Реферат: Их положение в периодической системе Д. И. Менделеева, строение атомов их кристаллов. Общие физические свойств

Металлы.

Их положение в периодической системе Д.И.Менделеева, строение атомов их кристаллов. Общие физические свойств.


Цели урока: Повторить с учащимися положение металлов в ПСХЭ, особенности строения их атомов и кристаллов (металлическую решетку). Обобщить и расширить сведения учащихся о физических свойствах металлов и их классификация.


Оборудования и реактивы: Коллекции образцов металлов; образцы монет и медалей. Образцы сплавов. Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева.


В начале урока акцентируем внимание учащихся на значимости новой темы, определяемой той ролью, которую металлы играют в природе и во всех сферах деятельности человека.


Человек использовал металлы с древних времен.

1.В начале был век медный.

К концу каменного века человек открыл возможность использования металлов для изготовления орудий труда. Первым таким металлом был медь.

Период распространения медных орудий называют энеолитом или халколитом, что в переводе с греческого означает «медь». Медь обрабатывалась с помощью каменных орудий методом холодной ковки. Самородки меди превращались в изделия под тяжёлыми ударами молота. В начале медного века из меди делали лишь мягкие орудия, украшения, предметы домашней утвари. Именно с открытием меди и других металлов стала зарождаться профессия кузнеца.

Позже появились литья, а потом человек стал добавлять к меди олово или сурьму, делать бронзу, более долговечную, прочную, легкоплавкую.


II. Далее идёт век бронзовый.

Бронза - сплав меди и олова. Хронологические границы бронзового века датируются в начале 3-го тысячелетия до н. э. до начала 1-го тысячелетия до н.э. Большими преимуществами бронзы в сравнений с медью и другими известными металлами являются более низкая анализы показали, что в составе железных метеоритов на долю железа приходится 91% . Начало производства железа из его руд в Древнем Египте, потом в Индии и в других странах. Температура плавления ( 700° - 900° ) и высокие литейные качества и большая прочность.

III. Далее идет железный век.

Третий и последний период первобытной эпохи характеризуется распространением железной металлургии и железных орудий и знаменует собой железный век. В современном значении этот термин был введен в употребление в середине IX века датским археологом К.Ю. Томсоном и вскоре распространился в литературе наряду с терминами « каменный век» и « бронзовый век».

В отличие от других металлов железо, кроме метеоритного не встречается в чистом виде. Ученые предполагают, что первое железо, попавшее в руки человека, было метеоритного происхождения, и не зря железо именуется «небесным камнем». Самый крупный метеорит нашли в Африке, он весил около шестидесяти тонн. А во льдах Гренландии нашли железный метеорит весом тридцать три тонны. Современные химические


Учитель: и в настоящее время продолжается железный век. Ведь в настоящее время железные сплавы составляют почти 90% всего количества металлов и металлических сплавов.

Далее очень кратко говорим о роли золота, серебра и меди для производства монет, а бронзы – для изготовления скульптур и других произведений искусства.

Затем учитель подчеркивает, что исключительное значение металлов для развития общества обусловлено, конечно, их уникальными свойствами, и просит учащихся назвать эти свойства.

Учащиеся называют также свойства металлов как электропроводность и теплопроводность, характерный металлический блеск, пластичность, твердость (кроме ртути) и др.

Учитель задает учащимся ключевой вопрос: а чем же обусловлены эти свойства?


Далее лекция- беседа строится по плану:

I. Химические элементы - металлы.

1. Особенности электронного строения атомов.

2. Положение металлов в ПСХЭ в связи со строением атомов.

3.Закономерности в изменении свойств элементов- металлов.

II. Простые вещества- металлы.

1. Металлическая связь и металлическая кристаллическая решетка.

2. Физические свойства металлов.


I. Химические элементы – металлы.

1. Особенности электронного строения металлов.

Металлы- это химические элементы, атомы которых отдают электроны внешнего (а иногда предвнешнего) электронного слоя, превращаясь в положительные ионы. Металлы – восстановители. Это обусловлено небольшим числом электронов внешнего слоя, большим радиусом атомов, вследствие чего эти электроны слабо удерживаются с ядром.


^ 2. Положение металлов в ПСХЭ в связи со строением атомов.

Учитель предлагает учащимся охарактеризовать положение элементов с рассмотренным строением атомов в ПСХЭ.

Учащиеся отвечают, что это будут элементы, размещенные в левом нижнем углу ПСХЭ.

Учитель подчеркивает, что в ПСХЭ будут все элементы, расположенные ниже диагонали В – Аt, даже те у которых на внешнем слое 4 электрона ( Je, Sn, Pb), 5 электронов ( Sb, Di), 6 электронов ( Po), так как они отличаются большим радиусом.

Далее учитель углубляя материал спрашивает, к каким электронным семействам относятся элементы – металлы?

В ходе беседы выясняется, что среди них есть s и p-элементы – металлы главных подгрупп, а также d и f металлы, образующие побочные подгруппы.

Легко увидеть, что большинство элементов ПСХЭ – металлы.

^ 3. Закономерности в изменении свойств элементов – металлов.

Далее учитель просит учащихся сравнить восстановительную способность металлов, принадлежащих одному периоду и одной подгруппе.

Учащиеся отвечают, что прочность связи валентных электронов с ядром зависит от двух факторов: величины заряда ядра и радиуса атома.

Показывают, что в периодах с увеличением заряда ядра восстановительные свойства уменьшаются, а в группах наоборот с возрастанием радиуса атома восстановительные свойства возрастают.

У элементов – металлов побочных подгрупп свойства чуть-чуть другие.

Учитель предлагает сравнить активность элементов побочной подгруппы. Cu, Ag, Au – активность элементов – металлов падает. Эта закономерность наблюдается и у элементов второй побочной подгруппы Zn, Cd, Hg. Напоминаем схему электронного строения атомов.


1 2 3 4 5 6 7 номер электронного слоя

У элементов побочных подгрупп – это элементы 4-7 периодов – с увеличением порядкового элемента радиус атомов изменятся мало, а величина заряда ядра увеличивается значительно, поэтому прочность связи валентных электронов с ядром усиливается, восстановительные свойства ослабевают.

^ II. Простые вещества – металлы.

Учитель предлагает рассмотреть простые вещества – металлы.

Сначала обобщим сведения о типе химической связи, образуемой атомами металлов и строение кристаллической решетки. (демонстрация)

- сравнительно небольшое количество электронов одновременно связывают множество ядер, связь делаколизована;

- валентные электроны свободно перемещаются по всему куску металла, который в целом электронейтрален;

- металлическая связь не обладает направляемостью и насыщенностью.

Учащиеся делают вывод, что в соответствие именно с таким строением металлы характеризуются общими физическими свойствами. (демонстрация таблицы 5 «Классификация металлов по физическим свойствам»)

Сравнивая металлы по температурам плавления можно демонстрировать плавление натрия и его блеск. (демонстрация)

Учитель подчеркивает, что физические свойства металлов определяются именно их строением.

а) твердость – все металлы кроме ртути, при обычных условиях твердые вещества. Самые мягкие – натрий, калий. Их можно резать ножом; самый твердый хром – царапает стекло. (демонстрация)

б) плотность. Металлы делятся на мягкие (5г/см³) и тяжелые (меньше 5г/см³). (демонстрация)

в) плавкость. Металлы делятся на легкоплавкие и тугоплавкие. (демонстрация)

г) электропроводность, теплопроводность металлов обусловлена их строением. Хаотически движущиеся электроны под действием электрического напряжения приобретают направленное движение, в результате чего возникает электрический ток.

При повышении температуры амплитуда движения атомов и ионов, находящихся в узлах кристаллической решетки резко возрастает, и это мешает движению электронов, и электропроводность металлов падает.

Следует отметить, что у некоторых неметаллов, при повышении температуры электропроводность возрастает, например, у графита, при этом с повышением температуры разрушаются некоторые ковалентные связи, и число свободно перемещающихся электронов возрастает.

д) металлический блеск – электроны, заполняющие межатомное пространство отражают световые лучи, а не пропускают как стекло. Поэтому все металлы в кристаллическом состоянии имеют металлический блеск. Для большинства металлов в ровной степени рассеиваются все лучи видимой части спектра, поэтому они имеют серебристо-белый цвет. Только золото и медь в большой степени поглощают короткие волны и отражают длинные волны светового спектра, поэтому имеют желтый цвет. Самые блестящие металлы – ртуть, серебро, палладий. В порошке все металлы, кроме Al и Mg, теряют блеск и имеют черный или темно-серый цвет.

е) пластичность. (демонстрация)

Механическое воздействие на кристалл с металлической решеткой вызывает только смещение слоев атомов и не сопровождается разрывом связи, и поэтому металл характеризуется высокой пластичностью.

Учитель: И так, мы рассмотрели строение и физические свойства металлов, их положение в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Теперь, для закрепления предлагаем тест.


1) Электронная формула кальция.

а) 1S² 2S² 2P 3S¹

б) 1S² 2S²2P 3S²

в) 1S² 2S² 2P 3S² 3P 4S¹

г) 1S² 2S² 2P 3S ²3P 4S²


2) Электронную формулу 1S²2S² 2P 3S² 3P 4S² имеет атом:

а)Na

б)Са
в)Cu

г)Zn


3) Электронная формула наиболее активного металла:

а) 1S² 2S²

б) 1S² 2S² 2P 3S²

в) 1S² 2S² 2P 3S² 3P 3d 4S²

г) 1S² 2S² 2P 3S² 3P 4S²


4) Металлы при взаимодействий с неметаллами проявляют свойства:

а) окислительные;

б) восстановительные;

в) и окислительные, и восстановительные;

г) не участвуют в окислительно-восстановительных реакциях.

5) В периодической системе типичные металлы расположены в:

а) верхней части

б) нижней части

в) правом верхнем углу

г) левом нижнем углу