B o većina poznatih hemijski elementi forme jednostavne supstance metali.

Metali uključuju sve elemente sekundarnih (B) podgrupa, kao i elemente glavnih podgrupa koje se nalaze ispod dijagonale "berilij - astatin" (slika 1). Osim toga, hemijski elementi metali formiraju grupe lantanida i aktinida.

Rice. 1. Položaj metala među elementima podgrupe A (označeno plavom bojom)

U poređenju sa atomima nemetala, atomi metala imaju b o Veće veličine i manje vanjskih elektrona, obično 1-2. Posljedično, vanjski elektroni atoma metala slabo su vezani za jezgro; metali ih lako odaju, pokazujući redukciona svojstva u kemijskim reakcijama.

Razmotrimo obrasce promjene nekih svojstava metala u grupama i periodima.

U periodimasa Kako se nuklearni naboj povećava, radijus atoma se smanjuje. Jezgra atoma sve više privlače vanjske elektrone, stoga se povećava elektronegativnost atoma, smanjuju se metalna svojstva. Rice. 2.

Rice. 2. Promjena metalnih svojstava u periodima

U glavnim podgrupama od vrha do dna u atomima metala, broj elektronskih slojeva se povećava, pa se radijus atoma povećava. Tada će vanjski elektroni biti slabije privučeni jezgrom, pa dolazi do smanjenja elektronegativnosti atoma i povećanja metalnih svojstava. Rice. 3.

Rice. 3. Promjena metalnih svojstava u podgrupama

Ove pravilnosti su karakteristične i za elemente sekundarnih podgrupa, sa rijetkim izuzecima.

Atomi metalnih elemenata imaju tendenciju da doniraju elektrone. U hemijskim reakcijama metali deluju samo kao redukcioni agensi, doniraju elektrone i povećavaju njihovo oksidaciono stanje.

Elektrone mogu primiti od atoma metala atomi koji čine jednostavne tvari, nemetale, kao i atomi koji su dio složenih supstanci koje su u stanju da snize svoje oksidacijsko stanje. Na primjer:

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

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

Nemaju svi metali istu hemijsku aktivnost. Neki metali u normalnim uslovima praktično ne ulaze hemijske reakcije Zovu se plemeniti metali. U plemenite metale spadaju: zlato, srebro, platina, osmijum, iridijum, paladijum, rutenijum, rodijum.

Plemeniti metali su vrlo rijetki u prirodi i gotovo uvijek se nalaze u prirodnom stanju (slika 4). Unatoč visokoj otpornosti na koroziju-oksidaciju, ovi metali i dalje stvaraju okside i druga kemijska jedinjenja, na primjer, svima su poznate soli srebrnog klorida i nitrata.

Rice. 4. Grumen zlata

Sumiranje lekcije

U ovoj lekciji ste ispitivali položaj hemijskih elemenata metala u periodnom sistemu, kao i strukturne karakteristike atoma ovih elemenata, koje određuju svojstva jednostavnih i složenih supstanci. Naučili ste zašto ima mnogo više hemijskih elemenata metala nego nemetala.

Bibliografija

1. Orzhekovsky P.A. Hemija: 9. razred: udžbenik za opšte obrazovanje. inst. / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013. (§28)
2. Rudzitis G.E. Hemija: neorgan. hemija. Orgulje. hemija: udžbenik. za 9 ćelija. / G.E. Rudžitis, F.G. Feldman. - M.: Prosveta, JSC "Moskovski udžbenici", 2009. (§34)
3. Khomchenko I.D. Zbirka zadataka i vježbi iz hemije za srednju školu. - M.: RIA "Novi talas": Izdavač Umerenkov, 2008. (str. 86-87)
4. Enciklopedija za djecu. Tom 17. Hemija / Pogl. ed. V.A. Volodin, vodeći. naučnim ed. I. Leenson. - M.: Avanta +, 2003.

1. Jedinstvena zbirka digitalnih obrazovnih resursa (video iskustva na temu) ().
2. Elektronska verzija časopisa "Hemija i život" ().

Zadaća

1. sa. 195-196 br. 7, A1-A4 iz udžbenika P.A. Orzhekovsky "Hemija: 9. razred" / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013.
2. Koja svojstva (oksidirajuća ili redukujuća) može imati Fe 3+ jon? Ilustrirajte svoj odgovor jednadžbama reakcija.
3. Uporedite atomski radijus, elektronegativnost i redukciona svojstva natrijuma i magnezijuma.

