Химия 8 класс сообщение на тему металлы

Обновлено: 07.07.2024

В химии вещества делятся на две группы: неметаллы и металлы. Первая группа не так интересна, в отличие от другой. Сами металлы представляют собой группу простых веществ, обладающие металлическими свойствами.

Количество, виды и общая характеристика

Физические свойства металлов

• Твердость. По сути, все металлы имеют твердую структуру, за исключением ртути, так как в обычном состоянии он жидкий. Самый мягкий металл - рубидий, а самый твердый – хром.
• Плавкость. Все металлы плавятся, притом при разной температуре. Одни возможно растопить на плите, другие же приходится расплавлять в жаркой печи. Самый легкоплавкий металл – ртуть. Кстати говоря, он плавится при температуре – 39 градусов. А самый тугоплавкий металл – вольфрам.
• Плотность. Самый легкий – литий, его плотность равна 0, 53 г/см3. Самый тяжелый же металл пока неизвестен. Если точнее, то лидирующих элемента 2 – это осмий и иридий. Их плотности равны.
• Пластичность. Проще говоря, способность изгибать предмет в разные формы, то есть деформировать. Самым пластичным металлом считается золото. Из него удавалось сделать проволоку толщиной 0, 003 мм!
• Электропроводность и теплопроводность. Все металлы достаточно хорошо проводят и тепло, и ток. А потому, 2 ряда проводников схожи друг с другом. Лучшими являются серебро, медь и алюминий.
• Металлический блеск. Блеск – это явление отражения солнечных лучей от предмета. Металлы отлично блестят, но не в состоянии порошка. Исключение из данного правила составляют алюминий и магний. Самыми блестящими металлами считаются серебро, палладий и алюминий.

Основные химические свойства металлов.

• Реакции с кислородом (золото и платина не реагируют):

• Реакции с азотом (только активные металлы):

2 Al + N₂ = 2 AlN

• Реакции с серой (золото и платина – исключения):

• Реакции с водородом (только активные металлы):

• Реакции с углеродом (только активные металлы):

В химии все вещества делятся на 2 вида: они либо металлы, либо неметаллы. У каждой группы свои свойства и строение. Металлов гораздо больше, чем неметаллов, и их функции имеют такую же важность. Так что же представляют собой металлы, какие свойства имеют и какую роль на нашей планете играют?

Краткие сведения о металлах.

Металлы – это химические элементы, обладающие определенными металлическими свойствами. Металлы находятся практически везде. От зданий, машин и мебели до шахт – металлы вокруг нас. Разве что в Антарктиде данных веществ не имеется, и то, может это под вопросом.

Металлы тоже делятся на группы. Например, существуют щелочные и щелочно-земельные металлы. Принято считать, что в периодической таблице Менделеева металлы размещены согласно диагонали, начинающаяся бором и заканчивающаяся астатом. На внешнем уровне от 1 до 3 электронов. У металлов сравнительно большой радиус атома.

Свойства металлов

Опять же, надо обратиться к таблице элементов. Зачем? А чтобы кое – что уточнить. В химии есть правило: металлические свойства уменьшаются по периоду (слева направо) и увеличиваются по группе (сверху вниз). А теперь к физическим свойствам. Их на самом деле много, но перечислить надо все.

Металлы – твердые вещества, если в нормальном состоянии, но ртуть – исключение, так как она жидкой формы. Отлично проводят электричество и тепло, а также блестят. Обладают пластичностью, а золото – лучший в этом плане. Все металлы звенят. Цвет, как правило, либо серебристо – серый, либо серебристо – белый. Однако, то же золото ярко – желтого оттенка. Имеют разную плотность, твердость (самый твердый – хром) и температуру плавления (самый тугоплавкий – вольфрам).

Кроме физических свойств есть же еще и химические. И вторых в разы больше, все точно не назвать. Но привести несколько примеров возможно. Из простых веществ металлы реагируют с водородом, кислородом, серой и галогенами. Теперь пара реакций со сложными веществами:

Металл реагирует с кислотой, если получится соль и металл находится в таблице электроотрицательности до водорода. Результатом будет соль и выделяющийся водород. У реакции 2 исключения – серная и азотная кислоты.

Активный металл вытеснит неактивный. Вот наглядное пособие: Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu. От лития до алюминия металлы брать нельзя, так как они – самые активные.

Популярные сегодня темы

Торф – одно из самых уникальных полезных ископаемых, имеющих органическое происхождение. Он образуется из растительных остатков при их перегнивании в условиях недостатка кислорода.

Землетрясение - одно из самых опасных и разрушительных явлений природы. Подобное бедствие унесло миллионы жизней людей и разрушило не меньшее количество сооружений. З

Изначально люди пользовались системой измерения, которая была, скажем так, всегда под рукой. Если быть точнее, то они измеряли длину сообразно размерам самого тела. К примеру, многие знают та

Российская Федерация состоит из множества субъектов, которые имеют свою историю и особенность. Одним из самых значимых субъектов России является Ростовская область. Расположена она на юге евр

Самое известное и наиболее изученное заболевание – зубной кариес. Каждый день стоматологи неустанно трудятся над его устранением. Кариес может поражать зуб на всю его глубину

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

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

6 элементов в группе щелочных металлов,
6 в группе щёлочноземельных металлов,
38 в группе переходных металлов,
11 в группе лёгких металлов,
7 в группе полуметаллов,
14 в группе лантаноиды + лантан,
14 в группе актиноиды (физические свойства изучены не у всех элементов) + актиний,
вне определённых групп бериллий и магний.

Металлический блеск (характерен не только для металлов: его имеют и неметаллы иод и углерод в виде графита)
Хорошая электропроводность
Возможность лёгкой механической обработки
Высокая плотность (обычно металлы тяжелее неметаллов)
Высокая температура плавления (исключения: ртуть, галлий и щелочные металлы)
Большая теплопроводность
В реакциях чаще всего являются восстановителями.

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

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

Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними. Самыми пластичными являются золото, серебро и медь. Из золота можно изготовить фольгу толщиной 0.003 мм, которую используют для золочения изделий. Однако не все металлы пластичны. Проволока из цинка или олова хрустит при сгибании; марганец и висмут при деформации вообще почти не сгибаются, а сразу ломаются. Пластичность зависит и от чистоты металла; так, очень чистый хром весьма пластичен, но, загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым. Некоторые металлы такие как золото, серебро, свинец, алюминий, осмий могут срастаться между собой, но на это может уйти десятки лет.

Высокая теплопроводность металлов также зависит от подвижности свободных электронов. Поэтому ряд теплопроводностей похож на ряд электропроводностей и лучшим проводником тепла, как и электричества, является серебро. Натрий также находит применение как хороший проводник тепла; широко известно, например, применение натрия в клапанах автомобильных двигателей для улучшения их охлаждения.

Цвет у большинства металлов примерно одинаковый — светло-серый с голубоватым оттенком. Золото, медь и цезий соответственно жёлтого, красного и светло-жёлтого цвета.

С кислородом реагируют все металлы, кроме золота, платины. Реакция с серебром происходит при высоких температурах, но оксид серебра(II) практически не образуется, так как он термически неустойчив. В зависимости от металла на выходе могут оказаться оксиды, пероксиды, надпероксиды:

$\mathrm<4Li+O_2=2Li_2O> $
оксид лития

$\mathrm<2Na+O_2=Na_2O_2> $
пероксид натрия

$\mathrm<K+O_2=KO_2> $
надпероксид калия

$\mathrm<Na_2O_2+2Na=2Na_2O> $

$\mathrm<3Fe+2O_2=Fe_3O_4> $

$\mathrm<2Hg+O_2=2HgO> $

$\mathrm<2Cu+O_2=2CuO> $

С азотом реагируют только самые активные металлы, при комнатной температуре взаимодействует только литий, образуя нитриды:

$\mathrm<6Li+N_2=2Li_3N> $

$\mathrm<2Al+N_2=2AlN> $

$\mathrm<3Ca+N_2=Ca_3N_2> $

С серой реагируют все металлы, кроме золота и платины:

$\mathrm<Fe+S=FeS> $

С водородом реагируют только самые активные металлы, то есть металлы IA и IIA групп кроме Be. Реакции осуществляются при нагревании, при этом образуются гидриды. В реакциях металл выступает как восстановитель, степень окисления водорода −1:

$\mathrm<2Na+H_2=2NaH> $

$\mathrm<Mg+H_2=MgH_2> $

С углеродом реагируют только наиболее активные металлы. При этом образуются ацетилениды или метаниды. Ацетилениды при взаимодействии с водой дают ацетилен, метаниды — метан.

$\mathrm<2Na+2C=Na_2C_2> $

$\mathrm<Na_2C_2+2H_2O=2NaOH+C_2H_2> $

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

$\mathsf<Mg + 2HCl = MgCl_2 + H_2\uparrow> $

$\mathsf<2Al+2H_3PO_4 = 2AlPO_4 + 3H_2\uparrow> $

$\mathsf<Cu + 2H_2SO_4 = CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2 H_2O> $

$\mathsf<Mg + H_2SO_4 = MgSO_4 + H_2\uparrow> $

$\mathsf<Mg + 2H_2SO_4 = MgSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O> $

$\mathsf<3Mg + 4H_2SO_4 = 3MgSO_4 + S\downarrow + 4H_2O> $

$\mathsf<4Mg + 5H_2SO_4 = 4MgSO_4 + H_2S\uparrow + 4H_2O> $

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

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

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

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

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

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

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

Из $118$ известных на данный момент химических элементов $96$ образуют простые вещества с металлическими свойствами, поэтому их называют металлическими элементами .

Металлические химические элементы в природе могут встречаться как в виде простых веществ, так и в виде соединений. То, в каком виде встречаются металлические элементы в природе, зависит от химической активности образуемых ими металлов.

Металлические элементы, образующие химически активные металлы ( Li–Mg ), в природе чаще всего встречаются в виде солей (хлоридов, фторидов, сульфатов, фосфатов и других).

Соли, образуемые этими металлами, являются главной составной частью распространённых в земной коре минералов и горных пород.

В растворённом виде соли натрия, кальция и магния содержатся в природных водах. Кроме того, соли активных металлов — важная составная часть живых организмов. Например, фосфат кальция Ca 3 ( P O 4 ) 2 является главной минеральной составной частью костной ткани.

Металлические химические элементы, образующие металлы средней активности ( Al–Pb ), в природе чаще всего встречаются в виде оксидов и сульфидов.

Металлические элементы, образующие химически неактивные металлы ( Cu–Au ), в природе чаще всего встречаются в виде простых веществ.


Рис. $7$. Самородное золото Au	Рис. $8$. Самородное серебро Ag	Рис. $9$. Самородная платина Pt

Исключение составляют медь и ртуть, которые в природе встречаются также в виде химических соединений.

В Периодической системе химических элементов металлы занимают левый нижний угол и находятся в главных (А) и побочных (Б) группах.

Рис. $13$. Положение металлов в Периодической системе. Знаки металлических химических элементов расположены ниже ломаной линии B — Si — As — Te

В электронной оболочке атомов металлов на внешнем энергетическом уровне, как правило, содержится от $1$ до $3$ электронов. Исключение составляют только металлы $IV$А, $V$А и $VI$А группы, у которых на наружном энергетическом уровне находятся соответственно четыре, пять или шесть электронов.

Радиусы атомов металлов больше, чем у атомов неметаллов того же периода. В силу отдалённости положительно заряженного ядра атомы металлов слабо удерживают свои валентные электроны (электроны внешнего энергетического уровня).

Рис. $14$. Характер изменения радиусов атомов химических элементов в периодах и в группах. Радиусы атомов металлов существенно больше, чем радиусы атомов неметаллов, находящихся в том же периоде

Главное отличительное свойство металлов — это их сравнительно невысокая электроотрицательность (ЭО) по сравнению с неметаллами.

Рис. $15$. Величины относительных электроотрицательностей (ОЭО) некоторых химических элементов (по Л. Полингу). ОЭО металлических химических элементов уступает соответствующей величине неметаллических химических элементов

Атомы металлов, вступая в химические реакции, способны только отдавать электроны, то есть окисляться, следовательно, в ходе превращений могут проявлять себя в качестве восстановителей .

Возможность отдавать электроны с внешнего энергетического уровня обуславливается восстановительными или металлическими свойствами металлов. Степень окисления металлов в соединениях всегда положительная.

Положение в таблице Менделеева

Металлы занимают левую часть периодической таблицы. В первой и второй группах находятся наиболее активные щелочные и щелочноземельные металлы. Наименее активны благородные металлы (золото, платина, серебро), находящиеся ближе к левому краю.

В периодах слева направо металлические свойства уменьшаются. Это связано с возрастанием количества электронов на внешнем энергетическом уровне и увеличением окислительных свойств.

В группах свойства металлов увеличиваются сверху вниз с увеличением числа энергетических уровней. При большом расстоянии от ядра электроны легче отделяются от атома металла.

Проследить активность металлов можно по электрохимическому ряду напряжений металлов. Стоящие слева от водорода элементы проявляют большую активность, чем металлы, стоящие справа. Наиболее активным металлом является литий.

Рис. 1. Ряд напряжений металлов.

Сравнение с неметаллами

Металлы существенно отличаются от неметаллов физическими и химическими свойствами. Сравнительная характеристика металлов и неметаллов представлена в таблице.

Признак

Металлы

Неметаллы

Есть. Самые блестящие – ртуть, серебро, палладий

Твёрдые (исключение – ртуть)

Газ, жидкость, твёрдое вещество

Являются электропроводниками. Наилучшая электропроводность у серебра, золота, меди, алюминия

Являются изоляторами (исключение – углерод, кремний)

Несмотря на то, что графит – модификация углерода, он имеет металлический блеск и обладает электропроводностью. Йод также напоминает металл характерным блеском.

Рис. 2. Графит.

Физические

Все металлы обладают физическими и механическими свойствами. К физическим свойствам относятся:

плотность – содержание вещества в единице объёма;
температура плавления – значение, при котором металл переходит из твёрдого состояния в жидкое;
электропроводность – способность проводить электрический ток;
теплопроводность – способность передавать тепло;
удельная теплоёмкость – количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 г металла на 1°С;
тепловое расширение – увеличение объёма при нагревании;
магнитные свойства – способность намагничиваться и притягивать другие металлы (свойством обладают железо, кобальт, никель, гадолиний).

В соответствии с температурой плавления все металлы делятся на два типа:

легкоплавкие – приобретают жидкую форму при температуре в пределах 1000°С (цезий, галлий, ртуть);
тугоплавкие – плавятся при температуре выше 1000°С (вольфрам, хром, ванадий).

К механическим свойствам относятся:

пластичность;
твёрдость;
упругость;
прочность.

Механические свойства металлов важны при создании сплавов – смесей металла и неметалла. Получившийся сплав проверяют на работоспособность и подвергают испытаниям – растяжению, ударам и т.д.

Сплавы, в состав которых входит железо, называются чёрными металлами. К цветным металлам относятся сплавы остальных металлов.

Рис. 3. Чёрные и цветные металлы.

Химические

Металлы – сильные восстановители. Элементы, стоящие левее водорода, реагируют с простыми и сложными веществами, образуя соли, кислоты, оксиды и гидроксиды:

Читайте также:


Рис. \(7\). Самородное золото Au	Рис. \(8\). Самородное серебро Ag	Рис. \(9\). Самородная платина Pt