Suurin osa metalleista on jaksollisessa taulukossa. L.p.vanova, kemian opettaja Novinsky-yliopistossa (Astrahanin alue). Metallien yleiset kemialliset ominaisuudet

1. Mitkä metalliatomien rakenteen ominaisuudet määräävät niiden pelkistävät ominaisuudet?

Metallien pelkistävät ominaisuudet määräytyvät kyvyn luovuttaa elektroneja ulkokerroksesta. Mitä helpommin atomi luovuttaa elektroneja ulkokerrokseen, sitä vahvempi pelkistysaine se on.

2. Nimeä kemiallinen alkuaine, joka muodostaa yksinkertaisen aineen - eniten aktiivista metallia. Perustele valintasi.

Aktiivisin metalli on francium (Fr).

Francium luovuttaa helpoimmin elektronin ulkokerrokseen. Sillä on suurin atomisäde, joten atomiytimen vuorovaikutuksen energia ulomman kanssa elektronikuori pieni.

3. Miten väite, että metallit osoittavat vain pelkistäviä ominaisuuksia ja siksi hapettavat samaan aikaan, sopii yhteen prosessin kanssa, joka voidaan heijastaa käyttämällä yhtälöä: Nimeä tämä prosessi. Missä kemiallisen alkuaineen olemassaolon muodoissa kupari esiintyy? Mihin olemassaolon muotoon kemiallisia alkuaineita Onko yllä oleva väite oikein?

Metalleilla on pelkistäviä ominaisuuksia nolla astetta hapettuminen, ts. metalli itsessään voi olla vain pelkistävä aine. Yllä oleva prosessi on esimerkki Cu2+:n hapettamisesta Cu0:ksi. Tässä esimerkissä kupari toimii kationina.

Johdanto

Metallit ovat yksinkertaisia ​​aineita, joilla on normaaleissa olosuhteissa tunnusomaisia ​​ominaisuuksia: korkea sähkön- ja lämmönjohtavuus, kyky heijastaa valoa hyvin (mikä aiheuttaa niiden kirkkauden ja opasiteetin), kyky ottaa haluttu muoto ulkoisten voimien vaikutuksesta (plastisuus). Metalleille on toinen määritelmä - nämä ovat kemiallisia alkuaineita, joille on ominaista kyky luovuttaa ulkoisia (valenssi)elektroneja.

Kaikista tunnetuista kemiallisista alkuaineista noin 90 on metalleja. Useimmat epäorgaaniset yhdisteet ovat metalliyhdisteitä.

Metallien luokittelutyyppejä on useita. Selkein on metallien luokitus niiden aseman mukaan jaksollisessa kemiallisten alkuaineiden järjestelmässä - kemiallinen luokitus.

Jos jaksollisen taulukon "pitässä" versiossa vedetään suora viiva elementtien boori ja astatiini läpi, metallit sijaitsevat tämän viivan vasemmalla puolella ja ei-metallit sen oikealla puolella.

Atomin rakenteen kannalta metallit jaetaan intransitiivisiin ja siirtymävaiheisiin. Ei-siirtymämetallit sijaitsevat jaksollisen järjestelmän pääalaryhmissä ja niille on tunnusomaista se, että niiden atomeissa tapahtuu peräkkäinen elektronitasojen s ja p täyttö. Ei-siirtymämetallit sisältävät 22 alkuainetta pääalaryhmistä a: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb , Sb, Bi, Po.

Siirtymämetallit sijaitsevat sivualaryhmissä ja niille on ominaista d - tai f-elektronisten tasojen täyttö. D-alkuaineisiin kuuluu 37 toissijaisten alaryhmien b metallia: Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Sc, Y, La, Ac, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo , W, Sg, Mn, Tc, Re, Bh, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Hs, Mt.

F-elementtejä ovat 14 lantanidia (Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) ja 14 aktinidiä (Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr).

Siirtymämetalleista erotetaan myös harvinaiset maametallit (Sc, Y, La ja lantanidit), platinametallit (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt), transuraanimetallit (Np ja alkuaineet, joilla on suurempi atomimassa).

Kemian lisäksi on olemassa myös, vaikkakaan ei yleisesti hyväksytty, mutta pitkään vakiintunut metallien tekninen luokitus. Se ei ole yhtä loogista kuin kemiallinen - se perustuu yhteen tai toiseen metallin käytännössä tärkeään ominaisuuteen. Rauta ja siihen perustuvat seokset luokitellaan rautametalleiksi, kaikki muut metallit ovat ei-rautapitoisia. On kevyitä (Li, Be, Mg, Ti jne.) ja raskasmetalleja (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Hg, Sn, Pb jne.) sekä tulenkestäviä ( Ti, Zr , Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Re), jalometallit (Ag, Au, platinametallit) ja radioaktiiviset (U, Th, Np, Pu jne.) metallit. Geokemiassa erotetaan myös sironneet (Ga, Ge, Hf, Re jne.) ja harvinaiset (Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Re jne.) metallit. Kuten näet, ryhmien välillä ei ole selkeitä rajoja.

Historiallinen viittaus

Huolimatta siitä, että ihmisyhteiskunnan elämä ilman metalleja on mahdotonta, kukaan ei tiedä tarkalleen milloin ja miten henkilö alkoi käyttää niitä. Vanhimmat meille tulleet kirjoitukset kertovat primitiivisistä työpajoista, joissa sulatettiin metallia ja valmistettiin siitä tuotteita. Tämä tarkoittaa, että ihminen hallitsi metallit aikaisemmin kuin kirjoittaminen. Muinaisia ​​asutuksia kaivaessaan arkeologit löytävät työ- ja metsästystyökaluja, joita ihmiset käyttivät niinä kaukaisina aikoina - veitsiä, kirveitä, nuolenpäitä, neuloja, kalakoukkuja ja paljon muuta. Mitä vanhemmat siirtokunnat olivat, sitä karkeampia ja alkeellisempia olivat ihmisten käsien tuotteet. Vanhimmat metallituotteet löydettiin noin 8 tuhatta vuotta sitten olemassa olevien siirtokuntien kaivauksissa. Nämä olivat pääasiassa kullasta ja hopeasta tehtyjä koruja sekä kuparista valmistettuja nuolenkärkiä ja keihäitä.

Kreikan sana "metallon" tarkoitti alun perin kaivoksia, kaivoksia, joten termi "metalli" tuli. Muinaisina aikoina uskottiin, että metallia oli vain 7: kulta, hopea, kupari, tina, lyijy, rauta ja elohopea. Tämä luku korreloi tuolloin tunnettujen planeettojen lukumäärän kanssa - Aurinko (kulta), Kuu (hopea), Venus (kupari), Jupiter (tina), Saturnus (lyijy), Mars (rauta), Merkurius (elohopea) (katso kuva ). Alkemiallisten käsitteiden mukaan metallit syntyivät maan suolistosta planeettojen säteiden vaikutuksesta ja paranivat vähitellen muuttuen kullaksi.

Ihminen hallitsi ensin alkuperäiset metallit - kulta, hopea, elohopea. Ensimmäinen keinotekoisesti saatu metalli oli kupari, sitten oli mahdollista hallita kuparilejeeringin valmistus suolaamalla - pronssia ja vasta myöhemmin - rautaa. Vuonna 1556 Saksassa julkaistiin saksalaisen metallurgin G. Agricolan kirja "Kaivosta ja metallurgiasta" - ensimmäinen meille tullut yksityiskohtainen opas metallien saamiseksi. Totta, tuolloin lyijyä, tinaa ja vismuttia pidettiin edelleen saman metallin lajikkeina. Vuonna 1789 ranskalainen kemisti A. Lavoisier antoi kemian käsikirjassaan luettelon yksinkertaisista aineista, jotka sisälsivät kaikki tuolloin tunnetut metallit - antimoni, hopea, vismutti, koboltti, tina, rauta, mangaani, nikkeli, kulta, platina , lyijyä, volframia ja sinkkiä. Kemiallisten tutkimusmenetelmien kehittymisen myötä tunnettujen metallien määrä alkoi kasvaa nopeasti. 1700-luvulla 1800-luvulla löydettiin 14 metallia. - 38, 1900-luvulla. - 25 metallia. 1800-luvun ensimmäisellä puoliskolla platinasatelliitteja löydettiin, alkali- ja maa-alkalimetalleja saatiin elektrolyysillä. Vuosisadan puolivälissä spektrianalyysillä löydettiin cesium, rubidium, tallium ja indium. D. I. Mendelejevin jaksollisen lakinsa perusteella ennustamien metallien (nämä ovat gallium, skandium ja germanium) olemassaolo vahvistettiin loistavasti. Radioaktiivisuuden löytö 1800-luvun lopulla. johti radioaktiivisten metallien etsimiseen. Lopuksi ydinmuunnosmenetelmällä 1900-luvun puolivälissä. saatiin radioaktiivisia metalleja, joita ei esiinny luonnossa, erityisesti transuraanialkuaineita.

Metallien fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet.

Kaikki metallit ovat kiinteitä aineita (paitsi elohopea, joka on nestemäistä normaaleissa olosuhteissa), ne eroavat ei-metalleista erityisellä sidoksella (metallisidos). Valenssielektronit ovat löyhästi sidottu tiettyyn atomiin, ja jokaisen metallin sisällä on niin sanottu elektronikaasu. Useimmilla metalleilla on kiderakenne, ja metallia voidaan pitää positiivisten ionien (kationien) "jäykkänä" kidehilana. Nämä elektronit voivat liikkua enemmän tai vähemmän metallin ympärillä. Ne kompensoivat kationien välisiä hylkäysvoimia ja sitovat ne siten tiiviiksi kappaleeksi.

Kaikilla metalleilla on korkea sähkönjohtavuus (eli ne ovat johtimia, toisin kuin ei-dielektriset epämetallit), erityisesti kupari, hopea, kulta, elohopea ja alumiini; metallien lämmönjohtavuus on myös korkea. Monien metallien erottuva ominaisuus on niiden sitkeys (muovattavuus), minkä seurauksena ne voidaan rullata ohuiksi levyiksi (folio) ja vetää langaksi (tina, alumiini jne.), mutta on myös melko hauraita metalleja ( sinkki, antimoni, vismutti).

