Химия химические свойства металлов: Общие химические свойства металлов — урок. Химия, 8–9 класс.

Содержание

ЕГЭ. Химические свойства металлов

Химические свойства металлов

1. Щелочные (Li-Fr), щелочно-земельные (Ca-Ra) металлы, Mg

1) Реагируют с кислородом (подробнее)

Все Щ металлы, кроме Li, образуют не оксиды, а пероксиды:

2Li + O2 → 2Li2O

2Na + O2 → Na2O2

 

Оксиды получают взаимодействием пероксидов с металлом:

Na2O2 + 2Na → 2Na2O

 

2) Реагируют с водородом (подробнее)

 

3) Реагируют с водой (подробнее)

 

4) Реагируют с галогенами, серой, азотом, фосфором, углеродом:

3Mg + 2P → Mg3P2 (t)

2Na + Cl2 → 2NaCl

Ca + 2C → CaC2 (t)

 

5) Реагируют с некоторыми кислотными оксидами:

CO2 + 2Mg → 2MgO + C

SiO2 + 2Mg → 2MgO + Si

SiO2 + 2Ca → 2CaO + Si

SiO2 + 2Ba → 2BaO + Si

 

6) Магний как восстановитель используется в производстве кремния и некоторых металлов:

2Mg + TiCl4 → 2MgCl2 + Ti (t)

 

7) Реакции Щ и ЩЗ металлов с растворами солей или кислот не рассматриваются, так как эти металлы очень бурно взаимодействуют с водой, и суммарная реакция изменится.

 

2. Алюминий

1) Реагирует с кислородом: 4Al + 3O2 → 2Al2O3

 

2) Не реагирует с водородом (из металлов только Щ и ЩЗ металлы взаимодействуют с водородом)

 

3) Реагирует с водой, если удалить оксидную пленку:

2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2

 

4) Реагирует с щелочами с выделением водорода (также Be и Zn):

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2

 

5) Реагируют с галогенами, серой, азотом, фосфором, углеродом:

2Al + 3Cl2 → 2AlCl3

4Al + 3C → Al4C3

2Al + N2 → 2AlN (t)

 

6) Используется для восстановления менее активных металлов (алюмотермия):

3FeO + 2Al →  3Fe + Al2O3

Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3

 

7) Реагирует с кислотами-неокислителями, так как находится до водорода в ряду напряжений, с выделением водорода:

Al + H2SO4 (р) → Al2(SO4)3 + H2

 

8) Вытесняет менее активные металлы из их солей:

2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu

 

9) На холоде пассивируется концентрированными растворами серной и азотной кислот. При нагревании реагирует без выделения водорода.

 

3. Железо

1) Реагирует с кислородом:

3Fe + 2O2 → Fe3O4 (железная окалина)

В присутствии воды образуется ржавчина:

4Fe + 3O2 + 6H2O&nbsp → 4Fe(OH)3

 

2) Не реагирует с водородом (только Щ и ЩЗ металлы взаимодействуют с водородом)

Fe + H2 → реакция не идет

 

3) Реагирует с парами воды с образованием оксида:

3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2 (t)

 

4) Не реагирует с щелочами

Fe + NaOH → реакция не идет

 

5) Реагирует с кислородом, серой, галогенами при нагревании:

2Fe + 3F2 → 2FeF3 (образуется соль Fe+3)

2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (образуется соль Fe+3)

2Fe + 3Br2 → 2FeBr3 (образуется соль Fe+3)

Fe + I2 → FeI2 (образуется соль Fe+2)

Fe + S → FeS

 

6) Реагирует с кислотами-неокислителями, так как находится до водорода в ряду напряжений, с выделением водорода:

Fe + H2SO4 (р) → FeSO4 + H2 (образуется соль Fe+2)

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

 

7) Вытесняет менее активные металлы из их солей:

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu (образуется соль Fe+2)

 

8) На холодe пассивируется концентрированными растворами серной и азотной кислот (т. е. реакция не протекает). При нагревании реагирует без выделения водорода:

Fe + 6HNO3(к) → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O (образуется соль Fe+3)

2Fe + 6H2SO4(к) → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (образуется соль Fe+3)

 

9) Соединения Fe+3 реагируют с железом, медью, восстанавливаясь до Fe+2:

2FeCl3 + Fe → 3FeCl2

Fe3O4 + Fe → 4FeO

Fe2O3 + Fe&nbsp → 3FeO

 

4. Хром

1) Реагирует с кислородом:

4Cr + 3O2 → 2Cr2O3

 

2) Не реагирует с водородом (только Щ и ЩЗ металлы взаимодействуют с водородом)

Cr + H2 → реакция не идет

 

3) Реагирует с парами воды с образованием оксида:

2Cr + 3H2O → Cr2O3 + 3H2 (t)

 

4) Не реагирует с щелочами

Cr + NaOH → реакция не идет

 

5) Реагирует с кислородом, серой, галогенами при нагревании:

2Cr + 3Cl2 → 2CrCl3 (образуется соль Fe+3)

2Cr + 3Br2 → 2CrBr3 (образуется соль Fe+3)

Cr + S → Cr2S3 (образуется соль Fe+3)

 

6) Реагирует с кислотами-неокислителями, так как находится до водорода в ряду напряжений, с выделением водорода:

Cr + H2SO4 (р) → CrSO4 + H2 (образуется соль Cr+2)

Cr + 2HCl → CrCl2 + H2 (образуется соль Cr+2)

 

7) Пассивируется концентрированным и разбавленным растворами азотной кислоты (т. е. реакция не протекает).

 

5. Медь

1) Реагирует с кислородом:

2Cu + O2 → 2CuO

 

2) Реагирует с соединениями Cu+2 с образованием промежуточной степени окисления +1:

CuO + Cu → Cu2O

CuCl2 + Cu → 2CuCl

 

3) Не реагирует с водородом (только Щ и ЩЗ металлы взаимодействуют с водородом)

Cu + H2 → реакция не идет

 

4) Не реагирует с парами воды (так как находится в ряду напряжений после водорода):

Cu + H2O → реакция не идет

 

5) Не реагирует с щелочами

Cu + NaOH → реакция не идет

 

6) Реагирует с кислородом, серой, галогенами при нагревании:

Cu + Cl2 → CuCl2 (образуется соль Cu+2)

Cu + Br2 → CuBr2 (образуется соль Cu+2)

2Cu + I2 → 2CuI (образуется соль Cu+1)

Cu + S → CuS (образуется соль Cu+2)

 

7) Не реагирует с N2, C, Si.

 

8) Не реагирует с кислотами-неокислителями, так как находится правее водорода в ряду напряжений:

Cu + H2SO4(р) →  реакция не идет.

 

9) Реагирует с кислотами-окислителями как слабый восстановитель:

Cu + 4HNO3(к) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

3Cu + 8HNO3(р) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O

 

7. Цинк

1) Реагирует с кислородом: 2Zn + O2 → 2ZnO

 

2) Не реагирует с водородом (из металлов только Щ и ЩЗ металлы взаимодействуют с водородом)

 

3) Реагирует с парами воды, т.е. при сильном нагревании, с образованием оксида:

Zn + H2O → ZnO + H2

 

4) Реагирует с твердыми щелочами и растворами щелочей с выделением водорода (также Be и Al):

Zn + 2NaOH(тв. ) → Na2ZnO2 + H2 (t)

Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2

 

5) Реагируют с галогенами, серой при нагревании:

Zn + Cl2 → ZnCl2

Zn + S → ZnS

 

6) Реагирует с кислотами-неокислителями, так как находится до водорода в ряду напряжений, с выделением водорода:

Zn + H2SO4 (р) → ZnSO4 + H2

 

8) Реагирует с кислотами-окислителями:

4Zn + 5H2SO4(к) → 4ZnSO4 + H2S + 4H2O

 

Так как Zn находится примерно в центре ряда напряжений, то в реакциях с азотной кислотой могут образовываться разные продукты:

Zn+4HNO3(к) → Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O.

Урок химии «Химические свойства металлов» | Химия



























Деятельность учителя

Деятельность обучающихся

  1. Организационный момент

 


Учитель приветствует обучающихся и гостей. (Слайд 1)


Создаёт эмоциональный настрой


 


-Здравствуйте ребята! Садитесь.


Я очень рада сегодня вас видеть, а также хочу поприветствовать наших гостей, которые смогли найти время, чтобы посетить наш урок.


 

 


 


 


 


Слушают учителя


Обучающиеся приветствуют учителя и гостей


 

Озвучивает критерии отметок


Для того чтобы получить сегодня хорошие отметки нужно активно работать в течение урока. Обратите внимание на слайд – «Заявка на оценку!», подумайте, какую оценку вы хотели бы сегодня получить. Заработанные баллы не забывайте фиксировать в листе самооценки


Критерии оценки


«5»- 12 баллов и выше;


«4» — 10 -11 баллов;


«3» -6-9 баллов;


менее 6 баллов – нужно поработать.


 


Вид деятельности Балл


За устный ответ


0-2


 


За ответ у доски


0-3


 


За выполнение лабораторного опыта №1 0-3


За выполнение лабораторного опыта №2 0-3


За активную работу в паре при закреплении знаний 0-3


 

 


 


 


Слушают учителя, подписывают лист самооценки

 


  1. Актуализация

Организует деятельность по актуализации знаний


 


— Свойства каких элементов мы рассматривали на прошлом уроке? (Металлов)


-В древности людям было известно всего 7 металлов. Их число соотносилось с числом известных тогда планет. Сатурн – свинец, Меркурий – ртуть, Марс – железо, Луна – серебро, Солнце – золото, Венера – медь, Юпитер – олово. Алхимики считали, что излучения этих планет рождают в недрах Земли металлы. Вы же уже знаете, намного больше алхимиков и сегодня мы продолжим разговор о металлах.

 


 


 


 


 


 


Слушают учителя


Отвечают на вопросы

 


  1. Изучение нового материала

 


Организует деятельность учащихся по установлению причинно-следственных связей (Слайд 2)


 


-Какие свойства металлов вы уже знаете, и от чего они зависят?


(Физические. В основном твёрдые, пластичные, ковкие, тепло и электропроводные, с металлическим блеском. Кристаллическая решётка – металлическая)

 


 


 


 


 


 


 


Отвечают на вопросы учителя


 

Предлагает сформулировать тему урока (Слайд 3)


 


-Посмотрите на изображения. Какие свойства металлов изображены на слайде?


(химические свойства)


-Назовите тему нашего урока.


 

 


 


 


Анализируют изображения на слайде


Предлагают тему урока

Предлагает сформулировать цель урока


 


Какую цель урока мы должны поставить?


(изучить химические свойства металлов)


 

 


 


Формулируют цель урока


 

Предлагает записать тему урока в тетрадь (Слайд4)


 


— Записываем тему урока «Химические свойства металлов»


Для работы нам понадобится учебник, откройте учебник §41, с. 144


 

 


Записывают тему урока в тетрадь, открывают учебник

Организует беседу


 


-Как вы думаете, какие свойства проявляют металлы в химических реакциях и почему?


(Металлы – восстановители, т.к. на внешнем энергетическом уровне небольшое число электронов)


 


-Каким образом изменяются металлические свойства металлов?


(По таблице Д.И.Менделеева. В группах справо налево, в периодах сверху – вниз химическая активность металлов возрастает. А так же по ряду напряжения металлов – самые активные металлы находятся в самом начале)

 


 


Слушают учителя


Отвечают на вопросы


 


 


 


Анализируют активность металлов по их положению в таблице Менделеева и в электрохимическом ряду напряжения металлов)

Ставит проблемную задачу, организует беседу


 


Давайте спрогнозируем химические свойства металлов (горение, с водородом, неметаллами и т. д)


 

 


 


Выдвигают предположения

Организует деятельность по получению новых знаний


 


-Я предлагаю провести исследование по изучению химических свойств металлов и в течение урока проверить ваши предположения.


Вы согласны?


-Хорошо, тогда начнём!!!


 

 


 


Слушают учителя


Отвечают на вопрос

 


Организует деятельность обучающихся по изучению взаимодействия металлов со сложными веществами (Слайд5)


 


-Записываем в тетради «Взаимодействие металлов с простыми веществами»


 

 


 


 


Записывают в тетрадь

Предположение №1 (Слайд 6)


Металлы взаимодействуют с кислородом.


 


Демонстрирует бенгальские огни


 


— Не так давно, мы с вами, во время празднования нового года, наблюдали за горением бенгальских огней. Эти красивые, завораживающие мгновения нам создаёт реакция горения порошка алюминия (или магния). В помещении, мы, конечно же, их зажигать не будем, а посмотрим видеоопыт.


 


Организует просмотр видеоопыта


 


-Внимание на экран.


— Прокомментируйте опыт, который вы просмотрели. Сделайте вывод, какие вещества образуются при взаимодействии металлов с кислородом?


(Алюминий горит в кислороде с образованием оксида)


 


Вызывает обучающегося к доске для записи уравнения реакции


 


— Предлагаю записать уравнение у доски и рассмотреть его с точки зрения ОВР


 


 


 


 


 


 


 


Конкретизирует знания о взаимодействии металлов с кислородом


-В зависимости от активности металлы по-разному взаимодействуют с кислородом. Активные – при обычных условиях (натрий хранят в запаянных сосудах или под слоем керосина), металлы средней активности медленно или при нагревании, а золото и платина не окисляются кислородом.


 

 


 


 


 


 


Слушают учителя, наблюдают за демонстрацией


 


 


 


 


 


Просмотр видеоопыта


Отмечают особенности


 


 


 


 


Обучающийся у доски записывает уравнение реакции, рассматривает его с точки зрения ОВР, обучающиеся делают записи в тетради


Формулируют вывод


 


 


 


Слушают учителя


 


 

Предположение № 2


 


  • взаимодействуют с серой. (Слайд 7)

 


Организует просмотр видеоопыта


 


-Внимание на экран.


Прокомментируйте опыт, который вы просмотрели.


(Натрий взаимодействует с серой с образованием сульфида натрия)


 


 


Вызывает обучающегося к доске для составления уравнения реакции


 


 


— Предлагаю записать уравнение у доски и рассмотреть его с точки зрения ОВР


 


 


 


 


 

 


 


 


 


 


 


Просмотр опыта


Отмечают особенности


 


 


 


Обучающийся у доски записывает уравнение реакции, рассматривает его с точки зрения ОВР, обучающиеся делают записи в тетради


Формулируют вывод


 

Предположение № 3


  • взаимодействуют с хлором. (Слайд 8)

 


Организует просмотр видеоопыта


-Внимание на экран.


Прокомментируйте опыт, который вы просмотрели. (Медь взаимодействует с хлором с образованием хлорида)


 


Вызывает обучающегося к доске для составления реакции


— Предлагаю записать уравнение у доски и рассмотреть его с точки зрения ОВР

 


 


 


 


Просмотр опыта


Отмечают особенности


 


 


Обучающийся у доски записывает уравнение реакции, рассматривает его с точки зрения ОВР, обучающиеся делают записи в тетради


Формулируют вывод


 

Предположение № 4


Металлы взаимодействуют с водородом (Слайд 9)


 


Организует поисковую беседу


 


Почему в таблице Д. И. Менделеева в строке «Летучие водородные соединения» в первых трёх группах отсутствуют обозначения? (Так как металлы данных групп с водородом образуют твёрдые вещества – с ионной химической связью)


 


Вызывает обучающегося к доске для составления реакции


— Предлагаю записать уравнение у доски


— Запишите уравнение реакции взаимодействия натрия с водородом


 


 


 


Предлагает сделать вывод по взаимодействию металлов с простыми веществами


— Итак, с какими же простыми веществами могут взаимодействовать металлы?


(Неметаллами: кислородом, серой, хлором, водородом)


 


-Молодцы, продолжаем работу.

 


 


 


 


 


Слушают учителя


 


Отвечают на вопрос


 


 


Обучающийся записывает уравнение реакции у доски


Формулируют вывод


 


 


 


 


 


Формулируют вывод


 


 


 


 

Организует физминутку


 


— Пришло время немного отдохнуть!


 


Мы все вместе улыбнемся,


Подмигнем слегка друг другу,


Вправо, влево повернемся (повороты влево- вправо)


И кивнем затем по кругу. (наклоны влево-вправо)


Все идеи победили,


Вверх взметнулись наши руки. (поднимают руки вверх- вниз)


Груз забот с себя стряхнули


И продолжим путь науки. (встряхнули кистями рук)


 

 


 


 


 


 


Выполняют упражнения

 


Организует деятельность обучающихся по изучению взаимодействия металлов со сложными веществами (Слайд 10)


 


-Записываем в тетради «Взаимодействие со сложными веществами»


 

 


 


 


 


Записывают в тетрадь

Предположение № 5


  • взаимодействуют с водой. (Слайд 11)

 


Организует демонстрацию опыта


Взаимодействие натрия с водой (с фенолфталеином)


-Прокомментируйте опыт, который вы просмотрели. Почему изменился цвет индикатора? Запишите уравнение химической реакции. (Цвет индикатора указывает на щелочную среду. Значит, образовался гидроксид натрия, выделяющийся газ — водород)


 


Приглашает обучающегося к доске записать реакцию


 


 


 


 


-А сейчас попробуйте записать уравнение реакции – взаимодействие цинка с водой, отличается ли оно от предыдущей реакции? (Менее активные металлы взаимодействуют с водой медленно или при нагревании с образованием оксидов).


 


Организует обсуждение результатов по записи уравнения химической реакции


-В чём отличие данных реакций? (Активность металлов влияет на продукты реакции)


 

 


 


 


 


Наблюдают за ходом химического эксперимента


Отмечают особенности


Формулируют вывод


 


Обучающийся записывает реакцию на доске, делает вывод о полученных продуктах


 


 


Работают в парах, записывают уравнение реакции


 


Сравнивают продукты реакций, делают выводы


 


 


 

Предположение № 6


  • взаимодействуют с кислотами. (Слайд 12)

 


Организует проведение лабораторного опыта, напоминает о правилах техники безопасности при работе с кислотами


 


 


— Работая в группе (по 4 человека – четвёрка) выполните задание №1 (инструктивная карточка).


 


Задание №1


 


В две чистые пробирки налейте 2-3 мл раствора соляной кислоты. В первую пробирку поместите кусочек медной проволоки, во вторую – 2-3 гранулы цинка. Что наблюдаете? Запишите уравнения соответствующих реакций, назовите продукты. Определите тип реакций. Сформулируйте вывод


(Цинк взаимодействует с кислотой, а медь нет, т.к. медь стоит в ряду активности металлов после водорода. Реакция замещения, продукты – соль и водород)


 


Организует обсуждение работы групп


 


-Предлагаю одному из вас представить результат работы группы у доски


 


 


— Хорошо! Теперь нам осталось проверить последнее предположение


 

 


 


 


 


 


 


Слушают инструктаж учителя


 


Работают в группе (по 4)


 


Проводят лабораторный опыт, наблюдают за протеканием реакций, записывают уравнения, делают вывод


 


 


 


 


Обучающийся сообщает результат работы группы у доски


 


 


 


 

Предположение № 7


  • взаимодействуют с солями. (Слайд 13)

 


Организует проведение лабораторного опыта


 


— Продолжая работать в группе (по 4 человека – четвёрка) выполните задание №2 (инструктивная карточка).


 


Задание №2


В чистую пробирку налейте 2-3 мл раствора сульфата меди. Поместите в раствор железную скрепку (канцелярскую кнопку). Что наблюдаете? Запишите уравнение химической реакции, определите её тип, назовите продукты реакции.


 


 


 


 


 


 


Организует обсуждение работы групп


 


-Предлагаю одному из вас представить результат работы группы у доски


(На железе восстановилась медь. Реакция замещения, продукты – соль (сульфат железа) и металл (медь))


 


— Что помогает вам определить — может ли один металл, вытеснить другой из его соли? (металл, находящийся левее в электрохимическом ряду напряжений, может вытеснить из растворов или расплавов солей металл, находящийся правее).


 


Предлагает записать правило взаимодействия металлов с солями


 


— Запишите правило взаимодействия металлов с солями из учебника, страница 146.


 


Предлагает сделать вывод по взаимодействию металлов со сложными веществами


— Итак, с какими же сложными веществами могут взаимодействовать металлы?


(кислотами, солями, возможность протекания химических реакций определять по ряду активности металлов)


 


 

 


 


 


 


 


Слушают инструктаж учителя


 


 


Работают в группе (по 4)


 


Проводят лабораторный опыт, наблюдают за протеканием реакций, записывают уравнения, делают вывод


 


 


Обучающийся сообщает результат работы группы у доски


 


 


 


Слушают учителя, отвечают на вопрос


 


 


 


 


Записывают правило

  1. Закрепление

 

Организует работу в парах по закреплению материала (Слайд 14,15)


 


— Ваши предположения подтвердились. Сейчас посмотрим как вы усвоили материал!


 


— Работая в парах, выполните задание на карточке, обсудите возможность взаимодействия предложенных металлов с различными веществами.


 


Задание


В соответствующих графах таблицы поставьте знак «+» где реакции практически осуществимы (см.табл.28, стр.146)


Реагирующие вещества Металлы


K Mg Cu Ag


O2 + + + —


H2O + + — —


HCl + + — —


FeSO4 — + — —


 


 


— Назовите возможные реакции, дайте пояснение.


 


 


 


 


Демонстрирует опыт


— Предскажите результат опыта.


— Что произойдёт с данным металлическим изделием при помещении его в раствор серной кислоты? ( Золотое изделие помещается в серную кислоту)


(реакции нет, т. к. золото в электрохимическом ряду правее водорода)


 


 


Делает вывод о химических свойствах в стихах


 


Они расходятся, как в море корабли,

И целые союзы заключают.

Металл бывает очень многолик —

Во многие реакции вступает:

С кислородом, водой, щелочами.

И, конечно же, с солями.

Не признают металлы водород:

При встрече вытесняют из кислот.

Металл всегда восстановитель,


Так называемый «строитель».

 


 


 


Слушают учителя


 


Работают в парах


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


Озвучивают результат работы, делают выводы


 


 


 


 


 


Прогнозируют результат опыта


Наблюдают за демонстрацией опыта


Делают вывод


 


 


 


Формулируют вывод


 


 


 


 


 


Слушают учителя

  1. Домашнее задание (Слайд 16)

— А сейчас давайте запишем домашнее задание


 


Комментирует домашнее задание


Изучить параграф 41, выполнить у. 2,


у.3 (задача) — дополнительно-для сдающих ОГЭ


 


 


 


 


 

 


Слушают учителя, записывают задание в дневник

  1. Подведение итогов

Предлагает провести самооценку (Слайд 17)


-Суммируйте свои баллы и оцените себя.


Надеюсь, что вы смогли все справиться с предложенными заданиями, а сейчас давайте запишем домашнее задание


Подводит итог урока


Итак, ребята, давайте подведём итог нашего урока.


Запишите, пожалуйста, в тетради свой личный результат.


o сегодня я узнал…


o было трудно…


o я понял, что…


o я научился…


o я смог…


o было интересно узнать, что…


o меня удивило…


o мне захотелось…


 

 


Суммируют полученные баллы


 


 


 


 


 


Формулируют и озвучивают личный результат


 


 


 


 

Предлагает нескольким обучающимся озвучить личный результат


 


Оценивает работу обучающихся


 


В течение всего урока мы изучали химические свойства металлов.


Мне понравилось работать с вами на уроке, особенно хочу отметить …, они получают «5», ……………….. «4», остальным есть возможность дома ещё поработать над данными вопросами.


 


 


— Огромное спасибо Вам ребята, за урок!!!


Если осталось время – самооценка «Гора успеха»


Поднимите руки те кто чувствует, что он находится на первой ступеньке – «ничего не понял», теперь кто на второй – «всё понял», на третьей – «всё понял, могу помочь другим»!


Самооценка «Гора успеха»


 


 


 


 


 


Слушают учителя

Общие химические свойства металлов. — Абросимова Елена Владимировна учитель химии и биологии

I. Реакции с кислотами                                        

1)    Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений до H взаимодействую с растворами кислот, при этом образуются соль и Н2:

 

1.  Mg0 + 2HCl ®  Mg+2Cl2 + H20­

        (Mg0 + 2H+ ® Mg2++ H20­)

2. 2Al0+ 6HCl ® 2AlCl3 + 3H20­

        (2Al0 + 6H+ ® 2Al3+ + 3H20­)

3. 6Na0 + 2H3PO4 ® 2Na3+1PO4 + 3H2­

        (6Na0 + 6H+ ®  6Na+ + 3H20­)

 

Взаимодействие металлов с кислотами-окислителями (концентрированной серной и азотной кислотами) смотри в разделах: «окислительно-восстановительные реакции», «серная кислота», «азотная кислота».

 

II. Взаимодействие с водой

 

1)    Активные (щелочные и щелочноземельные металлы) взаимодействуют с водой с образованием  растворимого основания и Н2:

 

1. 2Na0 + 2H2O ® 2Na+1OH + H20­

        (2Na0 + 2H2O ® 2Na1+ + 2OH1- + H20­)

2. Ca0 + 2H2O ® Ca+2(OH)2 + H20­

        (Ca0 + 2H2O ® Ca2+ + 2OH1- + H20­)

 

2)    Металлы средней активности окисляются водой при нагревании до оксида:

 

Zn0 + H2O  –t°®  Zn+2O + H02­

 

3)    Неактивные (Au, Ag, Pt) — не реагируют.

 

III. Взаимодействие металлов с растворами солей

   Вытеснение более активными металлами менее активных металлов из растворов их солей 

    (каждый предыдущий вытесняет последующий металл из раствора его соли):

 

1. Cu0 + Hg+2Cl2 ® Hg0 + Cu+2Cl2

        (Cu0 + Hg2+ ®  Cu2+ + Hg0)

2. Fe0 + Cu+2SO4 ® Cu0 + Fe+2SO4

        (Fe0 + Cu2+ ® Cu0 + Fe2+)

Нельзя использовать для реакции и получать в ходе реакции щелочные и щелочноземельные металлы (Li, Na, K, Ca, Ba), так как они взаимодействуют в первую очередь с водой раствора!

Металл, все о металле, свойства металлов

Металл (название происходит от лат. metallum — шахта) — один из классов элементов, которые, в отличие от неметаллов (и металлоидов), обладают характерными металлическими свойствами. Металлами являются большинство химических элементов (примерно 80 %). Самым распространенным металлом в земной коре является алюминий.
Металлы — суть светлые тела, которые ковать можно. (Михаил Васильевич Ломоносов)
 
Некоторые металлы
Щелочные металлы:  Литий, Натрий, Калий
Щелочноземельные металлы: Бериллий, Магний, Кальций
Переходные металлы: Железо, Платина
Другие металлы: Алюминий, Свинец, Медь, Цинк
 
Металлургия — совокупность связанных между собой отраслей и стадий производственного процесса от добычи сырья до выпуска готовой продукции — черных и цветных металлов и их сплавов.

К черным металлам относят железо, марганец и хром. Все остальные — цветные. По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно делят на тяжелые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и легкие (алюминий, титан, магний).

 
Большая часть металлов присутствует в природе в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические вещества. 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 черных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов). Исключением можно назвать около 16 элементов: т. н. благородные металлы (золото, серебро и др.), и некоторые другие (например, ртуть, медь), которые присутствуют без примесей. Золото, серебро и платина относятся также к драгоценным металлам. Кроме того, в малых количествах они присутствуют в морской воде, растениях, живых организмах (играя при этом важную роль).
 
Характерные свойства металлов
  • Металлический блеск
  • Хорошая электропроводность
  • Возможность легкой механической обработки (например, пластичность)
  • Высокая плотность
  • Высокая температура плавления
  • Большая теплопроводность
  •  
    Физические свойства металла
    Все металлы (кроме ртути) тверды при нормальных условиях. Температуры плавления лежат в диапазоне от 39 °C (ртуть) до 3410 °C (вольфрам). В зависимости от их плотности, металлы делят на легкие (плотность 0,53 ч 5 г/смі) и тяжелые (5 ч 22,5 г/смі). Металлы тонут
     
    Механические свойства металла
    Это способность металлов подвергаться различным способам механической обработки.
     
    Микроскопическое строение металла
    Характерные свойства металлов можно понять, исходя из их внутреннего строения. Все они имеют слабую связь электронов внешнего энергетического уровня (другими словами, валентных электронов) с ядром. Благодаря этому созданная разность потенциалов в проводнике приводит к лавинообразному движению электронов (называемых электронами проводимости) в кристаллической решетке. Совокупность таких электронов часто называют электронным газом. Вклад в теплопроводность, помимо электронов, дают фононы (колебания решетки). Пластичность обусловлена малым энергетическим барьером для движения дислокаций и сдвига кристаллографических плоскостей. Твердость можно объяснить большим числом структурных дефектов (междоузельные атомы, вакансии и др.).

    Из-за легкой 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 твердых телах с достаточной симметрией уровни энергии электронов отдельных атомов перекрываются и образуют разрешенные зоны, причем зона, образованная валентными электронами, называется валентной 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 ее полного заполнения.

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

    Та же высокая подвижность электронов приводит и к высокой теплопроводности, а также к способности зеркально отражать электромагнитное излучение (что и придает металлам характерный блеск).

     
    Применение металлов
     
    Конструкционные материалы
    Металлы и их сплавы — один их главных конструкционных материалов современной цивилизации. Это определяется прежде всего их высокой прочностью, однородностью и непроницаемостью для жидкостей и газов. Кроме того, меняя рецептуру сплавов, можно менять их свойства в очень широких пределах.
     
    Электротехнические материалы
    Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п.).
     
    Инструментальные материалы
    Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном это инструментальные стали и твердые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика.

    Химические свойства простых веществ

    Химические свойства металлов

    Металл + Кислород

    С кислородом большинство металлов образует оксиды — амфотерные и основные:

    • 4Li + O2= 2Li2O
    • 4Al + 3O2 = 2Al2O3

    Щелочные металлы, за исключением лития, образуют пероксиды:

    Металл + галогены

    С галогенами металлы образуют соли галогеноводородных кислот:

    Металл + Водород

    С водородом самые активные металлы образуют ионные гидриды — солеподобные вещества, в которых водород имеет степень окисления -1.

    Металл + Сера

    С серой металлы образуют сульфиды — соли сероводородной кислоты

    Металл + Азот

    С азотом некоторые металлы образуют нитриды, реакция практически всегда протекает при нагревании

    Металл + Углерод

    С углеродом образуются карбиды

    Металл + Фосфор

    С фосфором — фосфиды

    Металл + вода

    С водой — гидроксиды. Активные металлы (щелочные металлы) взаимодействуют с водой при обычных условиях с образованием гидроксидов и выделением водорода

    • 2Nа + 2Н2О = 2NаОН + Н2
    • Са + 2Н2О = Са(ОН)2 + Н2

    Химические свойства неметаллов

    Взаимодействие с металлами.  В этих случаях неметаллы проявляют окислительные свойства, они принимают электроны, образуя отрицательно заряженные частицы.

    • 2Na + Cl2 = 2NaCl
    • Fe + S = FeS
    • 6Li + N2 = 2Li3N
    • 2Ca + O2 = 2CaO

    Взаимодействие с другими неметаллами. Взаимодействуя с водородом, большинство неметаллов проявляет окислительные свойства, образуя летучие водородные соединения — ковалентные гидриды.

    • 3h3 + N2 = 2Nh4
    • h3 + Br2 = 2HBr

    Взаимодействуя с кислородом, все неметаллы, кроме фтора, проявляют восстановительные свойства.

    • S + O2 = SO2
    • 4P + 5O2 = 2P2O5

    При взаимодействии с фтором фтор является окислителем, а кислород — восстановителем.

    Неметаллы взаимодействуют между собой: более электроотрицательный металл играет роль окислителя, менее электроотрицательный — роль восстановителя.

    • S + 3F2 = SF6
    • C + 2Cl2 = CCl4

    Полезные ссылки

    Источник материала

    Химические свойства металлов | Методическая разработка по химии (9 класс):

    Открытый урок по теме «Химические свойства металлов»

    9 класс

    1. Приветствие
    2. Попробуем вспомнить, о чём мы говорили с вами на предыдущем уроке

    Видеоролик

    мультфильм «Приключение Искорки и ее друзей. Волшебный металл»

    1. Вопрос: так что же мы изучали на прошлом уроке?  (Физические свойства металлов)
    2. Выполним интерактивное задание «Физические свойства металлов».
    3. Металлов много есть, но дело не в количестве

    В команде работящей металлической

    Такие мастера, такие личности!

    Преуменьшать нам вовсе не пристало

    Заслуги безусловные металлов

    Перед египтянином, древним греком

    И каждым современным человеком!

    Металлы очень важны в нашей жизни, их применяют в самых разных отраслях. Очень широко используют соединения металлов! И это не случайно! Металлы обладают не только разнообразными физическими, но и химическими свойствами! И сегодня наш урок  и будет посвящен изучению общих химических свойств металлов!

    Презентация: Слайд 1

    Химические свойства металлов (запись в тетрадь)

    Слайд 2

    Цель: Рассмотреть общие химические свойства металлов

    Задачи урока:

    1. Охарактеризовать важнейшие химические свойства металлов;
    2. На примере реакций, характеризующих химические свойства, повторить окислительно-восстановительные  реакции;
    3. Продолжить формирование умения работать с лабораторным оборудованием.

    Мы должны к заключению урока:

    • знать общие химические свойства металлов;
    • уметь записывать уравнения реакций, характеризующие химические свойства металлов;
    • получить навыки проведения химических реакций.
    1. Металлы хорошо реагируют с простыми веществами: с кислородом, серой, хлором.

    Посмотрим взаимодействие магния с кислородом.

    Опыт: горение магния

    Перед вами лежит карточка: найдите задание1 ( 1 чел. у доски)

    Слайд 3

    Металлы вступают в реакцию с простыми веществами: кислородом, хлором, серой и другими.

    Взаимодействуя с кислородом:

    1. Ме I группы главной подгруппы (искл. Li) образуют пероксиды

    Ме + О2 🡪 Me2O2

    2. Остальные Ме образуют оксиды

    Ме + O2 🡪 MexOy

    1. Так же многие металлы вступают в реакцию со сложными веществами.

    Найдите задание 2. Проведите опыт – взаимодействие с кислотами. На подносе в пробирках находятся гранула цинка и медная проволока. Добавьте в обе пробирки немного соляной кислоты. Что наблюдаете?

    Какой можно сделать вывод, исходя из опыта?

    Запишите уравнение реакции.

    Слайд 4 – задание 2

    1. Найдите ошибки в уравнениях электронного баланса:

    Zn + HCl 🡪 ZnCl2 + h3

    Zn0 + 2e 🡪 Zn+2

    2H+1 – 2e 🡪 h30

    2

    1

    1

    Верно ли определены окислитель и восстановитель? Поясните ответ.

    Zn – окислитель;

    HCl – восстановитель за счёт Cl-1

    Слайд 5 — проверка

    Zn + 2HCl 🡪 ZnCl2 + h3

    Zn0 — 2e 🡪 Zn+2

    2H+1 + 2e 🡪 h30

    2

    1

    1

    Zn – восстановитель;

    HCl – окислитель за счёт H+1

    1. Почему щелочные металлы не реагируют с кислотами?
    2. Проблемный вопрос:
    3. Дан натрий и раствор соляной кислоты. Как будет протекать реакция между этими двумя веществами. Составьте уравнение реакций:

            

    1. Взаимодействие металлов с водой – опыт 

    Слайд 6 – задание 3

    Na + h3O 🡪 NaOH + h3

    Слайд 7

    Na + h3O 🡪 NaOH + h3

    Na0  — ?   🡪 Na

    H   + ?   🡪 h30

    ?

    ?

    ?

    Na –

    h3O –

    Слайд 8

    А) Щелочные металлы и щелочноземельные Ca и Ba c водой образуют гидроксиды соответствующих металлов и водород!

            

    Б) Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Pb с водой реагируют при нагревании с образованием оксидов металлов и водорода.

    В) Cu, Ag, Au с водой не реагируют

    Слайд 9

    1. Взаимодействие металлов с растворами солей

    Fe + CuSO4 (раствор)🡪 ?

    Cu + MgCl2 (раствор) 🡪 ?

    Слайд 10 – задание 4

    Fe + CuSO4 🡪 Cu + FeSO4

    Ме, вступающий в реакцию должен быть более активным, чем тот Ме , который образуется.

    Сu + MgCl2 🡪

    Слайд 11

    Вывод!!! По схеме вписать в кружочки!

    В качестве закрепления изученного материала поработаем с пультами.

    Переверните  карточку. Проведем быстрый опрос.

    Тест (работа с пультами)

    Тема «Металлы их физические и химические свойства»

    Согласны ли вы с утверждением?

    Если согласны, нажмите

    Если не согласны, нажмите

    1. Все металлы восстановители;
    2. Ртуть хорошо реагирует с раствором соляной кислоты, выделяя водород;
    3. Металлы имеют на внешнем энергетическом уровне мало электронов;
    4. Цинк, реагируя с водой, образует щёлочь  и вытесняет водород;
    5. Металлы обладают электропроводностью и теплопроводностью;
    6. Пластичность алюминия используют при изготовлении фольги;
    7. Натрий при реакции с кислородом образует оксид.

    Если успеваем, то интерактивное задание.

    Вопросы: Задайте вопросы друг другу по изученной теме.

    1. Откройте дневник и запишите домашнее задание:

    & 10 учить;

    1. уровень: составить уравнения реакций, отражающие свойства  цинка.
    2. уровень: расставить коэффициенты методом электронного баланса

    Химические свойства металлов IIA группы (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra).

    IIA группа содержит только металлы – Be (бериллий), Mg (магний), Ca (кальций), Sr (стронций), Ba (барий) и Ra (радий). Химические свойства первого представителя этой группы — бериллия — наиболее сильно отличаются от химических свойств остальных элементов данной группы. Его химические свойства во многом даже более схожи с алюминием, чем с остальными металлами IIA группы (так называемое «диагональное сходство»). Магний же по химическим свойствами тоже заметно отличается от Ca, Sr, Ba и Ra, но все же имеет с ними намного больше сходных химических свойств, чем с бериллием. В связи со значительным сходством химических свойств кальция, стронция, бария и радия их объединяют в одно семейство, называемое щелочноземельными металлами.

    Все элементы IIA группы относятся к s-элементам, т.е. содержат все свои валентные электроны на s-подуровне. Таким образом, электронная конфигурация внешнего электронного слоя всех химических элементов данной группы имеет вид ns2 , где n – номер периода, в котором находится элемент.

    Вследствие особенностей электронного строения металлов IIA группы, данные элементы, помимо нуля, способны иметь только одну единственную степень окисления, равную +2. Простые вещества, образованные элементами IIA группы, при участии в любых химических реакциях способны только окисляться, т.е. отдавать электроны:

    Ме0 – 2e → Ме+2

    Кальций, стронций, барий и радий обладают крайне высокой химической активностью. Простые вещества, образованные ими, являются очень сильными восстановителями. Также сильным восстановителем является магний. Восстановительная активность металлов подчиняется общим закономерностям периодического закона Д.И. Менделеева и увеличивается вниз по подгруппе.

    Взаимодействие с простыми веществами

    с кислородом

    Без нагревания бериллий и магний не реагируют ни с кислородом воздуха, ни с чистым кислородом ввиду того, что покрыты тонкими защитными пленками, состоящими соответственно из оксидов BeO и MgO. Их хранение не требует каких-либо особых способов защиты от воздуха и влаги, в отличие от щелочноземельных металлов, которые хранят под слоем инертной по отношению к ним жидкости, чаще всего керосина.

    Be, Mg, Ca, Sr при горении в кислороде образуют оксиды состава MeO, а Ba – смесь оксида бария (BaO) и пероксида бария (BaO2):

    2Mg + O2 = 2MgO

    2Ca + O2 = 2CaO

    2Ba + O2 = 2BaO

    Ba + O2 = BaO2

    Следует отметить, что при горении щелочноземельных металлов и магния на воздухе побочно протекает также реакция этих металлов с азотом воздуха, в результате которой, помимо соединений металлов с кислородом, образуются также нитриды c общей формулой Me3N2.

    с галогенами

    Бериллий реагирует с галогенами только при высоких температурах, а остальные металлы IIA группы — уже при комнатной температуре:

    Мg + I2 = MgI2иодид магния

    Са + Br2 = СаBr2 бромид кальция

    Ва + Cl2 = ВаCl2хлорид бария

    с неметаллами IV–VI групп

    Все металлы IIA группы реагируют при нагревании со всеми неметаллами IV–VI групп, но в зависимости от положения металла в группе, а также активности неметаллов требуется различная степень нагрева. Поскольку бериллий является среди всех металлов IIA группы наиболее химически инертным, при проведении его реакций с неметаллами требуется существенно большая температура.

    Следует отметить, что при реакции металлов с углеродом могут образовываться карбиды разной природы. Различают карбиды, относящиеся к метанидам и условно считающимися производными метана, в котором все атомы водорода замещены на металл. Они так же, как и метан, содержат углерод в степени окисления -4, и при их гидролизе или взаимодействии с кислотами-неокислителями одним из продуктов является метан. Также существует другой тип карбидов – ацетилениды, которые содержат ион C22-, фактически являющийся фрагментом молекулы ацетилена. Карбиды типа ацетиленидов при гидролизе или взаимодействии с кислотами-неокислителями образуют ацетилен как один из продуктов реакции. То, какой тип карбида – метанид или ацетиленид — получится при взаимодействии того или иного металла с углеродом, зависит от размера катиона металла. С ионами металлов, обладающих малым значением радиуса, образуются, как правило, метаниды, с ионами более крупного размера – ацетилениды. В случае металлов второй группы метанид получается при взаимодействии бериллия с углеродом:

    Остальные металлы II А группы образуют с углеродом ацетилениды:

    С кремнием металлы IIA группы образуют силициды — соединения вида Me2Si, с азотом – нитриды (Me3N2), фосфором – фосфиды (Me3P2):

    с водородом

    Все щелочноземельные металлы реагируют при нагревании с водородом. Для того чтобы магний прореагировал с водородом, одного нагрева, как в случае со щелочноземельными металлами, недостаточно, требуется, помимо высокой температуры, также и повышенное давление водорода. Бериллий не реагирует с водородом ни при каких условиях.

    Взаимодействие со сложными веществами

    с водой

    Все щелочноземельные металлы активно реагируют с водой с образованием щелочей (растворимых гидроксидов металлов) и водорода. Магний реагирует с водой лишь при кипячении вследствие того, что при нагревании в воде растворяется защитная оксидная пленка MgO. В случае бериллия защитная оксидная пленка очень стойкая: с ним вода не реагирует ни при кипячении, ни даже при температуре красного каления:

    c кислотами-неокислителями

    Все металлы главной подгруппы II группы реагируют с кислотами-неокислителями, поскольку находятся в ряду активности левее водорода. При этом образуются соль соответствующей кислоты и водород. Примеры реакций:

    Ве + Н2SO4(разб. ) = BeSO4 + H2

    Mg + 2HBr = MgBr2 + H2

    Ca + 2CH3COOH = (CH3COO)2Ca + H2

    c кислотами-окислителями
    − разбавленной азотной кислотой

    С разбавленной азотной кислотой реагируют все металлы IIA группы. При этом продуктами восстановления вместо водорода (как в случае кислот-неокислителей) являются оксиды азота, преимущественно оксид азота (I) (N2O), а в случае сильно разбавленной азотной кислоты – нитрат аммония (NH4NO3):

    4Ca + 10HNO3(разб.) = 4Ca(NO3)2 + N2O↑ + 5H2O

    4Mg + 10HNO3(сильно разб.) = 4Mg(NO3)2 + NН4NO3 + 3H2O

    − концентрированной азотной кислотой

    Концентрированная азотная кислота при обычной (или низкой) температуре пассивирует бериллий, т. е. в реакцию с ним не вступает. При кипячении реакция возможна и протекает преимущественно в соответствии с уравнением:

    Магний и щелочноземельные металлы реагируют с концентрированной азотной кислотой с образованием большого спектра различных продуктов восстановления азота.

    − концентрированной серной кислотой

    Бериллий пассивируется концентрированной серной кислотой, т.е. не реагирует с ней в обычных условиях, однако реакция протекает при кипячении и приводит к образованию сульфата бериллия, диоксида серы и воды:

    Be + 2H2SO4 → BeSO4 + SO2↑+ 2H2O

    Барий также пассивируется концентрированной серной кислотой вследствие образования нерастворимого сульфата бария, но реагирует с ней при нагревании, сульфат бария растворяется при нагревании в концентрированной серной кислоте благодаря его превращению в гидросульфат бария.

    Остальные металлы главной IIA группы реагируют с концентрированной серной кислотой при любых условиях, в том числе на холоду. Восстановление серы происходит преимущественно до сероводорода:

    4Mg + 5H2SO4(конц.) = 4MgSO4 + H2S↑ + 4H2O

    с щелочами

    Магний и щелочноземельные металлы со щелочами не взаимодействуют, а бериллий легко реагирует как растворами щелочей, так и с безводными щелочами при сплавлении. При этом при осуществлении реакции в водном растворе в реакции участвует также и вода, а продуктами являются тетрагидроксобериллаты щелочных или щелочноземельных металлов и газообразный водород:

    Be + 2KOH + 2H2O = H2↑ + K2[Be(OH)4] — тетрагидроксобериллат калия

    При осуществлении реакции с твердой щелочью при сплавлении образуются бериллаты щелочных или щелочноземельных металлов и водород

    Be + 2KOH = H2↑+ K2BeO2бериллат калия

    с оксидами

    Щелочноземельные металлы, а также магний могут восстанавливать менее активные металлы и некоторые неметаллы из их оксидов при нагревании, например:

    Метод восстановления металлов из их оксидов магнием называют магниетермией.

    7.6: Металлы, неметаллы и металлоиды

    1. Последнее обновление
    2. Сохранить как PDF
    1. Металлы
      1. Физические свойства металлов
      2. Химические свойства металлов
    2. Неметаллы
      1. Физические свойства неметаллов
      2. Химические свойства неметаллов
    3. Металлоиды
    4. Тенденции изменения металлических и неметаллических характеристик
    5. Атрибуция

    Цели обучения

    • Чтобы понять основные свойства, отделяющие металлы от неметаллов и металлоидов

    Элемент — это простейшая форма материи, которую невозможно разделить на более простые вещества или построить из более простых веществ обычными химическими или физическими методами. Нам известно 118 элементов, из которых 92 встречаются в природе, а остальные были приготовлены искусственно. Элементы далее классифицируются на металлы, неметаллы и металлоиды на основе их свойств, которые коррелируют с их размещением в периодической таблице.

    Металлические элементы Неметаллические элементы
    Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Характеристические свойства металлических и неметаллических элементов:
    Отличительный блеск (блеск) Бесцветный, разные цвета
    Ковкий и пластичный (гибкий) в твердом состоянии Хрупкое, твердое или мягкое
    Проводить тепло и электричество Плохие проводники
    Оксиды металлов основные, ионные Неметаллические оксиды кислотные, ковалентные
    Образует катионы в водном растворе Образует анионы, оксианионы в водном растворе

    Металлы

    За исключением водорода, все элементы, которые образуют положительные ионы, теряя электроны во время химических реакций, называются металлами. Таким образом, металлы являются электроположительными элементами с относительно низкой энергией ионизации. Они отличаются ярким блеском, твердостью, способностью резонировать со звуком и отлично проводят тепло и электричество. При нормальных условиях металлы являются твердыми телами, за исключением ртути.

    Физические свойства металлов

    Металлы блестящие, пластичные, пластичные, хорошо проводят тепло и электричество. Другие свойства включают:

    • Состояние : Металлы представляют собой твердые вещества при комнатной температуре, за исключением ртути, которая находится в жидком состоянии при комнатной температуре (в жаркие дни галлий находится в жидком состоянии).
    • Блеск : Металлы обладают свойством отражать свет от своей поверхности и могут быть отполированы, например, золотом, серебром и медью.
    • Ковкость: Металлы обладают способностью противостоять ударам молотком и могут быть превращены в тонкие листы, известные как фольга. Например, кусок золота размером с кубик сахара можно растолочь в тонкий лист, которым будет покрываться футбольное поле.
    • Пластичность: Металлы можно втягивать в проволоку. Например, 100 г серебра можно протянуть в тонкую проволоку длиной около 200 метров.
    • Твердость: Все металлы твердые, кроме натрия и калия, которые мягкие и поддаются резке ножом.
    • Валентность: Металлы обычно имеют от 1 до 3 электронов на внешней оболочке их атомов.
    • Проводимость : Металлы являются хорошими проводниками, потому что у них есть свободные электроны. Серебро и медь — два лучших проводника тепла и электричества. Свинец — самый плохой проводник тепла. Висмут, ртуть и железо также являются плохими проводниками
    • Плотность : Металлы имеют высокую плотность и очень тяжелые.Иридий и осмий имеют самую высокую плотность, а литий — самую низкую.
    • Точки плавления и кипения : Металлы имеют высокие температуры плавления и кипения. Вольфрам имеет самые высокие температуры плавления и кипения, а ртуть — самые низкие. Натрий и калий также имеют низкие температуры плавления.

    Химические свойства металлов

    Металлы — это электроположительные элементы, которые обычно образуют основных или амфотерных оксидов с кислородом.Другие химические свойства включают:

    • Электроположительный характер : Металлы имеют тенденцию к низкой энергии ионизации, и обычно теряют электроны (т.е. окисляются ), когда они подвергаются химическим реакциям реакциям Обычно они не принимают электроны. Например:
      • Щелочные металлы всегда 1 + (теряют электрон в s подоболочке)
      • Щелочноземельные металлы всегда 2 + (теряют оба электрона в подоболочке с )
      • Ионы переходных металлов не следуют очевидной схеме, 2 + является обычным (теряют оба электрона в подоболочке s ), и также наблюдаются 1 + и 3 +

    \ [\ ce {Na ^ 0 \ rightarrow Na ^ + + e ^ {-}} \ label {1. {-}} \ label {1.3} \ nonumber \]

    Соединения металлов с неметаллами имеют тенденцию быть ионными по природе. Большинство оксидов металлов являются основными оксидами и растворяются в воде с образованием гидроксидов металлов :

    \ [\ ce {Na2O (s) + h3O (l) \ rightarrow 2NaOH (aq)} \ label {1.4} \ nonumber \]

    \ [\ ce {CaO (s) + h3O (l) \ rightarrow Ca (OH) 2 (aq)} \ label {1.5} \ nonumber \]

    Оксиды металлов проявляют свою основную химическую природу, реагируя с кислотами с образованием солей металла и воды:

    \ [\ ce {MgO (s) + HCl (водн.) \ Rightarrow MgCl2 (водн.) + H3O (l)} \ label {1.{2 -} \), следовательно, \ (Al_2O_3 \).

    Пример \ (\ PageIndex {2} \)

    Вы ожидаете, что он будет твердым, жидким или газообразным при комнатной температуре?

    Решения

    Оксиды металлов обычно твердые при комнатной температуре

    Пример \ (\ PageIndex {3} \)

    Напишите вычисленное химическое уравнение реакции оксида алюминия с азотной кислотой:

    Решение

    Оксид металла + кислота -> соль + вода

    \ [\ ce {Al2O3 (s) + 6HNO3 (вод. ) \ Rightarrow 2Al (NO3) 3 (вод.) + 3h3O (l)} \ nonumber \]

    Неметаллы

    Элементы, которые стремятся получить электроны с образованием анионов в ходе химических реакций, называются неметаллами.Это электроотрицательные элементы с высокими энергиями ионизации. Они не блестящие, хрупкие и плохо проводят тепло и электричество (кроме графита). Неметаллы могут быть газами, жидкостями или твердыми телами.

    Физические свойства неметаллов

    • Физическое состояние : Большинство неметаллов существует в двух из трех состояний вещества при комнатной температуре: газах (кислород) и твердых телах (углерод). Только бром существует в жидком виде при комнатной температуре.
    • Неэластичный и ковкий : Неметаллы очень хрупкие, их нельзя свернуть в проволоку или растолочь в листы.
    • Проводимость : Они плохо проводят тепло и электричество.
    • Блеск: Они не имеют металлического блеска и не отражают свет.
    • Точки плавления и кипения : Точки плавления неметаллов на обычно на ниже, чем у металлов, но сильно варьируются.
    • Семь неметаллов существуют при стандартных условиях в виде двухатомных молекул : \ (\ ce {h3 (g)} \), \ (\ ce {N2 (g)} \), \ (\ ce {O2 (g) } \), \ (\ ce {F2 (g)} \), \ (\ ce {Cl2 (g)} \), \ (\ ce {Br2 (l)} \), \ (\ ce {I2 ( s)} \).

    Химические свойства неметаллов

    Неметаллы имеют тенденцию получать электроны или делиться электронами с другими атомами. Они имеют электроотрицательный характер. Неметаллы, вступая в реакцию с металлами, имеют тенденцию приобретать электроны (обычно достигают электронной конфигурации благородного газа) и становятся анионами :

    \ [\ ce {3Br2 (l) + 2Al (s) \ rightarrow 2AlBr3 (s)} \ nonumber \]

    Соединения, полностью состоящие из неметаллов, являются ковалентными веществами.Обычно они образуют кислые или нейтральные оксиды с кислородом, которые растворяются в воде с образованием кислот:

    \ [\ ce {CO2 (г) + h3O (l)} \ rightarrow \ underset {\ text {углекислота}} {\ ce {h3CO3 (aq)}} \ nonumber \]

    Как вы, возможно, знаете, газированная вода имеет слабокислую (угольную) кислоту.

    Оксиды неметаллов могут соединяться с основаниями с образованием солей.

    \ [\ ce {CO2 (г) + 2NaOH (водн.) \ Rightarrow Na2CO3 (водн.) + H3O (l)} \ nonumber \]

    Металлоиды

    Металлоиды обладают промежуточными свойствами между металлами и неметаллами.Металлоиды используются в полупроводниковой промышленности. Все металлоиды твердые при комнатной температуре. Они могут образовывать сплавы с другими металлами. Некоторые металлоиды, такие как кремний и германий, при определенных условиях могут действовать как электрические проводники, поэтому их называют полупроводниками. Кремний, например, выглядит блестящим, но не является ни ковким, ни пластичным ( хрупкий, — характеристика некоторых неметаллов). Это гораздо более слабый проводник тепла и электричества, чем металлы.Физические свойства металлоидов, как правило, металлические, но их химические свойства, как правило, неметаллические. Степень окисления элемента в этой группе может колебаться от +5 до -2, в зависимости от группы, в которой он находится.

    Таблица \ (\ PageIndex {2} \): элементы, разделенные на металлы, неметаллы и металлоиды.
    Металлы Неметаллы Металлоиды
    Золото Кислород Кремний
    Серебро Углерод Бор
    Медь Водород Мышьяк
    Утюг Азот Сурьма
    Меркурий Сера Германий
    цинк фосфор

    Тенденции в металлическом и неметаллическом характере

    Металлический характер является наиболее сильным для элементов в самой левой части периодической таблицы и имеет тенденцию к уменьшению при движении вправо в любой период (неметаллический характер усиливается с увеличением значений электроотрицательности и энергии ионизации). Внутри любой группы элементов (столбцов) металлический характер увеличивается сверху вниз (значения электроотрицательности и энергии ионизации обычно уменьшаются по мере продвижения вниз по группе). Эта общая тенденция не обязательно наблюдается с переходными металлами.

    Авторы и ссылки

    Свойства металлов и неметаллов — Металлы и неметаллы — Eduqas — GCSE Chemistry (Single Science) Revision — Eduqas

    Металлы расположены в левой части периодической таблицы, а неметаллы — в правой .

    Физические свойства

    В таблице приведены некоторые типичные свойства металлов и неметаллов.

    Хорошие проводники электричества Ковкий и пластичный
    Металлы Неметаллы
    Блестящие Тусклые
    Высокие температуры плавления Низкие температуры плавления
    Плохие проводники Плохие проводники

    Хорошие проводники тепла Плохие проводники тепла
    Высокая плотность Низкая плотность
    Хрупкий

    Некоторые элементы обладают нетипичными свойствами.Например:

    • ртуть (металл) имеет низкую температуру плавления и существует в виде жидкости при комнатной температуре
    • графит, форма углерода (неметалл), имеет высокую температуру кипения и также является хорошим проводником. электричества

    Вещество с высокой плотностью означает, что оно имеет большую массу для своего размера.

    Дуктильный означает, что вещество можно растянуть в длинную проволоку без разрывов и разрывов.

    Химические свойства

    Металлы и неметаллы также можно отличить по некоторым химическим свойствам.

    Наиболее распространенным химическим свойством является тип оксида, который образует элемент. Металлы образуют основные оксиды, но неметаллы образуют кислые оксиды. Например, сера и углерод — неметаллы. Они реагируют с кислородом с образованием диоксида серы и диоксида углерода. Эти соединения представляют собой газы, присутствующие в воздухе и растворяющиеся в дождевой воде, делая ее кислой.

    Некоторые оксиды не растворяются в воде, поэтому они не влияют на цвет индикатора, добавляемого в воду.

    Вопрос

    Элемент таллий образует оксид Tl 2 O. Оксид таллия не растворяется в воде, но реагирует с кислотами с образованием солей таллия. Таллий — это металл или неметалл? Поясните свой ответ.

    Показать ответ

    Таллий — это металл. Это потому, что оксид таллия реагирует с кислотами, поэтому должен быть основанием.Только металлы образуют оксиды, являющиеся основаниями.

    Металлы также более подвержены коррозии, чем неметаллы. Это означает, что неметаллы с меньшей вероятностью реагируют с водой или кислотами, чем металлы.

    Химические свойства металлов и неметаллов

    Введение

    Металлы и неметаллы — это элементы, доступные вокруг нас. Итак, важно знать, является ли конкретный элемент металлом или неметаллом. Материалы можно разделить на металлы и неметаллы.Характерной чертой металлов, таких как алюминий и медь, является высокая электрическая и теплопроводность, тогда как неметаллы, такие как сера и металлический фосфор, являются изоляторами. Элементы делятся на металлы и неметаллы в зависимости от их свойств.

    Элемент — это простейшая форма материи, которую невозможно разделить на более простые вещества или построить из них обычным химическим или физическим методом. Металлы и неметаллы — неотъемлемая часть нашей жизни. Мы не можем выжить без некоторых неметаллов, таких как кислород, а без существования металлов наше выживание было бы трудным.

    [Изображение будет скоро загружено]

    Что такое металлы?

    Большинство элементов таблицы Менделеева — металлы. К ним относятся переходные металлы, лантаноиды, щелочные металлы, актиниды и щелочноземельные металлы. В периодической таблице металлы разделены на неметаллы зигзагообразной линией, начиная от углерода и заканчивая радоном. Элементы между ними — селен, фосфор и йод.

    Элементы этих видов и элементы справа от них в периодической таблице являются неметаллами.Элементы, которые находятся слева от линии, известны как полуметаллы или металлоиды. Они будут иметь смешанные свойства металлов и неметаллов.

    Что такое неметаллы?

    Неметаллы очень немногие числа в периодической таблице. Они расположены в правой части таблицы Менделеева. К элементам, относящимся к неметаллам, относятся сера, углерод, фосфор, все галогены, водород, кислород, азот, селен и благородные газы.

    В периодической таблице неметаллы расположены слева от галогенов и справа от металлоидов.Поскольку галогены и благородные газы также являются неметаллами, эти элементы часто известны неметаллам.

    Химические свойства металлов

    Некоторые химические свойства металлов перечислены ниже.

    • Обычно плотность металлов высокая.

    • Металлы пластичные и ковкие.

    • Металлы образуют сплав с другими металлами или неметаллами.

    • Некоторые металлы, например железо, вступают в реакцию с воздухом и корродируют.

    • Металлы, за исключением свинца, хорошо проводят тепло и электричество.

    • В целом, за исключением ртути, все другие металлы находятся в твердом состоянии при комнатной температуре. Но Меркурий находится в жидком состоянии.

    • Другие металлы производят оксиды металлов путем сжигания в кислороде воздуха. Металлы с высокой реакционной способностью сильно реагируют при горении в кислороде.

    • Металлы, такие как калий и натрий, хранятся в масле, поскольку они вступают в реакцию с воздухом за секунды.Они относятся к высокореактивным металлам.

    • Менее химически активные металлы, такие как серебро, золото, платина и другие родственные, нелегко потускнеют. Они остаются блестящими и блестящими.

    • Металлы образуют газообразный водород и оксид металла при реакции с водой.

    • Растворимые оксиды металлов растворяются в воде и образуют гидроксид металла.

    • Не каждый металл вступает в реакцию с водой. Однако высокореактивные металлы, такие как натрий и калий, бурно реагируют с водой, и происходит экзотермическая реакция, при которой водород немедленно загорается.

    • Когда металл реагирует с кислотой, образуются водород и соль.

    • Металл обычно вытесняет менее химически активный металл в растворе соли металла.

    Химические свойства неметаллов

    Некоторые химические свойства неметаллов перечислены ниже.

    • Неметаллы, за исключением газообразного углерода и графита, плохо проводят тепло и электричество.

    • В отличие от металлов неметаллы не пластичны и не податливы.

    • Неметаллы больше реагируют с металлами, чем с неметаллами.

    • Неметаллы обычно реагируют с другими неметаллами при высоких температурах.

    • Большинство неметаллов не вступают в реакцию с воздухом при комнатной температуре.

    • Единственным неметаллом является белый фосфор, который вступает в реакцию с воздухом с образованием его оксида путем горения.

    • Неметаллы обычно не вступают в реакцию с водой. За исключением хлора, хлор растворяется в воде с образованием кислого раствора.

    • Неметаллы имеют более низкую плотность по сравнению с металлами.

    • Неметаллы не образуют сплавов. Однако могут образовываться такие вещества, как углерод, кремний и фосфор.

    • При комнатной температуре неметаллы существуют во всех состояниях вещества.

    • Различные неметаллы всегда имеют разные реакции.

    • В семействе галогенов наиболее химически активным металлом является хлор, то есть бром (Br), йод (I), хлор (Cl) и фтор (F).Порядок реакционной способности семейства галогенов: Cl> Br> I.

    • Таким образом, хлор (Cl) может вытеснять бром (Br) и йод (I) из растворов йодидов (NaI) и бромидов (NaBr).

    • Ионные твердые вещества образуются, когда неметаллы с высокой электроотрицательностью вступают в реакцию с щелочноземельными металлами и щелочами.

    Разница между химическими свойствами металла и неметаллов представлена ​​в таблице ниже.

    Разница между химическими свойствами металла и неметаллов

    Металлы

    Неметаллы

    Металлы легко подвержены коррозии.

    Неметаллы не подвержены коррозии.

    У них 1, 2 или 3 электрона в валентной оболочке. Таким образом, они могут легко потерять электроны.

    Неметаллы владеют более чем 4 электронами в валентной оболочке. Таким образом, они могут легко получить электроны.

    Металлы производят основные оксиды

    Они образуют кислый оксид.

    Они являются электроположительными по своей природе

    Они электроотрицательны по своей природе.

    Действуют как хороший восстановитель.

    Они действуют как отличный окислитель.

    Общие свойства металлов | Введение в химию

    Цель обучения
    • Напомним общие свойства металлических элементов.

    Ключевые моменты
      • Электропроводность и теплопроводность металлов обусловлены тем, что их внешние электроны делокализованы.
      • Металлы можно рассматривать как совокупность атомов, погруженных в море электронов, которые очень подвижны.
      • Металлы обычно склонны к образованию катионов из-за потери электронов, реагируя с кислородом воздуха с образованием оксидов в течение различных периодов времени: например, железо ржавеет годами, а калий горит за секунды.
      • Металлы, как правило, податливы и пластичны, деформируются под действием напряжения без раскалывания, а также они блестящие и блестящие.

    Условия
    • дуктильный Может растягиваться или растягиваться в тонкую проволоку под действием механической силы без разрушения.
    • проводящий Способен проводить электрический ток или тепло.
    • металл: Любой из ряда химических элементов в периодической таблице, которые образуют металлическую связь с другими атомами металлов; обычно блестящие, несколько податливые и твердые, часто проводящие тепло и электричество

    Металлом может быть элемент, соединение или сплав, который является хорошим проводником как электричества, так и тепла. Примеры металлов включают золото, натрий, медь, железо и многие другие элементы. Металлы обычно податливы, пластичны и блестят.

    Плотность металлов

    Металлы обычно состоят из плотно упакованных атомов, что означает, что атомы расположены как плотно упакованные сферы. В металле атомы легко теряют электроны с образованием положительных ионов (катионов). Эти ионы окружены делокализованными электронами, которые ответственны за проводимость. Образовавшееся твердое тело удерживается вместе за счет электростатических взаимодействий между ионами и электронным облаком, которые называются металлическими связями.

    Металлы блестящие и блестящие, с высокой плотностью.У них очень высокие температуры плавления и кипения, потому что металлические связи очень сильны, поэтому атомы не хотят распадаться на жидкость или газ.

    Металлический натрий Металлический натрий достаточно мягкий, чтобы его можно было разрезать пластиковым ножом.

    Электропроводность металлов

    Металлы в целом электропроводные, с высокой электропроводностью и высокой теплопроводностью. Обычно они податливы и пластичны, деформируются под нагрузкой без сколов. Например, при ударе молотка по металлу металл «вдавливается», а не раскалывается на куски.

    Электропроводность и теплопроводность металлов обусловлены тем, что их внешние электроны делокализованы. Это означает, что электроны не привязаны к какому-либо одному атому, а могут свободно перемещаться по металлу. Металлы можно рассматривать как совокупность атомов, погруженных в море электронов, которые очень подвижны. Это очень способствует проводимости металла.

    Море электронов «Море электронов» может свободно течь вокруг кристалла положительных ионов металлов.

    Металлы обычно склонны к образованию катионов за счет потери электронов. Примером может служить реакция с кислородом воздуха с образованием оксидов в различных временных масштабах (железо ржавеет годами, а калий горит за секунды). Переходные металлы (такие как железо, медь, цинк и никель) окисляются медленнее, потому что они образуют пассивирующий оксидный слой, защищающий внутреннюю часть. Другие, такие как палладий, платина и золото, вообще не вступают в реакцию с атмосферой. Некоторые металлы образуют на своей поверхности барьерный слой оксида, через который не могут проникнуть другие молекулы кислорода.В результате они сохраняют свой блестящий вид и хорошую проводимость в течение многих десятилетий (как алюминий, магний, некоторые стали и титан).

    Показать источники

    Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

    Химические свойства металлов и неметаллов

    Химические свойства металлов и неметаллов

    Химические свойства металлов и неметаллов можно разделить на пять категорий: реакция с кислородом, реакция с водой, реакция с кислотами, реакция с основаниями и реакции замещения.

    Реакция с кислородом

    Металлы: Большинство металлов соединяются с кислородом с образованием оксидов металлов.

    • Натрий бурно реагирует с кислородом воздуха с образованием оксида натрия. В результате он загорается, если оставить его на открытом воздухе. Поэтому его хранят погруженным в керосин.
    • Магний при нагревании горит на воздухе (кислороде) ослепительно белым светом с образованием оксида магния.

      Образующиеся оксиды металлов имеют основную природу и окрашивают красный лакмусовый раствор в синий цвет.

    Неметаллы: Неметаллы, такие как углерод, сера и фосфор, реагируют с кислородом с образованием неметаллических оксидов. Эти оксиды также называют кислотными оксидами, поскольку они образуют кислоты при растворении в воде.

    • Углерод горит в воздухе (кислороде) с образованием диоксида углерода.
    • Сера горит в воздухе (кислороде) с образованием едкого (т. Е. С сильным запахом) удушающего газа, называемого диоксидом серы.
    • Эти оксиды растворяются в воде с образованием кислот.

    Активность

    Цель: Синтезировать неметаллический оксид и проверить его раствор с помощью лакмусовой бумаги.
    Необходимые материалы: Сера, ложка с длинной ручкой или ложка для дефлаграции, горелка, вода, газовый сосуд с крышкой и синяя лакмусовая бумага.
    Метод:

    1. Возьмите небольшое количество серы в ложку с длинной ручкой / ложку для дефлаграции и нагрейте ее над пламенем горелки.
    2. Когда сера загорится, опустите ложку в емкость с газом.Частично накройте банку крышкой, пока сера все еще горит.
    3. Банка будет заполнена газообразным диоксидом серы. Выньте ложку и накройте газовый баллон крышкой.
    4. Добавьте 20 мл воды в сосуд с газом и проверьте полученный раствор с помощью голубой лакмусовой бумаги.

    Наблюдение: Синяя лакмусовая бумажка становится красной, что указывает на кислотность раствора.
    Заключение: Вода растворяет газ (диоксид серы) с образованием кислоты (сернистой кислоты), которая окрашивает синий лакмус в красный цвет.
    Примечание: Требуется наблюдение взрослых.

    Реакция с водой

    Металлы Большинство металлов реагируют с водой с образованием гидроксида металла или оксида металла и газообразного водорода.

    • Натрий бурно реагирует с холодной водой с образованием гидроксида натрия вместе с газообразным водородом. В этой реакции выделяется большое количество тепла, что приводит к возгоранию водорода.
    • Металлы, такие как медь, серебро и золото, не вступают в реакцию с водой ни при каких условиях.

    Неметаллы: Неметаллы не вступают в реакцию с водой.

    Коррозия
    Железо и многие другие металлы вступают в реакцию с кислородом и влагой, присутствующими в атмосфере. Это явление называется коррозией. Процесс медленного разъедания металла из-за воздействия атмосферных газов и влаги на его поверхность называется коррозией .

    • Железо реагирует с кислородом и влагой, присутствующими в атмосфере, с образованием коричневого хлопьевидного вещества, называемого ржавчиной.Ржавчина на железе — нежелательная реакция, потому что образовавшийся слой ржавчины отваливается, подвергая металл дальнейшему ржавлению. В результате железные предметы со временем становятся слабыми.
    • Медные предметы со временем покрываются зеленым веществом, называемым основным карбонатом меди. Это зеленое вещество образуется в результате реакции меди с углекислым газом и влагой, присутствующей в атмосфере.
    • Серебряные предметы со временем чернеют и теряют свой блеск.Это происходит из-за реакции серебра с газообразным сероводородом, присутствующим в атмосфере.

    Реакция с кислотами

    Металлы Когда металл вступает в реакцию с кислотой, образуется соль и водород.
    Соли — это соединения, образующиеся, когда металл заменяет водород в кислоте. Различные кислоты и металлы реагируют с образованием разных солей.

    • Цинк реагирует с серной кислотой с образованием сульфата цинка и газообразного водорода.
    • Магний реагирует с серной кислотой с образованием сульфата магния и газообразного водорода.
    • Алюминий реагирует с соляной кислотой с образованием хлорида алюминия и газообразного водорода.

    С некоторыми металлами реакция протекает очень быстро и бурно, с другими — может протекать медленно. Некоторые металлы вообще не вступают в реакцию с кислотами.
    Неметаллы: Обычно неметаллы не вступают в реакцию с кислотами.

    Активность

    Цель: Показать, что водород образуется при реакции магния с разбавленной серной кислотой
    Необходимые материалы: Магниевая лента, разбавленная серная кислота, пробирка, капельница и спичка
    Метод:

    1. Возьмите кусок магниевой ленты в пробирку.
    2. С помощью пипетки осторожно добавьте несколько капель разбавленной серной кислоты со стенок пробирки.
    3. Поднесите горящую спичку к горлышку пробирки.

    Наблюдение: Если поднести горящую спичку ко входу в пробирку, издается «хлопающий» звук. Заключение: В результате реакции образуется водород.
    Примечание: Требуется наблюдение взрослых.

    Реакция с основаниями

    Металлы: Большинство металлов не вступают в реакцию с основаниями.Только некоторые из них, такие как алюминий, цинк и свинец, реагируют с растворами сильных оснований, таких как гидроксид натрия, с образованием соединения этого металла и газообразного водорода. Вы можете выполнить описанное выше действие, используя небольшие кусочки раствора гидроксида цинка и натрия (вместо ленты магния и разбавленной серной кислоты), чтобы проверить, выделяется ли водород в реакции.
    Неметаллы: Реакции неметаллов с основаниями являются сложными. Вы узнаете о них в старших классах.

    Реакция вытеснения

    В реакции замещения металл вступает в реакцию с раствором соли и «вытесняет» (или заменяет) присутствующий в нем металл.Реакции замещения объясняются на основе ряда активности металлов.

    Ряд активности металлов представляет собой список обычных металлов, упорядоченный в порядке убывания реакционной способности. Это означает, что металл, который расположен выше в ряду активности, более реактивен, чем те, которые помещены ниже него. Ряд активности металлов показан на рисунке. Вы можете предсказать, произойдет ли реакция смещения, посмотрев на серию действий. Металл будет реагировать с раствором соли только в том случае, если он находится в ряду активности выше, чем металл в соли.Например, железо, которое занимает более высокое место в ряду активности, чем медь, реагирует с раствором сульфата меди. Однако медь не вступает в реакцию с сульфатом железа, поскольку она менее активна, чем железо. Еще несколько примеров обсуждаются ниже.

    • Серебро не реагирует с сульфатом цинка.
    • Цинк реагирует с сульфатом меди с образованием сульфата цинка и меди.
    • Серебро не реагирует с сульфатом меди.

    Из приведенных выше реакций мы можем заключить, что порядок реакционной способности цинка, меди и серебра следующий: Zn> Cu> Ag (т.е.(например, цинк является наиболее активным из трех, а серебро — наименее активным).

    Активность

    Цель: Доказать, что железо более реактивно, чем медь.
    Необходимые материалы: Железные опилки, медная стружка, раствор сульфата меди, раствор сульфата железа, пробирки и капельница.
    Метод:

    1. Возьмите в пробирку железные опилки и с помощью пипетки (пробирка A) добавьте раствор медного купороса.
    2. Возьмите медную стружку в пробирку и с помощью пипетки добавьте немного раствора сульфата железа (пробирка B).

    Наблюдение: В пробирке A железные опилки становятся коричневыми из-за осаждения меди, а раствор становится бледно-зеленым из-за образования раствора сульфата железа. В пробирке B не наблюдается никакой реакции.
    Заключение: Железо более реактивно, чем медь, поскольку оно вытесняет медь из раствора сульфата меди.

    металл: химические свойства | Infoplease

    Химически металлы отличаются от неметаллов тем, что они образуют положительные ионы и основные оксиды и гидроксиды.Под воздействием влажного воздуха многие из них подвергаются коррозии, т.е. вступают в химическую реакцию; например, железо ржавеет при воздействии влажного воздуха, кислород атмосферы соединяется с металлом с образованием оксида металла. Кажется, что алюминий и цинк не подвержены влиянию, но на самом деле тонкий слой оксида образуется почти сразу, останавливая дальнейшее действие и становясь незаметным из-за его близкого сходства с металлом. Олово, свинец и медь в обычных условиях реагируют медленно. На серебро влияют такие соединения, как диоксид серы, и оно тускнеет при контакте с воздухом, содержащим их.Металлы соединены с неметаллами в их солях, таких как карбиды, карбонаты, хлориды, нитраты, фосфаты, силикаты, сульфиды и сульфаты.

    На основе их способности окисляться, то есть терять электроны, металлы могут быть организованы в список, называемый электродвижущей серией или серией замещения. Металлы в начале ряда, такие как цезий и литий, окисляются быстрее, чем металлы в конце ряда, такие как серебро и золото. В общем, металл заменяет любой другой металл или водород в соединении, которому он предшествует в ряду, и при обычных обстоятельствах он будет заменен любым металлом или водородом, который следует за ним.

    Металлы делятся на группы в периодической таблице, определяемые схожим расположением их орбитальных электронов и, как следствие, сходством химических свойств. Группы подобных металлов включают щелочные металлы (группа 1 в периодической таблице), щелочно-земельные металлы (группа 2 в периодической таблице) и редкоземельные металлы (ряды лантаноидов и актинидов из группы 3). Большинство металлов, кроме щелочных и щелочноземельных металлов, называются переходными металлами (см. Переходные элементы).Степени окисления или валентность ионов металлов варьируются от +1 для щелочных металлов до +7 для некоторых переходных металлов.

    Колумбийская электронная энциклопедия, 6-е изд. Авторские права © 2012, Columbia University Press. Все права защищены.

    Дополнительные статьи в энциклопедии: Химия: общие

    Свойства металлов Урок

    Для большинства людей металл — это другое слово, обозначающее железо, сталь или подобное твердое блестящее вещество.

    Но соответствует ли это определение истинным свойствам металлов?

    Да… и нет.

    Прежде чем мы объясним, вы должны знать, что большинство элементов в периодической таблице — металлы.

    Металлы находятся в центре и в левой части таблицы Менделеева. Их можно дополнительно классифицировать как щелочные металлы, щелочноземельные металлы, переходные металлы и основные металлы.

    Урок по науке о металлах

    Свойства металлов

    Элемент — это вещество, состоящее из одного вида атомов; его нельзя разделить на более простые части.Например, элемент гелий (вспомните воздушные шары) состоит исключительно из атомов гелия.

    Элементы обычно классифицируются как металлы, или неметаллы (хотя некоторые элементы имеют характеристики обоих; они называются металлоидами ).

    Три свойства металлов:

    • Блеск: Металлы блестят при резке, царапинах или полировке.
    • Ковкость: Металлы прочные, но податливые, что означает, что их можно легко сгибать или придавать форму.На протяжении веков кузнецы могли формировать металлические предметы, нагревая металл и ударяя по нему молотком. Если бы они попробовали это с неметаллами, материал бы лопнул! Большинство металлов также пластичные , что означает, что их можно вытягивать для изготовления проволоки.
    • Электропроводность: Металлы отлично проводят электричество и тепло. Поскольку они также пластичны, они идеально подходят для электропроводки. (Вы можете проверить это, используя некоторые предметы домашнего обихода. Продолжайте читать, чтобы узнать, как это сделать!)

    Дополнительные свойства металлов

    Высокая температура плавления : Большинство металлов имеют высокие температуры плавления, и все, кроме ртути, являются твердыми при комнатной температуре.

    Звонкий : Металлы часто издают звенящий звук при ударе.

    Реакционная способность : Некоторые металлы подвергаются химическому изменению (реакции) сами по себе или с другими элементами и выделяют энергию. Эти металлы никогда не встречаются в чистом виде, и их трудно отделить от минералов, в которых они содержатся. Калий и натрий являются наиболее химически активными металлами. Они бурно реагируют с воздухом и водой; калий воспламеняется при контакте с водой!

    Другие металлы вообще не вступают в реакцию с другими металлами.Это означает, что их можно найти в чистом виде (например, золото и платина). Поскольку медь относительно недорога и имеет низкую реакционную способность, ее можно использовать для изготовления труб и проводки.

    Пять групп металлов:

    Благородные металлы обнаруживаются как чистые металлы, потому что они не вступают в реакцию и не соединяются с другими элементами с образованием соединений. Поскольку они не реагируют, они не подвержены коррозии. Это делает их идеальными для украшений и монет. Благородные металлы включают медь, палладий, серебро, платину и золото.

    Щелочные металлы очень реактивны. Они имеют низкую температуру плавления и достаточно мягкие, чтобы их можно было разрезать ножом. Калий и натрий — два щелочных металла.

    Щелочноземельные металлы находятся в соединениях с множеством различных минералов. Они менее химически активны, чем щелочные металлы, а также тверже и имеют более высокие температуры плавления. В эту группу входят кальций, магний и барий.

    Переходные металлы — это то, о чем мы обычно думаем, когда думаем о металлах.Они твердые и блестящие, прочные и легко поддаются форме. Они используются во многих промышленных целях. В эту группу входят железо, золото, серебро, хром, никель и медь, некоторые из которых также являются благородными металлами.

    Плохие металлы довольно мягкие, и большинство из них не используются сами по себе. Однако они становятся очень полезными при добавлении к другим веществам. Бедные металлы включают алюминий, галлий, олово, таллий, сурьму и висмут.

    Сплавы: сильные комбинации

    Свойства этих разных металлов можно комбинировать, смешивая два или более из них вместе.Полученное вещество называется сплавом . Некоторые из наших самых полезных строительных материалов на самом деле являются сплавами. Сталь, например, представляет собой смесь железа и небольшого количества углерода и других элементов; комбинация, которая одновременно сильна и проста в использовании. (Добавьте хром, и вы получите нержавеющую сталь. Проверьте свои кухонные кастрюли и сковороды, чтобы узнать, сколько из них сделано из нержавеющей стали!)

    Другие сплавы, такие как латунь (медь и цинк) и бронза (медь и олово), легко формуются и красивы.Бронза также часто используется в судостроении, поскольку она устойчива к коррозии в морской воде.

    Титан намного легче и менее плотный, чем сталь, но такой же прочный; и хотя он тяжелее алюминия, он вдвое прочнее. Кроме того, он очень устойчив к коррозии. Все эти факторы делают его отличным сплавом. Титановые сплавы используются в самолетах, кораблях и космических кораблях, а также в красках, велосипедах и даже портативных компьютерах!

    Золото, как чистый металл, настолько мягкое, что при изготовлении ювелирных изделий оно всегда смешивается с другим металлом (обычно серебром, медью или цинком).Чистота золота измеряется в карат . Самое чистое, что вы можете получить в ювелирных изделиях, — это 24 карата, что составляет около 99,7% чистого золота. Золото также можно смешивать с другими металлами, чтобы изменить его цвет; белое золото, которое популярно для ювелирных украшений, представляет собой сплав золота и платины или палладия.

    Металл из руды

    Руды — это горные породы или минералы, из которых можно извлечь ценное вещество — обычно металл. Некоторые распространенные руды включают галенит (свинцовая руда), борнит и малахит (медь), киноварь (ртуть) и боксит (алюминий).Наиболее распространенными железными рудами являются магнетит и гематит (минерал ржавого цвета, образованный железом и кислородом), которые содержат около 70% железа.

    Существует несколько процессов переработки железа из руды. Более старый процесс заключается в сжигании железной руды с использованием древесного угля (углерода) и кислорода с помощью сильфонов. Углерод и кислород, включая кислород в руде, соединяются и покидают железо. Однако железо не нагревается до полного расплавления и содержит силикаты, оставшиеся от руды.Его можно нагреть и выковать из кованого железа .

    В более современном процессе используется доменная печь для нагрева железной руды, известняка и кокса (угольный продукт, а не безалкогольный напиток). В результате реакции происходит отделение железа от кислорода в руде. Этот «чугун» необходимо дополнительно перемешать, чтобы получить кованое железо. Его также можно использовать для другой важной цели: при нагревании с помощью углерода и других элементов он становится более прочным металлом, называемым сталью .

    Учитывая этот процесс, неудивительно, что железо не использовалось примерно до 1500 года до нашей эры. Но некоторые чистые металлы — золото, серебро и медь — использовались и раньше, а легированная бронза, как полагают, была открыта шумерами около 3500 г. до н.э. Но алюминий, один из важнейших металлов в современном мире, не был открыт до 1825 года нашей эры и не использовался широко до 20 века!

    Коррозия: процесс и предотвращение

    Вы когда-нибудь видели кусок серебра, который потерял свой блеск, или железо с красноватой ржавчиной на нем или даже с дырами в результате коррозии? Это происходит, когда кислород (обычно из воздуха) вступает в реакцию с металлом.Металлы с более высокой реакционной способностью (такие как магний, алюминий, железо, цинк и олово) гораздо более склонны к такому виду химического разрушения или коррозии .

    Когда кислород вступает в реакцию с металлом, он образует оксид на поверхности металла. Для некоторых металлов, например алюминия, это хорошо. Оксид образует защитный слой, предохраняющий металл от дальнейшей коррозии.

    С другой стороны, у чугуна и стали возникнут серьезные проблемы, если их не обработать для предотвращения коррозии.Красноватый оксидный слой, который образуется на железе или стали при реакции с кислородом, называется ржавчиной . Слой ржавчины постоянно отслаивается, подвергая большую часть металла коррозии, пока металл в конечном итоге не проедает.

    Один из распространенных способов защиты железа — это покрытие его специальной краской, которая препятствует взаимодействию кислорода с металлом под краской. Другой метод — цинкование : в этом процессе сталь покрывается цинком. Кислород, молекулы воды и углекислый газ в воздухе вступают в реакцию с цинком, образуя слой карбоната цинка, который защищает от коррозии.Посмотрите вокруг своего дома, двора и гаража, чтобы найти примеры коррозии, а также гальванизации и других средств защиты металла от ржавчины.

    Технологии: фейерверки и химия

    Если вы посмотрите фейерверк Четвертого июля, то увидите прекрасные сочетания цветов и искр.

    Как работает этот удивительный пиротехнический дисплей? Короткий ответ — химия. Более длинный включает в себя обзор свойств металлов.

    Один из ключевых ингредиентов петард, наземных и воздушных фейерверков (взрывающихся в небе) — это черный порошок , изобретенный китайцами около 1000 лет назад.Это смесь нитрата калия (селитры), древесного угля и серы в соотношении 75:15:10. Черный порох используется для запуска антенн, а также вызывает взрывы, необходимые для создания специальных эффектов, таких как шум или цветной свет.

    В бенгальских огнях черный порошок смешивают с металлическими порошками и другими химическими соединениями в форме, которая будет гореть медленно, сверху вниз. В простых ракетах-фейерверках черный порох заключен в трубку вокруг взрывателя. При зажигании порошок создает силу, которая приводит к равной и противоположной реакции, отталкивая фейерверк от земли, а затем заставляя соединения внутри него взорваться в воздухе.

    Более сложные снаряды для фейерверков запускаются из миномета, трубы с черным порохом, которая при зажигании вызывает реакцию взрыва. Запал фейерверк-снаряда загорается, когда он поднимается в воздух, и в нужный момент взрыв внутри снаряда заставляет его заряды со специальными эффектами взорваться.

    Яркая, красочная часть фейерверка вызвана «возбужденными» электронами в атомах различных соединений металлов и солей. Эти соединения представляют собой маленькие шарики, называемые звезды , сделанные из того же соединения, что и бенгальский огонь.

    Металлы как красители

    Разные металлы горят разными цветами; например, если горит соединение меди, его пламя будет сине-зеленого цвета. Кальций горит красным цветом, а калий горит пурпурным. В фейерверках металлы комбинируются для создания разных цветов.

    Когда звездные соединения внутри фейерверка нагреваются, возбужденные атомы излучают световую энергию. Этот свет делится на две категории: лампы накаливания и люминесценции. Накаливание — это свет, производимый теплом: в фейерверках химически активные металлы, такие как алюминий и магний, при нагревании вызывают вспышку очень яркого света — иногда при температуре выше 5000 ° F!

    Менее реактивные соединения не становятся такими горячими, что приводит к более тусклым искрам. Люминесценция , с другой стороны, возникает из других источников и может возникать даже при низких температурах. Электроны в соединении поглощают энергию, делая их «возбужденными». Однако электроны не могут поддерживать этот высокий уровень, поэтому они возвращаются на более низкий уровень, высвобождая при этом световую энергию (фотоны).

    Хлорид бария — химическое соединение, придающее фейерверкам люминесцентный зеленый цвет, а хлорид меди — синий.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.