). L.P. Ivanova, učiteľka chémie na strednej škole Novinsk (región Astracháň) Ako určiť polohu kovov v periodickej tabuľke

Časť I

1. Postavenie kovov (M) v periodickej tabuľke D. I. Mendelejeva.

Podmienená diagonála od B k At cez prvky skupín A: IV → V → VI. Na diagonále a nad ňou sú nekovy a pod ňou sú kovy.
Iba M pozostáva z B skupín. Celkovo zo 110 prvkov je 88 prvkov klasifikovaných ako kovy.
Skupina IA sú alkalické kovy.
Skupina IIA sú kovy alkalických zemín.

2. Vlastnosti štruktúry atómov M:

1) číslo e vo vonkajšej vrstve atómu je 1-3;
2) Atóm R – veľká veľkosť.

3. Relativita delenia prvkov na M a NM (uveďte príklady):

1) sivý plech – NM, biely plech – M.
2) grafit je NM, ale elektricky vodivý.
3) Cr, Zn, Al – M, ale amfotérne.

4. Kovová chemická väzba je spojenie v kovoch a zliatinách medzi atóm-iónmi prostredníctvom socializovaných e.

Všeobecná schéma tvorby kovovej väzby:

5. Vyplňte tabuľku „Štruktúra a vlastnosti kovov“.

6. Napíšte znaky, podľa ktorých môžete rozlíšiť vyrobené taniere:

a) z hliníka a medi – farba, hustota, elektrická a tepelná vodivosť
b) z olova a hliníka - farba, hustota, teplota topenia
c) zo striebra a grafitu - farba, tvar, elektrická vodivosť.

7. Pomocou obrázkov vyplňte medzery a vytvorte postupnosť: názov kovu (kovov), vlastnosti (vlastnosti), oblasť (oblasti) použitia.

a) liatinová batéria - liatina, tepelná vodivosť, pevnosť, odolnosť proti opotrebeniu. V hospodárstve, každodennom živote, hutníctve.
b) hliníková fólia - hliník, ľahko sa vyvaľuje, plasticita, vysoká elektrická a tepelná vodivosť, odolnosť proti korózii. IN Potravinársky priemysel, výroba zliatin.
c) oceľové gombíky a sponky – oceľ, „mäkká“ oceľ, elastická, ľahko sa ohýba, nehrdzavie, pevná a tvrdá. Vo všetkých odvetviach národného hospodárstva.
d) kovová podpera - železná (oceľová), pevná, pevná, nie je vystavená vplyvu prostredia. Vo všetkých odvetviach národného hospodárstva.
e) kupoly - zlaté, inertné, vzhľad. Používa sa v stavebníctve - valcovanie, v klenotníctve.
f) teplomer – ortuť (tekutý kov), pri zahrievaní expanduje, v lekárskych teplomeroch. Získavanie zliatin na ťažbu zlata. Lampy.

8. Vyplňte tabuľku „Klasifikácia kovov“.

9. Zliatina je je homogénny kovový materiál pozostávajúci zo zmesi dvoch alebo viacerých chemické prvky s prevahou kovových komponentov.

10. Zliatiny železa:

11. Vyplňte tabuľku „Zliatiny a ich komponenty“.

12. Napíšte názvy zliatin, z ktorých možno vyrobiť predmety zobrazené na obrázkoch.

a) oceľ
b) cupronickel
c) dural
d) bronz
e) bronz
e) liatina

Časť II

1. Atómy kovov, ktoré majú vo vonkajšej vrstve:

a) 5e – Sb (antimón), Bi (bizmut)
b) 6e – Po (polónium)

prečo?
Sú rozdelené do 5 a 6 skupín

2. Atóm kovu s 3e vo vonkajšej vrstve, - bór.
prečo?
Nachádza sa v skupine 3.

3. Vyplňte tabuľku „Štruktúra atómu a chemická väzba“.

4. Odstráňte „element navyše“.
4) Si

5. Ktorá z nasledujúcich skupín prvkov obsahuje iba kovy?
Správna odpoveď neexistuje

6. Aká fyzikálna vlastnosť nie je spoločná pre všetky kovy?
3) pevný stav agregácie za štandardných podmienok

7. Ktoré tvrdenie je pravdivé?
4) atómy kovov a kovy - jednoduché látky vykazujú iba redukčné vlastnosti.

8. Všetky prvky hlavných podskupín sú kovy, ak sa nachádzajú v periodickej tabuľke pod uhlopriečkou:
3) bór - astatín

9. Počet elektrónov na vonkajšej strane elektronická úroveň atómu kovu nachádzajúceho sa v hlavnej podskupine periodickej tabuľky sa nemôže rovnať:

Ako už viete z chémie v 8. ročníku, väčšina chemických prvkov sa zaraďuje medzi kovy (obr. 24 a 25).

V periodickej tabuľke D.I. Mendelejeva každé obdobie, okrem prvého (zahŕňa dva nekovové prvky - vodík a hélium), začína aktívnym chemickým prvkom - kovom. Tieto prvky tvoria hlavnú podskupinu skupiny I (skupina IA) a nazývajú sa alkalické kovy. Svoj názov dostali podľa názvu im zodpovedajúcich hydroxidov, vysoko rozpustných vo vode – zásad.

Ryža. 24.
Pozícia chemických prvkov-kovov v periodickej tabuľke D. I. Mendelejeva (krátkodobá verzia)

Atómy alkalických kovov obsahujú na vonkajšej energetickej úrovni iba jeden elektrón, ktorého sa pri chemických interakciách ľahko vzdávajú, a preto sú najsilnejšími redukčnými činidlami. Je zrejmé, že v súlade so zvyšovaním atómového polomeru sa redukčné vlastnosti alkalických kovov zvyšujú z lítia na francium.

Ryža. 25.
Pozícia chemických prvkov-kovov v periodickej tabuľke D. I. Mendelejeva (dlhodobá verzia)

Prvky nasledujúce po alkalických kovoch, ktoré tvoria hlavnú podskupinu skupiny II (skupina IIA), sú tiež typickými kovmi, ktoré majú silnú redukčnú schopnosť (ich atómy obsahujú dva elektróny na vonkajšej úrovni). Z týchto kovov sa vápnik, stroncium a bárium nazývajú kovy alkalických zemín. Tieto kovy dostali toto meno, pretože ich oxidy, ktoré sa v staroveku v Rusku nazývali „zeme“, tvoria pri rozpustení vo vode alkálie.

Kovy tiež zahŕňajú chemické prvky hlavnej podskupiny skupiny III (skupina IIIA), s výnimkou bóru.

Z prvkov hlavných podskupín nasledujúcich skupín medzi kovy patria: v skupine IVA - germánium *, cín, olovo (prvé dva prvky - uhlík a kremík - nekovy), v skupine VA - antimón a bizmut (prvý tri prvky sú nekovy), v skupine VIA je jasne definovaným kovom iba posledný prvok, polónium. V hlavných podskupinách skupín VIIA a VIIIA sú všetky prvky typickými nekovmi.

* Germánium tiež vykazuje niektoré nekovové vlastnosti, pričom zaujíma medzipolohu medzi kovmi a nekovmi.

Pokiaľ ide o prvky sekundárnych podskupín, sú to všetky kovy.

Konvenčná hranica medzi kovovými prvkami a nekovovými prvkami teda prebieha pozdĺž uhlopriečky B (bór) - Si (kremík) - As (arzén) - Te (telúr) - At (astatín) (sledujte ho v tabuľke D. I. Mendelejeva).

Atómy kovov majú pomerne veľké veľkosti (polomery), takže ich vonkajšie elektróny sú výrazne odstránené z jadra a slabo sa k nemu viažu. Druhou vlastnosťou, ktorá je vlastná atómom najaktívnejších kovov, je prítomnosť 1-3 elektrónov na vonkajšej energetickej úrovni. To vedie k najcharakteristickejšej chemickej vlastnosti všetkých kovov - ich redukčnej schopnosti, t.j. schopnosti atómov ľahko sa vzdať vonkajších elektrónov a premeniť sa na kladné ióny. Kovy - voľné atómy a jednoduché látky - nemôžu byť oxidačnými činidlami, to znamená, že atómy kovov nemôžu k sebe pripájať elektróny.

Treba si však uvedomiť, že rozdelenie chemických prvkov na kovy a nekovy je ľubovoľné. Pripomeňme si napríklad vlastnosti alotropných modifikácií cínu: sivý cín alebo α-cín je nekov a biely cín alebo β-cín je kov. Ďalším príkladom sú modifikácie uhlíka: diamant je nekov a grafit ho má charakteristické vlastnosti kov, ako je elektrická vodivosť. Chróm, zinok a hliník sú typické kovy, ktoré však tvoria oxidy a hydroxidy amfotérneho charakteru. Telúr a jód sú naopak typické nekovy, ale nimi tvorené jednoduché látky majú niektoré vlastnosti, ktoré sú kovom vlastné.

B O Väčšina známych chemických prvkov tvorí jednoduché kovy.

Kovy zahŕňajú všetky prvky sekundárnych (B) podskupín, ako aj prvky hlavných podskupín umiestnených pod diagonálou berýlium - astat (obr. 1). Okrem toho chemické prvky kovy tvoria lantanoidové a aktinidové skupiny.

Ryža. 1. Umiestnenie kovov medzi prvkami podskupiny A (zvýraznené modrou farbou)

V porovnaní s nekovovými atómami majú atómy kovov b O väčšie veľkosti a menej externých elektrónov, zvyčajne 1-2. V dôsledku toho sú vonkajšie elektróny atómov kovu slabo viazané na jadro, kovy ich ľahko vzdávajú a vykazujú redukčné vlastnosti pri chemických reakciách.

Uvažujme o vzorcoch zmien niektorých vlastností kovov v skupinách a obdobiach.

V obdobiachs So zvyšujúcim sa jadrovým nábojom sa polomer atómov zmenšuje. Jadrá atómov čoraz viac priťahujú vonkajšie elektróny, čím sa zvyšuje elektronegativita atómov a znižujú sa vlastnosti kovu. Ryža. 2.

Ryža. 2. Zmena vlastností kovov v periódach

V hlavných podskupinách Zhora nadol sa počet elektronických vrstiev v atómoch kovu zvyšuje, a preto sa polomer atómov zvyšuje. Potom budú vonkajšie elektróny menej silne priťahované k jadru, takže dôjde k zníženiu elektronegativity atómov a zvýšeniu kovových vlastností. Ryža. 3.

Ryža. 3. Zmena vlastností kovov v podskupinách

Uvedené vzory sú až na zriedkavé výnimky charakteristické aj pre prvky sekundárnych podskupín.

Atómy kovových prvkov majú tendenciu strácať elektróny. Pri chemických reakciách pôsobia kovy iba ako redukčné činidlá, darujú elektróny a zvyšujú ich oxidačný stav.

Atómy, ktoré tvoria jednoduché nekovové látky, ako aj atómy, ktoré tvoria zložité látky, ktoré môžu znížiť svoj oxidačný stav, môžu prijímať elektróny z atómov kovov. Napríklad:

2Nao + S0 = Na +12S-2

Zn° + 2H + 1 Cl = Zn + 2 Cl2 + H02

Nie všetky kovy majú rovnakú chemickú reaktivitu. Niektoré kovy normálnych podmienkach prakticky nevstupujú do chemických reakcií, nazývajú sa ušľachtilé kovy. Medzi ušľachtilé kovy patria: zlato, striebro, platina, osmium, irídium, paládium, ruténium, ródium.

Ušľachtilé kovy sú v prírode veľmi vzácne a takmer vždy sa nachádzajú v prirodzenom stave (obr. 4). Napriek vysokej odolnosti voči korózii a oxidácii tieto kovy stále tvoria oxidy a iné chemické zlúčeniny, napríklad chlorid strieborný a dusičnany pozná každý.

Ryža. 4. Zlatý nuget

Zhrnutie lekcie

V tejto lekcii ste skúmali postavenie chemických prvkov kovov v periodickej tabuľke, ako aj štruktúrne vlastnosti atómov týchto prvkov, ktoré určujú vlastnosti jednoduchých a zložitých látok. Dozvedeli ste sa, prečo je v kovoch oveľa viac chemických prvkov ako v nekovoch.

Bibliografia

Oržekovskij P.A. Chémia: 9. ročník: všeobecné vzdelanie. zriadenie / P.A. Oržekovskij, L.M. Meshcheryakova, M.M. Šalašovej. - M.: Astrel, 2013. (§28)
Rudzitis G.E. Chémia: anorganická. chémia. Organ. chémia: učebnica. pre 9. ročník. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Vzdelávanie, OJSC “Moskva učebnice”, 2009. (§34)
Khomchenko I.D. Zbierka úloh a cvičení z chémie pre stredná škola. - M.: RIA „Nová vlna“: Vydavateľstvo Umerenkov, 2008. (s. 86-87)
Encyklopédia pre deti. Zväzok 17. Chémia / Kapitola. vyd. V.A. Volodin, Ved. vedecký vyd. I. Leenson. - M.: Avanta+, 2003.

Jednotná zbierka digitálnych vzdelávacích zdrojov (video experimenty na danú tému) ().
Elektronická verzia časopisu „Chémia a život“ ().

Domáca úloha

s. 195-196 č.7, A1-A4 z učebnice P.A. Orzhekovsky „Chémia: 9. ročník“ / P.A. Oržekovskij, L.M. Meshcheryakova, M.M. Šalašovej. - M.: Astrel, 2013.
Aké vlastnosti (oxidačné alebo redukčné) môže mať ión Fe 3+? Svoju odpoveď ilustrujte reakčnými rovnicami.
Porovnajte atómový polomer, elektronegativitu a redukčné vlastnosti sodíka a horčíka.

Účel lekcie: formovanie systému poznatkov o postavení kovov v periodickej tabuľke a ich všeobecných vlastnostiach.

Ciele lekcie:

Vzdelávacie - zvážiť postavenie kovov v sústave prvkov D.I. Mendelejev, oboznámiť žiakov so základnými vlastnosťami kovov, zistiť, čo ich spôsobuje, predstaviť pojem korózia kovov

Vývojový – vedieť nájsť kovy v tabuľke PSHE, vedieť porovnať kovy a nekovy, vysvetliť dôvody chemických a fyzikálnych vlastností kovov, rozvíjať teoretické myslenie žiakov a ich schopnosť predpovedať vlastnosti kovov na základe ich štruktúru.

Vzdelávanie - podporovať rozvoj kognitívneho záujmu študentov o štúdium chémie

Typ lekcie: lekcia učenia sa nového materiálu.

Vyučovacie metódy : verbálne a vizuálne

Počas tried:

Načasovanie lekcie.

Organizovanie času(1 minúta.)

Aktualizácia vedomostí (3 minúty)

Učenie sa nového materiálu

1.1. Pozícia v periodickej tabuľke. (10 min)

1.2. Vlastnosti elektrónovej štruktúry atómov.(10 min)

1.3. Redukčné vlastnosti kovov. (10 min)

2.1. Kovové spojenie. (5 minút)

4. Emocionálna úľava 2 min

2.2. Fyzikálne vlastnosti. (10 min)

3. Chemické vlastnosti. (17 min)

4. Korózia kovov (5 min)

Konsolidácia (15 min)

domáca úloha (3 minúty)

Zhrnutie lekcie (1 min)

Organizovanie času

(Vzájomné pozdravy, nahrávanie prítomných).

Aktualizácia vedomostí. Na začiatku hodiny učiteľ zameria pozornosť študentov na dôležitosť Nová téma, určená úlohou, ktorú kovy zohrávajú v prírode a vo všetkých sférach ľudskej činnosti. priemysel

Učiteľ prečíta hádanku:

Som tvrdý, tvárny a plastický,

Brilantné, potrebné pre každého, praktické.

Už som ti naznačil,

Tak kto som...? a ponúka zapísať si odpoveď do zošita ako tému hodiny?

Učenie sa nového materiálu

Plán prednášok.

1. Charakteristika kovového prvku.

1.2. Vlastnosti elektrónovej štruktúry atómov.

1.3. Redukčné vlastnosti kovov.

2. Charakteristika jednoduchej látky.

2.1. Kovové spojenie.

2.2. Fyzikálne vlastnosti.

3. Chemické vlastnosti.

4. Korózia kovov.

1.1. Pozícia v periodickej tabuľke.

Konvenčná hranica medzi kovovými prvkami a nekovovými prvkami prebieha pozdĺž uhlopriečky B (bór) - (kremík) - Si (arzén) - Te (telúr) - As (astatín) (sledujte ho v tabuľke D. I. Mendelejeva).

Vytvárajú sa počiatočné prvkyhlavná podskupina skupiny I a nazývajú sa alkalické kovy . Svoj názov dostali podľa názvu im zodpovedajúcich hydroxidov, vysoko rozpustných vo vode – zásad.

Z prvkov hlavných podskupín nasledujúcich skupín patria medzi kovy: v skupine IV germánium, cín, olovo (32,50,82) (prvé dva prvky sú uhlík a kremík - nekovy), v skupine V antimón a bizmut (51,83) (prvé tri prvky sú nekovy), v skupine VI iba posledný prvok - polónium (84) - je jasne definovaný kov. V hlavných podskupinách skupín VII a VIII sú všetky prvky typické nekovy.

Pokiaľ ide o prvky sekundárnych podskupín, sú to všetky kovy.

Prvky nasledujúce po alkalických kovoch, ktoré tvoriahlavná podskupina skupiny II, Sú to tiež typické kovy so silnou redukčnou schopnosťou (ich atómy obsahujú dva elektróny vo vonkajšej úrovni).Z týchto kovov sa vápnik, stroncium, bárium a rádium nazývajú kovy alkalických zemín . Tieto kovy dostali tento názov, pretože ich oxidy, ktoré alchymisti nazývali „zeme“, tvoria pri rozpustení vo vode alkálie.

Medzi kovy patria aj prvkyhlavná podskupina skupiny III, okrem bóru.

Skupina 3 zahŕňa kovy nazývané podskupina hliníka.

1.2 Vlastnosti elektronickej štruktúry kovov.

Študenti si na základe vedomostí, ktoré nadobudli, formulujú vlastnú definíciu „kovu“.

Kovy sú chemické prvky, ktorých atómy odovzdávajú elektróny z vonkajšej (a niekedy aj predvonkajšej) elektrónovej vrstvy a menia sa na kladné ióny. Kovy sú redukčné činidlá. Je to spôsobené malým počtom elektrónov vo vonkajšej vrstve a veľkým polomerom atómov, v dôsledku čoho sú tieto elektróny slabo zadržané v jadre.Atómy kovov majú pomerne veľké veľkosti (polomery), preto sú ich vonkajšie elektróny výrazne odstránené z jadra a slabo sa k nemu viažu. A druhá vlastnosť, ktorá je vlastná atómom najaktívnejších kovov, jeprítomnosť 1-3 elektrónov vo vonkajšej energetickej hladine.
Atómy kovov sú podobné štruktúrou vonkajšej elektrónovej vrstvy, ktorú tvorí malý počet elektrónov (zvyčajne nie viac ako tri).
Toto tvrdenie možno ilustrovať na príkladoch Na, hliníka Al a zinku Zn. Pri zostavovaní diagramov štruktúry atómov môžete voliteľne vytvárať elektronické vzorce a uvádzať príklady štruktúry prvkov dlhých období, napríklad zinku.

Vzhľadom na to, že elektróny vonkajšej vrstvy atómov kovu sú slabo viazané na jadro, môžu byť „dané“ iným časticiam, čo sa deje pri chemických reakciách:

Vlastnosť atómov kovov odovzdávať elektróny je ich charakteristická chemická vlastnosť a naznačuje, že kovy vykazujú redukčné vlastnosti.

1.3 Redukčné vlastnosti kovov.

Ako sa mení oxidačná kapacita prvkov?IIIobdobie?

(Oxidačné vlastnosti sa v periódach zintenzívňujú a redukčné vlastnosti slabnú. Dôvodom zmeny týchto vlastností je nárast počtu elektrónov v poslednom orbitále.)

Ako sa menia oxidačné vlastnosti prvkov 4. skupiny hlavnej podskupiny?(zdola nahor sa zvyšujú oxidačné vlastnosti. Dôvodom zmeny týchto vlastností je zmenšenie polomeru atómu (ľahšie je prijať ako rozdať)

Aký záver možno vyvodiť na základe postavenia kovov v periodickej tabuľke o redoxných vlastnostiach kovových prvkov?

(Kovy sú redukčné činidlá v chemických reakciách, pretože sa vzdávajú svojich valenčných elektrónov)

Študenti odpovedajú, že sila väzby medzi valenčnými elektrónmi a jadrom závisí od dvoch faktorov:veľkosť jadrového náboja a polomer atómu. .

(záver do žiackych zošitov) v obdobiach s narastajúcim jadrovým nábojom sa znižujú redukčné vlastnosti.

Prvky - kovy sekundárnych podskupín - majú mierne odlišné vlastnosti.

Učiteľ navrhuje porovnať aktivitu prvkov sekundárnej podskupiny.Cu, Ag, Au – činnosťb prvky - kovy - pády. Tento vzor je tiež pozorovaný v prvkoch druhej sekundárnej podskupinyZn, Cd, Hg.Nárast elektrónov na vonkajšej úrovni, takže redukčné vlastnosti sa oslabujú

Pre prvky vedľajších podskupín - sú to prvky 4-7 periód 31-36, 49-54 - s nárastom prvku rádu sa polomer atómov mení len málo a hodnota jadrového náboja sa výrazne zvyšuje, preto zvyšuje sa pevnosť väzby valenčných elektrónov s jadrom, oslabujú sa redukčné vlastnosti.

2.1. Kovové spojenie.

Kovová väzba nastáva vzájomnou príťažlivosťou atómových iónov a relatívne voľných elektrónov.

Obrázok 1.
Štruktúra kryštálovej mriežky kovov

V kovoch sú valenčné elektróny extrémne slabo držané atómami a sú schopné migrovať. Atómy ponechané bez vonkajších elektrónov získavajú kladný náboj. Tvoria kovovú kryštálovú mriežku.

Súbor socializovaných valenčných elektrónov (elektrónový plyn), nabitých negatívne, drží kladné ióny kovov v určitých bodoch v priestore - uzly kryštálovej mriežky, napríklad kovové striebro.

Vonkajšie elektróny sa môžu voľne a chaoticky pohybovať, preto sa kovy vyznačujú vysokou elektrickou vodivosťou (najmä zlato, striebro, meď, hliník).

Chemická väzba predpokladá určitý typ kryštálovej mriežky. Kovová chemická väzba podporuje tvorbu kryštálov s kovovou kryštálovou mriežkou. V uzloch kryštálovej mriežky sú kovové atómové ióny a medzi nimi sú voľne sa pohybujúce elektróny. Kovová väzba sa líši od iónovej, pretože neexistujú žiadne anióny, aj keď existujú katióny. Líši sa aj od kovalentnej, pretože netvoria sa zdieľané elektrónové páry.

Emocionálna úľava

Absenciu ktorého kovu opísal akademik A.E. Fersman?

Na uliciach by nastala hrôza zo skazy: neboli by koľajnice, vagóny, lokomotívy, autá, dokonca aj chodníky by sa zmenili na hlinený prach a rastliny by bez tohto kovu začali chradnúť a odumierať. Zničenie hurikánom by nastalo na celej Zemi a smrť ľudstva by sa stala nevyhnutnou. Tohto momentu by sa však človek nedožil, pretože ak by stratil tri gramy tohto kovu v tele a krvi, prestal by existovať skôr, ako by sa odohrali zobrazené udalosti (Odpoveď: Všetci ľudia by zomreli bez železa v krvi)

Vymenujte falšovateľov kovov

Názov kovu dali španielski dobyvatelia, ktorí v polovici 16. stor. sa prvýkrát stretli v Južná Amerika(na území modernej Kolumbie) s novým kovom, ktorý vyzeral ako striebro. Názov kovu doslova znamená „malé striebro“, „malé striebro“.

Tento hanlivý názov sa vysvetľuje výnimočnou žiaruvzdornosťou kovu, ktorý sa nedal roztaviť, na dlhú dobu nenašiel využitie a bol ocenený na polovicu ceny striebra. Tento kov používali na výrobu falošných mincí.

Dnes je tento kov, používaný ako katalyzátor a v šperkoch, jedným z najdrahších.

Vo svojej čistej forme v prírode neexistuje. Natívna platina je zvyčajne prírodná zliatina s inými ušľachtilými (paládium, irídium, ródium, ruténium, osmium) a základnými (železo, meď, nikel, olovo, kremík) kovmi. Na jeho získanie sa nugety zahrievajú v kotloch s „aqua regia“ (zmes kyseliny dusičnej a chlorovodíkovej) a potom sa „dokončujú“ početnými chemickými reakciami, zahrievaním a tavením.

Kryštalická mriežka teda závisí a je určená typom chemická väzba, ale zároveň je dôvodom fyzikálnych vlastností.

2.2. Fyzikálne vlastnosti.

Učiteľ to zdôrazňuje fyzikálne vlastnosti kovy sú presne určené ich štruktúrou.

A)tvrdosť – všetky kovy okrem ortuti za normálnych podmienok pevné látky. Najjemnejšie sú sodík a draslík. Môžu byť rezané nožom; Najtvrdší chróm poškriabe sklo

b)hustota. Kovy sa delia na mäkké (5g/cm³) a ťažké (menej ako 5g/cm³).

V)taviteľnosť. Kovy sa delia na taviteľné a žiaruvzdorné.

G)elektrická vodivosť, tepelná vodivosť kovov je určená ich štruktúrou. Chaoticky sa pohybujúce elektróny pod vplyvom elektrické napätie nadobudnúť smerový pohyb, výsledkom čoho je generovanie elektrického prúdu.

Keď teplota stúpa, amplitúda pohybu atómov a iónov nachádzajúcich sa v uzloch kryštálovej mriežky sa prudko zvyšuje, čo narúša pohyb elektrónov a elektrická vodivosť kovov sa znižuje.

Treba poznamenať, že pre niektoré nekovy sa elektrická vodivosť zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou, napríklad v prípade grafitu, zatiaľ čo so zvyšujúcou sa teplotou sa niektoré z nich ničia. Kovalentné väzby a počet voľne sa pohybujúcich elektrónov sa zvyšuje.

d)kovový lesk – elektróny vypĺňajúce medziatómový priestor odrážajú svetelné lúče a neprepúšťajú ich ako sklo. Dopadajú na uzly kryštálovej mriežky. Preto všetky kovy v kryštalickom stave majú kovový lesk. Pre väčšinu kovov sú všetky lúče viditeľnej časti spektra rozptýlené rovnako, takže majú striebristo-bielu farbu. Len zlato a meď do značnej miery absorbujú krátke vlnové dĺžky a odrážajú dlhé vlnové dĺžky svetelného spektra, teda majú žltá. Najlesklejšie kovy sú ortuť, striebro, paládium. Všetky kovy sú v prášku okremAlAMg, strácajú lesk a majú čiernu alebo tmavosivú farbu.

e)plast

Mechanické pôsobenie na kryštál s kovovou mriežkou spôsobuje iba posunutie vrstiev atómov a nie je sprevádzané pretrhnutím väzby, a preto sa kov vyznačuje vysokou plasticitou.

3. Chemické vlastnosti.

Podľa ich vlastných chemické vlastnosti všetky kovy sú redukčné činidlá, všetky sa relatívne ľahko vzdávajú valenčných elektrónov, transformujú sa na kladne nabité ióny, čiže oxidujú . Redukčná aktivita kovu pri chemických reakciách vyskytujúcich sa vo vodných roztokoch sa odráža v jeho polohe v elektrochemickom rade kovových napätí (objavil a zostavil Beketov)

Čím viac vľavo je kov v elektrochemickej sérii kovových napätí, tým je redukčné činidlo silnejšie; najsilnejším redukčným činidlom je kovové lítium, zlato je najslabšie a naopak, ión zlata (III) je najsilnejší oxidačný lítium (I) je najslabšie.

Každý kov je schopný redukovať zo solí v roztoku tie kovy, ktoré sú po ňom v sérii napätí, napríklad železo môže vytláčať meď z roztokov svojich solí. Pamätajte však, že alkalické kovy a kovy alkalických zemín budú reagovať priamo s vodou.

Kovy stojace v napäťových radoch vľavo od vodíka sú schopné vytesniť ho z roztokov zriedených kyselín a rozpustiť sa v nich.

Redukčná aktivita kovu nie vždy zodpovedá jeho pozícii v periodickej tabuľke, pretože pri určovaní miesta kovu v sérii sa berie do úvahy nielen jeho schopnosť darovať elektróny, ale aj energia vynaložená na zničenie kryštálovej mriežky kovu, ako aj energie vynaloženej na hydratáciu iónov.

Interakcia s jednoduchými látkami

Skyslík Väčšina kovov tvorí oxidy - amfotérne a zásadité:

4Li+O 2 = 2 Li 2 ó,

4Al + 30 2 = 2 Al 2 O 3 .

Alkalické kovy, s výnimkou lítia, tvoria peroxidy:

2Na+0 2 = Na 2 O 2 .

Shalogény kovy tvoria soli halogenovodíkových kyselín, napr.

Cu+Cl 2 = CuCl 2 .

Svodík najaktívnejšie kovy tvoria iónové hydridy – soli podobné látky, v ktorých má vodík oxidačný stav -1.

2Na+H 2 = 2NaH.

Ssivá kovy tvoria sulfidy - soli kyseliny sírovodíkovej:

Zn + S = ZnS.

Sdusík Niektoré kovy tvoria nitridy; reakcia takmer vždy nastáva pri zahrievaní:

3Mg+N 2 = Mg 3 N 2 .

Suhlíka karbidy vznikajú:

4Al + 3C = Al 3 C 4 .

Sfosfor - fosfidy:

3Ca + 2P = Ca 3 P 2 .

Kovy sa môžu navzájom ovplyvňovať a vytváraťintermetalické zlúčeniny :

2Na + Sb = Na 2 Sb,

3Cu + Au = Cu 3 Au.

Kovy sa môžu v sebe rozpúšťať, keď vysoká teplota bez interakcie, tvoriace zliatiny.

Vzťah kovov ku kyselinám.

V chemickej praxi sa najčastejšie používajú silné kyseliny, ako je kyselina sírová 2 SO 4 HCl a dusík HNO 3 .

sHCl

Pri tomto procese vznikajú vodíkové ióny H + pôsobí ako oxidačné činidlo, oxidujekovy nachádzajúce sa v rade aktivít naľavo od vodíka . Interakcia prebieha podľa nasledujúcej schémy:

ja + HCl - soľ + H 2

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2

2│Al 0 – 3 e - → Al 3+ - oxidácia

3│2H + + 2 e - →H 2 - zotavenie

„Kráľovská vodka“ (predtým sa kyseliny nazývali vodky) je zmes jedného objemu kyseliny dusičnej a troch až štyroch objemov koncentrovanej kyseliny chlorovodíkovej, ktorá má veľmi vysokú oxidačnú aktivitu. Takáto zmes je schopná rozpustiť niektoré málo aktívne kovy, ktoré nereagujú s kyselinou dusičnou. Medzi nimi je „kráľ kovov“ - zlato. Tento účinok „kráľovskej vodky“ sa vysvetľuje tým, že Kyselina dusičná oxiduje kyselinu chlorovodíkovú za uvoľnenia voľného chlóru a tvorby chloridu dusnatého (III), alebo nitrozylchloridu - NOCl:

Oxidačné reakcie zlata prebiehajú podľa nasledujúcich rovníc:

Au + HNO3 + 4 HCl → H + NO + 2H2O

Ak kyseliny môžu interagovať so zásadami a zásaditými oxidmi a kľúčovým prvkom v ich zložení je kov, potom je možné, aby kovy interagovali s kyselinami? Overme si to experimentálne.

Horčík za normálnych podmienok reaguje s kyselinou, zinok - pri zahrievaní, meď - neinteraguje.

V praxi sa používa množstvo napätí na porovnávacie hodnotenie chemickej aktivity kovov pri reakciách s vodnými roztokmi solí a kyselín a na hodnotenie katódových a anodických procesov pri elektrolýze:

Kovy vľavo sú silnejšie redukčné činidlá. než kovy umiestnené vpravo:vytláčajú posledné soľné roztoky . Kovy v rade vľavo od vodíka vytláčajú vodík pri interakcii s vodnými roztokmi neoxidujúcich kyselín; najaktívnejšie kovy (až po hliník vrátane) - a pri interakcii s vodou.

Kovy v rade napravo od vodíka za normálnych podmienok neinteragujú s vodnými roztokmi neoxidačných kyselín.

Počas elektrolýzy sa na katóde uvoľňujú kovy napravo od vodíka; redukcia stredne aktívnych kovov je sprevádzaná uvoľňovaním vodíka; Najaktívnejšie kovy (až po hliník) nemožno za normálnych podmienok izolovať z vodných roztokov solí.

4. Korózia kovov – fyzikálno-chemická alebo chemická interakcia medzi kovom (zliatinou) a prostredím, ktorá vedie k zhoršeniu funkčných vlastností kovu (zliatiny), prostredia alebo technického systému, ktorý ich obsahuje.

Slovo korózia pochádza z latinského „corrodo“ - „hrýzť“ (neskoro latinské „corrosio“ znamená „korózia“).

Vzniká korózia chemická reakcia kov s látkami životné prostredie prúdiaci na rozhraní medzi kovom a médiom. Najčastejšie ide o oxidáciu kovu napríklad vzdušným kyslíkom alebo kyselinami obsiahnutými v roztokoch, s ktorými je kov v kontakte. Obzvlášť náchylné sú na to kovy nachádzajúce sa v sérii napätia (séria aktivít) naľavo od vodíka, vrátane železa.

V dôsledku korózie železo hrdzavie. Tento proces je veľmi zložitý a zahŕňa niekoľko fáz. Dá sa to opísať súhrnnou rovnicou:

4Fe + 6H 2 O (vlhkosť) + 30 2 (vzduch) = 4Fe(OH) 3

Hydroxid železitý je veľmi nestabilný, rýchlo stráca vodu a mení sa na oxid železitý. Táto zlúčenina nechráni povrch železa pred ďalšou oxidáciou. V dôsledku toho môže byť železný predmet úplne zničený.

Na spomalenie korózie sa na kovový povrch nanášajú laky a farby, minerálne oleje a mazivá. Podzemné konštrukcie sú pokryté silnou vrstvou bitúmenu alebo polyetylénu. Vnútorné povrchy oceľových rúr a nádrží sú chránené lacnými cementovými nátermi.

Pre oceľové výrobky, takzvané konvertory hrdze obsahujúce kyselinu ortofosforečnú (H 3 RO 4 ) a jeho soli. Rozpúšťajú zvyškové oxidy a vytvárajú hustý a odolný film z fosfátov, ktorý dokáže po určitú dobu chrániť povrch produktu. Potom sa kov potiahne základnou vrstvou, ktorá by mala dobre priľnúť k povrchu a mať ochranné vlastnosti (zvyčajne sa používa červený chróman olova alebo zinku). Až potom je možné aplikovať lak alebo farbu.

Konsolidácia (15 min)

učiteľ:

Teraz, na konsolidáciu, urobme test.

Rozhodnite sa testovacie úlohy

1.Vyberte skupinu prvkov, ktorá obsahuje iba kovy:

A) Al, As, P;B) Mg, Ca, Si;IN) K, Ca, Pb

2. Vyberte skupinu, ktorá obsahuje iba jednoduché látky - nekovy:

A) K 2 O SO 2 SiO 2 ; B) H 2 Cl 2 ,ja 2 ; IN)Ca, Ba, HCl;

3. Uveďte spoločné znaky v štruktúre atómov K a Li:

A) 2 elektróny v poslednej elektrónovej vrstve;

B) 1 elektrón v poslednej elektrónovej vrstve;

C) rovnaký počet elektronických vrstiev.

4. Kovový vápnik má nasledujúce vlastnosti:

A) oxidačné činidlo;

B) redukčné činidlo;

C) oxidačné činidlo alebo redukčné činidlo, v závislosti od podmienok.

5. Kovové vlastnosti sodíka sú slabšie ako vlastnosti -

A) horčík; B) draslík; B) lítium.

6. Medzi neaktívne kovy patria:

A) hliník, meď, zinok; B) ortuť, striebro, meď;

C) vápnik, berýlium, striebro.

7. Ktorá fyzikálna vlastnosť nie je spoločná pre všetky kovy:

A) elektrická vodivosť, B) tepelná vodivosť,

B) pevný stav agregácie za normálnych podmienok,

D) kovový lesk

8. Pri interakcii s nekovmi vykazujú kovy nasledujúce vlastnosti:

a) oxidačné;

b) obnovovacie;

c) oxidačné aj redukčné;

d) nezúčastňujú sa redoxných reakcií.

9. V periodickej tabuľke sa nachádzajú typické kovy

a) vrchná časť

b) spodná časť

v pravom hornom rohu

d) ľavý dolný roh

Časť B. Odpoveďou na úlohy v tejto časti je súbor písmen, ktoré si treba zapísať

Zápas.

S nárastom poradového čísla prvku v hlavnej podskupine skupiny II periodickej sústavy sa vlastnosti prvkov a látok, ktoré tvoria, menia takto:

1) počet elektrónov na vonkajšej úrovni

A) zvyšuje

3) elektronegativita

4) regeneračné vlastnosti

B) klesá

B) sa nemení

(Odpovede: 1 –G, 2 –A, 3 –B, 4-B, 5-G)

ZADÁVACIE ÚLOHY

№1. Doplňte rovnice prakticky uskutočniteľných reakcií, pomenujte produkty reakcií

Li+H 2 O=

Cu+H 2 O=Cu( OH) 2 +H 2

Ba+H 2 O=

Mg+H 2 O=

Ca+HCl=

2 Na+2 H 2 SO 4 ( TO)= Na 2 SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

HCl + Zn =

H 2 SO 4 ( Komu)+ Cu=CuSO 4 + SO 2 +H 2 O

H 2 S+Mg=MgS+H 2

HCl + Cu =

Domáca úloha: zápisy v zošitoch, správy o používaní kovov.

Učiteľ navrhuje vytvoriť synchronizované video na túto tému.

1. riadok: podstatné meno (jedno na tému) (kovy)

2. riadok: dve prídavné mená

3. riadok: tri slovesá

4. riadok: štyri slová spojené do vety

5. riadok: slovo vyjadrujúce podstatu tejto témy.

Zhrnutie lekcie

učiteľ : A tak sme skúmali štruktúru a fyzikálne vlastnosti kovov, ich postavenie v periodickej tabuľke chemických prvkov D.I. Mendelejev.

Úvod

Kovy sú jednoduché látky, ktoré majú za normálnych podmienok charakteristické vlastnosti: vysokú elektrickú a tepelnú vodivosť, schopnosť dobre odrážať svetlo (čo spôsobuje ich lesk a nepriehľadnosť) a schopnosť získať požadovaný tvar pod vplyvom vonkajších síl ( plasticita). Existuje ďalšia definícia kovov - ide o chemické prvky charakterizované schopnosťou darovať vonkajšie (valenčné) elektróny.

Zo všetkých známych chemických prvkov je asi 90 kovov. Väčšina anorganických zlúčenín sú zlúčeniny kovov.

Existuje niekoľko typov klasifikácie kovov. Najprehľadnejšia je klasifikácia kovov v súlade s ich postavením v periodickej tabuľke chemických prvkov – chemická klasifikácia.

Ak v „dlhej“ verzii periodickej tabuľky nakreslíme priamku cez prvky bór a astat, kovy budú umiestnené naľavo od tejto čiary a nekovy napravo od nej.

Z hľadiska atómovej štruktúry sa kovy delia na prechodné a prechodné. Neprechodné kovy sa nachádzajú v hlavných podskupinách periodickej tabuľky a vyznačujú sa tým, že v ich atómoch sú postupne vyplnené elektrónové hladiny s a p. Neprechodné kovy zahŕňajú 22 prvkov hlavných podskupín a: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb , Sb, Bi, Po.

Prechodné kovy sa nachádzajú v sekundárnych podskupinách a vyznačujú sa plnením hladín d- alebo f-elektrónov. Medzi d-prvky patrí 37 kovov sekundárnych podskupín b: Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Sc, Y, La, Ac, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Mn, Tc, Re, Bh, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Hs, Mt.

Medzi f-prvky patrí 14 lantanoidov (Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Du, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) a 14 aktinoidov (Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, Nie, Lr).

Z prechodných kovov sa rozlišujú aj kovy vzácnych zemín (Sc, Y, La a lantanoidy), platinové kovy (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt), transuránové kovy (Np a prvky s vyššou atómovou hmotnosťou).

Okrem chemickej existuje aj, hoci nie všeobecne akceptovaná, dlhodobo osvedčená technická klasifikácia kovov. Nie je to také logické ako chemické - je založené na jednej alebo druhej prakticky dôležitej vlastnosti kovu. Železo a zliatiny na jeho báze sú klasifikované ako železné kovy, všetky ostatné kovy sú klasifikované ako neželezné. Existujú ľahké (Li, Be, Mg, Ti atď.) a ťažké kovy (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Hg, Sn, Pb atď.), ako aj skupiny žiaruvzdorných kovov. (Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Re), drahé (Ag, Au, platinové kovy) a rádioaktívne (U, Th, Np, Pu, atď.) kovy. V geochémii sa rozlišujú aj stopové (Ga, Ge, Hf, Re atď.) a vzácne (Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Re atď.) kovy. Ako vidíte, medzi skupinami neexistujú jasné hranice.

Historický odkaz

Napriek tomu, že život ľudskej spoločnosti bez kovov je nemožný, nikto presne nevie, kedy a ako ich ľudia prvýkrát začali používať. Najstaršie spisy, ktoré sa k nám dostali, hovoria o primitívnych dielňach, v ktorých sa tavil kov a vyrábali sa z neho výrobky. To znamená, že človek ovládal kovy pred písaním. Pri vykopávkach starovekých osád archeológovia nachádzajú pracovné a lovecké nástroje, ktoré ľudia používali v tých vzdialených časoch - nože, sekery, hroty šípov, ihly, háčiky a oveľa viac. Čím staršie boli sídla, tým boli produkty ľudských rúk hrubšie a primitívnejšie. Najstaršie kovové výrobky sa našli pri vykopávkach osád, ktoré existovali asi pred 8 000 rokmi. Išlo najmä o šperky zo zlata a striebra a hroty šípov a oštepy z medi.

Grécke slovo „metallon“ pôvodne znamenalo bane, odtiaľ pochádza výraz „kov“. V staroveku sa verilo, že existuje iba 7 kovov: zlato, striebro, meď, cín, olovo, železo a ortuť. Toto číslo korelovalo s počtom planét známych v tom čase - Slnko (zlato), Mesiac (striebro), Venuša (meď), Jupiter (cín), Saturn (olovo), Mars (železo), Merkúr (ortuť) ( pozri obrázok). Podľa alchymistických predstáv kovy vznikali v útrobách zeme vplyvom lúčov planét a postupne sa zdokonaľovali, až sa zmenili na zlato.

Človek najprv ovládal prírodné kovy - zlato, striebro, ortuť. Prvým umelo vyrobeným kovom bola meď, potom bolo možné zvládnuť výrobu zliatiny medi nočným - bronzom a až neskôr - železom. V roku 1556 vyšla v Nemecku kniha nemeckého metalurga G. Agricolu „O baníctve a metalurgii“ – prvý podrobný návod na získavanie kovov, ktorý sa k nám dostal. Je pravda, že v tom čase sa olovo, cín a bizmut považovali za odrody toho istého kovu. V roku 1789 francúzsky chemik A. Lavoisier vo svojej príručke o chémii uviedol zoznam jednoduchých látok, ktorý zahŕňal všetky vtedy známe kovy - antimón, striebro, bizmut, kobalt, cín, železo, mangán, nikel, zlato, platina. olovo, volfrám a zinok. S rozvojom chemických výskumných metód sa počet známych kovov začal rýchlo zvyšovať. V 18. storočí V 19. storočí bolo objavených 14 kovov. - 38, v 20. storočí. - 25 kovov. V prvej polovici 19. stor. Boli objavené satelity platiny a alkalické kovy a kovy alkalických zemín boli získané elektrolýzou. V polovici storočia bolo spektrálnou analýzou objavené cézium, rubídium, tálium a indium. Geniálne sa potvrdila existencia kovov, ktoré na základe svojho periodického zákona predpovedal D.I.Mendelejev (sú to gálium, skandium a germánium). Objav rádioaktivity na konci 19. storočia. viedli k hľadaniu rádioaktívnych kovov. Napokon metódou jadrových premien v polovici 20. storočia. boli získané rádioaktívne kovy, ktoré sa v prírode nevyskytujú, najmä transuránové prvky.

Fyzikálne a chemické vlastnosti kovov.

Všetky kovy sú pevné látky (okrem ortuti, ktorá je za normálnych podmienok kvapalná), od nekovov sa líšia špeciálnym typom väzby (kovová väzba). Valenčné elektróny sú slabo viazané na konkrétny atóm a vo vnútri každého kovu sa nachádza takzvaný elektrónový plyn. Väčšina kovov má kryštalickú štruktúru a kov si možno predstaviť ako „tuhú“ kryštálovú mriežku kladných iónov (katiónov). Tieto elektróny sa môžu viac-menej pohybovať okolo kovu. Kompenzujú odpudivé sily medzi katiónmi a tým ich viažu do kompaktného telesa.

Všetky kovy sú vysoko elektricky vodivé (t. j. sú to vodiče na rozdiel od nekovov, ktoré sú dielektriká), najmä meď, striebro, zlato, ortuť a hliník; Tepelná vodivosť kovov je tiež vysoká. Charakteristickou vlastnosťou mnohých kovov je ich ťažnosť (kujnosť), vďaka čomu sa dajú valcovať do tenkých plechov (fólie) a ťahať do drôtu (cín, hliník atď.), existujú však aj dosť krehké kovy ( zinok, antimón, bizmut).

V priemysle často nepoužívajú čisté kovy, ale ich zmesi nazývané zliatiny. V zliatine vlastnosti jednej zložky zvyčajne úspešne dopĺňajú vlastnosti druhej. Meď má teda nízku tvrdosť a je nevhodná na výrobu častí strojov, zatiaľ čo zliatiny medi a zinku, nazývané mosadz, sú už dosť tvrdé a v strojárstve sú široko používané. Hliník má dobrú ťažnosť a dostatočnú ľahkosť (nízka hustota), ale je príliš mäkký. Na jej základe sa pripravuje zliatina ayuralum (duralu) s obsahom medi, horčíka a mangánu. Dural bez straty vlastností svojho hliníka získava vysokú tvrdosť a preto sa používa v leteckej technike. Zliatiny železa s uhlíkom (a prísadami iných kovov) sú známa liatina a oceľ.

Kovy sa veľmi líšia v hustote: pre lítium je to takmer polovica hustoty vody (0,53 g/cm3) a pre osmium je viac ako 20-krát vyššia (22,61 g/cm3). Kovy sa líšia aj tvrdosťou. Najjemnejšie sú alkalické kovy, dajú sa ľahko rezať nožom; Najtvrdší kov - chróm - reže sklo. V bodoch topenia kovov je veľký rozdiel: ortuť je za normálnych podmienok kvapalina, cézium a gálium sa topia pri teplote ľudského tela a najžiaruvzdornejší kov, volfrám, má bod topenia 3380 °C. Kovy, ktorých bod topenia je vyšší ako 1000 °C, sú klasifikované ako žiaruvzdorné kovy a nižšie uvedené kovy sa označujú ako taviteľné kovy. Pri vysokých teplotách sú kovy schopné emitovať elektróny, ktoré sa používajú v elektronike a termoelektrických generátoroch na priamu premenu tepelnej energie na elektrickú energiu. Železo, kobalt, nikel a gadolínium sú po umiestnení do magnetického poľa schopné trvalo udržiavať stav magnetizácie.

Kovy majú aj niektoré chemické vlastnosti. Atómy kovov sa relatívne ľahko vzdávajú valenčných elektrónov a stávajú sa kladne nabitými iónmi. Preto sú kovy redukčnými činidlami. Toto je v skutočnosti ich hlavná a najvšeobecnejšia chemická vlastnosť.

Je zrejmé, že kovy ako redukčné činidlá budú reagovať s rôznymi oxidačnými činidlami, ktoré môžu zahŕňať jednoduché látky, kyseliny, soli menej aktívnych kovov a niektoré ďalšie zlúčeniny. Zlúčeniny kovov s halogénmi sa nazývajú halogenidy, so sírou - sulfidy, s dusíkom - nitridy, s fosforom - fosfidy, s uhlíkom - karbidy, s kremíkom - silicidy, s bórom - boridy, s vodíkom - hydridy atď. Mnohé z týchto zlúčenín našli dôležité aplikácie v nových technológiách. Napríklad boridy kovov sa používajú v rádiovej elektronike, ako aj v jadrovom inžinierstve ako materiály na reguláciu a ochranu pred neutrónovým žiarením.

Vplyvom koncentrovaných oxidačných kyselín vzniká aj na niektorých kovoch stabilný oxidový film. Tento jav sa nazýva pasivácia. V koncentrovanej kyseline sírovej sa teda pasivujú kovy ako Be, Bi, Co, Fe, Mg a Nb (a nereagujú s ňou) a v koncentrovanej kyseline dusičnej kovy Al, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb, Th a U.

Čím ďalej vľavo sa kov nachádza v tomto rade, tým má väčšie redukčné vlastnosti, t.j. ľahšie sa oxiduje a prechádza do roztoku ako katión, ale je ťažšie ho redukovať z katiónu do voľného stavu. .

Jeden nekov, vodík, je umiestnený v sérii napätia, pretože to umožňuje určiť, či tento kov bude reagovať s neoxidačnými kyselinami vo vodnom roztoku (presnejšie, bude oxidovaný katiónmi vodíka H+). Napríklad zinok reaguje s kyselinou chlorovodíkovou, pretože v sérii napätí je vľavo (pred) vodík. Naopak, striebro sa neprenáša do roztoku kyselinou chlorovodíkovou, pretože je v napäťovej sérii vpravo (za) vodíkom. Podobne sa správajú kovy v zriedenej kyseline sírovej. Kovy v napäťovej sérii po vodíku sa nazývajú ušľachtilé (Ag, Pt, Au atď.)

Nežiaducou chemickou vlastnosťou kovov je ich elektrochemická korózia, teda aktívna deštrukcia (oxidácia) kovu pri kontakte s vodou a pod vplyvom v nej rozpusteného kyslíka (kyslíková korózia). Napríklad korózia železných produktov vo vode je všeobecne známa.

Zvlášť korozívne-nebezpečné môže byť miesto kontaktu dvoch rozdielnych kovov - kontaktná korózia. Galvanický pár sa vyskytuje medzi jedným kovom, ako je Fe, a iným kovom, ako je Sn alebo Cu, umiestneným vo vode. Tok elektrónov prechádza od aktívnejšieho kovu, ktorý je v napäťovej sérii vľavo (Fe), k menej aktívnemu kovu (Sn, Cu) a aktívnejší kov sa ničí (koroduje).

Práve kvôli tomu pocínovaný povrch plechoviek (železa potiahnutá cínom) pri skladovaní vo vlhkej atmosfére a neopatrnom zaobchádzaní hrdzavie (žehlička sa po objavení sa aj malého škrabanca rýchlo zrúti a žehlička sa tak dostane do kontaktu s vlhkosťou). Naopak, pozinkovaný povrch železného vedra dlho nehrdzavie, keďže aj keď dôjde k škrabancom, nekoroduje železo, ale zinok (aktívnejší kov ako železo).

Korózna odolnosť daného kovu sa zvyšuje, keď je potiahnutý aktívnejším kovom alebo keď sú tavené; Poťahovanie železa chrómom alebo vytváranie zliatin železa a chrómu teda eliminuje koróziu železa. Chrómované železo a ocele obsahujúce chróm (nehrdzavejúce ocele) majú vysokú odolnosť proti korózii.

Všeobecné metódy získavania kovov:

Elektrometalurgia, t. j. výroba kovov elektrolýzou tavenín (pre najaktívnejšie kovy) alebo roztokov ich solí;

Pyrometalurgia, t.j. redukcia kovov z ich rúd pri vysokých teplotách (napríklad výroba železa pomocou procesu vysokej pece);

hydrometalurgia, t.j. oddeľovanie kovov z roztokov ich solí aktívnejšími kovmi (napríklad výroba medi z roztoku CuSO4 nahradením zinku, železa

alebo hliník).

V prírode sa kovy niekedy nachádzajú vo voľnej forme, napríklad prírodná ortuť, striebro a zlato, a častejšie vo forme zlúčenín (kovové rudy). Najaktívnejšie kovy sú samozrejme prítomné v zemskej kôre len vo viazanej forme.

Lítium (z gréckeho Lithos - kameň), Li, chemický prvok podskupiny Ia periodického systému; atómové číslo 3, atómová hmotnosť 6, 941; sa týka alkalických kovov.

Obsah lítia v zemskej kôre je 6,5-10-3% hmotnosti. Nachádza sa vo viac ako 150 mineráloch, z toho asi 30 minerálov lítia.Hlavnými minerálmi sú spodumen LiAl, lepidolit KLi1.5 Al1.5(F.0H)2 a petalit (LiNa). Zloženie týchto minerálov je zložité, mnohé z nich patria do triedy hlinitokremičitanov, ktoré sú veľmi bežné v zemskej kôre. Perspektívnymi zdrojmi surovín na výrobu lítia sú soľanky (soľanka) soľných ložísk a podzemná voda. Najväčšie ložiská zlúčenín lítia sa nachádzajú v Kanade, USA, Čile, Zimbabwe, Brazílii, Namíbii a Rusku.

Zaujímavosťou je, že minerál spodumen sa v prírode vyskytuje vo forme veľkých kryštálov s hmotnosťou niekoľkých ton. V bani Etta v USA sa našiel ihličkovitý kryštál dlhý 16 m a vážiaci 100 ton.

Prvé informácie o lítiu pochádzajú z roku 1817. Švédsky chemik A. Arfvedson v ňom pri rozbore minerálu petalit objavil neznámu zásadu. Arfvedsonov učiteľ J. Berzelius mu dal názov „litión“ (z gréckeho litheos – kameň), pretože na rozdiel od hydroxidov draselných a sodných, ktoré sa získavali z popola rastlín, bola v minerále objavená nová zásada. Kov, ktorý je „základom“ tejto alkálie, tiež pomenoval lítium. V roku 1818 anglický chemik a fyzik G. Davy získal lítium elektrolýzou hydroxidu LiOH.

Vlastnosti. Lítium je strieborno-biely kov; t.t. 180,54 °C, b. 1340 "C; najľahší zo všetkých kovov, jeho hustota je 0,534 g/cm - je 5-krát ľahší ako hliník a takmer o polovicu ľahší ako voda. Lítium je mäkké a tvárne. Zlúčeniny lítia farbia plameň nádhernou karmínovou červenou farbou. Táto veľmi citlivá metóda sa používa v kvalitatívnej analýze na detekciu lítia.

Konfigurácia vonkajšej elektrónovej vrstvy atómu lítia 2s1 (s-prvok). V zlúčeninách vykazuje oxidačný stav +1.

Lítium je prvé v elektrochemickej sérii napätí a vytláča vodík nielen z kyselín, ale aj z vody. Mnohé chemické reakcie lítia sú však menej intenzívne ako reakcie iných alkalických kovov.

Lítium prakticky nereaguje so zložkami vzduchu pri úplnej neprítomnosti vlhkosti pri izbovej teplote. Pri zahrievaní na vzduchu nad 200 °C vzniká ako hlavný produkt oxid Li2O (prítomné sú len stopy peroxidu Li2O2). Vo vlhkom vzduchu produkuje prevažne nitrid Li3N, pri vlhkosti vzduchu nad 80 % hydroxid LiOH a uhličitan Li2CO3. Nitrid lítia možno získať aj zahrievaním kovu v prúde dusíka (lítium je jedným z mála prvkov, ktoré sa priamo spájajú s dusíkom): 6Li + N2 = 2Li3N

Lítium sa ľahko spája s takmer všetkými kovmi a je vysoko rozpustné v ortuti. Priamo sa kombinuje s halogénmi (pri zahrievaní s jódom). Pri 500 °C reaguje s vodíkom za vzniku hydridu LiH, pri interakcii s vodou - hydroxidom LiOH, so zriedenými kyselinami - lítnymi soľami, s amoniakom - amidom LiNH2, napr.

2Li + H2 = 2LiH

2Li + 2H20 = 2LiOH + H2

2Li + 2НF = 2LiF + Н2

2Li + 2NH3 = 2LiNH2 + H2

LiH hydrid - bezfarebné kryštály; používa sa v rôznych oblastiach chémie ako redukčné činidlo. Pri interakcii s vodou uvoľňuje veľké množstvo vodíka (z 1 kg LiH sa získa 2820 l H2):

LiH + H20 = LiOH + H2

To umožňuje využiť LiH ako zdroj vodíka na plnenie balónov a záchranných zariadení (nafukovacie člny, pásy a pod.), ako aj ako akýsi „sklad“ na skladovanie a prepravu horľavého vodíka (je potrebné chrániť LiH od najmenších stôp vlhkosti).

Zmiešané lítiumhydridy sa široko používajú v organickej syntéze, napríklad lítiumalumíniumhydrid LiAlH4, selektívne redukčné činidlo. Získava sa reakciou LiH s chloridom hlinitým AlCl3

Hydroxid LiOH je silná zásada (alkálie), jeho vodné roztoky ničia sklo a porcelán; Nikel, striebro a zlato sú voči nemu odolné. LiOH sa používa ako prísada do elektrolytu alkalických batérií, čo zvyšuje ich životnosť 2-3x a kapacitu o 20%. Na báze LiOH a organických kyselín (najmä stearová a palmitová) sa vyrábajú mrazuvzdorné a tepelne odolné mazivá (litholy) na ochranu kovov pred koróziou v teplotnom rozsahu od -40 do +130 "C.

Hydroxid lítny sa tiež používa ako absorbent oxidu uhličitého v plynových maskách, ponorkách, lietadlách a kozmických lodiach.

Príjem a prihláška. Surovinou na výrobu lítia sú jeho soli, ktoré sa získavajú z minerálov. Minerály sa podľa zloženia rozkladajú kyselinou sírovou H2SO4 (kyselinová metóda) alebo spekaním s oxidom vápenatým CaO a jeho uhličitanom CaCO3 (alkalická metóda), so síranom draselným K2SO4 (soľná metóda), s uhličitanom vápenatým a jeho chloridom CaCl (alkalická metóda). -soľná metóda). Kyselým spôsobom sa získa roztok síranu Li2SO4 [ten sa zbaví nečistôt pôsobením hydroxidu vápenatého Ca(OH)2 a sódy Na2Co3]. Koláč vytvorený inými spôsobmi rozkladu minerálov sa vylúhuje vodou; v tomto prípade pri alkalickej metóde ide do roztoku LiOH, pri soľnej - Li 2SO4, pri alkalicko-solnej - LiCl. Všetky tieto metódy, okrem alkalických, zabezpečujú výrobu hotového produktu vo forme uhličitanu Li2CO3. ktorý sa používa priamo alebo ako zdroj na syntézu iných zlúčenín lítia.

Lítium sa vyrába elektrolýzou roztavenej zmesi LiCl a chloridu draselného KCl alebo chloridu bárnatého BaCl2 s ďalším čistením od nečistôt.

Záujem o lítium je obrovský. Je to dané predovšetkým tým, že je zdrojom priemyselnej výroby trícia (nuklid ťažkého vodíka), ktorý je hlavnou zložkou vodíkovej bomby a hlavným palivom pre termonukleárne reaktory. K termonukleárnej reakcii dochádza medzi nuklidom 6Li a neutrónmi (neutrálne častice s hmotnostným číslom 1); reakčné produkty - trícium 3H a hélium 4He:

63Li + 10n = 31 H + 42 He

Veľké množstvá lítia sa používajú v metalurgii. Zliatina horčíka s 10 % lítia je pevnejšia a ľahšia ako samotný horčík. Zliatiny hliníka a lítia - sklerón a aeron, obsahujúce iba 0,1% lítia, okrem ľahkosti, majú vysokú pevnosť, ťažnosť a zvýšenú odolnosť proti korózii; používajú sa v letectve. Pridanie 0,04 % lítia do zliatin olova a vápnika zvyšuje ich tvrdosť a znižuje koeficient trenia.

Halogenidy a uhličitan lítneho sa používajú pri výrobe optických, kyselinovzdorných a iných špeciálnych skiel, ako aj žiaruvzdorného porcelánu a keramiky, rôznych glazúr a emailov.

Jemné častice lítia spôsobujú chemické popáleniny mokrej pokožky a očí. Lítiové soli dráždia pokožku. Pri práci s hydroxidom lítnym je potrebné dodržiavať opatrenia ako pri práci s hydroxidom sodným a draselným.

Sodík (z arab. natrun, gr. nitron - prírodná sóda, chemický prvok podskupiny Ia periodickej sústavy; atómové číslo 11, atómová hmotnosť 22,98977; patrí medzi alkalické kovy. V prírode sa nachádza vo forme jednej stabilnej nuklid 23 Na.

Už v staroveku boli známe zlúčeniny sodíka - kuchynská soľ (chlorid sodný) NaCl, žieravá zásada (hydroxid sodný) NaOH a sóda (uhličitan sodný) Na2CO3. Poslednú látku nazývali starí Gréci „nitron“; Odtiaľ pochádza moderný názov kovu - „sodík“. V Spojenom kráľovstve, USA, Taliansku, Francúzsku sa však slovo sodík (zo španielskeho slova „sóda“, ktoré má rovnaký význam ako v ruštine) zachovalo.

O produkcii sodíka (a draslíka) ako prvý informoval anglický chemik a fyzik G. Davy na stretnutí Kráľovskej spoločnosti v Londýne v roku 1807. Podarilo sa mu pomocou elektrického prúdu rozložiť žieravé alkálie KOH a NaOH a izolovať dovtedy neznáme kovy. s mimoriadnymi vlastnosťami. Tieto kovy na vzduchu veľmi rýchlo oxidovali a vznášali sa na hladine vody, pričom sa z nej uvoľnil vodík.

Prevalencia v prírode. Sodík je jedným z najbežnejších prvkov v prírode. Jeho obsah v zemskej kôre je 2,64 % hmotnosti. V hydrosfére je obsiahnutý vo forme rozpustných solí v množstve asi 2,9 % (s celkovou koncentráciou solí v morskej vode 3,5 – 3,7 %). Prítomnosť sodíka bola preukázaná v slnečnej atmosfére a medzihviezdnom priestore. V prírode sa sodík nachádza iba vo forme solí. Najdôležitejšie minerály sú halit (kamenná soľ) NaCl, mirabilit (Glauberova soľ) Na2SO4 *10H2O, thenardit Na2SO4, cheliannitrát NaNO3, prírodné kremičitany, napríklad albit Na, nefelín Na

Rusko je mimoriadne bohaté na ložiská kamennej soli (napríklad Solikamsk, Usolye-Sibirskoye atď.), veľké ložiská minerálu trona na Sibíri.

Vlastnosti. Sodík je strieborno-biely, taviteľný kov, t. 97,86 °C, b. 883,15 °C. Ide o jeden z najľahších kovov – je ľahší ako voda, hustota 0,99 g/cm3 pri 19,7 °C). Sodík a jeho zlúčeniny farbia plameň horáka na žlto. Táto reakcia je taká citlivá, že odhalí prítomnosť najmenších stôp sodíka všade (napríklad vo vnútornom alebo vonkajšom prachu).

Sodík je jedným z najaktívnejších prvkov periodickej tabuľky. Vonkajšia elektrónová vrstva atómu sodíka obsahuje jeden elektrón (konfigurácia 3s1, sodík je s-prvok). Sodík sa ľahko vzdáva svojho jediného valenčného elektrónu, a preto vo svojich zlúčeninách vždy vykazuje oxidačný stav +1.

Na vzduchu sodík aktívne oxiduje, pričom v závislosti od podmienok vytvára oxid Na2O alebo peroxid Na2O2. Preto sa sodík skladuje pod vrstvou petroleja alebo minerálneho oleja. Prudko reaguje s vodou a vytláča vodík:

2Na + H20 = 2NaOH + H2

K tejto reakcii dochádza aj pri ľade pri teplote -80 °C a pri teplej vode alebo na kontaktnej ploche k výbuchu (nie nadarmo sa hovorí: „Ak sa nechceš stať čudákom, nevyhadzujte sodík do vody“).

Sodík reaguje priamo so všetkými nekovmi: pri 200 ° C začína absorbovať vodík a vytvára veľmi hygroskopický hydrid NaH; s dusíkom v elektrickom výboji vzniká nitrid Na3N alebo azid NaN3; v atmosfére fluóru sa vznieti; pri horení chlórom pri teplote; reaguje s brómom iba pri zahrievaní:

2Na + H2 = 2NaH

6Na + N2=2Na3N alebo 2Na+ 3Na2=2NaN3

2Na+ С12 = 2NaСl

Pri 800 – 900 °C sa sodík spája s uhlíkom za vzniku karbidu Na2C2; po triturácii so sírou poskytuje sulfid Na2S a zmes polysulfidov (Na2S3 a Na2S4)

Sodík sa ľahko rozpúšťa v kvapalnom amoniaku, výsledný modrý roztok má kovovú vodivosť, s plynným amoniakom pri 300-400 °C alebo v prítomnosti katalyzátora pri ochladení na -30 °C vzniká amid NaNH2.

Sodík tvorí zlúčeniny s inými kovmi (intermetalické zlúčeniny), ako je striebro, zlato, kadmium, olovo, draslík a niektoré ďalšie. S ortuťou produkuje amalgámy NaHg2, NaHg4 atď. Najdôležitejšie sú tekuté amalgámy, ktoré vznikajú postupným zavádzaním sodíka do ortuti umiestnenej pod vrstvou petroleja alebo minerálneho oleja.

Sodík tvorí soli so zriedenými kyselinami.

Príjem a prihláška. Hlavnou metódou výroby sodíka je elektrolýza roztavenej kuchynskej soli. V tomto prípade sa chlór uvoľňuje na anóde a sodík sa uvoľňuje na katóde. Na zníženie teploty topenia elektrolytu sa do kuchynskej soli pridávajú ďalšie soli: KCl, NaF, CaCl2. Elektrolýza sa vykonáva v elektrolyzéroch s membránou; anódy sú vyrobené z grafitu, katódy sú vyrobené z medi alebo železa.

Sodík možno získať elektrolýzou roztaveného hydroxidu NaOH a malé množstvá rozkladom azidu NaN3.

Kovový sodík sa používa na obnovu čistých kovov z ich zlúčenín - draslík (z KOH), titán (z TiCl4) atď. Zliatina sodíka s draslíkom je chladivom pre jadrové reaktory, keďže alkalické kovy neabsorbujú dobre neutróny a preto nezabráni štiepeniu jadier uránu. Sodíkové pary, ktoré majú jasne žltú žiaru, sa používajú na plnenie plynových výbojok používaných na osvetlenie diaľnic, prístavov, železničných staníc atď. Sodík sa používa v medicíne: umelo vyrobený nuklid 24Na sa používa na rádiologické liečenie niektorých foriem leukémie a na diagnostické účely.

Použitie zlúčenín sodíka je oveľa rozsiahlejšie.

Peroxid Na2O2 sú bezfarebné kryštály, žltý technický produkt. Pri zahriatí na 311-400 °C začne uvoľňovať kyslík a pri 540 °C sa rýchlo rozkladá. Silné oxidačné činidlo, vďaka ktorému sa používa na bielenie tkanín a iných materiálov. Vo vzduchu absorbuje CO2, pričom uvoľňuje kyslík a vytvára uhličitan 2Na2O2+2CO2=2Na2Co3+O2). Z tejto vlastnosti vychádza použitie Na2O2 na regeneráciu vzduchu v uzavretých priestoroch a izolačné dýchacie prístroje (ponorky, izolačné plynové masky a pod.).

hydroxid NaOH; zastaraný názov je žieravina, odborný názov je žieravina (z lat. kaustic - žieravina, horiaci); jeden z najsilnejších základov. Technický produkt okrem NaOH obsahuje nečistoty (do 3 % Na2CO3 a do 1,5 % NaCl). Veľké množstvo NaOH sa používa na prípravu elektrolytov pre alkalické batérie, výrobu papiera, mydla, farieb, celulózy a používa sa na čistenie ropy a olejov.

Spomedzi sodných solí sa chróman Na2CrO4 používa - pri výrobe farbív, ako moridlo na farbenie látok a ako triesloviny v kožiarskom priemysle; siričitan Na2SO3 - zložka fixátorov a vývojiek vo fotografii; hydrosulfit NaHSO3 - bieliace činidlo na tkaniny a prírodné vlákna, používané na konzervovanie ovocia, zeleniny a rastlinných krmív; tiosíran Na2S2O3 - na odstránenie chlóru pri bielení tkanín, ako fixačný prostriedok vo fotografii, protijed pri otravách zlúčeninami ortuti, arzénu atď., Protizápalové činidlo; chlorečnan NaClO3 je oxidačné činidlo v rôznych pyrotechnických zloženiach; Trifosfát Na5P3O10 je prísada do syntetických čistiacich prostriedkov na zmäkčovanie vody.

Sodík, NaOH a jeho roztoky spôsobujú ťažké popáleniny kože a slizníc.

Vo vzhľade a vlastnostiach je draslík podobný sodíku, ale je reaktívnejší. Prudko reaguje s vodou a spôsobuje vznietenie vodíka. Horí na vzduchu a vytvára oranžový superoxid CO2. Pri izbovej teplote reaguje s halogénmi a pri miernom zahrievaní - s vodíkom a sírou. Vo vlhkom vzduchu sa rýchlo pokryje vrstvou KOH. Draslík skladujte pod vrstvou benzínu alebo petroleja.

Najväčšie praktické využitie majú zlúčeniny draslíka - hydroxid KOH, dusičnan KNO3 a uhličitan K2CO3.

Hydroxid draselný KOH (odborný názov - žieravý draslík) - biele kryštály, ktoré sa šíria vo vlhkom vzduchu a pohlcujú oxid uhličitý (vznikajú K2CO3 a KHCO3). Veľmi dobre rozpustný vo vode s vysokým exo-efektom. Vodný roztok je vysoko alkalický.

Hydroxid draselný sa vyrába elektrolýzou roztoku KCl (podobne ako pri výrobe NaOH). Originálny chlorid draselný KCl sa získava z prírodných surovín (minerály sylvit KCl a karnallit KMgC13 6H20). KOH sa používa na syntézu rôznych draselných solí, tekutého mydla, farbív, ako elektrolyt v batériách.

Dusičnan draselný KNO3 (minerálny dusičnan draselný) - biele kryštály, veľmi horkej chuti, nízky bod topenia (tavenie = 339 °C). Vysoko rozpustný vo vode (bez hydrolýzy). Pri zahrievaní nad bod topenia sa rozkladá na dusitan draselný KNO2 a kyslík O2, pričom vykazuje silné oxidačné vlastnosti. Síra a drevené uhlie sa vznietia pri kontakte s roztaveným KNO3 a zmes C + S exploduje (spaľovanie „čierneho prášku“):

2KNO3 + ЗС(uhlie) + S=N2 + 3CO2 + K2S

Dusičnan draselný sa používa pri výrobe skla a minerálnych hnojív.

Uhličitan draselný K2CO3 (odborný názov - potaš) je biely hygroskopický prášok. Je veľmi rozpustný vo vode, silne hydrolyzuje na anióne a v roztoku vytvára zásadité prostredie. Používa sa pri výrobe skla a mydla.

Výroba K2CO3 je založená na reakciách:

K2SO4 + Ca(OH)2 + 2CO = 2K(HCOO) + CaS04

2К(НСОО) + O2 = К2С03 + Н20 + С02

Síran draselný z prírodných surovín (minerály kainit KMg(SO4)Cl ZH20 a schoenit K2Mg(SO4)2 * 6H20) sa zahrieva s haseným vápnom Ca(OH)2 v atmosfére CO (pod tlakom 15 atm), mravčan draselný Získa sa K(HCOO), ktorý sa kalcinuje v prúde vzduchu.

Draslík je životne dôležitý prvok pre rastliny a živočíchy. Draselné hnojivá sú draselné soli, prírodné aj ich spracované produkty (KCl, K2SO4, KNO3); vysoký obsah draselných solí v rastlinnom popole.

Draslík je deviaty najrozšírenejší prvok v zemskej kôre. Obsiahnuté len vo viazanej forme v mineráloch, morskej vode (až 0,38 g iónov K+ v 1 litri), rastlinách a živých organizmoch (vo vnútri buniek). Ľudské telo obsahuje = 175 g draslíka, denná potreba dosahuje ~4 g. Rádioaktívny izotop 40K (prímes k prevládajúcemu stabilnému izotopu 39K) sa rozkladá veľmi pomaly (polčas rozpadu 1 109 rokov), spolu s izotopmi 238U a 232Th výrazne prispieva k