Загальна характеристика металів

Викладач хімії ВПУ №41 м.Тульчина

Майстер В.В.

МЕТАЛІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ В ПЕРІОДИЧНІЙ СИСТЕМІ

БУДОВА АТОМІВ МЕТАЛІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ

Атоми металічних елементів під час хімічних реакцій віддають електрони, перетворюючись на позитивно заряджені йони – катіони.

Класифікація металів

Кольорові метали

Чорні метали

Чорні найчастіше мають темно-сірий колір,блиск

​

Fe,Co,Ni,Mn

Кольорові мають характерний колір (червоний ,жовтий,білий)

Al,Zn,Cr,Pb,Cu,Mg,Ti,Sn,W,Pt,Pd,Au,Ag,Hg

МЕТАЛИ

Металічний зв’язок виникає під час взаємодії вільних електронів з позитивно зарядженими йонами металічних елементів, що розміщуються у вузлах кристалічних граток.

а) кубічні об`ємноцентровані; б) кубічні гранецентровані в) гексагональні

МЕТАЛІЧНИЙ ЗВ`ЯЗОК

Моделі кристалічних граток металів

характерний для всіх металів. Як правило метали – сірого або білого кольору, однак є і забарвлені метали: мідь – червона, золото – жовте. Часто на повітрі метали вкриваються оксидною плівкою і втрачають блиск.

1.Металічний блиск

ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

рідкий(Hg)

твердий

2.АГРЕГАТНИЙ СТАН

3. ПЛАСТИЧНІСТЬ ТА КОВКІСТЬ

Пластичність-здатність необоротно деформуватись під дією механічних навантажень�Пластичність обумовлена будовою металічної гратки

Вплив складу

• Найбільшу пластичність мають чисті метали.
• Сплави – тверді розчини – звичайно більш пластичні, ніж сплави, що утворюють хімічні сполуки.
• Компоненти сплаву також впливають на його пластичність.

​

Вплив температури

З підвищенням температури нагрівання пластичність металів звичайно зростає, а міцність зменшується. Однак в вуглецевих сталях при температурах 100...400°С пластичність зменшується, а міцність зростає. Цей інтервал температур називають зоною крихкості чи синьоламкості сталі, наявність якої пояснюється випаданням дрібних часток карбідів по площинах ковзання при деформації.

​

Густина металів зменшується зі зменшенням атомної маси елемента і збільшенням атомного радіуса. Найлегший метал – літій (густина 0,53 г/см³), найважчий – осмій (густина 22,5 г/см).

Легкі метали – густина < 5 г/см³

Важкі метали – густина > 5 г/см³

​

Електропровідність металів зумовлена наявністю в кристалічних гратках рухливих електронів, які навіть при невеликій різниці потенціалів рухаються від негативного полюса до позитивного. За звичайних умов найкраще електричний струм проводять срібло і мідь, найгірше – свинець і ртуть.

Теплопровідність визначається тими ж факторами, що й електропровідність. Найкраще тепло проводить срібло, найгірше – бісмут і ртуть

Температури плавлення і кипіння. За звичайних умов метали – тверді речовини (за винятком Hg). Температури плавлення змінюються у широких межах – від –39 ⁰С у Hg до 3420 ⁰С у W. Температури кипіння металі дуже високі (у Pt 4350 ⁰С, у Cu 2877 ⁰С). У періодичній системі зі зростанням порядкового номера елемента металу в періоді зростають температури плавлення та кипіння.

Ag

Cu

Au

Al

Zn

Fe

Pb

Hg

Поширення в природі

Деякі метали трапляються у природі у вільному стані (самородні), але найчастіше – у зв’язаному. У самородному стані можуть існувати малоактивні метали. Решта металів зустрічаються лише у формі природних сполук – мінералів. Так, Ферум міститься у мінералах: гематиті Fe₂O₃, магнетиті Fe₃O₄, лимоніті 2Fe₂O₃∙3H₂O, Купрум – халькопіриті CuFeS, мідному блиску Cu₂S, Алюміній – бокситі Al₂O₃∙4H₂O, корунді Al₂O₃ тощо.

Самородні метали

Залежно від складу основного мінералу, розрізняють руди:

• оксидні – Cu₂O (куприт), Fe₂O₃ (гематит), Al₂O₃ (корунд);
• сульфідні – FeS₂ (пірит), мідний блиск (Cu₂S), кіновар (HgS);
• хлоридні – сильвініт (KCl∙NaCl), карналіт (KCl∙MgCl₂∙6H₂O);
• карбонатні – кальцит (CaCO₃), малахіт ([CuOH]₂CO₃), магнезит (MgCO₃).

природні сполуки металів, з яких технологічно можливо та економічно доцільно добувати метал називають рудами

Металічні руди

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ

Метали мають відновні властивості. Метали як відновники вступають в реакції з різними окисниками, серед яких можуть бути прості речовини, кислоти, солі менш активних металів і деякі інші сполуки.

Дія деяких неметалів на метали (активність неметалів-окисників зменшується зверху вниз)

1. Галогени утворюють галогеніди – солі відповідних безоксигенових кислот:

 2Fe + 3Cl₂ = FeCl₃

2. Оксиген утворює оксиди (з Au і Pt не реагує), з лужними металами – пероксиди:

                    4Al + 3O₂ = Al₂O₃, 2Na + O₂ = Na₂O₂

3.Сульфур утворює сульфіди – солі сульфідної кислоти (з деякими металами не реагує навіть при нагріванні)

  Fe + S = FeS

4.Гідроген з лужними і лужноземельними металами утворює гідриди:

 Са + Н₂ = СаН₂

5.Нітроген утворює нітриди з лужними і лужноземельними металами:

         3Mg + N₂ = Mg₃N₂

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ

Дія води на метали

З водою за звичайних умов реагують лише лужні і лужноземельні метали з утворенням відповідних гідроксидів і виділенням водню:

             2Na + 2Н₂О = 2NaОН + Н₂

При високих температурах з водою реагують більшість металів:

2Fe + 6Н₂О = 2Fe(ОН)₃ + 3Н₂

Дія кислот на метали

З кислотами-неокисниками (галогеноводні, сульфідна, розбавлена сульфатна) реагують активні метали, розташовані у ряду стандартних електродних потенціалів до водню з утворенням відповідних солей і водню:

​

Fe + 2НCl = FeCl₂ + Н₂.

У такі реакції не вступають метали, вкриті захисною плівкою (берилій, алюміній, ніобій, тантал).

Концентровані нітратна і сульфатна кислоти реагують з більшістю металів. Продукти їх взаємодії з металами розглянуті при вивченні хімічних властивостей відповідних кислот.

Дія лугів на метали

За звичайних умов з лугами реагують лише амфотерні метали – берилій, алюміній, цинк, олово, свинець:

2Al + 6NaOH + 6H₂O = 2Na₃[Al(OH)₆] + 3H₂

​