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
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).
Літій, натрій та калій – єдині метали, легші за воду.
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.
Електро-, теплопровідніссть зменшується
Ag
Cu
Au
Al
Zn
Fe
Pb
Hg
Температура плавлення
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:
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.
Al, Be, Mg, Ca, Li, Na, K, Rb, Cs
відновна властивість збільшується
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