eca9a8d5c8d44a37b34399a884445a1b

1.

МЕТАЛЛЫ

2.

Мета́ллы (от лат. metallum — шахта, рудник)
это простые вещества, образованные
металлическими химическими элементами.
Металлы - группа химических элементов,
обладающих высокой электро- и
теплопроводностью, ковкостью,
пластичностью и металлическим блеском.
В периодической системе химических
элементов металлы расположены левее и
ниже условной разделительной линии,
направленной от бора к астату.

3.

В металлах существует особый вид связи —
металлическая химическая связь.
Металлическая связь — это химическая
связь, образующаяся за счёт притяжения
катионов (положительно заряженных ионов)
металлов и свободно перемещающихся
электронов (так называемого «электронного
газа»), заряженных отрицательно.

4.

На рисунке изображена модель кристаллической
решётки металлов: в узлах кристаллической
решётки находятся как электрически нейтральные,
так и положительно заряженные катионы
металлов, а между ними свободно перемещаются
отрицательно заряженные электроны
(электронный газ).

5.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
МЕТАЛЛОВ
За счёт наличия в кристаллах свободно
движущихся электронов для большинства металлов
характерны общие физические свойства:
Металлический блеск
Электро- и теплопроводность
Пластичность
Плотность
Твердость
Температура плавления
Температура кипения

6.

Металлический блеск
Для всех металлов характерен металлический
блеск, т.е. способность отражать световые лучи.
Данное свойство зависит от гладкости
поверхности, т.е. падающая электромагнитная
волна (свет) не должна застревать в неровностях, а
могла отразиться обратно.
В своём большинстве металлы имеют серебристобелый или серебристо-серый цвет. Исключение
составляют медь (красного цвета) и золото
(жёлтого цвета). И непрозрачность, что связано с
наличием свободных электронов.

7.

Электропроводность
Все металлы хорошо проводят электрический ток, что
обусловлено наличием в кристаллической решётке
электронов, которые способны свободно перемещаться.

8.

Электропроводность — свойство проводить
электрический ток.
Электрическим током зовём упорядоченное движение
частиц.
Электропроводность металлов обусловлена
концентрацией электронов и их подвижностью.
Чем сильнее металл нагрет, тем сильнее колебание
атомов ( ионов), что мешает электронам свободно
передвигаться в выбранном направлении. И тем самым
меньше электрическая проводимость.
И наоборот.
Очень хорошими проводниками электрического тока
являются медь Cu и серебро Ag, а так же золото Au.

9.

Теплопроводность
Теплопроводность — свойство металлов
переносить энергию от одной части тела к другой.
Оно связано с высокой подвижностью электронов:
сталкиваясь с колеблющимися в узлах решётки
ионами, атомами, электроны обмениваются с ними
энергией. Как видим, данное свойство связано с
предыдущим.
Наибольшая теплопроводность у серебра и меди,
наименьшая у висмута и ртути.

10.

Пластичность
Благодаря особенности металлической связи многие
металлы пластичны. Их можно ковать, вытягивать в
проволоку и прессовать. При механическом
воздействии на металл происходит смещение слоев
атомов, однако в связи с перемещением электронов по
всему кристаллу, связь не разрывается.
Исключение составляют сурьма и висмут, они хрупкие
и от удара рассыпаются.
Пластичность уменьшается в ряду:
Золото — самый пластичный металл, его можно
прокатывать в листы толщиной не более 0,003 мм,
которые используются для позолоты различных
предметов.

11.

Плотность
Плотность металлов различна. Она тем меньше,
чем меньше атомная масса элемента-металла и чем
больше радиус его атома.
Плотность различных металлов колеблется в
сравнительно широких пределах: от 0,53 г/см³ у
лития до 22,61 г/см³ у осмия.
По плотности металлы принято подразделять на
лёгкие (плотность меньше 5 г/см³) и тяжёлые
(плотность свыше 5 г/см³).

12.

Твердость
Твердость – это свойство материала оказывать
сопротивление упругой и пластической деформации
участков его поверхности при местных контактных
воздействиях со стороны другого более твердого
металла.
Если ударить молотком по кернеру, поставленному на
стальную пластинку, образуется небольшая лунка. Если
то же самое сделать с пластинкой из меди, лунка будет
больше. Это свидетельствует о том, что сталь тверже
меди.
Разделяют на мягкие (щелочные металлы, олово,
свинец) и твердые (хром и молибден). Щелочные
металлы можно резать ножом.

13.

Температура плавления
Температура плавления— температура твёрдого
кристаллического тела (вещества), при которой оно
совершает переход в жидкое состояние.
Температура плавления металлов изменяется в
широком интервале: от –39 °C у ртути до 3420 °C у
вольфрама.
По температуре плавления металлы условно
подразделяют на:
- легкоплавкие (до 1000 °C)цинк олово свинец,
висмут
- среднеплавкие (от 1000 °C до 1600 °C) магний,
алюминий, железо, никель, медь, золото
- тугоплавкие (температура плавления выше 1600 °C)
вольфрам, молибден, титан, хром и др.

14.

Температура кипения
Также существует и температура кипения — точка,
при достижении которой расплавленный металл
начнет переход в газообразное состояние. Это очень
высокая температура, как правило, в 2 раза
превышающая точку расплава.

15.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
МЕТАЛЛОВ
Среди металлов традиционно выделяют несколько
групп. Входящие в их состав представители
характеризуются отличной от других металлов
химической активностью.
Такими группами являются:
-благородные металлы (серебро, золото, платина);
-щелочные металлы (металлы, образованные
элементами IА группы периодической системы);
-щелочноземельные металлы (кальций, стронций,
барий, радий).

16.

Простые вещества, обладающие металлическими
свойствами, в химических реакциях всегда являются
восстановителями. Положение металла в ряду
активности характеризует то, насколько активно
данный металл способен вступать в химические
реакции (т. е. то, насколько сильно у него
проявляются свойства восстановителя).
Ряд активности металлов
Li,K,Ba,Ca,Na,
активные
металлы
Mg,Al,Mn,Zn,Cr,Fe,Ni,Sn,Pb H2
металлы средней
активности
Cu,Hg,Ag,Pt,Au
неактивные
металлы

17.

1. В ряду активности восстановительные свойства
металлов снижаются. Самые сильные
востановительные свойства у первых металлов
ряда.
2. Более активный металл может вытеснить из
растворов солей металлы, расположенные в ряду
активности после него.
3. Металлы, расположенные в ряду активности до
водорода, вытесняют его из растворов кислот.
4. Щелочные и щелочноземельные металлы в
водных растворах сначала вступают в реакцию с
водой.

18.

Взаимодействие с простыми
веществами-неметаллами
1. Металлы взаимодействуют с кислородом, образуя
оксиды.
Металл + кислород → оксид.
Например, при взаимодействии магния с кислородом
образуется оксид магния:
2Mg+O2→2MgO.
Щелочные металлы за исключением лития, образуют
пероксиды:
2Na +O2=Na2O2
! Серебро, золото и платина с кислородом не реагируют.

19.

2. Металлы взаимодействуют с галогенами (фтором,
хлором, бромом и йодом), образуя галогениды.
Металл + галоген → галогенид металла.
Например, при взаимодействии натрия с хлором
образуется хлорид натрия:
2Na+Cl2→2NaCl.
3. Металлы взаимодействуют с серой, образуя
сульфиды.
Металл + сера → сульфид металла.
Например, при взаимодействии цинка с серой
образуется сульфид цинка:
Zn+S→ZnS.

20.

4. Активные металлы при нагревании реагируют с
азотом, фосфором и некоторыми другими
неметаллами.
Например, при взаимодействии лития с азотом
образуется нитрид лития:
6Li+N2→2Li3N.
При взаимодействии кальция с фосфором образуется
фосфид кальция:
3Ca+2P→Ca3P2.

21.

5. С водородом самые активные металлы образуют
ионные гидриды – солеподобные вещества, в
которых водород имеет степень окисления -1:
2Na+H2=2NaH
6. С углеродом образуют карбиды:
4Al+3C=Al3C4
7. Металлы могут взаимодействовать между собой,
образуя интерметаллические соединения:
2Na+Sb=Na2Sb
3Cu+Au=Cu3Au

22.

Взаимодействие со сложными веществами
1. Щелочные и щелочноземельные металлы
взаимодействуют с водой при обычных условиях, образуя
растворимое в воде основание (щёлочь) и водород.
Активный металл + вода → щёлочь + водород.
Например, при взаимодействии натрия с водой
образуются гидроксид натрия и водород:
2Na+2H2O→2NaOH+H2.
!Некоторые металлы средней активности реагируют с
водой при повышенной температуре, образуя оксид
металла и водород

23.

2. Mеталлы, стоящие в ряду активности металлов
левее водорода, взаимодействуют с растворами
кислот, образуя соль и водород.
Металл + кислота → соль + водород.
Например, при взаимодействии алюминия с серной
кислотой образуются сульфат алюминия и водород:
2Al+3H2SO4→Al2(SO4)3+3H2.

24.

3. Металлы реагируют с солями менее активных
металлов в растворе, образуя соль более активного
металла и менее активный металл в свободном виде.
Более активный металл + соль → соль более
активного металла + менее активный металл.
Например, при взаимодействии железа с сульфатом
меди(II) образуются сульфат железа(II) и медь:
Fe+CuSO4→FeSO4+Cu.

25.

Применение металлов и их
сплавов.
Свойства чистых металлов, как правило, не
соответствуют необходимым требованиям, поэтому
практически во всех сферах человеческой
деятельности используют не чистые металлы, а их
сплавы.
Сплав — это материал, который образуется в
результате затвердения расплава двух или
нескольких отдельных веществ.
В состав сплавов кроме металлов могут входить
также неметаллы, например, такие как углерод или
кремний.

26.

Сплав по сравнению с исходным
металлом может быть:
-механически прочнее и твёрже,
-со значительно более высокой или низкой
температурой плавления,
-устойчивее к коррозии,
-устойчивее к высоким температурам,
-практически не менять своих размеров при
нагревании или охлаждении и т. д.
Например, чистое железо — сравнительно мягкий
металл. При добавлении в железо углерода твёрдость
его существенно возрастает, а добавленный в сталь
хром делает её нержавеющей.

27.

Добавление к сплавам веществ, улучшающих
их свойства, называют легированием.
Сплавы, используемые для изготовления различных
конструкций, должны быть прочными и легко
обрабатываемыми.
Такие сплавы железа, как стали, отличаются высокой
прочностью и твёрдостью. Их можно ковать,
прессовать, сваривать.
Чугуны используют для изготовления массивных и
очень прочных деталей.
Сплавы алюминия, используемые в конструкциях,
наряду с прочностью должны отличаться лёгкостью.

28.

В некоторых узлах самолётов используются сплавы
магния, очень лёгкие и жароустойчивые.
В ракетостроении применяют лёгкие и
термостойкие сплавы на основе титана.
Для улучшения ударопрочности, коррозионной
стойкости, износоустойчивости сплавы легируют —
вводят специальные добавки.
Добавка марганца делает сталь ударопрочной.
Чтобы получить нержавеющую сталь, в состав
сплава вводят хром.