Металлы

Металлы

Составитель: Пиялкина И.Н., учитель химии МБОУ СОШ № 37 города Белово

«Металлы отверзают недро земное к плодородию; металлы служат нам в

ловлении земных и морских животных для пропитания нашего; металлы облегчают купечество удобною к сему монетою… И кратко сказать, ни едино художество, ни едино ремесло простое употребление металлов миновать не может» (М.В.Ломоносов)

Металлы (от лат

metallum – шахта, рудник): группа элементов, обладающая харак- терными металлическими свойствами, такими как высокие электро- и тепло- проводность, положительный тем- пературный коэффициент сопротив- ления, высокая пластичность и метал- лический блеск.

Понятие металлов

Положение в п.с.Х.Э.

Металлы – это химические элементы, атомы которых способны только отдавать электроны внешнего (а некоторые – и предвнешнего) электронного слоя, превращаясь в положительные ионы, им соответствуют простые вещества, металлы. М0 – ne М+n М е т а л л ы все s-элементы некоторые р-элементы (кроме Н и Не) (III-VI групп) І-А, ІІ-А группа Аl, Sn, Bi… все d- и f-элементы Cu, Zn, Cr, Mn… Чем отличается строение атомов металлов от атомов неметаллов и как это отражается на их химических свойствах? Низшая степень окисления Ме = 0, высшая =№ группы (искл. ?-Б и V??-Б).

Особенности металлов: - Все металлы восстановители - большой радиус -

небольшое число валентных электронов - небольшое значение электроотрицатель- ности (0,7-1,9)

Исключение:

Ge, sn, pb ? 4 электрона;

Sb, bi ? 5 электронов;

Po ? 6 электронов

Закономерности изменения свойств металлов главных подгрупп

Fr

Усиление металлических свойств Усиление восстановительных свойств Уменьшение электроотрицательности Увеличение радиуса атома

У металлов побочных подгрупп определяющим является заряд ядра, а не радиус. С увеличением +Z притяжение к ядру электронов увеличивается и восстановительная способность уменьшается

Ме0 – ne

Me+n

Металлическая связь - связь, которая осуществляется в металлах или сплавах между атомами и катионами при помощи свободнодвижущихся электронов Металлическая кристаллическая решётка

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Перемещение электронов в кристалле металла

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

Общие физические свойства металлов

Пластичность Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe (уменьшается) Au–0,003 мм Электропроводность, теплопроводность Ag, Cu, Au, Аl, Fe (уменьшается) Классификация металлов: а) по плотности (лёгкие и тяжелые); б)температурам плавления (легкоплавкие и тугоплавкие); в) по твёрдости (мягкие и твердые) г) по отношению к магнитному полю (ферромагнетики и парамагнетики)

Физические свойства металлов

Электропро-водность

Электропро-водность

Температура плавления

Температура плавления

Плотность

Плотность

Твёрдость

Твёрдость

Свойство

Классификация

Пример

Высокая

Низкая

Легкоплавкие

Тугоплавкие

Лёгкие

Тяжёлые

Мягкие

Твёрдые

Ag (6? 107 1/oм? м)

Mn (5? 105 1/oм? м)

Hg (tпл = -38,90C), ga, cs, in, bi

W (tпл = 34200C), mo, V, cr

Li (? = 530 кг/м3), k,na, mg

Os (? =22610 кг/м3), ir, pb

Na, K, RB, in режутся ножом

Mo, cr царапают стекло

З а п о м н и…

П р и г о д и т с я…

Самый легкий металл – литий Самые тяжелые металлы - осмий и иридий Самый твердый металл – хром, также твердые - ванадий и вольфрам Самые тугоплавкие металлы - вольфрам и рений Самый распространенный на земном шаре— алюминий Самые электропроводные – серебро, медь и алюминий Самые пластичные – золото, серебро и медь

Наиболее хорошо отражают свет алюминий, серебро и палладий — из этих

аиболее хорошо отражают свет алюминий, серебро и палладий — из этих металлов изготовляют зеркала. Для изготовления зеркал иногда применяется и родий, несмотря на его исключительно высокую цену: благодаря значительно большей, чем у серебра или даже палладия, твёрдости и химической стойкости, родиевый слой может быть значительно тоньше, чем серебряный.

Активные металлы и металлы средней активности

Образцы металлов

Ряд стандартных электродных потенциалов металлов

Положение того или иного металла в ряду напряжений характеризует его способность к окислительно-восстановительным взаимодействиям в водных растворах при стандартных условиях. Чем ближе металл к началу ряда, тем более сильные восстановительные свойства проявляет металл как простое вещество. Чем дальше расположен металл в ряду напряжений, тем более сильными окислителями в водном растворе являются его ионы.

Химические свойства

O o +1 -1 2na + O2

na2o2 надпероксид

1. Взаимодействие металлов с кислородом

O O +1 -2 4Li + O2 ? 2Li2O

o o +2 -2 2Mg + O2 = 2MgO

to Na2O2 + O2 ? 2Na2O

Активные металлы

2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2?

o o to +3 -2 4Al + O2 ? 2Al2O3

Малоактивные металлы

o o to 3Fe + 2O2 = Fe3O4

(В подводных лодках регенерирует О2?)

2. Взаимодействие металлов с галогенами

o o +1 -1 2Na + Cl2 ? 2NaCl

o +3 -1 2Sb + 2Cl2 ? 2SbCl3

o +5 -1 2Sb + 5Cl2 ? 2SbCl5

o o +3 -1 2Fe + 3Cl2 ? 2FeCl3

4. Взаимодействие металлов с водой

3. Взаимодействие металлов с серой

o +1 +1 -1 o 2Me + 2H2O = 2MeOH + H2

o o +2 -2 Fe + S ? FeS

o o H2O +3 -2 2Al + 3S ? Al2S3

o +1 to 3Fe + 4H2O ? Fe3O4 + 4H2?

(Щелочные и щелочно-земельные металлы) образуются щелочи

(Малоактивные) между al и ni при t образуются оксиды

5. Взаимодействие металлов с кислотами

o +1 -1 +2 -1 o Zn + 2HCl ? ZnCl2 + H2

o + +2 o Zn + 2H ? Zn + H2

6. Взаимодействие металлов с солями

Fe + CuSO4 ? Cu? +FeSO4

o 2+ o 2+ Fe + Cu ? Cu + Fe

o Cu + 2AgNO3 ? Cu(NO3)2 + 2Ag?

o + 2+ o Cu + 2Ag ? Cu + Ag?

(Окислительно-восстановительная реакция)

+1 o +1 o 2C6H5OH + 2Na

2C6H5ONa + H2

o +1 o 2C2H5OH + 2Na ? 2C2H5ONa + H2?

o + 2+ o 2CH3COOH + Zn ? (CH3COO)2Zn + H2

2CH3 Cl+ 2Na ? C2H6 + NaCl

CH2Cl- CH2Cl + Zn ? ZnCl2 +

CH3Br + Mg ? CH3MgBr

CH ? СН + 2na? nac ? сna + H2

7. Взаимодействие металлов с органическими веществами, которые проявляют кислотные свойства (фенолы, спирты , карбоновые кислоты)

8. Взаимодействие металлов с галогеналканами: А). Реакция Вюрца

Б). Реакция дегалогенирования

В). Мg используют для получения реактивов Гриньяра

9. Щелочные металлы вытесняют водород из алкинов

Абсолютный эфир

2Al+ 2KOH + 6H2O

2K [Al(OH)4] + 3H2

KClO3 + 3Mg? 3MgO + KCl

3KNO3 + 2Al? Al2O3 + 3KNO2

2FeCl3 + Cu ? CuCl2 + 2FeCl2

Cu + 4hno3(конц) ? cu(no3)2 + 2NO2 + 2H2O

3ag + 4hno3(разб) ? 3agno3+ NO + 2H2O

Hg + 2h2so4(конц) ? hgso4 + SO2 + 2H2O

Au + 6h2seo4(конц) ? au2(seo4)3 + 3seo2 + 6H2O

Au + hno3(конц) + 4hcl (конц) ? h[aucl4] + NO + 2H2O

10. Металлы реагируют с щелочами в растворе

11. Металлы реагируют с солями окислителями

12. Металлы после водорода взаимодействуют с кислотами - окислителями

Царская водка

Металл + H2SО4(конц) = соль + вода + «Х», где «Х» - SO2, S, H2S в

зависимости от положения металла в ЭХРНМ H2SО4(конц) не реагирует Au, Pt; пассивирует Cr, Fe, Co Металл + НNO3 = соль + вода + «У» где «У» - NO2, NO, N2O, N2, NH3 в зависимости от положения металла в ЭХРНМ и концентрации кислоты НNO3 не реагирует Au, Pt, Rh; пассивирует Al,Cr, Fe, Co, Ni

Взаимодействие Металлов с H2SО4(Конц) и НNO3

Металлотермия

o +3 +3 o 2Al + Cr2O3 = Al2O3 + 2Cr

Некоторые активные металлы – литий, магний, кальций, алюминий – способны вытеснять другие металлы из их оксидов. Это свойство используют для получения некоторых металлов, а также для приготовления термитных смесей.

При сплавлении металлов между собой образуются ИНТЕРМЕТАЛЛИДЫ : Cu3Au,

LaNi5, Cu31Sn8, Na2Sb, Ca3Sb2 2Na + Sb = Na2Sb

Cr +2 +3 +6 CrO Cr2O3 CrO3 основной амфотерный кислотный Cr(ОН)2

Cr(ОН)3 Н2CrО4 основание амфот. гидроксид кислота

Для металлов побочных подгрупп, проявляющих несколько степеней окисления, с увеличением с/о, усиливается кислотный и ослабевает основной характер оксидов и гидроксидов:

Соединения металлов

+1 +2

Li, Na, K, Ag.. Mg, Ca, Sr, Ba, Fe, Ni …

Основные М2О МО

Мон м(он)2

+2 +3 +4

Be, Zn, Sn Al, Fe, Cr … Mn, Pb

Амфотерные МО М2О3 МО2

М(он)2 м(он)3 м(он)4

Н2мо2 нмо2 н2мо3

+4 +5 +6 +7

Sn V Cr Mn

Кислотные МО2 М2О5 МО3 М2О7

Н2мо3 нмо3 н2мо4 нмо4

с/о М

с/о М

Примеры М

Примеры М

Оксиды и их свойства

Оксиды и их свойства

Гидроксиды

Гидроксиды

Основания

Кислоты

_

+

Польза и вред металлов для человека

Нельзя допустить, чтобы люди направляли на свое собственное уничтожение те силы природы, которые они сумели открыть и покорить. Ф. Жолио-Кюри

Кадмий – накапливаясь в почках, приводит к гипертонии, снижению иммунитета, слабоумию. Содержится в табачном дыме, питьевой воде, загрязненном воздухе

Кальций – основа структурной костной ткани организма человека. Самое необходимое для человека минеральное вещество.

Алюминий – старческое слабоумие, нарушение вазомоторных реакций, анемия, заболевание почек и печени. Пищевая фольга, посуда, пивные банки.

Медь - играет важную роль в обеспечении иммунной защиты, в том числе противорадиационной и противораковой, участвует в энергетическом обмене и кроветворении, в образовании защитного пигмента кожи меланина

Свинец - нарушение мозговой деятельности, раковые заболевания, нарушение детородной функции у женщин. Загрязненный воздух – выхлопные газы автомобилей

Железо - необходимо для жизни, для образования гемоглобина (красных кровяных телец), миоглобина (красный пигмент в мышцах) и некоторых ферментов

Почему алюминиевую посуду нельзя мыть содой

Na2CO3

Напишите реакции взаимодействия магния с кислородом, хлором, азотом,

водой, соляной кислотой, хлоридом меди(II) Напишите реакцию взаимодействия цинка с концентрированной серной кислотой при нагревании. Определите с какими из перечисленных веществ (H2SO4(p), H2SO4(к), MgCl2, CuSO4) при обычных условиях взаимодействует железо. Составьте уравнения возможных реакций, укажите в них окислитель и восстановитель, запишите процессы окисления и восстановления.

Домашнее задание: П.18,стр. 212-219, № 9-13

Спасибо за внимание