Металлы. Строение, свойства, применение.

МЕТАЛЛЫ. СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ

«Металл суть светлое тело,

которое ковать можно».

Ломоносов М.В.

Содержание

• Характеристика элемента-металла по положению в ПСХЭ
• Изменение металлических свойств в ПСХЭ
• Металлы – простые вещества
• Химическая связь в металлах

5 . Физические свойства

6 . Металлы – рекордсмены

• Химические свойства металлов
• О применении металлов
• Металлы древности на службе у человека

10. Из истории сплавов

11. Чугун-материал для создания шедевров мирового искусства

12 . О роли металлов

Характеристика элемента – металла по положению в ПСХЭ Д.И.Менделеева

Li B 1. Металлы находятся в I-III группе главной

подгруппе (искл. H -1e, Hе-2e, B-3e),

а также в I-VIII группах побочной подгруппе.

Fr At 2. На внешнем энергетическом уровне у

металлов от 1 до 3-х электронов.

3. Ме 0 - п е = Ме +п (окисление)

восстановитель

4. Степень окисления металла:

0, +1, +2, +3 (низшая)

+4, +5, +6, +7, +8 (высшая)

Изменение металлических свойств в ПСХЭ

В группах: металлические свойства усиливаются

причина: 1.увеличивается заряд ядра,

2.число электронов на внешнем э.у.

не изменяется

3.радиус атома увеличивается

В периодах:

металлические свойства уменьшаются

причина: 1. увеличивается заряд ядра

2. число электронов на внешнем э.у.

увеличивается

3. радиус атома уменьшается

Металлы –простые вещества

Типы кристаллических решёток металлов

Кубическая Объёмно-центрированная

кубическая

Гранецентрированная Гексагональная

кубическая плотноупакованная

Химическая связь в металлах

В узлах кристаллической решётки атом-ионы, между которыми свободно перемещаются свободные электроны («электронный газ»)

Металлическая связь – связь

между атом-ионами и относительно

свободными электронами за счёт

сил электростатического притяжения

Физические свойства металлов

теплопроводность

твёрдость плотность

металлический пластичность

блеск и ковкость

электропроводность

Физические свойства металлов

Физические свойства металлов:

пластичность, металлический блеск,

теплопроводность и электропро-

водность обусловлены наличием в

кристаллической решётке металлов

свободных электронов - «электронный газ».

Металлы - «рекордсмены»

W - самый тугоплавкий

Ag - самый электропроводный

Li - самый лёгкий

AI - самый распространённый

Cs - самый легкоплавкий

Au - лучший катализатор

Cr - самый твёрдый

Os - самый тяжёлый

Химические свойства металлов

Все металлы проявляют только восстановительные свойства

Атомы металлов легко отдают электроны внешнего (а некоторые – и предвнешнего) электронного слоя, превращаясь в положительные ионы.

Металлы имеют большой атомный радиус и малое число электронов (от 1 до 3) на внешнем слое.

Исключение:

Ge, Sn, Pb ─ 4 электрона;

Sb, Bi ─ 5 электронов;

Po ─ 6 электронов

Взаимодействие металлов с кислородом

O O +1 -2

4Li + O 2 → 2Li 2 O

o o +2 -2

2Mg + O 2 = 2MgO

o o +1 -1

2Na + O 2 → Na 2 O 2

Активные

металлы

t o

Na 2 O 2 + O 2 → 2Na 2 O

2Na 2 O 2 + 2CO 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2 ↑

4Al + O 2 → 2Al 2 O 3

Малоактивные

металлы

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4

Взаимодействие металлов с галогенами

o o +1 -1

2Na + Cl 2 → 2NaCl

2Fe + 3Cl 2 → 2FeCl 3

Взаимодействие металлов с водой

Взаимодействие металлов с серой

2Me + 2H 2 O = 2MeOH + H 2

(для щелочных и щелочноземельных металлов)

Fe + S → FeS

2Al + 3S → Al 2 S 3

3Fe + 4H 2 O → Fe 3 O 4 + 4H 2 ↑

(малоактивные металлы)

Взаимодействие металлов с кислотами

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2CH 3 COOH + Zn → (CH 3 COO) 2 Zn + H 2

Взаимодействие металлов с солями

Fe + CuSO 4 → Cu↓ +FeSO 4

Cu + 2AgNO 3 → Cu(NO 3 ) 2 + 2Ag↓

Металлотермия

Некоторые активные металлы – литий, магний, кальций, алюминий – способны вытеснять другие металлы из их оксидов. Это свойство используют для получения некоторых металлов, а также для приготовления термитных смесей.

2Al + Cr 2 O 3 = Al 2 O 3 + 2Cr

О применении металлов

Медь была первым металлом,

которым овладел человек. Она

открыла эру металлургии и дала

миру первый сплав. Многие

тысячелетия медь была основой

материальной культуры и искусств

Трудно переоценить уникальную

роль меди в истории

человеческой цивилизации.

Металлы древности на службе у человека

Семь металлов создал свет

по числу семи планет …

Алхимики

Золото (Au) – солнце

Серебро (Ag) – луна

Ртуть (Hg) – меркурий

Медь (Cu) – меркурий

Железо (Fe) – марс

Олово (Sn) – юпитер

Свинец (Pb) – сатурн

Из истории сплавов

Бронза была первым сплавом,

полученным человеком.

Распространение бронзы началось

с конца 4 тыс. до н.э. Древнейшие

бронзовые изделия найдены на

территории Ирана, Месопотамии, Турции. В конце 3 тыс. до н.э. бронза появилась в Индии, во 2 тыс. до н.э. – в Китае и Европе.

В Америке бронзовый век охва-

тывает период с VI по Х века н.э.

Из истории сплавов (продолжение)

В железный век первыми пришли

народы Африки. Они перешагнули

из каменного века в железный

минуя медный и бронзовый. Это

связано с тем, что в Африке железные

руды выходят на поверхность земли.

Африканцы изобрели плавку железа в 600-400

годах до новой эры.

Чугун –материал для создания шедевров мирового искусства

Санкт-Петербург –своеобразный музей, в котором

собрано бесчисленное множество произведений

изобразительного искусства, выполненных из чугуна.

Рассмотрит лишь некоторые

из них – чугунные ограды

дворцов и набережных рек

Санкт – Петербурга.

Чугун – материал для создания шедевров мирового искусства (продолжение)

Воронихинская решётка у Казанского

собора. Отлита в 1811 году.

(Архитектор Воронихин А.Н.)

Чугун –материал для создания шедевров мирового искусства (продолжение)

Решётка Летнего сада. 36 гранитных колонн, увенчанных вазами и урнами, и тончайшие ажурные звенья, украшенные позолоченными розетками, стали сокровищем мирового искусства.

(Архитекторы Фельтен Ю.М. и Егоров П.Е.)

Чугун – материал для создания шедевров мирового искусства (продолжение)

Ограда Русского музея

(Михайловского дворца),

1819-1825 г

(Архитектор Росси К.И.)

До 1917 года назывался

музеем Александра III.

Чугун – материал для создания шедевров мирового искусства (продолжение)

Ограда набережной реки Фонтанки. Сооружена в 1780-1789 г по проекту архитектора Квасова А.В.

Чугун –материал для создания шедевров мирового искусства (продолжение)

Ограда набережной

реки Мойки

(1798-1810 годы)

О роли металлов

Металлы сыграли важную роль в истории человечества и несмотря на то, что в последнее время у них появился конкурент – полимерные материалы, металлы и сейчас продолжают занимать ведущее место в развитии цивилизации.