Д. И. Менделеева, строение атомов, химические свойства, применение в вашей профессии.

Металлы. Их положение в периодической системе химических элементов

Д. И. Менделеева, строение атомов, химические свойства, применение в вашей профессии.

1. Значение металлов в истории человечества.

С древнейших времен металлы играют огромную роль в развитии человечества. Внедрение их в повседневную жизнь произвело настоящую революцию как в способах обработки материалов, так и в восприятии человеком окружающей действительности. Современная промышленность и сельское хозяйство, транспорт и инфраструктура невозможны без применения металлов, использования их полезных качеств и свойств.

2. Положение металлов в периодической таблице.

Из всех известных в настоящее время химических элементов около 80% являются металлами. В периодической системе металлы расположены, в основном, в левой и нижней части таблицы.

Если в периодической системе провести диагональ от бериллия к астату, то справа вверх от диагонали будут находиться элементы-неметаллы (исключая элементы побочных подгрупп), а слева внизу элементы-металлы (к ним же относятся элементы побочных подгрупп). Элементы, расположенные вблизи диагонали (например, бериллий, алюминий, титан, германий и др.), обладают двойственным характером.

1. Строение атомов металлов. Атомы металлов содержат на внешних энергетических уровнях небольшое число электронов (1,2,3). Они легко отдают эти электроны, превращаясь при этом в положительно заряженные ионы. То есть в свободном состоянии металлыявляются восстановителями. Восстановительная способность металлов различна: в электрохимическом ряду напряжений она уменьшается от калия к золоту. В соединенияхатомы металлов проявляют только положительную степень окисления.
2. Особенности металлической связи. Кристаллические решётки металлов.Тип связи. Связь в металлах – металлическая. Она осуществляется свободными электронами, которые покинули свои атомы и перемещаются между ионами металлов, образующими кристаллическую решетку.

Физические свойства металлов определяются структурой их кристаллических решеток. Металлы обладают металлическим блеском, хорошо проводят электрический ток, имеют высокую теплопроводность, пластичность, ковкость, обычно серый цвет и непрозрачность. Электропроводность металлов объясняется наличием свободных электронов в металлических решетках, которые в электрическом поле приобретают направленное движение. Ковкость и пластичность объясняются строением кристаллической решетки, в которой ионы друг с другом непосредственно не связаны и отдельные их слои могут свободно перемещаться относительно друг друга.

Металлы имеют различную плотность: самый легкий металл – литий, а самый тяжелый – осмий. Металлы, у которых плотность менее 5 г/см³, называют легкими, а у которых плотность более 5 г/см³ – тяжелыми.

Металлы имеют различные температуры плавления. Самый легкоплавкий металл – ртуть (t плавл. = – 39˚ C), а самый тугоплавкий металл – вольфрам (t плавл. = 3390˚ C).

Металлы различаются по твердости. Самый твердый металл – хром, самые мягкие металлы – щелочные, они легко режутся ножом (например, натрий).

Химические свойства. 1. Металлы реагируют с простыми веществами неметаллами:

· с кислородом с образованием оксидов: 2Mg + O₂ = 2 MgO (оксид магния)

· с серой с образованием сульфидов: 2Na + S = Na₂S (сульфид натрия)

· с галогенами с образованием соответствующих солей:

2Na + Cl₂ = 2NaCl (хлорид натрия)

· с водородом с образованием гидридов: Ca + H₂ = CaH₂ (гидрид кальция)

2. Металлы реагируют со сложными веществами:

· с кислотами Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂

магний соляная к-та хлорид магния

Металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, восстанавливают ионы водорода из разбавленных кислот (исключение – азотная кислота), а стоящие после водорода восстанавливают атом основного элемента, образующего данную кислоту.

· С водой с выделением водорода (активные металлы – при обычных условиях):

2Na⁰ + 2H⁺¹OH = 2Na⁺¹OH + H₂ ⁰

Na⁰ – 1e = Na⁺¹ 2 восстановитель окисление

2H⁺¹ +2e = H₂0 1 окислитель восстановление

· С водными растворами солей (более активный металл вытесняет менее активный металл из раствора его соли): Fe + Cu Cl₂ = FeCl₂ + Cu

Применение. В жидком состоянии металлы хорошо растворяются друг в друге, образуя сплавы. Сплавы металлов широко применяются в технике, в быту. Например, из чугуна и стали делают детали машин, колеса, трубы,инструменты и т.д.(см. билет № 18(1)).

Из латуни (сплав меди с цинком) делают детали механизмов и предметы быта.

Из мельхиора (сплав меди, никеля и железа) делают детали машин и инструментов, посуду

и т.д. Из бронзы (сплав меди, алюминия и марганца) – детали машин и т.д.