B ról ről a legtöbb ismert kémiai elemek formák egyszerű anyagok fémek.

A fémek közé tartozik a másodlagos (B) alcsoportok összes eleme, valamint a fő alcsoportok elemei, amelyek az átlós "berillium - asztatin" alatt helyezkednek el (1. ábra). Ezenkívül a fémek kémiai elemei lantanidok és aktinidák csoportjait alkotják.

Rizs. 1. A fémek elhelyezkedése az A alcsoport elemei között (kék színnel kiemelve)

A nemfém atomokhoz képest a fématomoknak b ról ről Nagyobb méretű és kevesebb külső elektron, általában 1-2. Következésképpen a fématomok külső elektronjai gyengén kötődnek az atommaghoz, a fémek könnyen leadják őket, redukáló tulajdonságokat mutatva a kémiai reakciókban.

Tekintsük a fémek egyes tulajdonságainak változásának mintázatait csoportokban és periódusokban.

IdőszakokbanVal vel A magtöltés növekedésével az atomsugár csökken. Az atommagok egyre jobban vonzzák a külső elektronokat, ezért az atomok elektronegativitása nő, a fémes tulajdonságok csökkennek. Rizs. 2.

Rizs. 2. A fémes tulajdonságok változása periódusokban

A fő alcsoportokban A fématomokban fentről lefelé az elektronrétegek száma nő, ezért az atomok sugara növekszik. Ekkor a külső elektronok gyengébbek lesznek az atommaghoz, így az atomok elektronegativitása csökken és a fémes tulajdonságok növekednek. Rizs. 3.

Rizs. 3. A fémes tulajdonságok változása alcsoportokban

Ezek a törvényszerűségek ritka kivételektől eltekintve a másodlagos alcsoportok elemeire is jellemzőek.

A fémelemek atomjai hajlamosak elektronokat adni. A kémiai reakciókban a fémek csak redukálószerként működnek, elektronokat adnak és növelik oxidációs állapotukat.

A fématomoktól elektronokat kaphatnak egyszerű anyagokat alkotó atomok, nemfémek, valamint olyan atomok, amelyek olyan összetett anyagok részét képezik, amelyek képesek csökkenteni oxidációs állapotukat. Például:

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

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

Nem minden fémnek azonos a kémiai aktivitása. Egyes fémek normál körülmények között gyakorlatilag nem lépnek be kémiai reakciók Nemesfémeknek nevezik őket. A nemesfémek közé tartozik: arany, ezüst, platina, ozmium, irídium, palládium, ruténium, ródium.

A nemesfémek nagyon ritkák a természetben, és szinte mindig natív állapotban találhatók meg (4. ábra). A korrózió-oxidációval szembeni nagy ellenállás ellenére ezek a fémek még mindig oxidokat és más kémiai vegyületeket képeznek, például az ezüst-klorid és a nitrát sók mindenki számára ismertek.

Rizs. 4. Aranyrög

Összegezve a tanulságot

Ebben a leckében megvizsgálta a fémek kémiai elemeinek helyzetét a periódusos rendszerben, valamint ezen elemek atomjainak szerkezeti jellemzőit, amelyek meghatározzák az egyszerű és összetett anyagok tulajdonságait. Megtanulta, miért van sokkal több kémiai elem a fémekben, mint a nemfémekben.

Bibliográfia

1. Orzsekovszkij P.A. Kémia: 9. évfolyam: általános műveltségi tankönyv. inst. / P.A. Orzsekovszkij, L.M. Mescserjakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013. (§28)
2. Rudzitis G.E. Kémia: szervetlen. kémia. Szerv. kémia: tankönyv. 9 cellához. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Felvilágosodás, JSC "Moszkva tankönyvek", 2009. (§34)
3. Khomchenko I.D. Feladatok és gyakorlatok gyűjteménye kémiából Gimnázium. - M.: RIA "Új hullám": Umerenkov kiadó, 2008. (86-87. o.)
4. Enciklopédia gyerekeknek. 17. kötet Kémia / Fejezet. szerk. V.A. Volodin, vezető. tudományos szerk. I. Leenson. - M.: Avanta +, 2003.

1. Digitális oktatási források egyetlen gyűjteménye (videós élmények a témában) ().
2. A "Chemistry and Life" folyóirat elektronikus változata ().

Házi feladat

1. Val vel. 195-196 7. szám, A1-A4 P.A. tankönyvéből. Orzhekovsky "Kémia: 9. osztály" / P.A. Orzsekovszkij, L.M. Mescserjakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013.
2. Milyen tulajdonságokkal (oxidáló vagy redukáló) lehet egy Fe 3+ ion? Válaszát reakcióegyenletekkel illusztrálja!
3. Hasonlítsa össze a nátrium és magnézium atomi sugarát, elektronegativitását és redukáló tulajdonságait.

A periódusos rendszerben a helyek több mint 3/4-e foglalt: az I., II., III. csoportban, minden csoport másodlagos alcsoportjában vannak. Ezenkívül a fémek a IV., V., VI. és VII. csoport legnehezebb elemei. Meg kell azonban jegyezni, hogy sokan amfoterek, és néha nemfémként viselkednek.
A fématomok szerkezetének sajátossága, hogy a külső elektronrétegen kevés elektron található, legfeljebb három.
A fématomok általában nagy atomsugárral rendelkeznek. Időszakonként az alkálifémek rendelkeznek a legnagyobb atomsugárral. Ezért a legnagyobb kémiai aktivitásuk, azaz a fématomok könnyen leadják az elektronokat, jó redukálószerek. A legjobb redukálószerek a fő alcsoportok I. és II. csoportja.
A vegyületekben a fémek mindig pozitív oxidációs állapotot mutatnak, általában +1 és +4 között.

70. ábra: fémes kötés kialakulásának vázlata fémdarabban,

A nemfémekkel alkotott vegyületekben a tipikus fémek ionos kémiai kötést alkotnak. Egyszerű fém formájában az atomok úgynevezett fémes kötéssel kapcsolódnak egymáshoz.

Írd le ezt a kifejezést a füzetedbe.

A fémes kötés egy speciális kötéstípus, amely csak a fémekre jellemző. Lényege, hogy az elektronok folyamatosan leválnak a fématomokról, amelyek egy fémdarab tömegében végig mozognak (70. ábra). Az elektronoktól mentes fématomok pozitív ionokká alakulnak, amelyek ismét szabadon mozgó elektronokat vonzanak magukhoz. Ezzel egyidejűleg más fématomok elektronokat adnak. Így egy fémdarabon belül folyamatosan kering az úgynevezett elektrongáz, amely a fém összes atomját szilárdan összeköti. Az elektronokról kiderül, hogy a fém összes atomja egyidejűleg szocializálódott. A fématomok közötti kémiai kötésnek ez a speciális típusa meghatározza mind a fizikai, mind a Kémiai tulajdonságok fémek.

■ 1. Hogyan magyarázható a fémek alacsony elektronegativitása?
2. Hogyan jön létre a fémes kötés?
3. Mi a különbség a fémes kötés és a kovalens kötés között?

Rizs. 71. Különböző fémek olvadáspontjának összehasonlítása

A fémek számos hasonló fizikai tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek megkülönböztetik őket a nemfémektől. Minél több vegyértékelektronja van egy fémnek, annál erősebb a fémes kötés, annál erősebb a kristályrács, annál erősebb és keményebb a fém, annál magasabb az olvadás- és forráspontja stb. A fémek fizikai tulajdonságainak jellemzőit az alábbiakban tekintjük át.
Mindegyiknek többé-kevésbé kifejezett fénye van, amelyet általában fémesnek neveznek. A fémes csillogás a fémdarab egészére jellemző. A por sötét színű fémeket tartalmaz, kivéve a magnéziumot és az alumíniumot, amelyek megtartják az ezüstös-fehér színt, ezért az alumíniumporból "ezüstszerű" festéket készítenek. Sok nem fém zsíros vagy üveges fényű.
A fémek színe meglehetősen egységes: vagy ezüstfehér ( , ) vagy ezüstszürke ( , ). Csak sárga szín, és - piros. A nemfémek nagyon változatos színűek: - citromsárga, - vörösesbarna, - piros vagy fehér, - fekete.

Így szín szerint a fémeket feltételesen vas- és színesfémekre osztják. A vasfémek közé tartozik ő is. Az összes többi fémet színesfémnek nevezzük.

Normál körülmények között a fémek szilárdak, kristályos szerkezetűek. A nemfémek között van szilárd (, ) és folyékony () és gázhalmazállapotú ( , ) is.
A higany kivételével minden fém szilárd halmazállapotú, ezért olvadáspontjuk nulla felett van, csak a higany olvadáspontja -39 °. A leginkább tűzálló fém, amelynek olvadáspontja 3370 °. Más fémek olvadáspontja ezeken a határokon belül van (71. ábra).
A nemfémek olvadáspontja sokkal alacsonyabb, mint a fémeké, például oxigén -219°, hidrogén -259,4°, fluor -218°, klór -101°, bróm -5,7°.

Rizs. 72. Fémek keménységének összehasonlítása a gyémánt keménységével.

A fémek keménysége eltérő, a gyémánt keménységéhez képest. A fém keménységi indexét egy speciális eszköz - egy keménységmérő határozza meg. Ilyenkor egy acélgolyót, vagy nagyobb fémkeménység esetén gyémántkúpot préselnek a fém tömegébe. A fém keménységét a nyomóerő és a kialakított lyuk mélysége határozza meg.
A legkeményebb fém a . A puha fémek -, - késsel könnyen vághatók. Az egyes fémek keménysége az általánosan elfogadott tízfokozatú skála szerint, a keménység a 2. ábrán látható. 72.

A fémek kisebb-nagyobb mértékben plaszticitással (hajlékonysággal) rendelkeznek. A nem fémek nem rendelkeznek ezzel a tulajdonsággal. A leginkább képlékeny fém az. 0,0001 mm vastagságú aranyfóliát kovácsolhat belőle - 500-szor vékonyabb, mint egy emberi haj. Ugyanakkor nagyon törékeny; akár mozsárban porrá őrölhető.
A plaszticitás az a képesség, hogy erősen deformálódjon a mechanikai szilárdság megsértése nélkül. A fémek plaszticitását a hengerlés során hasznosítják, amikor a préselési tengelyek között hatalmas forró fémöntvényeket vezetnek át, amelyekből lemezeket készítenek, húzás során, amikor drótot húznak ki belőlük, préseléskor, sajtoláskor, amikor

Rizs. 73. Fémek összehasonlítása sűrűség szerint.

nyomásra a felhevített fém egy bizonyos formát kap, amit lehűtve megtart. A plaszticitás a fémek kristályrácsának szerkezetétől függ.
Minden fém vízben oldhatatlan, de olvadékban oldódik egymásban. Az egyik fém szilárd oldatát egy másikban ötvözetnek nevezzük.

Sűrűség szerint a fémeket nehéz és könnyű fémekre osztják. Nehéznek azokat tekintjük, amelyek sűrűsége meghaladja a 3 g/cm3-t (73. ábra). A legnehezebb fém a . A legkönnyebb fémek - , .- sűrűsége még az egységnél is kisebb. Könnyűfémek – és az iparban nagy felhasználást kaptak.
A fémekre jellemző a nagy elektromos és hővezető képesség (74. ábra), míg a nemfémekre ez a tulajdonság gyenge. A legmagasabb elektromos és hővezető képességgel rendelkezik, a második helyen áll. Ezek a tulajdonságok meglehetősen magasak az alumíniumban.

Rizs. 74. Különböző fémek elektromos vezetőképességének és hővezető képességének összehasonlítása

Meg kell jegyezni, hogy a nagy elektromos vezetőképességű fémek hővezető képessége is magas.
A fémek mágneses tulajdonságokat mutatnak. Ha egy mágnessel érintkezve a fém magához vonzódik, és ezután maga is mágnessé válik, akkor azt mondjuk, hogy a fém mágnesezett. Jól mágnesezett, és őket. Az ilyen fémeket ferromágnesesnek nevezik. A nem fémek nem rendelkeznek mágneses tulajdonságokkal.

■ 4. Készítse el és töltse ki a következő táblázatot:

A fémek kémiai tulajdonságai. Korrózió

A fémek kémiai és fizikai tulajdonságait a fémes kötés atomi szerkezete és tulajdonságai határozzák meg. Minden fémet megkülönböztet az a képesség, hogy könnyen adjon vegyértékelektronokat. Ebben a tekintetben kifejezett helyreállító tulajdonságokkal rendelkeznek. A fémek redukáló aktivitásának mértéke a feszültségek elektrokémiai sorozatát tükrözi (lásd a III. függelék 6. bekezdését).
Ismerve a fém pozícióját ebben a sorozatban, következtetést vonhatunk le a vegyértékelektronok atomról való leválása során felhasznált energia összehasonlító értékére. Minél közelebb van a sor elejéhez, annál könnyebben oxidálódik a fém. A legaktívabb fémek normál körülmények között lúgok képződésével kiszorulnak a vízből:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
A kevésbé aktív fémek túlhevített gőz és forma formájában kiszorulnak a vízből
2Fe + 4Н2О = Fe3О4 + 4H2
reagálnak híg és anoxikus savakkal, kiszorítva belőlük a hidrogént:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
A hidrogén után álló fémek nem tudják kiszorítani a vízből és savakból, hanem savakkal redox reakcióba lépnek anélkül, hogy a hidrogént kiszorítanák:
Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + H2O
Az összes előző fém kiszorítja a következő fémeket sóikból:
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Сu

Fe0 + Сu2+ = Fe2+ + Сu0
A reakcióba lépő fémek minden esetben oxidálódnak. A fémek oxidációja a fémek nemfémekkel való közvetlen kölcsönhatásában is megfigyelhető:
2Na + S = Na2S
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
A legtöbb fém aktívan reagál az oxigénnel, és különböző összetételeket képez (lásd 38. oldal).

■ 5. Hogyan jellemezhető egy fém redukciós aktivitása feszültségtartomány segítségével?

6. Mondjon példákat olyan fémekre, amelyek reakcióba lépnek vízzel, mint például a nátrium, a vas! Válaszát támassza alá reakcióegyenletekkel!

7. Hasonlítsa össze az aktív fémek és az aktív nemfémek kölcsönhatását vízzel!
8. Sorolja fel a fémek kémiai tulajdonságait, válaszát reakcióegyenletekkel alátámasztva!
9. Az alábbi anyagok közül melyikkel lép reakcióba a vas: a), b) oltott mész, c) réz-karbonát, d), e) cink-szulfát, e)?
10. Milyen gáz és mekkora térfogatban nyerhető 5 kg réz és réz-oxid tömény salétromsav keverékének hatására, ha réz-oxid 20%-os keverékben?

A fémek oxidációja gyakran pusztulásukhoz vezet. A fémek megsemmisítése akció közben környezet korróziónak nevezik.

Írd le a füzetedbe a korrózió definícióját.

Oxigén, nedvesség és szén-dioxid, valamint nitrogén-oxidok stb. hatására lép fel. A fémnek a környezet anyagával való közvetlen kölcsönhatása által okozott korróziót kémiai vagy gázkorróziónak nevezzük. Például a vegyiparban a fém néha érintkezésbe kerül oxigénnel, klórral, nitrogén-oxidokkal stb., ami sók és fémek képződését eredményezi:
2Сu + О2 = 2СuО
A gáz- vagy vegyi korrózió mellett létezik elektrokémiai korrózió is, ami sokkal gyakoribb. Annak érdekében, hogy megértsük az elektrokémiai korrózió sémáját, vegyünk egy galvánpárt -.

Vegyünk cink- és rézlemezeket (75. ábra), és engedjük le kénsavoldatba, amely, mint tudjuk, ionok formájában van az oldatban:
H2SO4 \u003d 2H + + SO 2 4 -
A cink- és rézlemezek galvanométeren keresztül történő összekapcsolásával érzékeljük az elektromos áram jelenlétét az áramkörben. Ez azzal magyarázható, hogy az elektronokat adományozó cinkatomok ionok formájában oldódnak át:
Zn 0-2 e— → Zn+2
Az elektronok a vezetőn keresztül a rézbe, a rézből a hidrogénionokba jutnak:
H++ e— → H 0

A hidrogén semleges atomok formájában egy rézlemezen szabadul fel, és fokozatosan feloldódik. Így a réz, mintha elektronokat vonna ki a cinkből, az utóbbi gyorsabb oldódását idézi elő, azaz elősegíti az oxidációt. Ugyanakkor teljesen tiszta lehet egy ideig savban, és nem befolyásolja annak hatása.

Rizs. 75. Elektrokémiai korrózió során galvanikus pár képződésének vázlata. 1 - cink; 2 - réz; 3 - hidrogénbuborékok a rézelektródán; 4 - galvanométer

Ugyanezen séma szerint egy fém, például vas korróziója következik be, csak ez egy elektrolit a levegőben, és a vas szennyeződései a galvánpár második elektródájaként játszanak szerepet. Ezek a gőzök mikroszkopikus méretűek, így a fém pusztulása sokkal lassabb. Az aktívabb fém általában megsemmisül. Így az elektrokémiai korrózió egy fém oxidációja, amelyet galvánpárok megjelenése kísér. nagy károkat okoz a nemzetgazdaságban.

12. Definiálja a korróziót!
11. Korróziónak tekinthetjük-e azt, ami a levegőben gyorsan oxidálódik, a cink kölcsönhatása sósavval, az alumínium kölcsönhatása vas-oxiddal termithegesztés során, a hidrogéntermelés a vas túlhevített vízgőzzel való kölcsönhatása révén?

13. Mi a különbség a kémiai és az elektrokémiai korrózió között?
A korrózió elleni küzdelemnek számos módja van. A fémeket (különösen a vasat) olajfestékkel vonják be, amely sűrű filmet képez a fém felületén, amely nem engedi át a vízgőzt. Fémeket, például rézhuzalt lehet bevonni lakkal, amely egyrészt védi a fémet a korróziótól, másrészt szigetelőként is szolgál.

A polírozás olyan folyamat, amelyben a vasat erős oxidálószerek hatásának vetik alá, amelynek eredményeként a fémet oxidréteg borítja, amely gázokat át nem eresztő, megvédve a kitettségtől. külső környezet. Leggyakrabban ez a Fe304 mágneses oxid, amely mélyen beágyazódik a fémrétegbe, és jobban megvédi az oxidációtól, mint bármely festék. A kékítésnek kitett Ural tetőfedő vas több mint 100 évig kitartott a tetőn rozsdásodás nélkül. Minél jobban van polírozva a fém, annál sűrűbb és erősebb az oxidfilm a felületén.

Zománcozás - nagyon jó kilátás különböző edények korrózióvédelme. A zománc nemcsak az oxigén és a víz hatásának, hanem még az erős savaknak és lúgoknak is ellenáll. Sajnos a zománc nagyon sérülékeny, és könnyen megreped ütés és gyors hőmérsékletváltozás hatására.
Magasan érdekes módokon a fémek korrózió elleni védelme, valamint a nikkelezés és az ónozás.
- ez egy fémbevonat cinkréteggel (így védik elsősorban a vasat). Egy ilyen bevonattal a cink felületi filmjének megsértése esetén a cink először aktívabb fémként korrózión megy keresztül, de a cink jól ellenáll a korróziónak, mivel felületét víz és oxigén át nem eresztő védő oxidfilm borítja.
A nikkelezésnél (nikkelezés) és az ónozásnál (ónozásnál) a vas rozsdásodása addig nem következik be, amíg az azt fedő fémréteg el nem törik. Amint megzavarják, a vas, mint a legaktívabb fém, korrodálódni kezd. De - viszonylag keveset korrodáló fém, így filmje nagyon sokáig a felületen marad. Leggyakrabban a réztárgyakat ónozzák, majd a galvanikus rézpár mindig az ón korróziójához vezet, és nem a réz, amely fémként kevésbé aktív. A vas ónozásakor "bádoglemezt" kapnak a konzervipar számára.

A korrózió elleni védelem érdekében nem csak a fémre, hanem az azt körülvevő környezetre is lehet hatni. Ha bizonyos mennyiségű nátrium-kromátot sósavval keverünk, akkor a sósav és a vas reakciója annyira lelassul, hogy a gyakorlatban a sav vastartályokban szállítható, míg ez általában lehetetlen. Azokat az anyagokat, amelyek lassítják a korróziót, néha szinte teljesen leállítják, inhibitoroknak - lassítóknak (a latin inhibere szóból - lassítani) nevezik.

Az inhibitorok hatásának természete eltérő. Vagy védőfóliát hoznak létre a fém felületén, vagy csökkentik a környezet agresszivitását. Az első típusba tartozik például a NaNO2, amely lassítja az acél korrózióját vízben és sóoldatokban, lassítja az alumínium korrózióját kénsavban, a második - a CO (NH2) 2 szerves vegyületet - a karbamidot, amely nagymértékben lassítja. csökkenti a réz és más fémek salétromsavban való oldódását. Az állati fehérjék gátló tulajdonságokkal rendelkeznek, néhány szárított növény - celandin, boglárka stb.
Néha a fém korrózióállóságának növelése, valamint a fém korrózióállóságának növelése érdekében értékes ingatlanok, más fémekkel készült ötvözetek készülnek belőle.

■ 14. Írja le egy jegyzetfüzetbe a fémek korrózió elleni védelmének felsorolt ​​módszereit.
15. Mi határozza meg a fémek korrózió elleni védelmének módszerének megválasztását?
16. Mi az inhibitor? Miben különbözik az inhibitor a katalizátortól?

Fémek ércekből történő olvasztásának módszerei

A természetben a fémek natív állapotban is megtalálhatók. Ez alapvetően pl. Gépi mosással nyerik ki a környező kőzetekből. A fémek túlnyomó többsége azonban vegyületek formájában fordul elő a természetben. Azonban nem minden természetes ásvány alkalmas a benne lévő fém megszerzésére. Következésképpen nem minden ásvány nevezhető fémércnek.
Azokat a kőzeteket vagy ásványokat, amelyek olyan mennyiségben tartalmaznak egy vagy másik fémet, amely gazdaságilag előnyössé teszi az ipari előállítását, e fém érceinek nevezzük.

Írd le az ércek definícióját!

A fémeket különféle módon nyerik ki az ércekből.
1. Ha az érc oxid, akkor valamilyen redukálószerrel - leggyakrabban szén- vagy szén-monoxid-CO-val, ritkábban hidrogénnel - redukálják, például:
FesO4 + 4СО = 3Fe + 4CO2
2. Ha az érc kénvegyület, akkor először elégetik:
2PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2
majd a kapott oxidot szénnel redukáljuk:
РbО + С = РbО + CO
A fémeket olvadékokból elektrolízissel választják ki a kloridokból. Például, amikor a nátrium-klorid NaCl megolvad, az anyag termikus disszociációja következik be.
NaCl ⇄ Na + + Cl -
Ha egyenáramot vezetünk át ezen az olvadékon, a következő folyamatok mennek végbe:
a) a katódon:
Na + + e— → Na 0
b) az anódnál
Cl - - e— → Сl 0
Ez a módszer más sókból fémek előállítására is használható.
4. Néha a fémeket kiszorítással lehet kinyerni az oxidokból magas hőmérsékletű egy másik, aktívabb fém. Ez a módszer különösen elterjedt a fémek alumíniummal történő redukciójában, ezért először aluminotermiának nevezték:
2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe.
Az alumíniumtermiáról az alábbiakban részletesebben lesz szó.
Sok esetben előfordulhat, hogy az érc nagy mennyiségű meddőkővel keveredik, amelynek eltávolítására, azaz az érc "dúsítására" vannak különféle módszerek, különösen a habos flotációs módszer. Erre a célra ásványi olajokat használnak, amelyek szelektív adszorpciós tulajdonsággal rendelkeznek. Ez azt jelenti, hogy felszívják az ércrészecskéket, de a hulladékkőzetet nem. Hatalmas víztartályokban zúzott ércet és ásványolajat helyeznek el a hulladékkővel együtt. Ezt követően a víz levegővel erősen habosodik. Az olaj körülveszi a légbuborékokat, és filmet képez rajtuk. Kiderül, hogy stabil hab. A részecskék, ércek adszorbeálódnak, és a légbuborékokkal együtt a tetejére emelkednek. A hab összeolvad az érccel, és a meddő kőzet a kád alján marad. Ezt követően az ércet könnyen megszabadítják az olajtól, amelyet ismét flotációra használnak.

■ 17. Mi az a hab?
18. Milyen tulajdonságokkal kell rendelkeznie egy fémnek ahhoz, hogy természetes állapotban legyen a természetben?
19. Lehet bármilyen ásványi ill szikla, amely összetételében egy vagy másik fémet tartalmaz?
20. Sorolja fel az Ön által ismert fémércfajtákat!
21. A cink a természetben cink-szulfidot tartalmazó cinkkeverékként fordul elő. Javasoljon módszert a cink cinkkeverékből történő előállítására.
22. 2 tonna 80% Fe3O4 mágneses vas-oxidot tartalmazó mágneses vasércből 1,008 tonna vas került elő. Számítsa ki a vas gyakorlati hozamát!
23. Milyen fémek nyerhetők sóoldatok elektrolízisével?
24. 5 tonna 13% szennyeződést tartalmazó mágneses vasérc redukálásával nyert vasból 4% szenet tartalmazó ötvözetet készítettek. Mennyi ötvözetet kaptál?
25. Mennyi cinket és kénsavat lehet előállítani 242,5 tonna 20% hulladékkőzetet tartalmazó ZnS cinkkeverékből?

31

Az elemek periodikus rendszerének indoklása Mivel az atomban az elektronok különböző energiaszinteken helyezkednek el és kvantumrétegeket alkotnak, logikus a feltételezés, hogy ...

A periódusos rendszer második csoportja

A fémek helyzete a periódusos rendszerben. Fizikai tulajdonságok

D. I. Mengyelejev periodikus rendszerében 110 elemből 87 fém. Az I., II., III. csoportban, minden csoport másodlagos alcsoportjában vannak. Ezenkívül a fémek a IV., V., VI. és VII. csoport legnehezebb elemei. Sok fém azonban amfoter, és néha nemfémként viselkedhet. A fématomok szerkezetének sajátossága a kis számú elektron a külső energiaszintben, nem haladhatja meg a hármat. A fématomok általában nagy atomsugárral rendelkeznek. Időszakonként az alkálifémek rendelkeznek a legnagyobb atomsugárral. Kémiailag legaktívabbak, i.e. A fématomok könnyen adnak elektronokat és jó redukálószerek. A legjobb redukálószerek a fő alcsoportok I. és II. csoportjába tartozó fémek. A vegyületekben a fémek mindig pozitív oxidációs állapotot mutatnak, általában +1 és +4 között. A nemfémekkel alkotott vegyületekben a tipikus fémek ionos kémiai kötést alkotnak. Egyszerű anyag formájában a fématomokat úgynevezett fémes kötés köti össze.

A fémes kötés egy speciális kötéstípus, amely csak a fémekre jellemző. Lényege, hogy az elektronok folyamatosan leválnak a fématomokról, amelyek egy fémdarab tömegében végig mozognak.

Az elektronoktól mentes fématomok pozitív ionokká alakulnak, amelyek ismét magukhoz vonzzák a mozgó elektronokat. Ezzel egyidejűleg más fématomok elektronokat adnak. Így egy fémdarabon belül folyamatosan kering az úgynevezett elektrongáz, amely a fém összes atomját szilárdan összeköti. Az elektronokról kiderül, hogy a fém összes atomja szocializálja őket. A fématomok közötti kémiai kötésnek ez a különleges típusa meghatározza a fémek fizikai és kémiai tulajdonságait egyaránt.

A fémek számos hasonló fizikai tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek megkülönböztetik őket a nemfémektől. Minél több vegyértékelektronja van egy fémnek, annál erősebb a kristályrács, annál erősebb és keményebb a fém, annál magasabb az olvadáspontja és a forráspontja stb.

Minden fémnek többé-kevésbé kifejezett fénye van, amelyet általában fémesnek neveznek, és átlátszatlansága, amely a szabad elektronok és a fémre eső fénykvantumok kölcsönhatásával jár. A fémes csillogás a fémdarab egészére jellemző. A porban sötét színű fémek, az ezüst-fehér magnézium és alumínium kivételével. Az alumíniumporból ezüstfestéket készítenek. Sok fém zsíros vagy üveges fényű.

A fémek színe meglehetősen egységes: vagy ezüstfehér (alumínium, ezüst, nikkel) vagy ezüstszürke (vas, ólom). Csak az arany sárga, a réz pedig vörös. A műszaki besorolás szerint a fémeket feltételesen vas- és színesfémekre osztják. A fekete magában foglalja a vasat és ötvözeteit. Az összes többi fémet színesfémnek nevezzük.

A higany kivételével minden fém kristályos szerkezetű szilárd anyag, így olvadáspontjuk nulla feletti, csak a higany olvadáspontja - 39°C . A leginkább tűzálló fém a wolfram (3380°C). Az 1000 ° C feletti hőmérsékleten olvadó fémeket tűzállónak, alatta olvadónak nevezik.

A fémek keménysége eltérő. A legkeményebb fém a króm (üveget vág), a legpuhább pedig a kálium, rubídium, cézium. Késsel könnyen vághatók.

A fémek többé-kevésbé képlékenyek (képlékenyek). A leginkább képlékeny fém az arany. 0,0001 mm - az emberi hajszálnál 500-szor vékonyabb - fólia kovácsolására használható. A Mn és a Bi azonban nem képlékeny – törékeny fémek.

A plaszticitás az a képesség, hogy erősen deformálódjon a mechanikai szilárdság megsértése nélkül. Ha a testrészecskék ionos vagy atomi ráccsal történő elmozdulásának vannak kitéve, az iránykötések megszakadnak, és a test megsemmisül. A fémekben a kötések az elektrongáz hatására jönnek létre. Nincs irányuk. Ezért a fémdarab sértetlensége megmarad, ha az alak megváltozik. A fémek hajlékonyságát használják fel hengerlésükben.

Sűrűség szerint a fémeket nehéz és könnyű fémekre osztják. Nehézek azok, amelyek sűrűsége meghaladja az 5 g/cm-t. A legnehezebb fém az ozmium (22,61 g/cm). A legkönnyebb fémek a lítium, nátrium, kálium (sűrűsége egynél kisebb). Minél kisebb a fém sűrűsége, minél kisebb a fémelem atomtömege és annál nagyobb az atom sugara. A könnyűfémeket, például a magnéziumot és az alumíniumot széles körben használják az iparban.

A fémeket magas elektromos és hővezető képesség jellemzi. Az ezüst a legjobb elektromos és hővezető, ezt követi az alumínium. A nagy elektromos vezetőképességű fémek hővezető képessége is magas. A hővezető képesség a szabad elektronok nagy mobilitása és az atomok rezgőmozgása miatt következik be, aminek köszönhetően a testtömegben gyorsan kiegyenlítődik a hőmérséklet. A fémek jó elektromos vezetőképességét a bennük lévő szabad elektronok jelenléte magyarázza, amelyek már kis potenciálkülönbség hatására is irányított mozgást kapnak a negatív pólustól a pozitív felé.

A fémek mágneses tulajdonságokat mutatnak. A vas, kobalt, nikkel és ötvözeteik jól mágnesezettek. Az ilyen fémeket és ötvözeteket ferromágnesesnek nevezik.

B ról ről Az ismert kémiai elemek többsége egyszerű anyagokat, fémeket alkot.

A fémek közé tartozik a másodlagos (B) alcsoportok összes eleme, valamint a fő alcsoportok elemei, amelyek az átlós "berillium - asztatin" alatt helyezkednek el (1. ábra). Ezenkívül a fémek kémiai elemei lantanidok és aktinidák csoportjait alkotják.

Rizs. 1. A fémek elhelyezkedése az A alcsoport elemei között (kék színnel kiemelve)

A nemfém atomokhoz képest a fématomoknak b ról ről Nagyobb méretű és kevesebb külső elektron, általában 1-2. Következésképpen a fématomok külső elektronjai gyengén kötődnek az atommaghoz, a fémek könnyen leadják őket, redukáló tulajdonságokat mutatva a kémiai reakciókban.

Tekintsük a fémek egyes tulajdonságainak változásának mintázatait csoportokban és periódusokban.

IdőszakokbanVal vel A magtöltés növekedésével az atomsugár csökken. Az atommagok egyre jobban vonzzák a külső elektronokat, ezért az atomok elektronegativitása nő, a fémes tulajdonságok csökkennek. Rizs. 2.

Rizs. 2. A fémes tulajdonságok változása periódusokban

A fő alcsoportokban A fématomokban fentről lefelé az elektronrétegek száma nő, ezért az atomok sugara növekszik. Ekkor a külső elektronok gyengébbek lesznek az atommaghoz, így az atomok elektronegativitása csökken és a fémes tulajdonságok növekednek. Rizs. 3.

Rizs. 3. A fémes tulajdonságok változása alcsoportokban

Ezek a törvényszerűségek ritka kivételektől eltekintve a másodlagos alcsoportok elemeire is jellemzőek.

A fémelemek atomjai hajlamosak elektronokat adni. A kémiai reakciókban a fémek csak redukálószerként működnek, elektronokat adnak és növelik oxidációs állapotukat.

A fématomoktól elektronokat kaphatnak egyszerű anyagokat alkotó atomok, nemfémek, valamint olyan atomok, amelyek olyan összetett anyagok részét képezik, amelyek képesek csökkenteni oxidációs állapotukat. Például:

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

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

Nem minden fémnek azonos a kémiai aktivitása. Egyes fémek normál körülmények között gyakorlatilag nem lépnek kémiai reakciókba, ezeket nemesfémeknek nevezik. A nemesfémek közé tartozik: arany, ezüst, platina, ozmium, irídium, palládium, ruténium, ródium.

A nemesfémek nagyon ritkák a természetben, és szinte mindig natív állapotban találhatók meg (4. ábra). A korrózió-oxidációval szembeni nagy ellenállás ellenére ezek a fémek még mindig oxidokat és más kémiai vegyületeket képeznek, például az ezüst-klorid és a nitrát sók mindenki számára ismertek.

Rizs. 4. Aranyrög

Összegezve a tanulságot

Ebben a leckében megvizsgálta a fémek kémiai elemeinek helyzetét a periódusos rendszerben, valamint ezen elemek atomjainak szerkezeti jellemzőit, amelyek meghatározzák az egyszerű és összetett anyagok tulajdonságait. Megtanulta, miért van sokkal több kémiai elem a fémekben, mint a nemfémekben.

Bibliográfia

1. Orzsekovszkij P.A. Kémia: 9. évfolyam: általános műveltségi tankönyv. inst. / P.A. Orzsekovszkij, L.M. Mescserjakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013. (§28)
2. Rudzitis G.E. Kémia: szervetlen. kémia. Szerv. kémia: tankönyv. 9 cellához. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Felvilágosodás, JSC "Moszkva tankönyvek", 2009. (§34)
3. Khomchenko I.D. Feladatok és gyakorlatok gyűjteménye a kémiából középiskolásoknak. - M.: RIA "Új hullám": Umerenkov kiadó, 2008. (86-87. o.)
4. Enciklopédia gyerekeknek. 17. kötet Kémia / Fejezet. szerk. V.A. Volodin, vezető. tudományos szerk. I. Leenson. - M.: Avanta +, 2003.

1. Digitális oktatási források egyetlen gyűjteménye (videós élmények a témában) ().
2. A "Chemistry and Life" folyóirat elektronikus változata ().

Házi feladat

1. Val vel. 195-196 7. szám, A1-A4 P.A. tankönyvéből. Orzhekovsky "Kémia: 9. osztály" / P.A. Orzsekovszkij, L.M. Mescserjakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013.
2. Milyen tulajdonságokkal (oxidáló vagy redukáló) lehet egy Fe 3+ ion? Válaszát reakcióegyenletekkel illusztrálja!
3. Hasonlítsa össze a nátrium és magnézium atomi sugarát, elektronegativitását és redukáló tulajdonságait.

I. rész

1. A fémek helyzete (M) D. I. Mengyelejev periódusos rendszerében.

Feltételes átló B-től At-ig az A csoport elemein keresztül: IV → V → VI. Az átlón és fölötte nemfémek, alatta pedig fémek.
A csoportok csak M-ből állnak. Összesen a 110 elemből 88 elem tartozik a fémek közé.
Az IA csoport alkálifémek.
A IIA csoport alkáliföldfémek.

2. M atom szerkezeti jellemzői:

1) az e szám az atom külső rétegében 1-3;
2) R atomok - nagy méretek.

3. Az elemek M-re és HM-re való felosztásának relativitáselmélete (adjon példákat):

1) szürke ón - NM, fehér ón - M.
2) grafit - NM, de elektromosan vezető.
3) Cr, Zn, Al - M, de amfoter.

4. A fém kémiai kötés az kommunikáció fémekben és ötvözetekben az atom-ionok között szocializált pl.

A fémes kötés kialakításának általános sémája:

5. Töltse ki a "Fémek szerkezete és tulajdonságai" táblázatot!

6. Írja le azokat a jeleket, amelyek alapján meg tudja különböztetni az elkészített tányérokat:

a) alumíniumból és rézből - szín, sűrűség, elektromos és hővezető képesség
b) ólomból és alumíniumból - szín, sűrűség, olvadáspont
c) ezüstből és grafitból - szín, forma, elektromos vezetőképesség.

7. A képek felhasználásával töltse ki a hiányosságokat, hogy megkapja a sorrendet: a fém(ek) neve, tulajdonságai (o), felhasználási terület(ek).

a) öntöttvas akkumulátor - öntöttvas, hővezető képesség, szilárdság, kopásállóság. A gazdaságban, a mindennapokban, a kohászatban.
b) alufólia - alumínium, könnyen hengerelhető, plaszticitás, magas elektromos és hővezető képesség, korrózióállóság. Az élelmiszeriparban az ötvözetek gyártása.
c) acél gombok és iratkapcsok - acél, "puha" acél, rugalmas, könnyen hajlítható, nem rozsdásodik, erős és kemény. A nemzetgazdaság minden ágazatában.
d) fém hordozó - vas (acél), tartós, szilárd, környezeti hatásoknak nem kitett. A nemzetgazdaság minden ágazatában.
e) kupolák - arany, inert, megjelenés. Építőiparban használják - hengerlésben, ékszerekben.
f) hőmérő - higany (folyékony fém), melegítés hatására kitágul, orvosi hőmérőkben. Ötvözetek beszerzése aranybányászathoz. Lámpák.

8. Töltse ki a "Fémek osztályozása" táblázatot.

9. Az ötvözet az homogén fémes anyag, amely két vagy több kémiai elem keverékéből áll, túlnyomórészt fémkomponensekkel.

10. Vasötvözetek:

11. Töltse ki az „Övözetek és alkotóelemeik” táblázatot.

12. Írja alá azoknak az ötvözeteknek a nevét, amelyekből az ábrákon látható tárgyak elkészíthetők!

a) acél
b) réz-nikkel
c) duralumínium
d) bronz
e) bronz
e) öntöttvas

rész II

1. Fématomok, amelyek a külső rétegben:

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

Miért?
5, illetve 6 csoportban helyezkednek el.

2. 3e-t tartalmazó fématom a külső rétegben, - bór.
Miért?
A 3-as csoportban található.

3. Töltse ki az "Az atom szerkezete és a kémiai kötés" táblázatot!

4. Távolítsa el az "extra elemet".
4) Si

5. Az alábbi elemcsoportok közül melyik tartalmaz csak fémeket?
Nincs helyes válasz

6. Milyen fizikai tulajdonságok nem jellemzőek minden fémre?
3) szilárd halmazállapotú aggregáció standard körülmények között

7. Melyik állítás igaz?
4) fématomok és fémek - az egyszerű anyagok csak redukáló tulajdonságokat mutatnak.

8. A fő alcsoportok minden eleme fém, ha a periódusos rendszerben az átló alatt található:
3) bór - asztatin

9. A fő alcsoportba tartozó fématom külső elektronszintjén lévő elektronok száma Periodikus rendszer, nem lehet egyenlő: