Общие физические свойства и строение металлов

Для металлов характерны несколько общих физических свойств: пластичность, металлический блеск, способность проводить электрический ток и тепло.

Учитель: Общие физические свойства металлов объясняются наличием свободных электронов. Однако у металлов, наряду с общими, есть и специфические физические свойства.

 

Учитель: Специфические физические свойства обусловлены, различными типами металлических кристаллических решеток. (Демонстрирует различные типы металлических кристаллических решёток).

 Это связано с особенностями строения атомов металлических элементов главных и побочных подгрупп и особенностями металлической кристаллической решётки.

Пластичность: Аu, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe (уменьшается).

Электро- и теплопроводность: Ag, Cu, Аu, Al, Fe (уменьшается).

Металлы классифицируют по:

а) плотностиб) температурам плавления в) твёрдости г) отношению к магнитному полю.

Металлы - это вещества, обладающие высокой электропроводностью и теплопроводностью, ковкостью, пластичностью и металлическим блеском.

Учитель: Все металлы делятся на две большие группы:
         Черные металлы

Имеют темно-серый цвет, большую плотность, высокую температуру плавления и относительно высокую твердость.
Типичным представителем черных металлов является железо.

        Цветные металлы

Имеют характерную окраску: красную, желтую, белую; обладают большой пластичностью, малой твердостью, относительно низкой температурой плавления.
Типичным представителем цветных металлов является медь.

В зависимости от своей плотности металлы делятся на:

Легкие (плотность не более 5 г/см)

К легким металлам относятся: литий, натрий, калий, магний, кальций, цезий, алюминий, барий.
Самый легкий металл — литий, плотность 0.534 г/см3.

Тяжелые (плотность больше 5 г/см3).

К тяжелым металлам относятся: цинк, медь, железо, олово, свинец, серебро,

 золото, ртуть и др.
Самый тяжелый металл — осмий, плотность 22,5 г/см3.
Среди металлов есть очень легкие и довольно тяжелые: плотность такого металла, как литий, в 2 раза меньше плотности воды, его кусочки не утонут в воде, а плотность свинца, золота и осмия – более чем в одиннадцать, девятнадцать, двадцать два раза больше плотности воды!
Металлы различаются по своей твердости:
— мягкие: режутся даже ножом (натрий, калий, индий);
— твердые: металлы сравниваются по твердости с алмазом, твердость

которого равна 10.

Хром — самый твердый металл, режет стекло.
В зависимости от температуры плавления металлы условно делятся на:
1. Легкоплавкие (температура плавления до 1539°С).
К легкоплавким металлам относятся: ртуть — температура плавления —38,9°С; галлий — температура плавления 29,78°С; цезий — температура плавления 28,5°С; и другие металлы.
2. Тугоплавкие (температура плавления выше 1539 С).
К тугоплавким металлам относятся: хром — температура плавления 1890°С; молибден — температура плавления 2620°С; ванадий — температура плавления 1900°С; тантал — температура плавления 3015°С; и многие другие металлы.
Самый тугоплавкий металл вольфрам — температура плавления 3420°С.

 

Прекрасный пример исключительных пластических способностей демонстрирует золото: из кусочка этого драгоценного металла весом всего в один грамм может быть получена проволока длиной в 3 км

Ряд стандартных электродных потенциалов металлов. Распространение в природе.

  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 являются в водном растворе его ионы.

Подавляющее большинство металлов находится в природе в виде соединений, лишь немногие встречаются в самородном состоянии (золото и платина – исключительно в самородном, самый большой самородок из золота – 112 кг; серебро и медь – в самородном состоянии и в виде соединений, самые большой самородок серебра – 13,5 т, меди – 420 т; иногда в самородном состоянии встречается ртуть).

Общие химические свойства

В химических реакциях атомы металлов отдают электроны, превращаясь в положительно заряженные ионы:

Ме⁰ – ne = Me⁺ⁿ (процесс окисления)

Восстановитель

 

По своим химическим свойствам все металлы являются восстановителями, все они сравнительно легко отдают валентные электроны, переходят в положительно заряженные ионы, то есть окисляются. Восстановительную активность металла в химических реакциях, протекающих в водных растворах, отражает его положение в электрохимическом ряду напряжений металлов, или ряду стандартных электродных потенциалов металлов.

 

Чем левее стоит металл в ряду стандартных электродных потенциалов, тем более сильным восстановителем он является, самый сильный восстановитель – металлический литий, золото – самый слабый, и, наоборот, ион золото (III) – самый сильный окислитель, литий (I) – самый слабый.

Каждый металл способен восстанавливать из солей в растворе те металлы, которые стоят в ряду напряжений после него, например, железо может вытеснять медь из растворов ее солей,т.е более активный Ме вытеснит менее активный Ме из солей. Однако следует помнить, что металлы щелочных и щелочно-земельных металлов будут взаимодействовать непосредственно с водой.

Металлы, стоящее в ряду напряжений левее водорода, способны вытеснять его из растворов разбавленных кислот, при этом растворяться в них.

 

Восстановительная активность металла не всегда соответствует его положению в периодической системе, потому что при определении места металла в ряду учитывается не только его способность отдавать электроны, но и энергия, которая затрачивается на разрушение кристаллической решетки металла, а также энергия, затрачиваемая на гидратацию ионов.

1. Взаимодействие Ме с простыми веществами:

А. Al + 3 Br₂ = AlBr₃ + Q

Б.Горение магния на воздухе

2Mg + O2 = 2MgO

Горение железа кислороде»; «Взаимодействие железа с серой»;

«Взаимодействие сурьмы, меди и железа с хлором » сам-но записать ОВР ур-ния

Учитель: Рассмотрим взаимодействие Ме со сложными веществами. По степени активности металлы располагают в ряд напряжений, в котором металлы расположены в порядке убывания их восстановительных свойств и усиления окислительных свойств их ионов.

2. Взаимодействие металлов со сложными веществами (водой, кислотами, оксидами и солями, органическими соединениями.)

А. Взаимодействие металлов с водой с образованием основания и водорода.

К,Са, Na,Ва -при обычной t

С образованием оксида и водорода

Mg,Zn,Fe, Ni, Sn, Pb – при нагревании

Ме после Н  с водой не реагируют