Teollisuudessa ei usein käytetä puhtaita metalleja, vaan niiden seoksia, joita kutsutaan lejeeringeiksi. Seoksessa yhden komponentin ominaisuudet täydentävät yleensä onnistuneesti toisen komponentin ominaisuuksia. Joten kuparilla on alhainen kovuus ja siitä on vähän hyötyä koneenosien valmistuksessa, kun taas kupari-sinkkiseokset, joita kutsutaan messingiksi, ovat jo melko kovia ja niitä käytetään laajalti koneenrakennuksessa. Alumiinilla on hyvä sitkeys ja riittävä keveys (pieni tiheys), mutta se on liian pehmeää. Sen perusteella valmistetaan ayuraalumiinin (duralumiini) seos, joka sisältää kuparia, magnesiumia ja mangaania. Duralumiini saavuttaa korkean kovuuden menettämättä alumiininsa ominaisuuksia ja sitä käytetään siksi lentotekniikassa. Raudan ja hiilen seokset (ja muiden metallien lisäykset) ovat hyvin tunnettuja valurautaa ja terästä.

Metallien tiheys vaihtelee suuresti: litiumilla se on lähes puolet veden tiheydestä (0,53 g/cm3), kun taas osmiumilla se on yli 20 kertaa suurempi (22,61 g/cm3). Metallit eroavat myös kovuudeltaan. Pehmeimmät - alkalimetallit, ne leikataan helposti veitsellä; kovin metalli - kromi - leikkaa lasia. Metallien sulamispisteiden ero on suuri: elohopea on nestettä normaaleissa olosuhteissa, cesium ja gallium sulavat ihmiskehon lämpötilassa, ja tulenkestävimmän metallin, volframin, sulamispiste on 3380 ° C. Metallit, joiden sulamispiste on yli 1000 °C, luokitellaan tulenkestäviksi metalleiksi, alle - sulaviksi. Korkeissa lämpötiloissa metallit pystyvät emittoimaan elektroneja, joita käytetään elektroniikassa ja lämpösähköisissä generaattoreissa lämpöenergian suoraan muuntamiseen sähköenergiaksi. Rauta, koboltti, nikkeli ja gadolinium pystyvät magneettikenttään asettamisen jälkeen ylläpitämään pysyvästi magnetoitumistilan.

Metalleilla on myös joitain kemiallisia ominaisuuksia. Metalliatomit luovuttavat valenssielektroneja suhteellisen helposti ja siirtyvät positiivisesti varautuneiksi ioneiksi. Siksi metallit ovat pelkistäviä aineita. Tämä on itse asiassa heidän tärkein ja yleisin kemiallinen ominaisuus.

On selvää, että metallit pelkistysaineina reagoivat erilaisten hapettimien kanssa, joiden joukossa voi olla yksinkertaisia ​​aineita, happoja, vähemmän aktiivisten metallien suoloja ja joitain muita yhdisteitä. Metalliyhdisteitä halogeenien kanssa kutsutaan halogenideiksi, rikin kanssa - sulfideiksi, typen kanssa - nitrideiksi, fosforin kanssa - fosfideiksi, hiilen kanssa - karbidiksi, piin kanssa - silisideiksi, booriborideiksi, vetyhydrideiksi jne. Monet näistä yhdisteistä löysi tärkeitä sovelluksia uudessa tekniikassa. Esimerkiksi metalliborideja käytetään radioelektroniikassa sekä ydintekniikassa neutronisäteilyä säätelevinä ja sitä vastaan ​​suojaavina materiaaleina.

Väkevien hapettavien happojen vaikutuksesta joihinkin metalleihin muodostuu myös stabiili oksidikalvo. Tätä ilmiötä kutsutaan passivoimiseksi. Joten väkevässä rikkihapossa metallit, kuten Be, Bi, Co, Fe, Mg ja Nb, passivoituvat (eivätkä reagoi sen kanssa), ja väkevässä typpihapossa - metallit Al, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb, Th ja U.

Mitä enemmän vasemmalla metallista tässä rivissä, sitä paremmat pelkistysominaisuudet sillä on, eli se hapettuu helpommin ja liukenee kationina, mutta sitä on vaikeampi saada talteen kationista kationin muodossa. vapaa valtio.

Yksi ei-metalli, vety, asetetaan sarjaan jännitteitä, koska tämän avulla voidaan määrittää, reagoiko tämä metalli happojen - ei-hapettavien aineiden kanssa vesiliuoksessa (tarkemmin sanottuna vetykationien H hapettavat sen +). Esimerkiksi sinkki reagoi kloorivetyhapon kanssa, koska jännitesarjassa se on vasemmalla (ennen) vetyä. Päinvastoin, kloorivetyhappo ei siirrä hopeaa liuokseen, koska se on jännitesarjassa vedyn oikealla (jälkeen). Metallit käyttäytyvät samalla tavalla laimeassa rikkihapossa. Metalleja, jotka ovat jännitteiden sarjassa vedyn jälkeen, kutsutaan jaloiksi (Ag, Pt, Au jne.)

Metallien ei-toivottu kemiallinen ominaisuus on niiden sähkökemiallinen korroosio, eli metallin aktiivinen tuhoutuminen (hapettuminen) joutuessaan kosketuksiin veden kanssa ja siihen liuenneen hapen vaikutuksesta (happikorroosio). Esimerkiksi rautatuotteiden korroosio vedessä on laajalti tunnettua.

Erityisen syövyttävä voi olla kahden erilaisen metallin kosketuspaikka - kosketuskorroosio. Yhden metallin, kuten Fe, ja toisen metallin, kuten Sn tai Cu, väliin laitettu veteen, syntyy galvaaninen pari. Elektronien virtaus siirtyy aktiivisemmasta metallista, joka on vasemmalla jännitesarjassa (Fe), vähemmän aktiiviselle metallille (Sn, Cu), ja aktiivisempi metalli tuhoutuu (syövyttää).

Tästä johtuen tölkkien tinattu pinta (tinattu rauta) ruostuu kosteassa tilassa säilytettynä ja huolimattomasti käsiteltäessä (rauta romahtaa nopeasti jo pienen naarmun ilmaantumisen jälkeen, jolloin rauta joutuu kosketuksiin kosteuden kanssa). Päinvastoin, rautakuhan galvanoitu pinta ei ruostu pitkään, koska vaikka naarmuja olisikin, se ei syövy rauta, vaan sinkki (aktiivisempi metalli kuin rauta).

Tietyn metallin korroosionkestävyys kasvaa, kun se päällystetään aktiivisemmalla metallilla tai kun ne sulatetaan; esimerkiksi raudan päällystäminen kromilla tai raudan seosten valmistaminen kromin kanssa eliminoi raudan korroosion. Kromipinnoitetulla raudalla ja kromia sisältävillä teräksillä (ruostumattomat teräkset) on korkea korroosionkestävyys.

Yleiset menetelmät metallien saamiseksi:

Elektrometallurgia, eli metallien saaminen sulatteiden (aktiivisimpien metallien) tai niiden suolojen liuosten elektrolyysillä;

Pyrometallurgia, eli metallien talteenotto malmeistaan ​​korkeassa lämpötilassa (esimerkiksi raudan valmistus masuuniprosessilla);

Hydrometallurgia eli metallien eristäminen niiden suolojen liuoksista aktiivisemmilla metalleilla (esimerkiksi kuparin valmistus CuSO4-liuoksesta syrjäyttämällä sinkkiä, rautaa

tai alumiini).

Luonnossa metalleja esiintyy joskus vapaassa muodossa, kuten natiivi elohopea, hopea ja kulta, ja useammin yhdisteiden muodossa (metallimalmit). Aktiivisimmat metallit ovat luonnollisesti läsnä maankuoressa vain sitoutuneessa muodossa.

Litium (kreikasta. Lithos - kivi), Li, jaksollisen järjestelmän alaryhmän Ia kemiallinen alkuaine; atomiluku 3, atomimassa 6,941; kuuluu alkalimetalleihin.

Maankuoren litiumia on 6,5-10-3 painoprosenttia. Sitä löydettiin yli 150 mineraalista, joista litiumia on noin 30. Tärkeimmät mineraalit ovat spodumeeni LiAl, lepidoliitti KLi1.5 Al1.5(F.0H)2 ja petaliitti (LiNa). Näiden mineraalien koostumus on monimutkainen, monet niistä kuuluvat alumiinisilikaattien luokkaan, joka on hyvin yleinen maankuoressa. Lupaavia raaka-ainelähteitä litiumin valmistukseen ovat suolapitoisten kerrostumien ja pohjaveden suolavedet (suolavesi). Suurimmat litiumyhdisteesiintymät ovat Kanadassa, Yhdysvalloissa, Chilessä, Zimbabwessa, Brasiliassa, Namibiassa ja Venäjällä.

Mielenkiintoista on, että spodumeenimineraali esiintyy luonnossa suurten kiteiden muodossa, jotka painavat useita tonneja. Ettan kaivokselta Yhdysvalloissa löydettiin 16 metriä pitkä ja 100 tonnia painava neulan muotoinen kide.

Ensimmäiset tiedot litiumista ovat peräisin vuodelta 1817. Ruotsalainen kemisti A. Arfvedson löysi petaliittia analysoidessaan siitä tuntemattoman alkalin. Arfvedsonin opettaja J. Berzelius antoi sille nimen "lition" (kreikan sanasta liteos - kivi), koska toisin kuin kalium- ja natriumhydroksidit, jotka saatiin kasvien tuhkasta, mineraalista löydettiin uusi alkali. Hän nimesi myös metallin, joka on tämän alkalin "perusta", litiumiksi. Vuonna 1818 englantilainen kemisti ja fyysikko G. Davy sai litiumia LiOH-hydroksidin elektrolyysillä.

Ominaisuudet. Litium on hopeanhohtoinen valkoinen metalli; sp. 180,54 °C, kp 1340 "C; kevyin kaikista metalleista, sen tiheys on 0,534 g / cm - se on 5 kertaa kevyempi kuin alumiini ja melkein kaksi kertaa kevyempi kuin vesi. Litium on pehmeää ja sitkeää. Litiumyhdisteet värjäävät liekin kauniin karmiininpunaiseksi Tätä erittäin herkkää menetelmää käytetään kvalitatiivisessa analyysissä litiumin havaitsemiseksi.

Litiumatomin ulomman elektronikerroksen konfiguraatio on 2s1 (s-elementti). Yhdisteissä sen hapetusaste on +1.

Litium on ensimmäinen sähkökemiallisessa jännitesarjassa ja syrjäyttää vetyä ei vain hapoista, vaan myös vedestä. Monet litiumin kemialliset reaktiot ovat kuitenkin vähemmän voimakkaita kuin muiden alkalimetallien.

Litium ei käytännössä reagoi ilman komponenttien kanssa ilman kosteutta huoneenlämpötilassa. Kuumennettaessa ilmassa yli 200 °C:n lämpötilaan muodostuu päätuotteeksi Li2O-oksidia (Li2O2-peroksidia on vain pieniä määriä). Kosteassa ilmassa se tuottaa pääasiassa Li3N-nitridiä, ilmankosteudessa yli 80 % - LiOH-hydroksidia ja Li2CO3-karbonaattia. Litiumnitridiä voidaan saada myös kuumentamalla metallia typpivirrassa (litium on yksi harvoista alkuaineista, jotka yhdistyvät suoraan typen kanssa): 6Li + N2 \u003d 2Li3N

Litium seostuu helposti lähes kaikkiin metalleihin ja liukenee hyvin elohopeaan. Se yhdistyy suoraan halogeeneihin (jodin kanssa - kuumennettaessa). 500 °C:ssa se reagoi vedyn kanssa muodostaen LiH-hydridiä, kun se on vuorovaikutuksessa veden, LiOH-hydroksidin, laimennettujen happojen, litiumsuolojen ja ammoniakin kanssa, LiNH2-amidia, esimerkiksi:

2Li + H2 = 2LiH

2Li + 2H2O = 2LiOH + H2

2Li + 2HF = 2LiF + H2

2Li + 2NH3 = 2LiNH2 + H2

LiH-hydridi - värittömiä kiteitä; käytetään kemian eri aloilla pelkistimenä. Vuorovaikutuksessa veden kanssa se vapauttaa suuren määrän vetyä (2 820 l H2:ta saadaan 1 kg:sta LiH:ta):

LiH + H2O = LiOH + H2

Tämä mahdollistaa LiH:n käytön vedyn lähteenä ilmapallojen ja pelastusvarusteiden (kummutettavat veneet, vyöt jne.) täyttämiseen sekä eräänlaisena "varastona" syttyvän vedyn varastointiin ja kuljettamiseen (tässä tapauksessa se on välttämätön LiH:n suojaamiseksi pienimmiltäkin kosteusjäämiltä).

Seoslitiumhydridejä käytetään laajasti orgaanisessa synteesissä, esimerkiksi litiumalumiinihydridi LiAlH4 on selektiivinen pelkistysaine. Se saadaan LiH:n vuorovaikutuksesta alumiinikloridin A1C13 kanssa

LiOH-hydroksidi on vahva emäs (alkali), sen vesiliuokset tuhoavat lasin, posliinin; nikkeli, hopea ja kulta kestävät sitä. LiOH:ta käytetään alkaliparistojen elektrolyytin lisäaineena, mikä lisää niiden käyttöikää 2-3 kertaa ja kapasiteettia 20 %. LiOH:iin ja orgaanisiin happoihin (erityisesti steariini- ja palmitiinihappoihin) perustuvia pakkasen- ja lämmönkestäviä rasvoja (litoleja) valmistetaan suojaamaan metalleja korroosiolta lämpötila-alueella -40 - +130 "C.

Litiumhydroksidia käytetään myös hiilidioksidin absorboijana kaasunaamareissa, sukellusveneissä, lentokoneissa ja avaruusaluksissa.

Kuitti ja hakemus. Litiumin valmistuksen raaka-aineena ovat sen suolat, joita uutetaan mineraaleista. Koostumuksesta riippuen mineraalit hajotetaan rikkihapolla H2SO4 (happomenetelmä) tai sintraamalla kalsiumoksidilla CaO ja sen karbonaatilla CaCO3 (emäksinen menetelmä), kaliumsulfaatilla K2SO4 (suolamenetelmä), kalsiumkarbonaatilla ja sen CaCl-kloridilla ( alkali-suolamenetelmä). Happomenetelmällä saadaan liuos sulfaattia Li2SO4 [jälkimmäinen vapautetaan epäpuhtauksista käsittelemällä kalsiumhydroksidilla Ca (OH) 2 ja sooda Na2 Co3]. Muilla mineraalien hajoamismenetelmillä muodostunut pilkku huuhtoutuu vedellä; samaan aikaan emäksisellä menetelmällä LiOH siirtyy liuokseen, suolaliuoksella Li 2SO4 ja alkalisuolamenetelmällä LiCl. Kaikki nämä menetelmät, paitsi emäksiset, mahdollistavat lopputuotteen saamisen Li2CO3-karbonaatin muodossa. jota käytetään suoraan tai lähteenä muiden litiumyhdisteiden synteesiin.

Litiummetalli saadaan elektrolyysillä sulasta LiCl:n ja kaliumkloridin KCl:n tai bariumkloridin BaCl2:n seoksesta ja puhdistetaan edelleen epäpuhtauksista.

Kiinnostus litiumia kohtaan on valtava. Tämä johtuu ensisijaisesti siitä, että se on tritiumin (raskas vetynuklidi) teollisen tuotannon lähde, joka on vetypommin pääkomponentti ja lämpöydinreaktorien pääpolttoaine. Nuklidin 6Li ja neutronien (neutraalit hiukkaset, joiden massaluku on 1) välillä suoritetaan lämpöydinreaktio; reaktiotuotteet - tritium 3H ja helium 4He:

63Li + 10n = 31H +42He

Metallurgiassa käytetään suuria määriä litiumia. 10 % litiumia sisältävä magnesiumseos on vahvempi ja kevyempi kuin itse magnesium. Alumiini ja litiumlejeeringit - skleron ja aeron, jotka sisältävät vain 0,1% litiumia keveyden lisäksi, niillä on korkea lujuus, sitkeys ja lisääntynyt korroosionkestävyys; niitä käytetään ilmailussa. 0,04 % litiumin lisääminen lyijy-kalsium-laakeriseoksiin lisää niiden kovuutta ja pienentää kitkakerrointa.

Litiumhalogenideja ja karbonaattia käytetään optisten, haponkestävien ja muiden erikoislasien sekä lämmönkestävän posliinin ja keramiikan, erilaisten lasitteiden ja emalien valmistuksessa.

Pienet litiummurut aiheuttavat kemiallisia palovammoja kostutetulle iholle ja silmiin. Litiumsuolat ärsyttävät ihoa. Litiumhydroksidin kanssa työskennellessä on noudatettava varotoimia, kuten natrium- ja kaliumhydroksidien kanssa työskenneltäessä.

Natrium (arabiasta, natrun, kreikan nitron - luonnollinen sooda, jaksollisen järjestelmän alaryhmän Ia kemiallinen alkuaine; atominumero 11, atomimassa 22,98977; kuuluu alkalimetalleihin. Esiintyy luonnossa yhden stabiilin nuklidin 23 Na muodossa.

Jo muinaisina aikoina tunnettiin natriumyhdisteet - pöytäsuola (natriumkloridi) NaCl, emäksinen alkali (natriumhydroksidi) NaOH ja sooda (natriumkarbonaatti) Na2CO3. Viimeinen aine, jota muinaiset kreikkalaiset kutsuivat "nitroniksi"; tästä syystä metallin moderni nimi - "natrium". Kuitenkin Yhdistyneessä kuningaskunnassa, Yhdysvalloissa, Italiassa ja Ranskassa sana natrium säilytetään (espanjan sanasta "soda", jolla on sama merkitys kuin venäjällä).

Ensimmäistä kertaa natriumin (ja kaliumin) tuotannon raportoi englantilainen kemisti ja fyysikko G. Davy Royal Societyn kokouksessa Lontoossa vuonna 1807. Hän onnistui hajottamaan KOH:n ja NaOH:n emäksiset emäkset toiminnan avulla. sähkövirtaa ja eristä ennen tuntemattomia metalleja, joilla on poikkeukselliset ominaisuudet. Nämä metallit hapettuivat erittäin nopeasti ilmassa ja kelluivat veden pinnalla vapauttaen siitä vetyä.

leviäminen luonnossa. Natrium on yksi runsaimmista alkuaineista luonnossa. Sen pitoisuus maankuoressa on 2,64 painoprosenttia. Hydrosfäärissä sitä on liukoisten suolojen muodossa noin 2,9 % (kokonaissuolapitoisuus merivedessä 3,5-3,7 %). Natriumin läsnäolo on todettu auringon ilmakehässä ja tähtienvälisessä tilassa. Natriumia löytyy luonnostaan ​​vain suolojen muodossa. Tärkeimmät mineraalit ovat haliitti (kivisuola) NaCl, mirabiliitti (Glauberin suola) Na2SO4 *10H2O, thenardiitti Na2SO4, kelaaninitraatti NaNO3, luonnonsilikaatit, esim. albiitti Na, nefeliini Na

Venäjällä on poikkeuksellisen runsaasti kivisuolaesiintymiä (esim. Solikamsk, Usolje-Sibirskoje jne.), suuria trona-mineraalien esiintymiä Siperiassa.

Ominaisuudet. Natrium on hopeanvalkoinen sulava metalli, sp. 97,86 °C, kp 883,15 °C. Tämä on yksi kevyimmistä metalleista - se on kevyempää kuin vesi, jonka tiheys on 0,99 g / cm3 19,7 ° C:ssa). Natrium ja sen yhdisteet värittävät polttimen liekin keltaiseksi. Tämä reaktio on niin herkkä, että se paljastaa pienimmätkin natriumjäämät kaikkialla (esimerkiksi huoneen tai kadun pölyssä).

Natrium on yksi jaksollisen järjestelmän aktiivisimmista alkuaineista. Natriumatomin ulompi elektronikerros sisältää yhden elektronin (konfiguraatio 3s1, natrium on s-alkuaine). Natrium luovuttaa helposti ainoan valenssielektroninsa ja sen vuoksi sen yhdisteissä on aina hapetusaste +1.

Ilmassa natrium hapettuu aktiivisesti muodostaen olosuhteista riippuen Na2O-oksidia tai Na2O2-peroksidia. Siksi natrium varastoidaan kerosiini- tai mineraaliöljykerroksen alle. Reagoi kiivaasti veden kanssa syrjäyttäen vetyä:

2Na + H20 = 2NaOH + H2

Tällainen reaktio tapahtuu jopa jään kanssa -80 ° C:n lämpötilassa, ja lämpimällä vedellä tai kosketuspinnalla se tapahtuu räjähdyksen kanssa (ei turhaan sanotaan: "Jos et halua tulla friikkiksi , älä heitä natriumia veteen).

Natrium reagoi suoraan kaikkien epämetallien kanssa: 200 °C:ssa se alkaa absorboida vetyä muodostaen erittäin hygroskooppisen NaH-hydridin; typen kanssa sähköpurkauksessa saadaan nitridi Na3N tai atsidi NaN3; syttyy fluoriilmakehässä; kloorissa se palaa lämpötilassa; reagoi bromin kanssa vain kuumennettaessa:

2Na + H2 = 2NaH

6Na+N2=2Na3N tai 2Na+3Na2=2NaN3

2Na+ C12 = 2NaCl

800-900 °C:ssa natrium yhdistyy hiilen kanssa muodostaen Na2C2-karbidia; rikin kanssa trituroituna saadaan Na2S-sulfidia ja polysulfidien seosta (Na2S3 ja Na2S4)

Natrium liukenee helposti nestemäiseen ammoniakkiin, syntyvällä sinisellä liuoksella on metallinjohtavuus, kaasumaisella ammoniakilla lämpötilassa 300-400 °C tai katalyytin läsnä ollessa -30 C:een jäähdytettynä antaa amidin NaNH2.

Natrium muodostaa yhdisteitä muiden metallien (metallienvälisten yhdisteiden) kanssa, esimerkiksi hopean, kullan, kadmiumin, lyijyn, kaliumin ja joidenkin muiden kanssa. Elohopean kanssa se tuottaa amalgaameja NaHg2, NaHg4 jne. Nestemäiset amalgaamit, jotka muodostuvat lisäämällä natriumia asteittain elohopeaan kerosiini- tai mineraaliöljykerroksen alla, ovat erittäin tärkeitä.

Natrium muodostaa suoloja laimeiden happojen kanssa.

Kuitti ja hakemus. Pääasiallinen menetelmä natriumin saamiseksi on sulan tavallisen suolan elektrolyysi. Tässä tapauksessa klooria vapautuu anodilla ja natriumia katodilla. Elektrolyytin sulamispisteen alentamiseksi keittosuolaan lisätään muita suoloja: KCl, NaF, CaCl2. Elektrolyysi suoritetaan elektrolyysaattoreissa, joissa on kalvo; anodit on valmistettu grafiitista, katodit kuparista tai raudasta.

Natriumia voidaan saada elektrolyysillä NaOH-hydroksidisulasta, ja pieniä määriä voidaan saada hajottamalla NaN3-atsidia.

Natriummetallia käytetään pelkistämään puhtaita metalleja niiden yhdisteistä - kaliumista (KOH:sta), titaanista (TiCl4:stä) jne. Natriumin ja kaliumin seos on ydinreaktorien jäähdytysneste, koska alkalimetallit absorboivat neutroneja huonosti eivätkä siksi estä niitä. uraaniytimien fissio. Natriumhöyryä, jolla on kirkkaan keltainen hehku, käytetään kaasupurkauslamppujen täyttämiseen, joita käytetään valaisemaan moottoriteitä, venesatamia, rautatieasemia jne. Natrium löytää käyttöä lääketieteessä: keinotekoisesti saatua nuklidia 24Na käytetään tiettyjen leukemian muotojen radiologiseen hoitoon. ja diagnostisiin tarkoituksiin.

Natriumyhdisteiden käyttö on paljon laajempaa.

Peroksidi Na2O2 - värittömiä kiteitä, keltainen tekninen tuote. Kuumennettaessa 311-400 °C:seen se alkaa vapauttaa happea ja 540 °C:ssa se hajoaa nopeasti. Voimakas hapetin, jonka ansiosta sitä käytetään kankaiden ja muiden materiaalien valkaisuun. Se imee hiilidioksidia ilmasta vapauttaen happea ja muodostaen karbonaattia 2Na2O2+2CO2=2Na2Co3+O2). Tämä ominaisuus on perusta Na2O2:n käytölle ilman regenerointiin suljetuissa tiloissa ja eristävissä hengityslaitteissa (sukellusveneet, eristävät kaasunaamarit jne.).

NaOH-hydroksidi; vanhentunut nimi on kaustinen sooda, tekninen nimi on kaustinen sooda (latinasta caustic - kaustinen, palava); yksi vahvimmista perusteista. Tekninen tuote sisältää NaOH:n lisäksi epäpuhtauksia (jopa 3 % Na2CO3 ja enintään 1,5 % NaCl). Suuri määrä NaOH:ta käytetään alkaliparistojen elektrolyyttien valmistukseen, paperin, saippuan, maalien, selluloosan valmistukseen sekä öljyn ja öljyjen puhdistukseen.

Natriumsuoloista käytetään kromaattia Na2CrO4 - väriaineiden valmistuksessa, peittausaineena kankaiden värjäyksessä ja parkitusaineena nahkateollisuudessa; sulfiitti Na2SO3 - kiinnitysaineiden ja kehitteiden komponentti valokuvauksessa; hydrosulfiitti NaHSO3 - kankaiden, luonnonkuitujen valkaisuaine, jota käytetään hedelmien, vihannesten ja kasvisrehun säilytykseen; tiosulfaatti Na2S2O3 - kloorin poistamiseen kankaiden valkaisussa, kiinnitysaineena valokuvauksessa, vastalääke myrkytykseen elohopeayhdisteillä, arseenilla jne., tulehdusta ehkäisevä aine; kloraatti NaClO3 - hapettava aine erilaisissa pyroteknisissä koostumuksissa; trifosfaatti Na5P3O10 - lisäaine synteettisissä pesuaineissa veden pehmentämiseen.

Natrium, NaOH ja sen liuokset aiheuttavat vakavia palovammoja iholle ja limakalvoille.

Ulkonäöltään ja ominaisuuksiltaan kalium on samanlainen kuin natrium, mutta reaktiivisempi. Reagoi kiivaasti veden kanssa ja sytyttää vedyn. Se palaa ilmassa muodostaen oranssin superoksidin CO2. Huoneenlämpötilassa se reagoi halogeenien kanssa, kohtuullisella lämmityksellä - vedyn, rikin kanssa. Kosteassa ilmassa se peittyy nopeasti KOH-kerroksella. Kaliumia varastoidaan bensiini- tai kerosiinikerroksen alle.

Kaliumyhdisteet - KOH-hydroksidi, KNO3-nitraatti ja K2CO3-karbonaatti - löytävät suurimman käytännön sovelluksen.

Kaliumhydroksidi KOH (tekninen nimi - caustic potash) - valkoisia kiteitä, jotka leviävät kosteassa ilmassa ja imevät hiilidioksidia (muodostuu K2CO3 ja KHCO3). Se liukenee erittäin hyvin veteen ja sillä on korkea eksovaikutus. Vesiliuos on vahvasti emäksinen.

Kaliumhydroksidia tuotetaan KCl-liuoksen elektrolyysillä (samanlainen kuin NaOH:n tuotanto). Alkuperäinen kaliumkloridi KCl saadaan luonnollisista raaka-aineista (mineraalit sylvin KCl ja karnalliitti KMgC13 6H20). KOH:ta käytetään erilaisten kaliumsuolojen, nestesaippuan, väriaineiden synteesiin sekä akkujen elektrolyyttinä.

Kaliumnitraatti KNO3 (kaliumnitraattimineraali) - valkoiset kiteet, maultaan erittäin karvas, alhainen sulamispiste (sulamispiste = 339 °C). Liuotetaan hyvin veteen (hydrolyysi puuttuu). Kuumennettaessa sulamispisteen yläpuolelle se hajoaa kaliumnitriitti KNO2:ksi ja happi O2:ksi, ja sillä on voimakkaita hapettavia ominaisuuksia. Rikki ja hiili syttyvät joutuessaan kosketuksiin KNO3-sulan kanssa, ja C + S -seos räjähtää ("mustan jauheen" palaminen):

2КNO3 + ЗС(hiili) + S=N2 + 3CO2 + K2S

Kaliumnitraattia käytetään lasin ja mineraalilannoitteiden valmistuksessa.

Kaliumkarbonaatti K2CO3 (tekninen nimi - potaska) on valkoinen hygroskooppinen jauhe. Se liukenee hyvin veteen, hydrolysoituu voimakkaasti anionin vaikutuksesta ja luo emäksisen ympäristön liuokseen. Käytetään lasin ja saippuan valmistuksessa.

K2CO3:n saaminen perustuu reaktioihin:

K2SO4 + Ca(OH)2 + 2CO = 2K(HCOO) + CaSO4

2K(HCOO) + O2 = K2C03 + H20 + CO2

Luonnonraaka-aineista (mineraalit kainiitti KMg (SO4) Cl ZH20 ja scheniitti K2Mg (SO4) 2 * 6H20) saatua kaliumsulfaattia kuumennetaan sammutetulla kalkilla Ca (OH) 2 CO-ilmakehässä (15 atm:n paineessa), kaliumformiaatti Saadaan K (HCOO), joka kalsinoidaan ilmavirrassa.

