Металлы .
Металлы (от лат. metallum – шахта, рудник): группа элементов, обладающая характерными металлическими свойствами, такими как высокие электро- и теплопроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск.
Химические свойства металлов Все металлы проявляют только восстановительные свойства Атомы металлов легко отдают электроны внешнего (а некоторые – и предвнешнего) электронного слоя, превращаясь в положительные ионы. Металлы имеют большой атомный радиус и малое число электронов (от 1 до 3) на внешнем слое. Исключение: Ge, Sn, Pb ─ 4 электрона; Sb, Bi ─ 5 электронов; Po ─ 6 электронов
МЕТАЛЛЫ В ПРИРОДЕ Металлы в природе встречаются в 3 -х формах: 1. В свободном виде 2. Как в свободном, так и в виде соединений 3. Только в виде соединений Только в соединениях Li K Na Mg Mn Zn Как в свободном так и в виде соединений Ca Ni Al Cr Sn Pb Главным образом в виде соединений Cu Ag Hg Только в свободном виде Au Самый распространённый металл на Земле – алюминий(более 8% от земной коры). Pt
Характеристика элемента – металла по положению в ПСХЭ Д. И. Менделеева Li B Fr At 1. Металлы находятся в I-III группе главной подгруппе (искл. H -1 e, Hе-2 e, B-3 e), а также в I-VIII группах побочной подгруппе. 2. На внешнем энергетическом уровне у металлов от 1 до 3 -х электронов. 3. Ме 0 - п е = Ме+п (окисление) восстановитель 4. Степень окисления металла: 0, +1, +2, +3 (низшая) +4, +5, +6, +7, +8 (высшая)
Изменение металлических свойств в ПСХЭ В группах: металлические свойства усиливаются причина: 1. увеличивается заряд ядра, 2. число электронов на внешнем э. у. не изменяется 3. радиус атома увеличивается В периодах: металлические свойства уменьшаются причина: 1. увеличивается заряд ядра 2. число электронов на внешнем э. у. увеличивается 3. радиус атома уменьшается
Физические свойства металлов теплопроводность твёрдость плотность Ме металлический пластичность блеск и ковкость электропроводность
Физические свойства металлов (продолжение) Физические свойства металлов: пластичность, металлический блеск, теплопроводность и электропроводность обусловлены наличием в кристаллической решётке металлов свободных электронов - «электронный газ» .
Общие физические свойства металлов Пластичность – способность изменять свою форму при ударе, прокатываться в тонкие листы, вытягиваться в проволоку. Электропроводность – при нагревании уменьшается (колебание ионов Физические свойства объясняются особым строением кристаллической решетки (свободные электроны – «электронный газ» ) затрудняется движение электронов) Теплопроводность – закономерность та же. За счет движения свободных электронов быстрое выравнивание температуры в массе металла Металлический блеск – хорошо отражают световые лучи. Плотность – самый легкий литий, самый тяжелый - осмий Температура плавления, С – цезий (28, 6), галлий (30) – плавятся на ладони руки, вольфрам (3410) Твердость – самый твердый – хром (режет стекло), самые мягкие – калий, рубидий, цезий (легко режутся ножом).
Металлы - «рекордсмены» W - самый тугоплавкий Ag - самый электропроводный Li - самый лёгкий AI - самый распространённый Cs - самый легкоплавкий Au - лучший катализатор Cr - самый твёрдый Os - самый тяжёлый
Взаимодействие металлов с кислородом O O +1 -2 o o +2 -2 o o +1 -1 4 Li + O 2 → 2 Li 2 O 2 Mg + O 2 = 2 Mg. O Активные металлы 2 Na + O 2 → o 2 O 2 Na t Na 2 O 2 + O 2 → 2 Na 2 O 2 + 2 CO 2 = 2 Na 2 CO 3 + O 2↑ (В подводных лодках регенерирует О 2↑) o o o t +3 -2 o 2 Al O O 2 → 2 3 o t 4 Al + o 3 Fe + 2 O 2 = Fe 3 O 4 Малоактивные металлы
Взаимодействие металлов с галогенами o o +1 -1 2 Na + Cl 2 → 2 Na. Cl o +3 -1 o +5 -1 2 Sb + 2 Cl 2 → 2 Sb. Cl 3 2 Sb + 5 Cl 2 → 2 Sb. Cl 5 o o +3 -1 2 Fe + 3 Cl 2 → 2 Fe. Cl 3 Поваренная соль Взаимодействие металлов с водой Взаимодействие металлов с серой o o +2 -2 Fe + S → Fe. S o o H 2 O +3 o +1 +1 -1 o 2 Me + 2 H 2 O = 2 Me. OH + H 2 (Щелочные и щелочно-земельные металлы) -2 2 Al + 3 S → Al 2 S 3 o +1 o t 3 Fe + 4 H 2 O → Fe 3 O 4 + 4 H 2↑ (малоактивные)
Взаимодействие металлов с кислотами o o +1 -1 +2 -1 o Zn + 2 HCl → Zn. Cl 2 + H 2 o + +2 o Zn + 2 H → Zn + H 2 o + 2+ o 2 CH 3 COOH + Zn → (CH 3 COO)2 Zn + H 2 o + 2+ +1 o 2 C 2 H 5 OH + 2 Na → 2 C 2 H 5 ONa + H 2↑ +1 o 2 C 6 H 5 OH + 2 Na → 2 C 6 H 5 ONa + H 2 o Zn + 2 H → Zn + H 2↑ Взаимодействие металлов с солями Fe + Cu. SO 4 → Cu↓ +Fe. SO 4 o 2+ Fe + Cu → Cu + Fe (окислительно-восстановительная реакция) o Cu + 2 Ag. NO 3 → Cu(NO 3)2 + 2 Ag↓ o + 2+ o Cu + 2 Ag → Cu + Ag↓
Металлотермия 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. o +3 +3 o 2 Al + Cr 2 O 3 = Al 2 O 3 + 2 Cr
Коррозия металлов Самопроизвольное разрушение металлов и сплавов под воздействием окружающей среды. (от лат. сorrosio - разъедать) Электрохимическая коррозия Разрушение металла под воздействием возникающих в коррозионной среде гальванических элементов o 2+ Fe – 2 e → Fe (на железе) + o 2 H + 2 e → H 2 (на меди) o + 2+ o Fe + 2 H → Fe + H 2↑ Химическая коррозия Взаимодействие поверхности металла с коррозионно-активной средой , не сопровождающееся возникновением электрохимических процессов на границе фаз 4 Fe + 3 O 2 + 6 H 2 O = 4 Fe(OH)3↓
Памятник Ю. А. Гагарину в Москве, выполненный из титана Защита от коррозии В зависимости от причин, вызывающих коррозию, различают следующие методы защиты: 1. Защитные покрытия. Для изоляции металла от окружающей среды на него наносят различного рода покрытия: лаки, краски, эмали. 2. Обработка внешней среды, в которой протекает коррозия. Для максимального замедления процесса коррозии в окружающую среду вводят ингибиторы. (Fe +H 2 SO 4 – добавляют HNO 3) 3. Электрохимическая защита – протекторная и катодная. Протекторная – защищаемое от коррозии изделие соединяют с металлическим ломом из более электроотрицательного металла (протекторная). Катодная – защищаемая конструкция, находящаяся в электролите (почвенная вода), подсоединяется к катоду внешнего источника тока. 4. Покрытие слоем другого металла (Au, Ag, Cr, Ni, Zn. Sn- или Pb-лужение). 5. Использование нержавеющих сплавов (хрома, никеля, титана).
Польза и вред металлов для человека _ + Кальций Кадмий Медь - Алюминий – старческое слабоумие, – основа структурной костной ткани организма человека. Самое необходимое для человека минеральное вещество. 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 – накапливаясь в почках, приводит к гипертонии, снижению иммунитета, слабоумию. Содержится в табачном дыме, питьевой воде, загрязненном воздухе нарушение вазомоторных реакций, анемия, заболевание почек и печени. Пищевая фольга, посуда, пивные банки. 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 Нельзя допустить, чтобы люди направляли на свое собственное уничтожение те силы природы, которые они сумели открыть и покорить. Ф. Жолио-Кюри
Общие химические свойства металлов Сильные восстановители С простыми веществами 1. С кислородом (оксиды, Со сложными веществами 1. пероксиды, надпероксиды) 2. С галогенами (фториды, 2. хлориды, бромиды, иодиды) 3. С азотом (нитриды) 4. С фосфором (фосфиды) 5. С водородом (гидриды) 3. С кислотами: МЕ + кислота = соль + водород (не брать азотную и серную кислоты, металлы после водорода в ряду напряжений металлов) С водой а) активные металлы – гидроксиды и водород б) металлы средней активности – оксиды и водород (при нагревании) в) неактивные металлы – не реагируют С солями – более активный металл вытесняет менее активный из его соли