2H₂O

2. Восстановление металлов средней активности и неактивных металлов электролизом из растворов их солей.

Олово образуется при электролизе раствора хлорида олова(II): Sn +2 Cl₂ −1 → (электролиз) Sn 0 +Cl 0 ₂
Алюминий в промышленности получают в результате электролиза расплава оксида алюминия в криолите Na₃AlF₆ (из бокситов): 2Al₂O₃ – расплав в криолите, электр. ток. → 4Al + 3O₂↑
Электролиз водных растворов солей используют для получения металлов средней активности и неактивных:2CuSO₄+2H₂O – раствор, электр. ток. → 2Cu + O₂ + 2H₂SO₄

Электролиз используют для очистки металлов (электролитическое рафинирование).

Для рафинирования (очистки) металла электролизом из него отливают пластины и помещают их в качестве анодов 1 в электролизер 3. При пропускании тока металл, подлежащий очистке 1, подвергается анодному растворению, то есть переходит в раствор в виде катионов. Затем эти катионы металла разряжаются на катоде 2, благодаря чему образуется компактный осадок уже чистого металла. Примеси, находящиеся в аноде, либо остаются нерастворимыми 4, либо переходят в электролит и удаляются.

Большинство металлов переводят в слитки при помощи литья: расплавленный металл заливают в форму, где он и застывает. Однако наиболее тугоплавкие металлы, например, вольфрам, из которого делают нити накаливания элепктроламп, расплавить в печи необычайно трудно. Для получения их слитков применяют порошковую металлургию – особый метод, позволяющий избежать литья. Он основан на спекании предварительно спрессованного порошка металла при температуре выше 1000°C в атмосфере водорода. Затем через брусок из металла пропускают электрический ток, за счет чего он разогревается до температуры плавления, и при этом отдельные его зерна свариваются друг с другом. Полученное изделие подвергают горячей ковке и прокатке.

V. Нахождение металлов в природе

Самый распространённый в земной коре металл – алюминий. Металлы встречаются как в соединениях, так и в свободном виде.

1. Активные – в виде солей (сульфаты, нитраты, хлориды, карбонаты)

2. Средней активности – в виде оксидов, сульфидов (Fe₃O₄, FeS₂)

3. Благородные – в свободном виде (Au, Pt, Ag)

В свободном состоянии присутствуют в природе металлы, которые либо плохо окисляются кислородом, либо совсем не окисляются. Например, платина, золото, серебро. Реже – медь, ртуть и некоторые другие. Самородные металлы встречаются в природе в небольших количествах в виде зерен или вкраплений в различных минералах. Лишь изредка они образуют большие куски – самородки. Самый большой самородок золота весил 112 кг. Иногда металлы практически в чистом виде содержатся в метеоритах. Так, некоторые предметы из высокочистого железа, найденные археологами, объясняются именно тем, что они были изготовлены из метеоритного железа. Но чаще всего металлы существуют в природе в связанном состоянии в составе минералов.

Минерал – это химически и физически индивидуализированный продукт природной физико-химической реакции, находящийся в кристаллическом состоянии.

Очень часто это оксиды. Например, оксид железа (III) Fe₂O₃ – гематит, или красный железняк. Рис. 1.

Fe₃O₄ – магнетит, или магнитный железняк. Нередко минералами являются сульфидные соединения: галенит ZnS, киноварь HgS.

Активные металлы часто присутствуют в природе в виде солей (сульфаты, нитраты, хлориды, карбонаты).

Минералы входят в состав горных пород и руд. Рудами называются природные образования, содержащие минералы в таком количестве, чтоб из этих руд было выгодно получать металлы. Обычно перед получением металла из руды руду обогащают, удаляя пустую породу и различные примеси. При этом образуется концентрат, который и является исходным сырьем для металлургической промышленности.

VI. Химические свойства металлов

Общие химические свойства металлов представлены в таблице:

Важно запомнить, что в химических реакциях металлы выступают в качестве восстановителей: отдают электроны и повышают свою степень окисления. Рассмотрим некоторые реакции, в которых участвуют металлы.

1. Взаимодействие с кислородом

Многие металлы могут вступать в реакцию с кислородом. Обычно продуктами этих реакций являются оксиды, но есть и исключения, о которых вы узнаете на следующем уроке. Рассмотрим взаимодействие магния с кислородом.

Магний горит в кислороде, при этом образуется оксид магния:

2Mg 0 + O₂ 0 = 2Mg +2 O -2

Рис. 1. Горение магния в кислороде

Атомы магния отдают свои внешние электроны атомам кислорода: два атома магния отдают по два электрона двум атомам кислорода. При этом магний выступает в роли восстановителя, а кислород – в роли окислителя.

Обратите внимание. Серебро, золото и платина с кислородом не реагируют.

2. Взаимодействие с галогенами, образуются галогениды

Для металлов характерна реакция с галогенами. Продуктом такой реакции является галогенид металла, например, хлорид.

Рис. 2. Горение калия в хлоре

Калий сгорает в хлоре образованием хлорида калия:

2К 0 + Cl₂ 0 = 2K +1 Cl -1

Два атома калия отдают молекуле хлора по одному электрону. Калий, повышая степень окисления, играет роль восстановителя, а хлор, понижая степень окисления,- роль окислителя

3. Взаимодействие с серой

Многие металлы реагируют с серой с образованием сульфидов. В этих реакциях металлы также выступают в роли восстановителей, тогда как сера будет окислителем. Сера в сульфидах находится в степени окисления -2, т.е. она понижает свою степень окисления с 0 до -2. Например, железо при нагревании реагирует с серой с образованием сульфида железа (II):

Fe 0 + S 0 = Fe +2 S -2

Рис. 3. Взаимодействие железа с серой

Металлы также могут реагировать с водородом, азотом и другими неметаллами при определенных условиях.

4. Взаимодействие с водой

Металлы по - разному реагируют с водой:

Помните.

Алюминий реагирует с водой подобно активным металлам, образуя основание:

Раскалённое железо реагирует с водяным паром, образуя смешанный оксид — железную окалину Fe₃O₄ и водород: 3Fe 0 +4H +1 ₂O −2 → Fe +2 O −2 ⋅Fe +3 ₂O −2 ₃ + 4H 0 ₂

5. Взаимодействие с кислотами

Металлы особо реагируют с серной концентрированной и азотной кислотами:

Металлы их положение в периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева, строение их атомов, металлическая связь. Общие химические свойства металлов.

Известно, что от периода к периоду число металлов, составляющих главные подгруппы, увеличивается. Это связано с тем, что от периода к периоду радиус атома, как правило, увеличивается, поэтому внешние электроны становятся более свободными. Это в значительной степени и определяет, будет элемент металлом или нет. Например, во втором периоде имеется только два металла – литий и бериллий; в состав третьего периода входят три металла – натрий, магний и алюминий. Эту закономерность среди элементов главных подгрупп можно продолжить.

Кроме того, все элементы побочных подгрупп – металлы, они имеют на внешнем слое, как правило, 1-2 электрона, это во многом определяет их свойства.

У металлов главных подгрупп, как правило, на внешнем слое может быть от одного до трёх электронов, однако некоторые из них могут иметь существенно большее число электронов. Например, элемент полоний на внешнем слое имеет шесть электронов. Но этот элемент принадлежит (IV) периоду. Поэтому свойства простого вещества полония сильно отличаются от свойств, например, кислорода или серы, хотя они представители одной подгруппы.

Лёгкость выхода внешних электронов из атомов металлов определяет их свойства как восстановителей. Восстановители – это элементы, повышающие свою степень окисления в процессе реакции. Это происходит, в следствие отдачи электронов окислителям.

Восстановительные свойства металлов проявляются в следующих реакциях:

а) с неметаллами

в данной реакции металл Fe восстановитель, а катион Cu 2+ окислитель.

Электрохимический ряд напряжения металлов. Вытеснение металлов из растворов солей другими металлами.

Общие свойства металлов как восстановителей.
Характеристика активности металлов.
Вытеснение металлов из растворов солей.

Общим свойством металлов является их способность к окислению: Ме 0 -ne - →Me n + . Способность отдавать электроны у металлов проявляется по-разному: наиболее активные щелочные металлы и кальций, они восстанавливают водород даже из воды:

К 0 -1е - →К +1 восстановитель

2Н +1 +2е - →Н₂ 0 окислитель

Менее активные восстановители – магний, алюминий, цинк и др., ещё менее активны железо, свинец: эти металлы восстанавливают водород из водных растворов кислот, а из растворов солей менее активных металлов – металл.

Zn 0 -2e - →Zn +2 восстановитель

Fe 0 -3e - →Fe +3 восстановитель.

Русский химик Н.Н.Бекетов расположил металлы в порядке убывания их восстановительной активности в водных растворах и назвал его электрохимический ряд напряжения металлов (приложение 5). При этом следует помнить следующее правила: каждый левее стоящий металл может вытеснять все последующие из водных растворов их солей, а сам вытесняется предыдущими металлами. В этом ряде следует обратить внимание на водород как единственный неметалл, имеющий с металлами общее свойство – способность образовывать положительно заряженные ионы. Поэтому водород может замещать некоторые металлы и сам замещаться активными металлами из водных растворов кислот и воды.

Вытеснение менее активных металлов из растворов их солей более активными металлами происходит в соответствии с рядом напряжения. Можно привести дополнительные примеры взаимодействия щелочных металлов с водой.

Читайте также: