Металдардың көпшілігі периодтық жүйеде. Л.п.ванова, Новинский орта мектебінің химия пәнінің мұғалімі (Астрахан облысы). Металдардың жалпы химиялық қасиеттері

1. Металл атомдарының құрылымының қандай ерекшеліктері олардың тотықсыздандырғыш қасиеттерін анықтайды?

Металдардың тотықсыздандырғыш қасиеттері сыртқы қабаттан электрондарды беру қабілетімен анықталады. Атомның сыртқы қабатқа электрондарды беруі неғұрлым жеңіл болса, оның тотықсыздандырғышы соғұрлым күшті болады.

2. Жай зат түзетін химиялық элементті атаңыз – ең белсенді металл. Таңдауыңызды негіздеңіз.

Ең белсенді металл - франций (Fr).

Франций электронды сыртқы қабатқа оңай береді. Оның атомдық радиусы ең үлкен, сондықтан атом ядросының сыртқы ядромен әрекеттесу энергиясы электронды қабықкішкентай.

3. Металдар тек тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді, демек, бір уақытта тотығады деген тұжырым теңдеу арқылы көрсетуге болатын процесспен қалай сәйкес келеді: Бұл процесті атаңыз. Мыс химиялық элементтің тіршілік етуінің қандай формаларында кездеседі? Тіршіліктің қандай формасы үшін химиялық элементтерЖоғарыдағы мәлімдеме дұрыс па?

Металдар төмендететін қасиет көрсетеді нөлдік дәрежетотығу, яғни. металдың өзі тек тотықсыздандырғыш бола алады. Жоғарыда келтірілген процесс Cu2+-тің Cu0-ге дейін тотығуының мысалы болып табылады. Бұл мысалда мыс катион ретінде әрекет етеді.

Кіріспе


Металдар қалыпты жағдайда өзіне тән қасиеттерге ие қарапайым заттар: жоғары электр және жылу өткізгіштік, жарықты жақсы шағылыстыру қабілеті (олардың жылтырлығы мен мөлдірлігін тудырады), сыртқы күштердің әсерінен қажетті пішінді алу қабілеті (икемділік). Металдардың тағы бір анықтамасы бар - бұл сыртқы (валенттік) электрондарды беру қабілетімен сипатталатын химиялық элементтер.

Барлық белгілі химиялық элементтердің 90-ға жуығы металдар. Бейорганикалық қосылыстардың көпшілігі металл қосылыстары болып табылады.

Металдарды жіктеудің бірнеше түрлері бар. Ең айқыны металдардың химиялық элементтердің периодтық жүйесіндегі орнына сәйкес жіктелуі – химиялық классификация.

Егер периодтық жүйенің «ұзын» нұсқасында бор және астатин элементтері арқылы түзу жүргізілсе, онда металдар осы сызықтың сол жағында, ал металл еместер оның оң жағында орналасады.

Атом құрылысы жағынан металдар өтпелі және өтпелі болып екіге бөлінеді. Өтпелі емес металдар периодтық жүйенің негізгі топшаларында орналасады және олардың атомдарында s және p электрондық деңгейлерінің ретімен толтырылуымен сипатталады. Өтпелі емес металдарға а негізгі топшаларының 22 элементі кіреді: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb. , Sb, Bi, Po.

Өтпелі металдар бүйірлік топшаларда орналасады және d - немесе f-электрондық деңгейлерді толтырумен сипатталады. d-элементтерге екінші реттік b топшасының 37 металдары кіреді: 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-элементтерге 14 лантанид (Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) және 14 актинидтер (Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr).

Өтпелі металдардың ішінде сирек жер металдары (Sc, Y, La және лантанидтер), платина металдары (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt), трансуран металдары (Np және атомдық массасы жоғары элементтер) де ерекшеленеді.

Химиялықтан басқа, жалпыға бірдей қабылданбаса да, металдардың бұрыннан қалыптасқан техникалық классификациясы бар. Бұл химиялық сияқты қисынды емес - ол металдың бір немесе басқа іс жүзінде маңызды ерекшелігіне негізделген. Темір және оның негізіндегі қорытпалар қара металдарға жатады, қалған металдардың барлығы түсті. Жеңіл (Li, Be, Mg, Ti, т.б.) және ауыр металдар (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Hg, Sn, Pb және т.б.), сондай-ақ отқа төзімді (Li, Be, Mg, Ti және т.б.) топтары бар. Ti, Zr , Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Re), асыл (Ag, Au, платина металдары) және радиоактивті (U, Th, Np, Pu және т.б.) металдар. Геохимияда шашыранды (Ga, Ge, Hf, Re, т.б.) және сирек (Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Re, т.б.) металдар да ажыратылады. Көріп отырғаныңыздай, топтар арасында нақты шекаралар жоқ.

Тарихи анықтама


Адамзат қоғамының металдарсыз өмірі мүмкін емес екеніне қарамастан, адамның оларды алғаш қашан және қалай пайдалана бастағанын ешкім білмейді. Бізге жеткен ең көне жазбаларда металл балқытылатын және одан бұйымдар жасалған қарабайыр цехтар туралы айтылады. Бұл адамның металдарды жазудан ерте игергенін білдіреді. Ежелгі қоныстарды қазған археологтар сонау заманда адамдар пайдаланған еңбек және аңшылық құралдарын – пышақтар, балталар, жебе ұштары, инелер, балық қармақтары және т.б. Елді мекендер неғұрлым ескі болса, соғұрлым дөрекі және қарабайыр адам қолынан жасалған бұйымдар болды. Ең көне металл бұйымдары шамамен 8 мың жыл бұрын болған қоныстарды қазу кезінде табылған. Бұлар негізінен алтын мен күмістен жасалған зергерлік бұйымдар мен жебе ұштары мен мыстан жасалған найзалар болды.

«Металлон» грек сөзі бастапқыда шахталар, шахталар дегенді білдіреді, сондықтан «металл» термині осыдан шыққан. Ежелгі уақытта тек 7 металл бар деп есептелді: алтын, күміс, мыс, қалайы, қорғасын, темір және сынап. Бұл сан сол кезде белгілі планеталардың санымен байланысты болды - Күн (алтын), Ай (күміс), Венера (мыс), Юпитер (қалайы), Сатурн (қорғасын), Марс (темір), Меркурий (сынап) (суретті қараңыз). ). Алхимиялық концепциялар бойынша металдар планеталардың сәулелерінің әсерінен жер қойнауында пайда болып, бірте-бірте жетілдіріліп, алтынға айналады.

Адам алғаш рет туған металдарды – алтынды, күмісті, сынапты игерді. Алғашқы жасанды жолмен алынған металл мыс болды, содан кейін тұздалған мыс қорытпасын - қола, ал кейінірек - темір алуды меңгеруге болады. 1556 жылы Германияда неміс металлургы Г.Агриколаның «Тау-кен және металлургия туралы» кітабы жарық көрді – металдарды алудың бізге дейін жеткен алғашқы толық нұсқауы. Рас, ол кезде қорғасын, қалайы және висмут әлі де бір металдың сорттары болып саналды. 1789 жылы француз химигі А.Лавуазье өзінің химия бойынша нұсқаулығында қарапайым заттардың тізімін келтіріп, оған сол кездегі барлық белгілі металдар – сурьма, күміс, висмут, кобальт, қалайы, темір, марганец, никель, алтын, платина кіреді. , қорғасын, вольфрам және мырыш. Химиялық зерттеу әдістерінің дамуымен белгілі металдардың саны тез өсе бастады. 18 ғасырда 14 металл ашылды, 19 ғ. - 38, 20 ғасырда. - 25 металл. 19 ғасырдың бірінші жартысында платинаның серіктері ашылды, электролиз арқылы сілтілі және сілтілі жер металдары алынды. Ғасырдың ортасында спектрлік талдау арқылы цезий, рубидий, таллий және индий ашылды. Д.И.Менделеев өзінің периодтық заңы негізінде болжаған металдардың (бұл галлий, скандий және германий) бар екендігі тамаша дәлелденді. 19 ғасырдың аяғында радиоактивтіліктің ашылуы. радиоактивті металдарды іздеуге әкелді. Ақырында, ядролық қайта құру әдісімен 20 ғасырдың ортасында. табиғатта жоқ радиоактивті металдар, атап айтқанда трансуран элементтері алынды.


Металдардың физикалық және химиялық қасиеттері.


Барлық металдар қатты денелер болып табылады (қалыпты жағдайда сұйық күйде болатын сынаптан басқа), олар бейметалдардан байланыстың ерекше түрімен (металлдық байланыс) ерекшеленеді. Валенттік электрондар белгілі бір атоммен еркін байланысқан және әрбір металдың ішінде электронды газ деп аталатын зат бар. Металдардың көпшілігінің кристалдық құрылымы бар және металды оң иондардың (катиондардың) «қатты» кристалдық торы ретінде қарастыруға болады. Бұл электрондар металдың айналасында азды-көпті қозғала алады. Олар катиондар арасындағы итеруші күштердің орнын толтырады және осылайша оларды жинақы денеге біріктіреді.

Барлық металдар жоғары электр өткізгіштікке ие (яғни диэлектрлік емес бейметалдарға қарағанда олар өткізгіштер), әсіресе мыс, күміс, алтын, сынап және алюминий; металдардың жылу өткізгіштігі де жоғары. Көптеген металдардың айырықша қасиеті олардың икемділігі (икемділігі) болып табылады, нәтижесінде оларды жұқа қаңылтырларға (фольга) айналдыруға және сымға (қалайы, алюминий және т.б.) тартуға болады, алайда өте сынғыш металдар бар ( мырыш, сурьма, висмут).

Өнеркәсіпте көбінесе таза металдар емес, олардың қоспалары қорытпалар деп аталады. Қорытпада бір компоненттің қасиеттері әдетте екіншісінің қасиеттерін сәтті толықтырады. Сонымен, мыс қаттылығы төмен және машина бөлшектерін жасау үшін аз қолданылады, ал жез деп аталатын мыс-мырыш қорытпалары қазірдің өзінде өте қатты және машина жасауда кеңінен қолданылады. Алюминий жақсы икемділікке және жеткілікті жеңілдікке ие (тығыздығы төмен), бірақ тым жұмсақ. Оның негізінде мыс, магний және марганец бар аюралюмин (дюралюминий) қорытпасы дайындалады. Дуралюмин өзінің алюминийінің қасиеттерін жоғалтпай, жоғары қаттылыққа ие болады, сондықтан авиациялық техникада қолданылады. Темірдің көміртегімен қорытпалары (және басқа металдардың қоспалары) белгілі шойын мен болат болып табылады.

Металдар тығыздығы бойынша әр түрлі: литий үшін судың (0,53 г/см3) жартысына жуығы, ал осмий үшін 20 еседен астам (22,61 г/см3) болады. Металдар қаттылығы бойынша да ерекшеленеді. Ең жұмсақ - сілтілі металдар, олар пышақпен оңай кесіледі; ең қатты металл - хром - шыны кеседі. Металдардың балқу температураларының айырмашылығы үлкен: сынап қалыпты жағдайда сұйық күйде, цезий мен галлий адам денесінің температурасында балқиды, ал ең отқа төзімді металл вольфрамның балқу температурасы 3380°С. Балқу температурасы 1000°С-тан жоғары металдар балқитын металдарға, төмен балқитын металдарға жатады. Жоғары температурада металдар электрондарды шығаруға қабілетті, олар электроникада және жылу энергиясын электр энергиясына тікелей түрлендіру үшін термоэлектрлік генераторларда қолданылады. Темір, кобальт, никель және гадолиний магнит өрісіне орналастырылғаннан кейін магниттелу күйін тұрақты түрде сақтай алады.

Металдардың кейбір химиялық қасиеттері де бар. Металл атомдары валенттік электрондарды салыстырмалы түрде оңай беріп, оң зарядталған иондарға өтеді. Сондықтан металдар тотықсыздандырғыштар болып табылады. Бұл, шын мәнінде, олардың негізгі және ең көп таралған химиялық қасиеті.

Әлбетте, металдар тотықсыздандырғыш ретінде әртүрлі тотықтырғыштармен әрекеттеседі, олардың арасында қарапайым заттар, қышқылдар, белсенділігі аз металдардың тұздары және кейбір басқа қосылыстар болуы мүмкін. Металдардың галогендермен қосылыстарын галогенидтер, күкіртпен – сульфидтер, азотпен – нитридтер, фосформен – фосфидтер, көміртекпен – карбидтер, кремниймен – силицидтермен, бормен – боридтер, сутекпен – гидридтер және т.б. жаңа технологияда маңызды қолданбаларды тапты. Мысалы, металл боридтер радиоэлектроникада, сондай-ақ ядролық технологияда нейтрондық сәулеленуді реттейтін және қорғайтын материалдар ретінде қолданылады.

Концентрлі тотықтырғыш қышқылдардың әсерінен кейбір металдарда да тұрақты оксидті қабықша түзіледі. Бұл құбылыс пассивация деп аталады. Сонымен, концентрлі күкірт қышқылында Be, Bi, Co, Fe, Mg және Nb сияқты металдар пассивтенеді (және онымен әрекеттеспейді), ал концентрлі азот қышқылында - Al, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb, Th және U.

Осы қатардағы металдың сол жағында неғұрлым көп болса, оның тотықсыздандырғыш қасиеті соғұрлым жоғары болады, яғни ол оңай тотығады және катион түрінде ерітіндіге түседі, бірақ катионнан келесіге дейін қалпына келтіру қиынырақ болады. еркін мемлекет.

Бір бейметалл, сутегі кернеулер қатарында орналастырылған, өйткені бұл металдың су ерітіндісіндегі қышқылдармен - тотықтырмайтын агенттермен әрекеттесетінін анықтауға мүмкіндік береді (дәлірек, ол сутегі катиондары H арқылы тотығады). +). Мысалы, мырыш тұз қышқылымен әрекеттеседі, өйткені кернеулер қатарында ол сутегінің сол жағында (алдыңғы) болады. Керісінше, күміс ерітіндіге тұз қышқылымен ауыспайды, өйткені ол сутегінің оң жағында (соңында) кернеулер қатарында. Сұйылтылған күкірт қышқылында металдар бірдей әрекет етеді. Сутектен кейін кернеу қатарында болатын металдар асыл деп аталады (Ag, Pt, Au, т.б.)

Металдардың жағымсыз химиялық қасиеті олардың электрохимиялық коррозиясы, яғни сумен жанасқанда және онда еріген оттегінің әсерінен металдың белсенді бұзылуы (тотығуы) (оттегі коррозиясы). Мысалы, темір өнімдерінің судағы коррозиясы кеңінен белгілі.

Әсіресе коррозиялық екі түрлі металдардың жанасу орны болуы мүмкін - контактілі коррозия. Бір металдың, мысалы, Fe және суға орналастырылған Sn немесе Cu сияқты басқа металдың арасында гальваникалық жұп пайда болады. Электрондар ағыны кернеу қатарында (Fe) солға қарай орналасқан белсендірек металдан белсенділігі азырақ металға (Sn, Cu) өтеді, ал активтілігі жоғары метал бұзылады (тот басады).

Ылғалды атмосферада сақтаған және абайсыз ұстаған кезде консервілердің (қаңылтырмен қапталған темір) қаңылтыр беті тот басады (темір сызат пайда болғаннан кейін темір тез құлап, ылғалмен жанасуына мүмкіндік береді). Керісінше, темір шелектің мырышталған беті ұзақ уақыт тот баспайды, өйткені сызаттар болса да, коррозияға темір емес, мырыш (темірден де белсенді металл) түседі.

Берілген металдың коррозияға төзімділігі оны белсендірек металмен қапталғанда немесе оларды балқытқанда артады; мысалы, темірді хроммен қаптау немесе темірдің хроммен қорытпасын жасау темірдің коррозиясын жояды. Хромдалған шойын мен құрамында хром бар (тот баспайтын болаттар) коррозияға төзімділігі жоғары.

Металдарды алудың жалпы әдістері:

Электрометаллургия, яғни балқымаларды (ең белсенді металдар үшін) немесе олардың тұздарының ерітінділерін электролиздеу арқылы металдарды алу;

Пирометаллургия, яғни металдарды олардың кендерінен жоғары температурада алу (мысалы, домна пеші арқылы темір өндіру);

Гидрометаллургия, яғни металдарды олардың тұздарының ерітінділерінен белсендірек металдармен оқшаулау (мысалы, мырыш, темірді ығыстыру арқылы CuSO4 ерітіндісінен мыс алу

немесе алюминий).

Табиғатта металдар кейде табиғи сынап, күміс және алтын сияқты бос күйінде, көбінесе қосылыстар (металл кендері) түрінде кездеседі. Ең белсенді металдар, әрине, жер қыртысында тек байланысқан күйінде болады.



Литий (грек тілінен. Lithos - тас), Li, периодтық жүйенің Ia топшасының химиялық элементі; атомдық нөмірі 3, атомдық массасы 6,941; сілтілік металдарға жатады.

Жер қыртысындағы литийдің мөлшері салмағы бойынша 6,5-10-3% құрайды. Ол 150-ден астам минералдарда табылған, оның 30-ға жуығы шын мәнінде литий.Негізгі минералдар: сподумен LiAl, лепидолит KLi1.5 Al1.5(F.0H)2 және петалит (LiNa). Бұл минералдардың құрамы күрделі, олардың көпшілігі жер қыртысында жиі кездесетін алюмосиликаттар класына жатады. Литий өндіру үшін шикізаттың перспективалық көздері тұзды кен орындарының тұзды ерітінділері (тұзды ерітінділері) және жер асты сулары болып табылады. Литий қосылыстарының ең ірі кен орындары Канада, АҚШ, Чили, Зимбабве, Бразилия, Намибия және Ресейде.

Бір қызығы, сподумен минералы табиғатта салмағы бірнеше тонна болатын ірі кристалдар түрінде кездеседі. АҚШ-тағы Этта шахтасында ұзындығы 16 м, салмағы 100 тонна болатын ине тәрізді кристалл табылды.

Литий туралы алғашқы мәлімет 1817 жылдан басталады.Швед химигі А.Арфведсон минералды петалитке талдау жасай отырып, одан белгісіз сілтіні тапты. Арфведсонның мұғалімі Дж.Берцелиус оған «литион» (грек тілінен аударғанда liteos – тас) деген атау берді, өйткені өсімдік күлінен алынған калий мен натрий гидроксидтерінен айырмашылығы, минералда жаңа сілті табылды. Ол осы сілтінің «негізі» болып табылатын металды да литий деп атады. 1818 жылы ағылшын химигі және физигі Г.Дэви литийді LiOH гидроксидінің электролизі арқылы алды.

Қасиеттер. Литий – күмістей ақ металл; м.п. 180,54 °C, bp 1340 «С; барлық металдардың ішіндегі ең жеңілі, оның тығыздығы 0,534 г/см – ол алюминийден 5 есе жеңіл және судан екі есе дерлік жеңіл. Литий жұмсақ және икемді. Литий қосылыстары жалынды әдемі кармин қызыл түске бояйды. Бұл өте сезімтал әдіс литийді анықтау үшін сапалы талдауда қолданылады.

Литий атомының сыртқы электрондық қабатының конфигурациясы 2s1 (s-элемент). Қосылыстарда ол +1 тотығу дәрежесін көрсетеді.

Литий кернеулердің электрохимиялық қатарында бірінші болып табылады және сутекті тек қышқылдардан ғана емес, судан да ығыстырады. Алайда литийдің көптеген химиялық реакциялары басқа сілтілік металдарға қарағанда күшті емес.

Литий бөлме температурасында ылғал толық болмаған кезде ауа компоненттерімен іс жүзінде әрекеттеспейді. 200 °C жоғары ауада қыздырғанда, Li2O оксиді негізгі өнім ретінде түзіледі (тек Li2O2 пероксидінің іздері бар). Ылғалды ауада ол негізінен Li3N нитриді береді, ауа ылғалдылығы 80% жоғары болса - LiOH гидроксиді және Li2CO3 карбонаты. Литий нитридін металды азот ағынында қыздыру арқылы да алуға болады (литий - азотпен тікелей қосылатын бірнеше элементтердің бірі): 6Li + N2 \u003d 2Li3N

Литий барлық дерлік металдармен оңай қорытпаланады және сынапта жақсы ериді. Ол галогендермен тікелей қосылады (йодпен - қыздырылған кезде). 500 °C температурада ол сутегімен әрекеттесіп, LiH гидридін түзеді, сумен, LiOH гидроксидімен, сұйылтылған қышқылдармен, литий тұздарымен және аммиакпен, LiNH2 амидпен әрекеттеседі, мысалы:

2Li + H2 = 2LiH

2Li + 2H2O = 2LiOH + H2

2Li + 2HF = 2LiF + H2

2Li + 2NH3 = 2LiNH2 + H2

LiH гидриді - түссіз кристалдар; тотықсыздандырғыш ретінде химияның әртүрлі салаларында қолданылады. Сумен әрекеттескенде көп мөлшерде сутегі бөлінеді (1 кг LiH-дан 2820 л H2 алынады):

LiH + H2O = LiOH + H2

Бұл LiH-ды әуе шарлары мен құтқару құралдарын толтыру үшін сутегі көзі ретінде (үрлемелі қайықтар, белдіктер және т. LiH ылғалдың шамалы ізінен қорғау үшін қажет).

Аралас литий гидридтері органикалық синтезде кеңінен қолданылады, мысалы, литий алюминий гидриді LiAlH4 селективті тотықсыздандырғыш болып табылады. Ол LiH алюминий хлориді A1C13 әрекеттесуі арқылы алынады

LiOH гидроксиді күшті негіз (сілті), оның сулы ерітінділері шыны, фарфорды бұзады; оған никель, күміс және алтын төзімді. LiOH сілтілі аккумуляторлардың электролитіне қосымша ретінде пайдаланылады, бұл олардың қызмет ету мерзімін 2-3 есе және сыйымдылығын 20% арттырады. LiOH және органикалық қышқылдар негізінде (әсіресе стеарин және пальмитин қышқылдары), аязға және ыстыққа төзімді майлар (литолдар) -40-тан +130 «С-қа дейінгі температура диапазонында металдарды коррозиядан қорғау үшін шығарылады.

Литий гидроксиді противогаздарда, суасты қайықтарында, ұшақтарда және ғарыш кемелерінде көмірқышқыл газын сіңіргіш ретінде де қолданылады.

Қолхат және өтініш. Литий өндірісінің шикізаты оның минералдардан алынатын тұздары болып табылады. Құрамына байланысты минералдар күкірт қышқылымен H2SO4 (қышқылдық әдіс) немесе кальций оксиді CaO және оның карбонаты CaCO3 (сілтілі әдіс), калий сульфаты K2SO4 (тұз әдісі), кальций карбонаты және оның CaCl хлориді (тұз әдісі) арқылы ыдыратылады. сілтілі-тұзды әдіс). Қышқылдық әдіспен Li2SO4 сульфатының ерітіндісі алынады [соңғысы кальций гидроксиді Са (ОН) 2 және натрий Na2 Co3 ерітіндісімен өңдеу арқылы қоспалардан тазартылады]. Пайдалы қазбаларды ыдыратудың басқа әдістерімен түзілген дақ сумен шайылады; сонымен бірге сілтілі әдіспен LiOH ерітіндіге, тұзды әдіспен Li 2SO4, сілтілі-тұздық әдіспен LiCl өтеді. Барлық осы әдістер, сілтіліден басқа, Li2CO3 карбонаты түрінде дайын өнімді алуды қарастырады. ол тікелей немесе басқа литий қосылыстарын синтездеу көзі ретінде пайдаланылады.

Литий металы LiCl мен калий хлориді KCl немесе барий хлориді BaCl2 балқытылған қоспасын қоспалардан ары қарай тазарта отырып электролиздеу арқылы алынады.

Литийге деген қызығушылық өте жоғары. Бұл, ең алдымен, сутегі бомбасының негізгі құрамдас бөлігі және термоядролық реакторлардың негізгі отыны болып табылатын тритийді (ауыр сутегі нуклиді) өнеркәсіптік өндірудің көзі болып табылатындығына байланысты. 6Li нуклиді мен нейтрондар (массалық саны 1 бейтарап бөлшектер) арасында термоядролық реакция жүреді; реакция өнімдері – тритий 3Н және гелий 4He:

63Li + 10n= 31H +42He

Литийдің көп мөлшері металлургияда қолданылады. 10% литийі бар магний қорытпасы магнийдің өзінен күшті және жеңіл. Алюминий және литий қорытпалары – склерон және аэрон, құрамында небәрі 0,1% литий бар, жеңілдігінен басқа, беріктігі, иілгіштігі, коррозияға төзімділігі жоғары; олар авиацияда қолданылады. Құрамында қорғасын-кальций бар қорытпаларға 0,04% литий қосу олардың қаттылығын арттырады және үйкеліс коэффициентін төмендетеді.

Литий галогенидтері мен карбонат оптикалық, қышқылға төзімді және басқа да арнайы шынылар, сонымен қатар ыстыққа төзімді фарфор мен керамика, әртүрлі глазурь және эмальдар өндірісінде қолданылады.

Литийдің кішкене үгінділері дымқыл тері мен көздің химиялық күйіктерін тудырады. Литий тұздары теріні тітіркендіреді. Литий гидроксидімен жұмыс істегенде, натрий және калий гидроксидтерімен жұмыс істегендегідей сақтық шараларын сақтау керек.



Натрий (араб, натрун, грек тілінен алынған нитрон – табиғи сода, периодтық жүйенің Іа топшасының химиялық элементі; атомдық нөмірі 11, атомдық массасы 22,98977; сілтілі металдарға жатады. Табиғатта бір тұрақты нуклид 23 Na түрінде кездеседі.

Ежелгі дәуірде де натрий қосылыстары белгілі болды - ас тұзы (натрий хлориді) NaCl, күйдіргіш сілті (натрий гидроксиді) NaOH және сода (натрий карбонаты) Na2CO3. Ежелгі гректер «нитрон» деп атаған соңғы зат; сондықтан металдың қазіргі атауы – «натрий». Дегенмен, Ұлыбританияда, АҚШ-та, Италияда, Францияда натрий сөзі сақталған (испанның «сода» деген сөзінен шыққан, орыс тіліндегідей мағынасы бар).

Алғаш рет натрийдің (және калийдің) өндірісі туралы ағылшын химигі және физигі Г.Дэви 1807 жылы Лондондағы Корольдік қоғамның отырысында баяндады. Ол әрекет арқылы KOH және NaOH күйдіргіш сілтілерін ыдырата алды. электр тогын анықтау және ерекше қасиеттері бар бұрын белгісіз металдарды оқшаулау. Бұл металдар ауада өте тез тотығады және судың бетінде қалқып, одан сутегін бөлді.

табиғатта таралуы. Натрий - табиғатта ең көп таралған элементтердің бірі. Оның жер қыртысындағы мөлшері салмағы бойынша 2,64% құрайды. Гидросферада ол шамамен 2,9% мөлшерде еритін тұздар түрінде болады (теңіз суындағы тұздың жалпы концентрациясы 3,5-3,7%). Күн атмосферасында және жұлдызаралық кеңістікте натрийдің болуы анықталды. Натрий табиғатта тек тұздар түрінде кездеседі. Ең маңызды минералдар: галит (тас тұзы) NaCl, мирабилит (Глаубер тұзы) Na2SO4 *10H2O, тенардит Na2SO4, хелиан нитраты NaNO3, табиғи силикаттар, мысалы, альбит Na, нефелин Na

Ресей тас тұзының кен орындарына (мысалы, Соликамск, Усолье-Сибирское және т.б.), Сібірдегі минералды тронаның ірі кен орындарына ерекше бай.

Қасиеттер. Натрий – күмістей ақ балқитын металл, м.п. 97,86 °C, bp 883,15 °C. Бұл ең жеңіл металдардың бірі - ол 19,7 ° C температурада 0,99 г / см3 тығыздығы бар судан жеңіл). Натрий және оның қосылыстары оттық жалынын сары түске бояйды. Бұл реакцияның сезімталдығы сонша, ол барлық жерде (мысалы, бөлмеде немесе көше шаңында) натрийдің ең аз іздерінің болуын анықтайды.

Натрий - периодтық жүйедегі ең белсенді элементтердің бірі. Натрий атомының сыртқы электрондық қабатында бір электрон бар (конфигурация 3s1, натрий s-элемент). Натрий өзінің жалғыз валенттік электронын оңай береді, сондықтан оның қосылыстарында әрқашан +1 тотығу дәрежесін көрсетеді.

Ауада натрий белсенді түрде тотығады, жағдайға байланысты Na2O оксиді немесе Na2O2 асқын тотығы түзіледі. Сондықтан натрий керосин немесе минералды май қабатының астында сақталады. Сутекті ығыстырып, сумен қарқынды әрекеттеседі:

2Na + H20 = 2NaOH + H2

Мұндай реакция тіпті мұзда -80 ° C температурада болады, ал жылы сумен немесе жанасу бетінде ол жарылыспен жүреді (олар: «Егер сіз ақымақ болғыңыз келмесе , натрийді суға тастамаңыз»).

Натрий барлық бейметалдармен тікелей әрекеттеседі: 200 °C температурада ол сутегін сіңіре бастайды, өте гигроскопиялық NaH гидридін құрайды; азотпен электр разрядында нитриді Na3N немесе азид NaN3 береді; фторлы атмосферада тұтанады; хлорда ол температурада жанады; қыздырғанда ғана броммен әрекеттеседі:

2Na + H2 = 2NaH

6Na + N2=2Na3N немесе 2Na+ 3Na2=2NaN3

2Na+ C12 = 2NaCl


800-900 °С-та натрий көміртегімен қосылып, Na2C2 карбиді түзеді; күкіртпен ұнтақталғанда Na2S сульфиді және полисульфидтер қоспасы (Na2S3 және Na2S4) береді.

Натрий сұйық аммиакта оңай ериді, алынған көк ерітінді металдық өткізгіштікке ие, газ тәріздес аммиакпен 300-400 «С немесе катализатордың қатысуымен -30 С дейін салқындатқанда NaNH2 амидін береді.

Натрий басқа металдармен (металл аралық қосылыстармен), мысалы, күміспен, алтынмен, кадмиймен, қорғасынмен, калиймен және басқаларымен қосылыстар түзеді. Сынаппен ол NaHg2, NaHg4, т.б амальгамалар береді.Керосин немесе минералды май қабатының астында натрийді сынапқа біртіндеп енгізу нәтижесінде түзілетін сұйық амальгамалардың маңызы зор.

Натрий сұйылтылған қышқылдармен тұздар түзеді.

Қолхат және өтініш. Натрий алудың негізгі әдісі балқытылған ас тұзының электролизі болып табылады. Бұл жағдайда анодта хлор, ал катодта натрий бөлінеді. Электролиттің балқу температурасын төмендету үшін ас тұзына басқа тұздар қосады: KCl, NaF, CaCl2. Электролиз диафрагмасы бар электролизерлерде жүргізіледі; анодтар графиттен, катодтар мыстан немесе темірден жасалған.

Натрийді NaOH гидроксиді балқымасының электролизі арқылы алуға болады, ал аз мөлшерін NaN3 азидінің ыдырауы арқылы алуға болады.

Натрий металы олардың қосылыстарынан таза металдарды қалпына келтіру үшін қолданылады - калий (KOH-дан), титан (TiCl4-тен) және т. уран ядроларының бөлінуі. Ашық сары жарқырауы бар натрий буы магистральдарды, теңіз айдындарын, вокзалдарды және т.б. жарықтандыру үшін қолданылатын газ разрядты шамдарды толтыру үшін қолданылады. Натрий медицинада қолданылады: жасанды түрде алынған 24Na нуклиді лейкоздың кейбір түрлерін радиологиялық емдеу үшін қолданылады. және диагностикалық мақсаттар үшін.

Натрий қосылыстарын қолдану әлдеқайда кең.

Пероксид Na2O2 – түссіз кристалдар, сары техникалық өнім. 311-400 °С-қа дейін қыздырғанда, ол оттегін бөле бастайды, ал 540 ° C-та ол тез ыдырайды. Күшті тотықтырғыш, соның арқасында ол маталарды және басқа материалдарды ағарту үшін қолданылады. Ол ауадағы СО2 жұтып, оттегін бөліп, 2Na2O2+2CO2=2Na2Co3+O2 карбонатын түзеді. Бұл қасиет жабық кеңістіктерде және оқшаулағыш тыныс алу құрылғыларында (сүңгуір қайықтар, оқшаулағыш противогаздар және т.б.) ауаны қалпына келтіру үшін Na2O2 пайдаланудың негізі болып табылады.

NaOH гидроксиді; ескірген атауы – күйдіргіш сода, техникалық атауы – каустикалық сода (латын тілінен каустик – күйдіргіш, күйдіргіш); мықты негіздердің бірі. Техникалық өнімде NaOH-дан басқа қоспалар бар (3% Na2CO3 және 1,5% NaCl дейін). NaOH көп мөлшері сілтілі аккумуляторлар үшін электролиттерді дайындауға, қағаз, сабын, бояу, целлюлоза өндіруге жұмсалады және май мен майларды тазартуға қолданылады.

Натрий тұздарынан хроматты Na2CrO4 – бояғыштар өндірісінде, маталарды бояуда мордант ретінде және тері өнеркәсібінде илеу агенті ретінде қолданылады; сульфит Na2SO3 – фотографиядағы фиксаторлар мен әзірлеушілердің құрамдас бөлігі; гидросульфит NaHSO3 – маталарды, табиғи талшықтарды ағартқыш, жеміс-жидек, көкөніс және көкөніс жемдерін консервілеу үшін қолданылады; тиосульфат Na2S2O3 - маталарды ағарту кезінде хлорды кетіру үшін, фотосуретте бекітуші, сынап қосылыстарымен, мышьякпен және т.б. улану үшін антидот, қабынуға қарсы агент ретінде; хлорат NaClO3 - әртүрлі пиротехникалық құрамдағы тотықтырғыш; трифосфат Na5P3O10 - суды жұмсартуға арналған синтетикалық жуғыш заттардағы қоспа.

Натрий, NaOH және оның ерітінділері терінің және шырышты қабаттардың қатты күйіп қалуын тудырады.



Сыртқы түрі мен қасиеттері бойынша калий натрийге ұқсас, бірақ реактивті. Сумен қарқынды әрекеттеседі және сутекті тұтандырады. Ол ауада жанып, қызғылт сары супероксид СО2 түзеді. Бөлме температурасында галогендермен, орташа қыздырумен - сутегімен, күкіртпен әрекеттеседі. Ылғалды ауада ол тез KOH қабатымен жабылады. Калий бензин немесе керосин қабатының астында сақталады.

Калий қосылыстары - KOH гидроксиді, KNO3 нитраты және K2CO3 карбонаты - ең үлкен практикалық қолдануды табады.

Калий гидроксиді KOH (техникалық атауы - күйдіргіш калий) - ылғалды ауада таралатын және көмірқышқыл газын сіңіретін ақ кристалдар (K2CO3 және KHCO3 түзіледі). Ол жоғары экзо әсері бар суда өте жақсы ериді. Су ерітіндісі күшті сілтілі.

Калий гидроксиді KCl ерітіндісінің электролизі арқылы алынады (NaOH өндірісіне ұқсас). Бастапқы калий хлориді KCl табиғи шикізаттан (сильвин KCl минералдары және KMgC13 6H20 карналлит) алынады. KOH әртүрлі калий тұздарын, сұйық сабын, бояғыштарды синтездеу үшін, батареяларда электролит ретінде қолданылады.

Калий нитраты KNO3 (калий нитраты минералы) - ақ кристалдар, дәмі өте ащы, балқу температурасы төмен (tбалқыма = 339 ° C). Суда жақсы ерітейік (гидролиз болмайды). Балқу температурасынан жоғары қыздырған кезде ол калий нитриті KNO2 және оттегі O2-ге ыдырайды және күшті тотықтырғыштық қасиет көрсетеді. Күкірт пен көмір KNO3 балқымасымен жанасқанда тұтанады және C + S қоспасы жарылады («қара ұнтақтың» жануы):

2КNO3 + ЗС(көмір) + S=N2 + 3CO2 + K2S

Калий нитраты шыны және минералды тыңайтқыштар өндірісінде қолданылады.

Калий карбонаты K2CO3 (техникалық атауы – калий) – ақ гигроскопиялық ұнтақ. Ол суда өте жақсы ериді, анионмен жоғары гидролизденеді және ерітіндіде сілтілі орта жасайды. Шыны және сабын өндірісінде қолданылады.

K2CO3 алу реакцияларға негізделген:

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

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

Табиғи шикізаттан алынған калий сульфаты (минералдар каинит KMg (SO4) Cl ZH20 және шенит K2Mg (SO4) 2 * 6H20) СО атмосферасында (15 атм қысымда) сөнген әк Са (ОН) 2, калий форматы қыздырылады. K (HCOO) алынады, ол ауа ағынында күйдіріледі.

Калий - өсімдіктер мен жануарлар үшін маңызды элемент. Калий тыңайтқыштары – калий тұздары, табиғи және олардың өңделген өнімдері (KCl, K2SO4, KNO3); өсімдіктердің күлінде калий тұздарының көп болуы.

Калий - жер қыртысындағы тоғызыншы элемент. Ол тек байланысқан күйінде минералдарда, теңіз суында (1 л-де 0,38 г К+ ионына дейін), өсімдіктерде және тірі организмдерде (клетка ішінде) кездеседі. Адам ағзасында = 175 г калий бар, тәуліктік қажеттілік ~ 4 г жетеді. Радиоактивті изотоп 40К (басымды тұрақты 39К изотопына қоспа) өте баяу ыдырайды (жартылай ыдырау периоды 1109 жыл), ол 238U және 232Th изотоптарымен бірге үлкен үлес қосады.

Басты > Құжат

Периодтық жүйедегі металдар. Металл атомдарының құрылысы. Металдардың жалпы сипаттамасы.

Металдардың периодтық жүйедегі орныМенделеев кестесінде бордан астатинге дейін диагональ жүргізетін болсақ, онда диагональ астындағы негізгі топшаларда металл атомдары, ал екінші топшаларда барлық элементтер металдар болады. Диагональға жақын орналасқан элементтер қос қасиетке ие: олардың кейбір қосылыстарында олар металдар сияқты әрекет етеді; кейбіреулерінде – бейметалдар ретінде. Металл атомдарының құрылысыПериодтар мен негізгі топшаларда металдық қасиеттердің өзгеру заңдылықтары бар.Көптеген металдардың атомдарында 1, 2 немесе 3 валенттік электрондар болады, мысалы:

Na(+11): 1S 2 2S 2 2p 6 3S 1

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

Сілтілік металдар (1-топ, негізгі топша): ... nS 1. Сілтілік жер (2-топ, негізгі топша): ... nS 2. Металл атомдарының қасиеттері Д.И.Менделеев кестесіндегі орналасуына периодты түрде тәуелді. НЕГІЗГІ КІШІ ТОПТА:

    өзгермейді.

    Атом радиусы артады

    Электрондылық төмендейді.

    Қалпына келтіру қасиеттері күшейту.

    Металлдың қасиеттері күшейту.

КЕЗЕҢДЕ:
    Атом ядроларының зарядтары арттыру.

    Атомдардың радиустары төмендеуі.

    Сыртқы қабаттағы электрондар саны артады.

    Электрондылық артады.

    Қалпына келтіру қасиеттері төмендеуі.

    Металлдың қасиеттері әлсірету.

Металл кристалдарының құрылымыҚатты заттардың көпшілігі кристалды түрде болады: олардың бөлшектері қатаң тәртіпте орналасып, бір қалыпты кеңістіктік құрылымды – кристалдық торды құрайды. қатты, олардың бөлшектері (атомдар, молекулалар, иондар) белгілі, мерзімді қайталанатын ретпен (түйіндерінде) орналасқан. Түйіндерді сызықтармен ойша байланыстырғанда, кеңістіктік жақтау қалыптасады - кристалдық тор. Сфералық қаптамалар түріндегі металдардың кристалдық құрылымдары

а - мыс; б) магний; в) α-темірдің модификациясы

Металл атомдары сыртқы электрондарын беруге бейім. Металл, құйма немесе металл бұйым бөлігінде металл атомдары сыртқы электрондарды береді және оларды иондарға айнала отырып, осы бөлікке, құймаға немесе өнімге жібереді. «Үзілген» электрондар бір ионнан екіншісіне ауысады, олармен уақытша атомдарға қосылады, қайтадан үзіледі және бұл процесс үздіксіз жүреді. Металдарда кристалдық тор болады, оның түйіндерінде атомдар немесе иондар (+) болады; олардың арасында бос электрондар (электрондық газ) болады. Металлдағы қосылу схемасын келесідей көрсетуге болады:

M 0 ↔ nē + M n+,

атом – ион

Қайда nбайланысқа қатысатын сыртқы электрондар саны (y Na - 1, ж Sa - 2 ē, ж Al - 3г).Байланыстың бұл түрі металдарда – жай заттар-металдар мен қорытпаларда байқалады.Металлдық байланыс – металдардың кристалдық торындағы оң зарядталған металл иондары мен бос электрондар арасындағы байланыс.Байланыс электрондардың әлеуметтенуіне негізделген (ұқсастық) ), барлық атомдар осы электрондардың әлеуметтенуіне қатысады (айырмашылық). Сондықтан металдық байланысы бар кристалдар пластик, электр өткізгіш және металл жылтыры болады. Дегенмен, бу күйінде металл атомдары бір-бірімен байланысады коваленттік байланыс, металл жұптары жеке молекулалардан (монатомды және екі атомды) тұрады. Жалпы сипаттамасыметалдар

Атомдардың электрон беру қабілеті (тотықсыздану)

← Көбеюде

Атмосфералық оттегімен әрекеттесу

Қалыпты температурада тез тотығады

Қалыпты температурада немесе қыздырғанда баяу тотығады

Тотықтырмаңыз

Сумен әрекеттесу

Кәдімгі температурада H 2 бөлініп, гидроксид түзіледі

Қыздырған кезде H 2 бөлінеді

H 2 судан ығыстырылмайды

Қышқылдармен әрекеттесу

Сұйылтылған қышқылдардан Н 2 ығыстырыңыз

Н2 сұйылтылған қышқылдардан ығыстырмайды

Конц. және разб. HNO 3 және конс. H 2 SO 4 қыздырғанда

Қышқылдармен әрекеттесуге болмайды

Табиғатта болу

Тек байланыстарда

Қосылыстарда және бос күйде

Көбінесе тегін

Қалай алуға болады

Балқыту электролизі

Көмірмен, көміртегі тотығымен (2), алюминотермиямен немесе электролизмен қалпына келтіру сулы ерітінділертұздар

Иондардың электрон алу қабілеті (қалпына келтіру)

Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au

Көбейту →

Металдардың кернеулерінің электрохимиялық қатары. Металдардың физикалық және химиялық қасиеттері

Жалпы физикалық қасиеттеріметалдарМеталдардың жалпы физикалық қасиеттері металдық байланыс пен металдық кристалдық тормен анықталады. Иілгіштік, пластикалықМеталл кристалына механикалық әсер атомдар қабаттарының ығысуын тудырады. Металдағы электрондар кристалдың бойымен қозғалатындықтан, байланыс үзілмейді. Серияда икемділік төмендейді Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe. Мысалы, алтынды қалыңдығы 0,001 мм-ден аспайтын парақтарға айналдыруға болады, олар алтын жалату үшін қолданылады. әртүрлі заттар. Алюминий фольгасы салыстырмалы түрде жақында және шайға қарағанда ерте пайда болды, шоколад қалайы фольгаға соғылды, оны станиол деп атады. Алайда Mn және Bi-де пластикалық қасиеті жоқ: олар сынғыш металдар. металл жылтырлығыБарлық металдар ұнтақ түрінде жоғалтатын металл жылтырлығы, қоспағанда ӘлЖәне мг. Ең жарқын металдар hg(Әйгілі «Венециандық айналар» одан орта ғасырларда жасалған), Ag(Қазір одан «күміс айна» реакциясы арқылы заманауи айналар жасалады). Қара және түсті металдар (шартты түрде) түсі бойынша ажыратылады. Соңғыларының ішінен біз бағалыларды бөліп аламыз - Au, Ag, Pt. Алтын - зергерлердің металлы. Оның негізінде керемет Пасха жұмыртқалары Faberge жасалды. шырылдауМеталдар шырылдап, бұл қасиет қоңыраулар жасау үшін қолданылады (Мәскеу Кремліндегі патша қоңырауын есте сақтаңыз). Ең дыбысты металдар - Au, Ag, Cu. Қалың, ызылдаған мыс сақиналар – қып-қызыл шырылдаған. Бұл бейнелі өрнек таңқурайдың құрметіне емес, алғашқы шіркеу қоңыраулары балқытылған голландиялық Малина қаласының құрметіне арналған. Ресейде, содан кейін орыс шеберлері тіпті қоңырау соға бастады ең жақсы сапа, ал қалалар мен елді мекендердің тұрғындары ғибадатханаларға соғылған қоңырау жақсырақ дыбысталуы үшін алтын және күміс зергерлік бұйымдарды сыйға тартты. Кейбір ресейлік ломбардтарда комиссияға қабылданған алтын сақиналардың түпнұсқалығы әйелдің шашына ілінген алтын неке жүзігінің шырылдауымен анықталды (өте ұзын және анық жоғары дыбыс естіледі). Сағат қалыпты жағдайларсынаптан басқа барлық металдар Hg қатты заттар. Металдардың ең қаттысы хром Cr: ол әйнекті сызады. Ең жұмсақ сілтілі металдар, олар пышақпен кесіледі. Сілтілік металдар – Na – керосинде, ал Li – жеңіл болғандықтан вазелинде, керосин – шыны ыдыста, банка – асбест чиптерінде, асбест – қаңылтыр құмырада сақталады. Электр өткізгіштікМеталдардың жақсы электр өткізгіштігі оларда аз ғана потенциалдар айырмасының әсерінен теріс полюстен оңға бағытталған бағытталған қозғалысқа ие болатын бос электрондардың болуымен түсіндіріледі. Температура жоғарылаған сайын атомдардың (иондардың) тербелісі артады, бұл электрондардың бағытталған қозғалысын қиындатады және сол арқылы электр өткізгіштігінің төмендеуіне әкеледі. Төмен температурада тербелмелі қозғалыс, керісінше, қатты азайып, электр өткізгіштігі күрт артады. Абсолютті нөлге жақын металдар асқын өткізгіштік көрсетеді. Ag, Cu, Au, Al, Fe ең жоғары электр өткізгіштікке ие; ең нашар өткізгіштер Hg, Pb, W. Жылу өткізгіштікҚалыпты жағдайда металдардың жылу өткізгіштігі негізінен олардың электр өткізгіштігі сияқты реттілікпен өзгереді. Жылу өткізгіштік еркін электрондардың жоғары қозғалғыштығына және атомдардың тербелмелі қозғалысына байланысты, соның арқасында металдың массасында температураның тез теңестірілуі жүреді. Ең жоғары жылу өткізгіштік күміс пен мыс үшін, ең төменгісі висмут пен сынап үшін. ТығыздығыМеталдардың тығыздығы әртүрлі. Ол азырақ атомдық массасыэлемент-металл және оның атомының радиусы неғұрлым үлкен болса. Металдардың ең жеңілі – литий (тығыздығы 0,53 г/см3), ең ауыры – осмий (тығыздығы 22,6 г/см3). Тығыздығы 5 г/см 3-тен аз металдар жеңіл, қалғандары ауыр деп аталады. Металдардың балқу және қайнау температуралары әртүрлі. Ең балқитын металл сынап (қайнау температурасы = -38,9°С), цезий және галлий сәйкесінше 29 және 29,8°С балқиды. Вольфрам ең отқа төзімді металл (bp = 3390°C). Қалайы мысалында металдардың аллотропиясы туралы түсінікКейбір металдарда аллотроптық модификациялар болады. Мысалы, қалайы ерекшеленеді:
    α-қаңылтыр, немесе сұр қалайы («қалайы оба» - қарапайым β-қалайының α-қалайға айналуы. төмен температураларР.Скотттың экспедициясының өліміне себеп болды Оңтүстік полюс, ол қаңылтырмен жабылған цистерналарда сақталғандықтан, барлық отынды жоғалтқан), t тұрақты.<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).
Металдардың кернеулерінің электрохимиялық қатары және оның екі ережесіАтомдардың реактивтілігіне қарай бір қатарда орналасуын былай көрсетуге болады: Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb,Х 2 , Сu, Hg, Ag, Pt, Au. Элементтің электрохимиялық қатардағы орны оның сулы ерітіндідегі иондарды қаншалықты оңай түзетінін, яғни оның реактивтілігін көрсетеді. Элементтердің реактивтілігі байланыс түзуге қатысатын электрондарды қабылдау немесе беру қабілетіне байланысты. 1-ші кернеу қатарының ережесіЕгер метал сутегіге дейін осы қатарда болса, оны қышқыл ерітінділерінен ығыстыруға қабілетті, егер сутектен кейін болса, онда жоқ. Мысалы, Zn, Mg, Alқышқылдармен алмастыру реакциясын берді (олар кернеу қатарында Х), А Cuжоқ (ол кейін Х). 2-ші кернеу қатарының ережесіЕгер металл тұздың металына дейінгі кернеу қатарында болса, онда ол бұл металды өз тұзының ерітіндісінен ығыстыруға қабілетті. Мысалы, CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu. Мұндай жағдайларда металдың алдыңғы немесе кейінгі жағдайы сутегімаңызды емес болуы мүмкін, реакцияға түсетін металдың тұз түзетін металдан бұрын болуы маңызды: Cu + 2AgNO 3 \u003d 2Ag + Cu(NO 3) 2. Жалпы Химиялық қасиеттеріметалдарХимиялық реакцияларда металдар тотықсыздандырғыш (электрондарды беретін) болып табылады. Қарапайым заттармен әрекеттесу.
    Галогендермен металдар тұздар – галогенидтер түзеді:
Mg + Cl 2 \u003d MgCl 2; Zn + Br 2 = ZnBr 2.
    Оттегімен металдар оксидтер түзеді:
4Na + O 2 \u003d 2 Na 2 O; 2Cu + O 2 \u003d 2CuO.
    Металдар күкірт – сульфидтермен тұз түзеді:
Fe + S = FeS.
    Сутегімен ең белсенді металдар гидридтер түзеді, мысалы:
Ca + H 2 \u003d CaH 2.
    Көптеген металдар көміртегімен карбидтер түзеді:
Ca + 2C \u003d CaC 2. Күрделі заттармен әрекеттесу
    Кернеу қатарының басында металдар (литийден натрийге дейін) қалыпты жағдайда сутегін судан ығыстырып, сілтілер түзеді, мысалы:
2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2.
    Сутегіге дейінгі кернеу қатарында орналасқан металдар сұйылтылған қышқылдармен (HCl, H 2 SO 4 және т.б.) әрекеттеседі, нәтижесінде тұздар түзіліп, сутегі бөлінеді, мысалы:
2Al + 6HCl \u003d 2AlCl 3 + 3H 2.
    Металдар азырақ активті металдардың тұздарының ерітінділерімен әрекеттеседі, нәтижесінде белсендірек металдың тұзы түзіледі, ал аз белсенді метал бос күйде бөлінеді, мысалы:
CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu.

Табиғаттағы металдар.

Табиғаттағы металдарды табу.Көптеген металдар табиғатта әртүрлі қосылыстар түрінде кездеседі: белсенді металдар тек қосылыстар түрінде кездеседі; төмен активті металдар – қосылыстар түрінде және бос күйінде; асыл металдар (Ag, Pt, Au ...) еркін күйде.Туған металдар әдетте аз мөлшерде түйіршіктер немесе тау жыныстарында қосындылар түрінде кездеседі. Кейде өте үлкен металдар - кесектер кездеседі. Табиғатта көптеген металдар табиғи химиялық қосылыстар түрінде байланысқан күйде болады - минералдар. Көбінесе бұл оксидтер, мысалы, темір минералдары: қызыл темір рудасы Fe 2 O 3, қоңыр темір рудасы 2Fe 2 O 3 ∙ 3H 2 O, магнитті темір рудасы Fe 3 O 4. Пайдалы қазбалар тау жыныстары мен кендердің құрамына кіреді. КендерТехнологиялық және экономикалық жағынан өнеркәсіпте металдарды алу үшін қолайлы мөлшерде металдар болатын минералды құрамды табиғи түзілімдер деп аталады.Кенге кіретін минералдың химиялық құрамына қарай оксид, сульфид және басқа рудалар бөлінеді.Әдетте, металдарды алудан бұрын руда, ол алдын ала байытады - бос жынысты, қоспаларды ажыратады, нәтижесінде металлургиялық өндіріс үшін шикізат қызметін атқаратын концентрат түзіледі. Металдарды алу әдістері.Олардың қосылыстарынан металдар алу – металлургияның міндеті. Кез келген металлургиялық процесс әртүрлі тотықсыздандырғыштардың көмегімен металл иондарын тотықсыздандыру процесі болып табылады, нәтижесінде металдар еркін күйде алынады. Металлургиялық процесті жүргізу әдісіне қарай пирометаллургия, гидрометаллургия және электрометаллургия бөлінеді. Пирометаллургияәр түрлі тотықсыздандырғыштарды: көміртек, көміртек оксиді (II), сутегі, металдар (алюминий, магний) және т.б. қолдану арқылы олардың қосылыстарынан жоғары температурада металдарды алу болып табылады. Металды қалпына келтіру мысалдары.
    көмір:
ZnO + C → Zn + CO 2 ;
    көміртегі тотығы:
Fe 2 O 3 + 3CO → 2Fe + 3CO 2;
    сутегі:
WO 3 + 3H 2 → W + 3H 2 O; CoO + H 2 → Co + H 2 O;
    алюминий (алюминотермия):
4Al + 3MnO 2 → 2Al 2 O 3 + 3Mn; Cr 2 O 3 + 2Al = 2Al 2 O 3 + 2Cr;
    магний:
TiCl 4 + 2Mg \u003d Ti + 2MgCl 2. Гидрометаллургия- бұл екі процесстен тұратын металдарды алу: 1) табиғи металл қосылысы қышқылда ерітіліп, нәтижесінде металл тұзының ерітіндісі пайда болады; 2) алынған ерітіндіден бұл металл белсендірек металмен ығыстырылады. Мысалы:
    2CuS + 3O 2 \u003d 2CuO + 2SO 2.
CuO + H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + H 2 O.
    CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu.
Электрометаллургияерітінділерді немесе олардың қосылыстарының балқымаларын электролиздеу арқылы металдарды алу болып табылады. Электролиз процесінде тотықсыздандырғыштың рөлін электр тогы атқарады.

IA тобының металдарының жалпы сипаттамасы.

Бірінші топтың негізгі топшасының металдарына (IA-топтар) литий (Li), натрий (Na), калий (К), рубидий (Rb), цезий (Cs), франций (Fr) жатады. Бұл металдарды сілтілік металдар деп атайды, өйткені олар және олардың оксидтері сумен әрекеттескенде сілтілер түзеді.Сілтілік металдар s-элементтер. Металл атомдарының сыртқы электрон қабатында бір s-электроны (ns 1) болады. Калий, натрий – жай заттар

Ампулалардағы сілтілік металдар:
а - цезий; b - рубидий; c - калий; g - натрий IA тобының элементтері туралы негізгі мәліметтер

Элемент Ли литий Натрий K калий Rb рубидий Cs цезий Француз
атомдық нөмір 3 11 19 37 55 87
Атомдардың сыртқы электрондық қабаттарының құрылысы ns 1 np 0 , мұндағы n = 2, 3, 4, 5, 6, 7, n - период нөмірі
Тотығу күйі +1 +1 +1 +1 +1 +1
Негізгі табиғи қосылыстар

Li 2 O Al 2 O 3 4SiO 2 (сподумен); LiAl(PO 4)F, LiAl(PO 4)OH (амблигонит)

NaCl (ас тұзы); Na 2 SO 4 10H 2 O (Глаубер тұзы, мираби-лит); KCl NaCl (силвинит)

KCl (сильвин), KCl NaCl (сильвинит); К (калий дала шпаты, орфоэз); KCl MgCl 2 6H 2 O (карналлит) – өсімдіктерде кездеседі

Калий минералдарында изоаморфты қоспа ретінде – сильвинит пен карналлит

4Cs 2 O 4Al 2 O 3 18 SiO 2 2H 2 O (жартылай цит); калий минералдарының серігі

Актиний α-ыдырау өнімі
Физикалық қасиеттерКалий мен натрий жұмсақ күміс металдар (пышақпен кесілген); ρ (K) \u003d 860 кг / м 3, T pl (K) \u003d 63,7 ° С, ρ (Na) \u003d 970 кг / м 3, T пл (Na) \u003d 97,8 ° С. Олар жоғары жылу және электр өткізгіштікке ие, жалынды өзіне тән түстермен бояйды: K - бозғылт күлгін түсте, Na - сары. Сабақтың мақсаты: металдардың Периодтық жүйедегі орны және олардың жалпы қасиеттері туралы білім жүйесін қалыптастыру.

Сабақтың мақсаттары:

тәрбиелік - элементтер жүйесіндегі металдардың орнын қарастыру Д.И. Менделеев, оқушыларды металдардың негізгі қасиеттерімен таныстыру, олардың пайда болу себебін анықтау, металдардың коррозиясы туралы түсінік беру.

Тәрбиелік - ОБСЕ кестесінен металдарды таба білу, металдар мен бейметалдарды салыстыра білу, металдардың химиялық және физикалық қасиеттерінің себептерін түсіндіре білу, студенттердің теориялық ойлауын дамыту және олардың негізінде металдардың қасиеттерін болжау қабілеттерін дамыту; құрылым.

тәрбиелеу - оқушылардың химияны оқуға деген танымдық қызығушылығын дамытуға ықпал ету

Сабақтың түрі: сабақ жаңа материалды меңгерту.

Оқыту әдістері : ауызша және көрнекі

Сабақтар кезінде:

Сабақтың уақыты.

    Ұйымдастыру кезеңі (1 мин.)

    Білімді жаңарту (3 мин)

    Жаңа материалды меңгерту

    1.1. Периодтық жүйедегі орны. (10 мин)

    1.2. Атомдардың электрондық құрылысының ерекшеліктері.(10 мин)

    1.3. Металдардың қалпына келтіретін қасиеттері. (10 мин)

    2.1. Металл байланысы. (5 минут)

4. Эмоционалды босату 2 мин

    2.2. Физикалық қасиеттері (10 мин)

    3. Химиялық қасиеттері. (17 мин)

    4. Металдардың коррозиясы (5 мин)

    Бекіту (15 мин)

    Үйге тапсырма (3 мин)

    Сабақты қорытындылау (1 мин)

    Ұйымдастыру уақыты

(Өзара амандасу, қатысқандарды бекіту).

    Білімді жаңарту. Сабақтың басында мұғалім оқушылардың назарын жаңа тақырыптың маңыздылығына аударады, металдардың табиғатта және адам қызметінің барлық салаларында атқаратын рөлімен анықталады.. Өнеркәсіп

Мұғалім жұмбақты оқиды:

Мен қатты, иілгіш және пластикпін,

Керемет, барлығына қажет, практикалық.

Мен сізге қазірдің өзінде кеңес бердім

Сонда мен кіммін...? және жауабын дәптерге сабақ тақырыбы түрінде жазуды ұсынады?

    Жаңа материалды меңгерту

Дәріс жоспары.

1. Металл элементінің сипаттамасы.

1.2. Атомдардың электрондық құрылымының ерекшеліктері.

1.3. Металдардың қалпына келтіретін қасиеттері.

2. Жай заттың сипаттамасы.

2.1. Металл байланысы.

2.2. физикалық қасиеттері.

3. Химиялық қасиеттері.

4. Металдардың коррозиясы.

1.1. Периодтық жүйедегі орны.

Металл элементтер мен металл емес элементтер арасындағы шартты шекара В (бор) - (кремний) - Si (мышьяк) - Te (теллур) - As (астатин) диагоналы бойынша өтеді (оны Д. И. Менделеев кестесінде қадағалаңыз) ..

Бастапқы элементтер қалыптасадыІ топтың негізгі топшасы және сілтілік металдар деп аталады . Олар өз атауын суда жақсы еритін сәйкес гидроксидтердің атауынан алды - сілтілер.

Келесі топтардың негізгі топшаларының элементтерінің металдарына: IV топқа германий, қалайы, қорғасын (32.50.82) (алғашқы екі элемент көміртегі және кремний – бейметалдар), V топқа сурьма және висмут ( 51.83) (алғашқы үш элемент бейметалдар), VI топта тек соңғы элемент - полоний (84) - айқын металл.. VII және VIII топтардың негізгі топшаларында барлық элементтер типтік бейметалдар болып табылады.

Екінші топшалардың элементтеріне келетін болсақ, олардың барлығы металдар.

Сілтілік металдардың атомдарында сыртқы энергетикалық деңгейде бір ғана электрон бар, олар химиялық әрекеттесу кезінде оңай беріледі, сондықтан олар ең күшті тотықсыздандырғыштар болып табылады. Атом радиусының ұлғаюына сәйкес сілтілі металдардың тотықсыздандырғыш қасиеттері литийден францийге дейін жоғарылайтыны анық.

Сілтілік металдардан кейін, құрайтын элементтерII топтың негізгі топшасы, сондай-ақ күшті қалпына келтіру қабілеті бар типтік металдар болып табылады (олардың атомдарында сыртқы деңгейде екі электрон бар).Осы металдардың ішінен кальций, стронций, барий және радий сілтілі жер металдары деп аталады. . Бұл металдар бұл атауды алды, өйткені олардың алхимиктер «жер» деп атаған оксидтері суда еріген кезде сілтілер түзеді.

Металдарға элементтер де кіредіборды қоспағанда III топтың негізгі топшасы.

3-топқа алюминий топшасы деп аталатын металдар кіреді.

1.2 Металдардың электрондық құрылымының ерекшеліктері.

Алған білімдеріне сүйене отырып, студенттер өздері «металл» анықтамасын тұжырымдайды.

Металдар - атомдары сыртқы (кейде сыртқы) электрон қабатынан электрондарды беріп, оң иондарға айналатын химиялық элементтер. Металдар тотықсыздандырғыштар. Бұл сыртқы қабаттағы электрондар санының аздығына, атомдардың радиусының үлкен болуына байланысты, нәтижесінде бұл электрондар ядромен әлсіз ұсталады.Металл атомдарының салыстырмалы түрде үлкен өлшемдері (радиустары) бар, сондықтан олардың сыртқы электрондары да ядродан айтарлықтай жойылады және онымен әлсіз байланысады. Ал ең белсенді металдардың атомдарына тән екінші қасиетсыртқы энергетикалық деңгейде 1-3 электронның болуы.
Металл атомдарының аздаған электрондар (негізінен үштен көп емес) арқылы түзілетін сыртқы электрон қабатының құрылымында ұқсастықтары бар.
Бұл мәлімдемені Na, алюминий Al және мырыш Zn мысалдарымен көрсетуге болады. Атомдардың құрылымының диаграммаларын құрастыру, қажет болса, электронды формулаларды құрастыруға және мырыш сияқты үлкен периодтардың элементтерінің құрылымына мысалдар келтіруге болады.

Металл атомдарының сыртқы қабатының электрондары ядромен әлсіз байланысқандықтан, олар химиялық реакциялар кезінде болатын басқа бөлшектерге «берілуі» мүмкін:

Металл атомдарының электрондарды беру қасиеті олардың тән химиялық қасиеті болып табылады және металдардың тотықсыздандырғыш қасиет көрсететінін көрсетеді.

1.3 Металдардың тотықсыздандырғыш қасиеттері.

    Элементтердің тотығу қабілеті қалай өзгередіIIIкезең?

(Тотығу қасиеттері период бойынша артады, ал тотықсыздану қасиеттері әлсірейді. Бұл қасиеттердің өзгеруіне соңғы орбитальдағы электрондар санының көбеюі себеп болады).

    Негізгі топшаның 4-ші топ элементтерінің тотықтырғыш қасиеттері қалай өзгереді?(төменнен жоғары қарай тотықтырғыштық қасиеті күшейеді. Бұл қасиеттердің өзгеру себебі атом радиусының азаюы (бергеннен гөрі қабылдау оңай)

    Периодтық жүйедегі металдардың орнына қарай металл элементтерінің тотығу-тотықсыздану қасиеттері туралы қандай қорытынды жасауға болады?

(Металдар химиялық реакциялардағы тотықсыздандырғыштар болып табылады, өйткені олар өздерінің валенттілік электрондарын береді)

Оқушылар валенттік электрондар мен ядро ​​арасындағы байланыстың беріктігі екі факторға байланысты деп жауап береді:ядро заряды мен атомның радиусы. .

(қорытындыны оқушылар дәптерлеріне жазып алу) ядро ​​зарядының жоғарылауы кезінде қалпына келтіру қасиеті төмендейді.

Элементтер үшін - қайталама топшаның металдары, қасиеттері аздап ерекшеленеді.

Мұғалім қосалқы топша элементтерінің белсенділігін салыстыруды ұсынады.Cu, Ag, Аубелсенділікb элементтері – металдар тамшылары. Бұл заңдылық екінші қосалқы топшаның элементтерінде де байқаладыZn, CD, hg.Сыртқы деңгейде электрондардың көбеюі, сондықтан қалпына келтіру қасиеттері әлсірейді

Екінші топшаның элементтері үшін - бұл 4-7 периодтың элементтері 31-36, 49-54 - реттік элементтің ұлғаюымен атомдардың радиусы аз өзгереді, ал ядро ​​зарядының мәні айтарлықтай артады. , демек, валенттік электрондардың ядромен байланысының күші артады, тотықсыздандырғыш қасиеттері әлсірейді.

2.1. Металл байланысы.

Металлдық байланыс атом-иондардың және салыстырмалы түрде бос электрондардың өзара тартылуы арқылы жүзеге асады.

1-сурет.
Металдардың кристалдық торының құрылымы

Металдарда валенттік электрондарды атомдар өте әлсіз ұстайды және миграцияға қабілетті. Сыртқы электронсыз қалған атомдар оң заряд алады. Олар металдық кристалдық торды құрайды.

Теріс зарядталған әлеуметтендірілген валенттік электрондар (электрондық газ) жиынтығы кеңістіктің белгілі бір нүктелерінде оң металл иондарын ұстайды - кристалдық тордың түйіндерінде, мысалы, күміс металда.

Сыртқы электрондар еркін және кездейсоқ қозғала алады, сондықтан металдар жоғары электр өткізгіштігімен сипатталады (әсіресе алтын, күміс, мыс, алюминий).

Химиялық байланыс кристалдық тордың белгілі бір түрін қамтиды. Металлдық химиялық байланыс металдық кристалдық торы бар кристалдардың пайда болуына ықпал етеді. Кристалл торының түйіндерінде металдардың атом-иондары және олардың арасында еркін қозғалатын электрондар орналасқан. Металлдық байланыс иондық байланыстан ерекшеленеді, өйткені катиондар болғанымен аниондар жоқ. Ол коваленттіктен де ерекшеленеді, өйткені ортақ электрон жұптары түзілмейді.

    Эмоционалды разряд

Қандай металдың жоқтығын академик А.Е.Ферсман сипаттаған?

Көшелерде қирау сұмдығы болар еді: рельстер де, вагондар да, паровоздар да, вагондар да, тіпті тротуарлар да саз шаңына айналып, бұл металсыз өсімдіктер қурап, өле бастайды. Дауылдың жойылуы бүкіл жер бетін басып өтіп, адамзаттың өлімі сөзсіз болар еді. Алайда адам осы уақытқа дейін өмір сүре алмас еді, өйткені денесі мен қанында осы металдың үш грамын жоғалтқаннан кейін, ол тартылған оқиғалар ашылмай тұрып, өмір сүруін тоқтатар еді (Жауап: Барлық адамдар өлетін еді. , қанында темір жоғалған)

Жалған жасаушының металын атаңыз

Металлдың атауын 16 ғасырдың ортасында испан конкистадорлары берді. алғаш рет Оңтүстік Америкада (қазіргі Колумбия аумағында) күміске ұқсайтын жаңа металл кездесті. Металлдың атауы сөзбе-сөз мағынасында «кішкентай күміс», «күміс» дегенді білдіреді.

Мұндай немқұрайлы атау металлдың ерекше отқа төзімділігімен түсіндіріледі, ол қайта балқытуға жарамсыз, ұзақ уақыт бойы қолданылмайды және күмістен жарты есе қымбат болды. Олар бұл металды жалған монеталарды жасау үшін пайдаланған.

Бүгінгі таңда катализатор ретінде және зергерлік бұйымдарда қолданылатын бұл металл ең қымбат металдардың бірі болып табылады.

Ол табиғатта таза күйінде жоқ. Туған платина әдетте басқа асыл (палладий, иридий, родий, рутений, осмий) және негізгі (темір, мыс, никель, қорғасын, кремний) металдармен табиғи қорытпа болып табылады. Оны алу үшін нагжеттерді «аква региа» (азот пен тұз қышқылының қоспасы) бар қазандықтарда қыздырады, содан кейін көптеген химиялық реакциялар, қыздыру және балқыту арқылы «аяқталады».

Осылайша, кристалдық тор химиялық байланыстың түріне байланысты және анықталады, бірақ сонымен бірге физикалық қасиеттердің себебі болып табылады.

2.2. физикалық қасиеттері.

Мұғалім металдардың физикалық қасиеттері олардың құрылымымен нақты анықталатынын атап көрсетеді.

A)қаттылық Сынаптан басқа барлық металдар қалыпты жағдайда қатты дене болып табылады. Ең жұмсақ натрий, калий. Оларды пышақпен кесуге болады; ең қатты хром - шыны сызаттар

б)тығыздығы. Металдар жұмсақ (5г/см³) және ауыр (5г/см³-ден аз) болып бөлінеді.

V)балқығыштық. Металдар балқитын және балқитын болып бөлінеді.

G)электр өткізгіштік, жылу өткізгіштік металдар олардың құрылымына байланысты. Электр кернеуінің әсерінен хаотикалық қозғалатын электрондар бағытталған қозғалысқа ие болады, нәтижесінде электр тогы пайда болады.

Температураның жоғарылауымен кристалдық тордың түйіндерінде орналасқан атомдар мен иондардың қозғалыс амплитудасы күрт артады және бұл электрондардың қозғалысына кедергі келтіреді, ал металдардың электр өткізгіштігі төмендейді.

Айта кету керек, кейбір бейметалдарда температура жоғарылағанда электр өткізгіштік артады, мысалы, графитте, ал температура жоғарылағанда кейбір коваленттік байланыстар жойылып, еркін қозғалатын электрондар саны артады.

д)металл жылтырлығы - Атомаралық кеңістікті толтыратын электрондар жарық сәулелерін шағылыстырады, шыны сияқты өткізбейді. Олар кристалдық тордың түйіндеріне түседі. Сондықтан кристалдық күйдегі барлық металдар металдық жылтырлыққа ие болады. Көптеген металдар үшін спектрдің көрінетін бөлігінің барлық сәулелері бірдей шашыраңқы, сондықтан олар күміс-ақ түсті болады. Тек алтын мен мыс қысқа толқын ұзындығын үлкен дәрежеде жұтып, жарық спектрінің ұзын толқын ұзындығын көрсетеді, сондықтан олар сары түсті болады. Ең керемет металдар - сынап, күміс, палладий. Ұнтақтағы барлық металдардан басқаӘлЖәнемг, жылтырлығын жоғалтады және қара немесе қою сұр түсті болады.

д)пластик

Металл торы бар кристалға механикалық әсер тек атомдар қабаттарының ығысуын тудырады және байланыстың үзілуімен бірге жүрмейді, сондықтан металл жоғары пластикалықпен сипатталады.

3. Химиялық қасиеттері.

Химиялық қасиеттері бойынша барлық металдар тотықсыздандырғыштар болып табылады, олардың барлығы валенттік электрондардан салыстырмалы түрде жеңіл бас тартады, оң зарядты иондарға өтеді, яғни тотығады. . Су ерітінділеріндегі химиялық реакциялардағы металдың қалпына келтіру белсенділігі оның металл кернеулерінің электрохимиялық қатарындағы орнын көрсетеді (Бекетов ашқан және құрастырған)

Неғұрлым солға қарай металл металл кернеулерінің электрохимиялық қатарында болса, соғұрлым тотықсыздандырғыш күштірек, ең күшті тотықсыздандырғыш - литий металы, алтын - ең әлсіз, ал керісінше, алтын (III) ионы ең күшті. тотықтырғыш, литий (I) ең әлсіз.

Әрбір металл ерітіндідегі тұздардан өзінен кейінгі кернеулер қатарында болатын металдарды қалпына келтіре алады, мысалы, темір мысты өз тұздарының ерітінділерінен ығыстырып шығара алады. Дегенмен, сілтілі және сілтілі жер металдары сумен тікелей әрекеттесетінін есте ұстаған жөн.

Сутектің сол жағындағы кернеулер қатарында тұрған металдар оларда еріген кезде оны сұйылтылған қышқылдар ерітінділерінен ығыстыра алады.

Металдың тотықсыздандырғыш белсенділігі оның периодтық жүйедегі орнына әрқашан сәйкес келе бермейді, өйткені металдың қатардағы орнын анықтау кезінде оның электрондарды беру қабілеті ғана емес, сонымен бірге жойылуға жұмсалған энергия да ескеріледі. металл кристалдық торының, сондай-ақ иондардың гидратациясына жұмсалатын энергия.

Қарапайым заттармен әрекеттесу

    МЕНоттегі металдардың көпшілігі оксидтер түзеді – амфотерлік және негіздік:

4Li+O 2 = 2Li 2 О

4Al + 3O 2 = 2Al 2 О 3 .

Сілтілік металдар, литийден басқа, пероксидтер түзеді:

2Na+O 2 = На 2 О 2 .

    МЕНгалогендер металдар галогенсутек қышқылдарының тұздарын түзеді, мысалы,

Cu + Cl 2 = CuCl 2 .

    МЕНсутегі ең белсенді металдар иондық гидридтерді құрайды - сутегінің тотығу дәрежесі -1 болатын тұз тәрізді заттар.

2Na+H 2 = 2NaH.

    МЕНсұр металдар сульфидтер түзеді - сульфид қышқылының тұздары:

Zn + S = ZnS.

    МЕНазот кейбір металдар нитридтер түзеді, реакция әрқашан қызған кезде жүреді:

3Mg+N 2 =Мг 3 Н 2 .

    МЕНкөміртек карбидтер түзіледі.

4Al + 3C = Al 3 C 4 .

    МЕНфосфор - фосфидтер:

3Ca + 2P = Ca 3 П 2 .

    Металдар бір-бірімен әрекеттесіп түзе аладыметаларалық қосылыстар :

2Na + Sb = Na 2 sb,

3Cu + Au = Cu 3 Ау.

    Металдар жоғары температурада бір-біріне әсер етпей еріп, қорытпалар түзе алады.

Металдардың қышқылдарға қатынасы.

Көбінесе химиялық тәжірибеде күкірт Н сияқты күшті қышқылдар 2 SO 4 , тұзды HCl және азот HNO 3 .

біргеHCl

Бұл процесте сутегі иондары Н түзіледі + тотықтырғыш ретінде әрекет етедібелсенділік қатарындағы металдар сутегінің сол жағында . Өзара әрекеттесу схемаға сәйкес жүреді:

Мен + HCl - тұз + Х 2

2 Әл + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 Х 2

2│Ал 0 – 3 e - → Al 3+ - тотығу

3│2H + + 2 e - → Х 2 - қалпына келтіру

«Aqua regia» (бұрын арақ қышқылдары деп аталады) - өте жоғары тотығу белсенділігі бар азот қышқылының бір көлемі мен концентрлі тұз қышқылының үш-төрт көлемінің қоспасы. Мұндай қоспа азот қышқылымен әрекеттеспейтін кейбір төмен белсенді металдарды ерітуге қабілетті. Олардың ішінде «металдардың патшасы» - алтын. «Aqua regia» бұл әсері азот қышқылы бос хлорды бөліп, азот (III) хлор оксиді немесе нитрозилхлорид – NOCl түзе отырып, тұз қышқылын тотықтыратындығымен түсіндіріледі:

Алтынның тотығу реакциялары келесі теңдеулер бойынша жүреді:

Au + HNO3 + 4 HCl → H + NO + 2H2O

Егер қышқылдар негіздермен және негіздік оксидтермен әрекеттесе алатын болса және олардың құрамындағы негізгі элемент металл болса, онда металдардың қышқылдармен әрекеттесуі мүмкін бе? Оны тәжірибе жүзінде тексеріп көрейік.

Магний қышқылмен қалыпты жағдайда әрекеттеседі, мырыш – қыздырғанда, мыс – әрекеттеспейді.

Практикада кернеулер диапазоны қолданылады тұздар мен қышқылдардың сулы ерітінділерімен реакциялардағы металдардың химиялық белсенділігін салыстырмалы бағалау және электролиз кезіндегі катодтық және анодтық процестерді бағалау үшін:

    Сол жақтағы металдар күшті тотықсыздандырғыштар, оң жақтағы металдарға қарағанда:олар соңғысын тұз ерітінділерінен ығыстырады . Сутегінің сол жағындағы қатардағы металдар тотықтырмайтын қышқылдардың сулы ерітінділерімен әрекеттесу кезінде сутегін ығыстырады; ең белсенді металдар (алюминийге дейін және оның ішінде) - және сумен әрекеттесу кезінде.

    Сутегінің оң жағындағы қатардағы металдар қалыпты жағдайда тотықтырмайтын қышқылдардың сулы ерітінділерімен әрекеттеспейді.

    Электролиз кезінде катодта сутегінің оң жағындағы металдар бөлінеді; орташа белсенділіктегі металдардың тотықсыздануы сутегінің бөлінуімен бірге жүреді; ең белсенді металдарды (алюминийге дейін) қалыпты жағдайда тұздардың сулы ерітінділерінен бөліп алу мүмкін емес.

4. Металдардың коррозиясы – металл (қорытпа) мен ортаның функционалдық қасиеттерінің нашарлауына әкелетін, металдың (қорытпаның), ортаның немесе оларды қамтитын техникалық жүйенің физикалық-химиялық немесе химиялық әрекеттесуі.

Коррозия сөзі латынның «corrodo» – «кеміріп алу» сөзінен шыққан (кеш латынша «corrosio» «коррозия» дегенді білдіреді).

Коррозия металл мен орта арасындағы шекарада пайда болатын металдың қоршаған орта заттарымен химиялық реакциясынан туындайды. Көбінесе бұл металдың тотығуы, мысалы, атмосфералық оттегімен немесе металмен байланысатын ерітінділердегі қышқылдармен. Бұған сутегінің сол жағындағы кернеу қатарында (белсенділік қатары) орналасқан металдар, соның ішінде темір, әсіресе сезімтал.

Коррозия нәтижесінде темір тот басады. Бұл процесс өте күрделі және бірнеше кезеңді қамтиды. Оны жалпы теңдеу арқылы сипаттауға болады:

4Fe + 6H 2 O (ылғалдылық) + 3O 2 (ауа) = 4Fe(OH) 3

Темір (III) гидроксиді өте тұрақсыз, суды тез жоғалтып, темір (III) оксидіне айналады. Бұл қосылыс темір бетін одан әрі тотығудан қорғамайды. Нәтижесінде темір зат толығымен жойылуы мүмкін.

Коррозияны бәсеңдету үшін металл бетіне лактар ​​мен бояулар, минералды майлар мен майлар қолданылады. Жер асты құрылымдары қалың битум немесе полиэтилен қабатымен жабылған. Болат құбырлар мен резервуарлардың ішкі беттері арзан цемент жабындарымен қорғалған.

Құрамында фосфор қышқылы бар тот түрлендіргіштері (H 3 RO 4 ) және оның тұздары. Олар оксидтердің қалдықтарын ерітіп, өнімнің бетін біраз уақыт қорғауға қабілетті фосфаттардың тығыз және берік қабығын құрайды. Содан кейін металл праймер қабатымен жабылған, ол бетіне жақсы сәйкес келуі және қорғаныс қасиеттеріне ие болуы керек (әдетте қызыл қорғасын немесе мырыш хроматы қолданылады). Тек содан кейін лак немесе бояуды қолдануға болады.

    Бекіту (15 мин)

Мұғалім:

Енді оны түзету үшін тест жасап көрейік.

Тест тапсырмаларын шешу

1. Құрамында тек металдар бар элементтер тобын таңдаңыз:

А) Al, As, P;Б) Mg, Ca, Si;IN) K, Ca, Pb

2. Тек қарапайым заттар – бейметалдар болатын топты таңдаңыз:

А) Қ 2 О, SO 2 , SiO 2 ; Б) Х 2 , Cl 2 , И 2 ; IN)Ca, Ba, HCl;

3. К және Li атомдарының құрылымында не ортақ екенін көрсетіңіз:

A) Соңғы электрондық қабатта 2 электрон;

B) Соңғы электрондық қабатта 1 электрон;

C) электрондық қабаттардың бірдей саны.

4. Металл кальций қасиеттерін көрсетеді:

A) тотықтырғыш

B) тотықсыздандырғыш;

C) жағдайларға байланысты тотықтырғыш немесе тотықсыздандырғыш.

5. Натрийдің металдық қасиеттері -

A) магний; B) калий; В) литий.

6. Белсенді емес металдарға мыналар жатады:

А) алюминий, мыс, мырыш; В) сынап, күміс, мыс;

C) кальций, бериллий, күміс.

7. Қандай физикалық қасиет барлық металдарға тән емес?

А) электр өткізгіштік, В) жылу өткізгіштік,

C) қалыпты жағдайда агрегаттың қатты күйі;

D) металл жылтырлығы

8. Металдар бейметалдармен әрекеттескенде келесі қасиеттерді көрсетеді:

а) тотықтырғыш;

б) қалпына келтіру;

в) тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш;

г) тотығу-тотықсыздану реакцияларына қатыспайды.

9. Периодтық жүйеде типтік металдар орналасады

а) жоғарғы

б) төменгі

жоғарғы оң жақ бұрышында

г) төменгі сол жақ бұрыш

Бөлім B. Бұл бөлімнің тапсырмаларына жауап жазу керек әріптер жинағы

Сәйкестік орнату.

Периодтық жүйенің II тобының негізгі топшасындағы элементтің реттік санының ұлғаюымен элементтердің және олар түзетін заттардың қасиеттері келесідей өзгереді:

1) сыртқы деңгейдегі электрондар саны

A) артады

3) электртерістілік

4) қалпына келтіретін қасиеттері

В) төмендейді

В) өзгермейді

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

БЕКЕМДЕУ ҮШІН ТАПСЫРМАЛАР

1. Іс жүзінде мүмкін болатын реакциялардың теңдеулерін аяқтаңыз, реакция өнімдерін атаңыз

Ли + Н 2 O=

Cu + H 2 O=Cu( О) 2 + Х 2

Ba+H 2 O=

Mg + H 2 O=

Ca+HCl=

2 Na+2 Х 2 SO 4 ( TO)= На 2 SO 4 + SO 2 + 2H 2 О

HCl + Zn =

Х 2 SO 4 ( Кімге)+ Cu=CuSO 4 + SO 2 + Х 2 О

Х 2 S + Mg \u003d MgS + H 2

HCl + Cu =

    Үй жұмысы: дәптердегі жазбалар, металдарды пайдалану туралы есептер.

Мұғалім Тақырып бойынша синквейн құруды ұсынады.

1-жол: Зат есім (әр тақырыпқа бір) (металдар)

2-ші қатар: екі сын есім

3-ші қатар: үш етістік

4 жол: төрт сөз біріккен сөйлем

5-жол: осы тақырыптың мәнін білдіретін сөз.

    Сабақты қорытындылау

Мұғалім : Сонымен, біз металдардың құрылымы мен физикалық қасиеттерін, олардың химиялық элементтердің периодтық жүйесіндегі орнын Д.И. Менделеев.

Б ОБелгілі химиялық элементтердің көпшілігі қарапайым заттарды, металдарды құрайды.

Металдарға қайталама (В) топшаларының барлық элементтері, сонымен қатар «бериллий – астатин» диагональынан төмен орналасқан негізгі топшалардың элементтері кіреді (1-сурет). Сонымен қатар, металдардың химиялық элементтері лантанидтер мен актинидтер тобын құрайды.

Күріш. 1. А топшаларының элементтерінің арасында металдардың орналасуы (көк түспен белгіленген)

Металл емес атомдармен салыстырғанда металл атомдарында b ОҮлкен өлшемдер және азырақ сыртқы электрондар, әдетте 1-2. Демек, металл атомдарының сыртқы электрондары ядромен әлсіз байланысқан, металдар химиялық реакцияларда тотықсыздандырғыш қасиет көрсете отырып, оларды оңай береді.

Топтар мен периодтар бойынша металдардың кейбір қасиеттерінің өзгеру заңдылықтарын қарастырыңыз.

КезеңдердебіргеЯдро заряды артқан сайын атом радиусы азаяды. Атомдардың ядролары сыртқы электрондарды көбірек тартады, сондықтан атомдардың электртерістігі жоғарылайды, металдық қасиеттері төмендейді. Күріш. 2.

Күріш. 2. Металлдық қасиеттердің периодтардағы өзгеруі

Негізгі кіші топтардаметалл атомдарында жоғарыдан төмен қарай электрон қабаттарының саны артады, сондықтан атомдардың радиусы артады. Сонда сыртқы электрондардың ядроға тартылуы әлсіз болады, сондықтан атомдардың электртерістігі төмендеп, металдық қасиеттері жоғарылайды. Күріш. 3.

Күріш. 3. Топшалардағы металдық қасиеттердің өзгеруі

Бұл заңдылықтар сирек жағдайларды қоспағанда, қосалқы топшалардың элементтеріне де тән.

Металл элементтерінің атомдары электрондарды беруге бейім. Химиялық реакцияларда металдар тек тотықсыздандырғыш ретінде әрекет етеді, олар электрондарды береді және тотығу дәрежесін арттырады.

Электрондарды металл атомдарынан қарапайым заттарды құрайтын атомдар, бейметалдар, сондай-ақ олардың тотығу дәрежесін төмендетуге қабілетті күрделі заттардың құрамына кіретін атомдар қабылдай алады. Мысалы:

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

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

Барлық металдардың химиялық белсенділігі бірдей емес. Кейбір металдар қалыпты жағдайда іс жүзінде химиялық реакцияларға түспейді, оларды асыл металдар деп атайды. Асыл металдарға: алтын, күміс, платина, осмий, иридий, палладий, рутений, родий жатады.

Асыл металдар табиғатта өте сирек кездеседі және әрқашан дерлік туған күйінде кездеседі (4-сурет). Коррозия-тотығуға төзімділігі жоғары болғанымен, бұл металдар әлі де оксидтер мен басқа химиялық қосылыстар түзеді, мысалы, күміс хлориді және нитрат тұздары бәріне белгілі.

Күріш. 4. Алтын кесек

Сабақты қорытындылау

Бұл сабақта сіз металдардың химиялық элементтерінің периодтық жүйедегі орнын, сонымен қатар жай және күрделі заттардың қасиеттерін анықтайтын осы элементтер атомдарының құрылымдық ерекшеліктерін қарастырдыңыз. Неліктен металдардың химиялық элементтері бейметалдарға қарағанда әлдеқайда көп екенін білдіңіз.

Әдебиеттер тізімі

  1. Оржековский П.А. Химия: 9-сынып: Жалпы білім беретін оқулық. инст. / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрель, 2013. (§28)
  2. Рудзит Г.Е. Химия: бейорганикалық. химия. Орган. химия: оқулық. 9 ұяшық үшін. / Г.Е. Рудзит, Ф.Г. Фельдман. - М.: Ағарту, «Мәскеу оқулықтары» АҚ, 2009. (§34)
  3. Хомченко И.Д. Орта мектепке арналған химиядан есептер мен жаттығулар жинағы. - М.: РИА «Жаңа толқын»: Баспагер Умеренков, 2008. (86-87 б.)
  4. Балаларға арналған энциклопедия. 17-том. Химия / тарау. ред. В.А. Володин, жетекші. ғылыми ред. И.Линсон. - М.: Аванта +, 2003 ж.
  1. Сандық білім беру ресурстарының бірыңғай жинағы (тақырып бойынша бейне тәжірибелер) ().
  2. «Химия және өмір» журналының электронды нұсқасы ().

Үй жұмысы

  1. бірге. 195-196 No7, А1-А4 оқулығынан П.А. Оржековский «Химия: 9 сынып» / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрель, 2013 ж.
  2. Fe 3+ ионының қандай қасиеттері (тотықтырғыш немесе тотықсыздандырғыш) болуы мүмкін? Жауабыңызды реакция теңдеулерімен көрсетіңіз.
  3. Натрий мен магнийдің атомдық радиусын, электртерістігін және тотықсыздандырғыш қасиеттерін салыстырыңыз.