B Ö bilinenlerin çoğu kimyasal elementler formlar basit maddeler metaller.

Metaller, ikincil (B) alt grupların tüm elemanlarını ve berilyum - astatin köşegeninin altında bulunan ana alt grupların elemanlarını içerir (Şekil 1). Ayrıca kimyasal elementler olan metaller lantanit ve aktinit gruplarını oluşturur.

Pirinç. 1. A alt gruplarının elemanları arasındaki metallerin konumu (mavi renkle vurgulanmıştır)

Metal olmayan atomlarla karşılaştırıldığında, metal atomları b'ye sahiptir. Ö daha büyük boyutlar ve daha az dış elektron, genellikle 1-2. Sonuç olarak, metal atomlarının dış elektronları çekirdeğe zayıf bir şekilde bağlanır; metaller bunlardan kolayca vazgeçer ve kimyasal reaksiyonlarda indirgeyici özellikler sergiler.

Gruplar ve periyotlar halinde metallerin bazı özelliklerindeki değişim modellerini ele alalım.

Dönemlerdeİle Nükleer yük arttıkça atomların yarıçapı azalır. Atomların çekirdekleri dış elektronları giderek daha fazla çeker, böylece atomların elektronegatifliği artar ve metalik özellikler azalır. Pirinç. 2.

Pirinç. 2. Periyodik olarak metalik özelliklerdeki değişim

Ana alt gruplarda Yukarıdan aşağıya doğru metal atomlarındaki elektronik katmanların sayısı artar, dolayısıyla atomların yarıçapı artar. Daha sonra dıştaki elektronlar çekirdeğe daha az güçlü bir şekilde çekilecek, dolayısıyla atomların elektronegatifliğinde bir azalma ve metalik özelliklerde bir artış olacaktır. Pirinç. 3.

Pirinç. 3. Alt gruplarda metalik özelliklerdeki değişim

Listelenen modeller, nadir istisnalar dışında, ikincil alt grupların unsurlarının da karakteristiğidir.

Metal elementlerin atomları elektron kaybetme eğilimindedir. Kimyasal reaksiyonlarda metaller yalnızca indirgeyici ajan olarak görev yapar; elektron bağışlayarak oksidasyon durumlarını arttırırlar.

Basit ametal olmayan maddeleri oluşturan atomlar ve oksidasyon durumlarını düşürebilen karmaşık maddeleri oluşturan atomlar, metal atomlarından elektron kabul edebilir. Örneğin:

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

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

Tüm metaller aynı kimyasal reaktiviteye sahip değildir. Bazı metaller normal koşullar altında pratikte reaksiyona girmez. kimyasal reaksiyonlar bunlara soy metaller denir. Asil metaller şunları içerir: altın, gümüş, platin, osmiyum, iridyum, paladyum, rutenyum, rodyum.

Soy metaller doğada çok nadir bulunur ve neredeyse her zaman doğal halde bulunur (Şekil 4). Korozyona ve oksidasyona karşı yüksek dirençlerine rağmen bu metaller hala oksitler ve diğer kimyasal bileşikler oluşturur; örneğin gümüş klorür tuzlarını ve nitratları herkes bilir.

Pirinç. 4. Altın külçesi

Dersi özetlemek

Bu dersimizde metallerin kimyasal elementlerinin Periyodik Tablodaki konumunu ve ayrıca bu elementlerin atomlarının basit ve karmaşık maddelerin özelliklerini belirleyen yapısal özelliklerini incelediniz. Metallerde neden metal olmayanlara göre çok daha fazla kimyasal element bulunduğunu öğrendiniz.

Kaynakça

1. Orzhekovsky P.A. Kimya: 9. sınıf: genel eğitim. kuruluş / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Şalaşova. - M.: Astrel, 2013. (§28)
2. Rudzitis G.E. Kimya: inorganik. kimya. Organ. kimya: ders kitabı. 9. sınıf için. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M .: Eğitim, OJSC “Moskova Ders Kitapları”, 2009. (§34)
3. Khomchenko kimliği. Kimyadaki problemlerin ve alıştırmaların toplanması lise. - M.: RIA “Yeni Dalga”: Yayıncı Umerenkov, 2008. (s. 86-87)
4. Çocuklar için ansiklopedi. Cilt 17. Kimya / Bölüm. ed. V.A. Volodin, Ved. ilmi ed. I. Leenson. - M.: Avanta+, 2003.

1. Dijital eğitim kaynaklarının birleşik bir koleksiyonu (konuyla ilgili video deneyleri) ().
2. “Kimya ve Yaşam” dergisinin elektronik versiyonu ().

Ev ödevi

1. İle. 195-196 No. 7, A1-A4, P.A.'nın ders kitabından. Orzhekovsky “Kimya: 9. sınıf” / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Şalaşova. - M.: Astrel, 2013.
2. Fe3+ iyonunun hangi özellikleri (oksitleyici veya indirgeyici) olabilir? Cevabınızı reaksiyon denklemleriyle gösterin.
3. Sodyum ve magnezyumun atom yarıçapını, elektronegatifliğini ve indirgeyici özelliklerini karşılaştırın.

Periyodik tabloda yerlerin 3/4'ünden fazlası şunlar tarafından işgal edilmiştir: bunlar I, II, III gruplarında, tüm grupların ikincil alt gruplarındadır. Ayrıca IV, V, VI ve VII gruplarının en ağır elementleri metallerdir. Ancak birçoğunun amfoterik özelliklere sahip olduğu ve bazen metal olmayanlar gibi davranabileceği unutulmamalıdır.
Metal atomlarının yapısının bir özelliği, dış elektronik katmandaki üçü geçmeyen az sayıda elektrondur.
Metal atomları kural olarak büyük atom yarıçaplarına sahiptir. Periyodik olarak alkali metaller en büyük atom yarıçapına sahiptir. Bu nedenle en yüksek kimyasal aktiviteleri, yani metal atomları kolaylıkla elektronlarını verirler ve iyi indirgeyici ajanlardır. En iyi indirgeyici ajanlar ana alt grupların I ve II gruplarıdır.
Bileşiklerde metaller her zaman +1'den +4'e kadar pozitif bir oksidasyon durumu sergilerler.

Şekil 70. Bir metal parçasında metal bağ oluşumunun şeması,

Metal olmayan bileşiklerde tipik metaller iyonik nitelikte kimyasal bir bağ oluşturur. Basit formda, metal atomları birbirine metalik bağ adı verilen bir bağla bağlanır.

Bu terimi not defterinize yazın.

Metalik bağ, metallere özgü özel bir bağ türüdür. Bunun özü, elektronların, bir metal parçasının tüm kütlesi boyunca hareket eden metal atomlarından sürekli olarak ayrılmasıdır (Şekil 70). Elektronlardan yoksun kalan metal atomları pozitif iyonlara dönüşür ve bu iyonlar tekrar serbestçe hareket eden elektronları çekme eğilimindedir. Aynı zamanda diğer metal atomları da elektron verir. Böylece, elektron gazı adı verilen gaz, tüm metal atomlarını sıkı bir şekilde birbirine bağlayan bir metal parçasının içinde sürekli olarak dolaşır. Elektronların metalin tüm atomları tarafından aynı anda paylaşıldığı ortaya çıktı. Metal atomları arasındaki bu özel tip kimyasal bağ, hem fiziksel hem de Kimyasal özellikler metaller

■ 1. Metallerin düşük elektronegatifliği nasıl açıklanır?
2. Metalik bağ nasıl oluşur?
3. Metalik bağ ile kovalent bağ arasındaki fark nedir?

Pirinç. 71. Farklı metallerin erime noktalarının karşılaştırılması

Metaller, onları metal olmayanlardan ayıran bir takım benzer fiziksel özelliklere sahiptir. Bir metalin değerlik elektronları ne kadar fazlaysa, metal bağı o kadar güçlü olur, kristal kafes o kadar güçlü olur, metal o kadar güçlü ve sert olur, erime ve kaynama noktası o kadar yüksek olur vb. Metallerin fiziksel özelliklerinin özellikleri aşağıda tartışılmıştır.
Hepsinin, genellikle metalik olarak adlandırılan az çok belirgin bir parlaklığı vardır. Metalik parlaklık bir bütün olarak metal parçasının karakteristik özelliğidir. Toz, gümüşi beyaz rengini koruyan magnezyum ve alüminyum hariç koyu renkli metaller içerir ve bu nedenle "gümüş" boya yapmak için alüminyum tozu kullanılır. Ametallerin çoğu yağlı veya camsı bir parlaklığa sahiptir.
Metallerin rengi oldukça tekdüzedir: ya gümüş-beyaz (,) ya da gümüş-gridir (,). Sadece sarı renk, a - kırmızı. Metal olmayanların çok çeşitli renkleri vardır: - limon sarısı, - kırmızı-kahverengi, - kırmızı veya beyaz, - siyah.

Böylece, renge göre metaller geleneksel olarak demirli ve demirsiz olarak ayrılır. Demirli metaller de buna dahildir. Diğer tüm metallere demir dışı denir.

Normal koşullar altında metaller kristal yapıya sahip katılardır. Metal olmayanlar arasında hem katı (,) hem de sıvı () ve gaz halinde (,) bulunur.
Cıva dışındaki tüm metaller katı maddelerdir, dolayısıyla erime noktaları sıfırın üzerindedir, yalnızca cıvanın erime noktası -39°'dir. En refrakter metal erime noktası 3370° olan metaldir. Diğer metallerin erime noktası bu sınırlar dahilindedir (Şekil 71).
Metal olmayanların erime noktaları metallerinkinden çok daha düşüktür; örneğin oksijen -219°, hidrojen -259,4°, flor -218°, klor -101°, brom -5,7°.

Pirinç. 72. Metallerin sertliğinin elmasın sertliğiyle karşılaştırılması.

Metaller, elmasın sertliğine kıyasla farklı sertliklere sahiptir. Bir metalin sertliği, özel bir cihaz - sertlik test cihazı kullanılarak belirlenir. Bu durumda, metal kütlesine bir çelik bilye veya metalin daha fazla sertliği durumunda bir elmas koni bastırılır. Metalin sertliği, basınç kuvveti ve oluşturulan deliğin derinliği ile belirlenir.
En sert metaldir. Yumuşak metaller - , - bıçakla kolaylıkla kesilebilir. Bireysel metallerin genel kabul görmüş on puanlık sertlik ölçeğindeki sertliği, Şekil 2'de gösterilmektedir. 72.

Metaller az ya da çok plastikliğe (dövülebilirliğe) sahiptir. Metal olmayanların bu özelliği yoktur. En dövülebilir metaldir. 0,0001 mm kalınlığında, yani insan saçından 500 kat daha ince olan altın folyoya dövülebiliyor. Aynı zamanda çok kırılgandır; Hatta havanda öğüterek toz haline getirebilirsiniz.
Plastisite, mekanik mukavemetten ödün vermeden güçlü deformasyona uğrama yeteneğidir. Metallerin plastisitesi, haddeleme sırasında, büyük sıcak metal çubuklar kıvırma milleri arasından geçirildiğinde, onlardan levha hazırlanırken, çekme sırasında, tel bunlardan çekildiğinde, presleme sırasında, damgalama sırasında, etkisi altındayken kullanılır.

Pirinç. 73. Metallerin yoğunluğa göre karşılaştırılması.

basınç, ısıtılan metale, soğutulduğunda koruduğu belirli bir şekil verir. Plastisite, metallerin kristal kafesinin yapısına bağlıdır.
Tüm metaller suda çözünmez, ancak eriyiklerde kendi aralarında çözünür. Bir metalin diğer bir metal içindeki katı çözeltisine alaşım denir.

Yoğunluklarına göre metaller ağır ve hafif olmak üzere ikiye ayrılır. Yoğunluğu 3 g/cm3'ten fazla olanlar ağır kabul edilir (Şekil 73). En ağır metaldir. En hafif metallerin yoğunluğu birden bile azdır. Hafif metaller - ve - endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır.
Metaller yüksek elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptir (Şekil 74), metal olmayanlar ise bu özelliklere zayıf düzeyde sahiptir. En büyük elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptir ve ikinci sıradadır. Alüminyumun bu özellikleri oldukça yüksektir.

Pirinç. 74. Farklı metallerin elektriksel iletkenliği ve termal iletkenliğinin karşılaştırılması

Elektrik iletkenliği yüksek olan metallerin aynı zamanda ısı iletkenliğinin de yüksek olduğunu belirtmek gerekir.
Metaller manyetik özellikler gösterir. Bir metal, bir mıknatısla temas ettiğinde kendisine çekilir ve daha sonra kendisi de mıknatıs haline gelirse, metalin mıknatıslandığını söyleriz. Onlar da iyi mıknatıslanmışlardır. Bu tür metallere ferromanyetik denir. Ametallerin manyetik özellikleri yoktur.

■ 4. Aşağıdaki tabloyu oluşturun ve doldurun:

Metallerin kimyasal özellikleri. Aşınma

Metallerin kimyasal ve fiziksel özellikleri, metal bağının atomik yapısı ve özellikleri tarafından belirlenir. Tüm metaller, değerlik elektronlarını kolayca verme yetenekleriyle ayırt edilir. Bu bakımdan belirgin onarıcı özellikler sergilerler. Metallerin indirgeme aktivitesinin derecesi, elektrokimyasal voltaj serisini yansıtır (bkz. Ek III, paragraf 6).
Bu serideki metalin konumunu bilerek, değerlik elektronlarını atomdan uzaklaştırmak için harcanan karşılaştırmalı enerji miktarı hakkında bir sonuca varabiliriz. Sıranın başlangıcına ne kadar yakınsa metal o kadar kolay oksitlenir. En aktif metaller normal koşullar altında bir alkali oluşturmak üzere sudan uzaklaştırılır:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Daha az aktif metaller aşırı ısıtılmış buhar şeklinde sudan uzaklaştırılır ve
2Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2
seyreltik ve oksijensiz asitlerle reaksiyona girerek hidrojeni onlardan uzaklaştırır:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
Hidrojenden sonra gelen metaller onu su ve asitlerden uzaklaştıramazlar, ancak hidrojeni çıkarmadan asitlerle redoks reaksiyonlarına girerler:
Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + H2O
Önceki tüm metaller sonraki metalleri tuzlarından uzaklaştırır:
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

Fe0 + Cu2+ = Fe2+ + Cu0
Her durumda reaksiyona giren metaller oksitlenir. Metallerin metal olmayanlarla doğrudan etkileşiminde metallerin oksidasyonu da gözlenir:
2Na + S = Na2S
2Fe + 3Сl2 = 2FeCl3
Çoğu metal oksijenle aktif olarak reaksiyona girerek farklı bileşimler oluşturur (bkz. sayfa 38).

■ 5. Bir metalin indirgeme aktivitesi, bir dizi gerilim kullanılarak nasıl karakterize edilebilir?

6. Su ile reaksiyona giren sodyum ve demir gibi metallere örnekler verin. Cevabınızı reaksiyon denklemleriyle destekleyin.

7. Aktif metallerin ve aktif ametallerin su ile etkileşimlerini karşılaştırın.
8. Cevabınızı reaksiyon denklemleriyle destekleyerek metallerin kimyasal özelliklerini listeleyin.
9. Demir aşağıdaki maddelerden hangisiyle reaksiyona girer: a) b) sönmüş kireç c) bakır karbonat d) e) çinko sülfat f)?
10. Karışımdaki bakır oksit %20 ise, 5 kg bakır ve bakır oksit karışımının konsantre nitrik asitle işlenmesiyle hangi gaz ve hangi hacimde elde edilebilir?

Metallerin oksidasyonu sıklıkla onların yok olmasına yol açar. Etki altındaki metallerin imhası çevre korozyon denir.

Korozyonun tanımını defterinize yazın.

Oksijen, nem ve karbondioksitin yanı sıra nitrojen oksitler vb.'nin etkisi altında oluşur. Bir metalin çevresindeki madde ile doğrudan etkileşiminden kaynaklanan korozyona kimyasal veya gaz korozyonu denir. Örneğin, kimyasal üretimde metal bazen oksijen, klor, nitrojen oksitler vb. ile temasa geçerek metal tuzlarının oluşmasına neden olur:
2Сu + О2 = 2СuО
Gaz veya kimyasal korozyonun yanı sıra çok daha yaygın olan elektrokimyasal korozyon da vardır. Elektrokimyasal korozyonun şemasını anlamak için galvanik bir çift düşünün -.

Çinko ve bakır plakaları (Şekil 75) alalım ve bunları bildiğimiz gibi çözeltide iyon şeklinde bulunan bir sülfürik asit çözeltisine indirelim:
H2SO4 = 2H+ + SO2 4 —
Çinko ve bakır plakaları bir galvanometre aracılığıyla bağlayarak devrede elektrik akımının varlığını tespit edeceğiz. Bu, elektronlardan vazgeçen çinko atomlarının iyon şeklinde çözeltiye geçmesiyle açıklanmaktadır:
Zn 0 - 2 e— → Zn +2
Elektronlar iletkenden bakıra ve bakırdan hidrojen iyonlarına geçer:
N + + e— → H 0

Nötr atom formundaki hidrojen bakır plaka üzerinde salınır ve yavaş yavaş çözünür. Böylece bakır, sanki çinkodan elektron çekiyormuş gibi, ikincisinin daha hızlı çözülmesine neden olur, yani oksidasyonu teşvik eder. Aynı zamanda tamamen saf bir madde asitten hiç etkilenmeden bir süre asit içerisinde kalabilir.

Pirinç. 75. Elektrokimyasal korozyon sırasında galvanik bir çiftin oluşum şeması. 1 - çinko; 2 - bakır; 3 - bakır elektrot üzerindeki hidrojen kabarcıkları; 4 - galvanometre

Aynı şemaya göre, demir gibi bir metalin korozyonu meydana gelir, yalnızca havadaki elektrolit bulunur ve demirdeki yabancı maddeler galvanik çiftin ikinci elektrotunun rolünü oynar. Bu buharlar mikroskobik olduğundan metalin tahribatı çok daha yavaştır. Daha aktif metal genellikle tahribata maruz kalır. Dolayısıyla elektrokimyasal korozyon, galvanik çiftlerin oluşumuyla birlikte bir metalin oksidasyonudur. ülke ekonomisine büyük zarar verir.

12. Korozyonu tanımlayın.
11. Havada hızla oksitlenen bir şey korozyon, çinkonun hidroklorik asit ile etkileşimi, termit kaynağı sırasında alüminyumun demir oksit ile etkileşimi, demirin aşırı ısıtılmış su buharı ile etkileşimi ile hidrojen üretimi sayılabilir mi?

13. Kimyasal ve elektrokimyasal korozyon arasındaki fark nedir?
Korozyonla mücadele etmenin birçok yolu vardır. Metaller (özellikle demir), metal yüzeyinde su buharının geçmesine izin vermeyen yoğun bir film oluşturan yağlı boya ile kaplanır. Bakır tel gibi metalleri, hem metali korozyondan koruyan hem de yalıtkan görevi gören bir vernikle kaplayabilirsiniz.

Parlatma, demirin güçlü oksitleyici maddelere maruz bırakıldığı, bunun sonucunda metalin gazları geçirmeyen bir oksit filmi ile kaplanarak onu maruziyetten koruduğu bir işlemdir. dış ortam. Çoğu zaman bu, metal tabakaya derinlemesine nüfuz eden ve onu oksidasyondan herhangi bir boyadan daha iyi koruyan manyetik oksit Fe304'tür. Mavileştirilmiş Ural çatı demiri, 100 yıldan fazla bir süre paslanmadan çatıda kaldı. Metal ne kadar iyi parlatılırsa yüzeyinde oluşan oksit filmi o kadar yoğun ve güçlü olur.

Emaye kaplama çok iyi manzaraçeşitli mutfak eşyalarının korozyona karşı korunması. Emaye sadece oksijene ve suya karşı değil aynı zamanda güçlü asitlere ve alkalilere karşı da dayanıklıdır. Ne yazık ki, emaye çok kırılgandır ve darbe ve hızlı sıcaklık değişimleri üzerine oldukça kolay bir şekilde çatlar.
Çok ilginç şekillerde metallerin korozyondan korunmasının yanı sıra nikel kaplama ve kalaylama da vardır.
- Bu, çinko tabakasına sahip bir metal kaplamadır (demir esas olarak bu şekilde korunur). Böyle bir kaplama ile çinkonun yüzey filminin ihlali durumunda, daha aktif bir metal olan çinko ilk önce korozyona maruz kalır, ancak çinko, yüzeyi koruyucu bir oksit filmi ile kaplandığı için korozyona karşı iyi direnç gösterir; su ve oksijene karşı geçirimsizdir.
Nikel kaplama (nikel kaplama) ve kalaylama (kalay kaplama) ile demirin üzerini kaplayan metal tabakası zarar görmediği sürece paslanma meydana gelmez. En aktif metal olan demir kırıldığı anda korozyona başlar. Ancak korozyona nispeten duyarlı bir metal olduğundan filmi yüzeyde çok uzun süre kalır. Bakır nesneler çoğunlukla kalaylanır ve galvanik bakır çifti, bir metal olarak daha az aktif olan bakırın değil, her zaman kalayın korozyonuna yol açar. Demirin kalaylanmasıyla konserve sanayi için “teneke” elde edilir.

Korozyona karşı koruma sağlamak için yalnızca metali değil aynı zamanda onu çevreleyen ortamı da etkileyebilirsiniz. Belirli bir miktar sodyum kromat hidroklorik asit ile karıştırılırsa, hidroklorik asitin demir ile reaksiyonu o kadar yavaşlar ki, asit pratik olarak demir tanklarında taşınabilir, oysa bu genellikle imkansızdır. Korozyonu yavaşlatan ve bazen neredeyse tamamen durduran maddelere inhibitörler - geciktiriciler (Latince inhibe etmek - yavaşlatmak kelimesinden gelir) denir.

İnhibitörlerin etkisinin doğası farklıdır. Ya metallerin yüzeyinde koruyucu bir film oluştururlar ya da ortamın agresifliğini azaltırlar. Birinci tip, örneğin, çeliğin su ve tuz çözeltilerinde korozyonunu yavaşlatan NaNO2'yi içerir; bu, alüminyumun sülfürik asitte korozyonunu yavaşlatır; ikinci tip, organik bileşik CO(NH2)2 - üre'yi içerir; bakır ve diğer metallerin nitrik asitte çözünmesini büyük ölçüde yavaşlatır. Hayvansal proteinler, bazı kurutulmuş bitkiler - kırlangıçotu, düğün çiçeği vb. engelleyici özelliklere sahiptir.
Bazen metalin korozyona karşı direncini arttırmak ve ona biraz daha kazandırmak için değerli mülkler, diğer metallerle alaşımlar ondan yapılır.

■ 14. Metali korozyondan korumak için listelenen yöntemleri not defterinize yazın.
15. Metali korozyondan koruma yönteminin seçimini ne belirler?
16. İnhibitör nedir? Bir inhibitörün katalizörden farkı nedir?

Cevherlerden metalleri eritme yöntemleri

Metaller doğada doğal halde oluşabilir. Bu temel olarak örneğin. Çevredeki kayalardan mekanik yıkama yoluyla çıkarılır. Ancak metallerin büyük çoğunluğu doğada bileşikler halinde bulunur. Aynı zamanda her doğal mineral, içerdiği metalin elde edilmesine uygun değildir. Dolayısıyla her minerale metal cevheri denilemez.
Belirli bir metali, endüstriyel üretimini ekonomik açıdan karlı hale getirecek miktarda içeren kayalara veya minerallere, o metalin cevherleri denir.

Cevherin tanımını yazınız.

Metaller cevherlerden çeşitli yollarla elde edilir.
1. Cevher bir oksit ise, bazı indirgeyici maddelerle - çoğunlukla karbon veya karbon monoksit CO, daha az sıklıkla - hidrojen ile indirgenir, örneğin:
FesO4 + 4СО = 3Fe + 4CO2
2. Cevher bir kükürt bileşiği ise, önce kavrulur:
2PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2
daha sonra ortaya çıkan oksit kömürle indirgenir:
РbО + С = РbО + CO
Metaller, eriyiklerden elektroliz yoluyla klorürlerden ayrılır. Örneğin sodyum klorür NaCl eridiğinde maddenin termal ayrışması meydana gelir.
NaCl ⇄ Na + + Cl —
Bu eriyikten doğru elektrik akımı geçtiğinde aşağıdaki işlemler meydana gelir:
a) katotta:
Na++ e— → Na 0
b) anotta
Cl — - e— → Cl 0
Bu yöntem kullanılarak diğer tuzlardan da metaller elde edilebilir.
4. Bazen metaller oksitlerden yer değiştirmeyle indirgenebilir. Yüksek sıcaklık başka, daha aktif bir metal. Bu yöntem özellikle metallerin alüminyumla indirgenmesinde yaygınlaşmıştır ve bu nedenle ilk olarak alüminotermi olarak adlandırılmıştır:
2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe.
Alüminotermi aşağıda daha ayrıntılı olarak ele alınacaktır.
Çoğu durumda cevher, büyük miktarda atık kaya ile karıştırılabilir; bunların çıkarılması için, yani cevherin "zenginleştirilmesi" için, çeşitli metodlarözellikle köpüklü yüzdürme yöntemi. Bu amaçla seçici adsorpsiyon özelliğine sahip mineral yağlar kullanılır. Bu, cevher parçacıklarını emdikleri ancak kayayı atık haline getirmedikleri anlamına gelir. Atık kaya ile birlikte ezilen cevher ve madeni yağ, büyük su fıçılarına konur. Bundan sonra su, havayla kuvvetli bir şekilde köpürtülür. Yağ hava kabarcıklarını çevreleyerek üzerlerinde bir film oluşturur. Sonuç stabil bir köpüktür. Parçacıklar ve cevherler adsorbe edilir ve hava kabarcıklarıyla birlikte yukarıya doğru yükselir. Köpük, cevherle birlikte boşaltılır ve atık kaya, teknenin dibinde kalır. Daha sonra cevher, tekrar flotasyon için kullanılan yağdan kolayca arındırılır.

■ 17. Köpük nedir?
18. Bir metalin doğada doğal halde olabilmesi için hangi özelliklere sahip olması gerekir?
19. Herhangi bir mineral veya kaynak bunu veya bu metali içeren?
20. Bildiğiniz metal cevheri türlerini listeleyiniz.
21. Çinko, çinko sülfür içeren çinko blende minerali olarak doğal olarak oluşur. Çinko blendeden çinko elde etmek için bir yöntem önerin.
22. %80 manyetik demir oksit Fe3O4 içeren 2 ton manyetik demir cevherinden 1.008 ton demir elde edilir. Demirin pratik verimini hesaplayın.
23. Tuz çözeltilerinin elektrolizi ile hangi metaller elde edilebilir?
24. %13 safsızlık içeren 5 ton manyetik demir cevherinin indirgenmesiyle elde edilen demirden %4 karbon içeren bir alaşım hazırlandı. Ne kadar alaşım elde edebildin?
25. %20 atık kaya içeren 242,5 ton çinko blend ZnS'den ne kadar çinko ve sülfürik asit elde edilebilir?

31

Periyodik element sisteminin mantığı Bir atomdaki elektronlar farklı enerji seviyelerinde yer aldığından ve kuantum katmanları oluşturduklarından, şunu varsaymak mantıklıdır:

Periyodik tablonun ikinci grubu

Periyodik tablodaki metallerin konumu. Fiziki ozellikleri

D.I. Mendeleev'in periyodik tablosunda 110 elementten 87'si metaldir. Tüm grupların ikincil alt gruplarında I, II, III gruplarında bulunurlar. Ayrıca IV, V, VI ve VII gruplarının en ağır elementleri metallerdir. Ancak birçok metal amfoterik özelliklere sahiptir ve bazen metal olmayanlar gibi davranabilir. Metal atomlarının yapısının bir özelliği, dış enerji seviyesinde üçü geçmeyen az sayıda elektrondur. Metal atomları kural olarak büyük atom yarıçaplarına sahiptir. Periyodik olarak alkali metaller en büyük atom yarıçapına sahiptir. Bunlar kimyasal olarak en aktif olanlardır; Metal atomları kolayca elektron verirler ve iyi indirgeyici ajanlardır. En iyi indirgeyici maddeler, ana alt grupların I ve II gruplarının metalleridir. Bileşiklerde metaller her zaman +1'den +4'e kadar pozitif bir oksidasyon durumu sergilerler. Metal olmayan bileşiklerde tipik metaller iyonik nitelikte kimyasal bir bağ oluşturur. Basit bir madde formundaki metal atomları, metalik bağ adı verilen bir bağ ile birbirine bağlanır.

Metalik bağ, metallere özgü özel bir bağ türüdür. Özü, elektronların, metal parçasının tüm kütlesi boyunca hareket eden metal atomlarından sürekli olarak ayrılmasıdır.

Elektronlarından ayrılan metal atomları pozitif iyonlara dönüşür ve bu iyonlar yine hareketli elektronları çeker. Aynı zamanda diğer metal atomları da elektron verir. Böylece, elektron gazı adı verilen gaz, tüm metal atomlarını sıkı bir şekilde birbirine bağlayan bir metal parçasının içinde sürekli olarak dolaşır. Elektronların metalin tüm atomları tarafından sosyalleştirildiği ortaya çıktı. Metal atomları arasındaki bu özel kimyasal bağ türü, metallerin hem fiziksel hem de kimyasal özelliklerini belirler.

Metaller, onları metal olmayanlardan ayıran bir takım benzer fiziksel özelliklere sahiptir. Bir metalin değerlik elektronları ne kadar fazlaysa, kristal kafes o kadar güçlü olur, metal o kadar güçlü ve sert olur, erime ve kaynama noktası o kadar yüksek olur, vb.

Tüm metaller, genellikle metalik olarak adlandırılan az çok belirgin bir parlaklığa ve serbest elektronların metal üzerine gelen ışık kuantumu ile etkileşimi ile ilişkili opaklığa sahiptir. Metalik parlaklık bir bütün olarak metal parçasının karakteristik özelliğidir. Gümüşi beyaz magnezyum ve alüminyum haricinde toz metallerin rengi koyudur. Gümüş boya yapmak için alüminyum tozu kullanılır. Birçok metalin yağlı veya camsı bir parlaklığı vardır.

Metallerin rengi oldukça tekdüzedir: ya gümüş-beyaz (alüminyum, gümüş, nikel) ya da gümüş-gridir (demir, kurşun). Yalnızca altın sarı, bakır kırmızıdır. Teknik sınıflandırmaya göre metaller demirli ve demirsiz olarak ikiye ayrılır. Siyah, demir ve alaşımlarını içerir. Diğer tüm metallere demir dışı denir.

Cıva dışındaki tüm metaller kristal yapıya sahip katılardır, dolayısıyla erime noktaları sıfırın üzerindedir, yalnızca cıvanın erime noktası - 39°C . En dayanıklı metal tungstendir (3380°C). 1000°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda eriyen metallere refrakter, altında eriyebilir metaller denir.

Metallerin farklı sertlikleri vardır. En sert metal kromdur (cam keser), en yumuşak metal ise potasyum, rubidyum ve sezyumdur. Bıçakla kolayca kesilebilirler.

Metaller az çok sünektir (dövülebilir). En dövülebilir metal altındır. 0,0001 mm kalınlığında (insan saçından 500 kat daha ince) folyo şeklinde dövülebilir. Ancak Mn ve Bi'nin sünekliği yoktur, kırılgan metallerdir.

Plastisite, mekanik mukavemetten ödün vermeden güçlü deformasyona uğrama yeteneğidir. Bir darbe, iyonik veya atomik kafesli bir cismin parçacıklarının yer değiştirmesine neden olduğunda, yönlendirilmiş bağlar kırılır ve cisim tahrip olur. Metallerde elektron gazı nedeniyle bağlar oluşur. Yönleri yoktur. Bu nedenle şekil değiştiğinde metal parçasının bütünlüğü korunur. Metallerin plastisitesi haddelemede kullanılır.

Yoğunluklarına göre metaller ağır ve hafif olmak üzere ikiye ayrılır. Yoğunluğu 5 g/cm'den fazla olanlar ağır kabul edilir. En ağır metal osmiyumdur (22,61 g/cm3). En hafif metaller lityum, sodyum ve potasyumdur (yoğunluk birden az). Metal elementin atom kütlesi ne kadar düşükse ve atomunun yarıçapı ne kadar büyükse, metalin yoğunluğu da o kadar düşük olur. Magnezyum ve alüminyum gibi hafif metaller endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır.

Metaller yüksek elektriksel ve termal iletkenlik ile karakterize edilir. Gümüş, elektriksel ve termal olarak en iletken olanıdır ve onu alüminyum izlemektedir. Elektrik iletkenliği yüksek olan metaller aynı zamanda yüksek ısı iletkenliğine de sahiptir. Isı iletkenliği, serbest elektronların yüksek hareketliliği ve atomların titreşim hareketi ile belirlenir, bu sayede vücut kütlesindeki sıcaklık hızla eşitlenir. Metallerin iyi elektriksel iletkenliği, içlerinde küçük bir potansiyel farkının etkisi altında bile negatif kutuptan pozitife doğru yönlü bir hareket elde eden serbest elektronların varlığıyla açıklanır.

Metaller manyetik özellikler gösterir. Demir, kobalt, nikel ve bunların alaşımları iyi mıknatıslanmıştır. Bu tür metallere ve alaşımlara ferromanyetik denir.

B Ö Bilinen kimyasal elementlerin çoğu basit metalleri oluşturur.

Metaller, ikincil (B) alt grupların tüm elemanlarını ve berilyum - astatin köşegeninin altında bulunan ana alt grupların elemanlarını içerir (Şekil 1). Ayrıca kimyasal elementler olan metaller lantanit ve aktinit gruplarını oluşturur.

Pirinç. 1. A alt gruplarının elemanları arasındaki metallerin konumu (mavi renkle vurgulanmıştır)

Metal olmayan atomlarla karşılaştırıldığında, metal atomları b'ye sahiptir. Ö daha büyük boyutlar ve daha az dış elektron, genellikle 1-2. Sonuç olarak, metal atomlarının dış elektronları çekirdeğe zayıf bir şekilde bağlanır; metaller bunlardan kolayca vazgeçer ve kimyasal reaksiyonlarda indirgeyici özellikler sergiler.

Gruplar ve periyotlar halinde metallerin bazı özelliklerindeki değişim modellerini ele alalım.

Dönemlerdeİle Nükleer yük arttıkça atomların yarıçapı azalır. Atomların çekirdekleri dış elektronları giderek daha fazla çeker, böylece atomların elektronegatifliği artar ve metalik özellikler azalır. Pirinç. 2.

Pirinç. 2. Periyodik olarak metalik özelliklerdeki değişim

Ana alt gruplarda Yukarıdan aşağıya doğru metal atomlarındaki elektronik katmanların sayısı artar, dolayısıyla atomların yarıçapı artar. Daha sonra dıştaki elektronlar çekirdeğe daha az güçlü bir şekilde çekilecek, dolayısıyla atomların elektronegatifliğinde bir azalma ve metalik özelliklerde bir artış olacaktır. Pirinç. 3.

Pirinç. 3. Alt gruplarda metalik özelliklerdeki değişim

Listelenen modeller, nadir istisnalar dışında, ikincil alt grupların unsurlarının da karakteristiğidir.

Metal elementlerin atomları elektron kaybetme eğilimindedir. Kimyasal reaksiyonlarda metaller yalnızca indirgeyici ajan olarak görev yapar; elektron bağışlayarak oksidasyon durumlarını arttırırlar.

Basit ametal olmayan maddeleri oluşturan atomlar ve oksidasyon durumlarını düşürebilen karmaşık maddeleri oluşturan atomlar, metal atomlarından elektron kabul edebilir. Örneğin:

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

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

Tüm metaller aynı kimyasal reaktiviteye sahip değildir. Bazı metaller normal koşullar altında pratik olarak kimyasal reaksiyonlara girmezler, bunlara soy metaller denir. Asil metaller şunları içerir: altın, gümüş, platin, osmiyum, iridyum, paladyum, rutenyum, rodyum.

Soy metaller doğada çok nadir bulunur ve neredeyse her zaman doğal halde bulunur (Şekil 4). Korozyona ve oksidasyona karşı yüksek dirençlerine rağmen bu metaller hala oksitler ve diğer kimyasal bileşikler oluşturur; örneğin gümüş klorür tuzlarını ve nitratları herkes bilir.

Pirinç. 4. Altın külçesi

Dersi özetlemek

Bu dersimizde metallerin kimyasal elementlerinin Periyodik Tablodaki konumunu ve ayrıca bu elementlerin atomlarının basit ve karmaşık maddelerin özelliklerini belirleyen yapısal özelliklerini incelediniz. Metallerde neden metal olmayanlara göre çok daha fazla kimyasal element bulunduğunu öğrendiniz.

Kaynakça

1. Orzhekovsky P.A. Kimya: 9. sınıf: genel eğitim. kuruluş / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Şalaşova. - M.: Astrel, 2013. (§28)
2. Rudzitis G.E. Kimya: inorganik. kimya. Organ. kimya: ders kitabı. 9. sınıf için. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M .: Eğitim, OJSC “Moskova Ders Kitapları”, 2009. (§34)
3. Khomchenko kimliği. Lise için kimyada problemler ve alıştırmalar koleksiyonu. - M.: RIA “Yeni Dalga”: Yayıncı Umerenkov, 2008. (s. 86-87)
4. Çocuklar için ansiklopedi. Cilt 17. Kimya / Bölüm. ed. V.A. Volodin, Ved. ilmi ed. I. Leenson. - M.: Avanta+, 2003.

1. Dijital eğitim kaynaklarının birleşik bir koleksiyonu (konuyla ilgili video deneyleri) ().
2. “Kimya ve Yaşam” dergisinin elektronik versiyonu ().

Ev ödevi

1. İle. 195-196 No. 7, A1-A4, P.A.'nın ders kitabından. Orzhekovsky “Kimya: 9. sınıf” / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Şalaşova. - M.: Astrel, 2013.
2. Fe3+ iyonunun hangi özellikleri (oksitleyici veya indirgeyici) olabilir? Cevabınızı reaksiyon denklemleriyle gösterin.
3. Sodyum ve magnezyumun atom yarıçapını, elektronegatifliğini ve indirgeyici özelliklerini karşılaştırın.

Bölüm I

1. D. I. Mendeleev'in Periyodik Tablosunda metallerin (M) konumu.

A grubunun elemanları aracılığıyla B'den At'a koşullu köşegen: IV → V → VI. Çaprazda ve üstünde metal olmayanlar, altında ise metaller bulunur.
Sadece M B gruplarından oluşur. Toplamda 110 elementten 88 element metal olarak sınıflandırılır.
Grup IA alkali metallerdir.
Grup IIA toprak alkali metallerdir.

2. M atomlarının yapısının özellikleri:

1) atomun dış katmanındaki e sayısı 1-3'tür;
2) R atomu – büyük boyutlar.

3. Elemanları M ve NM'ye bölmenin göreliliği (örnekler verin):

1) gri kalay – NM, beyaz kalay – M.
2) grafit NM'dir ancak elektriksel olarak iletkendir.
3) Cr, Zn, Al – M, ancak amfoteriktir.

4. Bir metal kimyasal bağı sosyalleştirilmiş yoluyla atom-iyonlar arasındaki metaller ve alaşımlardaki bağlantı e.

Metalik bir bağın oluşumunun genel şeması:

5. “Metallerin yapısı ve özellikleri” tablosunu doldurun.

6. Yapılan plakaları ayırt edebileceğiniz işaretleri yazın:

a) alüminyum ve bakırdan – renk, yoğunluk, elektrik ve ısı iletkenliği
b) kurşun ve alüminyumdan - renk, yoğunluk, erime noktası
c) gümüş ve grafitten - renk, şekil, elektrik iletkenliği.

7. Resimleri kullanarak bir sıralama oluşturmak için boşlukları doldurun: metal(ler)in adı, özellikleri(leri), uygulama alanı(ları).

a) dökme demir akü - dökme demir, ısı iletkenliği, mukavemet, aşınma direnci. Ekonomide, günlük yaşamda, metalurjide.
b) alüminyum folyo - alüminyum, yuvarlanması kolay, plastisite, yüksek elektrik ve termal iletkenlik, korozyon direnci. Gıda endüstrisinde alaşım üretimi.
c) çelik düğmeler ve ataçlar – çelik, “yumuşak” çelik, elastik, kolayca bükülür, paslanmaz, sağlam ve serttir. Ulusal ekonominin tüm sektörlerinde.
d) metal destek - demir (çelik), güçlü, sağlam, çevreye maruz kalmayan. Ulusal ekonominin tüm sektörlerinde.
e) kubbeler - altın, atıl, dış görünüş. İnşaatta - haddelemede, kuyumculukta kullanılır.
f) termometre – cıva (sıvı metal), tıbbi termometrelerde ısıtıldığında genleşir. Altın madenciliği için alaşımların elde edilmesi. Lambalar.

8. “Metallerin Sınıflandırılması” tablosunu doldurun.

9. Alaşım metalik bileşenlerin ağırlıklı olduğu iki veya daha fazla kimyasal elementin karışımından oluşan homojen metalik bir malzemedir.

10. Demirli alaşımlar:

11. “Alaşımlar ve bileşenleri” tablosunu doldurun.

12. Resimlerde görülen nesnelerin yapılabileceği alaşımların adlarını yazınız.

a) çelik
b) kupronikel
c) duralumin
d) bronz
e) bronz
e) dökme demir

Bölüm II

1. Dış katmanda bulunan metal atomları:

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

Neden?
Sırasıyla 5 ve 6 grupta bulunurlar

2. Dış katmanında 3e bulunan metal atomu, - bor.
Neden?
3. grupta yer alır.

3. “Atom yapısı ve kimyasal bağlar” tablosunu doldurun.

4. "Ekstra unsuru" ortadan kaldırın.
4) Evet

5. Aşağıdaki element gruplarından hangisinde yalnızca metaller bulunur?
doğru cevap yok

6. Hangi fiziksel özellik tüm metallerde ortak değildir?
3) standart koşullar altında katı toplanma durumu

7. Hangi ifade doğrudur?
4) metal atomları ve metaller - basit maddeler yalnızca indirgeyici özellikler gösterir.

8. Ana alt grupların tüm elemanları, Periyodik Tabloda köşegenin altında yer alıyorlarsa metaldir:
3) bor - astatin

9. Ana alt grupta yer alan bir metal atomunun dış elektronik seviyesindeki elektron sayısı Periyodik tablo, şuna eşit olamaz: