Урок 31. Загальна характеристика металів. Фізичні властивості металів на основі їхньої будови. Застосування металів та їхніх сплавів. 11 клас.

Положення металів у Періодичній системі хімічних елементів

Будова атомів металів

1. На зовнішньоиу енергетичному рівні атомів металів 1-3 електрони.

2. В хімічних реакціях є відновниками.

3. Характерні ступені окиснення металів: 0, +1, +2, +3.

Фізичні властивості металів

1. Найбільш м'який метал - цезій, калій https://jak.waykun.com/articles/samij-m-jakij-metal-topkin-2019.html, найтвердіший метал - іридій http://korusno-znatu.in.ua/tsikavi-fakty/najtverdishyj-metal-u-sviti/

2. Метали мають металевий блиск.

3. Метали мають металічний зв'язок і металічну кристалічну гратку, добре проводять електричний струм і тепло. Електропровідність металів зменшується в електрохімічному ряду напруг:

   Li Cs Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn H₂

   3,04 2,92 2,92 2,90 2,89 2,76 2,71 2,38 2,23 1,71 1,03 0,76 0,00

   Cu І^- Ag Au F^-

   -0,34 -0,54 -0,80 -1,42 -2,87

4. агрегатний стан ( тверді за н. у. , за винятком Hg);

5. колір ( усі відтінки від світло- сірого до темно – сірого за винятком Аи і Си);

6. тепло – і електропровідність ( за рахунок вільних електронів)  збільшуються в ряду Hg, Рb, Fe, Zn, Мg, Al, Аи, Си, Аg;

7. ковкість та пластичність  ( найбільш пластичний метал – золото,  найбільш крихкі – хром, манган, стибій) ;

8. твердість; м'які ( лужні метали), тверді( хром) ;

9. температура плавлення : легкоплавкі – Тпл ( Hg) = - 38, 87 ⁰С,  тугоплавкі – Тпл ( W) = 3370 ⁰С.

10. температура кипіння в металів висока.

    Хімічні властивості металів

11. Взаємодія з неметалами

Активні метали взаємодіють  з неметалами за звичайних умов, а  менш активні – при підвищенні температури та при наявності каталізатора. Найменш активний  метал ряду  активності металів Аи може взаємодіяти лише з хлором і не реагує з іншими неметалами.

Троє учнів біля дошки записують рівняння реакції :

2Mg  + O₂ = 2 MgO (дослід)

Zn + I_{2  =} ^H2O  ZnI₂            ( віртуальний дослід)

Au + O₂ =/=

2.Взаємодія металів з водою

Залежно від місця розміщення металів в ряду активності, вони по різному взаємодіють з водою (віртуальний дослід)

3.Взаємодія металів з кислотами.

Метали взаємодіють з кислотами залежно від їх місця розташування в ряду активності металів. Згадаємо, як метали взаємодіють з розчинами кислот.

Запишіть рівняння окисно–відновних реакцій:

Al + HCl

Zn +H₂SO₄

Cu + HCl 

При взаємодії  металів з концентрованими нітратною та сульфатною кислотами водень не виділяється, а утворюються інші речовини.

Підберіть коефіцієнти методом електронного баланму до рівняння реакції:

Al+ HNO₃(розб) =  Al(NO₃)₃ + NH₄ NO3+ H2O

Концентрована сульфатна, а також нітратна кислоти можуть взаємодіяти  навіть з металами, які розміщені в ряду активності після водню (крім Рt i Au)

Підберіть коефіцієнти методом електронного балансу до рівняння реакції:

Cu + H₂SO₄ ( конц) ^t = Cu SO₄+SO₂ ↑+ H₂O           

4.Взаємодія металів з лугами

Якщо метал в ряду активності розміщений до водню, а також якщо оксид чи гідроксид цього металу проявляє амфотерні властивості, то такий метал взаємодіє з лугом, утворюючи сіль і водень:

2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[ Al(OH)₄] + 3H₂↑

Zn + 2NaOH + 2H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂↑

5.Взаємодія металів з розчинами солей ( віртуальний дослід)

Якщо метал, що реагує з розчином солі, активніший за метал, що утворює сіль, то відбувається хімічна реакція:

Fe + CuSO4 =  FeSO4 + Cu

6.Забарвлення  полум’я йонами  металів

Металічні елементи можуть надавати полум’ю різного забарвлення. У дні урочистих подій влаштовують салюти. В небо з шипінням злітають ракети, що розсипаються різнобарвними іскрами – червоними, зеленими, жовтими. Червоне забарвлення утворилося внаслідок додавання  до пороху солей Стронцію, жовте –солей Натрію, зелене – солей Барію. Визначення хімічних елементів за забарвленням полум’я є найпростішим  методом хімічного аналізу.

Величезне  значення  мають  хімічні елементи, які надають забарлення склу.

Прикрашаючи Софіївський собор, стародавні умільці з високою майстерністю використовували кольорове скло для створення мозаїчних полотен. Секрети київської мозаїки були втрачені  в глибині віків. Відродив  її М.В.Ломоносов. Розглядаючи мозаїку «Полтавська битва», створену М.В.Ломоносовим, можна стверджувати, що для забарвлення скла  він використовував сполуки Кобальту, Купруму, Феруму, Нікелю, Хрому.

Застосування металів

1. Як видобути цінні метали у себе вдома? https://www.bbc.com/ukrainian/vert-fut-52589952
   

Розмістіть метали у порядку збільшення їхньої активності: Mn, Fe, Ba, K, Li, Cs, Ca, Cu, Na, Ag, Au.

Підбкріть коефіцієнти до рівняння реакції за допомогою методу електронного балансу, вкажіть окисник і відновник:

Zn + HNO₃ (конц.) = Zn(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O