Электронный учебник по химии на тему "Металлы"

Мета́ллы (от лат. metallum — шахта, рудник) — группа элементов, в виде простых веществ, обладающих характерными металлическими свойствами, такими, как высокие тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск.

Из 118^[1] химических элементов, открытых на данный момент (из них не все официально признаны), к металлам относят:

6 элементов в группе щелочных металлов, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

4 в группе щёлочноземельных металлов, Ca, Sr, Ba, Ra

38 в группе переходных металлов,

- Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn; - Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd;
- La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg;

7 в группе лёгких металлов, Al, Ga, In, Sn, Tl, Pb, Bi

7 в группе полуметаллов, B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po

14 в группе лантаноиды + лантан, (La), Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu

14 в группе актиноиды (физические свойства изучены не у всех элементов) + актиний, (Ac), Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr

вне определённых групп бериллий и магний.

Таким образом, к металлам, возможно, относится 94 элемента из всех открытых.

Происхождение слова «металл»

Слово «металл» заимствовано из немецкого языка. Отмечается в «Травнике» Николая Любчанина, написанном в 1534 году: «…злато и серебро всех металей одолеваетъ». Окончательно усвоено в Петровскую эпоху. Первоначально имело общее значение «минерал, руда, металл»; разграничение этих понятий произошло в эпоху М. В. Ломоносова.

Немецкое слово «metall» заимствовано из латинского языка, где «metallum» — «рудник, металл». Латинское, в свою очередь, заимствовано из греческого языка(μεταλλον — «рудник, копь»).

Нахождение в природе

Бо́льшая часть металлов присутствует в природе в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические соединения. Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением этого занимается наука металлургия. Металлургия различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов). Золото, серебро и платина относятся также к драгоценным (благородным) металлам. Кроме того, в малых количествах они присутствуют в морской воде и в живых организмах (играя при этом важную роль).

Известно, что организм человека на 3 % состоит из металлов. Больше всего в организме кальция (в костях) и натрия, выступающего в роли электролита в межклеточной жидкости и цитоплазме. Магний накапливается в мышцах и нервной системе, медь — в печени, железо — в крови.

Производство металлов

Основные статьи: Руда, Добыча полезных ископаемых, Обогащение руд, Металлургия, Металловедение

Металлы извлекают из земли в процессе добычи полезных ископаемых. Добытые руды служат относительно богатым источником необходимых элементов. Для выяснения нахождения руд в земной коре используются специальные поисковые методы, включающие разведку и исследование рудных месторождений.

Месторождения руд разрабатываются открытым или карьерным способом и подземным или шахтным способом. Иногда применяется комбинированный (открыто-подземный) способ разработки рудных месторождений.

После извлечения руд они, как правило, подвергаются обогащению. При этом из исходного минерального сырья выделяют один или нескольких полезных компонентов — рудный концентрат(ы), промпродукты и отвальные хвосты. В процессах обогащения используют отличия минералов полезного компонента и пустой породы в плотности, магнитной восприимчивости, смачиваемости, электропроводности, крупности, форме зёрен, химических свойствах и др.

Из добытой и обогащённой руды металлы извлекаются, как правило, с помощью химического или электролитического восстановления. В пирометаллургии для преобразования руды в металлическое сырьё используются высокие температуры, в гидрометаллургии применяют для тех же целей водную химию. Используемые методы зависят от вида металла и типа загрязнения.

Когда металлическая руда является ионным соединением металла и неметалла, для извлечения чистого металла она обычно подвергается выплавлению — нагреву с восстановителем. Многие распространенные металлы, такие, как железо, плавят с использованием в качестве восстановителя углерода. Некоторые металлы, такие какалюминий и натрий, не имеют ни одного экономически оправданного восстановителя и извлекаются с применением электролиза.

Для того чтобы вы могли перейти к блоку 2, вам необходимо выполнить задания.

Задания № 1

BD06210_ Основные понятия

Вставьте пропущенные слова, формулы, числа и выполните указанные задания.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТАЛЛОВ

1. Около _____ химических элементов проявляют металлические свойства. Эти элементы расположены в периодической системе ____________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

2. Анализ строения атомов металлических элементов показывает, что они (атомы) имеют общие признаки: _____________________________________________________________________________

Общность в строении атомов этих элементов обусловливает сходство их _______________________ и _______________________________ свойств. Для металлов характерна _______________________

кристаллическая решетка, схему которой можно изобразить следующим образом.

3. Имея много общего в строении атома и кристаллической решетки, типичные металлы обладают сходными общими свойствами:

а) физическими (перечислить) ____________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

б) химическими (привести примеры уравнений реакций) ______________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Если вы затрудняетесь ответить, вернитись к блоку и повторите теоретический материал. Либо, ответы на эти задания вы можете найти по адресу: https://ru.wikipedia.org/wiki/Металлы

Задания № 2

Зайдите и просмотрите видео на тему «Общие свойства метталлов. Металлическая связь» по адресу https://www.youtube.com/watch?v=sTBJeFJlETE и выполните тестовое задание по адресу http://castle.pri.ee/?page_id=3031.

Задания № 3

Фронтальный опрос с применением интерактивного задания:

Положение металлов в периодической системе элементов Д. И. Менделеева http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/0ab8f178-4185-11db-b0de-0800200c9a66/x9_008.swf

Блок 2

«Свойства металлов»

«Физические свойства металлов»

Все металлы (кроме ртути и, условно, франция) при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью. Ниже в таблице приводится твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса.

Твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса:^[6][развернуть]

Температуры плавления чистых металлов лежат в диапазоне от −39 °C (ртуть) до 3410 °C (вольфрам). Температура плавления большинства металлов (за исключением щелочных) высока, однако некоторые «нормальные» металлы, например, олово и свинец, можно расплавить на обычной электрической или газовой плите.

В зависимости от плотности, металлы делят на лёгкие (плотность 0,53 ÷ 5 г/см³) и тяжёлые (5 ÷ 22,5 г/см³). Самым лёгким металлом является литий (плотность 0.53 г/см³). Самый тяжёлый металл в настоящее время назвать невозможно, так как плотности осмия и иридия — двух самых тяжёлых металлов — почти равны (около 22.6 г/см³ — ровно в два раза выше плотности свинца), а вычислить их точную плотность крайне сложно: для этого нужно полностью очистить металлы, ведь любые примеси снижают их плотность.

Дополнительную теорию о физических свойствах металлов вы можете просмотреть по следующей ссылки:

-https://ru.wikipedia.org/wiki/Металлы

-http://www.metalurgu.ru/content/view/272/216

http://elhow.ru/ucheba/himija/svojstva-vecshestv/fizicheskie-svojstva-metallov

Для того чтобы перейти к разделу «химические свойства металлов» вам необходимо выполнить следующий эксперимент:

Задания № 4

IN00556_ Эксперимент

1. Физические свойства металлов и неметаллов. Рассмотрите образцы имеющихся в лаборатории неметаллов, металлов или сплавов. С помощью прибора по определению электрической проводимости установите, какие образцы металлов и неметаллов проводят электрический ток (Опыт проводит учитель!). Найдите по справочнику значения их плотности, температуры плавления, температуры кипения и другие физические константы. Результаты наблюдений и значения констант занесите в таблицу.

Вещество Свойство
Цвет
Поверхность
Твердость
Электропроводность (да, нет)
Плотность, кг/м³
Температура плавления, ^оС
Температура кипения, ^оС
Области применения

«Химические свойства металлов»

Лабораторные работы и используемые ЭОР

1. Реакция металлов с простыми веществами: виртуальная лаборатория: 1) http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/bcdf78d2-10a1-a609-e295-1c79473e6eb0/index.htm , 2)http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/55a4babd-d3a0-e5b4-6daa-0f50b8f5267f/index.htm, 3) http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/bf44b9fa-6fc0-d64d-c5f0-39781d96d5d1/index.htm; интерактивные задания по опытам: http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/0ab9dbd9-4185-11db-b0de-0800200c9a66/x9_093.swf и http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/0aba510c-4185-11db-b0de-0800200c9a66/x9_146.swf

2. Реакции металлов с водой: реакция щелочных металлов с водой (лабораторный опыт) и интерактивный вопрос по работе: http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/0ab9dbdc-4185-11db-b0de-0800200c9a66/x9_096.swf ; реакции металлов с водой (виртуально): http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/bcdf78d2-10a1-a609-e295-1c79473e6eb0/index.htm интерактивное уравнение: http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/0aba510d-4185-11db-b0de-0800200c9a66/x9_147.swf

3. Реакции металлов с кислотами: лабораторно и виртуально: 1) http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/432f464f-1f22-5224-e016-91243ab1f09c/index.htm, 2)http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/9a897ea8-64e1-3877-def6-aba916d777ee/index.htm, 3) http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/94bc9644-96dc-f72e-f414-61f8dca00994/index.htm; интерактивное уравнение: http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/bed08fa8-8cff-11db-b606-0800200c9a66/ch09_27_04.swf

4. Реакция металлов с солями: лабораторно и виртуально: http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/071e7152-156c-edf1-3fe1-f52d09f94462/index.htm , запись уравнений реакций.

Если вы хотите перейти к блоку вам необходимо выполнить следующие задания:

Задания № 5

Тесты

1. Металлические свойства элементов главных подгрупп с ростом порядкового номера:

а) вначале усиливаются, затем ослабевают; б) не изменяются; в) усиливаются; г) ослабевают.

2. Щелочные и щелочноземельные металлы активно реагируют с: 1) водой; 2) галогенами; 3) оксидом кремния; 4) кислотами; 5) спиртами; 6) растворенными в воде солями; 7) легко режутся ножом; 8) в чистом виде имеют голубоватую окраску. Какие свойства указаны ошибочно? а) 2, 4, 6, 7, 8; б) 3, 6, 7, 8; в) 1, 2, 4, 8; г) 2, 5, 6. Напишите уравнения реальных реакций.

3. Гидриды щелочных щелочноземельных металлов взаимодействуют с водой с образованием: а) соли и воды; б) щелочи и водорода; в) щелочи и кислорода; г) соли.

4. Алюминий при определенных условиях реагирует с: 1) галогенами; 2) водородом; 3) водой; 4) серой; 5) азотом; 6) углем; 7) кислотами; 8) растворами щелочей; 9) оксидом железа (III); 10) песком. Какие из перечисленных реакций указаны ошибочно? а) Все реакции возможны; б) 2, 3, 10; в) 2, 8, 10; г) 10. Напишите уравнения реальных реакций._________________________________

5. Железо при определенных условиях реагирует с: 1) водой; 2) водородом; 3) кислородом; 4) галогенами; 5) цинком; 6) кислотами; 7) солями. Какие из перечисленных реакций возможны?

а) 2, 3, 4, 5, 6, 7; б) 3, 4, 5, 6, 7; в) 2, 3, 4, 6, 7; г) 1, 3, 4, 6, 7. Напишите уравнения возможных реакций

6. В качестве сырья для выплавки чугуна в доменной печи служит: а) железная руда; б) кокс; в) воздух; г) флюсы. Укажите ошибку.

Если, при выполнений тестого задания у вас возникли проблемы, вы можете с легкостью вернуться к предыдущим блокам нажав на ссылки:

Блок 3

«Взаимодействие кислот с металлами »

С кислотами металлы реагируют по-разному. Металлы, стоящие в электрохимическом ряду активности металлов (ЭРАМ) до водорода, взаимодействуют практически со всеми кислотами.

Взаимодействие неокисляющих кислот с металлами, стоящими в электрическом ряду активности металлов до водорода

Происходит реакция замещения, которая также является окислительно-восстановительной:

$\mathsf{Mg + 2HCl = MgCl_2 + H_2\uparrow}$

$\mathsf{2Al+2H_3PO_4 = 2AlPO_4 + 3H_2\uparrow}$

Взаимодействие концентрированной серной кислоты H₂SO₄ с металлами

Окисляющие кислоты могут взаимодействовать и с металлами, стоящими в ЭРАМ после водорода:

$\mathsf{Cu + 2H_2SO_4 = CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2 H_2O}$

Очень разбавленная кислота реагирует с металлом по классической схеме:

$\mathsf{Mg + H_2SO_4 = MgSO_4 + H_2\uparrow}$

При увеличении концентрации кислоты образуются различные продукты:

$\mathsf{Mg + 2H_2SO_4 = MgSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O}$

$\mathsf{3Mg + 4H_2SO_4 = 3MgSO_4 + S\downarrow + 4H_2O}$

$\mathsf{4Mg + 5H_2SO_4 = 4MgSO_4 + H_2S\uparrow + 4H_2O}$

Реакции для азотной кислоты (HNO₃)

Продукты взаимодействия железа с HNO₃разной концентрации

$\mathsf{Cu + 4HNO_3 (60%) = Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O}$

$\mathsf{3Cu + 8HNO_3 ( 30%)= 3Cu(NO_3)_2 + 2NO\uparrow + 4H_2O}$

При взаимодействии с активными металлами вариантов реакций ещё больше:

$\mathsf{Zn + 4HNO_3 (60%)= Zn(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O}$

$\mathsf{3Zn + 8HNO_3 (30%)= 3Zn(NO_3)_2 + 2NO\uparrow + 4H_2O}$

$\mathsf{4Zn + 10HNO_3 (20%)= 4Zn(NO_3)_2 + N_2O\uparrow + 5H_2O}$

$\mathsf{5Zn + 12HNO_3 (10%)= 5Zn(NO_3)_2 + N_2\uparrow + 6H_2O}$

$~\mathsf{4Zn + 10HNO_3 (3%)= 4Zn(NO_3)_2 + NH_4NO_3 + 3H_2O}$

Чтобы перейти к блоку вам необходимо решить следующие расчетные задачи, для этого вам нужно нажать на ссылку, приведенную ниже:

РАСЧЕТНЫЕ ЗАДАЧИ

PE02604_ Задачи. Упражнения

1. Определите массу меди, выделившейся на катоде при пропускании тока силой А в течение 10 мин через раствор хлорида меди (II).

Дано:

Решение

Ответ:

Найти:

2. Сплавы меди с цинком называют латунями. Определите массовый состав образца латуни, если при взаимодействии 5,00 г его с соляной кислотой выделилось 0,07 г водорода.

Дано:

Решение

Ответ:

Найти:

3. Оксид хрома, применяемый в составе пасты для полировки поверхности стекла и различных деталей, содержит 68,42% хрома. Определите степень окисления хрома в оксиде и формулу оксида.

Дано:

Решение

Ответ:

Найти:

Блок 4

«Электронное строение»

Характерные свойства металлов можно понять, исходя из их внутреннего строения. Все они имеют слабую связьэлектронов внешнего энергетического уровня (другими словами, валентных электронов) с ядром. Благодаря этому созданная разность потенциалов в проводнике приводит к лавинообразному движению электронов (называемыхэлектронами проводимости) в кристаллической решётке. Совокупность таких электронов часто называют электронным газом. Вклад в теплопроводность, помимо электронов, дают фононы (колебания решётки). Пластичность обусловлена малым энергетическим барьером для движения дислокаций и сдвига кристаллографических плоскостей. Твёрдость можно объяснить большим числом структурных дефектов (междоузельные атомы, вакансии и др.).

Из-за лёгкой отдачи электронов возможно окисление металлов, что может приводить к коррозии и дальнейшей деградации свойств. Способность к окислению можно узнать по стандартному ряду активности металлов. Этот факт подтверждает необходимость использования металлов в комбинации с другими элементами (сплав, важнейшим из которых является сталь), их легирование и применение различных покрытий.

Для более корректного описания электронных свойств металлов необходимо использовать квантовую механику. Во всех твёрдых телах с достаточной симметриейуровни энергии электронов отдельных атомов перекрываются и образуют разрешённые зоны, причём зона, образованная валентными электронами, называетсявалентной зоной. Слабая связь валентных электронов в металлах приводит к тому, что валентная зона в металлах получается очень широкой, и всех валентных электронов не хватает для её полного заполнения.

Принципиальная особенность такой частично заполненной зоны состоит в том, что даже при минимальном приложенном напряжении в образце начинается перестройка валентных электронов, то есть течёт электрический ток.

«Некоторые металлы»

Сведения о некотырых металлах (алюминий, железо, кальций, цинк) вы получите прослушав и увидив аудиовизуальный слайд приведенный ниже по ссылке:

Блок 5

«Мозговой штурм»

Нажав на ссылку ниже вы можете выполнить различные, логические и интересные задания на эту тему «Металлы»

AN00790_ Подумай. Отгадай

ГОЛОВОЛОМКА "ШЕСТЬ МЕТАЛЛОВ И БЛАГОРОДНЫЙ ГАЗ"

Впишите по горизонтали названия пяти химических элементов, оканчивающихся на –ИЙ, таким образом, чтобы по диагоналям можно было прочесть названия еще двух металлов с таким же окончанием.

Овал: Й Овал: И

AN00790_ Подумай. Отгадай

РЕБУСЫ . Металлы и неметаллы

ЗАГАДКИ

1. Я – металл, меня ты знаешь.

Мощь громадная во мне.

Но если Б ко мне подставишь,

То землю скрою в темной мгле.

_____________________________

2. Вот два элемента химических

В метаграмме я вам загадал:

С Х - элемент металлический,

А с Б - он уже неметалл.

________________________________

Блок 6

Заключение

Что же вы узнали, прочтя эту книжку и проделав хотя бы часть описанных в ней опытов и заданий?

Подведем итог.

Вы узнали, что такое «металлы», какие многочисленные приложения во всех отраслях человеческой деятельности они имеют.

Вы ознакомились с нахождением их в природе, с физическими и химическими свойствами.

Вы ознакомились с некоторыми химическими элементами и со многими соединениями их, главным образом с солями, кислотами и основаниями. Вы узнали многие из их свойств и их применения в практике, в том числе и в обыденной жизни.

Проделывая описанные в книжке химические опыты, вы приобрели некоторые практические навыки в обращении с химическими реактивами и лабораторной аппаратурой, развили в себе аккуратность, осторожность и внимательность.

Что же, все это не плохо, все это вам пригодится, когда вы теперь приступите к систематическому изучению химии. Думаю, что после знакомства с моей книжкой химия не покажется вам сухой, скучной и далекой от жизни наукой.

Желаю же вам, товарищи, успехов в ее изучении!

Скачать материал

Скачать материал "Электронный учебник по химии на тему "Металлы""

Как учитель может зарабатывать на Инфоуроке?

Краткое описание документа:

Данный электронный учебник на тему "Металлы". Им могут использоваться учащиеся 8,9,10 и 11ых классов. Этот учебник был создан на основе различных технологий. Таких как, модульный, компьютерный, интерактивный, модульный и т.д. Он создан целью для саморазвития учащегося. Ученик может самостоятельно с ним работать. Читать теоретические материалы, записывать нужные для себя конспекты , решать расчетные задачи, найти ответы на логические задания, а также обратиться за помощью к любому теоретическому материалу по данным ссылкам в интернете. Для ученика нужен всего лишь выход в интернет. У которых он есть я считаю, у большинства.

Содержание

Блок 1

1 Происхождение слова «металл»

2 Нахождение в природе

3 Производство металлов

Блок 2

4 Свойства металлов

4.1 Физические свойства металлов

4.2 Химические свойства металлов

Блок 3

5 Взаимодействие кислот с металлами

5.2 Взаимодействие концентрированной серной кислоты H₂SO₄ с металлами

5.3 Реакции для азотной кислоты (HNO₃)

Блок 4

6 Электронное строение

6.1 Некоторые металлы

Блок 5

7 «Мозговой штурм»

Блок 6

8 Заключение

Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 664 189 материалов в базе

Найти материалы

Скачать материал

Другие материалы

pptx

Презентация по химии по теме : "Химия в нашей жизни".

27.06.2015
1396
2

pptx

Презентация по химии "Парафиновая свеча и полиэтиленовая крышка: сходство и различия".

27.06.2015
1599
1

docx

Планирование рабочей программы по химии 10 класс

27.06.2015
526
0

docx

Планирование по химии 9 класс

27.06.2015
843
1

docx

Планирование

27.06.2015
575
0

docx

Методическая разработка урока химии, тема ГЛЮКОЗА, 10 класс

26.06.2015
1476
5

docx

Технологическая карта к уроку химии на тему "УГЛЕРОД И ЕГО СВОЙСТВА.БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ УГЛЕРОДА"

26.06.2015
1011
1

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Скачать материал
- 27.06.2015 2716
- DOCX 560 кбайт
- Оцените материал:
Настоящий материал опубликован пользователем Жапарова Жулдыз Кенесовна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
Автор материала

Жапарова Жулдыз Кенесовна
- На сайте: 8 лет и 9 месяцев
- Подписчики: 0
- Всего просмотров: 16105
- Всего материалов: 6