Сайт преподавателя химии и биологии Коноваловой Лидии

Меню сайта
Поделиться
Учителю
Возраст сайта
Наш опрос
Как вы относитесь к вегетарианству?
Всего ответов: 2267
Друзья сайта
УчМаг
  • Узловский филиал "ТОМК"
  • Сайт методиста Узловский филиал "ТОМК"
  • Cайт Головановой Натальи. 3500 разработок для учителя }{имия-наука о прекрасном! Каталог сайтов 'Российское образование в сети' Наш сайт в каталоге manyweb.ru
  • Объявление
    Решаю задачи по химии и биологии. Обращайтесь через электронную почту lidijav09@rambler.ru
    Статистика
    Главная » Файлы » Студентам » Лекции по химии

    Лекция по химии "Общие сведения о металлах"
    [ Скачать с сервера (486.7Kb) ] 03.11.2013, 11:24


    План лекции

    1.    Положение металлов в периодической системе.

    2.    Особенности электронного строения их атомов.

    3.    Металлическая  химическая связь.

    4.    Физические   свойства металлов

    5.    Химические свойства металлов.

    6.    Способы получения металлов.

     

    1.     Особенности электронного строения металлов.

          Металлы - это химические элементы, атомы которых отдают электроны внешнего (а иногда предвнешнего) электронного слоя, превращаясь в положительные ионы. Металлы – восстановители Ме0 – nе = Меn+. Это обусловлено небольшим числом электронов внешнего слоя (в основном 1 - 3), большим радиусом атомов,  вследствие чего эти электроны слабо удерживаются с ядром.

    2.    Положение металлов в ПСХЭ.

    Легко увидеть, что большинство элементов ПСХЭ – металлы (92 из 114).

          Металлы  размещены в левом нижнем углу ПСХЭ. Это все элементы, расположенные ниже диагонали В – Аt, даже те у которых на внешнем слое 4 электрона ( Je, Sn, Pb), 5 электронов ( Sb, Di), 6 электронов ( Po), так как они отличаются большим радиусом. Среди них есть s и p-элементы – металлы главных подгрупп, а также d и f металлы, образующие побочные подгруппы.

    В соответствии с местом, занимаемым в периодической системе, различают переходные (элементы побочных подгрупп) и непереходные металлы (элементы главных подгрупп). Металлы главных подгрупп характеризуются тем, что в их атомах происходит последовательное заполнение электронных s- и р-подуровней. В атомах металлов побочных подгрупп происходит достраивание d- и f-подуровней. 

    Закономерности в изменении свойств элементов – металлов.

            

    Признаки сравнения

     

    В главной подгруппе

    В периоде

    Число электронов на внешнем слое

    не изменяется

    увеличивается

    Радиус атома

    увеличивается

    уменьшается

    Электроотрицательность

    уменьшается

    увеличивается

    Восстановительные свойства

    усиливаются

    уменьшаются

    Металлические свойства

    усиливаются

    уменьшаются

        У элементов – металлов побочных подгрупп свойства чуть-чуть другие.

    В побочных подгруппах (Cu, Ag, Au) – активность элементов – металлов падает. Эта закономерность наблюдается и у элементов второй побочной подгруппы Zn, Cd, Hg.          У элементов побочных подгрупп – это элементы 4-7 периодов – с увеличением порядкового элемента радиус атомов изменятся мало, а величина заряда ядра увеличивается значительно, поэтому прочность связи валентных электронов с ядром усиливается, восстановительные свойства ослабевают.

     

    3.    Металлическая химическая связь. Кристаллические решетки.

         Связь в металлах между («атом-ионами» ) посредством (большого количества не связанных с ядрами подвижных электронов) называется  (металлической связью).

    Все металлы являются кристаллическими телами, имею­щими определенный тип кристаллической решетки, состоящей из малоподвижных положительно заряженных ионов, между которыми движутся свободные электроны (так называемый электронный газ). Такой тип структуры называется металлической связью.   

        Тип ре­шетки определяется формой элементарного геометриче­ского тела, многократное повторение которого по трем пространственным осям образует решетку данного кристал­лического тела.


     Обобщим сведения о типе химической связи, образуемой атомами металлов и строение кристаллической решетки:

            -  сравнительно небольшое количество электронов одновременно связывают множество ядер, связь делаколизована;

           -  валентные электроны свободно перемещаются по всему куску металла, который в целом электронейтрален;

          -  металлическая связь не обладает направляемостью и насыщенностью.

     

    4.    Физические свойства металлов

         В соответствие именно с таким строением металлы характеризуются общими физическими свойствами.      

            а)  твердость – все металлы кроме ртути, при обычных условиях твердые вещества. Самые мягкие – натрий, калий. Их можно резать ножом; самый твердый хром – царапает стекло.

           б)  плотность. Металлы делятся на мягкие (5г/см³) и тяжелые (меньше 5г/см³).

           в)  плавкость. Металлы делятся на легкоплавкие и тугоплавкие.

           г) электропроводность, теплопроводность металлов обусловлена их строением. Хаотически движущиеся электроны под действием электрического напряжения приобретают направленное движение, в результате чего возникает электрический ток.

          При повышении температуры амплитуда движения атомов и ионов, находящихся в узлах кристаллической решетки резко возрастает, и  это мешает движению электронов,  и электропроводность металлов падает.

               д) металлический блеск – электроны, заполняющие межатомное пространство отражают световые лучи, а не пропускают как стекло. Поэтому все металлы в кристаллическом состоянии имеют металлический блеск. Для большинства металлов в ровной степени рассеиваются все лучи видимой части спектра, поэтому они имеют серебристо-белый цвет. Только золото и медь в большой степени поглощают короткие волны и отражают длинные волны светового спектра, поэтому имеют желтый цвет. Самые блестящие металлы – ртуть, серебро, палладий. В порошке все металлы, кроме Al и Mg, теряют блеск и имеют черный или темно-серый цвет.

     е)    пластичность. Механическое воздействие на кристалл с металлической решеткой вызывает только смещение слоев атомов и не сопровождается разрывом связи, и поэтому металл характеризуется высокой пластичностью.

         Некоторые металлы, например, железо, титан, олово и др. способны по достижении определенных температур изменять кристаллическое строение. Это явление получило название аллотропии или полиморфизма, а сами переходы от одного кристаллического строения к другому называются аллотропическими или полиморфными.


    5.   
     Химические свойства металлов.

     Ряд напряжений характеризует химические свойства металлов: чем меньше электродный потенциал металла, тем больше его восстановительная способность.

    А) Взаимодействие с неметаллами (в названиях полученных веществ окончание

     -иды)

    2Mg0+O20—>2Mg2+O2- (оксид магния)                                                    

    Fe0+S0—>Fe2+S2- (сульфид железа II)

    Б) Взаимодействие с водой. Самые активные металлы реагируют с водой при обычных условиях, и в результате этих реакций образуются растворимые в воде основания и выделяется водород

    2Na + 2HOH = 2NaOH + H2 

    2Li0+2H2+O2– —> 2Li+O2-H+ + H20

    Менее активные металлы реагируют с водой при повышенной температуре с выделением водорода и образованием оксида соответствующего металла                               Zn + H2O = ZnO +H2

    В) Взаимодействие с растворами кислот. Происходит при соблюдении ряда условий

    ·       Металл должен находиться левее в ряду напряжений металлов;

    ·       В результате реакции должна образовываться растворимая соль, иначе металл покроется осадком и доступ кислоты к металлу прекратиться;

    ·       Для этих реакций не рекомендуется использовать щелочные металлы, так как они взаимодействуют с водой в растворе кислоты;

    ·       По особому взаимодействуют с металлами концентрированные азотная и серная кислоты;

    2H+Cl +Zn0  → Zn2+Cl2- +H20

    Г) Взаимодействие с растворами солей.  При этом соблюдаются следующие условия

    ·       Металл должен находиться в ряду напряжений левее металла, образующего соль;

    ·       В результате реакции должна образовываться растворимая соль, иначе металл покроется осадком и доступ кислоты к металлу прекратиться;

    ·       Для этих реакций не рекомендуется использовать щелочные металлы, так как они взаимодействуют с водой в растворе соли;

    Fe0+Cu2+Cl2→Fe2+Cl2+Cu0

    Д) Взаимодействие со щелочами (только амфотерные)

    Be + 2NaOH + 2H2O = Na2[Be(OH)4] + H2

    Магний и щелочноземельные металлы с щелочами не реагируют.

    Е) Взаимодействие с оксидами металлов (металлотермия).

    Некоторые активные металлы способны вытеснять другие металлы из их оксидов при поджигании смеси.

    2Al0 + Fe2O3 = Al2O3 +2Fe0

    Ж) Коррозия (будет рассмотрена на другом занятии).


    6.   Способы получения металлов

    Существуют несколько основных способов получения — металлов.
     а) Пирометаллургия – это получение металлов из их соединений при высоких температурах с помощью различных восстановителей (C, CO, H2, Al, Mg и др.).

    — из их оксидов углем или оксидом углерода (II)
    ZnО + С = Zn + СО
    2О3 + ЗСО = 2Fе + ЗСО2
    — водородом
    WO3 + 3H2 =W + 3H2O
    СоО + Н2 = Со + Н2О
    — алюминотермия
    4Аl + ЗМnО2 = 2А12О3 + ЗМn

    б)
    Гидрометаллургия – это получение металлов, которое состоит из двух процессов: сначала природное соединение металла (оксид) растворяют в кислоте, в результате чего получают соль металла. Затем из полученного раствора необходимый металл вытесняют более активным металлом. Например:

    CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O,

    CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu.

     Обжигом сульфидов металлов и последующим восстановлением образовавшихся оксидов (например, углем):
    2ZnS + ЗО2 = 2ZnО + 2SО2
    ZnО + С = СО + Zn

    в)
    Электрометаллургия – это получение металлов при электролизе растворов или расплавов их соединений. Роль восстановителя при этом играет электрический ток.

    СuСl2 → Сu2+ 2Сl-
    Катод (восстановление): Сu2+ - 2е- = Сu0                   

    Анод (окисление): 2Cl- - 2е- = Сl°2


    Контрольные вопросы

    1.  Где расположены металлы в периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева?

    2. Каковы особенности строения атомов металлов?
    3. В чём различие в строении внешнего энергетического уровня у металлов и неметаллов?
    4. Сколько наружных электронов имеют атомы металлов главных и побочных подгрупп?
    5. В каких формах могут находиться металлы в природе?
    6.  Как устроена кристаллическая решетка металлов?
    7. Каковы физические свойства металлов?

    8. Как можно получить металлы из их соединений?
    9. Как ведут себя атомы металлов в химических реакциях и почему?
    10. Какие свойства – окислителей или восстановителей – проявляют металлы в химических реакциях?
    11. Расскажите об электрохимическом ряде напряжений металлов.
    12. Перечислите реакции, в которые могут вступать металлы.
    13. Каково значение металлов в жизни человека?

    Категория: Лекции по химии | Добавил: Lida | Теги: лекция
    Просмотров: 5913 | Загрузок: 316 | Рейтинг: 0.0/0
    Всего комментариев: 0
    Имя *:
    Email *:
    Код *:
    Поиск
    Календарь
    Разделы каталога
    Алгоритмы и тренажёры [17]
    Лекции по химии [24]
    Рекомендации и памятки [8]
    Самостоятельная работа [16]
    Лекции по биологии [16]
    Видеоуроки [2]
    Уч.литература
    Плакаты
    Кнопка сайта
    Обменяемся кнопками?

    Copyright MyCorp © 2017
    Бесплатный хостинг uCoz