maison Santé

Où se trouvent les métaux à psche ? L.P.Ivanova, professeur de chimie au lycée de Novinsk (région d'Astrakhan)

B Ô la plupart des connus éléments chimiques formes substances simples les métaux.

Les métaux comprennent tous les éléments des sous-groupes secondaires (B), ainsi que les éléments des sous-groupes principaux situés sous la diagonale béryllium - astate (Fig. 1). De plus, les éléments chimiques métaux forment les groupes lanthanide et actinide.

Riz. 1. La localisation des métaux parmi les éléments des sous-groupes A (surlignés en bleu)

Comparés aux atomes non métalliques, les atomes métalliques ont b Ô des tailles plus grandes et moins d'électrons externes, généralement 1-2. Par conséquent, les électrons externes des atomes métalliques sont faiblement liés au noyau ; les métaux les abandonnent facilement, présentant des propriétés réductrices dans les réactions chimiques.

Considérons les modèles de changements dans certaines propriétés des métaux par groupes et périodes.

En périodesAvecÀ mesure que la charge nucléaire augmente, le rayon des atomes diminue. Les noyaux des atomes attirent de plus en plus les électrons externes, de sorte que l'électronégativité des atomes augmente et que les propriétés métalliques diminuent. Riz. 2.

Riz. 2. Modification des propriétés métalliques au fil des périodes

Dans les principaux sous-groupes De haut en bas, le nombre de couches électroniques dans les atomes métalliques augmente, donc le rayon des atomes augmente. Les électrons externes seront alors moins fortement attirés vers le noyau, il y aura donc une diminution de l’électronégativité des atomes et une augmentation des propriétés métalliques. Riz. 3.

Riz. 3. Modification des propriétés métalliques dans les sous-groupes

Les modèles répertoriés sont également caractéristiques des éléments des sous-groupes secondaires, à de rares exceptions près.

Les atomes des éléments métalliques ont tendance à perdre des électrons. Dans les réactions chimiques, les métaux agissent uniquement comme agents réducteurs ; ils donnent des électrons et augmentent leur état d'oxydation.

Les atomes qui composent des substances non métalliques simples, ainsi que les atomes qui constituent des substances complexes capables d'abaisser leur état d'oxydation, peuvent accepter les électrons des atomes métalliques. Par exemple:

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

Zn 0 + 2H +1 Cl = Zn +2 Cl 2 + H 0 2

Tous les métaux n'ont pas la même réactivité chimique. Certains métaux, dans des conditions normales, ne réagissent pratiquement pas réactions chimiques, on les appelle métaux nobles. Les métaux nobles comprennent : l'or, l'argent, le platine, l'osmium, l'iridium, le palladium, le ruthénium, le rhodium.

Les métaux nobles sont très rares dans la nature et se trouvent presque toujours à l’état natif (Fig. 4). Malgré leur haute résistance à la corrosion et à l'oxydation, ces métaux forment encore des oxydes et d'autres composés chimiques, par exemple, tout le monde connaît les sels et nitrates de chlorure d'argent.

Riz. 4. Pépite d'or

Résumer la leçon

Dans cette leçon, vous avez examiné la position des éléments chimiques des métaux dans le tableau périodique, ainsi que les caractéristiques structurelles des atomes de ces éléments, qui déterminent les propriétés des substances simples et complexes. Vous avez appris pourquoi il y a beaucoup plus d’éléments chimiques dans les métaux que dans les non-métaux.

Bibliographie

Orjekovsky P.A. Chimie : 9e année : enseignement général. établissement / P.A. Orjekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M. : Astrel, 2013. (§28)
Rudzite G.E. Chimie : inorganique. chimie. Organe. chimie : manuel. pour la 9ème année. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M. : Éducation, OJSC « Manuels de Moscou », 2009. (§34)
Khomchenko I.D. Recueil de problèmes et d'exercices de chimie pour lycée. - M. : RIA « Nouvelle Vague » : Editeur Umerenkov, 2008. (p. 86-87)
Encyclopédie pour enfants. Volume 17. Chimie / Chapitre. éd. VIRGINIE. Volodine, Véd. scientifique éd. I. Leenson. - M. : Avanta+, 2003.

Une collection unifiée de ressources pédagogiques numériques (expériences vidéo sur le sujet) ().
Version électronique de la revue « Chemistry and Life » ().

Devoirs

Avec. 195-196 n° 7, A1-A4 du manuel de P.A. Orzhekovsky « Chimie : 9e année » / P.A. Orjekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M. : Astrel, 2013.
Quelles propriétés (oxydantes ou réductrices) l'ion Fe 3+ peut-il avoir ? Illustrez votre réponse avec des équations de réaction.
Comparez le rayon atomique, l'électronégativité et les propriétés réductrices du sodium et du magnésium.

