Презентация на тему " Металлы"

Слайд 1

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №2 МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ПРЕЗЕНТАЦИЯ НА ТЕМУ: «МЕТАЛЛЫ» Выполнила: у ченица 9а класса Чомаева Зарема Руководитель: Мишечкина С. А.

Слайд 2

Содержание Понятие о металлах Металлы в периодической системе химических элементов Строение металлов Металлическая связь. Зонная теория электронного строения Физические свойства металлов Х имические свойства металлов Металлы в природе П олучения металлов Применение металлов

Слайд 3

Понятие о металлах Металл ( от лат. metallum - шахта )- группа элементов, обладающая характерными металлическими свойствами, такими как высокая тепло- и электроводность , высокая пластичность и др. Металлы- это химические элементы, атомы которых способны только отдавать электроны, имеют низкие значения электроотрицательности (от 0,7 до 2.0), им соответствуют простые вещества, металлы. К металлам относятся примерно 80% всех химических элементов .

Слайд 4

Металлы в периодической системе химических элементов В Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева металлы располагаются ниже диагонали бериллий – астат. Элементы, расположенные вблизи диагонали, например, бериллий, алюминий, титан, германий, сурьма обладают двойственным характером и относятся к металлоидам. Металлы располагаются в начале периодов, к ним относятся s-элементы 1 и 2 групп, р-элементы 3 группы, все, кроме бора, 4 группы: германий, олово, свинец, 5 группы: сурьма, висмут, а также все d- и f- элементы .

Слайд 5

Металлы в периодической системе химических элементов

Слайд 6

Строение металлов Как известно, все вещества, в том числе и металлы, состоят из атомов. Каждый металл (химический элемент) может находиться в газообразном, жидком или твердом агрегатных состояниях. Каждое агрегатное состояние будет иметь свои особенности, отличные от других. В газообразном металле расстояние между атомами велико, силы взаимодействия малы, и атомы хаотично перемещаются в пространстве; газ стремится к расширению в сторону большего объема. При понижении температуры и давления вещество переходит в жидкое состояние. Свойства жидкого вещества резко отличаются от свойств газообразного. В жидком металле атомы сохраняют лишь так называемый ближний порядок атомов, т.е. в объеме расположено наибольшее количество атомов, а не атомы всего объема. При понижении температуры жидкий металл переходит в твердое состояние, которое имеет строгую закономерность расположения атомов. Стремление атомов (ионов) металла расположиться возможно ближе друг к другу, плотнее (поэтому металлы и обладают более высокой плотностью, чем неметаллы) приводит к тому, что число встречающихся комбинаций взаимного расположения атомов металла в кристаллах невелико. При описании правильной внутренней структуры кристаллов обычно пользуются понятием «кристаллическая решетка». Кристаллическая решетка представляет собой пространственную сетку, в узлах которой располагаются частицы (атомы, ионы или молекулы), образующие кристалл. Если условно провести вертикальные и горизонтальные линии связей через центры атомов, можно увидеть, что у металлов в твердом состоянии атомы расположены в строго определенном порядке и представляют собой множество раз повторяющихся элементарных геометрических фигур — параллелепипедов (рис. 1.2).

Слайд 7

Наименьшую геометрическую фигуру называют элементарной ячейкой. Размещение элементарных ячеек по горизонтальным и вертикальным кристаллографическим плоскостям (рис. 1.3) образует пространственную кристаллическую решетку. Элементарные кристаллические решетки характеризуются следующими основными параметрами: расстоянием между атомами по осям координат (по линиям связи), углами между линиями связи, координационным числом — числом атомов, находящихся на наиболее близком и равном расстоянии от любого атома в решетке. Форму элементарной ячейки рассматривают по кристаллографическим плоскостям в трех измерениях. Типы кристаллических ячеек у разных металлов различны, поэтому неодинаков и порядок расположения атомов в решетке. Рис. 1.2. Схема расположения элементарных геометрических ячеек в атомных решетках металлов и сплавов Рис. 1.3. Расположение кристаллографических плоскостей:

