Деление элементов на металлы и неметаллы достаточно условно. Неметаллы располагаются в правом верхнем углу периодической системы в главных подгруппах. Из 107 элементов 85 металлы. К металлам относят:
- 1. все s-элементы главных подгрупп, исключая водород и гелий;
- 2. все dи f-элементы (т.е. элементы побочных подгрупп);
- 3. р-элементы 3А группы, за исключением бора;
- 4. некоторые элементы 4А и 5А групп с большим порядковым номером (олово, свинец, сурьма и висмут).
Физические свойства металлов Отличия между металлами и неметаллами.
- 1. Все металлы, исключая ртуть, имеют твердое агрегатное состояние, тогда как неметаллы существуют как в твердом, так и в газообразном или жидком состоянии. Металлы имеют характерные физические свойства хорошую электрои теплопроводность, металлический блеск, ковкость. Некоторые металлы имеют магнитные свойства.
- 2. Атомы металлов на внешнем уровне имеют небольшое число электронов и слабее их удерживают, чем неметаллы. Нейтральные атомы металлов легко отдают электроны, превращаясь в катионы. Отрицательно заряженных ионов металлы не образуют. Неметаллы способны как присоединять, так и отдавать электроны.
- 3. Металлы в нейтральном состоянии проявляют только восстановительные свойства, тогда как неметаллы в нейтральном состоянии проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства в зависимости от партнера по реакции.
- 4. Неметаллы более склонны к образованию ковалентных связей. Металлы в нейтральном состоянии связаны металлической связью, а в соединениях они образуют ионные или полярные ковалентные связи.
- 5. Для металлов характерна непрозрачность, поскольку подвижные электроны металла гасят световое излучение, превращая световую энергию в тепловую. В определенных условиях падающий на металл луч может выбивать электроны (фотоэффект).
- 6. Большинство металлов одинаково отражают свет всех длин волн и имеют серебристый цвет. Только медь и золото поглощают соответственно зеленый и голубой свет, поэтому медь окрашена в красный цвет, а золото в желтый. Неметаллы чаще окрашены в различные цвета, поскольку они способны избирательно поглощать световое излучение различной длины.
- 7. Металлы имеют хорошую теплои электропроводность, что объясняется наличием в металле свободных электронов. Наилучшим проводником является серебро и медь, наихудшим ртуть. Неметаллы плохо проводят тепло и электричества, некоторые из них полупроводники.
- 8. Металлы имеют хорошую механическую деформируемость пластичность, в основе которой лежит способность слоев металла смещаться относительно друг друга без разрушения, так как электронный газ перемещается вслед за ионами металлов. Смещение ионов в кристаллах неметаллов ведет к разрушению, так как при этом могут сближаться одноименно заряженные ионы, что вызывает отталкивание.
- 9. Плотность металлов колеблется в широких пределах. Металлы с плотностью менее 5 г/см3 называются легкими, а выше этой цифры тяжелыми. Так, литий имеет плотность 0, 53, алюминий 2, 7, свинец 11, 3 золото 19, 3, осмий 22, 6 г/см3. Простые вещества неметаллов, как правило, имеют небольшую плотность.
- 10. Различают легкоплавкие металлы; ртуть (38, 9єС), цезий (29єС) и тугоплавкие: железо (1539єС), хром (1903єС), вольфрам (3390єС).
15 стр., 7351 слов
Кислород. Его свойства и применение
... всего эти свойства проявляются у кислорода и серы. Селен и теллур занимают промежуточное положение между металлами и неметаллами. По химическим свойствам они стоят ближе к неметаллам. У полония, наиболее тяжелого элемента подгруппы, радиоактивного и сравнительно ...
Неметаллы, как правило, плавятся при низких температурах.
- 11. В зависимости от магнитных свойств, различают диамагнитные металлы (выталкиваются магнитным полем Cu, Au, Zn, Hg и др.), парамагнитные металлы, (втягиваются магнитным полем Sc, Ti, V, Cr, Mn, W, Pt и др.), ферромагнитные металлы (после пребывания в магнитном поле способны намагничиваться Fe, Co, Ni).
Таким образом, можно заключить, что к металлам относят элементы, обладающие следующим набором свойств: пластичностью, высокой теплои электропроводностью, металлическим блеском, твердостью, высокой плотностью.
Особенности свойств переходных металлов (dи f-элементов)
- 1. Заполнение электронных оболочек переходных металлов имеет особенности: последний уровень остается неизменным и имеет конфигурацию s2, а новые электроны поступают на предшествующие dили fподуровни. У некоторых элементов (Cr, Cu, Ru, Ro, Pd, Ag и др.) последний s-подуровень содержит не 2 электрона, а только один (проскок электрона).
- 2. Переходные элементы проявляют переменную степень окисления. В образовании связей участвуют не только электроны последнего уровня, но и предшествующих dи f-подуровней. Максимальная степень окисления соответствует номеру группы. Лишь у элементов 8 В подгруппы железа, кобальта, никеля она меньше номера группы.
- 3. Медь, серебро, золото единственные из элементов, проявляющие степень окисления больше номера группы (Cu2+, Au3+).
- 4. Переходные элементы в низких степенях окисления образуют соединения с ионным типом связей, их оксиды и гидроксиды имеют основной характер. В высоких степенях окисления (+5, +6, +7) они образуют соединения с преимущественно ковалентными связями. Оксиды и гидроксиды с высокими степенями окисления металла имеют кислотный характер.
- 5. Переходные элементы склонны к комплексообразованию как с нейтральными молекулами Ni (CO)4, так и ионами [Fe (CN)6]4. Они охотно образуют соединения включения, когда небольшие молекулы неметаллов (H2, N2, С) проникают в междуузлия кристаллической решетки.
Внутреннее строение металлов
В узлах кристаллической решетки расположены положительно заряженные ионы, а между ними перемещаются свободные электроны электронный газ. Переходя от одного положительно заряженного иона к другому, электроны осуществляют связь между всеми ионами, превращая кристалл в единое целое. В кристаллической решетке каждый ион чаще окружен 812 другими ионами. Основные типы кристаллических решеток у металлов: объемноцентрированная, гранецентрированная, гексагональная.
Металлы реферат 4 класс
... примесями легкоплавкие соединения - шлаки. Такие вещества называются флюсами. Если примесь состоит из известняка, то в качестве флюса употребляют песок, образующий с известняком ... 4) Теплопроводность. Закономерность та же. Обусловлена высокой подвижностью свободных электронов и колебательным движением атомов, благодаря чему происходит быстрое выравнивание температуры по массе металла. Наибольшая ...
Химические свойства металлов
Атомы металлов имеют сравнительно большие размеры и слабо связанные с ядром внешние электроны. Поэтому металлы характеризуются низкой энергией ионизации и легко отдают электроны. Характерным химическим свойством металлов в нейтральном состоянии является восстановительная активность. В то же время ионы металлов могут присоединять электроны и проявляют окислительные свойства. По восстановительной способности металлы располагаются в ряд напряжений Бекетова, который в настоящее время известен как ряд стандартных электродных потенциалов.
Li, Cs, K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb, H2, Sb, Bi, Cu, Ag, Hg, Os, Au.
- 1. Чем левее в электрохимическом ряду находится металл, тем больше его восстановительные свойства, тем легче он окисляется. Чем правее находится металл, тем меньше его восстановительные свойства, тем труднее он окисляется.
- 2. Активные металлы вытесняют менее активные из водных растворов или расплавов их солей. В случае водных растворов надо принимать во внимание, что активные металлы (от Li до Zn) взаимодействуют с водой.
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.
3. Все металлы с отрицательным значением электродного потенциала окисляются ионами водорода, образующимися в результате диссоциации кислот-неокислителей (HCl, H2SO4разб, H2S, H2SO3, H3PO4, HCOOH, CH3COOH) и вытесняют водород из этих кислот. Некоторые металлы пассивируются кислотами из-за образования на их поверхности прочных пленок оксидов или солей. Так, Pb пассивируется разбавленной серной кислотой.
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2.
- 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2
- 4. Наиболее активные металлы (Li, Cs, Rb, K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn) на холоду или при нагревании окисляются ионами водорода, которые появляются в результате диссоциации воды (H2O H+ + OH).
Они разлагают воду с выделением водорода.
- 2K + 2H2O = 2KOH + H2
- 2Al + 6H2O = 2Al (OH)3 + 3H2
- 5. Металлы, которые стоят между цинком и водородом (Cr, Fe, Ni, Sn, Pb) окисляются только кислотами, но не водой (в воде не хватает ионов водорода).
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2.
- 6. Металлы, стоящие в электрохимическом ряду после водорода (Sb, Bi, Cu, Ag, Hg, Os, Au) ни водой, ни кислотами-неокислителями не окисляются.
- 7. Большинство металлов окисляются кислотами-окислителями (HNO3, HClO, H2SO4конц), исключая Au, Pt и металлы, которые пассивируются этими кислотами. Так, холодная H2SO4конц пассивирует железо и алюминий, а HNO3конц. железо, алюминий, хром.
Cu + 2H2SO4конц = CuSO4 + SO2 + 2H2O.
- 8. Амфотерные металлы — окисляются также щелочами.
- 2Al + 2NaOH + 6H2O = 3H2 + 2Na[Al (OH)4];
Zn + 2KOH + 2H2О = H2 + K2[Zn (OH)4];
— Sn + 2NaOH + 2H2O = H2 + Na2[Sn (OH)4].
- 9. Другие свойства металлов
- а) Почти все металлы (кроме золота и платиновых металлов) образуют оксиды, а наиболее активные не только оксиды, но и пероксиды.
- б) Активные металлы образуют ионные или ковалентные гидриды (типа NaH, Al2H6), менее активные соединения включения (твердые растворы)
- в) Все металлы образуют соединения с фтором, хлором.
- г) Почти все металлы, кроме золота и платиновых металлов, образуют соединения с серой (сульфиды), фосфором (фосфиды), углеродом (карбиды), кремнием (силициды).
14 стр., 6769 слов
Анализ свариваемости сплавов на основе меди (М1)
... и телеграфного оборудования и радиоаппаратуры. Из меди изготавливают теплообменники, вакуум-аппараты, трубопроводы. Более 30% меди идет на сплавы. Сплавы меди с другими металлами используют в машиностроении, в автомобильной и ... прокатывается в тонкие листы, но сравнительно мало активна. В сухом воздухе и кислороде при нормальных условиях медь не окисляется. Но она достаточно легко вступает ...
Щелочные и щелочно-земельные металлы образуют соединения с азотом (нитриды).
- д) Активные металлы вытесняют менее активные металлы из оксидов.
- 3Fe3O4 + 8Al = 9Fe + 4Al2O3, TiO2 + 2Mg = 2MgO + Ti
В самородном виде встречаются лишь немногие металлы (золото, серебро, платина, ртуть, олово).
Большинство металлов находятся в виде минералов (руд), из которых эти металлы необходимо извлечь. Руды с малым содержанием металлов, как правило, предварительно обогащают.
- А) Пирометаллургия. В её основе лежит восстановление металлов из руд при высоких температурах (pyros — огонь) с помощью восстановителей.
- 1. Восстановлением углем (коксом) или монооксидом углерода. Применяют для получения чугуна и железа, хрома, цинка, меди и других металлов.
- 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2.
FeO + CO = Fe + CO2.
FeO + C = Fe + CO.
CuO + C = 2Cu + CO.
Fe (CrO2)2 + 4CO = Fe + 2Cr + 4CO2.
2. Восстановление водородом. Прямое получение стали из обогащенной железной руды, получение дорогих металлов из их оксидов (https:// , 20).
CuO + H2 = Cu + H2O;
- ZnO + H2 = Zn + H2O;
- MoO3 + 3H2 = Mo + 3H2O.
- 3.
Восстановление с помощью алюминия (алюмотермия) и других активных металлов.
- 3Fe3O4 + 8Al = 9Fe + 4Al2O3
Сr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3.
TiO2 + 2Mg = 2MgO + Ti.
V2O5 + 5Ca = 2V + 5CaO.
Б) Гидрометаллургия. Базируется на переводе нерастворимых руд металлов в растворимые соединения. Так, нерастворимый оксид меди обрабатывают серной кислотой, а из сульфата меди получают чистую медь, вытесняя ее железом.
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O.
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.
B) Электрометаллургия. Это получение металлов с помощью электролиза. Так получают алюминий, щелочные и щелочноземельные металлы, очищают металлы от примесей.
- 2NaCl > 2Na + Cl2
- 2Al2O3> 4Al + 3O2
Сплавы это гомогенные (однородные) смеси расплавленных металлов или продуктов их затвердения. Известно более 800 сплавов. Различают:
черные сплавы (чугун, стали),.
цветные сплавы (бронза, латунь),.
легкие сплавы (дюралюминий, магналий),.
благородные сплавы (сплавы золото и т. д. ).
К собственно сплавам относят твердые растворы и интерметаллические соединения, хотя имеется несколько вариантов взаимодействия металлов друг с другом.
- 1. Твердые растворы. Такие сплавы образуются из металлов имеющих близкие по размерам радиусы атомов (серебро-золото, платина-золото, медь-никель).
Эти металлы смешиваются в любом соотношении в расплавленном состоянии и в любых соотношениях кристаллизуются. В твердых растворах атомы обоих металлов имеют общую кристаллическую решетку.
- 2. Интерметаллические соединения. Расплавленные металлы взаимодействуют между собой химически и имеют постоянный состав. Например, сплавы CuZn, Ca3Sb2, Na2Pb, NaHg.
- 3. Металлы смешиваются между собой только в жидком состоянии, а при охлаждении однородного твердого раствора не получается. Твердая масса состоит из мелких кристаллов исходных компонентов. Так, кристаллизуется расплавленная смесь олова и свинца, серебра и свинца.
- 4. Металлы не растворяются друг в друге (ни в жидком, ни в твердом состоянии) Zn и Pb, Al и Na.
Примеры сплавов.
Совершенствование технологии обогащения медно-колчеданных руд ...
... Предмет исследования: гравитационно-флотационная технология извлечения золота и меди из золотосодержащих руд цветных металлов. Методы исследований: минералогический, гранулометрический, седиментацион-ный, ... лекций по темам «Флотационные методы обогащения», «Гравитационные методы обогащения», при проведении спецкурса по специальности «Обогащение полезных ископаемых». Обоснованность и достоверность ...
- 1. Чугун сплав железа с углеродом (более 2%) и другими добавками.
- 2. Сталь сплав железа с углеродом (менее 2%) и другими добавками.
- 3. Латунь сплав меди с цинком (1050%)
- 4. Бронза сплав меди с оловом (до 20%)
- 5. Константан сплав меди (60%), никеля (38%), марганца (12%)
- 6. Мельхиор сплав меди (80%) и никеля (20%)
- 7. Нихром сплав никеля (60%), железа (1418%), хрома (18%)
- 8. Баббиты сплав свинца (65%), олова (1517%) сурьмы (1517%), меди (2%)
- 9. Дюралюминий сплав алюминия (90%), меди (35%), магния (4%)
- 10. Силумин сплав алюминия (8688%) и кремния (1214%)
- 11. Магналий сплав алюминия (8097%) с магнием (320%)