Dans le tableau périodique, plus des 3/4 des places sont occupées par : ils sont dans les groupes I, II, III, dans les sous-groupes secondaires de tous les groupes. De plus, les éléments les plus lourds des groupes IV, V, VI et VII sont les métaux. Il convient toutefois de noter que beaucoup ont des propriétés amphotères et peuvent parfois se comporter comme des non-métaux.
Une caractéristique de la structure des atomes métalliques est le petit nombre d'électrons dans la couche électronique externe, ne dépassant pas trois.
Les atomes métalliques ont généralement de grands rayons atomiques. Au cours des périodes, les métaux alcalins ont les rayons atomiques les plus grands. D’où leur activité chimique la plus élevée, c’est-à-dire que les atomes métalliques cèdent facilement des électrons et sont de bons agents réducteurs. Les meilleurs agents réducteurs sont les groupes I et II des sous-groupes principaux.
Dans les composés, les métaux présentent toujours un état d'oxydation positif, généralement de +1 à +4.

Figure 70. Schéma de formation d'une liaison métallique dans une pièce de métal,

Dans les composés avec des non-métaux, les métaux typiques forment une liaison chimique de nature ionique. Sous une forme simple, les atomes métalliques sont reliés les uns aux autres par ce qu'on appelle une liaison métallique.

Notez ce terme dans votre cahier.

La liaison métallique est un type spécial de liaison propre aux métaux. Son essence est que les électrons sont constamment détachés des atomes métalliques, qui se déplacent dans toute la masse d'un morceau de métal (Fig. 70). Les atomes métalliques, privés d’électrons, se transforment en ions positifs, qui tendent à attirer à nouveau les électrons libres. Dans le même temps, d’autres atomes métalliques cèdent des électrons. Ainsi, ce qu’on appelle le gaz électronique circule constamment à l’intérieur d’un morceau de métal, qui lie fermement tous les atomes métalliques entre eux. Les électrons se révèlent être pour ainsi dire partagés simultanément par tous les atomes du métal. Ce type particulier de liaison chimique entre les atomes métalliques détermine à la fois les propriétés physiques et Propriétés chimiques les métaux

■ 1. Comment expliquer la faible électronégativité des métaux ?
2. Comment se produit une liaison métallique ?
3. Quelle est la différence entre une liaison métallique et une liaison covalente ?

Riz. 71. Comparaison des points de fusion de différents métaux

Les métaux possèdent un certain nombre de propriétés physiques similaires qui les distinguent des non-métaux. Plus un métal possède d'électrons de valence, plus la liaison métallique est forte, plus le réseau cristallin est fort, plus le métal est résistant et dur, plus son point de fusion et d'ébullition est élevé, etc. Les caractéristiques des propriétés physiques des métaux sont discutées ci-dessous.
Tous ont un éclat plus ou moins prononcé, que l’on appelle communément métallique. Un éclat métallique est caractéristique d’une pièce de métal dans son ensemble. La poudre contient des métaux de couleur foncée, à l'exception du magnésium et de l'aluminium, qui conservent une couleur blanc argenté, c'est pourquoi la poussière d'aluminium est utilisée pour fabriquer de la peinture « argentée ». De nombreux non-métaux ont un éclat gras ou vitreux.
La couleur des métaux est assez uniforme : elle est soit blanc argenté (,) soit gris argenté (,). Seulement couleur jaune, un - rouge. Les non-métaux ont une couleur très diversifiée : - jaune citron, - rouge-brun, - rouge ou blanc, - noir.

Ainsi, selon la couleur, les métaux sont classiquement divisés en ferreux et non ferreux. Les métaux ferreux en contiennent également. Tous les autres métaux sont appelés non ferreux.

Dans des conditions normales, les métaux sont des solides ayant une structure cristalline. Parmi les non-métaux, il existe à la fois des solides (,), des liquides () et des gaz (,).
Tous les métaux, à l'exception du mercure, sont des substances solides, leur point de fusion est donc supérieur à zéro, seul le point de fusion du mercure est de -39°. Le métal le plus réfractaire est le , dont le point de fusion est de 3370°. Le point de fusion des autres métaux se situe dans ces limites (Fig. 71).
Les points de fusion des non-métaux sont bien inférieurs à ceux des métaux, par exemple l'oxygène -219°, l'hydrogène -259,4°, le fluor -218°, le chlore -101°, le brome -5,7°.

Riz. 72. Comparaison de la dureté des métaux avec la dureté du diamant.

Les métaux ont une dureté différente, comparée à la dureté du diamant. La dureté d'un métal est déterminée à l'aide d'un appareil spécial - un testeur de dureté. Dans ce cas, une bille d'acier ou, en cas de dureté du métal plus élevée, un cône de diamant est enfoncé dans la masse de métal. La dureté du métal est déterminée par la force de pression et la profondeur du trou formé.
Le métal le plus dur est le . Les métaux mous - , - se coupent facilement avec un couteau. La dureté de chaque métal sur l'échelle de dureté généralement acceptée en dix points est illustrée à la Fig. 72.

Les métaux, dans une plus ou moins grande mesure, ont une plasticité (malléabilité). Les non-métaux n'ont pas cette propriété. Le métal le plus malléable est. Il peut être forgé en feuille d'or de 0,0001 mm d'épaisseur, soit 500 fois plus fine qu'un cheveu humain. En même temps, il est très fragile ; Vous pouvez même le réduire en poudre dans un mortier.
La plasticité est la capacité de subir une forte déformation sans compromettre la résistance mécanique. La plasticité des métaux est utilisée lors de leur laminage, lorsque d'énormes barres métalliques chauffées au rouge passent entre des arbres de sertissage, en préparant des feuilles, lors de l'étirage, lorsque le fil en est retiré, lors du pressage, de l'emboutissage, sous l'influence de

Riz. 73. Comparaison des métaux par densité.

la pression donne au métal chauffé une certaine forme, qu'il conserve une fois refroidi. La plasticité dépend de la structure du réseau cristallin des métaux.
Tous les métaux sont insolubles dans l’eau, mais solubles les uns dans les autres à l’état fondu. Une solution solide d’un métal dans un autre s’appelle un alliage.

En fonction de leur densité, les métaux sont divisés en métaux lourds et légers. Ceux dont la densité est supérieure à 3 g/cm3 sont considérés comme lourds (Fig. 73). Le métal le plus lourd est le . Les métaux les plus légers - , .- ont une densité encore inférieure à un. Les métaux légers - et - sont largement utilisés dans l'industrie.
Les métaux se caractérisent par une conductivité électrique et thermique élevée (Fig. 74), tandis que les non-métaux ont ces propriétés dans une faible mesure. Il possède la plus grande conductivité électrique et thermique et occupe la deuxième place. Ces propriétés de l'aluminium sont assez élevées.

Riz. 74. Comparaison de la conductivité électrique et de la conductivité thermique de différents métaux

Il convient de noter que les métaux à haute conductivité électrique ont également une conductivité thermique élevée.
Les métaux présentent des propriétés magnétiques. Si, au contact d'un aimant, un métal est attiré vers lui et devient alors lui-même un aimant, on dit que le métal est magnétisé. Ils sont également bien magnétisés. Ces métaux sont appelés ferromagnétiques. Les non-métaux n'ont pas de propriétés magnétiques.

■ 4. Faites et remplissez le tableau suivant :

Propriétés chimiques des métaux. Corrosion

Les propriétés chimiques et physiques des métaux sont déterminées par la structure atomique et les caractéristiques de la liaison métallique. Tous les métaux se distinguent par leur capacité à céder facilement des électrons de valence. À cet égard, ils présentent des propriétés réparatrices prononcées. Le degré d'activité de réduction des métaux reflète la série électrochimique de tensions (voir annexe III, paragraphe 6).
Connaissant la position du métal dans cette série, nous pouvons tirer une conclusion sur la quantité comparative d’énergie dépensée pour éliminer les électrons de valence de l’atome. Plus le début du rang est proche, plus le métal s'oxyde facilement. Les métaux les plus actifs sont déplacés de l’eau dans des conditions normales pour former un alcali :
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Les métaux moins actifs sont déplacés de l'eau sous forme de vapeur surchauffée et forment
2Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2
réagir avec des acides dilués et sans oxygène, en en déplaçant l'hydrogène :
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
Les métaux venant après l'hydrogène ne peuvent pas le déplacer de l'eau et des acides, mais entrent dans des réactions redox avec les acides sans déplacer l'hydrogène :
Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + H2O
Tous les métaux précédents déplacent les métaux suivants de leurs sels :
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

Fe0 + Cu2+ = Fe2+ + Cu0
Dans tous les cas, les métaux en réaction sont oxydés. L'oxydation des métaux est également observée dans l'interaction directe des métaux avec des non-métaux :
2Na + S = Na2S
2Fe + 3Сl2 = 2FeCl3
La plupart des métaux réagissent activement avec l'oxygène, formant différentes compositions (voir page 38).

■ 5. Comment caractériser l'activité de réduction d'un métal à l'aide d'une gamme de contraintes ?

6. Donnez des exemples de métaux qui réagissent avec l’eau comme le sodium et le fer. Justifiez votre réponse avec des équations de réaction.

7. Comparez l'interaction des métaux actifs et des non-métaux actifs avec l'eau.
8. Énumérez les propriétés chimiques des métaux, en appuyant votre réponse avec des équations de réaction.
9. Avec laquelle des substances suivantes le fer réagira-t-il : a) b) chaux éteinte c) carbonate de cuivre d) e) sulfate de zinc f) ?
10. Quel gaz et dans quel volume peut-on obtenir en traitant 5 kg d'un mélange de cuivre et d'oxyde de cuivre avec de l'acide nitrique concentré, si l'oxyde de cuivre dans le mélange est de 20 % ?

L'oxydation des métaux entraîne souvent leur destruction. Destruction de métaux sous influence environnement appelée corrosion.

Notez la définition de la corrosion dans votre cahier.

Se produit sous l'influence de l'oxygène, de l'humidité et du dioxyde de carbone, ainsi que des oxydes d'azote, etc. La corrosion causée par l'interaction directe d'un métal avec la substance de son environnement est appelée corrosion chimique ou gazeuse. Par exemple, dans la production chimique, le métal entre parfois en contact avec de l'oxygène, du chlore, des oxydes d'azote, etc., entraînant la formation de sels métalliques :
2Сu + О2 = 2СuО
Outre la corrosion gazeuse ou chimique, il existe également la corrosion électrochimique, beaucoup plus courante. Afin de comprendre le schéma de la corrosion électrochimique, considérons un couple galvanique -.

Prenons des plaques de zinc et de cuivre (Fig. 75) et plongeons-les dans une solution d'acide sulfurique qui, comme nous le savons, est contenu dans la solution sous forme d'ions :
H2SO4 = 2H+ + SO 2 4 —
En connectant des plaques de zinc et de cuivre via un galvanomètre, nous détecterons la présence de courant électrique dans le circuit. Cela s'explique par le fait que les atomes de zinc, cédant des électrons, passent en solution sous forme d'ions :
Zn 0 - 2 e— → Zn +2
Les électrons traversent le conducteur vers le cuivre et du cuivre vers les ions hydrogène :
N + + e— → Н 0

L'hydrogène sous forme d'atomes neutres est libéré sur la plaque de cuivre et se dissout progressivement. Ainsi, le cuivre, comme s'il tirait des électrons du zinc, provoque une dissolution plus rapide de ce dernier, c'est-à-dire favorise l'oxydation. Dans le même temps, une substance complètement pure peut rester dans l'acide pendant un certain temps sans en être affectée du tout.

Riz. 75. Schéma de formation d'un couple galvanique lors de la corrosion électrochimique. 1 - zinc; 2 - cuivre; 3 - bulles d'hydrogène sur l'électrode de cuivre ; 4 - galvanomètre

Selon le même schéma, la corrosion d'un métal tel que le fer se produit, seul l'électrolyte présent dans l'air l'est et les impuretés du fer jouent le rôle de deuxième électrode de la paire galvanique. Ces vapeurs sont microscopiques, la destruction du métal est donc beaucoup plus lente. Le métal le plus actif est généralement sujet à destruction. Ainsi, la corrosion électrochimique est l'oxydation d'un métal, accompagnée de la formation de couples galvaniques. cause de graves dommages à l’économie nationale.

12. Définir la corrosion.
11. Quelque chose qui s'oxyde rapidement dans l'air peut-il être considéré comme de la corrosion, l'interaction du zinc avec l'acide chlorhydrique, l'interaction de l'aluminium avec l'oxyde de fer lors du soudage à la thermite, la production d'hydrogène par l'interaction du fer avec de la vapeur d'eau surchauffée.

13. Quelle est la différence entre la corrosion chimique et électrochimique ?
Il existe de nombreuses façons de lutter contre la corrosion. Les métaux (en particulier le fer) sont recouverts de peinture à l'huile, qui forme un film dense sur la surface métallique qui ne laisse pas passer la vapeur d'eau. Vous pouvez recouvrir les métaux, tels que le fil de cuivre, d'un vernis qui protège le métal de la corrosion et sert d'isolant.

Le brunissage est un processus dans lequel le fer est exposé à des agents oxydants puissants, à la suite duquel le métal est recouvert d'un film d'oxydes imperméable aux gaz, le protégeant de l'exposition. environnement externe. Le plus souvent, il s'agit de l'oxyde magnétique Fe304, qui pénètre profondément dans la couche métallique et la protège mieux de l'oxydation que n'importe quelle peinture. Le fer à toiture de l'Oural, bleui, a duré sur le toit sans rouiller pendant plus de 100 ans. Plus le métal est poli, plus le film d'oxyde formé à sa surface est dense et résistant.

L'émaillage est très bonne vue protection contre la corrosion de divers ustensiles. L'émail résiste non seulement à l'oxygène et à l'eau, mais même aux acides et alcalis forts. Malheureusement, l’émail est très fragile et se fissure assez facilement sous l’effet des chocs et des changements rapides de température.
Très de manière intéressante la protection des métaux contre la corrosion, ainsi que le nickelage et l'étamage.
- Il s'agit d'un revêtement de métal avec une couche de zinc (c'est ainsi que le fer est principalement protégé). Avec un tel revêtement, en cas de violation du film superficiel de zinc, le zinc, en tant que métal plus actif, est d'abord exposé à la corrosion, mais le zinc résiste bien à la corrosion, puisque sa surface est recouverte d'un film protecteur d'oxyde, imperméable à l'eau et à l'oxygène.
Avec le nickelage (nickelage) et l'étamage (étamage), la rouille du fer ne se produit que lorsque la couche de métal qui le recouvre est endommagée. Dès qu’il est brisé, la corrosion du fer, métal le plus actif, commence. Mais c’est un métal relativement sensible à la corrosion, son film reste donc très longtemps en surface. Les objets en cuivre sont le plus souvent étamés, et le couple galvanique du cuivre entraîne toujours une corrosion de l'étain et non du cuivre, qui est moins actif en tant que métal. En étamant le fer, on obtient du « fer blanc » pour l’industrie de la conserve.

Pour vous protéger contre la corrosion, vous pouvez influencer non seulement le métal, mais également l'environnement qui l'entoure. Si une certaine quantité de chromate de sodium est mélangée à de l'acide chlorhydrique, la réaction de l'acide chlorhydrique avec le fer ralentira tellement que l'acide pourra pratiquement être transporté dans des réservoirs en fer, alors que cela est généralement impossible. Les substances qui ralentissent la corrosion, et parfois l'arrêtent presque complètement, sont appelées inhibiteurs - retardateurs (du mot latin inhibere - ralentir).

La nature de l'action des inhibiteurs est différente. Soit ils créent un film protecteur à la surface des métaux, soit ils réduisent l'agressivité de l'environnement. Le premier type comprend, par exemple, NaNO2, qui ralentit la corrosion de l'acier dans l'eau et les solutions salines, qui ralentit la corrosion de l'aluminium dans l'acide sulfurique ; le deuxième type comprend le composé organique CO(NH2)2 - urée, qui ralentit considérablement la dissolution du cuivre et d'autres métaux dans l'acide nitrique. Les protéines animales, certaines plantes séchées - chélidoine, renoncule, etc. ont des propriétés inhibitrices.
Parfois, afin d’améliorer la résistance du métal à la corrosion et de lui donner un peu plus de propriétés précieuses, des alliages avec d'autres métaux en sont fabriqués.

■ 14. Notez dans votre cahier les méthodes répertoriées pour protéger le métal de la corrosion.
15. Qu'est-ce qui détermine le choix de la méthode de protection du métal contre la corrosion ?
16. Qu'est-ce qu'un inhibiteur ? En quoi un inhibiteur est-il différent d’un catalyseur ?

Méthodes de fusion des métaux à partir de minerais

Les métaux peuvent être présents dans la nature à l’état natif. C'est fondamentalement par exemple. Il est extrait par lavage mécanique des roches environnantes. Cependant, la grande majorité des métaux se trouvent dans la nature sous forme de composés. Dans le même temps, tous les minéraux naturels ne conviennent pas à l’obtention du métal qu’ils contiennent. Par conséquent, tous les minéraux ne peuvent pas être qualifiés de minerai métallique.
Les roches ou les minéraux contenant un métal particulier en quantité rendant sa production industrielle économiquement rentable sont appelés minerais de ce métal.

Écrivez la définition des minerais.

Les métaux sont obtenus à partir des minerais de différentes manières.
1. Si le minerai est un oxyde, il est alors réduit avec un agent réducteur - le plus souvent du carbone ou du monoxyde de carbone CO, moins souvent - de l'hydrogène, par exemple :
FesO4 + 4СО = 3Fe + 4CO2
2. Si le minerai est un composé soufré, il est d'abord grillé :
2PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2
puis l'oxyde résultant est réduit avec du charbon :
РbО + С = РbО + CO
Les métaux sont séparés des chlorures par électrolyse des matières fondues. Par exemple, lorsque le chlorure de sodium NaCl fond, une dissociation thermique de la substance se produit.
NaCl ⇄ Na + + Cl —
Lorsqu'un courant électrique continu traverse cette masse fondue, les processus suivants se produisent :
a) à la cathode :
Na++ e— → Na 0
b) à l'anode
Cl — - e— → Cl0
Les métaux peuvent également être obtenus à partir d'autres sels en utilisant cette méthode.
4. Parfois, les métaux peuvent être réduits des oxydes par déplacement à haute température un autre métal plus actif. Cette méthode est devenue particulièrement répandue dans la réduction des métaux avec de l'aluminium et a donc été appelée pour la première fois aluminothermie :
2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe.
L'aluminothermie sera discutée plus en détail ci-dessous.
Dans de nombreux cas, le minerai peut être mélangé à une grande quantité de stériles, dont l'élimination, c'est-à-dire la « valorisation » du minerai, nécessite des diverses méthodes, en particulier la méthode de flottation par mousse. A cet effet, des huiles minérales qui ont la propriété d'adsorption sélective sont utilisées. Cela signifie qu’ils absorbent les particules de minerai, mais pas les stériles. Le minerai et l'huile minérale broyés avec les stériles sont placés dans d'immenses cuves d'eau. Après cela, l'eau est fortement moussée avec de l'air. L'huile entoure les bulles d'air et forme un film sur elles. Le résultat est une mousse stable. Les particules et les minerais sont adsorbés et, avec les bulles d'air, remontent vers le haut. La mousse ainsi que le minerai sont drainés et les stériles restent au fond de la cuve. Par la suite, le minerai est facilement débarrassé du pétrole, qui est à nouveau utilisé pour la flottation.

■ 17. Qu'est-ce que la mousse ?
18. Quelles propriétés un métal doit-il avoir pour être à l'état natif dans la nature ?
19. Est-ce que n’importe quel minéral ou rocher contenant tel ou tel métal ?
20. Énumérez les types de minerais métalliques que vous connaissez.
21. Le zinc est présent naturellement sous forme de mélange minéral de zinc, qui contient du sulfure de zinc. Suggérer une méthode pour obtenir du zinc à partir d’une mélange de zinc.
22. À partir de 2 tonnes de minerai de fer magnétique contenant 80 % d'oxyde de fer magnétique Fe3O4, on obtient 1,008 tonnes de fer. Calculez le rendement pratique du fer.
23. Quels métaux peuvent être obtenus par électrolyse de solutions salines ?
24. Un alliage contenant 4 % de carbone a été préparé à partir de fer obtenu par réduction de 5 tonnes de minerai de fer magnétique contenant 13 % d'impuretés. Quelle quantité d’alliage avez-vous pu obtenir ?
25. Quelle quantité de zinc et d'acide sulfurique peut être obtenue à partir de 242,5 tonnes de mélange de zinc ZnS contenant 20 % de stériles ?

Justification du système périodique des éléments Puisque les électrons d'un atome sont situés à différents niveaux d'énergie et forment des couches quantiques, il est logique de supposer que...

Deuxième groupe du tableau périodique

Position des métaux dans le tableau périodique. Propriétés physiques

Dans le tableau périodique de D.I. Mendeleev, sur 110 éléments, 87 sont des métaux. Ils sont répartis dans les groupes I, II, III, dans les sous-groupes secondaires de tous les groupes. De plus, les éléments les plus lourds des groupes IV, V, VI et VII sont les métaux. Cependant, de nombreux métaux ont des propriétés amphotères et peuvent parfois se comporter comme des non-métaux. Une caractéristique de la structure des atomes métalliques est le petit nombre d'électrons dans le niveau d'énergie externe, ne dépassant pas trois. Les atomes métalliques ont généralement de grands rayons atomiques. Au cours des périodes, les métaux alcalins ont les rayons atomiques les plus grands. Ce sont les plus actifs chimiquement, c'est-à-dire Les atomes métalliques cèdent facilement des électrons et sont de bons agents réducteurs. Les meilleurs agents réducteurs sont les métaux des groupes I et II des sous-groupes principaux. Dans les composés, les métaux présentent toujours un état d'oxydation positif, généralement de +1 à +4. Dans les composés avec des non-métaux, les métaux typiques forment une liaison chimique de nature ionique. Sous la forme d'une substance simple, les atomes métalliques sont reliés les uns aux autres par ce qu'on appelle la liaison métallique.

Les atomes métalliques dépouillés de leurs électrons deviennent des ions positifs, qui attirent à nouveau les électrons en mouvement. Dans le même temps, d’autres atomes métalliques cèdent des électrons. Ainsi, ce qu’on appelle le gaz électronique circule constamment à l’intérieur d’un morceau de métal, qui lie fermement tous les atomes métalliques entre eux. Les électrons s'avèrent pour ainsi dire socialisés par tous les atomes du métal. Ce type particulier de liaison chimique entre les atomes métalliques détermine à la fois les propriétés physiques et chimiques des métaux.

Les métaux possèdent un certain nombre de propriétés physiques similaires qui les distinguent des non-métaux. Plus un métal possède d'électrons de valence, plus le réseau cristallin est fort, plus le métal est résistant et dur, plus son point de fusion et d'ébullition est élevé, etc.

Tous les métaux ont un éclat plus ou moins prononcé, communément appelé métallique, et une opacité, associée à l'interaction des électrons libres avec les quanta de lumière incidente sur le métal. Un éclat métallique est caractéristique d’une pièce de métal dans son ensemble. Les métaux en poudre sont de couleur foncée, à l'exception du magnésium et de l'aluminium blanc argenté. La poussière d'aluminium est utilisée pour fabriquer de la peinture argentée. De nombreux métaux ont un éclat gras ou vitreux.

La couleur des métaux est assez uniforme : elle est soit blanc argenté (aluminium, argent, nickel) soit gris argenté (fer, plomb). Seul l’or est jaune et le cuivre est rouge. Selon la classification technique, les métaux sont divisés en ferreux et non ferreux. Le noir comprend le fer et ses alliages. Tous les autres métaux sont appelés non ferreux.

Tous les métaux, à l'exception du mercure, sont des solides à structure cristalline, leur point de fusion est donc supérieur à zéro, seul le point de fusion du mercure - 39°C . Le métal le plus réfractaire est le tungstène (3380°C). Les métaux qui fondent à des températures supérieures à 1000°C sont appelés réfractaires, ci-dessous - fusibles.

Les métaux ont des duretés différentes. Le métal le plus dur est le chrome (coupe le verre) et les plus mous sont le potassium, le rubidium et le césium. Ils sont faciles à couper avec un couteau.

Les métaux sont plus ou moins ductiles (malléables). Le métal le plus malléable est l'or. Il peut être forgé en une feuille de 0,0001 mm d'épaisseur, soit 500 fois plus fine qu'un cheveu humain. Cependant, Mn et Bi n’ont pas de ductilité : ce sont des métaux fragiles.

La plasticité est la capacité de subir une forte déformation sans compromettre la résistance mécanique. Lorsqu'un impact provoque un déplacement des particules d'un corps à réseau ionique ou atomique, les liaisons dirigées sont rompues et le corps est détruit. Dans les métaux, les liaisons se forment grâce au gaz électronique. Ils n'ont aucune direction. Par conséquent, l’intégrité de la pièce de métal est maintenue lorsque sa forme change. La plasticité des métaux est utilisée dans leur laminage.

En fonction de leur densité, les métaux sont divisés en métaux lourds et légers. Ceux dont la densité est supérieure à 5 g/cm sont considérés comme lourds. Le métal le plus lourd est l'osmium (22,61 g/cm). Les métaux les plus légers sont le lithium, le sodium, le potassium (densité inférieure à un). Plus la masse atomique de l'élément métallique est faible et plus le rayon de son atome est grand, plus la densité d'un métal est faible. Les métaux légers comme le magnésium et l’aluminium sont largement utilisés dans l’industrie.

Les métaux se caractérisent par une conductivité électrique et thermique élevée. L'argent est le plus conducteur électriquement et thermiquement, suivi de l'aluminium. Les métaux à haute conductivité électrique ont également une conductivité thermique élevée. La conductivité thermique est déterminée par la grande mobilité des électrons libres et le mouvement vibratoire des atomes, grâce auxquels la température dans la masse corporelle s'égalise rapidement. La bonne conductivité électrique des métaux s'explique par la présence d'électrons libres qui, sous l'influence même d'une petite différence de potentiel, acquièrent un mouvement directionnel du pôle négatif au pôle positif.

Les métaux présentent des propriétés magnétiques. Le fer, le cobalt, le nickel et leurs alliages sont bien magnétisés. Ces métaux et alliages sont appelés ferromagnétiques.

B Ô La plupart des éléments chimiques connus forment des métaux simples.

Riz. 1. La localisation des métaux parmi les éléments des sous-groupes A (surlignés en bleu)

Considérons les modèles de changements dans certaines propriétés des métaux par groupes et périodes.

Riz. 2. Modification des propriétés métalliques au fil des périodes

Riz. 3. Modification des propriétés métalliques dans les sous-groupes

Les modèles répertoriés sont également caractéristiques des éléments des sous-groupes secondaires, à de rares exceptions près.

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

Zn 0 + 2H +1 Cl = Zn +2 Cl 2 + H 0 2

Tous les métaux n'ont pas la même réactivité chimique. Certains métaux n'entrent pratiquement pas dans des réactions chimiques dans des conditions normales, ils sont appelés métaux nobles. Les métaux nobles comprennent : l'or, l'argent, le platine, l'osmium, l'iridium, le palladium, le ruthénium, le rhodium.

Riz. 4. Pépite d'or

Résumer la leçon

Bibliographie

Orjekovsky P.A. Chimie : 9e année : enseignement général. établissement / P.A. Orjekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M. : Astrel, 2013. (§28)
Rudzite G.E. Chimie : inorganique. chimie. Organe. chimie : manuel. pour la 9ème année. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M. : Éducation, OJSC « Manuels de Moscou », 2009. (§34)
Khomchenko I.D. Recueil de problèmes et d'exercices de chimie pour le lycée. - M. : RIA « Nouvelle Vague » : Editeur Umerenkov, 2008. (p. 86-87)
Encyclopédie pour enfants. Volume 17. Chimie / Chapitre. éd. VIRGINIE. Volodine, Véd. scientifique éd. I. Leenson. - M. : Avanta+, 2003.

Une collection unifiée de ressources pédagogiques numériques (expériences vidéo sur le sujet) ().
Version électronique de la revue « Chemistry and Life » ().

Devoirs

Avec. 195-196 n° 7, A1-A4 du manuel de P.A. Orzhekovsky « Chimie : 9e année » / P.A. Orjekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M. : Astrel, 2013.
Quelles propriétés (oxydantes ou réductrices) l'ion Fe 3+ peut-il avoir ? Illustrez votre réponse avec des équations de réaction.
Comparez le rayon atomique, l'électronégativité et les propriétés réductrices du sodium et du magnésium.

Première partie

1. La position des métaux (M) dans le tableau périodique de D. I. Mendeleev.

Diagonale conditionnelle de B à At passant par les éléments des groupes A : IV → V → VI. Sur la diagonale et au-dessus se trouvent des non-métaux, et en dessous se trouvent des métaux.
Seul M est constitué de groupes B. Au total, sur 110 éléments, 88 éléments sont classés comme métaux.
Le groupe IA est constitué de métaux alcalins.
Le groupe IIA comprend les métaux alcalino-terreux.

2. Caractéristiques de la structure des atomes M :

1) le nombre e dans la couche externe de l'atome est 1-3 ;
2) Atome R – grandes tailles.

3. La relativité des éléments de division en M et NM (donner des exemples) :

1) étain gris – NM, étain blanc – M.
2) le graphite est NM, mais électriquement conducteur.
3) Cr, Zn, Al – M, mais amphotère.

4. Une liaison chimique métallique est connexion dans les métaux et les alliages entre les ions atomiques via e.

Schéma général de formation d'une liaison métallique :

5. Remplissez le tableau « Structure et propriétés des métaux ».

6. Notez les signes par lesquels vous pouvez distinguer les plaques réalisées :

a) en aluminium et en cuivre – couleur, densité, conductivité électrique et thermique
b) du plomb et de l'aluminium - couleur, densité, point de fusion
c) à partir d'argent et de graphite - couleur, forme, conductivité électrique.

7. À l'aide des images, remplissez les espaces vides pour créer une séquence : nom du(des) métal(s), propriété(s), domaine(s) d'application.

a) batterie en fonte - fonte, conductivité thermique, solidité, résistance à l'usure. Dans l'économie, la vie quotidienne, la métallurgie.
b) feuille d'aluminium - aluminium, facile à dérouler, plasticité, conductivité électrique et thermique élevée, résistance à la corrosion. Dans l'industrie agroalimentaire, production d'alliages.
c) boutons et trombones en acier – acier, acier « doux », élastique, se plie facilement, ne rouille pas, solide et dur. Dans tous les secteurs de l'économie nationale.
d) support métallique - fer (acier), solide, solide, non exposé à l'environnement. Dans tous les secteurs de l'économie nationale.
e) dômes - or, inerte, apparence. Utilisé dans la construction - le roulage, en bijouterie.
f) thermomètre – le mercure (métal liquide), se dilate lorsqu'il est chauffé, dans les thermomètres médicaux. Obtention d'alliages pour l'extraction de l'or. Les lampes.

8. Remplissez le tableau « Classification des métaux ».

9. L’alliage est est un matériau métallique homogène constitué d'un mélange de deux ou plusieurs éléments chimiques avec une prédominance de composants métalliques.

10. Alliages ferreux :

11. Remplissez le tableau « Alliages et leurs composants ».

12. Écrivez les noms des alliages à partir desquels les objets montrés sur les images peuvent être fabriqués.

a) acier
b) le cupronickel
c) duralumin
d) bronze
e) bronze
e) fonte

Partie II

1. Atomes métalliques ayant dans la couche externe :

a) 5e – Sb (antimoine), Bi (bismuth)
b) 6e – Po (polonium)

Pourquoi?
Ils sont répartis respectivement en 5 et 6 groupes

2. Atome métallique ayant 3e dans la couche externe, - le bore.
Pourquoi?
Il se situe dans le groupe 3.

3. Remplissez le tableau « Structure atomique et liaison chimique ».

4. Éliminez « l’élément supplémentaire ».
4) Oui

5. Lequel des groupes d'éléments suivants contient uniquement des métaux ?
Il n'y a pas de bonne réponse

6. Quelle propriété physique n’est pas commune à tous les métaux ?
3) état solide d'agrégation dans des conditions standard

7. Quelle affirmation est vraie ?
4) atomes métalliques et métaux - les substances simples ne présentent que des propriétés réductrices.

8. Tous les éléments des sous-groupes principaux sont des métaux s'ils se trouvent dans le tableau périodique en dessous de la diagonale :
3) bore - astatine

9. Nombre d'électrons dans le niveau électronique externe d'un atome métallique situé dans le sous-groupe principal Tableau périodique, ne peut pas être égal à :