Общие физические свойства металлов и их восстановительные свойства.

министерство образования Ставропольского края

ГБПОУ «нефтекумский региональный политехнический колледж»

Конспект урока по химии по тему:

Подготовила преподаватель высшей категории

Николайчук Людмила Николаевна

Тема урока: Общие физические свойства металлов и их восстановительные свойства.

Девиз урока: «Опыт – основа познания» (написан на доске).

Цель урока: повторить и обобщить сведения, полученные ранее о металлах; дополнить их познавательными опытами; закрепить и проверить знания о физических и химических свойствах.

Задачи.

Обучающие:

• дать определение металлов, выяснить чем отличается строение атомов металлов от атомов неметаллов и как это отражается на их окислительно-восстановительных свойствах;

• повторить понятие металлической связи;

• рассмотреть типы кристаллических решеток разных металлов;

• выяснить зависимость физических свойств металлов от их строения;

• ознакомиться с распространением металлов в природе в зависимости от их активности.

Развивающие:

• развивать умения характеризовать металлы малых и больших периодов по их положению в периодической системе;

• развивать представления о связи между строением веществ и их свойствами;

• совершенствовать умения находить главное в повторяемом материале и систематизировать полученные знания.

Воспитательные:

• развивать умения работать в коллективе;

• способствовать проявлению творческих способностей учащихся.

Материалы: коллекция “Металлы”, дидактические материалы на парте учащихся по теме; мультимедийный проектор, интерактивная доска, электронное приложение к учебнику:

 Ход урока:

« Единственный путь, ведущий к знаниям – это деятельность»

Б. Шоу

І. Актуализация знаний. Цели и задачи урока.

(слайды 1, 2)

Учитель: Ребята посмотрите на экран. Как вы, думаете какова тема нашего урока? (учащиеся отвечают)

Открыли инструкционные карты и записали тему урока: Общие физические свойства металлов и их восстановительные свойства.

Учитель : Сегодня очень трудно представить, что люди когда-то могли обходиться без металлов. Давайте представим на минуту, что металлы вдруг исчезли из употребления. Что откроется перед вами? Страшный, пустынный мир. С улиц исчезнут все машины, не будут летать самолеты и мчаться по рельсам поезда. Вследствие разрушения всех подземных коммуникаций на улицах наших городов появятся ямы, провалы, трещины. Нет телевидения, радио, телефонов. Нет электричества – кругом воцаряется мрак и тишина. В руках женщины – каменная игла и каменный нож., а у мужчин – каменные топоры, деревянный лук. То есть мы снова вернемся к первобытному обществу. Поэтому эпиграфом к нашей сегодняшней игре мы взяли слова Георга Агриколы:

“Человек не может обойтись металлов….
Если бы не было металлов, люди
Влачили бы самую омерзительную и
Жалкую жизнь среди диких зверей…”
Георг Агрикола 1556

Так что же такое металлы?

Более 200 лет назад М.В. Ломоносов в труде «Первые основы металлургии» дал металлам такое определение: «Металлы – суть ковкие блестящие тела».

Для того времени эта краткая формулировка была достаточно верной.

Вы уже познакомились с Периодической системой химических элементов Д.И. Менделеева, с классификацией химических элементов и узнали, что из 109 известных в настоящее время элементов более 80 являются металлами.

Металлы – это химические элементы, атомы которых отдают электроны внешнего (а некоторые — и предвнешнего) электронного слоя, превращаясь в положительные ионы.

Учитель объясняет строение кристаллической решетки металлов, используя соответствующую таблицу и каркас кристаллической решетки. Затем демонстрирует и комментирует слайд «Физические свойства металлов». 

Физические свойства металлов:

• Агрегатное состояние: кроме ртути, все металлы твердые.

• Электро- и теплопроводны
  Ag, Cu, Au, Al, Zn, Fe, Pb, Mg, Hg →
  Электро- и теплопроводность уменьшается

• Твердость различна.
  Cr, W, Ni, Pt, Fe, Cu, Al, Ag, Zn, Au, Ca, Mg, Sn, Pb, K, Na →
  Твёрдость уменьшается

• Плотность различна.

  
  Os, Pt, Au, Hg, Pb, Ag, Cu, Ni, Fe, Sn, Zn, Al, Mg, Ca, Na, K, Li →
  Плотность уменьшается.

• Температуры плавления и кипения различны.
  W (3420), Pt (1772), Fe, Ni, Cu, Au, Ag, Ca, Al, Mg, Zn, Pb, Sn, Na, K (63,5), Ga (29,7), Cs (28,5) ,Hg (-39).

• Ковкость, пластичность, прочность:
  пластичные – Au, Ag, Cu.
  хрупкие – Cr, Mn.

• Способность намагничиваться: Fe, Co, Ni;
  слабо – Al, Cr, Ti;
  не притягиваются – Sn, Cu, Bi.

После выполнения заданий учитель предлагает учащимся проверить некоторые физические свойства металлов на опытах.

Опыт 1. Теплопроводность металлов.

Металлические ложки из серебра, железа, алюминия и циркониевую трубку учитель опускает в стакан с кипятком и даёт одному из учащихся проверить, какой металлический предмет стал самым горячим. Учащиеся делают вывод.

Опыт 2. Легкоплавкость некоторых металлов.

Учитель берет в руку образец галлия, кому-то из учеников предлагает взять в ладонь цирконий. Пока металлы нагреваются, учитель напоминает, где располагаются эти элементы в Периодической системе Д.И.Менделеева, обращает внимание учащихся на электронные конфигурации валентных электронов их атомов:

₃₁Ga 4s²4p¹
₄₀Zr 4d²5s²

Затем учащиеся выполняют задание 3.

Задание 3. Физические свойства металлов

Физические свойства металлов

Особенности строения металлической кристаллической решетки,

Примеры металлов, у которых это свойство наиболее выражено

Область применения металлов, у которых выражено это свойство.

Металлический блеск

Электроны, заполняющие межатомное пространство, отражают световые лучи, причем большинство металлов в равной степени рассеивают все лучи видимой части спектра. Поэтому они имеют серебристо – белый или серый цвет. Строний, золото и медь в большей степени поглащают короткие волны и отражают длинные волны световаго спектра , поэтому имеют соответственно светло – желтый , желтый и медный цвета.

Наибольшую отражательную способность имеют серебро, алюминий , палладий.

Используют при изготовлении зеркал, в том числе и в прожекторах.

Тепло и электропроводность

Хаотически движущиеся электроны в металле под воздействием приложенного электрического напряжения приобретают направленное движение, то есть проводят электрический ток.

Серебро, медь, золото, алюминий.

радиотехника

Ковкость и пластичность

Механическое воздействие на кристалл с металлической кристаллической решеткой вызывает смещение слоев ион — атомов относительно друг друга, разрыв связей не происходит.

Золото, серебро, медь, олово, свинец, цинк

Ювелирные изделия

Химические свойства металлов можно охарактеризовать одним предложением: все металлы проявляют только восстановительные свойства.

Восстановительную активность металла в химических реакциях, которые протекают в водных растворах, отражает его положение в электрохимическом рядом напряжений металлов.

Работая с электрохимическим рядом напряжений металлов, следует помнить:

— металлы расположены в порядке убывания восстановительных свойств при реакциях в растворах;

— металлы, стоящие левее, вытесняю правее стоящий металл из растворов их солей;

— металл, стоящий в ряду напряжений до водорода, вытесняет его из разбавленных кислот;

-металлы, стоящий в ряду напряжений до алюминия, взаимодействуют с водой с образованием щелочей и выделением водорода Остальные металлы взаимодействуют в жестких условиях с образованием оксида металла и водорода;

— металлы, стоящий в ряду напряжений за водородом не взаимодействуют с водой;

— на основании восстановительной способности металлов в ряду напряжений металлы условно можно разделить на три группы по активности:

От Li до Al – очень активные металлы

От Al до H₂ – металлы средней активности

От H₂ до Au – малоактивные металлы

1 Взаимодействие металлов с простыми веществами:

а) взаимодействие с кислородом (демонстрация виртуального опыта)

2Cs + O₂= Cs₂ O₂

образуются оксиды и пероксиды

б) взаимодействие с серой

Zn + S= Zn S

Образуются сульфиды

в) взаимодействие с галогенами

2Fe + Cl₂=2Fe Cl₃

г) взаимодействие с водородом – только активные металлы:

2Na+ H

2=2 NaOH

д) взаимодействие с азотом

6Li +N₂=2Li ₃N без нагревания. Остальные металлы реагируют с азотом при нагревании; образуют нитриды

2.Взаимодействие металлов со сложными веществами:

а) взаимодействие с водой: (демонстрация виртуального опыта)

2Na+ 2H₂О=2 NaOH+ H₂

2Al + 6 H₂О=2Al (OH₃) + 3H₂

б) взаимодействие металлов с растворами кислот (демонстрация виртуального опыта)

Zn +2HCl = ZnCl₂+H₂

в) взаимодействие металлов с растворами солей (демонстрация виртуального опыта)

Zn +CuSO₄= ZnSO₄+Cu

VI Закрепление изученного материала. Написать графический диктант.

(приложение № 1)

VII Рефлексивное задание.

Выяснить, что учащиеся узнали поданной теме, и на какой вопрос так и не получили ответы. Оценить степень достижения целей.

2.Условие учебного материала

Если считать, что полное усвоение учебного материала уроки соответствует дистанции

A_______________________________B

То покажите точкой ваше место нахождения

VII Подведение итогов занятия

Проводится анализ и оценка деятельности

Домашнее задание:

&16,стр. 163-173 №1,3,4,5,6,

Материалы инструкционной карты.

Инструкционная карта к уроку по теме: ____________________________________________________________________________________________________________________________________

Металлы -___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Физические свойства металлов

Физические свойства металлов

Особенности строения металлической кристаллической решетки,

Примеры металлов, у которых это свойство наиболее выражено

Область применения металлов, у которых выражено это свойство.

Металлический блеск

Тепло и электропроводность

Ковкость и пластичность

1. Взаимодействие металлов с простыми веществами:

2.Взаимодействие металлов со сложными веществами:

Рефлексивное задание.

Если считать, что полное усвоение учебного материала уроки соответствует дистанции

A_______________________________B

То покажите точкой ваше место нахождения

Cu+HCl

3Li +P

Fe+NiSO₄

Au +HCl

3Li +P

Fe+NiSO₄

Свойства металлов: химические, физические, технологические

Химические свойства

Физические свойства

Механические свойства

Технологические свойства

Интересные факты

Видео

Не секрет, что все вещества в природе делятся на три состояния: твердые, жидкие и газообразные. А твердые вещества в свою очередь делятся на металлы и неметаллы, разделение это нашло свое отображение и в таблице химических элементов великого химика Д. И. Менделеева. Наша сегодняшняя статья о металлах, занимающих важное место, как в химии, так и во многих других сферах нашей жизни.

К слову лом цветных и черных металлов всегда высоко ценился на рынке вторичной переработке. Последнее время цена на него постоянно растет. Узнайте актуальные цены, по которым можно сдать металлолом: https://citylom.ru

Химические свойства

Все мы, так или иначе, но сталкиваемся с химией в нашей повседневной жизни. Например, во время приготовления еды, растворение поваренной соли в воде является простейшей химической реакцией. Вступают в разнообразные химические реакции и металлы, а их способность реагировать с другими веществами это и есть их химические свойства.

Среди основных химических свойств или качеств металлов можно выделить их окисляемость и коррозийную стойкость. Реагируя с кислородом, металлы образуют пленку, то есть проявляют окисляемость.

Аналогичным образом происходит и коррозия металлов – их медленное разрушение по причине химического или электрохимического взаимодействия. Способность металлов противостоять коррозии называется их коррозийной стойкостью.

Физические свойства

Среди основных общих физических свойств металлов можно выделить:

• Плавление.
• Плотность.
• Теплопроводность.
• Тепловое расширение.
• Электропроводность.

Важным физическим параметром металла является его плотность или удельный вес. Что это такое? Плотность металла – это количество вещества, которое содержится в единице объема материала. Чем меньше плотность, тем металл более легкий. Легкими металлами являются: алюминий, магний, титан, олово. К тяжелым относятся такие металлы как хром, марганец, железо, кобальт, олово, вольфрам и т. д. (в целом их имеется более 40 видов).

Способность металла переходить из твердого состояния в жидкое, именуется плавлением. Разные металлы имеют разные температуры плавления.

Скорость, с которой в металле проводится тепло при нагревании, называется теплопроводностью металла. И по сравнению с другими материалами все металлы отличаются высокой теплопроводностью, говоря по-простому, они быстро нагреваются.

Помимо теплопроводности все металлы проводят электрический ток, правда, некоторые делают это лучше, а некоторые хуже (это зависит от строения кристаллической решетки того или иного металла). Способность металла проводить электрический ток называется электропроводностью. Металлы, обладающие отличной электропроводностью, это золото, алюминий и железо, именно поэтому их часто используют в электротехнической промышленности и приборостроении.

Механические свойства

Основными механическими свойствами металлов является их твердость, упругость, прочность, вязкость и пластичность.

При соприкосновении двух металлов могут образоваться микро вмятины, но более твердый металл способен сильнее противостоять ударам. Такая сопротивляемость поверхности металла ударам извне и есть его твердость.

Чем же твердость металла отличается от его прочности. Прочность, это способность металла противостоять разрушению под действием каких-либо других внешних сил.

Под упругостью металла понимается его способность возвращать первоначальную форму и размер, после того как нагрузка, вызвавшая деформацию металла устранена.

Способность металла менять форму под внешним воздействием называется пластичностью.

Технологические свойства

Технологические свойства металлов и сплавов важны в первую очередь при их производстве, так как от них зависит способность подвергаться различным видам обработки с целью создания разнообразных изделий.

Среди основных технологических свойств можно выделить:

• Ковкость.
• Текучесть.
• Свариваемость.
• Прокаливаемость.
• Обработку резанием.

Под ковкостью понимается способность металла менять форму в нагретом и холодном состояниях. Ковкость метала, была открыта еще в глубокой древности, так кузнецы, занимающиеся обработкой металлических изделий, превращением их в мечи или орала (в зависимости от потребности) на протяжении многих веков и исторических эпох были одной из самых уважаемых и востребованных профессий.

Способность двух металлических сплавов при нагревании соединяться друг с другом называют свариваемостью.

Текучесть металла тоже очень важна, она определяет способность расплавленного метала растекаться по заготовленной форме.

Свойство металла закаливаться называется прокаливаемостью.

Интересные факты

• Самым твердым металлом на Земле является хром. Этот голубовато-белый метал был открыт в 1766 году под Екатеринбургом.
• И наоборот, самыми мягкими металлами являются алюминий, серебро и медь. Благодаря своей мягкости они нашли широкое применение в разных областях, например, в электроаппаратостроении.
• Золото – которое на протяжении веков было самим драгоценным металлом имеет и еще одно любопытное свойство – это самый пластичный металл на Земле, обладающий к тому же отличной тягучестью и ковкостью. Также золото не окисляется при нормальной температуре (для этого его нужно нагреть до 100С), обладает высокой теплопроводностью и влагоустойчивостью. Наверняка все эти физические характеристики делают настоящее золото таким ценным.
• Ртуть – уникальный металл, прежде всего тем, что он единственный из металлов, имеющий жидкую форму. Причем в природных условиях ртути в твердом виде не существует, так как ее температура плавления -38С, то есть в твердом состоянии она может существовать в местах, где просто таки очень холодно. А при комнатной температуре 18С ртуть начинает испаряться.
• Вольфрам интересен тем, что это самый тугоплавкий металл в мире, чтобы он начал плавиться нужна температура 3420С. Именно по этой причине в электрических лампочках нити накаливания, принимающие основной тепловой удар, изготовлены из вольфрама.

Видео

И в завершение образовательное видео по теме нашей статьи.

Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.

Краткий конспект подготовки к ЗНО по химии №13 Общие сведения о металлах

Конспект 13. Общие сведения о металлах

Физические свойства металлов

Металлами являются вещества, характеризующиеся в обычных условиях 

1. высокими электро- и теплопроводностью,
2. ковкостью,
3. «металлическим» блеском,
4. непрозрачностью

Эти свойства обусловленными наличием в их кристаллической решетке большого количества не связанных с атомными ядрами подвижных электронов проводимости.
Свойства металлов объясняются особенностями их строения:
1. Расположением и характером движения электронов в атомах;
2. Расположением атомов, ионов и молекул в пространстве;
3. Размерами, формой и характером кристаллических образований.
Особенности атомного строения определяют характер взаимодействия металлов, способность их давать различного рода соединения, в которые входят несколько металлов, металлы с неметаллами и т. д.
При разных температурах некоторые химические элементы имеют 2 и более устойчивых типа кристаллических решеток.
Существование одного металла в различных кристаллических формах (модификациях) при разных температурах называется полиморфизмом, или аллотропией, а переход из одного строения в другое – полиморфным (аллотропическим) превращением.
Аллотропические формы, получающиеся в результате полиморфного превращения, обычно обозначают начальными буквами греческого алфавита α, β, γ, δ.
К таким полиморфным металлам относятся, например, кобальт (Со), олово (Sn), марганец (Мn), железо (Fe).
В свою очередь изменение строения кристаллической решетки вызывает изменение свойств – механических, химических и магнитных свойств, электропроводности, теплопроводности, теплоемкости и др. К металлам, которые имеют только один тип кристаллической решетки и называются изоморфными, относятся алюминий (А1), медь (Сu), никель (Ni), хром (Сr), ванадий (W) и др.

 

Металлы в природе

Металлы присутствуют в природе как в самородном состоянии (самородные металлы), так и в виде различных соединений.
В свободном состоянии присутствуют в природе металлы, которые либо плохо окисляются кислородом, либо совсем не окисляются. Например, платина, золото, серебро. Реже медь, ртуть и некоторые другие. Самородные металлы встречаются в природе в небольших количествах в виде зерен или вкраплении в различных минералах. Лишь изредка они образуют большие куски – самородки. Самый большой самородок золота весил 112 кг. Иногда металлы практически в чистом виде содержатся в метеоритах. Так некоторые предметы из высокочистого железа, найденные археологами, объясняются именно тем, что они были изготовлены из метеоритного железа.
Но чаще всего металлы существуют в природе в связанном состоянии в составе минералов.
Минерал – это химически и физически индивидуализированный продукт природной физико-химической реакции, находящийся в кристаллическом состоянии.
Очень часто это оксиды. Например, оксид железа(III)  – гематит или красный железняк.

 

 – магнетит или магнитный железняк. Нередко минералами являются сульфидные соединения: галенит ZnS, киноварь HgS.
Активные металлы часто присутствуют в природе в виде солей (сульфаты, нитраты, хлориды, карбонаты).

 

Получение металлов

Минералы входят в состав горных пород и руд.
Рудами называются природные образования, содержащие минералы в таком количестве, чтоб из этих руд было выгодно получать металлы. Обычно перед получением металла из руды, руду обогащают, удаляя пустую породу и различные примеси. При этом образуется концентрат, который и является исходным сырьем для металлургической промышленности.
Существуют различные способы обогащения руды. Один из них флотация.
Для получения металлов из руд необходимо перевести металлы из руд в какую-нибудь единую форму, чаще всего в форму оксидов.

Полученные оксиды можно восстанавливать несколькими способами.
1. Один из основных – это металлотермия.
А. Алюмотермия (алюминотермия)

Б. Магниетермия.

Можно проводить восстановление и другими веществами.
↑

2. Термическое разложение соединений металлов.
↑
↑

Этот метод применяется для получения высокочистых металлов.

3. Электролитическое получение металлов.
Металлы, особенно, активные можно получить при электролизе расплавов электролитов. Для щелочных металлов – это единственный способ их получения. Возможно получение металлов при электролизе водных растворов солей. Катионы металлов, расположенных в электрохимическом ряду напряжений до водорода, разряжаются на катоде в той или иной степени одновременно с молекулами воды. А в случае солей металлов, расположенных правее водорода, на катоде получается только соответствующий металл.

4. Более активный металл вытесняет менее активный из раствора его соли.

В таких реакциях нельзя использовать щелочные и щелочноземельные металлы, потому что они реагируют с водой.

 

Коррозия металлов

Коррозия – самопроизвольное разрушение металлов и сплавов под воздействием окружающей среды. Коррозию металлов и сплавов вызывают такие компоненты окружающей среды как вода, кислород, оксиды углерода и серы, содержащиеся в воздухе, морская вода и грунтовые воды.
По типу агрессивных сред, в которых протекает коррозия, она может быть следующих видов:
1. Газовая коррозия
2. Атмосферная коррозия
3. Коррозия в не электролитах
4. Коррозия в электролитах
5. Подземная коррозия
6. Биокоррозия
Чаще всего коррозии подвергаются изделия из железа.
Особенно сильно коррозируют металлы во влажном воздухе и в воде. В повседневной жизни для сплавов железа чаще всего использую термин «ржавление». Химически чистое железо ржавеет медленно, техническое железо, содержащее различные примеси ржавеет быстро. Коррозия зависит не только от химического состава объекта, но и от того какие примеси и в каком количестве этот объект содержит.
Способы борьбы с коррозией.
1. Нанесение различных покрытий на поверхность металла (краски, эмали, другой металл).
2. Использование нержавеющих сплавов, добавки к железу Cr, Ni, Ti.
3. Введение ингибиторов коррозии.
4. Контакт с более активным металлом, протектором. Сначала будет корродировать протектор, потом защищаемый металл.

Конспект урока по химии в 9 классе по теме: «Химические свойства металлов».

План – конспект

урока химии в 9 классе Тема: Химические свойства металлов

Цель урока: познакомить учащихся с химическими свойствами металлов.

Задачи урока:

образовательные:

— знать химические свойства металлов;

— уметь устанавливать причинно-следственные связи между положением металла в периодической таблице и свойствами металлов;

— уметь прогнозировать свойства металлов по их положению в ряду

активности;

развивающие:

— развивать творческие способности, логическое мышление;

— развивать общеучебные умения и навыки;

— развивать коммуникативные и информационные компетенции;

воспитательные:

— воспитывать познавательный интерес к предмету;

— воспитывать дисциплинированность, самостоятельность, ответственность.

Ход урока

1. Организационный.

У ч и т е л ь (приветствует учащихся). Сегодня мы с вами предпримем путешествие в море химических реакций по разным островам.

II. Актуализация опорных знаний. 1. 4 человека работают по карточкам по предыдущей теме «Физические свойства металлов» в течение 7 минут.

Карточка №1. Металлическая кристаллическая решетка, особенности строения.

Карточка №2. Фотоэффект, то есть свойство металлов испускать электроны под действием лучей света, характерен для щелочных металлов, например, цезия. Почему? Где это свойство находит применение?

Карточка №3. Какие физические свойства вольфрама лежат в основе его применения?

Карточка №4. Какие физические свойства металлов используют в технике?

2. Остальные работают с учителем.

Металл – это точность, металл – это прочность.

Скорость, высота, блеск и красота.

Не сразу в дом пришёл металл,

Не сразу вилкой, ложкой стал.

Не сразу стал он кружкой и заводской игрушкой.

Он в проводах несёт нам свет,

Металл – коньки, велосипед,

Метро, трамвай, будильник,

Утюг и холодильник.

Какие физические свойства металлов легли в основу их применения? (ответы учащихся).

3. Ответы учащихся по карточкам (оценку ответов дают одноклассники).

III. Постановка цели.

Учитель. У металлов есть только физические свойства? (нет).

Учитель. Какие ещё свойства характерны для металлов? (химические).

Учитель. Как вы считаете, о чём мы сегодня будем говорить? (о химических свойствах металлов).

Учитель. Итак, тема нашего урока – химические свойства металлов.

IV. Объяснение нового материала. В безбрежном море реакций у металлов свои острова. Первый, и самый любимый остров – «Неметаллы» . Из 109 химических элементов 87 являются металлами. И как у людей есть определённый тип темперамента, так и у металлов есть свой характер. Их можно разделить на три типа. Первый тип – самые активные – расположены в ряду активности до марганца, второй – от марганца до знака водорода, они более спокойные, и третий тип – очень спокойные, невозмутимые (они располагаются в ряду активности после знака водорода).

1) с кислородом: н.у I тип 4 Na + O2 → 2Na2O (фронтально) II тип 2Cu + O2 → 2СuO (самостоятельно) III тип Au + O2 → не взаимодействует.

2) c водородом: (только первого типа) 2Na + h3 → 2NaH (фронтально).

3) с другими неметаллами: 2Fe +3Cl2 → 2FeCl3 (фронтально, следующие четыре реакции учащиеся выполняют самостоятельно с последующей самопроверкой по ключу)

Al + S →

Mg + N2 →

K + C →

Ca + P →

Учитель: У кого возникли вопросы?

Второй остров – «Вода».

I тип Mg + 2h3O = Mg(OH)2 + h3↑

Учитель. Проведение опыта весьма опасно, поэтому данный опыт на медиаролике мы предоставим продемонстрировать Коновалову Алексею (учащийся демонстрирует медиаролик «Горение магния в парах воды»)

II тип Zn + h3O = ZnO + h3↑ (самостоятельно с последующей фронтальной проверкой).

III тип не реагируют.

Третий остров – «Кислоты» (не брать HNO3, h3SO4(конц.)

а) I и II тип: Fe+2HCl = FeCl2 + h3↑ (выполняет опыт Горячкина Анастасия)

III тип не взаимодействует.

б) с h3SO4 (конц.): Ag + h3SO4 → Ag2SO4 + h3O + SO2

в) с НNO3: Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + h3O + NO

Учитель. Эти две реакции вы уравняете дома, применив метод электронного баланса.

Четвёртый остров – «Соли» (свободный металл должен быть активнее, чем в соли по электрохимическому ряду напряжений)

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu (выполнение опыта Гимадеевой Анастасией)

Пятый остров – «Металлотермия» (металлы первого типа взаимодействуют с оксидами других металлов):

8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe (фронтальное написание уравнения)

II и III тип не взаимодействуют.

Общий вывод.

1. Учитель. Чем во всех этих реакциях является металл? (Отдаёт электроны, является восстановителем). Это можно выразить схемой:

Ме – ne → Me │восстановитель, окисление

2. Дописать уравнения практически возможных реакций самостоятельно:

Na + S →

K + h3O →

Li + HCl →

Ca + Cl2 →

Cu + h3O → (с последующей взаимопроверкой)

V. Рефлексия. Итак, давайте подведём итог нашего путешествия по островам.

1. На какие острова приплывали металлы разных типов?

2. Чем при этом являются металлы? (восстановителями).

3. Что больше всего заинтересовало вас на уроке?

4. Что нового вы узнали?

VI. Домашнее задание: прочитать параграф 8, выполнить письменно упражнение № 2, 5,7, а также две реакции (см. выше) с электронным балансом.

Урок 11. обзор металлических элементов а- и в-групп — Химия — 11 класс

Химия, 11 класс

Урок № 11. Обзор металлических элементов А- и B-групп

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён характеристике металлов А- и B-групп периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. Учащиеся получат представление о химических свойствах металлов в связи со строением их атомов

Глоссарий

d-элементы – элементы, в атомах которых заполняется d-подуровень.

p-элементы – элементы, в атомах которых заполняется p-подуровень.

s-элементы – элементы, в атомах которых заполняется s-подуровень.

Интерметаллид (интерметаллическое соединение) – химическое соединение двух или более металлов.

Полупроводники – материалы, по своей удельной проводимости занимающие промежуточное место между проводниками и диэлектриками.

«Провал» электрона – переход электрона с внешнего энергетического уровня на более низкий, что объясняется большей энергетической устойчивостью образующихся при этом электронных конфигураций.

Сверхпроводники – материалы, электрическое сопротивление которых при понижении температуры до некоторой величины становится равным нулю.

Щелочноземельные металлы – химические элементы 2А группы периодической таблицы элементов.

Щелочные металлы – элементы 1А группы периодической таблицы химических элементов.

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тестов по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс: учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.: Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

• Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

Обзор металлических элементов А- и B-групп

1. Химические свойства металлических элементов А-групп

Атомы металлических s- и p-элементов, обладая гораздо большим радиусом по сравнению с атомами неметаллов, способны только отдавать валентные электроны, проявляя восстановительные свойства.

Металлы вступают в реакции как с простыми, так и со сложными веществами.

Взаимодействие металлов с простыми веществами

Реакции металлов с галогенами и кислородом протекают очень энергично.

_{0 0 t +1 -1}

2 Na + Cl₂ = 2NaCl

_{0 0 t +3 -1}

2Al + 3Cl₂ = 2AlCl₃

_{0 0 t +2 -2}

2Mg + O₂ = 2MgO

_{0 0 t +3 -2}

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

Не так энергично идет реакция с серой.

_{0 0 t +1 -2}

2Na + S = Na₂S

_{0 0 t +3 -2}

2Al + 3S = Al₂S₃

Гораздо труднее идет взаимодействие с азотом и фосфором.

_{0 0 t +2 -3}

3Mg + N₂ = Mg₃N₂

_{0 0 t +2 -3}

3Ca + 2P = Ca₃P₂

При определенных условиях возможно также восстановление металлами водорода с образованием гидридов.

_{0 0 t +2 -1}

Ca + H₂ = CaH₂

Металлы способны также взаимодействовать с другими металлами, образуя интерметаллические соединения. Многие интерметаллиды используются в технике как сильные магниты, полупроводники, сверхпроводники.

Взаимодействие металлов со сложными веществами

С водой при комнатной температуре взаимодействуют щелочные и щелочноземельные металлы (от Cs до Ca), а при нагревании – менее активные (от Mg до Sn). В обоих случаях выделяется водород, но в первом образуются гидроксиды, а во втором оксиды металлов.

_{0 +1 +2 0}

Ca + 2HOH = Ca(OH)₂ + H₂↑

_{0 +1 t +2 0}

Mg + 2H₂O = MgO + H₂↑

Металлы, расположенные в ряду напряжений до водорода, восстанавливают ионы водорода из разбавленных кислот (кроме азотной).

_{0 +1 +2 0}

Mg + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂↑

Одни металлы восстанавливают другие из водных растворов солей, если первые расположены левее вторых в ряду стандартных электродных потенциалов.

_{0 +2 +3 0}

2Al + 3Pb(NO₃)₂ = 2Al(NO₃)₃ + 3Pb

Не нужно забывать, что такие сильные восстановители как Li, Na, K, Ca будут восстанавливать не металл из соли, а водород из воды.

1. Химические свойства металлических элементов B-групп

Металлические элементы B-групп принадлежат к d-элементам. В их атомах заполняются d-орбитали предвнешнего энергетического уровня. Поскольку структура внешнего уровня d-элементов одного периода одинакова (1-2 s-электрона), а радиусы атомов имеют близкие значения, то и свойства атомов d-элементов изменяются в периоде слева направо более медленно по сравнению с s- и p-элементами. У атомов некоторых элементов (например, Cr, Cu) в результате «провала» наружных электронов на внешнем уровне остается по одному электрону, что и определяет их свойства.

В B-группах радиусы атомов в направлении сверху вниз изменяются неравномерно, и восстановительные свойства (за некоторыми исключениями) уменьшаются.

В то же время у металлических элементов B-групп прослеживаются и некоторые общие закономерности, такие как:

1. совпадение максимальной положительной степени окисления у p-элементов 3-7 B-групп с номером группы;
2. образование некоторыми d-элементами (Ru, Os) соединений, в которых их максимальная степень окисления +8 совпадает с номером группы;
3. ослабление основных и усиление кислотных свойств с увеличением степени окисления атомов металлов B-групп.

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЯ ЗАДАНИЙ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

1. Решение задачи на расчеты по уравнению реакции

Условие задачи: При взаимодействии 3,12 г одновалентного металла с водой выделилось 0,896 л водорода. Определите этот металл. Ответ дайте в виде химического символа.

Шаг первый: Запишем уравнение реакции металла с водой, зная, что металл одновалентен

2Me + 2H₂O = 2MeOH + H₂↑

Шаг второй: Найдем количество вещества металла.

По уравнению реакции

n_(Me) = 2n_(h3)

n_(h3) = 0,896/22.4=0.4 моль

n_(Me) = 2 х 0.04 = 0,08 моль

Шаг третий: Вычислим молярную массу металла

M_(Me) = m/n_(Me) = 3,12/0,08 = 39 г/моль

Шаг четвёртый: С помощью таблицы Менделеева найдем металл с соответствующей относительной атомной массой, численно совпадающей с молярной. Этот металл – калий.

Ответ: K

2. Решение задачи на химические свойства металла.

Условие задачи: В лаборатории химика имеется порошок желто-коричневого цвета, который при попадании в воду издает сильный чесночный запах. Какое вещество представляет собой порошок, если он получен в результате реакции между алюминием и селеном, протекающей аналогично реакции алюминия с серой или кислородом? Укажите формулу данного вещества.

Шаг первый: Запишем уравнения реакций алюминия с серой и кислородом

2Al + 3S = Al₂S₃

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

Шаг второй: аналогичным образом запишем уравнение реакции алюминия с селеном.

2Al + 3Se = Al₂Se₃

Это селенид алюминия.

Ответ: Al₂Se₃

15. Свойства черных и цветных металлов

15. Свойства черных и цветных металлов

Технология обработки металлов. Элементы машиноведения

15. Свойства черных и цветных металлов

Приступая к изготовлению какого-либо изделия, вы должны правильно выбрать наиболее подходящий для него материал. Как вы знаете, металлы в технике применяют не в чистом виде, а в виде сплавов. Сплавы получают путем смешивания в расплавленном состоянии двух или нескольких металлов в точно определенном соотношении. Правильный выбор подходящего для вашего изделия металла или сплава можно сделать, зная его свойства.

Каждый металл и сплав обладает определенными механическими и технологическими свойствами.

К механическим свойствам относят прочность, твердость, упругость, вязкость, пластичность.

Прочность — способность металла или сплава воспринимать действующие нагрузки не разрушаясь. Например, если сделанные вами подвески для стенда не разрушаются от его веса при закреплении на стене, значит они обладают достаточной прочностью.

Твердость — свойство материала сопротивляться внедрению в него другого, более твердого материала. Например, если на стальную и медную пластины нанести лунки с помощью кернера, ударив по нему молотком с одинаковым усилием, то в медной пластине глубина лунки будет больше, чем в стальной. Это свидетельствует о том, что сталь тверже меди.

Упругость — свойство металла или сплава восстанавливать первоначальную форму после устранения внешних сил. Если положить на две опоры металлическую линейку и в центре ее поместить небольшой груз, то она прогнется на некоторую величину, а после снятия груза примет первоначальное положение. Это показывает, что материал линейки обладает упругостью.

Вязкость — свойство тел поглощать энергию при ударе.

Пластичность — способность изменять форму под дей­ствием внешних сил не разрушаясь. Это свойство используют при правке, гибке, прокатке, штамповке заготовок.

К технологическим свойствам относят ковкость, жидкотекучесть, обрабатываемость резанием, свариваемость и др.

Ковкость — свойство металла или сплава получать новую форму под действием удара. Это свойство основано на использовании механического свойства — пластичности.

Жидкотекучесть — свойство металла в расплавленном состоянии хорошо заполнять литейную форму и получать плотные отливки.

Обрабатываемость резанием — свойство металла или сплава подвергаться обработке резанием различными инструментами.

Свариваемость — свойство металлов соединяться в пластичном или расплавленном состоянии.

Коррозионная стойкость — свойство металлов и сплавов противостоять коррозии.

Все металлы и сплавы подразделяют на черные и цветные. К черным относят железо и сплавы на его основе — сталь и чугун. Все остальные металлы и сплавы — цветные.

Часто сплавы обладают лучшими свойствами, чем их составные части. Например, чистое железо имеет очень низкую прочность, а сплавы железа с углеродом — гораздо более высокую. Если углерода в сплаве меньше 2%, то такой сплав называется сталью. Если углерода от 2 до 4%, то это — чугун.

Сталь не только прочный, но и пластичный материал, хорошо поддающийся механической обработке. Из конструкционной стали делают детали машин и конструкций, а добавляя в сталь хром, вольфрам и другие металлы, получают очень твердые инструментальные стали, из которых изготавливают режущие инструменты для обработки металлов.

Чугун — хрупкий сплав, в связи с чем его используют для изделий, которые впоследствии не будут подвергаться ударам. Чугун обладает очень хорошей жидкотекучестью, поэтому из него получают качественные и сложные отливки: станины станков, радиаторы отопления и другие изделия.

Из цветных сплавов наибольшее распространение в технике получили латунь, бронза, дюралюминий.

Латунь — сплав меди с цинком желтого цвета. Обладает высокой пластичностью, твердостью и коррозионной стойкостью. Применяется для изготовления деталей, работающих в условиях повышенной влажности и в электротехнике.

Бронза — сплав меди со свинцом, алюминием, оловом и другими элементами, желто-красного цвета. Имеет высокую прочность, твердость, хорошо обрабатывается резанием и обладает коррозионной стойкостью. Применяется для изготовления водопроводных кранов и зубчатых колес, для отливки художественных изделий (скульптур, украшений и других элементов), в электротехнике.

Дюралюминий — сплав алюминия с медью, магнием, цинком и другими элементами, серебристого цвета. Хорошо обрабатывается, обладает высокой коррозионной стойкостью. Применяется в авиации, машиностроении и строительстве, где требуются легкие и прочные конструкции.

Практическая работа

Ознакомление со свойствами металлов и сплавов

1. Рассмотрите образцы металлов и сплавов, определите их цвет.

2. Положите справа от себя образцы из черных металлов и сплавов, а слева — из цветных. Определите вид металлов, из которых сделаны образцы.

3. Растяните и отпустите пружины из стальной и медной проволоки. Сделайте вывод об упругости стали и меди.

4.  Положите на плиту для рубки металла образцы из стальной и алюминиевой проволоки и попытайтесь расплющить их молотком. Сделайте вывод о ковкости стали и алюминия.

5. Закрепите в тисках стальной и латунный образцы и проведите по ним напильником. Сделайте вывод об обрабатываемости стали и латуни.

 

Новые термины: Черные и цветные металлы, механические свойства (прочность, твердость, упругость, вязкость, пластичность), технологические свойства (ковкость, жидкотекучесть, обрабатываемость, свариваемость), конструкционная и инструментальная сталь, чугун, бронза, дюралюминий.

 

Вопросы и задания.

1. Что такое сплав?

2. Назовите механические свойства металлов и сплавов.

3. Назовите технологические свойства металлов и сплавов.

4. Для чего нужно знать свойства металлов и сплавов?

5. Какие сплавы относятся к черным?

6.  Чем отличается сталь от чугуна?

7. Чем отличается латунь от бронзы?

8. Почему металлы нужно экономно расходовать?

Сайт управляется системой uCoz

Кристаллическое строение металлов. Физические свойства металлов

Методическая разработка урока

Кристаллическое строение металлов.

Физические свойства металлов

Пузикова Наталья Ивановна

Цели урока:

Образовательные: организация изучения физических свойств и кристаллического строения металлов, причин особых физических свойств металлов.

Развивающие: формирование умений установления причинно-следственных связей, проведение наблюдений.

Воспитательные: развитие представлений о безграничности познания, продолжение знакомства с категориями диалектики(содержание и форма),их взаимосвязью, формирование интереса к избранной профессии, наблюдательности.

Тип урока: Комбинированный.

Методы:

обучения — диалогический;

преподавания — объяснительно-стимулирующий;

учения — репродуктивный, частично-поисковый.

Оборудование: периодическая система химических элементов, схемы – плакаты: «Влияние деформации на различные кристаллы», «Виды упаковок металлических кристаллов», справочник химика, реактивы:Cu, Fe, Al, Mg, Pb, Na в керосине, вода, химический стакан, пробирки, спиртовка, прибор для определения электропроводности, модели кристаллических решеток, фильм  «Общие свойства металлов».

1.Актулизация знаний о строении твердых тел, типах кристаллических решеток.

Самостоятельная работа;

Фронтальная беседа.

2.Формирование новых понятий и способов действия;

Вновь вводимые понятия – типы упаковок металлических кристаллов: кубическая объемно-центрированная упаковка, кубическая гранецентрированная упаковка, плотнейшая гексагональная упаковка;

Предполагаемые приращения в знаниях – понимание зависимости физических и механических свойств металлов от их кристаллического строения;

Создание проблемной ситуации путем выявления различий в физических свойствах отдельных металлов в ходе эксперимента;

Основная проблема: в чем причина заметного различия физических свойств отдельных металлов.

Способ решения – выводится из строения металлических кристаллов.

3.Формирование умений и навыков при закреплении:

Эвристическая беседа;

Индивидуальные задания с учетом уровня знаний.

4.Задание на дом: Выполнить упр. в тетради, повторить материал по конспекту.

Конспект урока.

1.Актулизация знаний.

Самостоятельная работа на 2 варианта(10-12 мин.)

1 вариант.

1)    Ниже приведен порядок распределения электронов  по электронным слоям для некоторых элементов:

А)2,8,3.    Б)2,8,18,8.    В)2,8,14,2.   Г)2,8,5.   Д)2,7.

Какие из них являются металлами, назовите их.

2)Почему металлы являются проводниками электрического тока?

3)Определите вид химической связи у веществ: O₂ ,Ca, Ni, HCl,CO₂,H₂,Zn.

2 вариант – задания типичные.

 

Фронтальная беседа по вопросам:

Преподаватель: При изучении новой темы нам понадобятся знания, полученные на уроках физики. Вспомните, на какие группы делятся твердые тела? К какой группе относятся металлы и их сплавы?

2.Изучение нового материала.

Преподаватель: На столах имеются образцы металлов. Изучите образцы металлов и опишите их физические свойства.

Учащиеся с помощью наводящих вопросов и справочных материалов записывают в тетрадь: твердость, непрозрачность, металлический блеск, проводят электрический ток, тепло, расширяются при нагревании, имеют определенную температуру плавления и кипения и другие.

Преподаватель: Перечислите известные вам механические свойства металлов, одинаковы ли они для всех?

Одинакова электропроводность для металлов?

Создается проблемная ситуация: в чем причина различия физико – механических свойств металлов.

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо знать строение атомов металлов и строение металлических кристаллов.

Преподаватель: Какое влияние оказывает металлическая связь на физико- механические свойства металлов, чем можно объяснить свойство металлов как электропроводность, теплопроводность

Учащиеся: Эти свойства объясняются наличием свободных электронов в металлических кристаллах.

Преподаватель: Запишем в тетрадь вывод «Чем выше концентрация свободных электронов в кристалле металла, тем ярче выражены металлические свойства тепло- и электропроводность.

Затем в совместной беседе учащиеся приходят к следующему выводу «Металлы пластичны, легко деформируются как при холодной, так и особенно при горячей обработке. Причиной пластичности является наличие металлической связи.

 

Физико —  механические свойства металлов определяются:

1.Строением атомов и ионов металла, находящихся в узлах кристаллической решетки, числом свободных  электронов, принимающих участие в образовании металлической связи;

2. Типом кристаллической решетки.

3.Закрепление материала.

Очень важно, чтобы учащиеся убедились в практической значимости знаний о свойствах металлов для своей профессии. Закрепление проводится в форме беседы.

Вопрос: Какое значение имеет знание Т плавления металлов.

Ответ: Зная Т пл. металлов, можно выбрать способ изготовления металлических изделий – паяние, сварку, литье. Т пл. определяет области применения легкоплавких и тугоплавких металлов.

Вопрос: Приведите пример, для каких целей необходимо знать теплопроводность металлов.

Ответ: Для правильного выбора металлов при изготовлении режущих инструментов и трущихся деталей машин.

Вопрос: Какое значение имеет знание теплового расширения металлов.

Ответ: Данные о тепловом расширении металлов необходимо знать при проведении работ по горячей ковке и штамповке металлических изделий. Необходимо уметь определять ,насколько изменяются  объемные и линейные размеры детали при ее нагревании и охлаждении.

Вопрос: Какое значение имеет знание электропроводности.

Ответ: Зная электропроводность металлов, можно определить выбор  их для передачи электроэнергии.

Вопрос: Какое значение имеет знание твердости металлов.

Ответ: Твердость металлов влияет на их обработку. От степени твердости зависит выбор металла  для изготовления деталей машин и в особенности инструментов.

Вопрос: Какие свойства металлов называются технологическими. Какое значение имеет их знание для практической деятельности.

Ответ: Технологические свойства металлов представляют собой совокупность физических и механических свойств, которые определяют поведение металлов в процессе обработки.

4.Задание на дом – см. план урока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обзор физических свойств металлов

Физические свойства являются важным способом отличить один материал от другого. При изучении и применении металлургии физические свойства часто считаются более широкой категорией, чем механические свойства, но не все свойства пересекаются. Физические свойства легче всего отличить от механических методом испытаний. В то время как для измерения механических свойств требуется приложение усилий, физические свойства можно измерить без изменения материала.

Тем не менее, физические свойства меняются в разных средах. Например, большинство металлов имеют более высокую плотность при более низких температурах из-за принципов теплового расширения и сжатия . Цвет и внешний вид, которые также являются физическими свойствами, изменяются в зависимости от ряда факторов окружающей среды.

Чтобы узнать больше о механических свойствах металлов, ознакомьтесь с нашим сообщением в блоге здесь.

Физические свойства металлов включают:

• Коррозионная стойкость
• Плотность
• Температура плавления
• Тепловые свойства
• Теплоемкость
• Теплопроводность
• Тепловое расширение
• Электропроводность
• Магнитные свойства

Что такое сплав?

Слово  из сплава появляется в блоге Eagle Group, особенно в этой серии. Сплав представляет собой однородную смесь, состоящую из комбинации отдельных элементов, когда хотя бы один из элементов является металлом. Обычные сплавы включают бронзу, которая представляет собой смесь меди (Cu) и олова (Se). Сталь представляет собой смесь железа (Fe) и углерода (C), а нержавеющая сталь включает другие легирующие добавки, такие как хром (Cr), никель (Ni) и марганец (Mn).

Коррозионная стойкость

Могут возникать многие виды коррозии. Коррозия — это процесс, при котором материал восстанавливается до более стабильного состояния посредством химической реакции, часто связанной с атмосферой или условиями эксплуатации.Ржавчина, часто встречающаяся на незащищенных изделиях из черных металлов, является одной из наиболее распространенных форм коррозии.

Коррозионная стойкость , с другой стороны, это способность материала сопротивляться реакции перехода к более стабильному состоянию в окружающей среде.

Необработанный алюминий, кремний, титан и их сплавы обладают естественной коррозионной стойкостью благодаря нереакционноспособному слою, который быстро образуется на их поверхности. Распространенным сплавом для многих применений, требующих коррозионной стойкости, является нержавеющая сталь.В отличие от углеродистой стали, сплавы нержавеющей стали способны противостоять поверхностной коррозии при воздействии сред, которые обычно вызывают коррозию, включая влажную, кислотную или высокую температуру.

Нажмите здесь, чтобы прочитать нашу запись в блоге «Коррозионная стойкость»

Плотность

Плотность объекта определяется по простой формуле: масса объекта (M) делится на его объем (V). Сначала практическое применение плотности заключалось в определении подлинности золота, как в истории с золотой короной.Золото — отличный кандидат для проверки плотности, потому что это гораздо более плотный материал, чем другие металлы, со средней плотностью 1206 фунтов. за кубический фут.

Сплавы, чаще используемые в производстве, имеют меньшую плотность. Сталь в среднем составляет около 494 фунтов на кубический фут, а нержавеющая сталь немного меньше. Плотность титана составляет примерно половину плотности стали, а алюминия — около одной трети. На практике это означает, что деталь из стали будет весить примерно в три раза больше, чем точно такая же деталь из алюминия.Однако у стали есть и другие преимущества, такие как твердость и прочность, поэтому меньшие объемы или толщина материала могут обеспечить такие же или лучшие характеристики в сравнении.

Eagle Alloy и Eagle Precision часто производят сложные тонкостенные отливки из различных сплавов углеродистой и нержавеющей стали. Сплав влияет на конструкцию, производственный процесс и методы отделки, используемые для изготовления каждой литой детали.

Точка плавления

Температура плавления материала определяется как температура, при которой он переходит из твердого состояния в жидкое при атмосферном давлении .Температура плавления может быть основным фактором при принятии решения о возможности использования сплава для конкретного продукта. Различные сплавы имеют разные диапазоны температур плавления, что определяется элементами их химического состава. Например, сплав с высоким процентным содержанием олова или алюминия будет плавиться при гораздо более низкой температуре, чем сплав, состоящий в основном из железа и никеля.

Температура плавления является важным фактором для производителей металлов. На многих литейных предприятиях используются методы литья в песчаные формы, такие как воздушная установка или литье в оболочковые формы, поскольку неметаллические формы могут выдерживать более высокие температуры, необходимые для плавления стали.Алюминий, с другой стороны, можно отливать в многоразовых стальных формах, так как он имеет гораздо более низкую температуру плавления, чем сталь.

Тепловые свойства

Тепловые свойства включают теплоемкость, теплопроводность и тепловое расширение. В производстве все три свойства являются важными факторами при выборе правильного сплава.

• Теплоемкость , также известная как удельная теплоемкость , представляет собой количество энергии, необходимое для изменения температуры материала, и является ключевым компонентом прогнозирования затвердевания отливки.
• Теплопроводность определяется как скорость, с которой тепло может передаваться через материал, и у металлов есть одна общая черта — высокая теплопроводность. Электропроводность — это другое свойство, но оно пропорционально коррелирует с теплопроводностью. Такие металлы, как медь и золото, известные как хорошие электрические проводники, также являются хорошими теплопроводниками.
• Тепловое расширение относится к тому, как металлы расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении.Это свойство особенно важно при конструировании оснастки для литья металлов. Выкройки и формы должны быть больше конечной детали, чтобы учесть усадку при охлаждении.

Магнитные свойства

Магнитные свойства относятся к способу, которым материал реагирует на приложенное внешнее магнитное поле . Этот магнитный отклик можно классифицировать как диамагнитный, парамагнитный, ферромагнитный, антиферромагнитный или ферримагнитный.

• Диамагнетики — отталкиваются магнитными полями
• Парамагнетик — не показывает магнитный порядок
• Ферромагнетик — самый сильный тип магнетизма
• Антиферромагнитный — может существовать при достаточно низких температурах, но исчезает при температуре Нееля или выше
• Ферримагнетик — слабая форма ферромагнетизма

Железо является одним из наиболее магнитных металлов, поэтому черные металлы (металлы, содержащие железо), такие как сталь, также проявляют различные степени магнетизма, в частности ферромагнетизм.

Хотя приведенные выше свойства ни в коем случае не являются исчерпывающими, они представляют собой многие из наиболее важных свойств, связанных с выбором материала для литья металлов или обработки на станках с ЧПУ. В Eagle Group наши эксперты по металлургии имеют опыт оценки потребностей продукта и, основываясь на отзывах клиентов, в конечном итоге предлагают оптимальный сплав для работы. Мы также используем исчерпывающий процесс APQP для всех новых проектов, что позволяет нам набирать точные параметры на протяжении всего производственного процесса, что приводит к отливке наилучшего качества.

Чтобы узнать больше о процессах литья металлов и механической обработки, загрузите нашу бесплатную электронную книгу ниже:

металл: физические свойства | Infoplease

Металлы настолько сильно различаются по твердости, пластичности (возможность вытягивания в проволоку), ковкости, прочности на разрыв, плотности и температуре плавления, что невозможно провести определенную границу между ними и неметаллами. Самый твердый элементарный металл — хром; самый мягкий, цезий. Медь, золото, платина и серебро особенно пластичны.Большинство металлов податливы; золото, серебро, медь, олово и алюминий в высшей степени таковы. Некоторые металлы, демонстрирующие большую прочность на растяжение, — это медь, железо и платина. Три металла (литий, калий и натрий) имеют плотность менее одного грамма на кубический сантиметр при обычных температурах и поэтому легче воды. Некоторые тяжелые металлы, начиная с самых плотных, включают осмий, иридий, платину, золото, вольфрам, уран, тантал, ртуть, гафний, свинец и серебро.

Для многих промышленных применений важны температуры плавления металлов.Вольфрам плавится, или плавится, только при очень высоких температурах (3370°С), а цезий имеет температуру плавления 28,5°С. Лучшим металлическим проводником электричества является серебро. Медь, золото и алюминий следуют в указанном порядке. Все металлы являются относительно хорошими проводниками тепла; серебро, медь и алюминий являются особенно проводящими. Радиоактивный металлический уран используется в котлах реакторов для выработки пара и электроэнергии. Плутоний, еще один радиоактивный элемент, используется в ядерном оружии и ядерных реакторах, а также в кардиостимуляторах.Некоторые радиоактивные металлы, не встречающиеся в природе, например фермий и сиборгий, образуются в результате ядерной бомбардировки.

Некоторые элементы, например мышьяк и сурьма, проявляют как металлические, так и неметаллические свойства и называются металлоидами. Кроме того, хотя все металлы образуют кристаллы, это характерно и для некоторых неметаллов, например для углерода и серы.

Электронная энциклопедия Колумбии, , 6-е изд. Авторское право © 2012, издательство Колумбийского университета. Все права защищены.

См. дополнительные статьи энциклопедии по: Химия: Общая

1.3 Физические и химические свойства – Химия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определить свойства и изменения в материи как физические или химические
• Определите свойства материи как экстенсивные или интенсивные

 

Характеристики, которые позволяют нам отличить одно вещество от другого, называются свойствами.Физическое свойство — характеристика вещества, не связанная с изменением его химического состава. Знакомые примеры физических свойств включают плотность, цвет, твердость, температуры плавления и кипения и электрическую проводимость. Мы можем наблюдать некоторые физические свойства, такие как плотность и цвет, без изменения физического состояния наблюдаемой материи. Другие физические свойства, такие как температура плавления железа или температура замерзания воды, можно наблюдать только по мере того, как материя претерпевает физические изменения.Физическое изменение — это изменение состояния или свойств материи без какого-либо сопутствующего изменения ее химического состава (тождества веществ, содержащихся в материи). Мы наблюдаем физические изменения, когда воск плавится, когда сахар растворяется в кофе и когда пар конденсируется в жидкую воду (рис. 1). Другие примеры физических изменений включают намагничивание и размагничивание металлов (как это делается с обычными защитными бирками от кражи) и измельчение твердых частиц в порошок (что иногда может привести к заметным изменениям цвета).В каждом из этих примеров происходит изменение физического состояния, формы или свойств вещества, но не изменение его химического состава.

Рисунок 1. (a) Воск претерпевает физические изменения, когда твердый воск нагревается и образует жидкий воск. (b) Конденсация пара внутри кастрюли представляет собой физическое изменение, поскольку водяной пар превращается в жидкую воду. (кредит a: модификация работы «95jb14»/Wikimedia Commons; кредит b: модификация работы mjneuby/Flickr)

Превращение одного типа материи в другой тип (или невозможность изменения) относится к химическому веществу . свойство .Примеры химических свойств включают воспламеняемость, токсичность, кислотность, реакционную способность (многие типы) и теплоту сгорания. Железо, например, соединяется с кислородом в присутствии воды, образуя ржавчину; хром не окисляется (рис. 2). Нитроглицерин очень опасен, потому что легко взрывается; неон почти не представляет опасности, потому что он очень неактивен.

Рис. 2. (а) Одним из химических свойств железа является то, что оно ржавеет; (б) одно из химических свойств хрома состоит в том, что он этого не делает.(кредит a: модификация работы Тони Хигетта; кредит b: модификация работы Atoma/Wikimedia Commons)

Чтобы идентифицировать химическое свойство, мы ищем химическое изменение. Химическое изменение всегда производит один или несколько типов материи, которые отличаются от материи, существовавшей до изменения. Образование ржавчины — это химическое изменение, потому что ржавчина — это вещество, отличное от железа, кислорода и воды, существовавших до образования ржавчины. Взрыв нитроглицерина — это химическое изменение, поскольку образующиеся газы представляют собой вещества, сильно отличающиеся от исходного вещества.Другие примеры химических изменений включают реакции, которые проводятся в лаборатории (например, реакция меди с азотной кислотой), все формы возгорания (горения) и приготовление, переваривание или гниение пищи (рис. 3).

Рисунок 3. (a) Медь и азотная кислота подвергаются химическому превращению с образованием нитрата меди и коричневого газообразного диоксида азота. (b) Во время горения спички целлюлоза спички и кислород воздуха претерпевают химические изменения с образованием углекислого газа и водяного пара. (c) Приготовление красного мяса вызывает ряд химических изменений, в том числе окисление железа в миоглобине, что приводит к знакомому изменению цвета с красного на коричневый. (d) Коричневый цвет банана — это химическое изменение, когда образуются новые, более темные (и менее вкусные) вещества. (кредит b: модификация работы Джеффа Тернера; кредит c: модификация работы Глории Кабада-Леман; кредит d: модификация работы Роберто Верцо)

Свойства материи попадают в одну из двух категорий. Если свойство зависит от количества присутствующей материи, то это экстенсивное свойство .Масса и объем вещества являются примерами экстенсивных свойств; например, галлон молока имеет большую массу и объем, чем чашка молока. Стоимость экстенсивного свойства прямо пропорциональна количеству рассматриваемой материи. Если свойство образца материи не зависит от количества присутствующей материи, то это интенсивное свойство . Температура является примером интенсивного свойства. Если галлон и чашка молока имеют температуру 20 °C (комнатная температура), то при их объединении температура остается равной 20 °C.В качестве другого примера рассмотрим различные, но связанные свойства тепла и температуры. Капля горячего растительного масла, разбрызганная на руку, вызывает кратковременный незначительный дискомфорт, в то время как кастрюля с горячим маслом вызывает серьезные ожоги. И капля, и горшок с маслом имеют одинаковую температуру (интенсивное свойство), но горшок явно содержит гораздо больше тепла (экстенсивное свойство).

Опасный алмаз

Возможно, вы видели символ, показанный на рис. 4, на контейнерах с химическими веществами в лаборатории или на рабочем месте.Этот алмаз химической опасности, который иногда называют «огненным бриллиантом» или «алмазом опасности», предоставляет ценную информацию, которая кратко суммирует различные опасности, о которых следует помнить при работе с конкретным веществом.

Рисунок 4. Алмаз опасности Национального агентства противопожарной защиты (NFPA) обобщает основные опасности химического вещества.

Система идентификации опасностей 704 Национального агентства противопожарной защиты (NFPA) была разработана NFPA для предоставления информации о безопасности определенных веществ.Система подробно описывает воспламеняемость, реакционную способность, опасность для здоровья и другие опасности. В общем ромбовидном символе верхний (красный) ромб указывает уровень пожароопасности (температурный диапазон температуры вспышки). Синий (левый) ромб указывает на уровень опасности для здоровья. Желтый (справа) ромб описывает опасность реактивности, например, насколько легко вещество подвергается детонации или сильному химическому изменению. Белый (нижний) ромб указывает на особую опасность, например, если он является окислителем (который позволяет веществу гореть в отсутствие воздуха/кислорода), вступает в необычную или опасную реакцию с водой, является коррозионным, кислым, щелочным, биологически опасные, радиоактивные и так далее.Каждая опасность оценивается по шкале от 0 до 4, где 0 — отсутствие опасности, 4 — чрезвычайно опасная.

Хотя многие элементы резко различаются по своим химическим и физическим свойствам, некоторые элементы обладают сходными свойствами. Мы можем идентифицировать наборы элементов, которые демонстрируют общее поведение. Например, многие элементы хорошо проводят тепло и электричество, тогда как другие являются плохими проводниками. Эти свойства можно использовать для разделения элементов на три класса: металлы (элементы с хорошей проводимостью), неметаллы (элементы с плохой проводимостью) и металлоиды (элементы, обладающие свойствами как металлов, так и неметаллов).

Периодическая таблица — это таблица элементов, в которой элементы со сходными свойствами расположены близко друг к другу (рис. 4). Вы узнаете больше о периодической таблице, когда продолжите изучение химии.

Рисунок 4. Периодическая таблица показывает, как элементы могут быть сгруппированы в соответствии с некоторыми сходными свойствами. Обратите внимание, что цвет фона обозначает, является ли элемент металлом, металлоидом или неметаллом, тогда как цвет символа элемента указывает, является ли он твердым, жидким или газообразным.

Все вещества обладают различными физическими и химическими свойствами и могут подвергаться физическим или химическим изменениям. Физические свойства, такие как твердость и температура кипения, и физические изменения, такие как плавление или замерзание, не связаны с изменением состава вещества. Химические свойства, такие как воспламеняемость и кислотность, а также химические изменения, такие как ржавление, связаны с образованием вещества, отличного от того, что было ранее.

Измеряемые свойства попадают в одну из двух категорий.Экстенсивные свойства зависят от количества присутствующего вещества, например, массы золота. Интенсивные свойства не зависят от количества присутствующего вещества, например, плотность золота. Теплота — пример экстенсивного свойства, а температура — пример интенсивного свойства.

Химия Упражнения в конце главы

1. Классифицируйте шесть подчеркнутых свойств в следующем абзаце как химические или физические:

   Фтор — это бледно-желтый газ , который реагирует с большинством веществ . Свободный элемент плавится при -220°C , а кипит при -188°C . Мелкодисперсные металлы горят во фторе ярким пламенем. Девятнадцать граммов фтора вступают в реакцию с 1,0 граммом водорода .

2. Классифицируйте каждое из следующих изменений как физическое или химическое:

   (а) конденсация пара

   (b) сжигание бензина

   (в) сквашивание молока

   (d) растворение сахара в воде

   (e) плавка золота

3. Классифицируйте каждое из следующих изменений как физическое или химическое:

   (а) сжигание угля

   (б) таяние льда

   (с) смешивание шоколадного сиропа с молоком

   (d) взрыв петарды

   (е) намагничивание отвертки

4. Объем образца газообразного кислорода изменился с 10 мл до 11 мл при изменении температуры.Это химическое или физическое изменение?
5. 2,0-литровый объем газообразного водорода в сочетании с 1,0 литром газообразного кислорода для получения 2,0 литров водяного пара. Претерпевает ли кислород химические или физические изменения?
6. Объясните разницу между экстенсивными свойствами и интенсивными свойствами.
7. Определите следующие свойства как экстенсивные или интенсивные.

   (а) том

   (б) температура

   (в) влажность

   (г) плавка

   (e) температура кипения

8. Плотность (d) вещества представляет собой интенсивное свойство, определяемое как отношение его массы (m) к его объему (V).

   [латекс]\text{плотность}= \frac{\text{масса}}{\text{объем}}[/latex] [латекс]\text{d} = \frac{\text{m}}{\ текст{V}}[/латекс]

   Учитывая, что масса и объем являются экстенсивными свойствами, объясните, почему их соотношение, плотность, является интенсивным.

 

Ч. 18 Резюме — Химия 2e

18.1 Периодичность

В этом разделе основное внимание уделяется периодичности репрезентативных элементов. Это элементы, в которых электроны попадают на орбитали s и p . Репрезентативные элементы встречаются в группах 1, 2 и 12–18. Эти элементы являются типичными металлами, металлоидами и неметаллами. Щелочные металлы (группа 1) очень реакционноспособны, легко образуют ионы с зарядом 1+ с образованием ионных соединений, обычно растворимых в воде, и энергично реагируют с водой с образованием газообразного водорода и основного раствора гидроксида металла. Самые внешние электроны щелочноземельных металлов (группа 2) удалить труднее, чем внешний электрон щелочных металлов, что приводит к тому, что металлы группы 2 менее реакционноспособны, чем металлы группы 1.Эти элементы легко образуют соединения, в которых металлы проявляют степень окисления 2+. Цинк, кадмий и ртуть (группа 12) обычно проявляют степень окисления группы 2+ (хотя ртуть также проявляет степень окисления 1+ в соединениях, содержащих Hg22+).Hg22+). Алюминий, галлий, индий и таллий (группа 13) окисляются легче, чем водород. Алюминий, галлий и индий встречаются со степенью окисления 3+ (однако таллий также обычно встречается в виде иона Tl ⁺ ). Олово и свинец образуют устойчивые двухвалентные катионы и ковалентные соединения, в которых металлы проявляют степень окисления 4+.

18,2 Наличие и получение репрезентативных металлов

Из-за их химической активности необходимо производить репрезентативные металлы в их чистых формах путем восстановления из встречающихся в природе соединений. Электролиз играет важную роль в производстве натрия, калия и алюминия. Химическое восстановление является основным методом выделения магния, цинка и олова.Аналогичные процедуры важны для других репрезентативных металлов.

18,3 Строение и общие свойства металлоидов.

Элементы бор, кремний, германий, мышьяк, сурьма и теллур отделяют металлы от неметаллов в периодической таблице. Эти элементы, называемые металлоидами или иногда полуметаллами, проявляют свойства, характерные как для металлов, так и для неметаллов. Структуры этих элементов во многом аналогичны структурам неметаллов, но эти элементы являются электрическими полупроводниками.

18,4 Структура и общие свойства неметаллов

Неметаллы имеют структуру, которая сильно отличается от структуры металлов, прежде всего потому, что они имеют большую электроотрицательность и электроны, которые более тесно связаны с отдельными атомами. Большинство оксидов неметаллов представляют собой ангидриды кислот, что означает, что они реагируют с водой с образованием кислых растворов. Молекулярные структуры являются общими для большинства неметаллов, а некоторые из них имеют несколько аллотропов с различными физическими свойствами.

18,5 Возникновение, получение и соединения водорода

Водород — самый распространенный элемент во Вселенной, и его химический состав поистине уникален. Хотя водород обладает некоторой химической реакционной способностью, аналогичной щелочным металлам, водород обладает многими из тех же химических свойств неметалла с относительно низкой электроотрицательностью. Он образует ионные гидриды с активными металлами, ковалентные соединения, в которых он имеет степень окисления 1– с менее электроотрицательными элементами, и ковалентные соединения, в которых он имеет степень окисления 1+ с более электроотрицательными неметаллами.Реагирует со взрывом с кислородом, фтором и хлором, менее легко с бромом и еще менее легко с йодом, серой и азотом. Водород восстанавливает оксиды металлов с более низким восстановительным потенциалом, чем хром, с образованием металла и воды. Все галогеноводороды являются кислыми при растворении в воде.

18,6 Возникновение, получение и свойства карбонатов.

Обычный метод получения карбонатов щелочных и щелочноземельных металлов заключается в реакции оксида или гидроксида с диоксидом углерода.Другие карбонаты образуются в результате осаждения. Карбонаты металлов или гидрокарбонаты, такие как известняк (CaCO ₃ ), антацид Tums (CaCO ₃ ) и пищевая сода (NaHCO ₃ ), являются распространенными примерами. Карбонаты и гидрокарбонаты разлагаются в присутствии кислот и в большинстве своем разлагаются при нагревании.

18,7 Возникновение, получение и свойства азота

Азот проявляет степень окисления от 3− до 5+. Из-за стабильности тройной связи N≡N для образования соединений из молекулярного азота требуется много энергии.Активные металлы, такие как щелочные металлы и щелочноземельные металлы, могут восстанавливать азот с образованием нитридов металлов. Оксиды азота и гидриды азота также являются важными веществами.

18,8 Возникновение, получение и свойства фосфора

Фосфор (группа 15) обычно проявляет степени окисления 3- с активными металлами и 3+ и 5+ с более электроотрицательными неметаллами. Галогены и кислород окисляют фосфор. Оксиды представляют собой оксид фосфора (V), P ₄ O ₁₀ , и оксид фосфора (III), P ₄ O ₆ .Два распространенных метода получения ортофосфорной кислоты, H ₃ PO ₄ , представляют собой либо реакцию фосфата с серной кислотой, либо реакцию воды с оксидом фосфора (V). Ортофосфорная кислота представляет собой трипротонную кислоту, которая образует три типа солей.

18,9 Возникновение, получение и соединения кислорода

Кислород является одним из самых реакционноспособных элементов. Эта реакционная способность в сочетании с его обилием делает химию кислорода очень богатой и хорошо изученной.

Соединения репрезентативных металлов с кислородом существуют в трех категориях (1) оксиды, (2) пероксиды и супероксиды и (3) гидроксиды. Нагревание соответствующих гидроксидов, нитратов или карбонатов является наиболее распространенным методом получения оксидов. Нагревание металла или оксида металла в кислороде может привести к образованию пероксидов и супероксидов. Растворимые оксиды растворяются в воде с образованием растворов гидроксидов. Оксиды большинства металлов являются основными ангидридами и реагируют с кислотами. Гидроксиды характерных металлов реагируют с кислотами в кислотно-основных реакциях с образованием солей и воды. Гидроксиды имеют множество коммерческих применений.

Все неметаллы, кроме фтора, образуют множественные оксиды. Почти все оксиды неметаллов являются ангидридами кислот. Кислотность оксикислот требует, чтобы атомы водорода связывались с атомами кислорода в молекуле, а не с другим атомом неметалла. Как правило, сила оксикислоты увеличивается с увеличением числа атомов кислорода, связанных с атомом неметалла, а не с водородом.

18.10 Возникновение, получение и свойства серы

Сера (группа 16) реагирует почти со всеми металлами и легко образует сульфид-ион S ^2-, в котором она имеет степень окисления 2-.Сера реагирует с большинством неметаллов.

18.11 Возникновение, получение и свойства галогенов.

Галогены образуют галогениды с менее электроотрицательными элементами. Галогениды металлов варьируются от ионных до ковалентных; галогениды неметаллов ковалентны. Межгалогены образуются в результате соединения двух или более различных галогенов.

Все репрезентативные металлы реагируют непосредственно с элементарными галогенами или с растворами галогеноводородных кислот (HF, HCl, HBr и HI) с образованием репрезентативных галогенидов металлов.Другие лабораторные препараты включают добавление водных растворов галогеноводородных кислот к соединениям, содержащим такие основные анионы, как гидроксиды, оксиды или карбонаты.

18.12 Возникновение, получение и свойства благородных газов

Наиболее важным свойством инертных газов (группа 18) является их неактивность. Они встречаются в низких концентрациях в атмосфере. Они находят применение в качестве инертной атмосферы, неоновых вывесок и охлаждающих жидкостей. Три самых тяжелых благородных газа реагируют с фтором с образованием фторидов.Фториды ксенона лучше всего охарактеризованы как исходные материалы для нескольких других соединений благородных газов.

Металлы: химические и физические свойства

Физические свойства
1) Физическое состояние – Металлы являются твердыми при комнатной температуре, т. е. натрий, алюминий, калий, магний. Есть исключения. Ртуть и галлий — это металлы, но они находятся в жидком состоянии при комнатной температуре.

2) Блеск – Свежеприготовленные металлы имеют блестящую поверхность, называемую глянцем.Они обладают свойством отражать свет от своей поверхности, и их можно полировать, например. такие металлы, как золото, серебро, медь, демонстрируют это свойство.

3) Ковкость – Металлы можно выковывать в тонкие листы. Это свойство называется пластичностью. Благодаря этому свойству металлы можно прокатывать в листы, например, в листы. алюминий, медь, цинк можно бить в листы.

4) Пластичность – Металлы можно вытягивать в тонкую проволоку. Это свойство называется пластичностью. Например, из 100 граммов серебра можно вытянуть тонкую проволоку длиной около 200 метров.

5) Твердость – Металлы обычно твердые, т.е. железо, кобальт, никель. Есть несколько исключений. Натрий и калий мягкие и их можно резать ножом.

6) Проводимость – Как правило, металлы являются хорошими проводниками тепла и электричества, потому что у них есть свободные электроны. Серебро и медь — два лучших проводника. Относительно свинец и висмут являются плохими проводниками тепла и электричества.

7) Плотность – Металлы обычно имеют высокую плотность и они тяжелые.Иридий и осмий имеют самую высокую плотность, а литий — самую низкую.

8) Температура плавления и кипения – Металлы обычно имеют высокие температуры плавления и кипения. Например, железо, кобальт и никель имеют высокие температуры плавления и кипения. Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления. Есть некоторые исключения из этого. Например, большинство щелочных металлов имеют низкую температуру плавления и кипения.

9) Прочность на растяжение – Большинство металлов обладают высокой прочностью на растяжение i. е. упорство. Например, железо, титан, некоторые сплавы обладают высокой прочностью на растяжение. Однако такие элементы, как натрий, калий и ртуть, не обладают прочностью.

Химические свойства металлов

1) Электронная конфигурация – Металлы обычно имеют от 1 до 3 электронов на внешней оболочке своего атома. Например, натрий, магний и алюминий имеют 1, 2 и 3
электрона соответственно на самой внешней оболочке своего атома.

2) Валентность — Атомы металлов могут терять от 1 до 3 электронов на своей внешней оболочке и проявлять валентность от 1 до 3.

3) Электрохимическая природа – Атомы металлов склонны терять электроны и образовывать катионы.

4) Электроотрицательность – Металлы обычно имеют низкую электроотрицательность, т.е. тенденцию притягивать электроны в состоянии молекулы.

5) Образование оксидов – Металлы образуют оксиды, обычно ионные и основные по своей природе. Если этот основной оксид растворяется в воде, он образует щелочь. Например, оксиды Na, K и Ca, т.е. Na2O, K2O и CaO являются сильнощелочными по своей природе и при растворении в воде образуют щелочи NaOH, KOH и Ca(OH)2.

6) Восстановитель – Все металлы действуют как восстановители.

Автор: Уильям Андерсон (редакционная группа Schoolworkhelper)

https://schoolworkhelper.net/

Репетитор и писатель-фрилансер. Учитель естественных наук и любитель сочинений. Последняя рецензия статьи: 2020 | Институт Святой Розмари © 2010-2021 | Creative Commons 4.0

1.3 Физические и химические свойства — Химия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определить свойства и изменения в материи как физические или химические
• Определите свойства материи как экстенсивные или интенсивные

 

Характеристики, которые позволяют нам отличить одно вещество от другого, называются свойствами. Физическое свойство — характеристика вещества, не связанная с изменением его химического состава. Знакомые примеры физических свойств включают плотность, цвет, твердость, температуры плавления и кипения и электрическую проводимость. Мы можем наблюдать некоторые физические свойства, такие как плотность и цвет, без изменения физического состояния наблюдаемой материи. Другие физические свойства, такие как температура плавления железа или температура замерзания воды, можно наблюдать только по мере того, как материя претерпевает физические изменения.Физическое изменение — это изменение состояния или свойств материи без какого-либо сопутствующего изменения ее химического состава (тождества веществ, содержащихся в материи). Мы наблюдаем физические изменения, когда воск плавится, когда сахар растворяется в кофе и когда пар конденсируется в жидкую воду (рис. 1). Другие примеры физических изменений включают намагничивание и размагничивание металлов (как это делается с обычными защитными бирками от кражи) и измельчение твердых частиц в порошок (что иногда может привести к заметным изменениям цвета). В каждом из этих примеров происходит изменение физического состояния, формы или свойств вещества, но не изменение его химического состава.

Рисунок 1. (a) Воск претерпевает физические изменения при нагревании твердого воска и образует жидкий воск. (b) Конденсация пара внутри кастрюли представляет собой физическое изменение, поскольку водяной пар превращается в жидкую воду. (кредит a: модификация работы «95jb14»/Wikimedia Commons; кредит b: модификация работы mjneuby/Flickr)

Превращение одного типа материи в другой тип (или неспособность к изменению) является химическим свойством .Примеры химических свойств включают воспламеняемость, токсичность, кислотность, реакционную способность (многие типы) и теплоту сгорания. Железо, например, соединяется с кислородом в присутствии воды, образуя ржавчину; хром не окисляется (рис. 2). Нитроглицерин очень опасен, потому что легко взрывается; неон почти не представляет опасности, потому что он очень неактивен.

Рис. 2. (а) Одним из химических свойств железа является то, что оно ржавеет; (б) одно из химических свойств хрома состоит в том, что он этого не делает.(кредит а: модификация работы Тони Хигетта; кредит б: модификация работы «Атома»/Wikimedia Commons)

Чтобы идентифицировать химическое свойство, мы ищем химическое изменение. Химическое изменение всегда производит один или несколько типов материи, которые отличаются от материи, существовавшей до изменения. Образование ржавчины — это химическое изменение, потому что ржавчина — это вещество, отличное от железа, кислорода и воды, существовавших до образования ржавчины. Взрыв нитроглицерина — это химическое изменение, поскольку образующиеся газы представляют собой вещества, сильно отличающиеся от исходного вещества.Другие примеры химических изменений включают реакции, которые проводятся в лаборатории (например, реакция меди с азотной кислотой), все формы возгорания (горения) и приготовление, переваривание или гниение пищи (рис. 3).

Рисунок 3. (a) Медь и азотная кислота подвергаются химическому превращению с образованием нитрата меди и коричневого газообразного диоксида азота. (b) Во время горения спички целлюлоза спички и кислород воздуха претерпевают химические изменения с образованием углекислого газа и водяного пара.(c) Приготовление красного мяса вызывает ряд химических изменений, в том числе окисление железа в миоглобине, что приводит к знакомому изменению цвета с красного на коричневый. (d) Коричневый цвет банана — это химическое изменение, когда образуются новые, более темные (и менее вкусные) вещества. (кредит b: модификация работы Джеффа Тернера; кредит c: модификация работы Глории Кабада-Леман; кредит d: модификация работы Роберто Верзо)

Свойства материи попадают в одну из двух категорий. Если свойство зависит от количества присутствующей материи, то это экстенсивное свойство .Масса и объем вещества являются примерами экстенсивных свойств; например, галлон молока имеет большую массу и объем, чем чашка молока. Стоимость экстенсивного свойства прямо пропорциональна количеству рассматриваемой материи. Если свойство образца материи не зависит от количества присутствующей материи, то это интенсивное свойство . Температура является примером интенсивного свойства. Если галлон и чашка молока имеют температуру 20 °C (комнатная температура), то при их объединении температура остается равной 20 °C.В качестве другого примера рассмотрим различные, но связанные свойства тепла и температуры. Капля горячего растительного масла, разбрызганная на руку, вызывает кратковременный незначительный дискомфорт, в то время как кастрюля с горячим маслом вызывает серьезные ожоги. И капля, и горшок с маслом имеют одинаковую температуру (интенсивное свойство), но горшок явно содержит гораздо больше тепла (экстенсивное свойство).

Опасный алмаз

Возможно, вы видели символ, показанный на рис. 4, на контейнерах с химическими веществами в лаборатории или на рабочем месте.Этот алмаз химической опасности, который иногда называют «огненным бриллиантом» или «алмазом опасности», предоставляет ценную информацию, которая кратко суммирует различные опасности, о которых следует помнить при работе с конкретным веществом.

Рисунок 4. Алмаз опасности Национального агентства противопожарной защиты (NFPA) обобщает основные опасности химического вещества.

Система идентификации опасностей 704 Национального агентства противопожарной защиты (NFPA) была разработана NFPA для предоставления информации о безопасности определенных веществ.Система подробно описывает воспламеняемость, реакционную способность, опасность для здоровья и другие опасности. В общем ромбовидном символе верхний (красный) ромб указывает уровень пожароопасности (температурный диапазон температуры вспышки). Синий (левый) ромб указывает на уровень опасности для здоровья. Желтый (справа) ромб описывает опасность реактивности, например, насколько легко вещество подвергается детонации или сильному химическому изменению. Белый (нижний) ромб указывает на особую опасность, например, если он является окислителем (который позволяет веществу гореть в отсутствие воздуха/кислорода), вступает в необычную или опасную реакцию с водой, является коррозионным, кислым, щелочным, биологически опасные, радиоактивные и так далее. Каждая опасность оценивается по шкале от 0 до 4, где 0 — отсутствие опасности, 4 — чрезвычайно опасная.

Хотя многие элементы резко различаются по своим химическим и физическим свойствам, некоторые элементы обладают сходными свойствами. Мы можем идентифицировать наборы элементов, которые демонстрируют общее поведение. Например, многие элементы хорошо проводят тепло и электричество, тогда как другие являются плохими проводниками. Эти свойства можно использовать для разделения элементов на три класса: металлы (элементы с хорошей проводимостью), неметаллы (элементы с плохой проводимостью) и металлоиды (элементы, обладающие свойствами как металлов, так и неметаллов).

Периодическая таблица — это таблица элементов, в которой элементы со сходными свойствами расположены близко друг к другу (рис. 4). Вы узнаете больше о периодической таблице, когда продолжите изучение химии.

Рисунок 4. Периодическая таблица показывает, как элементы могут быть сгруппированы в соответствии с некоторыми сходными свойствами. Обратите внимание, что цвет фона обозначает, является ли элемент металлом, металлоидом или неметаллом, тогда как цвет символа элемента указывает, является ли он твердым, жидким или газообразным.

Все вещества обладают различными физическими и химическими свойствами и могут подвергаться физическим или химическим изменениям. Физические свойства, такие как твердость и температура кипения, и физические изменения, такие как плавление или замерзание, не связаны с изменением состава вещества. Химические свойства, такие как воспламеняемость и кислотность, а также химические изменения, такие как ржавление, связаны с образованием вещества, отличного от того, что было ранее.

Измеряемые свойства попадают в одну из двух категорий.Экстенсивные свойства зависят от количества присутствующего вещества, например, массы золота. Интенсивные свойства не зависят от количества присутствующего вещества, например, плотность золота. Теплота — пример экстенсивного свойства, а температура — пример интенсивного свойства.

Химия Упражнения в конце главы

1. Классифицируйте шесть подчеркнутых свойств в следующем абзаце как химические или физические:

   Фтор — это бледно-желтый газ , который реагирует с большинством веществ .Свободный элемент плавится при -220°C , а кипит при -188°C . Мелкодисперсные металлы горят во фторе ярким пламенем. Девятнадцать граммов фтора вступают в реакцию с 1,0 граммом водорода .

2. Классифицируйте каждое из следующих изменений как физическое или химическое:

   (а) конденсация пара

   (b) сжигание бензина

   (в) сквашивание молока

   (d) растворение сахара в воде

   (e) плавка золота

3. Классифицируйте каждое из следующих изменений как физическое или химическое:

   (а) сжигание угля

   (б) таяние льда

   (с) смешивание шоколадного сиропа с молоком

   (d) взрыв петарды

   (е) намагничивание отвертки

4. Объем образца газообразного кислорода изменился с 10 мл до 11 мл при изменении температуры. Это химическое или физическое изменение?
5. 2,0-литровый объем газообразного водорода в сочетании с 1,0 литром газообразного кислорода для получения 2,0 литров водяного пара. Претерпевает ли кислород химические или физические изменения?
6. Объясните разницу между экстенсивными свойствами и интенсивными свойствами.
7. Определите следующие свойства как экстенсивные или интенсивные.

   (а) том

   (б) температура

   (в) влажность

   (г) плавка

   (e) температура кипения

8. Плотность (d) вещества представляет собой интенсивное свойство, определяемое как отношение его массы (m) к его объему (V).

   Учитывая, что масса и объем являются экстенсивными свойствами, объясните, почему их соотношение, плотность, является интенсивным.

 

Физические свойства металлов и неметаллов (10 свойств)

Физические свойства металлов и неметаллов: Каждый из открытых химических элементов имеет набор отличительных характеристик. На основании их свойств мы знаем, что эти элементы в первую очередь классифицируются как металлы или неметаллы.Физические и химические свойства включены в этот список. Другими словами, металлы и неметаллы различаются по своим физическим и химическим свойствам. В этой статье давайте обсудим все о физических свойствах металлов и неметаллов.

Изучите все о металлах и неметаллах

Физические свойства металлов

Остановимся подробнее на физических свойствах металлов.

1. Пластичность

Некоторые материалы можно забивать в чрезвычайно тонкие листы.Имя этому свойству — пластичность. Большинство металлов по своей природе пластичны. Среди них золото и серебро — самые ковкие металлы.

Алюминий

используется для изготовления алюминиевой фольги из-за его пластичности.

2. Пластичность

Некоторые материалы можно вытянуть в очень тонкую проволоку. Это свойство называется пластичностью. Как правило, большинство металлов пластичны по своей природе. Не все металлы одинаково пластичны. Из всех металлов золото и серебро являются наиболее пластичными.Говорят, что \(100\;{\rm{mg}}\) серебра можно вытянуть в тонкую проволоку длиной около \(200\) метров. Точно так же золотую монету размером \(50\) пайсы можно растянуть в длинную проволоку \(10\;{\rm{km}}\). Медь используется для изготовления проводов из-за ее пластичности.

3. Тепло- и электропроводность

Металлы обычно являются хорошими проводниками тепла и электричества. Серебро — лучший проводник тепла и электричества, а свинец — самый плохой.Кухонная утварь, найденная в нашем доме, сделана из цинка, меди и алюминия. Это связано с тем, что эти металлы являются хорошими проводниками тепла.

Все металлы являются хорошими проводниками электричества, потому что они содержат свободные электроны. Эти свободные электроны проводят электрический ток. Серебро и медь являются лучшими проводниками электричества, за ними следуют золото, алюминий и вольфрам. Такие металлы, как ртуть и железо, оказывают большее сопротивление потоку тока. Однако электропроводность металлов уменьшается с повышением температуры.Это связано с тем, что с повышением температуры увеличивается колебание электронов остова, что создает помеху потоку электронов.

4. Блеск

Свойство материала блестеть, когда на него падает свет, называется блеском. Как правило, металлы блестят по своей природе, и их тоже можно полировать.

5. Прочность на растяжение

Сопротивление материала продольному напряжению известно как прочность на растяжение.Как правило, металлы обладают высокой прочностью на растяжение из-за присутствующих в них прочных металлических связей.

6. Плотность

Как правило, металлы имеют очень высокую плотность. Однако исключением является то, что некоторые металлы, такие как натрий и калий, имеют очень низкую плотность. Эти менее плотные металлы обычно называют легкими металлами.

7. Твердость

Металлы обычно очень твердые. Их нельзя так легко разрезать или сжать. Однако такие металлы, как натрий и калий, мягкие, поэтому их можно резать ножом.Поэтому их называют мягкими металлами.

8. Температура плавления и кипения

Металлы имеют высокие температуры плавления и кипения. Однако есть исключения. То есть натрий и калий плавятся и кипят при низких температурах. Когда на ладонь кладут такие металлы, как галлий и цезий, они мгновенно плавятся.

9. Сонорити

Металлы обычно издают звук, когда мы их ударяем. Это свойство известно как звучность.

10.Электронная конфигурация

Металлы обычно имеют \(1,2\) или \(3\) электронов на внешней оболочке. Например, ниже приведены электронные конфигурации некоторых металлов:

7 Электронная конфигурация

7 \ (2, 8, 1 \)

\ (2, 8, 2 \)

Metal
натрий
Magnesium
Алюминий	\(2, 8, 3\)

11. Электроположительный символ

Металлы очень электроположительны. То есть металлы имеют высокую тенденцию терять электроны и превращаться в положительные ионы (катионы), чтобы приобрести стабильную конфигурацию ближайшего благородного газа.

12. Государственный

Металлы обычно представляют собой твердые вещества при комнатной температуре. Исключением является то, что; металлическая ртуть существует в виде жидкости при комнатной температуре.

13. Формование сплава

Металлы могут объединяться в сплавы.То есть металлы могут сочетаться с одним или несколькими другими металлами или неметаллами, образуя гомогенную комбинацию. Сплав — это термин для такого состава. Латунь, например, представляет собой медно-цинковый сплав.

Физические свойства неметаллов

Давайте подробно обсудим физические свойства неметаллов.

1. Пластичность и пластичность

Неметаллы, как правило, не поддаются ковке и пластичности. Это связано с тем, что неметаллы, как правило, хрупкие и не могут быть использованы для изготовления листов или проволоки.

2. Тепловая и электрическая проводимость

Неметаллы обычно плохо проводят тепло и электричество. Однако есть исключение, что графит является неметаллом, который может проводить электричество. Это связано с наличием свободных электронов в графите.

3. Блеск

Неметаллы обычно не имеют блеска и не поддаются полировке. Исключение составляют неметаллы, такие как йод и графит, которые имеют естественный блеск.То есть они блестящие по своей природе.

4. Прочность на растяжение

Прочность на растяжение неметаллов обычно низкая. По этой причине неметаллы легко разрушаются.

5. Плотность

Неметаллы, как правило, легкие и имеют очень низкую плотность.

6. Температуры плавления и кипения

Как правило, неметаллы имеют низкие температуры плавления и кипения. Однако есть исключение: графит, являющийся неметаллом, имеет очень высокую температуру плавления.

7. Твердость

Твердые неметаллы обычно имеют твердую природу. Но алмаз, представляющий собой аллотропную форму углерода, очень тверд. На самом деле, это самое твердое из известных веществ.

8. Сонорити

В отличие от металлов, неметаллы не издают звука при ударе друг о друга. Поэтому они носят незвучный характер.

9. Электронная конфигурация

Атом неметалла имеет \(4, 5, 6, 7\) или \(8\) электронов на внешней оболочке.Эти электроны не являются свободными или мобильными по своей природе. Вот почему неметаллы не проводят электричество.

Например, электронная конфигурация различных неметаллов может быть представлена ​​как

7 Электронная конфигурация

6

7 \ (2, 8 \)

Non-Metal
		\ (2, 4 \)
		\ (2, 5 \)
Oxygen 7 \ (2, 6 \)
Fluorine	\ (2, 7 \)
Neon

10. Электроотрицательный характер

Все неметаллы, кроме водорода, электроотрицательны. То есть они имеют тенденцию приобретать электроны и превращаться в отрицательно заряженные ионы.

11. Государственный

Неметаллы существуют во всех трех агрегатных состояниях. То есть при обычной температуре неметаллы могут находиться в твердом, жидком или газообразном состоянии. Например, неметаллы, такие как углерод, сера, фосфор и йод, существуют в виде твердых веществ, неметаллы, такие как бром, существуют в виде жидкости, а неметаллы, такие как водород, азот и хлор, существуют в виде газов.

Сводка

Теперь мы знакомы с физическими свойствами металлов и неметаллов. Металлы — это элементы, проводящие тепло и электричество, ковкие и пластичные. Они также блестящие, твердые, крепкие, тяжелые и звонкие. Неметаллы — это элементы, которые не проводят электричество и тепло, не податливы и не пластичны. Они хрупкие, неблестящие, мягкие, ломкие и незвонкие. Глядя на эти свойства, описанные в статье, мы теперь можем легко различать металлы и неметаллы.

Часто задаваемые вопросы о физических свойствах металлов и неметаллов

Q.1. Каковы 5 физических свойств металлов?
Ответ: Пять физических свойств металлов включают пластичность, пластичность, блеск, звучность, теплопроводность и плотность.

Q.2. Йод это металл?
Ответ: Нет, йод — неметалл.

В.3. Каковы физические и химические свойства металлов?
Ответ: Физические свойства металлов включают ковкость, пластичность, блеск, звучность, плотность, тепло- и электропроводность, температуру плавления и кипения, твердость и т.д. Химические свойства металлов включают реакцию металлов с различными веществами, такими как кислород, вода, кислоты, основания и т.