Слайд 8

1 и 2 — соответственно горизонтальная и вертикальная кристаллографические плоскости Большинство металлов образуют кристаллические решетки, элементарными ячейками которых являются: объемно-центрированная кубическая (ОЦК), гранецентрированная кубическая (ГЦК) и гексагональная плотноупакованная (ГПУ). Простая кубическая ячейка (рис. 1.4, а) характерна для неметаллов, которые обладают наибольшими плотностью и удельным весом, и имеет восемь атомов, которые расположены в каждой вершине куба. Объемно-центрированная кубическая ячейка (рис. 1.4, б) состоит из восьми атомов, расположеных по одному в каждой вершине куба, и еще одного — находящегося в центре куба на равных расстояниях от его граней. Эту форму атомной кристаллической ячейки имеют железо модификации Бе -а, ванадий, вольфрам, молибден, тантал и хром, т.е. в основном черные металлы. Гранецентрированная кубическая ячейка (рис. 1.4, в) имеет 14 атомов — по одному атому в каждой вершине куба (восемь атомов) и по одному атому в центре каждой грани (шесть атомов). Гранецент-рированную кубическую ячейку имеют алюминий, железо модификации Бе -у, золото, кобальт, медь, никель, платина и серебро, в основном это цветные металлы и часть черных металлов. Гексагональная плотноупакованная ячейка (рис. 1.4, г) состоит из 17 атомов. Формой геометрического тела, которую образуют эти атомы, является шестигранная призма. При этом по шесть атомов расположены в каждой вершине верхнего и нижнего оснований, по одному атому в центре этих оснований и три атома в центре одной их трех граней (через грань). Гексагональную плотноупакованную ячейку имеют бериллий, кадмий, магний, ванадий, тантал.

Слайд 9

Простая гексагональная ячейка (рис. 1.4, д) состоит из 12 атомов, которые расположены в вершинах верхнего и нижнего оснований шестигранной призмы. Такую кристаллическую ячейку имеют ртуть и цинк. Связь между атомами в кристаллической решетке и между решетками осуществляется за счет так называемой металлической связи. От прочности этой связи зависят прочность и твердость металлов. Чем выше эта связь, тем большую прочность и твердость имеют металлы. Механизм связи между атомами в решетке и между решетками имеет сложную физико-химическую природу. В практике идеальное расположение кристаллических решеток обычно не наблюдается. Кристаллы, образуемые кристаллическими решетками, имеют искаженную геометрическую форму и различную величину.

Слайд 10

Металлическая связь. Зонная теория электронного строения Металлическая связь - связь между положительными ионами металлов и общими электронами, которые свободно движутся по всему объёму. Металлическая связь существует в простых веществах металлах (в твёрдом или расплавленном состоянии), сплавах металлов. Металлическая связь может существовать только в веществах, но не между отдельными атомами. Рассмотрим механизм образования металлической связи . Атомы металлов легко отдают внешние электроны в общее пользование, в результате чего образуются катионы металлов и обобществлённые электроны, которые легко перемещаются по всему объёму. Между ионами и свободными электронами возникают электростатические взаимодействия, которые и являются причиной возникновения металлической связи. Свободно перемещающиеся электроны обусловливают электрическую проводимость металлов. Рис. 1. Схема металлической связи

Слайд 11

Следует отметить, что в действительности атомы в металлах ионизованы частично, электронные облака, которые они отдают в общее пользование, принадлежат и данному атому. Металлическая связь имеет сходство как с ионной, так и с ковалентной связью. Сходство с ионной связью заключается в том, ионная связь образуется за счёт взаимодействия между заряженными частицами: электронами и ионами. Как и в случае ковалентной связи, при образовании металлической связи происходит обобществление электронов. Однако в отличие от ковалентной связи, где электроны локализованы около определенных атомов, электроны в металлах обобществляются между всеми атомами кристалла, т. е. металлическая связь делокализована . Металлическая связь, в отличие от ковалентной связи, ненасыщаема , так как она объединяет большое число атомов, и ненаправлена , что обусловлено сферической формой -электронных орбиталей , перекрывание которых зависит только от расстояний между ними и не зависит от направлений, по которым они сближаются.

Слайд 12

Физические свойства металлов Твёрдость Все металлы (кроме ртути и, условно, франция ) при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью. Ниже в таблице приводится твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса . Температура плавления Температуры плавления чистых металлов лежат в диапазоне от −39 °C (ртуть) до 3410 °C (вольфрам). Температура плавления большинства металлов (за исключением щелочных) высока, однако некоторые металлы, например, олово и свинец, могут расплавиться на обычной электрической или газовой плите. Плотность В зависимости от плотности, металлы делят на лёгкие (плотность 0,53 ÷ 5 г/см³) и тяжёлые (5 ÷ 22,5 г/см³). Самым лёгким металлом является литий (плотность 0,53 г/см³). Самый тяжёлый металл в настоящее время назвать невозможно, так как плотности осмия и иридия — двух самых тяжёлых металлов — почти равны (около 22,6 г/см³ — ровно в два раза выше плотности свинца), а вычислить их точную плотность крайне сложно: для этого нужно полностью очистить металлы, ведь любые примеси снижают их плотность. Пластичность Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними. Самыми пластичными являются золото, серебро и медь. Из золота можно изготовить фольгу толщиной 0,003 мм, которую используют для золочения изделий. Однако не все металлы пластичны. Проволока из цинка или олова хрустит при сгибании; марганец и висмут при деформации вообще почти не сгибаются, а сразу ломаются. Пластичность зависит и от чистоты металла; так, очень чистый хром весьма пластичен, но, загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым. Некоторые металлы, такие, как золото, серебро, свинец, алюминий, осмий, могут срастаться между собой, но на это могут уйти десятки лет. Электропроводность Все[источник не указан 860 дней] металлы хорошо проводят электрический ток; это обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля. Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность; по этой причине последние два металла чаще всего используют в качестве материала для проводов. Очень высокую электропроводность имеет также натрий, в экспериментальной аппаратуре известны попытки применения натриевых токопроводов в форме тонкостенных труб из нержавеющей стали, заполненных натрием. Благодаря малому удельному весу натрия, при равном сопротивлении натриевые «провода» получаются значительно легче медных и даже несколько легче алюминиевых. Теплопроводность Высокая теплопроводность металлов также зависит от подвижности свободных электронов. Поэтому ряд теплопроводностей похож на ряд электропроводностей, и лучшим проводником тепла, как и электричества, является серебро. Натрий также находит применение как хороший проводник тепла; широко известно, например, применение натрия в клапанах автомобильных двигателей для улучшения их охлаждения. Наименьшая теплопроводность — у висмута и ртути. Цвет Цвет у большинства металлов примерно одинаковый — светло-серый с голубоватым оттенком. Золото, медь и цезий соответственно жёлтого, красного и светло-жёлтого цвета. Осмий имеет хорошо различимый голубой цвет.

Слайд 13

Пластичность Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними. Самыми пластичными являются золото, серебро и медь. Из золота можно изготовить фольгу толщиной 0,003 мм, которую используют для золочения изделий. Однако не все металлы пластичны. Проволока из цинка или олова хрустит при сгибании; марганец и висмут при деформации вообще почти не сгибаются, а сразу ломаются. Пластичность зависит и от чистоты металла; так, очень чистый хром весьма пластичен, но, загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым. Некоторые металлы, такие, как золото, серебро, свинец, алюминий, осмий, могут срастаться между собой, но на это могут уйти десятки лет. Электропроводность Все металлы хорошо проводят электрический ток; это обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля. Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность; по этой причине последние два металла чаще всего используют в качестве материала для проводов. Очень высокую электропроводность имеет также натрий, в экспериментальной аппаратуре известны попытки применения натриевых токопроводов в форме тонкостенных труб из нержавеющей стали, заполненных натрием. Благодаря малому удельному весу натрия, при равном сопротивлении натриевые «провода» получаются значительно легче медных и даже несколько легче алюминиевых. Теплопроводность Высокая теплопроводность металлов также зависит от подвижности свободных электронов. Поэтому ряд теплопроводностей похож на ряд электропроводностей, и лучшим проводником тепла, как и электричества, является серебро. Натрий также находит применение как хороший проводник тепла.

Слайд 15

Химические свойства металлов Взаимодействие с неметаллами Щелочные металлы сравнительно легко реагируют с кислородом, но каждый металл проявляет свою индивидуальность : оксид образует только литий 4Li + O2 = 2Li2O натрий образует пероксид 2Na + O2 = Na2O2 калий , рубидий и цезий — надпероксид K + O2 = KO2 Остальные металлы с кислородом образуют оксиды : 2Mg + O2 = 2MgO 2Al + O2 = Al2O3 2Zn + O2 = 2ZnO (при нагревании ) 4Cr + 3O2 = 2Cr2O3 Металлы , которые в ряду активности расположены левее водорода, при контакте с кислородом воздуха образуют ржавчину. Например, так делает железо : 4Fe + 3O2 (воздух) + 6H2O(влага) = 4Fe(OH)3 С галогенами металлы образуют галогениды: 2Na + Cl2 = 2NaCl

Слайд 16

Mg + Cl2 = MgCl2 2Al + 3Br2 = 2AlBr3 Zn + Cl2 = ZnCl2 2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3 Медный порошок реагирует с хлором и бромом (в эфире ): Cu + Cl2 = CuCl2 Cu + Br2 = CuBr2 При взаимодействии с водородом образуются гидриды : 2Na + H2 = 2NaH Ca + H2 + СaH2 Zn + H2 = ZnH2 Взаимодействие с серой приводит к образованию сульфидов (реакции протекают при нагревании ): 2K + S = K2S Сa + S = CaS 2Al + 3S = Al2S3 2Cr + 3S = Cr2S3 Cu +S = CuS Реакции с фосфором протекают до образования фосфидов (при нагревании ): 3K + P = K3P 3Zn + 2P = Zn3P2 3Mg + 2P = Mg3P2 Основной продукт взаимодействия металла с углеродом — карбид (реакции протекают при нагревании ). Из щелочноземельных металлов с углеродом карбиды образуют литий и натрий : 2Li + 2C = Li2C2 Калий , рубидий и цезий карбиды не образуют, могут образовывать соединения включения с графитом : Ca + 2C = CaC2

Слайд 17

С азотом из металлов IA группы легко реагирует только литий. Реакция протекает при комнатной температуре с образованием нитрида лития: 6Li + N2 = 2Li3N 3Mg + N2 = Mg3N2 2Al + N2 = 2AlN 2Cr + N2 = 2CrN Взаимодействие с водой Все металлы I A и IIA группы реагируют с водой, в результате образуются растворимые основания и выделяется H2. Литий реагирует спокойно, держась на поверхности воды, натрий часто воспламеняется, а калий, рубидий и цезий реагируют со взрывом: 2Li + 2H2O = 2LiOH + H2 Ca + 2H2O = Ca (OH)2 + H2 Металлы средней активности реагируют с водой только при условии, что металл нагрет до высоких температур. Результат данной реакции — образование оксида. Cr + H2O = Cr2O3 + H2 Zn + H2O = ZnO + H2 Неактивные металлы с водой не взаимодействуют. Взаимодействие с кислотами Если металл расположен в ряду активности левее водорода, то происходит вытеснение водорода из разбавленных кислот. Данное правило работает в том случае, если в реакции с кислотой образуется растворимая соль. 2Na + 2HCl = 2NaCl + H2 При взаимодействии с кислотами-окислителями, например, азотной, образуется продукт восстановления кислоты, хотя протекание реакции также неоднозначно. Металлы IА группы: 2K + H2SO4 (раствор) = K2SO4 + H2

Слайд 18

8K + 5H2SO4 ( конц ) = 4K2SO4 + H2S + 4H2O 8Na + 10HNO3 (раствор) = 8NaNO3 + NH4NO3 + 3H2O 3Na + 4HNO3 ( конц ) = 3NaNO3 + NO + 2H2О Металлы IIА группы Mg + H2SO4 (раствор) = MgSO4 + H2 4Mg + 5H2SO4 ( конц ) = 4MgSO4 + H2S + 4H2O Mg + 4HNO3 ( конц ) = Mg (NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 4Mg + 10HNO3 (раствор) = 4Mg(NO3)2 + 2N2O + 5H2O Такие металлы, как железо, хром, никель, кобальт на холоде не взаимодействуют с серной кислотой, но при нагревании реакция возможна. Взаимодействие с солями Металлы способны вытеснять из растворов солей другие металлы, стоящие в ряду напряжений правее, и могут быть вытеснены металлами, расположенными левее: Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu На металлы IА и IIА группы это правило не распространяется, так как они реагируют с водой. Реакция между металлом и солью менее активного металла возможна в том случае, если соли — как вступающие в реакцию, так и образующиеся в результате — растворимы в воде. Взаимодействие с аммиаком Щелочные металлы реагируют с аммиаком с образованием амида натрия: 2Li + 2NH3 = 2LiNH2 + H2 Взаимодействие с органическими веществами Металлы IА группы реагируют со спиртами и фенолами, которые проявляют в данном случае кислотные свойства: 2Na + 2C2H5OH = 2C2H5ONa + H2 2K + 2C6H5OH = 2C6H5OK + H2

Слайд 19

Также они могут вступать в реакции с галогеналканами , галогенпроизводными аренов и другими органическими веществами. Взаимодействие металлов с оксидами Для металлов при высокой температуре характерно восстановление неметаллов или менее активных металлов из их оксидов. 8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe (алюмотермия) 3Са + Cr2O3 = 3СаО + 2Cr ( кальциетермия )

Слайд 20

Металлы в природе Многие металлы широко распространены в природе. Так, содержание некоторых металлов в земной коре следующее: алюминия — 8,2% железа — 4,1% кальция — 4,1% натрия — 2,3% магния — 2,3% калия - 2,1 % титана — 0,56% Большое количество натрия и магния содержится в морской воде: — 1,05%, — 0,12%. В природе металлы встречаются в различном виде: — в самородном состоянии: серебро , золото , платина , медь , иногда ртуть — в виде оксидов: магнетит Fe3O4, гематит Fe2О3 и др. — в виде смешанных оксидов: каолин Аl2O3 • 2SiO2 • 2Н2О, алунит ( Na,K )2O • АlО3 • 2SiO2 и др. — различных солей: сульфидов: галенит PbS , киноварь НgS , хлоридов: сильвин КС1, галит NaCl , сильвинит КСl • NаСl , карналлит КСl • МgСl2 • 6Н2О, сульфатов: барит ВаSO4, ангидрид Са8О4 фосфатов: апатит Са3(РО4)2, карбонатов: мел, мрамор СаСО3, магнезит МgСО3. Многие металлы часто сопутствуют основным природным минералам: скандий входит в состав оловянных, вольфрамовых руд, кадмий — в качестве примеси в цинковые руды, ниобий и тантал — в оловянные. Железным рудам всегда сопутствуют марганец, никель, кобальт, молибден, титан, германий, ванадий.

Слайд 22

Получения металлов. Применение металлов Получения металлов Основные способы получения металлов: пирометаллургия, гидрометаллургия, электрометаллургия. Пирометаллургия — восстановление металлов из руд при высоких температурах с помощью углерода, оксида углерода (II), водорода, металлов — алюминия, магния. Например, медь восстанавливают из куприта Cu 2 O прокаливанием с углем (коксом): SnО 2 + 2С = Sn + 2СО↑; Cu 2 O + С = 2Cu+ СО ↑ . Применение металлов Конструкционные материалы Металлы и их сплавы — одни из главных конструкционных материалов современной цивилизации. Это определяется, прежде всего, их высокой прочностью, однородностью и непроницаемостью для жидкостей и газов. Кроме того, меняя рецептуру сплавов, можно менять их свойства в очень широких пределах. Электротехнические материалы Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п.). Инструментальные материалы Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном, это инструментальные стали и твёрдые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика.

Слайд 23

Л итература https://studfile.net/preview/6327913/#2 https://studref.com/436218/tehnika/stroenie_metallov https://infourok.ru/prezentaciya-metally-obshaya-harakteristika-9-klass-6494594.html https://ru.wikipedia.org/wiki/ Металлы https://foxford.ru/wiki/himiya/metallicheskaya-svyaz-i-ee-harakteristiki