Kalium on elintärkeä alkuaine kasveille ja eläimille. Potaskalannoitteet ovat kaliumsuoloja, sekä luonnollisia että jalostettuja tuotteita (KCl, K2SO4, KNO3); korkea kaliumsuolojen pitoisuus kasvien tuhkassa.

Kalium on yhdeksänneksi runsain alkuaine maankuoressa. Sitä löytyy vain sitoutuneessa muodossa mineraaleista, merivedestä (jopa 0,38 g K+-ioneja 1 litrassa), kasveissa ja elävissä organismeissa (solujen sisällä). Ihmiskehossa on = 175 g kaliumia, päivittäinen tarve on ~ 4 g. Radioaktiivinen isotooppi 40K (seos vallitsevaan stabiiliin isotooppiin 39K) hajoaa hyvin hitaasti (puoliintumisaika on 1 109 vuotta), ja se yhdessä isotooppien 238U ja 232Th kanssa edistää merkittävästi

Metallit jaksollisessa järjestelmässä. Metalliatomien rakenne. Metallien yleiset ominaisuudet.

Na(+11): 1S22S22p63S1

Ca(+20): 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 6 3d 0 4S 2

Alkalimetallit (ryhmä 1, pääalaryhmä): ... nS 1. Maa-alkali (ryhmä 2, pääalaryhmä): ... nS 2. Metalliatomien ominaisuudet ovat jaksoittaisessa riippuvuudessa niiden sijainnista taulukossa D.I. Mendeleev. PÄÄALARYHMÄSSÄ:

ei muutu.

Atomin säde lisääntyy

Elektronegatiivisuus vähenee.

Palauttavat ominaisuudet tehostaa.

Metallin ominaisuudet tehostaa.

Atomien ytimien varaukset lisääntyä.

Atomien säteet vähentää.

Elektronien lukumäärä ulkokerroksessa lisääntyy.

Elektronegatiivisuus lisääntyy.

Palauttavat ominaisuudet vähentää.

Metallin ominaisuudet heikentää.

a - kupari; b) magnesium; c) raudan α-muunnos

Metalliatomeilla on taipumus luovuttaa ulkoiset elektroninsa. Metallikappaleessa, harkon tai metallituotteen metalliatomit luovuttavat ulkoisia elektroneja ja lähettävät ne tähän kappaleeseen, harkkoon tai tuotteeseen muuttuen ioneiksi. "Revittyneet" elektronit siirtyvät ionista toiseen, yhdistyvät väliaikaisesti uudelleen atomeiksi, katkeavat uudelleen, ja tämä prosessi tapahtuu jatkuvasti. Metalleilla on kidehila, jonka solmuissa on atomeja tai ioneja (+); niiden välissä on vapaita elektroneja (elektronikaasu). Metalliliitäntäkaavio voidaan näyttää seuraavasti:

M 0 ↔ nē + M n+,

atomi - ioni

Missä n on sidokseen osallistuvien ulkoisten elektronien lukumäärä (y Na - 1, y Sa - 2 ē, y Al - 3 g).Tällaista sidosta havaitaan metalleissa - yksinkertaisissa aineissa-metalleissa ja metalliseoksissa.Metallisidos on metallien kidehilassa positiivisesti varautuneiden metalli-ionien ja vapaiden elektronien välinen sidos kommunikaatio perustuu elektronien sosialisaatioon (samankaltaisuus) ), kaikki atomit osallistuvat näiden elektronien sosialisaatioon (ero). Siksi metallisidoksella varustetut kiteet ovat muovisia, sähköä johtavia ja niillä on metallinen kiilto. Höyrytilassa metalliatomit ovat kuitenkin sitoutuneet toisiinsa kovalenttisidos, metalliparit koostuvat yksittäisistä molekyyleistä (monatomisista ja kaksiatomisista). Yleiset luonteenpiirteet metallit

Metallien sähkökemialliset jännitteiden sarjat. Metallien fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

α-tina tai harmaa tina ("tinarutto" - tavallisen β-tinan muuttuminen α-tinaksi matalat lämpötilat aiheutti R. Scottin retkikunnan kuoleman etelänapa, joka on menettänyt kaiken polttoaineen, koska sitä säilytettiin tinalla suljetuissa tankeissa), on vakaa t<14°С, серый порошок. β-олово, или белое олово (t = 14 ― 161°С) очень мягкий металл, но тверже свинца, поддается литью и пайке. Используется в сплавах, например, для изготовления белой жести (луженого железа).

Halogeenien kanssa metallit muodostavat suoloja - halogenideja:

Hapen kanssa metallit muodostavat oksideja:

Metallit muodostavat suoloja rikin - sulfidien kanssa:

Vedyn kanssa aktiivisimmat metallit muodostavat hydridejä, esimerkiksi:

monet metallit muodostavat karbideja hiilen kanssa:

Metallit jännitesarjan alussa (litiumista natriumiin) syrjäyttävät normaaliolosuhteissa vedyn vedestä ja muodostavat alkaleja, esimerkiksi:

Metallit, jotka sijaitsevat jännitteiden sarjassa vetyyn asti, ovat vuorovaikutuksessa laimennettujen happojen (HCl, H 2 SO 4 jne.) kanssa, minkä seurauksena muodostuu suoloja ja vapautuu vetyä, esimerkiksi:

Metallit ovat vuorovaikutuksessa vähemmän aktiivisten metallien suolojen liuosten kanssa, minkä seurauksena muodostuu aktiivisemman metallin suola ja vähemmän aktiivinen metalli vapautuu vapaassa muodossa, esimerkiksi:

Metallit luonnossa.

kivihiili:

hiilimonoksidi:

vety:

alumiini (aluminoterminen):

magnesium:

2CuS + 3O 2 \u003d 2CuO + 2SO 2.

CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu.

IA-ryhmän metallien yleiset ominaisuudet.

Ensimmäisen ryhmän pääalaryhmän (IA-ryhmät) metalleja ovat litium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), francium (Fr). Näitä metalleja kutsutaan alkalimetalleiksi, koska ne ja niiden oksidit muodostavat alkaleja vuorovaikutuksessa veden kanssa Alkalimetallit ovat s-alkuaineita. Metalliatomien ulkoisessa elektronikerroksessa on yksi s-elektroni (ns 1). Kalium, natrium - yksinkertaiset aineet

Alkalimetallit ampulleissa:
a - cesium; b - rubidium; c - kalium; g - natrium Perustietoa ryhmän IA elementeistä

Oppitunnin tavoitteet:

koulutuksellinen - harkitse metallien asemaa elementtijärjestelmässä D.I. Mendelejev, esitellä opiskelijoille metallien perusominaisuudet, selvittää niiden syyt, esitellä metallien korroosion käsite

Koulutuksellinen - osaa löytää metalleja PSCE-taulukosta, osaa vertailla metalleja ja epämetalleja, selittää metallien kemiallisten ja fysikaalisten ominaisuuksien syitä, kehittää opiskelijoiden teoreettista ajattelua ja kykyä ennustaa metallien ominaisuuksia niiden perusteella rakenne.

hoivaamista - edistää opiskelijoiden kognitiivisen kiinnostuksen kehittymistä kemian opiskelua kohtaan

Oppitunnin tyyppi: oppitunti uuden materiaalin oppimiseen.

Opetusmenetelmät : sanallinen ja visuaalinen

Tuntien aikana:

Oppitunnin ajoitus.

Organisaatiohetki (1 min)

Tietojen päivitys (3 min)

Uuden materiaalin oppiminen

1.1. Sijainti jaksollisessa järjestelmässä. (10 min)

1.2. Atomien elektronisen rakenteen ominaisuudet. (10 min)

1.3. Metallien korjaavat ominaisuudet. (10 min)

2.1. Metalliliitäntä. (5 minuuttia)

4. Emotionaalinen vapautuminen 2 min

2.2. Fysikaaliset ominaisuudet. (10 min)

3. Kemialliset ominaisuudet. (17 min)

4. Metallien korroosio (5 min)

Korjaus (15 min)

Kotitehtävät (3 min)

Oppitunnin yhteenveto (1 min)

Ajan järjestäminen

(Muinainen tervehdys, läsnäolijoiden fiksaatio).

Tiedon päivitys. Oppitunnin alussa opettaja kiinnittää oppilaiden huomion uuden aiheen merkitykseen, jonka määrittää metallien rooli luonnossa ja kaikilla ihmisen toiminnan osa-alueilla.. Ala

Opettaja lukee arvoituksen:

Olen kova, muovattava ja muovinen,

Loistava, kaikki tarvitsevat, käytännöllinen.

Annoin jo vihjeen

Joten kuka minä olen...? ja tarjoutuu kirjoittamaan vastauksen muistikirjaan oppitunnin aiheen muodossa?

Uuden materiaalin oppiminen

Luentosuunnitelma.

1. Metallielementin ominaisuudet.

1.2. Atomien elektronisen rakenteen ominaisuudet.

1.3. Metallien korjaavat ominaisuudet.

2. Yksinkertaisen aineen ominaisuudet.

2.1. Metalliliitäntä.

2.2. fyysiset ominaisuudet.

3. Kemialliset ominaisuudet.

4. Metallien korroosio.

1.1. Sijainti jaksollisessa järjestelmässä.

Ehdollinen raja metallielementtien ja ei-metallisten elementtien välillä kulkee diagonaalia B (boori) - (pii) - Si (arseeni) - Te (telluuri) - As (astatiini) pitkin (seuraa sitä D. I. Mendelejevin taulukosta) ..

Alkuelementit muodostuvatryhmän I pääalaryhmä ja niitä kutsutaan alkalimetalleiksi . Ne saivat nimensä vastaavien hydroksidien nimestä, jotka liukenevat hyvin veteen - emäksiin.

Seuraavien ryhmien pääalaryhmien alkuaineista metalleja ovat: ryhmässä IV germanium, tina, lyijy (32.50.82) (kaksi ensimmäistä alkuainetta ovat hiili ja pii - ei-metallit), ryhmässä V antimoni ja vismutti ( 51.83) (kolme ensimmäistä alkuainetta ovat ei-metalleja), ryhmässä VI vain viimeinen alkuaine - polonium (84) - on voimakas metalli. Ryhmien VII ja VIII pääalaryhmissä kaikki alkuaineet ovat tyypillisiä ei-metalleja.

Mitä tulee toissijaisten alaryhmien elementteihin, ne ovat kaikki metalleja.

Alkalimetalliatomit sisältävät vain yhden elektronin ulkoisella energiatasolla, jonka ne luovuttavat helposti kemiallisten vuorovaikutusten aikana, joten ne ovat vahvimpia pelkistäviä aineita. On selvää, että atomin säteen kasvaessa alkalimetallien pelkistävät ominaisuudet lisääntyvät litiumista franciumiin.

Alkalimetallien jälkeen elementit, jotka muodostavatryhmän II pääalaryhmä, ovat myös tyypillisiä metalleja, joilla on vahva pelkistyskyky (niiden atomit sisältävät kaksi elektronia ulkotasolla).Näistä metalleista kalsiumia, strontiumia, bariumia ja radiumia kutsutaan maa-alkalimetalliksi. . Nämä metallit saivat tämän nimen, koska niiden oksidit, joita alkemistit kutsuivat "maiksi", muodostavat alkaleja, kun ne liuotetaan veteen.

Metallit sisältävät myös elementtejäryhmän III pääalaryhmä, lukuun ottamatta booria.

Ryhmään 3 kuuluvat metallit, joita kutsutaan alumiinialaryhmäksi.

1.2 Metallien elektronisen rakenteen ominaisuudet.

Opiskelijat itse muodostavat "metallin" määritelmän saatujen tietojen perusteella.

Metallit ovat kemiallisia alkuaineita, joiden atomit luovuttavat elektroneja ulommasta (ja joskus ennen ulompaa) elektronikerroksesta muuttuen positiivisiksi ioneiksi. Metallit ovat pelkistäviä aineita. Tämä johtuu pienestä elektronien määrästä ulkokerroksessa, atomien suuresta säteestä, minkä seurauksena nämä elektronit ovat heikosti pidättyneet ytimeen.Metalliatomit ovat kooltaan suhteellisen suuria (säteitä), joten niiden ulkoiset elektronit ovat myös merkittävästi poistuneet ytimestä ja ovat heikosti sitoutuneita siihen. Ja toinen ominaisuus, joka kuuluu aktiivisimpien metallien atomeille, on1-3 elektronin läsnäolo ulkoisella energiatasolla.
Metalliatomeilla on yhtäläisyyksiä ulomman elektronikerroksen rakenteessa, jonka muodostaa pieni määrä elektroneja (enimmäkseen enintään kolme).
Tätä väitettä voidaan havainnollistaa Na:n, alumiinin Al:n ja sinkki-Zn:n esimerkeillä. Voit halutessasi laatia kaavioita atomien rakenteesta ja laatia elektronisia kaavoja ja antaa esimerkkejä suurten ajanjaksojen alkuaineiden, kuten sinkin, rakenteesta.

Koska metalliatomien ulomman kerroksen elektronit ovat heikosti sitoutuneita ytimeen, ne voidaan "antaa pois" muille hiukkasille, mikä tapahtuu kemiallisten reaktioiden aikana:

Metalliatomien ominaisuus luovuttaa elektroneja on niille tunnusomainen kemiallinen ominaisuus ja osoittaa, että metalleilla on pelkistäviä ominaisuuksia.

1.3 Metallien heikentävät ominaisuudet.

Kuinka alkuaineiden hapetuskyky muuttuuIIIajanjakso?

(Oksidatiiviset ominaisuudet lisääntyvät jaksoittain ja pelkistysominaisuudet heikkenevät. Syynä näiden ominaisuuksien muutokseen on elektronien määrän kasvu viimeisellä kiertoradalla.)

Miten pääalaryhmän 4. ryhmän alkuaineiden hapettavat ominaisuudet muuttuvat?(alhaalta ylöspäin hapettavat ominaisuudet tehostuvat. Syynä näiden ominaisuuksien muutokseen on atomin säteen pieneneminen (helppo hyväksyä kuin luovuttaa)

Mitä johtopäätöksiä metallien hapetus-pelkistysominaisuuksista voidaan tehdä jaksollisessa järjestelmässä olevien metallien sijainnin perusteella?

(Metallit ovat pelkistäviä aineita kemiallisissa reaktioissa, koska ne luovuttavat valenssielektroninsa)

Opiskelijat vastaavat, että valenssielektronien ja ytimen välisen sidoksen vahvuus riippuu kahdesta tekijästä:ytimen varaus ja atomin säde. .

(päätelmän kirjaaminen opiskelijoiden vihkoon) ytimen varauksen kasvun aikana palautuvat ominaisuudet heikkenevät.

Elementtien - toissijaisten alaryhmien metallien - ominaisuudet ovat hieman erilaiset.

Opettaja tarjoaa vertailla toisen alaryhmän elementtien toimintaa.Cu, Ag, Au – toimintab-elementit - metallipisarat. Tämä kuvio havaitaan myös toisen toissijaisen alaryhmän elementeissäZn, CD, hgElektronien lisääntyminen ulkotasolla, jolloin pelkistysominaisuudet heikkenevät

Toissijaisten alaryhmien elementeillä - nämä ovat 4-7 jaksojen 31-36, 49-54 elementtejä - järjestyselementin kasvaessa atomien säde muuttuu vähän ja ytimen varauksen arvo kasvaa merkittävästi , siksi valenssielektronien sidoksen vahvuus ytimeen kasvaa, jolloin pelkistysominaisuudet heikkenevät.

2.1. Metalliliitäntä.

Metallisidos tapahtuu atomi-ionien ja suhteellisen vapaiden elektronien keskinäisen vetovoiman kautta.

Kuva 1.
Metallien kidehilan rakenne

Metalleissa atomit pitävät valenssielektroneja erittäin heikosti ja ne pystyvät liikkumaan. Ilman ulkoisia elektroneja jääneet atomit saavat positiivisen varauksen. Ne muodostavat metallisen kidehilan.

Joukko sosiaalistettuja valenssielektroneja (elektronikaasu), joka on negatiivisesti varautunut, pitää positiivisia metalli-ioneja tietyissä pisteissä avaruudessa - kidehilan solmuissa, esimerkiksi hopeametalli.

Ulkoiset elektronit voivat liikkua vapaasti ja satunnaisesti, joten metalleille on ominaista korkea sähkönjohtavuus (erityisesti kulta, hopea, kupari, alumiini).

Kemiallinen sidos sisältää tietyn tyyppisen kidehilan. Metallinen kemiallinen sidos edistää kiteiden muodostumista metallisen kidehilan kanssa. Kidehilan solmukohdissa on metallien atomi-ionit ja niiden välissä vapaasti liikkuvia elektroneja. Metallisidos eroaa ionisesta, koska ei anioneja, vaikka kationeja on. Se eroaa myös kovalenttisesta, koska yhteisiä elektronipareja ei muodostu.

Tunnepurkaus

Minkä metallin puuttumista kuvaili akateemikko A.E. Fersman?

Kaduilla olisi tuhon kauhu: ei olisi kiskoja, ei vaunuja, ei höyryvetureita, ei autoja, jopa jalkakäytäväkivet muuttuisivat savipölyksi ja kasvit alkaisivat kuihtua ja kuolla ilman tätä metallia. Hurrikaanin aiheuttama tuho olisi kulkenut koko maapallon yli, ja ihmiskunnan kuolema olisi tullut väistämättömäksi. Ihminen ei kuitenkaan olisi kestänyt tätä hetkeä, koska menetettyään kolme grammaa tätä metallia kehostaan ​​ja verestään, hän olisi lakannut olemasta ennen kuin piirretyt tapahtumat olisivat syntyneet (Vastaus: Kaikki ihmiset olisivat kuolleet , kun he ovat menettäneet rautaa vereen)

Nimeä väärentäjän metalli

Metallin nimen antoivat espanjalaiset valloittajat, jotka 1500-luvun puolivälissä. tapasi ensimmäisen kerran Etelä-Amerikassa (nykyaikaisen Kolumbian alueella) uuden metallin kanssa, joka näyttää hopealta. Metallin nimi tarkoittaa kirjaimellisesti "pieni hopea", "hopea".

Tällainen vähättelevä nimi selittyy metallin poikkeuksellisella tulenkestävyydellä, jota ei voitu sulattaa uudelleen, se ei löytänyt käyttöä pitkään aikaan ja sitä arvostettiin puolet hopeasta. He käyttivät tätä metallia väärennettyjen kolikoiden valmistamiseen.

Nykyään tämä katalysaattorina ja koruissa käytetty metalli on yksi kalleimmista.

Sitä ei ole puhtaassa muodossaan luonnossa. Alkuperäinen platina on yleensä luonnollinen metalliseos muiden jalometallien (palladium, iridium, rodium, rutenium, osmium) ja emäksisten (rauta, kupari, nikkeli, lyijy, pii) metallien kanssa. Sen saamiseksi kimpaleita kuumennetaan kattiloissa "aqua regialla" (typpi- ja suolahapon seos) ja sitten "viimeistetään" lukuisilla kemiallisilla reaktioilla, kuumentamalla ja sulattamalla.

Siten kidehila riippuu ja määräytyy kemiallisen sidoksen tyypistä, mutta on samalla syy fysikaalisiin ominaisuuksiin.

2.2. fyysiset ominaisuudet.

Opettaja korostaa, että metallien fysikaaliset ominaisuudet määräytyvät juuri niiden rakenteen mukaan.

A)kovuus Kaikki metallit paitsi elohopea ovat kiinteitä aineita normaaleissa olosuhteissa. Miedoimpia ovat natrium, kalium. Ne voidaan leikata veitsellä; kovin kromi - naarmuttaa lasia

b)tiheys. Metallit jaetaan pehmeisiin (5g/cm³) ja raskaisiin (alle 5g/cm³).

V)sulatettavuus. Metallit jaetaan sulaviin ja tulenkestäviin.

G)sähkönjohtavuus, lämmönjohtavuus metallit johtuvat niiden rakenteesta. Kaoottisesti liikkuvat elektronit sähköjännitteen vaikutuksesta saavat suunnatun liikkeen, mikä johtaa sähkövirtaan.

Lämpötilan noustessa kidehilan solmuissa olevien atomien ja ionien liikkeen amplitudi kasvaa jyrkästi, ja tämä häiritsee elektronien liikettä ja metallien sähkönjohtavuus laskee.

On huomattava, että joissakin ei-metalleissa lämpötilan noustessa sähkönjohtavuus kasvaa, esimerkiksi grafiitissa, kun taas lämpötilan noustessa jotkut kovalenttiset sidokset tuhoutuvat ja vapaasti liikkuvien elektronien määrä kasvaa.

e)metallinhohde - Atomien välisen tilan täyttävät elektronit heijastavat valonsäteitä, eivätkä läpäise kuten lasi. Ne putoavat kidehilan solmuihin. Siksi kaikilla kiteisessä tilassa olevilla metalleilla on metallinen kiilto. Useimmille metalleille kaikki spektrin näkyvän osan säteet ovat tasaisesti hajallaan, joten niillä on hopeanvalkoinen väri. Vain kulta ja kupari absorboivat suuressa määrin lyhyitä aallonpituuksia ja heijastavat valospektrin pitkiä aallonpituuksia, joten niillä on keltainen väri. Kaikkein loistavimpia metalleja ovat elohopea, hopea, palladium. Kaikki metallit jauheena paitsiAlJamg, menettävät kiiltonsa ja ovat mustia tai tummanharmaita.

e)muovi

Mekaaninen vaikutus kiteen metallihilalla aiheuttaa vain atomikerrosten siirtymisen, eikä siihen liity sidoksen katkeamista, ja siksi metallille on ominaista korkea plastisuus.

3. Kemialliset ominaisuudet.

Kemiallisten ominaisuuksiensa mukaan kaikki metallit ovat pelkistäviä aineita, ne kaikki luovuttavat suhteellisen helposti valenssielektroneja, siirtyvät positiivisesti varautuneiksi ioneiksi eli hapettuvat . Metallin pelkistävä aktiivisuus vesiliuoksissa tapahtuvissa kemiallisissa reaktioissa heijastaa sen asemaa metallijännitteiden sähkökemiallisessa sarjassa (Löysi ja koonnut Beketov)

Mitä kauempana metalli on metallijännitteiden sähkökemiallisessa sarjassa, sitä tehokkaampi pelkistysaine on, vahvin pelkistävä aine on litiummetalli, kulta on heikoin ja päinvastoin kulta-ioni (III) on vahvin. hapettava aine, litium (I) on heikoin.

Jokainen metalli pystyy palauttamaan liuoksessa olevista suoloista ne metallit, jotka ovat sen jälkeen jännitteissä, esimerkiksi rauta voi syrjäyttää kuparin suolojensa liuoksista. On kuitenkin muistettava, että alkali- ja maa-alkalimetallit ovat vuorovaikutuksessa suoraan veden kanssa.

Metallit, jotka seisovat jännitesarjassa vedyn vasemmalla puolella, pystyvät syrjäyttämään sen laimennettujen happojen liuoksista samalla kun ne liukenevat niihin.

Metallin pelkistävä aktiivisuus ei aina vastaa sen asemaa jaksollisessa järjestelmässä, koska metallin paikkaa sarjassa määritettäessä ei huomioida ainoastaan ​​sen kyky luovuttaa elektroneja, vaan myös tuhoamiseen kuluva energia. metallikidehilasta sekä ionien hydratoitumiseen käytetty energia.

Vuorovaikutus yksinkertaisten aineiden kanssa

KANSSAhappi useimmat metallit muodostavat oksideja - amfoteerisia ja emäksisiä:

4Li+O 2 = 2Li 2 O

4Al + 30 2 = 2 Al 2 O 3 .

Alkalimetallit litiumia lukuun ottamatta muodostavat peroksideja:

2Na+O 2 = Na 2 O 2 .

KANSSAhalogeenit metallit muodostavat halogeenivetyhappojen suoloja, esim.

Cu + Cl 2 = CuCl 2 .

KANSSAvety aktiivisimmat metallit muodostavat ionihydridejä - suolan kaltaisia ​​aineita, joissa vedyn hapetusaste on -1.

2Na+H 2 = 2 NaH.

KANSSAharmaa metallit muodostavat sulfideja - vetysulfidihapon suoloja:

Zn + S = ZnS.

KANSSAtyppeä Jotkut metallit muodostavat nitridejä, reaktio etenee lähes aina kuumennettaessa:

3Mg+N 2 =Mg 3 N 2 .

KANSSAhiili muodostuu karbideja.

4Al + 3C = Al 3 C 4 .

KANSSAfosfori - fosfidit:

3Ca + 2P = Ca 3 P 2 .

Metallit voivat muodostaa vuorovaikutuksen keskenäänmetallien väliset yhdisteet :

2Na + Sb = Na 2 sb,

3Cu + Au = Cu 3 Au.

Metallit voivat liueta toisiinsa korkeassa lämpötilassa ilman vuorovaikutusta muodostaen seoksia.

Metallien suhde happoihin.

Useimmiten kemiallisessa käytännössä sellaiset vahvat hapot kuin rikki H 2 NIIN 4 , kloorivetyHCl ja typpi-HNO 3 .

KanssaHCl

Tässä prosessissa muodostuivat vetyionit H + toimivat hapettavana aineenametallit aktiviteettisarjassa vedyn vasemmalla puolella . Vuorovaikutus etenee kaavion mukaisesti:

Minä + HCl - suola + H 2

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2

2│Al 0 – 3 e - → Al 3+ - hapettuminen

3│2H + + 2 e - → H 2 - elpyminen

"Aqua regia" (aiemmin vodkahapot) on seos, jossa on yksi tilavuus typpihappoa ja 3-4 tilavuutta väkevää suolahappoa, jolla on erittäin korkea oksidatiivinen aktiivisuus. Tällainen seos pystyy liuottamaan joitakin matala-aktiivisia metalleja, jotka eivät ole vuorovaikutuksessa typpihapon kanssa. Heidän joukossaan on "metallien kuningas" - kulta. Tämä "aqua regian" vaikutus selittyy sillä, että typpihappo hapettaa suolahappoa vapauttamalla vapaata klooria ja muodostaen typen (III) kloorioksidia tai nitrosyylikloridia - NOCl:

Kullan hapetusreaktiot etenevät seuraavien yhtälöiden mukaisesti:

Au + HNO3 + 4 HCl → H + NO + 2H2O

Jos hapot voivat olla vuorovaikutuksessa emästen ja emäksisten oksidien kanssa ja niiden koostumuksen avainelementti on metalli, niin onko metallien vuorovaikutuksessa happojen kanssa mahdollista. Tarkastetaan se kokeellisesti.

Magnesium on vuorovaikutuksessa hapon kanssa normaaleissa olosuhteissa, sinkki - kuumennettaessa, kupari - ei vuorovaikuta.

Käytännössä käytetään erilaisia ​​jännitteitä metallien kemiallisen aktiivisuuden vertailevaa arviointia reaktioissa suolojen ja happojen vesiliuosten kanssa sekä katodi- ja anodiprosessien arviointia elektrolyysin aikana:

Vasemmalla olevat metallit ovat vahvempia pelkistäviä aineita, kuin metallit oikealla:ne syrjäyttävät jälkimmäisen suolaliuoksista . Metallit vedyn vasemmalla puolella syrjäyttävät vedyn ollessaan vuorovaikutuksessa ei-hapettavien happojen vesiliuosten kanssa; aktiivisimmat metallit (alumiiniin asti) - ja vuorovaikutuksessa veden kanssa.

Vedyn oikealla puolella olevat metallit eivät ole vuorovaikutuksessa ei-hapettavien happojen vesiliuosten kanssa normaaleissa olosuhteissa.

Elektrolyysin aikana katodilla vapautuu vedyn oikealla puolella olevia metalleja; kohtalaisen aktiivisten metallien pelkistämiseen liittyy vedyn vapautuminen; aktiivisimpia metalleja (alumiiniin asti) ei voida eristää suolojen vesiliuoksista normaaleissa olosuhteissa.

4. Metallien korroosio – metallin (lejeeringin) ja väliaineen välinen fysikaalis-kemiallinen tai kemiallinen vuorovaikutus, joka johtaa metallin (seoksen), väliaineen tai niitä sisältävän teknisen järjestelmän toiminnallisten ominaisuuksien huononemiseen.

Sana korroosio tulee latinan sanasta "corrodo" - "gnaw" (myöhäinen latina "corrosio" tarkoittaa "korroosiota").

Korroosiota aiheuttaa metallin kemiallinen reaktio ympäristön aineiden kanssa metallin ja väliaineen rajapinnassa. Useimmiten tämä on metallin hapetus esimerkiksi ilmakehän hapella tai hapoilla, jotka sisältyvät liuoksiin, joiden kanssa metalli joutuu kosketuksiin. Erityisen alttiita tälle ovat metallit, jotka sijaitsevat vedyn vasemmalla puolella olevassa jännitesarjassa (aktiivisuussarjassa), mukaan lukien rauta.

Korroosion seurauksena rauta ruostuu. Tämä prosessi on erittäin monimutkainen ja sisältää useita vaiheita. Sitä voidaan kuvata yleisellä yhtälöllä:

4Fe + 6H 2 O (kosteus) + 3O 2 (ilma) = 4Fe(OH) 3

Rauta(III)hydroksidi on erittäin epästabiili, menettää nopeasti vettä ja muuttuu rauta(III)oksidiksi. Tämä yhdiste ei suojaa raudan pintaa lisähapettumiselta. Tämän seurauksena rautaesine voi tuhoutua kokonaan.

Korroosion hidastamiseksi metallipinnoille levitetään lakkoja ja maaleja, mineraaliöljyjä ja rasvaa. Maanalaiset rakenteet peitetään paksulla bitumi- tai polyeteenikerroksella. Teräsputkien ja säiliöiden sisäpinnat on suojattu halvoilla sementtipinnoitteilla.

Terästuotteissa ns. ruosteenmuuntimet, jotka sisältävät fosforihappoa (H 3 RO 4 ) ja sen suolat. Ne liuottavat oksidijäännökset ja muodostavat tiheän ja kestävän fosfaattikalvon, joka pystyy suojaamaan tuotteen pintaa jonkin aikaa. Sitten metalli päällystetään pohjakerroksella, jonka tulee istua hyvin pintaan ja jolla on suojaavia ominaisuuksia (yleensä käytetään punaista lyijyä tai sinkkikromaattia). Vasta sitten voidaan levittää lakkaa tai maalia.

Korjaus (15 min)

Opettaja:

Korjataan se nyt tekemällä testi.

Ratkaise testitehtävät

1. Valitse elementtiryhmä, joka sisältää vain metalleja:

A) Al, As, P;B) Mg, Ca, Si;SISÄÄN) K, Ca, Pb

2. Valitse ryhmä, jossa on vain yksinkertaisia ​​aineita - ei-metalleja:

A) K 2 Ai niin 2 , SiO 2 ; B)H 2 , Cl 2 , minä 2 ; SISÄÄN)Ca, Ba, HCl;

3. Ilmoita, mikä on yhteistä K- ja Li-atomien rakenteessa:

A) 2 elektronia viimeisessä elektronikerroksessa;

B) 1 elektroni viimeisellä elektronikerroksella;

C) sama määrä elektronisia kerroksia.

4. Metallisella kalsiumilla on ominaisuuksia:

A) hapettava aine

B) pelkistävä aine;

C) hapettava tai pelkistävä aine olosuhteista riippuen.

5. Natriumin metalliset ominaisuudet ovat heikommat kuin -

A) magnesium; B) kalium; B) litium.

6. Inaktiivisia metalleja ovat:

A) alumiini, kupari, sinkki; B) elohopea, hopea, kupari;

C) kalsium, beryllium, hopea.

7. Mikä fyysinen ominaisuus ei ole yhteinen kaikille metalleille:

A) sähkönjohtavuus, B) lämmönjohtavuus,

C) kiinteä aggregaatio normaaleissa olosuhteissa,

D) metallinen kiilto

8. Metalleilla, kun ne ovat vuorovaikutuksessa ei-metallien kanssa, on seuraavat ominaisuudet:

a) hapettava;

b) hyödyntäminen;

c) sekä hapettava että pelkistävä;

d) eivät osallistu redox-reaktioihin.

9. Periodisessa järjestelmässä tyypilliset metallit sijaitsevat

a) yläosa

b) pohja

oikeassa yläkulmassa

d) vasen alakulma

Osa B. Vastaus tämän osan tehtäviin on joukko kirjaimia, jotka tulee kirjoittaa muistiin

Aseta ottelu.

Jaksollisen järjestelmän ryhmän II pääalaryhmän elementin järjestysluvun kasvaessa alkuaineiden ja niiden muodostamien aineiden ominaisuudet muuttuvat seuraavasti:

1) elektronien lukumäärä ulkotasolla

A) kasvaa

3) elektronegatiivisuus

4) korjaavat ominaisuudet

B) vähenee

B) ei muutu

(Vastaukset: 1 -D, 2 -A, 3 -C, 4-B, 5-D)

VAHVISTUSTEHTÄVÄT

№1. Viimeistele käytännössä toteutettavissa olevien reaktioiden yhtälöt, nimeä reaktiotuotteet

Li + H 2 O=

Cu + H 2 O=Cu( vai niin) 2 + H 2

Ba+H 2 O=

Mg + H 2 O=

Ca+HCl=

2 Na+2 H 2 NIIN 4 ( TO)= Na 2 NIIN 4 + NIIN 2 + 2H 2 O

HCl + Zn =

H 2 NIIN 4 ( Vastaanottaja)+ Cu=CuSO 4 + NIIN 2 + H 2 O

H 2 S + Mg \u003d MgS + H 2

HCl + Cu =

Kotitehtävät: muistiinpanot muistikirjoihin, raportit metallien käytöstä.

Opettaja tarjoaa synkviinin luomista aiheesta.

Rivi 1: Substantiivi (yksi per aihe) (metallit)

2. rivi: kaksi adjektiivia

3. rivi: kolme verbiä

4 riviä: neljä sanaa yhdistettynä lauseeseen

Rivi 5: sana, joka ilmaisee tämän aiheen olemuksen.

Oppitunnin yhteenveto

Opettaja : Ja niin, tutkimme metallien rakennetta ja fysikaalisia ominaisuuksia, niiden asemaa kemiallisten alkuaineiden jaksollisessa järjestelmässä D.I. Mendelejev.

B O Suurin osa tunnetuista kemiallisista alkuaineista muodostaa yksinkertaisia ​​aineita, metalleja.

Metalleja ovat kaikki toissijaisten (B) alaryhmien elementit sekä diagonaalisen "beryllium-astatiini" (kuva 1) alapuolella sijaitsevien pääalaryhmien elementit. Lisäksi kemialliset alkuaineet metallit muodostavat lantanidien ja aktinidien ryhmiä.

Riisi. 1. Metallien sijainti alaryhmien A elementtien joukossa (korostettu sinisellä)

Ei-metalliatomeihin verrattuna metalliatomeilla on b O Suuremmat koot ja vähemmän ulkoisia elektroneja, yleensä 1-2. Tästä johtuen metalliatomien ulkoelektronit ovat heikosti sitoutuneita ytimeen, metallit luovuttavat ne helposti, ja niillä on pelkistäviä ominaisuuksia kemiallisissa reaktioissa.

Harkitse metallien joidenkin ominaisuuksien muutosmalleja ryhmissä ja jaksoissa.

AjanjaksoissaKanssa Kun ydinvaraus kasvaa, atomin säde pienenee. Atomien ytimet houkuttelevat ulkoisia elektroneja yhä enemmän, joten atomien elektronegatiivisuus kasvaa, metalliset ominaisuudet vähenevät. Riisi. 2.

Riisi. 2. Metalliominaisuuksien muutos jaksoittain

Pääalaryhmissä ylhäältä alas metalliatomeissa elektronikerrosten lukumäärä kasvaa, joten atomien säde kasvaa. Silloin ulommat elektronit vetäytyvät heikommin ytimeen, joten atomien elektronegatiivisuus vähenee ja metalliset ominaisuudet lisääntyvät. Riisi. 3.

Riisi. 3. Muutos metalliominaisuuksissa alaryhmissä

Nämä säännönmukaisuudet ovat harvinaisia ​​poikkeuksia lukuun ottamatta ominaisia ​​myös toissijaisten alaryhmien elementeille.

Metallien elementtien atomeilla on taipumus luovuttaa elektroneja. Kemiallisissa reaktioissa metallit toimivat vain pelkistysaineina, ne luovuttavat elektroneja ja lisäävät hapetusastettaan.

Elektroneja voidaan vastaanottaa metalliatomeista atomeilla, jotka muodostavat yksinkertaisia ​​aineita, ei-metalleja sekä atomeja, jotka ovat osa monimutkaisia ​​aineita, jotka pystyvät alentamaan hapetusastettaan. Esimerkiksi:

2Na 0 + S 0 = Na + 1 2S-2

Zn 0 + 2H + 1 Cl \u003d Zn + 2 Cl 2 + H 0 2

Kaikilla metalleilla ei ole samaa kemiallista aktiivisuutta. Jotkut metallit eivät normaaleissa olosuhteissa käytännössä joudu kemiallisiin reaktioihin, niitä kutsutaan jalometalleiksi. Jalometalleja ovat: kulta, hopea, platina, osmium, iridium, palladium, rutenium, rodium.

Jalometallit ovat luonnossa hyvin harvinaisia ​​ja niitä esiintyy lähes aina alkuperäisessä tilassa (kuva 4). Huolimatta korkeasta korroosion-hapetuksenkestävyydestä, nämä metallit muodostavat edelleen oksideja ja muita kemiallisia yhdisteitä, esimerkiksi hopeakloridi- ja nitraattisuolat ovat kaikkien tiedossa.

Riisi. 4. Kultahippu

Yhteenveto oppitunnista

Tällä oppitunnilla tarkastelit metallien kemiallisten alkuaineiden sijaintia jaksollisessa taulukossa sekä näiden alkuaineiden atomien rakenteellisia ominaisuuksia, jotka määrittävät yksinkertaisten ja monimutkaisten aineiden ominaisuudet. Olet oppinut, miksi metallien kemiallisia alkuaineita on paljon enemmän kuin ei-metalleja.

Bibliografia

1. Oržekovski P.A. Kemia: 9. luokka: yleissivistävän oppikirja. inst. / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013. (§28)
2. Rudzitis G.E. Kemia: epäorgaaninen. kemia. Urut. kemia: oppikirja. 9 solulle. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Enlightenment, JSC "Moscow textbooks", 2009. (§34)
3. Khomchenko I.D. Kokoelma kemian tehtäviä ja harjoituksia lukioon. - M.: RIA "New Wave": Kustantaja Umerenkov, 2008. (s. 86-87)
4. Tietosanakirja lapsille. Osa 17. Kemia / Luku. toim. V.A. Volodin, johtava. tieteellinen toim. I. Leenson. - M.: Avanta +, 2003.

1. Yksi kokoelma digitaalisia koulutusresursseja (videokokemuksia aiheesta) ().
2. Sähköinen versio lehdestä "Chemistry and Life" ().

Kotitehtävät

1. Kanssa. 195-196 nro 7, A1-A4 oppikirjasta P.A. Orzhekovsky "Kemia: 9. luokka" / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013.
2. Mitä ominaisuuksia (hapettavia tai pelkistäviä) Fe 3+ -ionilla voi olla? Havainnollista vastaustasi reaktioyhtälöillä.
3. Vertaa natriumin ja magnesiumin atomisädettä, elektronegatiivisuutta ja pelkistäviä ominaisuuksia.