Положение металлов в периодической системе
| Вид материала | Документы |
- Реферат по теме: «Металлы. Свойства металлов.», 196.2kb.
- Положение металлов в Периодической системе Д. И. Менделеева, строение их атомов. Физические, 90.2kb.
- Тема: Металлы, 107.83kb.
- Задачи урока. Образовательные: обобщить и систематизировать материал по теме, углубить, 73.88kb.
- Урок тема: Металлы главных подгрупп, 62.33kb.
- Химических элементов Д. И. Менделеева. Закономерности изменения свойств элементов малых, 461.43kb.
- Урок по теме: «металлы, самый, самый…и его роль в организме человека», 145.15kb.
- Задачи: Обучающая: Познакомить учащихся со свойствами щелочных металлов, Щелочно-земельных, 51.5kb.
- Впервые в исследовательской литературе предпринимается попытка выявления места альманаха, 122.06kb.
- Их положение в периодической системе Д. И. Менделеева, строение атомов их кристаллов., 74.33kb.
Электрохимический ряд напряжений металлов. Физические и химические свойства металлов
Общие физические свойства металлов
Общие физические свойства металлов определяются металлической связью и металлической кристаллической решеткой.
Ковкость, пластичность
Механическое воздействие на кристалл металла вызывает смещение слоев атомов. Так как электроны в металле перемещаются по всему кристаллу, то разрыва связей не происходит. Пластичность уменьшается в ряду Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe. Золото, например, можно прокатывать в листы толщиной не более 0,001 мм, которые используют для позолоты различных предметов. Алюминиевая фольга появилась сравнительно недавно и раньше чай, шоколад поковали в фольгу из олова, которая так и называлась ― станиоль. Однако не обладают пластичностью Mn и Bi: это хрупкие металлы.
Металлический блеск
Металлический блеск, который в порошке теряют все металлы, кроме Al и Mg. Самые блестящие металлы ― это Hg (из нее изготовляли в средние века знаменитые «венецианские зеркала»), Ag (из него теперь с помощью реакции «серебряного зеркала» изготовляют современные зеркала). По цвету (условно) различают металлы черные и цветные. Среди последних выделим драгоценные ― Au, Ag, Pt. Золото ― металл ювелиров. Именно на его основе изготовляли замечательные пасхальные яйца Фаберже.
Звон
Металлы звенят, и это свойство используется для изготовления колокольчиков (вспомните Царь-колокол в Московском Кремле). Самые звонкие металлы ― это Au, Ag, Cи. Медь звенит густым, гудящим звоном ― малиновым звоном. Это образное выражение не в честь ягоды-малины, а в честь голландского города Малина, где выплавлялись первые церковные колокола. В России потом русские мастера стали лить колокола даже лучшего качества, а жители городов и поселков жертвовали золотые и серебряные украшения, чтобы отливаемый для храмов колокол звучал лучше. В некоторых русских ломбардах определяли подлинность принимаемых на комиссию золотых колец по звону золотого обручального кольца, подвешенного на женском волосе (слышен очень долгий и чистый высокий звук).
При нормальных условиях все металлы, кроме ртути Hg, ― твердые вещества. Самый твердый из металлов ― хром Cr: он царапает стекло. Самые мягкие ― щелочные металлы, они режутся ножом. Щелочные металлы хранят с большими предосторожностями ― Na ― в керосине, а Li ― в вазелине из-за своей легкости, керосин ― в стеклянной баночке, баночка ― в асбестовой крошке, асбест ― в жестяной баночке.
Электропроводность
Хорошая электрическая проводимость металлов объясняется присутствием в них свободных электронов, которые под влиянием даже небольшой разности потенциалов приобретают направленное движение от отрицательного полюса к положительному. С повышением температуры усиливаются колебания атомов (ионов), что затрудняет направленное движение электронов и тем самым приводит к уменьшению электрической проводимости. При низких же температурах колебательное движение, наоборот, сильно уменьшается и электрическая проводимость резко возрастает. Вблизи абсолютного нуля металлы проявляют сверхпроводимость. Наибольшей электрической проводимостью обладают Ag, Cu, Au, Al, Fe; худшие проводники ― Hg, Pb, W.
Теплопроводность
При обычных условиях теплопроводность металлов изменяется в основном в такой же последовательности, как их электрическая проводимость. Теплопроводность обусловливается высокой подвижностью свободных электронов и колебательным движением атомов, благодаря чему происходит быстрое выравнивание температуры в массе металла. Наибольшая теплопроводность ― у серебра и меди, наименьшая ― у висмута и ртути.
Плотность
Плотность металлов различна. Она тем меньше, чем меньше атомная масса элемента-металла и чем больше радиус его атома. Самый легкий из металлов ― литий (плотность 0,53 г/см3), самый тяжелый ― осмий (плотность 22,6 г/см3). Металлы с плотностью меньше 5 г/см3 называются легкими, остальные ― тяжелыми.
Разнообразны температуры плавления и кипения металлов. Самый легкоплавкий металл ― ртуть (tкип = -38,9°С), цезий и галлий ― плавятся соответственно при 29 и 29,8°С. Вольфрам ― самый тугоплавкий металл (tкип = 3390°С).
Понятие аллотропии металлов на примере олова
Некоторые металлы имеют аллотропные модификации.
Например, олово различают на:
- α-олово, или серое олово («оловянная чума» ― превращение обычного β-олова в α-олово при низких температурах стало причиной гибели экспедиции Р. Скотта к Южному полюсу, который потерял все горючее, так как оно хранилось в баках, запаянных оловом), устойчиво при t <14°С, серый порошок.
- β-олово, или белое олово (t = 14 ― 161°С) очень мягкий металл, но тверже свинца, поддается литью и пайке. Используется в сплавах, например, для изготовления белой жести (луженого железа).
Электрохимический ряд напряжений металлов и два его правила
Расположение атомов в ряд по их реакционной способности может быть представлен следующим образом:
Li,K,Ca,Na,Mg,Al, Mn,Zn,Fe,Ni,Sn,Pb, Н2, Сu,Hg,Ag,Pt,Au.
Положение элемента в электрохимическом ряду показывает, насколько легко он образует ионы в водном растворе, т. е. его реакционную способность. Реакционная способность элементов зависит от способности принимать или отдавать электроны, участвующие в образовании связи.
1-е правило ряда напряжений
Если металл стоит в этом ряду до водорода, он способен вытеснять его из растворов кислот, если после водорода, то нет.
Например, Zn, Mg, Al давали реакцию замещения с кислотами (они находятся в ряду напряжений до H), а Cu нет (она после H).
2-е правило ряда напряжений
Если металл стоит в ряду напряжений до металла соли, то он способен вытеснить этот металл из раствора его соли.
Например, CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.
В таких случаях положение металла до или после водорода может не иметь значения, важно, чтобы вступающий в реакцию металл предшествовал металлу, образующему соль:
Cu + 2AgNO3 = 2Ag + Cu(NO3)2.
Общие химические свойства металлов
В химических реакциях металлы являются восстановителями (отдают электроны).
Взаимодействие с простыми веществами.
- С галогенами металлы образуют соли ― галогениды:
Mg + Cl2 = MgCl2;
Zn + Br2 = ZnBr2.
- С кислородом металлы образуют оксиды:
4Na + O2 = 2 Na2O;
2Cu + O2 = 2CuO.
- С серой металлы образуют соли ― сульфиды:
Fe + S = FeS.
- С водородом самые активные металлы образуют гидриды, например:
Са + Н2 = СаН2.
- с углеродом многие металлы образуют карбиды:
Са + 2С = СаС2.
Взаимодействие со сложными веществами
- Металлы, находящиеся в начале ряда напряжений (от лития до натрия), при обычных условиях вытесняют водород из воды и образуют щелочи, например:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 ↑.
- Металлы, расположенные в ряду напряжений до водорода, взаимодействуют с разбавленными кислотами (НCl, Н2SO4 и др.), в результате чего образуются соли и выделяется водород, например:
2Al + 6НCl = 2AlCl3 + 3H2 ↑.
- Металлы взаимодействуют с растворами солей менее активных металлов, в результате чего образуется соль более активного металла, а мене активный металл выделяется в свободном виде, например:
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.