Презентация по химии на тему "Металлы"

Жучкова Наталья Владимировна, учитель ВКК МЕТАЛЛЫ Общая характеристика

«Металлы отверзают недро земное к плодородию; металлы служат нам в ловлении земных и морских животных для пропитания нашего; металлы облегчают купечество удобною к сему монетою… И кратко сказать, ни едино художество, ни едино ремесло простое употребление металлов миновать не может» (М.В.Ломоносов)

Металлы в истории человечества Семь металлов создал свет По числу семи планет: Медь, железо, серебро… Дал на Космос на добро. Злато, олово, свинец… Сын мой, сера – их отец. А еще ты должен знать: Всем им ртуть – родная мать.

Металлы в истории человечества

Понятие о металлах Мета́лл (название происходит от лат. metallum — шахта) — группа элементов, обладающая характерными металлическими свойствами, такими как высокая тепло- и электропроводность, высокая пластичность и др. Металлы – это химические элементы, атомы которых способны только отдавать электроны, имеют низкие значения электроотрицательности (от 0,7 до 2,0), им соответствуют простые вещества, металлы. К металлам относятся примерно 70 % всех химических элементов

Металлы в периодической системе Левый нижний угол относительно диагонали В-At + все побочные подгруппы

Металлы в периодической системе К элементам - металлам относятся: s - элементы I и II групп, все d- и f -элементы, а также p- элементы главных подгрупп: III (кроме бора), IV (Ge, Sn, Pb), V (Sb,Bi) и VI (Po). Наиболее типичные элементы – металлы расположены в начале периодов (начиная со второго). Низшая степень окисления Ме = 0, высшая =№ группы (искл.Ι-Б и VΙΙ-Б).

Особенности строения атомов металлов Внешних (валентных) электоронов мало (у типичных металлов 1-3): Радиусы атомов большие ВСЕ МЕТАЛЛЫ ВОССТАНОВИТЕЛИ

Изменение свойств металлов

Металлическая связь Металлическая связь – это связь в металлах и сплавах между атом-ионами металлов, расположенными в узлах кристаллической решётки, осуществляемая обобществлёнными внешними электронами

Модели кристаллов металлов (кубическая гранецентрированная) По этому типу кристаллизуются Са, Sr, Al, Pb и другие. Плотность упаковки в ней частиц 74%.

Модели кристаллов металлов (кубическая объемноцентрированная) По этому типу кристаллизуютсяLi, Na, K, Rb, Cs, Ba, Fe и другие. Плотность упаковки или степень заполнения частицами пространства в ней 68%.

Физические свойства металлов Мет Пластичность Металлический блеск Плотность Твердость Теплопроводность Электропровлдность Температура плавления

Физические свойства металлов 1. Металлический блеск Самые блестящие металлы – Hg, Ag, Pd. В порошке все металлы, кроме Al и Mg, теряют блеск и имеют чёрный или тёмно-серый цвет.

Физические свойства металлов 2. Электро- и теплопроводность В ряду Ag→Cu → Al → Fe уменьшается. Наименьшая электропроводность в ряду Mn → Pb → Hg При нагревании электропроводность уменьшается, т.к. с повышением температуры усиливаются колебания атомов и ионов в узлах кристаллической решетки, что затрудняет направленное движение "электронного газа".

Физические свойства металлов 3. Температуры кипения и плавления Самый легкоплавкий металл – ртуть (т.пл. = -39°C), самый тугоплавкий металл – вольфрам (t°пл. = 3370°C). Металлы с t°пл. выше 1000°C считаются тугоплавкими, ниже – низкоплавкими. Ртуть Вольфрам

Физические свойства металлов 3. Температуры кипения и плавления

Физические свойства металлов 4. Твердость Самый твердый – хром (режет стекло). Самые мягкие – щелочные металлы – калий, натрий, рубидий и цезий – режутся ножом. Хром Щелочные металлы

Физические свойства металлов 3. Твердость

Физические свойства металлов 5. Плотность Плотность тем меньше, чем меньше атомная масса металла и чем больше радиус его атома Самый легкий – литий (ρ =0,53 г/см3), всплывает в керосине. Самый тяжелый – осмий (ρ =22,6 г/см3 осмий, не только самый тяжелый, но и самый дорогой металл Литий – самый лёгкий металл Золото – один из тяжёлых металлов

Физические свойства металлов 5. Плотность

Физические свойства металлов 5. Пластичность Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В ряду : Au→Ag → Cu → Sn → Pb → Zn → Fe уменьшается. Сусальное золото

Химические свойства металлов Взаимодействие с простыми веществами С кислородом большинство металлов образует оксиды – амфотерные и основные: 4Li + O2 = 2Li2O, 4Al + 3O2 = 2Al2O3. Щелочные металлы, за исключением лития, образуют пероксиды: 2Na + O2 = Na2O2.

Химические свойства металлов Взаимодействие с простыми веществами С галогенами металлы образуют соли галогеноводородных кислот Cu + Cl2 = CuCl2 С серой металлы образуют сульфиды – соли сероводородной кислоты Zn + S = ZnS

Химические свойства металлов Взаимодействие с простыми веществами С азотом некоторые металлы образуют нитриды, реакция практически всегда протекает при нагревании: 3Mg + N2 = Mg3N2 С углеродом образуются карбиды 4Al + 3C = Al3C4 С фосфором – фосфиды: 3Ca + 2P = Ca3P2.

Химические свойства металлов Взаимодействие с простыми веществами С водородом самые активные металлы образуют ионные гидриды – солеподобные вещества, в которых водород имеет степень окисления -1 2Na + H2 = 2NaH Металлы могут взаимодействовать между собой, образуя интерметаллические соединения 2Na + Sb = Na2Sb, 3Cu + Au = Cu3Au

Химические свойства металлов Взаимодействие со сложными веществами С ВОДОЙ Активные металлы  энергично взаимодействуют с водой при обычных условиях Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2↑ Металлы средней активности взаимодействуют с водой при нагревании 3Fe + 4H2O → Fe2O3·FeO + 4H2 Неактивные металлы  с водой не реагируют

Химические свойства металлов Взаимодействие со сложными веществами С КИСЛОТАМИ С растворами кислот реагируют металлы, которые: 1. в ряду активности стоят до водорода. При этом чем левее стоит метал, тем активнее он вытесняет водород; Li  K  Ba  Ca  Na  Mg  Al  Zn  Fe  Ni  Sn  Pb    H2   Cu  Ag  Hg  Au Вытесняют водород из кислот                         Не вытесняют водород 2. образуют с этими кислотами растворимые соли. Это необходимо для того, чтобы на поверхности металла не образовалась защитная солевая пленка H2SO4 + Mg = MgSO4 + H2

Химические свойства металлов Взаимодействие со сложными веществами С КИСЛОТАМИ При взаимодействии металлов с азотной и конц. серной кислотами водород не выделяется. Состав продуктов в этих окислительно-восстановительных реакциях зависит от многих факторов: активности металла, концентрации кислоты, температуры. Например: Cu + 4 HNO3(конц.) =Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O 3 Cu + 8HNO3(разб.) = 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O 8 K + 5 H2SO4(конц.) = 4 K2SO4 + H2S + 4 H2O 3 Zn + 4 H2SO4(конц.) = 3 ZnSO4 + S + 4 H2O

Химические свойства металлов Взаимодействие со сложными веществами С СОЛЯМИ С солями менее активных металлов, если образуемая при этом соль растворимая Fe + H2SO4(разб.) = FeSO4 + H2­

Металлы в природе

Металлы в природе

Металлы в природе В САМОРОДНОМ ВИДЕ золото серебро медь платина

Металлы в природе КАРБОНАТЫ Малахит Cu2(OH)2CO3 Магнезит MgCO3 Мрамор CaCO3

Металлы в природе ХЛОРИДЫ Каменная соль NaCl Карналлит KCl*MgCl2*6H2O Сильвин KCl

Металлы в природе СУЛЬФИДЫ Галенит PbS Пирит FeS2 Медный блеск CuS

Металлы в природе ОКСИДЫ Магнетит Fe3O4 Лимонит 2Fe2O3* 3H2O Гематит Fe2O3 Каолин Al2O3*2SiO2*2H2O

Получение металлов Минералы и горные породы, содержащие металлы и их соединения и пригодные для промышленного получения металлов, называются рудами. Отрасль промышленности, занимающаяся получением металлов из руд, называется металлургией. Плавка металла в Древнем Египте (дутьё подаётся мехами, сшитыми из шкур животных).

Получение металлов

Получение металлов ПИРОМЕТАЛЛУРГИЯ Восстановление металлов из руд при высоких температурах с помощью восстановителей. Соль → оксид Соли кислородсодержащих кислот – термическое разложение: CuCO3 = CuO + CO2 Соли бескислородных кислот- обжиг: 2ZnS + ЗО2 = 2ZnО + 2SО2

Восстановление углем или угарным газом: CuO + C → Cu + CO CuO + CO → Cu + CO2 Водородотермия: Cr2O3 + H2 → Cr + H2O Металлотермия: Fe2O3 + Al → Fe + Al2O3 Такими способами получают металлы средней активности и неактивные.

Получение металлов ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЯ Получение металлов из растворов их солей. Перевод нерастворимого соединения в раствор: CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O Восстановление металла из раствора: CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu. Таким способом получают Cu, Ag, Au, Zn, Mo, U и другие металлы.

Получение металлов ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ Электрометаллургия – это способы получения металлов с помощью электрического тока (электролиза) 2NaCl  → 2Na  +  Cl2 MgBr2  →  Mg  +  Br2

Применение металлов 1. Ядерная энергетика (U).  2. Производство осветительных приборов (W, Mo).  3. Медицина (протезы) (Ti, Ni, Au).  4. Легирующие добавки для стали (W, Mo, Ni, Cr, V).  5. Ювелирные изделия (Au, Ag, Cu).  6. Защита от коррозии (Ni, Cr).  7. Автомобильный, авиационный, железнодорожный транспорт (Fe, Al, Ti).  8. Строительство (конструкционные материалы) (Fe).  9. Катализаторы (Pt, Fe, Ni и др.) .  10. Электротехническая промышленность (Cu, Al). 

Применение металлов Металлы составляют одну из основ цивилизации на планете Земля. Среди них как конструкционный материал явно выделяется железо. Объем промышленного производства железа примерно в 20 раз больше, чем объем производства всех остальных металлов, вместе взятых. Широкое внедрение железа в промышленное строительство и транспорт произошло на рубеже XVIII...XIX вв. В это время появился первый чугунный мост, спущено на воду первое судно, корпус которого был изготовлен из стали, созданы первые железные дороги. Однако начало практического использования человеком железа относят к IX в. до н.э. Именно в этот период человечество из бронзового века перешло в век железный

Применение металлов В медицине благородные металлы применяют для изготовления инструментов, деталей приборов, протезов, а также различных препаратов, главным образом на основе серебра. Сплавы платины с иридием, палладием и золотом почти незаменимы при изготовлении игл для шприцев. Из медицинских препаратов, содержащих благородных металлов, наиболее распространены ляпис, протаргол и др. Благородные металлы применяют при лучевой терапии (иглы из радиоактивного золота для разрушения злокачественных опухолей), а также в препаратах, повышающих защитные свойства организма.

Применение металлов Хорошо известно бактерицидное действие малых концентраций серебра на  питьевую воду. При содержании ионов этого металла 10—30 мг на 1 т воды  предотвращается рост бактерий и других микроорганизмов. При этом вкус  воды не изменяется. Вот почему препараты на основе серебра все шире  используются для стерилизации питьевой воды. В бытовые фильтры иногда  помещают «посеребренный» активированный уголь, выделяющий в воду малые  количества серебра и являющийся одновременно адсорбентом.

Применение металлов В электротехнической промышленности алюминий и его сплавы применяют для изготовления кабелей, шинопроводов, конденсаторов, выпрямителей переменного тока. В приборостроении используется при производстве кино- и фотоаппаратуры, радиотелефонной аппаратуры, различных контрольно-измерительных приборов. Алюминий начали широко применять при изготовлении аппаратуры для производства и хранения крепкой азотной кислоты, пероксида водорода, органических веществ и пищевых продуктов благодаря его высокой коррозионной стойкости и нетоксичности. Алюминиевая фольга стала очень распространенным упаковочным материалом, так как она гораздо прочнее и дешевле оловянной. Также алюминий стал широко использоваться для изготовления тары для консервирования и храпения продуктов сельского хозяйства. Но хранение не ограничивается маленькими баночками, алюминий используется для строительства зернохранилищ и других быстровозводимых сооружений, востребованных в сельском хозяйстве.

Применение металлов Также широко алюминий применяется в военной промышленности при строительстве самолетов, танков, артиллерийских установок, ракет, зажигательных веществ, и дл многих других целей в военной технике. Широкое применение алюминий высокой чистоты находит в таких новых областях техники как ядерная энергетика, полупроводниковая электроника, радиолокация. Большое распространение алюминий получил как антикоррозийное покрытие, он прекрасно защищает металлические поверхности от действия различных химических веществ и атмосферной коррозии. Широко используется еще одно полезное свойство алюминия - его высокая отражающая способность. Поэтому из него изготовливаются различные отражающие поверхностеи нагревательных и осветительных рефлекторов и зеркал.