U periodičnom sistemu više od 3/4 mjesta je zauzeto: oni su u grupama I, II, III, u sekundarnim podgrupama svih grupa. Osim toga, metali su najteži elementi grupa IV, V, VI i VII. Međutim, treba napomenuti da su mnogi amfoterni i da se ponekad mogu ponašati kao nemetali.
Karakteristika strukture atoma metala je mali broj elektrona na vanjskom elektronskom sloju, koji ne prelazi tri.
Atomi metala obično imaju velike atomske radijuse. U periodima, alkalni metali imaju najveće atomske radijuse. Dakle, njihova najveća hemijska aktivnost, tj. atomi metala lako odustaju od elektrona, su dobri redukcioni agensi. Najbolji redukcioni agensi su grupe I i II glavnih podgrupa.
U jedinjenjima metali uvijek pokazuju pozitivno oksidacijsko stanje, obično od +1 do +4.

Slika 70. Šema formiranja metalne veze u komadu metala,

U spojevima sa nemetalima, tipični metali formiraju ionsku hemijsku vezu. U obliku jednostavnog metala atomi su međusobno povezani takozvanom metalnom vezom.

Zapišite ovaj termin u svoju svesku.

Metalna veza je posebna vrsta veze koja je jedinstvena za metale. Njegova suština je da se elektroni neprestano odvajaju od atoma metala, koji se kreću po masi komada metala (slika 70). Atomi metala, lišeni elektrona, pretvaraju se u pozitivne ione, koji opet imaju tendenciju da privuku slobodno pokretne elektrone k sebi. Istovremeno, drugi atomi metala doniraju elektrone. Dakle, unutar komada metala neprestano kruži takozvani elektronski plin, koji čvrsto povezuje sve atome metala. Pokazalo se da su elektroni, takoreći, socijalizirani istovremeno od strane svih atoma metala. Ova posebna vrsta hemijske veze između atoma metala određuje i fizičku i Hemijska svojstva metali.

■ 1. Kako objasniti nisku elektronegativnost metala?
2. Kako se pojavljuje metalna veza?
3. Koja je razlika između metalne i kovalentne veze?

Rice. 71. Poređenje tačaka topljenja različitih metala

Metali imaju niz sličnih fizičkih svojstava koja ih razlikuju od nemetala. Što više valentnih elektrona metal ima, to je metalna veza jača, kristalna rešetka je jača, metal je jači i tvrđi, njegova tačka topljenja i ključanja je viša, itd. U nastavku se razmatraju karakteristike fizičkih svojstava metala.
Svi imaju više ili manje izražen sjaj, koji se obično naziva metalik. Metalni sjaj karakterističan je za komad metala u cjelini. Prah sadrži metale tamne boje, sa izuzetkom magnezijuma i aluminijuma, koji zadržavaju srebrno-bijelu boju, pa se zbog toga aluminijska prašina koristi za pravljenje "srebrolike" boje. Mnogi nemetali imaju mastan ili staklasti sjaj.
Boja metala je prilično ujednačena: ili srebrno bijela ( , ) ili srebrno siva ( , ). Samo žuta boja, i - crveno. Nemetali imaju veoma raznoliku boju: - limun žuta, - crveno-braon, - crvena ili bijela, - crna.

Dakle, po boji se metali uvjetno dijele na željezne i obojene. Crni metali takođe uključuju njega. Svi ostali metali se nazivaju obojeni.

U normalnim uslovima, metali su čvrsti sa kristalnom strukturom. Među nemetalima postoje i čvrsti ( , ) i tečni () i gasoviti ( , ) .
Svi metali, osim žive, su čvrste materije, pa je njihova tačka topljenja iznad nule, samo je tačka topljenja žive -39°. Najvatrostalniji je metal čija je tačka topljenja 3370 °. Tačka topljenja ostalih metala je unutar ovih granica (slika 71).
Tačke topljenja nemetala su mnogo niže od onih metala, na primjer kiseonik -219°, vodonik -259,4°, fluor -218°, hlor -101°, brom -5,7°.

Rice. 72. Poređenje tvrdoće metala sa tvrdoćom dijamanta.

Metali imaju različitu tvrdoću, koja se poredi sa tvrdoćom dijamanta. Indeks tvrdoće metala određuje se posebnim uređajem - testerom tvrdoće. U tom slučaju čelična kugla ili, u slučaju veće tvrdoće metala, dijamantski konus se utiskuje u masu metala. Tvrdoća metala određena je silom pritiska i dubinom formirane rupe.
Najtvrđi metal je . Meki metali -, - se lako seku nožem. Tvrdoća pojedinih metala prema opšteprihvaćenoj desetostepenoj skali, tvrdoća je prikazana na sl. 72.

Metali u većoj ili manjoj mjeri imaju plastičnost (duktilnost). Nemetali nemaju ovo svojstvo. Najsavitljiviji metal je. Od njega možete kovati zlatnu foliju debljine 0,0001 mm - 500 puta tanju od ljudske kose. U isto vrijeme, vrlo je krhka; može se čak i samljeti u malteru u prah.
Plastičnost je sposobnost snažnog deformisanja bez narušavanja mehaničke čvrstoće. Plastičnost metala se koristi prilikom njihovog valjanja, kada se ogromni vrući metalni ingoti prolaze između osovina za presovanje, pripremajući limove od njih, prilikom izvlačenja, kada se iz njih izvlači žica, prilikom presovanja, štancanja, kada je pod dejstvom

Rice. 73. Poređenje metala po gustini.

pritiska, zagrijanom metalu se daje određeni oblik, koji zadržava kada se ohladi. Plastičnost zavisi od strukture kristalne rešetke metala.
Svi metali su nerastvorljivi u vodi, ali su rastvorljivi jedan u drugom u talini. Čvrsta otopina jednog metala u drugom naziva se legura.

Po gustini metali se dijele na teške i lake. Teškim se smatraju oni čija je gustina veća od 3 g/cm3 (Sl. 73). Najteži metal je . Najlakši metali - , .- imaju gustinu čak i manju od jedinice. Laki metali - i dobili su veliku upotrebu u industriji.
Metali se odlikuju visokom električnom i toplotnom provodljivošću (slika 74), dok nemetali imaju ta svojstva u slaboj meri. Ima najveću električnu i toplotnu provodljivost, na drugom je mestu. Ova svojstva su prilično visoka u aluminijumu.

Rice. 74. Poređenje električne provodljivosti i toplotne provodljivosti različitih metala

Treba napomenuti da metali sa visokom električnom provodljivošću imaju i visoku toplotnu provodljivost.
Metali pokazuju magnetna svojstva. Ako se pri kontaktu s magnetom metal privuče i nakon toga sam postane magnet, kažemo da je metal magnetiziran. Dobro magnetizirani, i njih. Takvi metali se nazivaju feromagnetni. Nemetali nemaju magnetna svojstva.

■ 4. Napravite i popunite sljedeću tabelu:

Hemijska svojstva metala. Korozija

Hemijska i fizička svojstva metala određena su atomskom strukturom i karakteristikama metalne veze. Svi metali se odlikuju sposobnošću da lako doniraju valentne elektrone. S tim u vezi, pokazuju izražena obnavljajuća svojstva. Stepen redukcijske aktivnosti metala odražava elektrohemijski niz napona (vidi Dodatak III, paragraf 6).
Znajući položaj metala u ovoj seriji, može se izvesti zaključak o uporednoj vrijednosti energije koja se troši na odvajanje valentnih elektrona od atoma. Što je bliže početku reda, metal se lakše oksidira. Najaktivniji metali se istiskuju iz vode u normalnim uslovima sa stvaranjem alkalija:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Manje aktivni metali se istiskuju iz vode u obliku pregrijane pare i oblika
2Fe + 4N2O = Fe3O4 + 4H2
reagiraju s razrijeđenim i anoksičnim kiselinama, istiskujući iz njih vodik:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
Metali koji stoje iza vodika ne mogu ga istisnuti iz vode i iz kiselina, već ulaze u redoks reakcije s kiselinama bez istiskivanja vodika:
Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + H2O
Svi prethodni metali istiskuju sljedeće iz svojih soli:
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Su

Fe0 + Su2+ = Fe2+ + Su0
U svim slučajevima, metali koji reaguju su oksidirani. Oksidacija metala se također opaža u direktnoj interakciji metala sa nemetalima:
2Na + S = Na2S
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
Većina metala aktivno reaguje sa kiseonikom, formirajući različite sastave (vidi str. 38).

■ 5. Kako se aktivnost redukcije metala može okarakterisati korištenjem raspona naprezanja?

6. Navedite primjere metala koji reagiraju s vodom poput natrijuma, željeza. Svoj odgovor potkrijepite jednadžbama reakcija.

7. Uporedite interakciju aktivnih metala i aktivnih nemetala sa vodom.
8. Navedite hemijska svojstva metala, potkrepljujući svoj odgovor jednadžbama reakcije.
9. Sa kojom od sljedećih supstanci će reagovati željezo: a), b) gašeno vapno, c) bakar karbonat, d), e) cink sulfat, e)?
10. Koji se plin i u kojoj zapremini može dobiti djelovanjem 5 kg mješavine bakra i bakrovog oksida sa koncentrovanom azotnom kiselinom, ako je bakrov oksid u smjesi od 20%?

Oksidacija metala često dovodi do njihovog uništenja. Uništavanje metala pod dejstvom okruženje zove se korozija.

Zapišite definiciju korozije u svoju bilježnicu.

Nastaje pod uticajem kiseonika, vlage i ugljen-dioksida, kao i azotnih oksida itd. Korozija uzrokovana direktnom interakcijom metala sa materijom njegovog okruženja naziva se hemijska, odnosno gasna, korozija. Na primjer, u hemijskoj industriji metal ponekad dolazi u kontakt s kisikom, klorom, dušikovim oksidima, itd., što rezultira stvaranjem soli i metala:
2Su + O2 = 2SuO
Pored gasne, odnosno hemijske korozije, postoji i elektrohemijska korozija, koja je mnogo češća. Da biste razumjeli shemu elektrohemijske korozije, razmotrite galvanski par -.

Uzmite ploče cinka i bakra (slika 75) i spustite ih u otopinu sumporne kiseline, koja se, kao što znamo, nalazi u otopini u obliku jona:
H2SO4 \u003d 2H + + SO 2 4 -
Povezivanjem cink i bakrenih ploča kroz galvanometar, otkrit ćemo prisutnost električne struje u kolu. To se objašnjava činjenicom da atomi cinka, donirajući elektrone, prelaze u otopinu u obliku iona:
Zn 0 - 2 e— → Zn+2
Elektroni prolaze kroz provodnik do bakra, a od bakra do vodikovih jona:
H++ e— → H 0

Vodik u obliku neutralnih atoma oslobađa se na bakrenoj ploči i postepeno se otapa. Dakle, bakar, kao da izvlači elektrone iz cinka, uzrokuje da se potonji brže otapa, tj. potiče oksidaciju. U isto vrijeme, potpuno čist može neko vrijeme biti u kiselini, potpuno nepromijenjen svojim djelovanjem.

Rice. 75. Šema formiranja galvanskog para tokom elektrohemijske korozije. 1 - cink; 2 - bakar; 3 - mjehurići vodonika na bakarnoj elektrodi; 4 - galvanometar

Prema istoj shemi, dolazi do korozije takvog metala kao što je željezo, samo što je to elektrolit u zraku, a nečistoće željeza igraju ulogu druge elektrode galvanskog para. Ove pare su mikroskopske, pa je uništavanje metala mnogo sporije. Aktivniji metal se obično uništava. Dakle, elektrohemijska korozija je oksidacija metala, praćena pojavom galvanskih parova. nanosi veliku štetu nacionalnoj ekonomiji.

12. Definirajte koroziju.
11. Da li se korozijom može smatrati ono što brzo oksidira na vazduhu, interakcija cinka sa hlorovodoničnom kiselinom, interakcija aluminijuma sa oksidom gvožđa tokom termitnog zavarivanja, proizvodnja vodonika interakcijom gvožđa sa pregrijanom vodenom parom.

13. Koja je razlika između hemijske i elektrohemijske korozije?
Postoji mnogo načina za borbu protiv korozije. Metali (posebno željezo) su premazani uljanom bojom, koja na površini metala stvara gust film koji ne propušta vodenu paru. Moguće je prekriti metale, poput bakarne žice, lakom, koji štiti metal od korozije i služi kao izolator.

Brušenje je proces u kojem je željezo podvrgnuto dejstvu jakih oksidacionih sredstava, usled čega je metal prekriven filmom oksida koji je nepropusn za gasove, štiteći ga od izlaganja. spoljašnje okruženje. Najčešće je to magnetni oksid Fe304, koji je duboko usađen u metalni sloj i štiti ga od oksidacije bolje od bilo koje boje. Uralsko krovno željezo, podvrgnuto plavljenju, izdržalo je na krovu bez hrđe više od 100 godina. Što je metal bolje poliran, to je oksidni film na njegovoj površini gušći i jači.

Emajliranje - vrlo dobar pogled zaštita od korozije raznih posuđa. Emajl je otporan ne samo na djelovanje kisika i vode, već čak i na jake kiseline i lužine. Nažalost, emajl je vrlo krhak i prilično lako puca pri udaru i brzim promjenama temperature.
Niklovanje i kalajisanje su veoma interesantni načini zaštite metala od korozije.
- ovo je premaz metala sa slojem cinka (tako je uglavnom zaštićeno željezo). S takvim premazom, u slučaju oštećenja površinskog filma cinka, cink prvo podliježe koroziji kao aktivniji metal, ali cink dobro odolijeva koroziji, jer je njegova površina prekrivena zaštitnim oksidnim filmom nepropusnim za vodu i kisik.
Kod niklovanja (niklavanje) i kalajisanja (kalajiranje), rđanje gvožđa ne nastaje sve dok se sloj metala koji ga pokriva ne razbije. Čim se poremeti, željezo, kao najaktivniji metal, počinje korodirati. Ali – metal koji relativno malo korodira, pa se njegov film jako dugo zadržava na površini. Najčešće se kalajišu bakarni predmeti i tada galvanski par bakra uvek dovodi do korozije kalaja, a ne bakra koji je manje aktivan kao metal. Kada se gvožđe kalajiše, dobija se "kalaj" za industriju konzervi.

Za zaštitu od korozije moguće je djelovati ne samo na metal, već i na okolinu koja ga okružuje. Ako se određena količina natrijum hromata pomeša sa hlorovodoničnom kiselinom, tada će se reakcija hlorovodonične kiseline sa gvožđem toliko usporiti da se u praksi kiselina može transportovati u rezervoarima za gvožđe, dok je to obično nemoguće. Supstance koje usporavaju koroziju, a ponekad je i gotovo potpuno zaustavljaju, nazivaju se inhibitori - retarderi (od latinske riječi inhibere - usporavati).

Priroda djelovanja inhibitora je drugačija. Oni ili stvaraju zaštitni film na metalnoj površini ili smanjuju agresivnost okoline. Prvi tip uključuje, na primjer, NaNO2, koji usporava koroziju čelika u vodi i otopinama soli, usporava koroziju aluminija u sumpornoj kiselini, drugi tip uključuje organsko jedinjenje CO (NH2) 2 - urea, koji u velikoj mjeri usporava otapanje bakra i drugih metala u azotnoj kiselini. Proteini životinjskog porijekla imaju inhibitorna svojstva, neke sušene biljke - celandin, ljutika itd.
Ponekad, kako bi se poboljšala otpornost metala na koroziju, kao i da bi mu se dalo još malo vrijedne nekretnine, od njega se prave legure sa drugim metalima.

■ 14. Zapišite u svesku navedene metode zaštite metala od korozije.
15. Šta određuje izbor metode za zaštitu metala od korozije?
16. Šta je inhibitor? Po čemu se inhibitor razlikuje od katalizatora?

Metode topljenja metala iz ruda

Metali se u prirodi mogu naći u izvornom stanju. U osnovi je npr. Vadi se mehaničkim ispiranjem iz okolnih stijena. Međutim, velika većina metala se nalazi u prirodi u obliku spojeva. Međutim, nije svaki prirodni mineral prikladan za dobivanje metala koji se u njemu nalazi. Shodno tome, ne može se svaki mineral nazvati rudom metala.
Kamen ili mineral koji sadrži jedan ili drugi metal u količini koja čini njegovu industrijsku proizvodnju ekonomski povoljnom naziva se rudama ovog metala.

Zapišite definiciju ruda.

Metali se dobijaju iz ruda na različite načine.
1. Ako je ruda oksid, onda se redukuje nekom vrstom redukcionog sredstva - najčešće ugljik ili ugljični monoksid CO, rjeđe vodik, na primjer:
FesO4 + 4SO = 3Fe + 4CO2
2. Ako je ruda spoj sumpora, onda se prvo spaljuje:
2PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2
tada se nastali oksid reducira ugljenom:
RbO + S = RbO + CO
Metali se izoluju iz hlorida elektrolizom iz taline. Na primjer, kada se natrijum hlorid NaCl otopi, dolazi do termičke disocijacije supstance.
NaCl ⇄ Na + + Cl -
Kada jednosmjerna električna struja prođe kroz ovu talinu, odvijaju se sljedeći procesi:
a) na katodi:
Na + + e— → Na 0
b) na anodi
Cl - - e— → Sl 0
Ova metoda se također može koristiti za dobivanje metala iz drugih soli.
4. Ponekad se metali mogu dobiti iz oksida pomicanjem na visoke temperature drugi, aktivniji metal. Ova metoda je posebno rasprostranjena u redukciji metala aluminijem i zato je prvo nazvana aluminotermijom:
2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe.
Aluminotermija će biti detaljnije razmotrena u nastavku.
U mnogim slučajevima, ruda može biti pomešana sa velikom količinom otpadnog kamena, za čije uklanjanje, tj. za „obogaćivanje“ rude, postoje razne metode, posebno metoda pjenaste flotacije. U tu svrhu koriste se mineralna ulja koja imaju svojstvo selektivne adsorpcije. To znači da upijaju čestice rude, ali ne i otpadnu stijenu. U ogromne bačve sa vodom, usitnjena ruda i mineralno ulje stavljaju se zajedno sa otpadnim kamenjem. Nakon toga voda se snažno zapjeni zrakom. Ulje okružuje mjehuriće zraka, stvarajući film na njima. Ispada stabilna pjena. Čestice, rude se adsorbuju i zajedno sa mjehurićima zraka dižu se na vrh. Pjena se spaja sa rudom, a otpadna stijena ostaje na dnu bačve. Nakon toga, ruda se lako oslobađa od nafte, koja se ponovo koristi za flotaciju.

■ 17. Šta je pjena?
18. Koja svojstva mora imati metal da bi bio u prirodi u izvornom stanju?
19. Može li bilo koji mineral ili rock, koji u svom sastavu sadrži jedan ili drugi metal?
20. Navedite vrste metalnih ruda koje poznajete.
21. Cink se prirodno javlja kao mineral cink-blenda koji sadrži cink sulfid. Predložite metodu za dobijanje cinka iz mešavine cinka.
22. Od 2 tone magnetne željezne rude koja sadrži 80% magnetnog željeznog oksida Fe3O4, dobijeno je 1.008 tona željeza. Izračunajte praktični prinos gvožđa.
23. Koji metali se mogu dobiti elektrolizom rastvora soli?
24. Od željeza dobijenog redukcijom 5 tona magnetne željezne rude koja sadrži 13% nečistoća pripremljena je legura koja sadrži 4% ugljika. Koliko ste legure dobili?
25. Koliko se cinka i sumporne kiseline može dobiti iz 242,5 tona cink mešavine ZnS koja sadrži 20% otpadnog kamena?

31

Opravdanje periodnog sistema elemenata Budući da se elektroni u atomu nalaze na različitim energetskim nivoima i formiraju kvantne slojeve, logično je pretpostaviti da ...

Druga grupa periodnog sistema

Položaj metala u periodnom sistemu. Fizička svojstva

U periodičnom sistemu D. I. Mendeljejeva, od 110 elemenata, 87 su metali. Oni su u grupama I, II, III, u sekundarnim podgrupama svih grupa. Osim toga, metali su najteži elementi grupa IV, V, VI i VII. Međutim, mnogi metali su amfoterni i ponekad se mogu ponašati kao nemetali. Karakteristika strukture atoma metala je mali broj elektrona na vanjskom energetskom nivou, koji ne prelazi tri. Atomi metala obično imaju velike atomske radijuse. U periodima, alkalni metali imaju najveće atomske radijuse. Oni su hemijski najaktivniji, tj. atomi metala lako doniraju elektrone i dobri su redukcioni agensi. Najbolji redukcioni agensi su metali grupe I i II glavnih podgrupa. U jedinjenjima, metali uvijek pokazuju pozitivno oksidacijsko stanje, obično +1 do +4. U spojevima sa nemetalima, tipični metali formiraju ionsku hemijsku vezu. U obliku jednostavne supstance, atomi metala su međusobno povezani takozvanom metalnom vezom.

Metalna veza je posebna vrsta veze koja je jedinstvena za metale. Njegova suština je da se elektroni neprestano odvajaju od atoma metala, koji se kreću po masi komada metala.

Atomi metala, lišeni elektrona, pretvaraju se u pozitivne ione, koji opet privlače pokretne elektrone k sebi. Istovremeno, drugi atomi metala doniraju elektrone. Dakle, unutar komada metala neprestano kruži takozvani elektronski plin, koji čvrsto povezuje sve atome metala. Pokazalo se da su elektroni, takoreći, socijalizovani od strane svih atoma metala. Ova posebna vrsta hemijske veze između atoma metala određuje i fizička i hemijska svojstva metala.

Metali imaju niz sličnih fizičkih svojstava koja ih razlikuju od nemetala. Što više valentnih elektrona metal ima, to je jača kristalna rešetka, što je metal jači i tvrđi, njegova je tačka topljenja i ključanja viša, itd.

Svi metali imaju više ili manje izražen sjaj, koji se obično naziva metalnim, i neprozirnost, koja je povezana sa interakcijom slobodnih elektrona sa kvantima svjetlosti koji upadaju na metal. Metalni sjaj karakterističan je za komad metala u cjelini. U prahu su metali tamne boje, sa izuzetkom srebrno-bijelog magnezijuma i aluminija. Aluminijska prašina se koristi za pravljenje srebrne boje. Mnogi metali imaju mastan ili staklasti sjaj.

Boja metala je prilično ujednačena: ili srebrno bijela (aluminij, srebro, nikl) ili srebrno siva (gvožđe, olovo). Samo je zlato žuto, a bakar crvena. Prema tehničkoj klasifikaciji, metali se uslovno dijele na crne i obojene. Crna uključuje željezo i njegove legure. Svi ostali metali se nazivaju obojeni.

Svi metali, sa izuzetkom žive, su čvrste materije sa kristalnom strukturom, pa su im tačke topljenja iznad nule, samo tačka topljenja žive - 39°C . Najvatrostalniji metal je volfram (3380°C). Metali koji se tope na temperaturama iznad 1000 ° C nazivaju se vatrostalnim, ispod - topljivim.

Metali imaju različitu tvrdoću. Najtvrđi metal je hrom (reže staklo), a najmekši su kalijum, rubidijum, cezijum. Lako se režu nožem.

Metali su manje ili više duktilni (imaju savitljivost). Najsavitljiviji metal je zlato. Može se koristiti za kovanje folije debljine 0,0001 mm - 500 puta tanje od ljudske kose. Međutim, Mn i Bi nemaju plastičnost - oni su krti metali.

Plastičnost je sposobnost snažnog deformisanja bez narušavanja mehaničke čvrstoće. Kada se izlože pomaku čestica tijela s jonskom ili atomskom rešetkom, usmjerene veze se kidaju i tijelo se uništava. U metalima, veze nastaju zbog elektronskog gasa. Oni nemaju pravac. Stoga je integritet komada metala očuvan kada se oblik promijeni. Pri njihovom valjanju koristi se duktilnost metala.

Po gustini metali se dijele na teške i lake. Teški su oni čija je gustina veća od 5 g/cm. Najteži metal je osmijum (22,61 g/cm). Najlakši metali su litijum, natrijum, kalijum (gustina manja od jedan). Gustina metala je manja, što je manja atomska masa metalnog elementa i veći je radijus njegovog atoma. Laki metali kao što su magnezijum i aluminijum se široko koriste u industriji.

Metale karakteriše visoka električna i toplotna provodljivost. Srebro je najviše električno i toplinski provodljivo, a slijedi ga aluminij. Metali sa visokom električnom provodljivošću takođe imaju visoku toplotnu provodljivost. Toplotna provodljivost je posljedica velike pokretljivosti slobodnih elektrona i oscilatornog kretanja atoma, zbog čega dolazi do brzog izjednačavanja temperature u tjelesnoj masi. Dobra električna provodljivost metala objašnjava se prisustvom slobodnih elektrona u njima, koji pod uticajem čak i male potencijalne razlike dobijaju usmereno kretanje od negativnog pola ka pozitivnom.

Metali pokazuju magnetna svojstva. Gvožđe, kobalt, nikl i njihove legure su dobro magnetizovane. Takvi metali i legure nazivaju se feromagnetnim.

B o Većina poznatih hemijskih elemenata formira jednostavne supstance, metale.

Metali uključuju sve elemente sekundarnih (B) podgrupa, kao i elemente glavnih podgrupa koje se nalaze ispod dijagonale "berilij - astatin" (slika 1). Osim toga, hemijski elementi metali formiraju grupe lantanida i aktinida.

Rice. 1. Položaj metala među elementima podgrupe A (označeno plavom bojom)

U poređenju sa atomima nemetala, atomi metala imaju b o Veće veličine i manje vanjskih elektrona, obično 1-2. Posljedično, vanjski elektroni atoma metala slabo su vezani za jezgro; metali ih lako odaju, pokazujući redukciona svojstva u kemijskim reakcijama.

Razmotrimo obrasce promjene nekih svojstava metala u grupama i periodima.

U periodimasa Kako se nuklearni naboj povećava, radijus atoma se smanjuje. Jezgra atoma sve više privlače vanjske elektrone, stoga se povećava elektronegativnost atoma, smanjuju se metalna svojstva. Rice. 2.

Rice. 2. Promjena metalnih svojstava u periodima

U glavnim podgrupama od vrha do dna u atomima metala, broj elektronskih slojeva se povećava, pa se radijus atoma povećava. Tada će vanjski elektroni biti slabije privučeni jezgrom, pa dolazi do smanjenja elektronegativnosti atoma i povećanja metalnih svojstava. Rice. 3.

Rice. 3. Promjena metalnih svojstava u podgrupama

Ove pravilnosti su karakteristične i za elemente sekundarnih podgrupa, sa rijetkim izuzecima.

Atomi metalnih elemenata imaju tendenciju da doniraju elektrone. U hemijskim reakcijama metali deluju samo kao redukcioni agensi, doniraju elektrone i povećavaju njihovo oksidaciono stanje.

Elektrone mogu primiti od atoma metala atomi koji čine jednostavne tvari, nemetale, kao i atomi koji su dio složenih supstanci koje su u stanju da snize svoje oksidacijsko stanje. Na primjer:

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

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

Nemaju svi metali istu hemijsku aktivnost. Neki metali u normalnim uvjetima praktički ne ulaze u kemijske reakcije, nazivaju se plemenitim metalima. U plemenite metale spadaju: zlato, srebro, platina, osmijum, iridijum, paladijum, rutenijum, rodijum.

Plemeniti metali su vrlo rijetki u prirodi i gotovo uvijek se nalaze u prirodnom stanju (slika 4). Unatoč visokoj otpornosti na koroziju-oksidaciju, ovi metali i dalje stvaraju okside i druga kemijska jedinjenja, na primjer, svima su poznate soli srebrnog klorida i nitrata.

Rice. 4. Grumen zlata

Sumiranje lekcije

U ovoj lekciji ste ispitivali položaj hemijskih elemenata metala u periodnom sistemu, kao i strukturne karakteristike atoma ovih elemenata, koje određuju svojstva jednostavnih i složenih supstanci. Naučili ste zašto ima mnogo više hemijskih elemenata metala nego nemetala.

Bibliografija

1. Orzhekovsky P.A. Hemija: 9. razred: udžbenik za opšte obrazovanje. inst. / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013. (§28)
2. Rudzitis G.E. Hemija: neorgan. hemija. Orgulje. hemija: udžbenik. za 9 ćelija. / G.E. Rudžitis, F.G. Feldman. - M.: Prosveta, JSC "Moskovski udžbenici", 2009. (§34)
3. Khomchenko I.D. Zbirka zadataka i vježbi iz hemije za srednju školu. - M.: RIA "Novi talas": Izdavač Umerenkov, 2008. (str. 86-87)
4. Enciklopedija za djecu. Tom 17. Hemija / Pogl. ed. V.A. Volodin, vodeći. naučnim ed. I. Leenson. - M.: Avanta +, 2003.

1. Jedinstvena zbirka digitalnih obrazovnih resursa (video iskustva na temu) ().
2. Elektronska verzija časopisa "Hemija i život" ().

Zadaća

1. sa. 195-196 br. 7, A1-A4 iz udžbenika P.A. Orzhekovsky "Hemija: 9. razred" / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013.
2. Koja svojstva (oksidirajuća ili redukujuća) može imati Fe 3+ jon? Ilustrirajte svoj odgovor jednadžbama reakcija.
3. Uporedite atomski radijus, elektronegativnost i redukciona svojstva natrijuma i magnezijuma.

dio I

1. Položaj metala (M) u periodnom sistemu D. I. Mendeljejeva.

Uslovna dijagonala od B do At kroz elemente A grupe: IV → V → VI. Na dijagonali i iznad nje su nemetali, a ispod nje metali.
Grupe se sastoje samo od M. Ukupno, od 110 elemenata, 88 elemenata je klasifikovano kao metali.
Grupa IA su alkalni metali.
Grupa IIA su zemnoalkalni metali.

2. Strukturne karakteristike M atoma:

1) broj e u spoljašnjem sloju atoma 1-3;
2) R atomi - velike veličine.

3. Relativnost dijeljenja elemenata na M i HM (navesti primjere):

1) sivi lim - NM, bijeli lim - M.
2) grafit - NM, ali električno provodljiv.
3) Cr, Zn, Al - M, ali amfoterno.

4. Metalna hemijska veza je komunikacija u metalima i legurama između atom-iona putem socijaliziranih e.

Opća shema za formiranje metalne veze:

5. Popuniti tabelu „Struktura i svojstva metala“.

6. Zapišite znakove po kojima možete razlikovati napravljene ploče:

a) od aluminijuma i bakra - boja, gustina, električna i toplotna provodljivost
b) od olova i aluminijuma - boja, gustina, tačka topljenja
c) od srebra i grafita - boja, oblik, električna provodljivost.

7. Koristeći slike, popunite praznine kako biste dobili niz: naziv metala (metala), svojstva (o), oblast (a) primjene.

a) baterija od livenog gvožđa - liveno gvožđe, toplotna provodljivost, čvrstoća, otpornost na habanje. U privredi, svakodnevnom životu, metalurgiji.
b) aluminijumska folija - aluminijum, lako se valja, plastičnost, visoka električna i toplotna provodljivost, otpornost na koroziju. U prehrambenoj industriji proizvodnja legura.
c) čelična dugmad i spajalice - čelični, "meki" čelik, elastični, lako se savijaju, ne rđaju, čvrsti i tvrdi. U svim sektorima nacionalne privrede.
d) metalni nosač - gvožđe (čelik), izdržljiv, čvrst, nije izložen uticaju okoline. U svim sektorima nacionalne privrede.
e) kupole - zlatne, inertne, izgled. Koristi se u građevinarstvu - valjanju, u nakitu.
f) termometar - živa (tečni metal), širi se pri zagrevanju, u medicinskim termometrima. Dobijanje legura za eksploataciju zlata. Lampe.

8. Popuniti tabelu "Klasifikacija metala".

9. Legura je je homogeni metalni materijal koji se sastoji od mješavine dva ili više kemijskih elemenata sa prevlašću metalnih komponenti.

10. Gvozdene legure:

11. Popuniti tabelu "Legura i njihove komponente".

12. Potpišite nazive legura od kojih se mogu napraviti predmeti prikazani na slikama.

a) čelik
b) bakronikl
c) duralumin
d) bronza
e) bronza
e) liveno gvožđe

Dio II

1. Metalni atomi koji imaju u vanjskom sloju:

a) 5e - Sb (antimon), Bi (bizmut)
b) 6f - Po (polonijum)

Zašto?
Smješteni su u 5 odnosno 6 grupa.

2. Atom metala koji ima 3e u vanjskom sloju, - bor.
Zašto?
Nalazi se u grupi 3.

3. Popuni tabelu „Struktura atoma i hemijska veza“.

4. Uklonite "dodatni element".
4) Si

5. Koja od sljedećih grupa elemenata sadrži samo metale?
Ne postoji tačan odgovor

6. Koja fizička svojstva nisu zajednička za sve metale?
3) čvrsto stanje agregacije u standardnim uslovima

7. Koja je tvrdnja tačna?
4) atomi metala i metali - jednostavne supstance pokazuju samo redukciona svojstva.

8. Svi elementi glavnih podgrupa su metali ako se nalaze u periodičnom sistemu ispod dijagonale:
3) bor - astat

9. Broj elektrona na vanjskom elektronskom nivou atoma metala u glavnoj podgrupi Periodični sistem, ne može biti jednako: