B O večina znanih kemični elementi obrazci preproste snovi kovine.

Kovine vključujejo vse elemente sekundarnih (B) podskupin, kot tudi elemente glavnih podskupin, ki se nahajajo pod diagonalo berilij - astat (slika 1). Poleg tega kemični elementi kovine tvorijo lantanidne in aktinidne skupine.

riž. 1. Lokacija kovin med elementi podskupin A (označeno modro)

V primerjavi z atomi nekovin imajo atomi kovin b O večje velikosti in manj zunanjih elektronov, običajno 1-2. Posledično so zunanji elektroni kovinskih atomov šibko vezani na jedro; kovine jih zlahka oddajo in pri kemijskih reakcijah kažejo redukcijske lastnosti.

Razmislimo o vzorcih sprememb nekaterih lastnosti kovin v skupinah in obdobjih.

V obdobjihz Ko se jedrski naboj povečuje, se radij atomov zmanjšuje. Jedra atomov vedno bolj privlačijo zunanje elektrone, zato se elektronegativnost atomov poveča, kovinske lastnosti pa se zmanjšajo. riž. 2.

riž. 2. Sprememba kovinskih lastnosti v obdobjih

V glavnih podskupinah Od zgoraj navzdol se število elektronskih plasti v kovinskih atomih poveča, zato se poveča polmer atomov. Takrat bodo zunanji elektroni manj močno pritegnjeni k jedru, zato pride do zmanjšanja elektronegativnosti atomov in povečanja kovinskih lastnosti. riž. 3.

riž. 3. Sprememba kovinskih lastnosti v podskupinah

Našteti vzorci so z redkimi izjemami značilni tudi za elemente sekundarnih podskupin.

Atomi kovinskih elementov izgubljajo elektrone. V kemijskih reakcijah kovine delujejo le kot reducenti, oddajajo elektrone in povečujejo njihovo oksidacijsko stopnjo.

Atomi, ki sestavljajo enostavne nekovinske snovi, kot tudi atomi, ki sestavljajo kompleksne snovi, ki lahko znižajo svoje oksidacijsko stanje, lahko sprejmejo elektrone iz kovinskih atomov. Na primer:

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

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

Vse kovine nimajo enake kemijske reaktivnosti. Nekatere kovine v normalnih pogojih praktično ne reagirajo kemične reakcije, imenujemo jih plemenite kovine. Žlahtne kovine so: zlato, srebro, platina, osmij, iridij, paladij, rutenij, rodij.

Žlahtne kovine so v naravi zelo redke in jih skoraj vedno najdemo v samorodnem stanju (slika 4). Kljub visoki odpornosti proti koroziji in oksidaciji te kovine še vedno tvorijo okside in druge kemične spojine, na primer vsi poznajo soli srebrovega klorida in nitrate.

riž. 4. Zlata kepa

Povzetek lekcije

V tej lekciji ste preučili položaj kemijskih elementov kovin v periodnem sistemu, pa tudi strukturne značilnosti atomov teh elementov, ki določajo lastnosti preprostih in kompleksnih snovi. Izvedeli ste, zakaj je kemijskih elementov kovin veliko več kot nekovin.

Bibliografija

1. Oržekovski P.A. Kemija: 9. razred: splošno izobraževanje. ustanovitev / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Šalašova. - M.: Astrel, 2013. (§28)
2. Rudzitis G.E. Kemija: anorganska. kemija. Orgle. kemija: učbenik. za 9. razred. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M .: Izobraževanje, OJSC "Moskovski učbeniki", 2009. (§34)
3. Khomchenko I.D. Zbirka nalog in vaj iz kemije za Srednja šola. - M .: RIA "New Wave": Založnik Umerenkov, 2008. (str. 86-87)
4. Enciklopedija za otroke. Zvezek 17. Kemija / Pogl. izd. V.A. Volodin, Ved. znanstveni izd. I. Leenson. - M.: Avanta+, 2003.

1. Enotna zbirka digitalnih izobraževalnih virov (video izkušnje na temo) ().
2. Elektronska različica revije "Chemistry and Life" ().

Domača naloga

1. z. 195-196 št. 7, A1-A4 iz učbenika P.A. Orzhekovsky "Kemija: 9. razred" / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Šalašova. - M.: Astrel, 2013.
2. Kakšne lastnosti (oksidacijske ali redukcijske) ima lahko ion Fe 3+? Svoj odgovor ponazorite z reakcijskimi enačbami.
3. Primerjajte atomski radij, elektronegativnost in redukcijske lastnosti natrija in magnezija.

V periodnem sistemu več kot 3/4 mest zasedajo: so v skupinah I, II, III, v sekundarnih podskupinah vseh skupin. Poleg tega so najtežji elementi skupin IV, V, VI in VII kovine. Vendar je treba opozoriti, da imajo mnogi amfoterne lastnosti in se lahko včasih obnašajo kot nekovine.
Značilnost strukture kovinskih atomov je majhno število elektronov v zunanji elektronski plasti, ki ne presega treh.
Kovinski atomi imajo praviloma velike atomske radije. V periodah imajo največje atomske radije alkalijske kovine. Od tod njihova največja kemijska aktivnost, tj. kovinski atomi zlahka oddajo elektrone, in so dobri reducenti. Najboljša redukcijska sredstva so skupine I in II glavnih podskupin.
V spojinah imajo kovine vedno pozitivno oksidacijsko stanje, običajno od +1 do +4.

Slika 70. Diagram nastanka kovinske vezi v kosu kovine,

V spojinah z nekovinami tipične kovine tvorijo kemično vez ionske narave. V preprosti obliki so kovinski atomi med seboj povezani s tako imenovano kovinsko vezjo.

Ta izraz si zapišite v zvezek.

Kovinska vez je posebna vrsta vezi, ki je edinstvena za kovine. Njegovo bistvo je, da se elektroni nenehno odcepijo od kovinskih atomov, ki se gibljejo po celotni masi kovinskega kosa (slika 70). Kovinski atomi, prikrajšani za elektrone, se spremenijo v pozitivne ione, ki težijo k temu, da spet pritegnejo prosto gibajoče se elektrone. Hkrati drugi kovinski atomi oddajo elektrone. Tako znotraj kosa kovine nenehno kroži tako imenovani elektronski plin, ki med seboj trdno veže vse atome kovine. Izkaže se, da si elektrone tako rekoč delijo vsi atomi kovine hkrati. Ta posebna vrsta kemične vezi med kovinskimi atomi določa tako fizično kot Kemijske lastnosti kovine

■ 1. Kako razložiti nizko elektronegativnost kovin?
2. Kako nastane kovinska vez?
3. Kakšna je razlika med kovinsko vezjo in kovalentno vezjo?

riž. 71. Primerjava tališč različnih kovin

Kovine imajo številne podobne fizikalne lastnosti, po katerih se razlikujejo od nekovin. Več kot ima kovina valenčnih elektronov, močnejša je kovinska vez, močnejša je kristalna mreža, močnejša in trša je kovina, višje je njeno tališče in vrelišče itd. Značilnosti fizikalnih lastnosti kovin so obravnavane spodaj.
Vsi imajo bolj ali manj izrazit lesk, ki ga običajno imenujemo kovinski. Kovinski sijaj je značilen za kos kovine kot celote. Prah vsebuje temno obarvane kovine, z izjemo magnezija in aluminija, ki ohranita srebrno belo barvo, zato se za izdelavo “srebrne” barve uporablja aluminijev prah. Mnoge nekovine imajo masten ali steklen lesk.
Barva kovin je precej enotna: je srebrno bela (,) ali srebrno siva (,). Samo rumena barva, a - rdeča. Nekovine so zelo raznolike barve: - limonasto rumena, - rdeče-rjava, - rdeča ali bela, - črna.

Tako so kovine glede na barvo konvencionalno razdeljene na železne in neželezne. Sem spadajo tudi železne kovine. Vse druge kovine imenujemo neželezne.

V normalnih pogojih so kovine trdne snovi s kristalno strukturo. Med nekovinami so tako trdne (,), kot tekoče () in plinaste (,).
Vse kovine, razen živega srebra, so trdne snovi, zato je njihovo tališče nad ničlo, le tališče živega srebra je -39°. Najbolj ognjevzdržna kovina je , katere tališče je 3370 °. V teh mejah je tališče drugih kovin (slika 71).
Tališča nekovin so veliko nižja od tališč kovin, na primer kisik -219°, vodik -259,4°, fluor -218°, klor -101°, brom -5,7°.

riž. 72. Primerjava trdote kovin s trdoto diamanta.

Kovine imajo različno trdoto, ki jo primerjamo s trdoto diamanta. Trdoto kovine določimo s posebno napravo - merilnikom trdote. V tem primeru v maso kovine vtisnemo jekleno kroglico ali v primeru večje trdote kovine diamantni stožec. Trdoto kovine določata sila pritiska in globina oblikovane luknje.
Najtrša kovina je. Mehke kovine - , - se zlahka režejo z nožem. Trdota posameznih kovin na splošno sprejeti desetstopenjski lestvici trdote je prikazana na sl. 72.

Kovine imajo v večji ali manjši meri plastičnost (kovnost). Nekovine te lastnosti nimajo. Najbolj voljna kovina je. Vkovati ga je mogoče v zlato folijo debeline 0,0001 mm – 500-krat tanjšo od človeškega lasu. Hkrati je zelo krhka; Lahko ga celo zmeljete v možnarju v prah.
Plastičnost je sposobnost, da se močno deformira brez ogrožanja mehanske trdnosti. Plastičnost kovin se uporablja pri njihovem valjanju, ko se ogromne vroče kovinske palice podajajo med stiskalne gredi, iz njih pripravljajo pločevine, med vlečenjem, ko iz njih izvlečejo žico, med stiskanjem, štancanjem, ko so pod vplivom

riž. 73. Primerjava kovin po gostoti.

tlak daje segreti kovini določeno obliko, ki jo ohrani, ko se ohladi. Plastičnost je odvisna od zgradbe kristalne mreže kovin.
Vse kovine so netopne v vodi, topne pa druga v drugi v talinah. Trdno raztopino ene kovine v drugi imenujemo zlitina.

Glede na gostoto delimo kovine na težke in lahke. Za težke veljajo tiste, katerih gostota je večja od 3 g/cm3 (slika 73). Najtežja kovina je. Najlažje kovine - , .- imajo gostoto celo manjšo od ena. Lahke kovine - in - se pogosto uporabljajo v industriji.
Za kovine je značilna visoka električna in toplotna prevodnost (slika 74), medtem ko imajo nekovine te lastnosti v šibki meri. Ima največjo električno in toplotno prevodnost in je na drugem mestu. Te lastnosti aluminija so precej visoke.

riž. 74. Primerjava električne prevodnosti in toplotne prevodnosti različnih kovin

Upoštevati je treba, da imajo kovine z visoko električno prevodnostjo tudi visoko toplotno prevodnost.
Kovine imajo magnetne lastnosti. Če se kovina ob stiku z magnetom pritegne k sebi in nato sama postane magnet, pravimo, da je kovina namagnetena. So tudi dobro magnetizirani. Takšne kovine imenujemo feromagnetne. Nekovine nimajo magnetnih lastnosti.

■ 4. Sestavite in izpolnite naslednjo tabelo:

Kemijske lastnosti kovin. korozija

Kemične in fizikalne lastnosti kovin določajo atomska zgradba in značilnosti kovinske vezi. Vse kovine odlikuje njihova sposobnost, da zlahka oddajo valenčne elektrone. V zvezi s tem izkazujejo izrazite obnovitvene lastnosti. Stopnja redukcijske aktivnosti kovin odraža elektrokemijsko serijo napetosti (glej Dodatek III, odstavek 6).
Če poznamo položaj kovine v tej seriji, lahko sklepamo o primerjalni količini energije, porabljeni za odstranitev valenčnih elektronov iz atoma. Bližje kot je začetek vrstice, lažje kovina oksidira. Najbolj aktivne kovine se v normalnih pogojih izpodrinejo iz vode in tvorijo alkalijo:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Manj aktivne kovine se izpodrivajo iz vode v obliki pregrete pare in oblike
2Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2
reagirajo z razredčenimi kislinami in kislinami brez kisika ter izpodrivajo vodik iz njih:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
Kovine, ki prihajajo za vodikom, ga ne morejo izpodriniti iz vode in kislin, ampak vstopijo v redoks reakcije s kislinami, ne da bi izpodrinile vodik:
Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + H2O
Vse predhodne kovine izpodrinejo naslednje kovine iz njihovih soli:
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

Fe0 + Cu2+ = Fe2+ + Cu0
V vseh primerih pride do oksidacije kovin, ki reagirajo. Oksidacijo kovin opazimo tudi pri neposredni interakciji kovin z nekovinami:
2Na + S = Na2S
2Fe + 3Сl2 = 2FeCl3
Večina kovin aktivno reagira s kisikom in tvori različne sestave (glej stran 38).

■ 5. Kako lahko opredelimo redukcijsko aktivnost kovine z uporabo niza napetosti?

6. Navedite primere kovin, ki reagirajo z vodo, kot sta natrij in železo. Svoj odgovor podkrepite z reakcijskimi enačbami.

7. Primerjaj interakcijo aktivnih kovin in aktivnih nekovin z vodo.
8. Naštejte kemijske lastnosti kovin in odgovor podkrepite z reakcijskimi enačbami.
9. S katero od naslednjih snovi bo železo reagiralo: a) b) gašeno apno c) bakrov karbonat d) e) cinkov sulfat f)?
10. Kakšen plin in v kakšni prostornini lahko dobimo z obdelavo 5 kg mešanice bakra in bakrovega oksida s koncentrirano dušikovo kislino, če je bakrovega oksida v mešanici 20 %?

Oksidacija kovin pogosto vodi v njihovo uničenje. Uničenje kovin pod vplivom okolju imenovana korozija.

V zvezek si zapišite definicijo korozije.

Pojavi se pod vplivom kisika, vlage in ogljikovega dioksida, pa tudi dušikovih oksidov itd. Korozija, ki jo povzroča neposredna interakcija kovine s snovjo njenega okolja, se imenuje kemična ali plinska korozija. Na primer, v kemični proizvodnji kovina včasih pride v stik s kisikom, klorom, dušikovimi oksidi itd., kar povzroči nastanek kovinskih soli:
2Сu + О2 = 2СuО
Poleg plinske ali kemične korozije obstaja še elektrokemična korozija, ki je veliko pogostejša. Da bi razumeli shemo elektrokemične korozije, upoštevajte galvanski par -.

Vzemimo cinkove in bakrene plošče (slika 75) in jih spustimo v raztopino žveplove kisline, ki je, kot vemo, v raztopini v obliki ionov:
H2SO4 = 2H+ + SO 2 4 —
S povezavo cinkove in bakrene plošče preko galvanometra bomo zaznali prisotnost električnega toka v tokokrogu. To je razloženo z dejstvom, da atomi cinka, ki oddajo elektrone, preidejo v raztopino v obliki ionov:
Zn 0 - 2 e— → Zn +2
Elektroni prehajajo skozi prevodnik v baker in iz bakra v vodikove ione:
N + + e— → Н 0

Vodik se v obliki nevtralnih atomov sprosti na bakreni plošči in se postopoma raztaplja. Tako baker, kot da črpa elektrone iz cinka, povzroči hitrejše raztapljanje slednjega, torej spodbuja oksidacijo. Hkrati lahko popolnoma čista snov nekaj časa ostane v kislini, ne da bi nanjo sploh vplivala.

riž. 75. Shema tvorbe galvanskega para med elektrokemično korozijo. 1 - cink; 2 - baker; 3 - vodikovi mehurčki na bakreni elektrodi; 4 - galvanometer

Po isti shemi pride do korozije kovine, kot je železo, le elektrolit v zraku, nečistoče v železu pa igrajo vlogo druge elektrode galvanskega para. Ti hlapi so mikroskopski majhni, zato je uničenje kovine veliko počasnejše. Bolj aktivna kovina je običajno predmet uničenja. Tako je elektrokemična korozija oksidacija kovine, ki jo spremlja tvorba galvanskih parov. povzroča veliko škodo nacionalnemu gospodarstvu.

12. Opredeli korozijo.
11. Ali se lahko šteje za korozijo nekaj, kar hitro oksidira na zraku, interakcija cinka s klorovodikovo kislino, interakcija aluminija z železovim oksidom med termitnim varjenjem, proizvodnja vodika z interakcijo železa s pregreto vodno paro.

13. Kakšna je razlika med kemično in elektrokemično korozijo?
Obstaja veliko načinov za boj proti koroziji. Kovine (zlasti železo) so prevlečene z oljno barvo, ki na kovinski površini tvori gost film, ki ne prepušča vodne pare. Kovine, kot je bakrena žica, lahko premažete z lakom, ki ščiti kovino pred korozijo in služi kot izolator.

Žganje je postopek, pri katerem je železo izpostavljeno močnim oksidantom, zaradi česar je kovina prekrita s filmom oksidov, neprepustnim za pline, ki jo ščiti pred izpostavljenostjo zunanje okolje. Najpogosteje je to magnetni oksid Fe304, ki prodre globoko v kovinsko plast in jo zaščiti pred oksidacijo bolje kot katera koli barva. Uralsko strešno železo, modro, je zdržalo na strehi brez rjavenja več kot 100 let. Bolje ko je kovina polirana, gostejši in močnejši je oksidni film, ki nastane na njeni površini.

Emajliranje je zelo dober pogled zaščita pred korozijo različnih pripomočkov. Emajl je odporen ne samo na kisik in vodo, ampak tudi na močne kisline in alkalije. Na žalost je sklenina zelo krhka in ob udarcih in hitrih temperaturnih spremembah zlahka poči.
Zelo na zanimive načine zaščita kovin pred korozijo, kot tudi nikljanje in kositrenje.
- To je prevleka kovine s plastjo cinka (tako je zaščiteno predvsem železo). S takšno prevleko je v primeru kršitve površinskega filma cinka cink kot bolj aktivna kovina najprej izpostavljen koroziji, vendar se cink dobro upira koroziji, saj je njegova površina prekrita z zaščitno folijo oksida, neprepustna za vodo in kisik.
Pri nikljanju (nikljanju) in kositrenju (kositrenju) ne pride do rjavenja železa, dokler ni poškodovana plast kovine, ki ga prekriva. Takoj ko se zlomi, se začne korozija železa kot najaktivnejše kovine. But je kovina, ki je relativno dovzetna za korozijo, zato njen film ostane na površini zelo dolgo. Bakrene predmete najpogosteje kositrimo in takrat galvanski par bakra vedno povzroči korozijo kositra, ne bakra, ki je kot kovina manj aktiven. S kositrenjem železa se pridobiva »bela pločevina« za konzervno industrijo.

Za zaščito pred korozijo lahko vplivate ne le na kovino, ampak tudi na okolje, ki jo obdaja. Če določeno količino natrijevega kromata zmešamo s klorovodikovo kislino, se bo reakcija klorovodikove kisline z železom toliko upočasnila, da bo kislino praktično mogoče prevažati v železnih cisternah, kar pa običajno ni mogoče. Snovi, ki upočasnjujejo korozijo, včasih pa jo skoraj popolnoma ustavijo, imenujemo inhibitorji - zaviralci (iz latinske besede inhibere - upočasniti).

Narava delovanja inhibitorjev je drugačna. Ustvarijo zaščitni film na površini kovin ali zmanjšajo agresivnost okolja. V prvo vrsto sodi na primer NaNO2, ki upočasnjuje korozijo jekla v vodi in solnih raztopinah, ki upočasnjuje korozijo aluminija v žveplovi kislini, v drugo vrsto spada organska spojina CO(NH2)2 - sečnina, ki močno upočasni raztapljanje bakra in drugih kovin v dušikovi kislini. Živalske beljakovine, nekatere posušene rastline - celandin, maslenica itd. Imajo inhibitorne lastnosti.
Včasih, da bi povečali odpornost kovine proti koroziji, pa tudi da bi ji dali nekaj več dragocene lastnosti, iz njega se izdelujejo zlitine z drugimi kovinami.

■ 14. V zvezek si zapiši naštete načine zaščite kovine pred korozijo.
15. Kaj določa izbiro metode zaščite kovine pred korozijo?
16. Kaj je inhibitor? Kako se inhibitor razlikuje od katalizatorja?

Metode taljenja kovin iz rud

Kovine se lahko v naravi pojavijo v naravnem stanju. To je v bistvu npr. Pridobiva se z mehanskim izpiranjem iz okoliških kamnin. Vendar se velika večina kovin pojavlja v naravi v obliki spojin. Hkrati ni vsak naravni mineral primeren za pridobivanje kovine, ki jo vsebuje. Posledično ni mogoče vsakega minerala imenovati kovinska ruda.
Kamnine ali minerali, ki vsebujejo določeno kovino v količini, zaradi katere je njena industrijska proizvodnja ekonomsko donosna, se imenujejo rude te kovine.

Zapiši definicijo rud.

Kovine pridobivamo iz rud na različne načine.
1. Če je ruda oksid, se reducira z redukcijskim sredstvom - najpogosteje ogljikom ali ogljikovim monoksidom CO, manj pogosto - vodikom, na primer:
FesO4 + 4СО = 3Fe + 4CO2
2. Če je ruda žveplova spojina, jo najprej pražimo:
2PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2
nato nastali oksid reduciramo s premogom:
РbО + С = РbО + CO
Kovine ločimo od kloridov z elektrolizo iz talin. Na primer, ko se natrijev klorid NaCl tali, pride do toplotne disociacije snovi.
NaCl ⇄ Na + + Cl —
Ko skozi to talino teče enosmerni električni tok, pride do naslednjih procesov:
a) na katodi:
Na++ e— → Na 0
b) na anodi
Сl — - e— → Cl 0
Kovine lahko s to metodo pridobimo tudi iz drugih soli.
4. Včasih je mogoče kovine reducirati iz oksidov s premikom pri visoka temperatura druga, bolj aktivna kovina. Ta metoda se je še posebej razširila pri redukciji kovin z aluminijem in se je zato najprej imenovala aluminotermija:
2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe.
Aluminotermija bo podrobneje obravnavana v nadaljevanju.
V mnogih primerih je lahko ruda pomešana z veliko količino odpadne kamnine, za odstranitev katere, tj. za »oplemenitenje« rude, obstajajo različne metode, zlasti metoda penastega flotiranja. V ta namen se uporabljajo mineralna olja, ki imajo lastnost selektivne adsorpcije. To pomeni, da absorbirajo delce rude, ne pa tudi jalovine. Ruda in mineralno olje, zdrobljena skupaj z odpadno kamnino, se da v ogromne kadi z vodo. Po tem se voda močno speni z zrakom. Olje obda zračne mehurčke in na njih tvori film. Rezultat je stabilna pena. Delci in rude se adsorbirajo in skupaj z zračnimi mehurčki dvignejo na vrh. Pena skupaj z rudo se izsuši, odpadna kamnina pa ostane na dnu kadi. Kasneje se ruda zlahka osvobodi nafte, ki se ponovno uporabi za flotacijo.

■ 17. Kaj je pena?
18. Kakšne lastnosti mora imeti kovina, da je v naravi v samorodnem stanju?
19. Ali lahko kateri koli mineral oz rock vsebuje to ali ono kovino?
20. Naštej, katere vrste kovinskih rud poznaš.
21. Cink se pojavlja naravno kot mineralna cinkova mešanica, ki vsebuje cinkov sulfid. Predlagajte način pridobivanja cinka iz cinkove mešanice.
22. Iz 2 ton magnetne železove rude, ki vsebuje 80 % magnetnega železovega oksida Fe3O4, dobimo 1,008 ton železa. Izračunajte praktični izkoristek železa.
23. Katere kovine lahko dobimo z elektrolizo raztopin soli?
24. Iz železa, pridobljenega z redukcijo 5 ton magnetne železove rude, ki vsebuje 13 % primesi, smo pripravili zlitino, ki vsebuje 4 % ogljika. Koliko zlitine ste uspeli dobiti?
25. Kakšno količino cinka in žveplove kisline lahko dobimo iz 242,5 ton cinkove mešanice ZnS, ki vsebuje 20% odpadne kamnine?

31

Utemeljitev periodičnega sistema elementov Ker se elektroni v atomu nahajajo na različnih energijskih nivojih in tvorijo kvantne plasti, je logično domnevati, da ...

Druga skupina periodnega sistema

Položaj kovin v periodnem sistemu. Fizične lastnosti

V periodnem sistemu D. I. Mendelejeva je od 110 elementov 87 kovin. So v skupinah I, II, III, v sekundarnih podskupinah vseh skupin. Poleg tega so najtežji elementi skupin IV, V, VI in VII kovine. Vendar ima veliko kovin amfoterne lastnosti in se lahko včasih obnašajo kot nekovine. Značilnost strukture kovinskih atomov je majhno število elektronov na zunanji energijski ravni, ki ne presega treh. Kovinski atomi imajo praviloma velike atomske radije. V periodah imajo največje atomske radije alkalijske kovine. So kemično najbolj aktivni, t.j. Kovinski atomi zlahka oddajo elektrone in so dobri reducenti. Najboljši reducenti so kovine skupin I in II glavnih podskupin. V spojinah imajo kovine vedno pozitivno oksidacijsko stanje, običajno od +1 do +4. V spojinah z nekovinami tipične kovine tvorijo kemično vez ionske narave. V obliki enostavne snovi so kovinski atomi med seboj povezani s tako imenovano kovinsko vezjo.

Kovinska vez je posebna vrsta vezi, ki je edinstvena za kovine. Njegovo bistvo je v tem, da se od kovinskih atomov nenehno odcepijo elektroni, ki se gibljejo po celotni masi kovinskega kosa.

Kovinski atomi, odvzeti elektronom, postanejo pozitivni ioni, ki spet pritegnejo premikajoče se elektrone. Hkrati drugi kovinski atomi oddajo elektrone. Tako znotraj kosa kovine nenehno kroži tako imenovani elektronski plin, ki med seboj trdno veže vse atome kovine. Izkaže se, da so elektroni socializirani z vsemi atomi kovine. Ta posebna vrsta kemijske vezi med kovinskimi atomi določa fizikalne in kemijske lastnosti kovin.

Kovine imajo številne podobne fizikalne lastnosti, po katerih se razlikujejo od nekovin. Več kot ima kovina valenčnih elektronov, močnejša je kristalna mreža, močnejša in trša je kovina, višje je njeno tališče in vrelišče itd.

Vse kovine imajo bolj ali manj izrazit sijaj, ki ga običajno imenujemo kovinski, in motnost, ki je povezana z interakcijo prostih elektronov s svetlobnimi kvanti, ki vpadajo v kovino. Kovinski sijaj je značilen za kos kovine kot celote. Kovine v prahu so temne barve, z izjemo srebrnobelega magnezija in aluminija. Aluminijev prah se uporablja za izdelavo srebrne barve. Številne kovine imajo masten ali steklen sijaj.

Barva kovin je precej enotna: je srebrno bela (aluminij, srebro, nikelj) ali srebrno siva (železo, svinec). Samo zlato je rumeno, baker pa rdeč. Po tehnični klasifikaciji se kovine delijo na železne in neželezne. Črna vključuje železo in njegove zlitine. Vse druge kovine imenujemo neželezne.

Vse kovine, razen živega srebra, so trdne snovi s kristalno zgradbo, zato so njihova tališča nad nič, le tališče živega srebra - 39°C . Najbolj ognjevarna kovina je volfram (3380°C). Kovine, ki se talijo pri temperaturah nad 1000 ° C, se imenujejo ognjevarne, spodaj - taljive.

Kovine imajo različne trdote. Najtrša kovina je krom (reže steklo), najmehkejša pa kalij, rubidij, cezij. Enostavno jih je rezati z nožem.

Kovine so bolj ali manj duktilne (kovne). Najbolj kovna kovina je zlato. Lahko se kuje v folijo debeline 0,0001 mm - 500-krat tanjšo od človeškega lasu. Vendar pa Mn in Bi nimata duktilnosti - sta krhki kovini.

Plastičnost je sposobnost, da se močno deformira brez ogrožanja mehanske trdnosti. Ko udarec povzroči premik delcev telesa z ionsko ali atomsko mrežo, se usmerjene vezi prekinejo in telo uniči. V kovinah se vezi tvorijo zaradi elektronskega plina. Nimajo smeri. Zato se ob spremembi oblike ohrani celovitost kosa kovine. Plastičnost kovin se uporablja pri njihovem valjanju.

Glede na gostoto delimo kovine na težke in lahke. Tisti, katerih gostota je večja od 5 g / cm3, se štejejo za težke. Najtežja kovina je osmij (22,61 g/cm). Najlažje kovine so litij, natrij, kalij (gostota manjša od ena). Manjša kot je atomska masa kovinskega elementa in večji kot je polmer njegovega atoma, manjša je gostota kovine. Lahke kovine, kot sta magnezij in aluminij, se pogosto uporabljajo v industriji.

Za kovine je značilna visoka električna in toplotna prevodnost. Najbolj električno in toplotno prevodno je srebro, sledi mu aluminij. Kovine z visoko električno prevodnostjo imajo tudi visoko toplotno prevodnost. Toplotno prevodnost določata visoka mobilnost prostih elektronov in vibracijsko gibanje atomov, zaradi česar se temperatura v telesni masi hitro izenači. Dobra električna prevodnost kovin je razložena s prisotnostjo prostih elektronov v njih, ki pod vplivom celo majhne potencialne razlike pridobijo smerno gibanje od negativnega pola do pozitivnega.

Kovine imajo magnetne lastnosti. Železo, kobalt, nikelj in njihove zlitine so dobro magnetizirane. Take kovine in zlitine imenujemo feromagnetne.

B O Večina znanih kemičnih elementov tvori preproste kovine.

Kovine vključujejo vse elemente sekundarnih (B) podskupin, kot tudi elemente glavnih podskupin, ki se nahajajo pod diagonalo berilij - astat (slika 1). Poleg tega kemični elementi kovine tvorijo lantanidne in aktinidne skupine.

riž. 1. Lokacija kovin med elementi podskupin A (označeno modro)

V primerjavi z atomi nekovin imajo atomi kovin b O večje velikosti in manj zunanjih elektronov, običajno 1-2. Posledično so zunanji elektroni kovinskih atomov šibko vezani na jedro; kovine jih zlahka oddajo in pri kemijskih reakcijah kažejo redukcijske lastnosti.

Razmislimo o vzorcih sprememb nekaterih lastnosti kovin v skupinah in obdobjih.

V obdobjihz Ko se jedrski naboj povečuje, se radij atomov zmanjšuje. Jedra atomov vedno bolj privlačijo zunanje elektrone, zato se elektronegativnost atomov poveča, kovinske lastnosti pa se zmanjšajo. riž. 2.

riž. 2. Sprememba kovinskih lastnosti v obdobjih

V glavnih podskupinah Od zgoraj navzdol se število elektronskih plasti v kovinskih atomih poveča, zato se poveča polmer atomov. Takrat bodo zunanji elektroni manj močno pritegnjeni k jedru, zato pride do zmanjšanja elektronegativnosti atomov in povečanja kovinskih lastnosti. riž. 3.

riž. 3. Sprememba kovinskih lastnosti v podskupinah

Našteti vzorci so z redkimi izjemami značilni tudi za elemente sekundarnih podskupin.

Atomi kovinskih elementov izgubljajo elektrone. V kemijskih reakcijah kovine delujejo le kot reducenti, oddajajo elektrone in povečujejo njihovo oksidacijsko stopnjo.

Atomi, ki sestavljajo enostavne nekovinske snovi, kot tudi atomi, ki sestavljajo kompleksne snovi, ki lahko znižajo svoje oksidacijsko stanje, lahko sprejmejo elektrone iz kovinskih atomov. Na primer:

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

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

Vse kovine nimajo enake kemijske reaktivnosti. Nekatere kovine v normalnih pogojih praktično ne vstopajo v kemične reakcije, imenujemo jih plemenite kovine. Žlahtne kovine so: zlato, srebro, platina, osmij, iridij, paladij, rutenij, rodij.

Žlahtne kovine so v naravi zelo redke in jih skoraj vedno najdemo v samorodnem stanju (slika 4). Kljub visoki odpornosti proti koroziji in oksidaciji te kovine še vedno tvorijo okside in druge kemične spojine, na primer vsi poznajo soli srebrovega klorida in nitrate.

riž. 4. Zlata kepa

Povzetek lekcije

V tej lekciji ste preučili položaj kemijskih elementov kovin v periodnem sistemu, pa tudi strukturne značilnosti atomov teh elementov, ki določajo lastnosti preprostih in kompleksnih snovi. Izvedeli ste, zakaj je kemijskih elementov kovin veliko več kot nekovin.

Bibliografija

1. Oržekovski P.A. Kemija: 9. razred: splošno izobraževanje. ustanovitev / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Šalašova. - M.: Astrel, 2013. (§28)
2. Rudzitis G.E. Kemija: anorganska. kemija. Orgle. kemija: učbenik. za 9. razred. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M .: Izobraževanje, OJSC "Moskovski učbeniki", 2009. (§34)
3. Khomchenko I.D. Zbirka nalog in vaj iz kemije za srednjo šolo. - M .: RIA "New Wave": Založnik Umerenkov, 2008. (str. 86-87)
4. Enciklopedija za otroke. Zvezek 17. Kemija / Pogl. izd. V.A. Volodin, Ved. znanstveni izd. I. Leenson. - M.: Avanta+, 2003.

1. Enotna zbirka digitalnih izobraževalnih virov (video izkušnje na temo) ().
2. Elektronska različica revije "Chemistry and Life" ().

Domača naloga

1. z. 195-196 št. 7, A1-A4 iz učbenika P.A. Orzhekovsky "Kemija: 9. razred" / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Šalašova. - M.: Astrel, 2013.
2. Kakšne lastnosti (oksidacijske ali redukcijske) ima lahko ion Fe 3+? Svoj odgovor ponazorite z reakcijskimi enačbami.
3. Primerjajte atomski radij, elektronegativnost in redukcijske lastnosti natrija in magnezija.

del I

1. Položaj kovin (M) v periodnem sistemu D. I. Mendelejeva.

Pogojna diagonala od B do At skozi elemente skupin A: IV → V → VI. Na diagonali in nad njo so nekovine, pod njo pa kovine.
Samo M je sestavljen iz B skupin. Skupno je od 110 elementov 88 elementov razvrščenih kot kovine.
Skupina IA so alkalijske kovine.
Skupina IIA so zemeljskoalkalijske kovine.

2. Značilnosti strukture atomov M:

1) število e v zunanji plasti atoma je 1-3;
2) R atom – velike velikosti.

3. Relativnost delitve elementov na M in NM (navedite primere):

1) siva pločevina – NM, bela pločevina – M.
2) grafit je NM, vendar je električno prevoden.
3) Cr, Zn, Al – M, vendar amfoterno.

4. Kovinska kemijska vez je povezava v kovinah in zlitinah med atomi-ioni preko socializiranih e.

Splošna shema za tvorbo kovinske vezi:

5. Izpolnite tabelo "Zgradba in lastnosti kovin."

6. Zapišite znake, po katerih lahko ločite izdelane krožnike:

a) iz aluminija in bakra – barva, gostota, električna in toplotna prevodnost
b) iz svinca in aluminija - barva, gostota, tališče
c) iz srebra in grafita - barva, oblika, električna prevodnost.

7. S slikami izpolnite prazna polja, da ustvarite zaporedje: ime kovine, lastnosti, področje uporabe.

a) litoželezna baterija - litoželezo, toplotna prevodnost, trdnost, odpornost proti obrabi. V gospodarstvu, vsakdanjem življenju, metalurgiji.
b) aluminijasta folija - aluminij, enostavno razvijanje, plastičnost, visoka električna in toplotna prevodnost, odpornost proti koroziji. V prehrambeni industriji proizvodnja zlitin.
c) jekleni gumbi in sponke za papir – jeklo, »mehko« jeklo, elastično, zlahka se upogne, ne rjavi, močno in trdo. V vseh sektorjih nacionalnega gospodarstva.
d) kovinski nosilec - železo (jeklo), močno, trdno, ni izpostavljeno okolju. V vseh sektorjih nacionalnega gospodarstva.
e) kupole - zlate, inertne, videz. Uporablja se v gradbeništvu - valjanje, v nakitu.
f) termometer – živo srebro (tekoča kovina), pri segrevanju se razširi, v medicinskih termometrih. Pridobivanje zlitin za pridobivanje zlata. Svetilke.

8. Izpolni tabelo »Klasifikacija kovin«.

9. Zlitina je je homogena kovinska snov, sestavljena iz zmesi dveh ali več kemičnih elementov s prevlado kovinskih komponent.

10. Železove zlitine:

11. Izpolnite tabelo "Zlitine in njihove komponente."

12. Napiši imena zlitin, iz katerih je mogoče izdelati predmete, prikazane na slikah.

a) jeklo
b) bakrov nikelj
c) duraluminij
d) bron
e) bron
e) lito železo

del II

1. Kovinski atomi, ki imajo v zunanji plasti:

a) 5e – Sb (antimon), Bi (bizmut)
b) 6e – Po (polonij)

Zakaj?
Nahajajo se v 5 oziroma 6 skupinah

2. Kovinski atom, ki ima 3e v zunanji plasti, - bor.
Zakaj?
Nahaja se v skupini 3.

3. Izpolni tabelo »Zgradba atoma in kemijska vez«.

4. Odstranite "dodatni element."
4) Si

5. Katera od naslednjih skupin elementov vsebuje samo kovine?
Pravilnega odgovora ni

6. Katera fizikalna lastnost ni skupna vsem kovinam?
3) trdno agregatno stanje pri standardnih pogojih

7. Katera trditev drži?
4) kovinski atomi in kovine - preproste snovi imajo samo redukcijske lastnosti.

8. Vsi elementi glavnih podskupin so kovine, če se nahajajo v periodnem sistemu pod diagonalo:
3) bor - astat

9. Število elektronov v zunanji elektronski ravni kovinskega atoma, ki se nahaja v glavni podskupini Periodni sistem, ne more biti enako: