Все металлы имеют цвет от белого до серого

Обновлено: 16.05.2024

Металлы, как и все химические элементы, имеют три формы существования: атомы, простые и сложные вещества. Из 118 элементов периодической системы к металлам относят 96.

Общие физические свойства металлов.

Физические свойства металлов обусловлены металлической кристаллической решёткой и металлической химической связью. Напомним, что для металлов характерны металлический блеск, пластичность, высокая электро- и теплопроводность, рост электрического сопротивления при повышении температуры, а кроме того, такие практически значимые свойства, как ковкость, твёрдость, магнитные свойства.

Металлы — твёрдые при обычных условиях вещества (кроме ртути, которая становится твёрдой и ковкой при низких температурах).

Металлы пластичны и тягучи, кроме хрупких висмута и марганца. Из меди, алюминия, олова, а также золота изготавливают тончайшие листы — фольгу. Золотая фольга может иметь толщину около 100 нм! Такую фольгу используют для золочения предметов интерьера, стен и потолков, изделий из гипса, дерева, металла, стекла и пластика.

Все металлы имеют металлический блеск, большинство из них серебристо-белого или серого цвета. Из-за того, что стронций, золото и медь поглощают в большей степени близкие к фиолетовому цвету короткие волны и отражают длинные волны светового спектра, эти металлы окрашены в светло-жёлтый и медный цвет. Очень тонкие листки серебра и золота имеют совершенно необычный вид — они представляют собой голубовато-зелёную фольгу, а мелкие порошки металлов кажутся тёмно–серыми и даже чёрными. И только порошки магния и алюминия сохраняют серебристо-белый цвет.

В технике металлы принято классифицировать по различным физическим свойствам:

Металлы принято делить на чёрные (железо и его сплавы) и цветные (остальные металлы и сплавы). Соответственно называются и отрасли металлургической промышленности: чёрная и цветная металлургия.

Важнейшими продуктами цветной металлургии являются титан, вольфрам, молибден и другие металлы, которые могут использоваться в качестве специальных легирующих добавок для производства сверхтвёрдых, тугоплавких, устойчивых к коррозии сплавов, широко применяемых в машино– и станкостроении, в оборонно–космической отрасли.

Современные композиционные материалы, выполненные на основе керамики или полимеров, становятся сверхпрочными, если укреплены металлическими нитями из молибдена, вольфрама, титана, специальных сталей и т. д.

Химические свойства металлов.

Во всех реакциях простые вещества — металлы проявляют только восстановительные свойства.


  1. Металлы взаимодействуют с неметаллами, образуя бинарные соединения. По правилам ИЮПАК названия этих соединений образуются в соответствии со схемой:

Так, с очень активными неметаллами (галогенами, серой) металлы образуют соединения, которые молено рассматривать, как соли бескислородных кислот: 2Na + Сl2 = 2NaCl

Если металл проявляет переменные степени окисления, подобная соль имеет состав, который зависит от окислительных свойств неметалла. Например, железо энергично взаимодействует с хлором, образуя хлорид железа(III): 2Fe + 3Сl2 = 2FeCl3

При взаимодействии железа с серой, окислительная способность которой ниже, чем у галогенов, продуктом реакции является сульфид железа(II): Fe + S = FeS

  1. При взаимодействии металлов с кислородом образуются оксиды или пероксиды:

Оксиды в этом случае имеют основный или амфотерный характер:
2Mg + O2 = 2MgO
4Аl + 3O2 = 2Аl2O3

Эти реакции сопровождаются выделением большого количества теплоты и очень ярким пламенем, поэтому применяются для изготовления сигнальных ракет, фейерверков, салютов и других пиротехнических средств. Поэтому обращение с ними требует строгого соблюдения правил техники безопасности.

Продуктом горения железа в кислороде является смешанный оксид 3Fe + 2O2 = Fe3O4

  1. Металлы — простые вещества, образованные элементами IA– и IIА–групп, в полном соответствии с названием этих групп взаимодействуют с водой с образованием щёлочи и водорода. В общем виде эти реакции можно записать так:

2М + 2Н2O = 2МОН + Н2↑, где М — щелочной металл

М + 2Н2O = М(ОН)2 + H2↑, где М — Mg или щёлочноземельный металл.

Для характеристики химических свойств металлов важное значение имеет их положение в электрохимическом ряду напряжений:

К, Са, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Sn, Pb, (H2) , Cu, Hg, Ag, Au

Вспомните известные вам из курса основной школы два вывода:

  • взаимодействие металлов с растворами кислот происходит, если металл находится в ряду напряжений левее водорода;
  • взаимодействие металлов с растворами солей происходит, если металл находится в ряду напряжений левее металла соли.

Лабораторный способом получения водорода:
Zn + 2НСl = ZnCl2 + H2↑
Zn 0 + 2H + = Zn 2+ + H2 0

Аналогично протекает реакция металлов и с органическими кислотами:
2СН3СООН + Zn —> (CH3COO)2Zn + Н2↑
2СН3СООН + Zn –> 2СН3СОO – + Zn 2+ + Н2 0

Реакция между цинком и раствором сульфата меди(II) протекает согласно уравнению:
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Сu
Zn 0 + Сu 2+ = Zn 2+ + Сu 0

Подчеркнём, что в этом случае металл может находиться в ряду напряжений и после водорода, но не после металла соли. Например, реакция замещения серебра медью:
Cu + 2AgNO3 = Сu(NО3)2 + 2Ag
Cu 0 + 2Ag + = Cu 2+ + 2Ag 0

В завершение рассмотрим ещё одно характерное не для всех металлов свойство, которое называется металлотермия. Такие активные металлы, как алюминий, кальций, магний, литий, способны взаимодействовать с оксидами других металлов. Для того чтобы началась такая реакция, смесь активного металла и оксида металла (её называют термитной) необходимо поджечь. После этого процесс сопровождается выделением большого количества теплоты и света (отсюда и название процесса). Металлотермию применяют для получения и более ценных металлов: 2Аl + Сr2О3 = Al2O3 + 2Сг

Химия металлов (таблица)

Металлы

Конспект урока по химии в 11 классе «Металлы». В учебных целях использованы цитаты из пособия «Химия. 11 класс : учеб, для общеобразоват. организаций : базовый уровень / О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов, С. А. Сладков. — М. : Просвещение». Выберите дальнейшее действие:

От чего зависит цвет металлов?

Если сравнить цвет объемных металлов и наночастиц одинакового размера и формы для меди,
золота и серебра? Какие наблюдаются аналогии и различия?

Основная причина различия в цвете - это отражательная способность, т. е. способность металла отражать световые волны определенной длины, которая воспринимает человеческим глазом как цвет. Добавляя в сплавы разное процентное соотношение того или иного металла, длина волны полученного сплава меняется и появляются различные оттенки (например, известное всем: красное, желто, белое золото) .

Соответствие между цветом и длиной волны.

Цвет Длина волны, нм

Фиолетовый460
Желтый 580
Синий 470
Оранжевый 600
Голубой 480
Красный 640
Зеленый 520
Пурпурный 700

Магний Бело-серый
Цинк Голубовато-белый
Алюминий Серовато-белый
Серебро Белый
Титан Серовато-белый
Олово Серовато-белый
Железо Голубовато-белый
Золото Желтый
Медь Красновато-розоватый
Свинец Серовато-белый

Это ответ с точки зрения физики.

Красный цвет меди, так же как и желтый цвет золота (остальные металлы имеют "неокрашенный" металлический блеск) появляется вследствие особенностей зонных структур этих металлов.

Металл хорошо проводит электрический ток, т. к. внешние электроны каждого атома свободно путешествуют по всему металлу.
Ближайшие к поверхности электроны испытывают действие силы со стороны колеблющегося электрического поля световой волны и начинают сами колебаться с той же частотой, что и свет. Такой колеблющийся слой электронов отбирает энергию у световой волны, поэтому она ослабляется и заставляет колебаться следующий слой электронов с меньшей частотой и т. д. , до тех пор, пока на определённой глубине от поверхности колебания поля в световой волне и соответствующие колебания электронов не затухнут. Поэтому даже очень тонкий слой металла не пропускает свет. Всё рассказанное до сих пор относилось к металлам типа серебра, которые отражают дневной свет, не изменяя цвета отражённого света.

Но что можно сказать о металле вроде меди или золота, который в обычном дневном свете, содержащем все цвета видимого спектра, имеют соответственно красный или жёлтый цвет? Ответ коренится в особой электронной зонной структуре этих металлов.
Далее не обойтись без понятия уровня Ферми. У ферми-газа (к которому относится электронный газ в металле) при полном вырождении (при Т = 0 К) заполнены все нижние энергетические уровни (зона проводимости) вплоть до некоторого максимального, называемого уровнем Ферми, а состояния с большей энергией свободны. Эта часть зонной структуры такая же, как и у серебра, так что она и определяет такое же поведение металла по отношению к свету. Однако появилась ещё одна узкая зона, содержащая состояния с энергиями, меньшими энергии Ферми, и отделённая от энергии Ферми некоторой запрещённой зоной. Каждое квантовое состояние в этой зоне занято электроном, причём количество электронов довольно значительно, примерно в десять раз больше, чем в зоне проводимости. Фотоны, энергия которых равна или больше энергии необходимой для преодоления запрещенной зоны могут поглощаться электронами в этой новой зоне. Электроны в результате переходят в одно из незаполненных состояний над энергией Ферми. В результате отражённый свет потеряет все такие фотоны и будет отличаться от света, который падает на поверхность металла. Критическая энергия фотонов, соответствует жёлтому цвету для меди и зелёному для золота. Отсюда следует, что медь поглощает все цвета дневного света, от жёлтого до фиолетового, а отражает только красный цвет, так что медь имеет красный цвет. Рассуждая аналогично, можно понять, почему золото имеет жёлтый цвет.

Все металлы имеют цвет от белого до серого

Урок по химии для 9 класса по теме «Металлы»

Цель : сформировать у учащихся представления о специфических свойствах металлов. Их положении в ПСХЭ, нахождении в природе, значении для человека.

Учебно – воспитательные задачи:

  1. ознакомит учащихся со свойствами металлов в связи с их положением в ПСХЭ и строением их атомов и кристаллических решеток, распространением металлов в природе, использованием их человеком.
  2. продолжить формирование научнро-материалистического мировоззрения на основе раскрытия причинно-следственных связей.
  3. развитвать логическое мышление, мировоззрение, память, речь на основе самостоятельного анализа учебного материала.

Оборудование, наглядные пособия : образцы металлов, ПСХЭ, модели кристаллических решеток, таблица «Металлическая связь».

Тип урока: урок усвоения новых ЗУН

Методы: беседа, работа с учебником, демонстрация коллекций, демонстрация изобразительных наглядных пособий, моделей.

I. Организационный момент (1-2 мин)

II Актуализация ЗУН (5-6 минут)

- Какие вещества-неметаллы вам известны? Каковы их общие свойства?

- Где располагаются неметаллы в ПСХЭ?

- Чем, на ваш взгляд, металлы отличаются от неметаллов?

Работа с ПСХЭ (определение металлов и неметаллов).

III Изучение нового материала (25-30 минут)

Рассказ учителя, демонстрация на ПСХЭ, работа учащихся с коллекциями, запись учащимися основных положений в тетрадь.

- из 118 химических элементов, известных на настоящее время 88 элементов относятся к металлам. Металлы имеют ряд общих свойств, таких как металлический блеск, электропроводность и другие, с которыми мы более подробно познакомимся на этом уроке.

Рассказ учителя о металлов в древности.

- какое место занимают металлы в ПСХЭ Д.И. Менделеева?

Металлы, в основном, располагаются в левой и нижней части периодической таблицы.

У атомов металлов на наружном энергетическом уровне обычно находится от одного до 3 электронов. Их атомы обладают, как правило, большим радиусом. Атомы металлов, в отличие от атомов неметаллов легко отдают наружные электроны, т.е. являются сильными восстановителями и в соединениях с неметаллами проявляют положительную степень окисления. Поэтому атомы металлов превращаются в растворах в положительно заряженные ионы.

Если брать для сравнения строение кристаллической решетки, то у металлов она состоит из нескольких слоев атомов, между которыми свободно перемещаются оторвавшиеся от атомов электроны. Между этими частицами возникает связь, т.е. электроны как бы цементируют отдельные слои положительно заряженных ионов, которые находятся в узлах кристаллических решеток металлов. Так как электроны находятся в постоянном движении, то при столкновении с положительно заряженными ионами последние превращаются в нейтральные атомы, а затем вновь в ионы. Благодаря наличию свободных электронов металлы хорошо проводят ток. Запись определения в тетрадь:

- Кристаллические решетки, в узлах которых находятся положительно заряженные ионы и некоторое число нейтральных атомов, между которыми передвигаются относительно свободные электроны, называют металлическими. Связь, которую осуществляют эти относительно свободные электроны между ионами металлов, образующих кристаллическую решетку, называют металлической.

Общая характеристика металлов:

  1. все металлы могут существовать в форме простых веществ
  2. некоторые из них, как и неметаллы, имеют аллотропные модификации.
  3. атомы металлы соединяются друг с другом посредством металлической связи.
  4. тип кристаллической решетки – металлическая.

Физические свойства металлов.

Великий русский ученый М.В. Ломоносов так говорил о металлах:

«Металлом называются твердое, непрозрачное и светлое тело, которое на огне плавить и холодное ковать можно». О каких физических свойствах металлов идет речь?

  1. Почти все металлы твердые тела. Исключение – жидкий металл – ртуть. Металлы различны по твердости – самый твердый – хром, самый мягкий – рубидий.
  2. Непрозрачность – металлы имеют цвет от белого до темно-серого, за исключением двух общеизвестных металлов – желтой окраски (золото) и красной окраски (меди).
  3. Плавить можно – металлы бывают легкоплавкие и тугоплавкие. Самый легкоплавкий металл – ртуть (-39), тугоплавкий – вольфрам (3420).
  4. пластичность – способность металлов изменять форму при ударе. Прокатываться в тонкие листы и вытягиваться в проволоку. Самый пластичный металл – золото.
  5. Плотность – самый легкий металл – литий, самый тяжелый – осмий. По плотности все металлы можно разделить на легкие и тяжелые.
  6. Электропроводность. Лучшие проводники электричества – серебро, медь, олово, алюминий, железо.
  7. Теплопроводность – лидер – серебро.

Нахождение металлов в природе и общие способы их получения.

Самым распространенным металлом в Земной коре является алюминий, за ним следует железо, кальций, натрий, калий. Содержание остальных металлов незначительно.

Читайте также: