Какие подвижные частицы кристаллической решетки обеспечивают физические свойства металлов

Цель урока: Систематизировать сведения о строении и свойствах металлов.

Задачи урока:

1. Охарактеризовать важнейшие химические свойства металлов;
2. На примере реакций, характеризующих химические свойства, повторить типы химических реакций
3. Продолжить формирование умения работать с лабораторным оборудованием.

Ход урока

1. Организационный момент

Проверка готовности к уроку. Сообщение темы и цели урока.

2. актуализация знаний

1. Актуализация знаний по теме “Физические свойства металлов. Сплавы”.
2. Работа по группам. Класс делится на 3 группы (либо по рядам, либо по другому принципу). Задания для групп может быть следующее:

Задание для группы № 1

Варианты вопросов:

1. Способность вещества изменять форму под внешним воздействием и сохранять ее после прекращения воздействия? (пластичность);
2. Тип химической связи в металлах? (металлическая);
3. Какие подвижные частицы кристаллической решетки обеспечивают физические свойства металлов? (электроны);
4. Какую плотность имеют легкие металлы (менее 5 г/см3);
5. Самый легкий металл? (литий);
6. Лучшие проводники электричества среди металлов? (серебро и медь);
7. Название известного сплава на основе алюминия (дюралюминий);
8. Важнейшие сплавы на основе железа? (чугун и сталь);
9. Какой неметалл входит в состав сплавов железа (углерод);
10. Укажите не менее трех металлов, которые могут выступать в качестве легирующих добавок? (хром, никель, молибден)

Задание для группы № 2

Решение задачи по теме “Сплавы”:

Вычислите количества вещества меди и никеля, которые нужно взять для производства 25 кг. мельхиора.

Задание для группы № 3.

Группа получает образец металла, который необходимо охарактеризовать по физическим свойствам и примерным областям применения.

На выполнение задания отводится не более 5 минут. После чего происходит проверка результатов.

3. Формирование новых знаний.

Учитель проговаривает основные задачи урока

Мы должны к заключению урока:

1. знать общие химические свойства металлов;
2. уметь записывать уравнения реакций, характеризующие химические свойства металлов;
3. получить навыки проведения химических реакций.

Актуально задать обучающимся вопрос: “А зачем необходимо знать химические свойства металлов?”

Химические свойства металлов

Объяснение нового материала излагается в форме активного диалога с обучающимися, так как часть учебного материала, а именно: принципы написания химических уравнений, свойства кислот и солей, признаки и типы химических реакций, правила ряда напряжения металлов, ОВР процессы им известны. Таким образом, по – ходу изучения нового материала происходит закрепление ряда тем курса химии за 8 класс.

1. Взаимодействуют с неметаллами.

Просматривается видеофрагмент и записывается уравнение реакции. Например: горение магния: 2Mg + O2 = 2MgO. Разбираются процессы окисления — восстановления.

2. Взаимодействие с водой.

С водой активно реагируют щелочные и щелочноземельные металлы. Реакция разбирается на примере натрия: 2Na + 2H2O = 2NaOH+ H2

Реакция менее активного металла с водой разбирается на примере железа.

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2

3. Взаимодействие с кислотами

с учетом правил по положению металлов в ряду напряжения

K Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H2 Cu Hg Ag Au

1. Металл в ряду должен стоять до водорода (не распространяется на щелочные и щелочноземельные металлы);
2. Полученная соль должна быть растворимой;
3. Азотная и концентрированная серная кислоты реагируют с металлами по – особому.

Далее просматриваются видеофрагменты взаимодействия алюминия с соляной кислотой и меди с концентрированной азотной кислотой и записываются уравнения данных реакций.

2Al + 6HCl = 2AlCl3+3H2

Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

4. Взаимодействие с солями

с учетом правил по положению металлов в ряду напряжения

K Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H2 Cu Hg Ag Au

1. Металл в ряду должен стоять до металла соли (не распространяется на щелочные и щелочноземельные металлы);
2. Все соли, участвующие в реакции должны быть растворимы

Просматривается видеофрагмент взаимодействия цинка с хлоридом меди (II) и учащиеся записывают уравнение реакции:

Zn + CuCl2 = ZnCl2 + Cu

Общий вывод по этапу формирование новых знаний:

Металлы вступают в реакцию:

1. С неметаллами
2. С водой

(с учетом условий)

1. С кислотами

(с учетом правил ряда напряжений металлов)

1. С солями

(с учетом правил ряда напряжений металлов)

4. Закрепление изученного материала

На этапе закрепления обучающимся предлагается выполнение лабораторных опытов по изучению химических свойств металлов.

1. Взаимодействие кальция с кислородом;
2. Взаимодействие цинка с соляной кислотой;
3. Взаимодействие железа с раствором сульфата меди(II)

Работа выполняется в парах, результаты комментируются и оформляются в тетради.

5. Подведение итогов (рефлексия)

А) Что я узнал о химических свойствах металлов?

Б) Для чего необходимо знать химические свойства металлов?

В) Что бы Вы могли предложить для лучшего усвоения материала по данной теме?

6. Домашнее задание с комментариями

1. Изучить гл.7 и 8
2. ЗАПОМНИТЬ! Химические свойства металлов
3. Выполнить письменно задания: № 1-3

Теория

Глава 2. Металлы

Из курса химии 9 класса вы уже имеете представление о природе химической связи, существующей в кристаллах металлов, — металлической связи. Напомним, что в узлах металлических кристаллических решёток располагаются атомы и положительные ионы металлов, связанные посредством обобществлённых внешних электронов, принадлежащих всему кристаллу. Эти электроны компенсируют силы электростатического отталкивания между положительными ионами и тем самым связывают их, обеспечивая устойчивость металлической решётки.

Металлическая связь обусловливает все важнейшие физические свойства металлов: пластичность, электро- и теплопроводность, металлический блеск и другие свойства, характерные для этого класса простых веществ.

Пластичность — это свойство вещества изменять форму под внешним воздействием и сохранять принятую форму после прекращения этого воздействия.

Способность расплющиваться от удара или вытягиваться в проволоку под действием силы составляет важнейшее механическое свойство металлов. Оно лежит в основе такой уважаемой большинством народов мира профессии, как профессия кузнеца. Недаром покровителем кузнечного дела у разных народов был бог огня: у греков — Гефест, у римлян — Вулкан, у славян — Сварог.

Пластичность металлов обусловлена способностью одних слоёв атом-ионов в кристаллах под внешним воздействием легко смещаться (как бы скользить) по отношению к другим слоям без разрыва связей между ними (рис. 26). Наиболее пластичны золото, серебро и медь. Например, из золота можно изготовить «золотую фольгу» толщиной 0,003 мм, которую используют для золочения изделий (рис. 27).

Высокая электропроводность большинства металлов обусловлена присутствием в их кристаллических решётках подвижных электронов, которые направленно перемещаются под действием электрического поля (рис. 28).

При нагревании колебательные движения ионов в кристалле усиливаются, что затрудняет направленное движение электронов и ведёт к снижению электрической проводимости. При охлаждении электропроводность металлов увеличивается и вблизи абсолютного нуля переходит в сверхпроводимость. Наибольшую электропроводность имеют серебро и медь, наименьшую — марганец, свинец, ртуть и вольфрам.

Такое свойство, как теплопроводность металлов, также связано с высокой подвижностью свободных электронов: сталкиваясь с колеблющимися в узлах решётки ионами, электроны обмениваются с ними энергией. С повышением температуры колебания ионов при посредстве электронов передаются другим ионам, и температура всего металлического предмета быстро выравнивается.

Для гладкой поверхности металлов характерен металлический блеск — результат отражения световых лучей. В порошкообразном состоянии большинство металлов теряет блеск, приобретая чёрную или серую окраску, и только алюминий и магний сохраняют блеск в порошке. Из алюминия, серебра и палладия, обладающих наиболее высокой отражательной способностью, изготовляют зеркала, в том числе и применяемые в прожекторах.

Для большинства металлов характерен белый или серый цвет. Золото и медь окрашены соответственно в жёлтый и жёлто-красный цвет.
Из других физических свойств металлов наибольший практический интерес представляют твёрдость, плотность и температура плавления.

Для большинства металлов характерен белый или серый цвет. Золото и медь окрашены соответственно в жёлтый и жёлто-красный цвет.

Из других физических свойств металлов наибольший практический интерес представляют твёрдость, плотность и температура плавления.

Для всех металлов (кроме ртути) при обычных условиях характерно твёрдое агрегатное состояние. Однако твёрдость их различна. Наиболее твёрдые — металлы побочной подгруппы VI группы (VIB группы) Периодической системы Д. И. Менделеева. Так, хром по твёрдости приближается к алмазу. Самые мягкие — металлы главной подгруппы I группы (IA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева — щелочные металлы. Например, натрий и калий легко режутся ножом.

По плотности металлы делят на лёгкие (плотность меньше 5 г/см3) и тяжёлые (плотность больше 5 г/см3). К лёгким относят щелочные, щёлочноземельные металлы и алюминий. Из переходных металлов сюда включают скандий, иттрий и титан. Эти металлы, благодаря лёгкости и тугоплавкости, всё шире применяют в различных областях техники.

Самый лёгкий металл — это литий (р = 0,53 г/см3). Самый тяжёлый — осмий (р = 22,6 г/см3).

Лёгкие металлы обычно легкоплавки, галлий может плавиться уже на ладони руки, а тяжёлые металлы — тугоплавки. Наибольшей температурой плавления, которая равна 3380 °С, обладает вольфрам. Это свойство вольфрама используют для изготовления ламп накаливания (рис. 29, 2). Кроме него в конструкцию лампы входят ещё семь металлов.

В Российской Федерации в настоящее время, как и ранее в Евросоюзе и США, на государственном уровне принято решение о замене привычных ламп накаливания на более экономичные и долговечные современные лампы, например галогенные, люминесцентные и светодиодные. Галогенная лампа (рис. 29, 2) — это та же лампа накаливания с вольфрамовой нитью, заполненная инертными газами с добавкой паров галогенов (брома или иода).

Люминесцентные (рис. 29, 3) — это хорошо знакомые вам лампы дневного света, имеющие один существенный недостаток — они содержат ртуть, а потому нуждаются в соблюдении особых правил утилизации на специальных пунктах приёма. Светодиодные лампы (рис. 29, 4) — самые экономичные и самые долговечные (срок работы до 100 тыс. ч), но пока и самые дорогие из ламп.

В технике, как вы уже знаете, металлы делят на чёрные (железо и его сплавы) и цветные (все остальные, более подробно о них будет рассказано в следующем параграфе) (рис. 30). Золото, серебро, платину и некоторые другие металлы относят к драгоценным металлам (рис. 31). 1

1. Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.

2. Найдите в Интернете электронные адреса, которые могут служить дополнительными источниками, раскрывающими содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа. Предложите учителю свою помощь в подготовке нового урока — сделайте сообщение по ключевым словам и слово-сочетаниям следующего параграфа.

1. Назовите самый легкоплавкий металл.

2. Какие физические свойства металлов используют в технике?

3. Фотоэффект, т. е. свойство металлов испускать электроны под действием лучей света, характерен для щелочных металлов, например для цезия. Почему? Где это свойство находит применение?

4. Какие физические свойства вольфрама лежат в основе его применения в лампах накаливания?

5. Какие свойства металлов лежат в основе образных литературных выражений: «серебряный иней», «золотая заря», «свинцовые тучи»?

• Физические свойства металлов. Ответы

Химия
9 класс

Из курса химии 8 класса вы уже имеете представление о природе химической связи, существующей в кристаллах металлов, — металлической связи. Напомним, что в узлах металлических кристаллических решёток располагаются атомы и положительные ионы металлов, связанные посредством обобществлённых внешних электронов, принадлежащих всему кристаллу. Эти электроны компенсируют силы электростатического отталкивания между положительными ионами и тем самым связывают их, обеспечивая устойчивость металлической решётки.

Металлическая связь обусловливает все важнейшие физические свойства металлов: пластичность, электро- и теплопроводность, металлический блеск и другие свойства, характерные для этого класса простых веществ.

Пластичность — это свойство вещества изменять форму под внешним воздействием и сохранять принятую форму после прекращения этого воздействия.

Способность расплющиваться от удара или вытягиваться в проволоку под действием силы составляет важнейшее механическое свойство металлов. Оно лежит в основе такой уважаемой большинством народов мира профессии, как профессия кузнеца. Недаром покровителем кузнечного дела у разных народов был бог огня: у греков — Гефест, у римлян — Вулкан, у славян — Сварог.

Пластичность металлов обусловлена способностью одних слоёв атом-ионов в кристаллах под внешним воздействием легко смещаться (как бы скользить) по отношению к другим слоям без разрыва связей между ними (рис. 26).

Рис. 26.
Смещение слоёв в металлической кристаллической решётке при механическом воздействии

Наиболее пластичны золото, серебро и медь. Например, из золота можно изготовить «золотую фольгу» толщиной 0,003 мм, которую используют для золочения изделий (рис. 27).

Рис. 27.
Высокую пластичность золота используют для золочения интерьеров дворцов

Высокая электропроводность большинства металлов обусловлена присутствием в их кристаллических решётках подвижных электронов, которые направленно перемещаются под действием электрического поля (рис. 28).

Рис. 28.
В металлических кристаллических решётках подвижные электроны под действием электрического поля перемещаются, создавая электрический ток

При нагревании колебательные движения ионов в кристалле усиливаются, что затрудняет направленное движение электронов и ведёт к снижению электрической проводимости. При охлаждении электропроводность металлов увеличивается и вблизи абсолютного нуля переходит в сверхпроводимость. Наибольшую электропроводность имеют серебро и медь, наименьшую — марганец, свинец, ртуть и вольфрам.

Такое свойство, как теплопроводность металлов, также связано с высокой подвижностью свободных электронов: сталкиваясь с колеблющимися в узлах решётки ионами, электроны обмениваются с ними энергией. С повышением температуры колебания ионов при посредстве электронов передаются другим ионам, и температура всего металлического предмета быстро выравнивается.

Для гладкой поверхности металлов характерен металлический блеск — результат отражения световых лучей. В порошкообразном состоянии большинство металлов теряет блеск, приобретая чёрную или серую окраску, и только алюминий и магний сохраняют блеск в порошке. Из алюминия, серебра и палладия, обладающих наиболее высокой отражательной способностью, изготовляют зеркала, в том числе и применяемые в прожекторах.

Для большинства металлов характерен белый или серый цвет. Золото и медь окрашены соответственно в жёлтый и жёлто-красный цвет.

Из других физических свойств металлов наибольший практический интерес представляют твёрдость, плотность и температура плавления.

Для всех металлов (кроме ртути) при обычных условиях характерно твёрдое агрегатное состояние. Однако твёрдость их различна. Наиболее твёрдые — металлы побочной подгруппы VI группы (VIB группы) Периодической системы Д. И. Менделеева. Так, хром по твёрдости приближается к алмазу. Самые мягкие — металлы главной подгруппы I группы (IA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева — щелочные металлы. Например, натрий и калий легко режутся ножом.

По плотности металлы делят на лёгкие (плотность меньше 5 г/см3) и тяжёлые (плотность больше 5 г/см3). К лёгким относят щелочные, щёлочноземельные металлы и алюминий. Из переходных металлов сюда включают скандий, иттрий и титан. Эти металлы, благодаря лёгкости и тугоплавкости, всё шире применяют в различных областях техники.

Самый лёгкий металл — это литий (р = 0,53 г/см3). Самый тяжёлый — осмий (р = 22,6 г/см3).

Лёгкие металлы обычно легкоплавки, галлий может плавиться уже на ладони руки, а тяжёлые металлы — тугоплавки. Наибольшей температурой плавления, которая равна 3380 °С, обладает вольфрам. Это свойство вольфрама используют для изготовления ламп накаливания (рис. 29, 1). Кроме него в конструкцию лампы входят ещё семь металлов.

Рис. 29.
Лампы, при изготовлении которых используют различные металлы: 1 — лампа накаливания; 2 — галогенная лампа; 3 — люминесцентная лампа; 4 — светодиодная лампа

В Российской Федерации в настоящее время, как и ранее в Евросоюзе и США, на государственном уровне принято решение о замене привычных ламп накаливания на более экономичные и долговечные современные лампы, например галогенные, люминесцентные и светодиодные. Галогенная лампа (рис. 29, 2) — это та же лампа накаливания с вольфрамовой нитью, заполненная инертными газами с добавкой паров галогенов (брома или иода). Люминесцентные (рис. 29, 3) — это хорошо знакомые вам лампы дневного света, имеющие один существенный недостаток — они содержат ртуть, а потому нуждаются в соблюдении особых правил утилизации на специальных пунктах приёма. Светодиодные лампы (рис. 29, 4) — самые экономичные и самые долговечные (срок работы до 100 тыс. ч), но пока и самые дорогие из ламп.

Рис. 30.
Металлы условно делят на две группы: чёрные (а — чугун; б — сталь); цветные (в — медь; г — алюминий)

В технике, как вы уже знаете, металлы делят на чёрные (железо и его сплавы) и цветные (все остальные, более подробно о них будет рассказано в следующем параграфе) (рис. 30). Золото, серебро, платину и некоторые другие металлы относят к драгоценным металлам (рис. 31).

Рис. 31.
Драгоценные металлы: золото (1, 2); платина (3); серебро (4, 5);

Новые слова и понятия

1. Пластичность.
2. Электропроводность и теплопроводность.
3. Металлический блеск.
4. Твёрдость металлов.
5. Плотность металлов.
6. Лёгкие и тяжёлые металлы.
7. Чёрные и цветные металлы.
8. Драгоценные металлы.

Задания для самостоятельной работы

1. Назовите самый легкоплавкий металл.
2. Какие физические свойства металлов используют в технике.
3. Фотоэффект, т. е. свойство металлов испускать электроны под действием лучей света, характерен для щелочных металлов, например для цезия. Почему? Где это свойство находит применение?
4. Какие физические свойства вольфрама лежат в основе его применения в лампах накаливания?
5. Какие свойства металлов лежат в основе образных литературных выражений: «серебряный иней», «золотая заря», «свинцовые тучи»?