Таблица физические свойства металлов по химии 9. Физические свойства металлов. Примеры решения задач

1. Назовите самый легкоплавкий металл.

Самый легкоплавкий металл — ртуть. Уже при комнатной температуре он является жидкостью. Температура плавления -39С.

2. Какие физические свойства металлов используют в технике?

В технике используются такие свойства металлов, как электропроводность, твердость, термоустойчивость.

3. Фотоэффект, т. е. свойство металлов испускать электроны под действием лучей света, характерен для щелочных металлов, например для цезия. Почему? Где это свойство находит применение?

Щелочные металлы имеют самую низкую энергию ионизации, т.е. они легко отдают электрон с последнего слоя. Для того, чтобы отнять этот электрон от металла, достаточно даже энергии света (фотона).

На явлении фотоэффекта основано действие фотоэлектрических приборов, получившие разнообразное применение в различных областях науки и техники — фотоэлементы, работающие на основе фотоэффекта, преобразуют энергию излучения в электрическую.

4. Какие физические свойства вольфрама лежат в основе его применения в лампах накаливания?

На тугоплавкости вольфрама основано его применение в лампах накаливания. Температура плавления 3422С.

5. Какие свойства металлов лежат в основе образных литературных выражений: «серебряный иней», «золотая заря», «свинцовые тучи»?

В литературных выражениях «серебряный иней», «золотая заря», «свинцовые тучи» заключено свойство металлов отражать световые лучи, в результате чего они приобретают характерную окраску, металлический блеск.

Плотность. Это - одна из важнейших характеристик металлов и сплавов. по плотности металлы делятся на следующие группы:

легкие (плотность не более 5 г/см 3) - магний, алюминий, титан и др.:

тяжелые - (плотность от 5 до 10 г/см 3) - железо, никель, медь, цинк, олово и др. (это наиболее обширная группа);

очень тяжелые (плотность более 10 г/см 3) - молибден, вольфрам, золото, свинец и др.

В таблице 2 приведен значения плотности металлов. (Это и последующие таблицы характеризуют свойства тех металлов, которые составляют основу сплавов для художественного литья).

Таблица 2. Плотность металла.

Температура плавления. В зависимости от температуры плавления металл подразделяют на следующие группы:

легкоплавкие (температура плавления не превышает 600 o С) - цинк, олово, свинец, висмут и др.;

среднеплавкие (от 600 o С до 1600 o С) - к ним относятся почти половина металлов, в том числе магний, алюминий, железо, никель, медь, золото;

тугоплавкие (более 1600 o С) - вольфрам, молибден, титан, хром и др.

Ртуть относится к жидкостям.

При изготовлении художественных отливок температура плавления металла или сплава определяет выбор плавильного агрегата и огнеупорного формовочного материала. При введении в металл добавок температура плавления, как правило, понижается.

Таблица 3. Температура плавления и кипения металлов.

Удельная теплоемкость. Это количество энергии, необходимое для повышения температуры единицы массы на один градус. Удельная теплоемкость уменьшается с увеличением порядкового номера элемента в таблице Менделеева. Зависимость удельной теплоемкости элемента в твердом состоянии от атомной массы описывается приближенно законом Дюлонга и Пти:

m a c m = 6.

где, m a - атомная масса; c m - удельная теплоемкость (Дж/кг * o С).

В таблице 4 приведены значения удельной теплоемкости некоторых металлов.

Таблица 4. Удельная теплоемкость металлов.

Скрытая теплота плавления металлов. Это характеристика (таблица 5) наряду с удельной теплоемкости металлов в значительной степени определяет необходимую мощность плавильного агрегата. Для расплавления легкоплавкого металла иногда требуется больше тепловой энергии, чем для тугоплавкого. Например, для нагревания меди от 20 до 1133 o С потребуется в полтора раза меньше тепловой энергии, чем для нагревания такого же количества алюминия от 20 до 710 o C.

Таблица 5. Скрытая теплота металла

Теплоемкость. Теплоемкость характеризует передачу тепловой энергии от оной части тела к другой, а точнее, молекулярной перенос теплоты в сплошной среде, обусловленный наличием градиента температуры. (таблица 6)

Таблица 6. Коэффициент теплопроводности металлов при 20 o С

Качество художественного литья тесно связано с теплопроводностью металла. В процессе выплавке важно не только обеспечить достаточно высокую температуру металла, но и добиться равномерного распределения температуры во всем объеме жидкой ванны. Чем выше теплопроводность, тем равномернее распределена температура. При электродуговой плавке, несмотря на высокую теплопроводность большинства металлов, перепад температуры по сечению ванны достигает 70-80 o С, а для металла с низкой теплопроводностью этот перепад может достигать 200 o С и более.

Благоприятные условия для выравнивания температуры создаются при индукционной плавке.

Коэффициент теплового расширения . Эта величина, характеризующая изменение размеров образца длиной 1 м при нагревании на 1 o С, имеет важное значение при эмальерных работах (таблица 7)

Коэффициенты теплового расширения металлической основы и эмали должны иметь по возможности близкие значения, чтобы после обжига эмаль не растрескивалась. Большинство эмалей, представляющих твердый коэффициент оксидов кремния и других элементов, имеют низкий коэффициент теплового расширения. Как показала практика, эмали очень хорошо держаться на железе, золоте, менее прочно - на меди и серебре. Можно полагать, что титан - весьма подходящий материал для эмалирования.

Таблица 7. Коэффициент теплового расширения металлов.

Отражательная способность. Это - способность металла отражать световые волны определенной длины, которая воспринимает человеческим глазом как цвет (таблице 8). Цвета металла указаны в таблице 9.

Таблица 8. Соответствие между цветом и длиной волны.

Таблица 9. Цвета металлов.

Чистые металлы в декоративно-прикладном искусстве практически не применяются. Для изготовления различных изделий используют сплавы, цветовые характеристики которых значительно отличаются от цвета основного металла.

В течении долгого времени накапливался огромный опыт применения различных литейных сплавов для изготовления украшений, бытовых предметов, скульптур и многих других видов художественного литья. Однако до сих пор еще не раскрыта взаимосвязь между строением сплава и его отражательной способностью.

Тема урока. « Физические свойства металлов» 9 класс

Учитель химии Иванова Вера Александровна

Цели : сформировать у учащихся представление об особенностях строения атомов металлов, их общих физических свойств и зависимости свойств от типа кристаллической решетки

Задачи:

Образовательные : обобщить сведения о металлической химической связи, и кристаллической решетки металлов,

сформировать представления о характере физических свойств

Развивающие: способность к формированию анализировать, работать с таблицами, текстом,наблюдать, делать выводы

Воспитательные : активизировать познавательную деятельность учащихся, самостоятельность, инициативу

Оборудование : коллекция образцов металлов, таблицы, содержащие материалы по физическим свойствам металлов, карточки с заданиями, периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева

Формы работы: индивидуальная, парная работа

Тип урока : изучение нового материала

Девиз урока « Прежде всего и как можно внимательнее изучайте химию! Это удивительная наука! Её пронизывающий смелый взгляд проникает в темень земной коры» М. Горький.

Ход урока:

1. Организационный момент

Без каких веществ немыслима современная цивилизация?

Действительно, металлы играют важную роль в жизни человека.

Слово металл в переводе означает шахта, рудник. В земной коре находятся большие запасы металлических и полиметаллических руд, которые используют для получения металлов.

2. Актуализация знаний

Прежде, чем перейти к изучению нового материала, выясним, что мы уже знаем о металлах.

1. Где расположены металлы в периодической системе элементов

2. Как изменяется радиус атомов металлов в группах, в периодах

3. Как изменяются металлические свойства в группах, периодах

4. Каковы особенности строения металлов?

3. Объяснение нового материала

Учитель.

О природе металлической химической связи рассматривалось ранее в курсе 8 класса.

Какова природа металлической связи?

Каковы особенности кристаллической металлической решетки?

Составить схему металлической кристаллической решетки на доске.

В узлах кристаллической решетки расположены как нейтральные атомы так и катионы металлов, связанные посредством обобществленных электронов (их также называют электронным газом), принадлежащих всему кристаллу. Эти электроны свободно перемещаются по всему и притягивают катионы металлов, которые находятся в узлах кристаллической решетки, обеспечивая ее устойчивость.

Таким образом, металлическая связь – это связь, которая возникает в кристаллах в результате электростатического взаимодействия положительно заряженных ионов металла отрицательно заряженных свободных электронов. Металлическая связь характерна для металлов и их сплавов.

Что мы понимаем под физическими свойствами вещества?

Чем обусловлены физические свойства?

Важнейшие физические свойства металлов, обусловлены природой металлической связи, строением кристаллической решетки..

Рассмотрим коллекцию образцов металлов. Работа учащихся с образцами металлов.

1. Установите цвет, прозрачность

2. Как выражена способность отражать свет?

3. Как реагируют образцы металлов на действие магнита?

4. Какие физические свойства характерны для металлов?

Назовите общие физические свойства металлов.

Учащиеся отмечают: металлический блеск, твердость, пластичность, электро- и теплопроводность.

Учащиеся изучают таблицу физических свойств металлов, затем, используя данные таблицы отвечают на вопросы и записывают в тетради

Физические свойства металлов

Металл	Хим. символ	Плотн. г/(см 3 )	t плав. °С	Твердость по Моосу
Алюминий		2,70
Вольфрам		19,30	3400
Железо		7,87	1540
Золото		19,30	1063
Медь		8,92	1083
Магний
Ртуть		13,50
Свинец		11,34
Серебро		10,49	960,5
Титан		4,52	1670
Хром		7,19	1900
Цинк		7,14	419,5

Учащиеся записывают физические свойства в тетрадь, приводят примеры.

Плотность. По плотности металлы делятся на две группы:

легкие , плотность не более 5 г/см 3 –

тяжелые , плотность более 5 г/см 3 –

Самый легкий – литий, плотность 0,53 г/см 3 , самый тяжелый – осмий, плотность 22,6 г/см 3

Температура. Металлы в зависимости от температуры плавления подразделяют:

легкоплавкие , температура плавления не выше 1000 °С -

тугоплавкие , температура плавления выше 1000 °С -

Самый легкоплавкий металл - ртуть t = -39 °С , самый тугоплавкий – вольфрам

t = 3340 °С

Твердость. Твердость металлов сравнивают с твердостью алмаза и делят на группы:

мягкие –

твердые –

самый твердый металл – хром, царапает стекло, самые мягкие – щелочные металлы, которые режутся ножом

Электропроводность. Электрическая проводимость объясняется присутствием свободных электронов, под действием приложенного электрического напряжения, хаотично движущиеся электроны, в металле приобретают направленное движение, возникает электрический ток.

Высокую электропроводность имеют – серебро, медь, золото, алюминий.

Низкую электропроводность имеют – ртуть, свинец, вольфрам

Теплопроводность . Показатель теплопроводности металлов, как правило, совпадает с показателем электропроводности.

Металлический блеск . Металлы способны отражать световые волны, магний и алюминий способны сохранять металлический блеск даже в порошке.

Цвет – большинство металлов имеет серебристый цвет, исключение золото- желтый, медь – красно-желтый.

Пластичность. Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В ряду Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe уменьшается.

Магнитные свойства. Магнитные свойства определяются способностью металлов притягиваются к внешнему магнитному полю и сохранять способность намагничиваться. Наиболее сильными магнитными свойствами обладают: железо, никель, кобальт. Эти металлы называются ферромагнитными (от латинского слова феррум - железо).

4.Закрепление знаний

Учащиеся получают карточки с заданиями и отвечают на поставленные вопросы.

Карточки заданий.

Инструкция к тесту: выбрать один правильный ответ

Вариант 1

ответы

1. Выбрать группу элементов, которая содержит только металлы

A) Cu K Mg C

B) Ba Zn Pb Li

Б) Na Mn Br Fe

2,Указать общее в строении Li и K

А) 1 электрон на последнем электронном уровне

Б) одинаковое число электронных уровней

В) 2 электрона на последнем электронном уровне

3.Для металлов 1А группы не характерно

А) степень окисления в соединениях -1

Б) степень окисления в соединениях +1

В) общая формула высшего оксида R 2 O

4.Металлические свойства у кальция проявляются, слабее чем

A) калий

Б) литий

В) железо

5. К активным металлам относятся

А) Cu Ag Ca Fe

Б) Mg K Ba Ca

B) Pb Li Zn Sn

6.К малоактивным металлам относят

А) Hg Ag Cu

Б) Ca Sr Ba

В) Cs Mg K

5.Подведение итогов урока

Учитель:

Что нового узнали о физических свойствах металлов?

Как можно объяснить наличие общих физических свойств у такого большого числа простых веществ?

6.Домашнее задание

Подготовить сообщения о роли металлов в нашей жизни.

По теме:

» Общая характеристика металлов. Особенности строения металлов. Физические свойства металлов. Сплавы».

Учитель химии

МОУ«Средняя общеобразовательная школа № 5»

г. Ивантеевки

Цель урока: создать условия для обобщения и углубления знаний учащихся о металлах как простых веществах, физических свойствах металлов, использование человеком.

Тип урока: Урок обобщения и систематизация ЗУН.

Задачи урока:

Образовательная:

Воспитательная:

Развивающая:

На уроке использовалось следующее оборудование:

Мультимедийный проектор Коллекция «Металлы и сплавы» Модели кристаллических решеток хлорида натрия, алмаза, железа, меди Таблица металлической кристаллической решетки ПСХЭ

Ход урока.

Организационный момент .

Учитель сообщает цель урока, отмечая практическую важность металлов в жизни человека.

2.Проверка домашнего задания .

Проверка первой части дом. задания (2 ученика у доски)

Изобразить строения атомов: 1) Na, Mg, Al; 2) Li, Na, K

3.Фронтальный опрос.

Где в Периодической системе находятся элементы-металлы? В чем состоит особенность строения элементов-металлов?

Учитель: Почему Sn, Pb, Bi, Po, атомы которых содержат 4,5,6 электронов, являются металлами?

Ответ: Сравнительно большой радиус (вывод, который и разрешил проблему; в подтверждении этого учитель приводит пример-бор, атомы которого имеют 3 электрона на внешнем уровне, но маленький радиус атома, является типичным неметаллом).

Слушаем ответы учеников, которые выполняли домашнее задание, у доски.

Затем продолжаем беседу.

Как в периоде с возрастанием порядкового номера изменяются металлические свойства? и Почему? Как в группах главных подгруппах с возрастанием порядкового номера изменяются металлические свойства? и Почему?

Запись в тетрадь:

1) Металлы на последнем уровне имеют небольшое число электронов(1-3)

2) Так как металлы расположены в начале периода, то у них большой атомный радиус.

Учитель: Следует отметить, что деление элементов на металлы и неметаллы условное. Например, аллотропные модификации олова:a(Sn) или серое олово-неметалл, а b(Sn) или белое олово-металл (при t<+13,20С белое олово рассыпается в серый порошок),). Ребята вспоминают название этого явления-»оловянная чума».

Металл германий обладает многими неметаллическими свойствами; хром, алюминий и цинк-типичные металлы, но образуют соединения соединения (KAlO2, K2ZnO2, K2Cr2O7), в которых проявляют неметаллические свойства. Йод и графит-типичные неметаллы, но имеют свойства, присущие металлам (металлический блеск).

4.Особенности кристаллической металлической решетки и металлической связи. Физические свойства металлов.

Таблица «Металлические решетки»

Учитель: Ребята, давайте вспомним природу металлической связи и особенности металлической кристаллической решетки.

По таблице ребята вспоминают, что в узлах решетки находятся положительные ионы и атомы металлов, а по всему объему кристалла металла в постоянном движении обобществленные электроны (электронный «газ»).

Учитель напоминает ученикам, что положительные ионы и атомы постоянно переходят друг в друга, благодаря свободному перемещению электронов. При присоедини электрона к иону, последний превращается в атом, а атом в свою очередь в ион. Эти процессы протекают непрерывно, согласно схемы: Ме0- nē«Men+

Затем делается вывод:

Металлическая связь (МС)-это связь, которая возникает в кристаллах металлов (сплавов) в результате электростатического взаимодействия положительно заряженных ионов металла и отрицательно заряженных электронов.

Учитель задаёт вопрос: Какие виды химической связи известны? Ученики отвечают (ионная, ковалентная). Чтобы найти черты сходства и отличия металлической связи с этими видами связи проверяется вторая часть домашнего задания.

Проверка второй части домашнего задания (3 ученика у доски):

Записать схему образования химической связи для веществ с формулами:

1) NaCl 2) HCl 3) Cl2

Класс в это время отвечает на вопросы:

· Какие виды химической связи вам известны?

· Какая связь называется ионной?

· Какая связь называется ковалентной?

· Какая связь называется ковалентной полярной? Неполярной?

Затем ведется беседа, в результате которой ученики сравнивают, анализируют и обобщают знания о строении. Приходят к выводу:

Сходство : а) с ионной связью МС сходна наличием ионов;

б) с ковалентной связью МС имеет сходство, поскольку в ее основе

лежит обобщение электронов.

Различие: а) в металлах положительно заряженные ионы удерживаются свободно перемещающимися электронами, а в веществах с ионной связью отрицательными ионами.

б) электроны, которые осуществляют ковалентную с вязь, находятся вблизи соединенных атомов и прочно с ними связаны, а электроны, осуществляющие МС, свободно перемещаются по всему кристаллу и принадлежат всем его атомам.

Учитель обязательно «подчеркивает», что МС существует только в металлах, находящихся в жидком и твердом состоянии; но не в молекулах, которые удерживаются ковалентными связями - в парах (газообразное состояние) металлы существуют в виде молекул с этим типом связи: Li2, Na2.

Обсуждение вопроса о свойствах металлов, работа с коллекцией «Металлы и сплавы».

В ходе обсуждения ученики на вопрос учителя: «Какие общие свойства присущи металлам и почему?» Отвечают: 1)Блеск, электропроводимость , теплопроводимость,

пластичность.

2)Общие физические свойства металлов определяются металлической связью и металлической кристаллической решеткой.

5. Объяснение нового материала.

5.1. Физические свойства металлов.

Учитель подчеркивает, что физические свойства металлов определяются их строением.

1)Твердость. Все металлы, кроме ртути, твердые. Но это свойство различно у каждого металла.

Рис.1 Относительная твердость некоторых металлов

Самые мягкие металлы-натрий, калий, индий, их можно резать ножом; самый твердый металл-хром, царапает стекло.

2.Плотность . Все металлы делятся на легкие (с плотностью до 5г/см3) и тяжелые (с плотностью больше 5г/см3).

Легкие: Li, Na, K, Mg, Al Тяжелые: Zn, Cu, Sn, Ag, Au

Плотность самого легкого металла лития равна 0,53 г/см3, т. е. данный металл почти в 2 раза легче воды. Самый тяжёлый металл-это осмий, его плотность равна 22,6г/см3.

Рис.2 Плотность некоторых веществ

3. Плавкость.

Металлы делятся на легкоплавкие и тугоплавкие.

Рис. 3 Температура плавления некоторых веществ

4. Электропроводность.

Металлы обладают электрической проводимостью благодаря наличию свободных электронов или электронного «газа». Лучшие проводники-серебро, медь, золото, алюминий, железо. Худшие проводники-ртуть, свинец, вольфрам.

Хаотически движущиеся в металле электроны под воздействием приложенного электрического напряжения приобретают направленное движение, в результате чего возникает электрический ток.

При повышении температуры металла возрастают амплитуды колебаний атомов и ионов, которые находятся в узлах кристаллической решетки. Это затрудняет движение электронов, электрическая проводимость падает.

При пониженных температурах колебательное движение уменьшается, поэтому электрическая проводимость резко возрастает. Графит (неметалл) при низких температурах электрический ток не проводит из-за отсутствия электронов. А при повышении температуры ковалентные связи разрушаются, и электрическая проводимость начинает возрастать.

5.Теплопроводность.

Теплопроводность металлов, как правило, соответствует электропроводности. Она обусловлена большой подвижностью свободных электронов, которые, сталкиваясь с колеблющими ионами и атомами, обмениваются с ними энергией. Поэтому происходит быстрое выравнивание температуры по всему куску металла. Лучшая проводимость у серебра, меди, худшая - у висмута, ртути.

6. Пластичность.

Металлы обладают пластичностью, ковкостью и прочностью. Благодаря свободному перемещению электронов по всему кристаллу разрыв связей не происходит, т. к. отдельные слои в кристалле могут смещаться относительно друг друга. Это придает металлам пластичность -способность изменять свою форму без разрыва химических связей. (Опыт: две стеклянные пластинки скользят легко относительно друг друга, но с трудом отрываются. Прослойка воды-электронный газ).

Если произвести подобное воздействие на кристалл с ковалентной связью, произойдет разрыв химических связей т кристалл разрушится, поэтому неметаллы хрупкие.

Металлы, обладающиеся высокой пластичностью-золото, серебро, медь, олово, железо, алюминий.

Рис.4. Смещение слоев в кристаллических решетках при механическом воздействии:

а) в случае металлической связи; б) в случае ковалентной связи

7. Металлический блеск.

Для всех металлов характерен металлический блеск: серый цвет или непрозразрачность. Свободные электроны, заполняющие межатомное пространство в решетке, отражают световые лучи, поэтому металлы имеют металлический блеск (серебристо-белый и серый). Только золото и медь в большей степени поглощают короткие волны (близкие к фиолетовому цвету) и отражают длинные волны светового спектра, поэтому имеют желтый и оранжевый цвет.

Самые блестящие металлы-ртуть, серебро. В порошке все металлы, кроме алюминия и магния, теряют блеск и имеют черный или темно-серый цвет.

5.2 Сплавы.

5.2.1. Учитель: Почему химически чистые металлы редко используются в быту и промышленности? Например, из меди не делают бытовые изделия (как из алюминия). Легкий и прочный кальций не используют в самолетостроении? Даже золотые украшения, помимо золота содержат медь, серебро.

Ученики высказывают свои предложения, в ходе которых делается вывод: В технике используют преимущественно сплавы, а не чистые металлы, потому что металлы в отдельности не обладают всеми свойствами, которые необходимы для практического применения.

Запись в тетрадь:

Сплавы металлов -вещества с металлическими свойствами, состоящие из двух или нескольких компонентов, один из которых обязательно-металл.

В сплавах, также как и в металлах, химическая связь-металлическая. Поэтому физические свойства сплавов-электропроводность. теплопроводность, пластичность, металлический блеск (отвечают ученики).

При получении сплава исходные вещества расплавляют и перемешивают. При охлаждении происходит кристаллизация с образованием сплава. Кристаллизация - это переход вещества из жидкого состояния в твердое.

Представители сплавов: работа с коллекцией.

Чугун -сплав на основе железа, содержащий от 2 до 4,5 % углерода, а также марганец, кремний, фосфор и серу. Чугун значительно тверже железа, очень хрупкий, не куется, а при ударе разбивается. Этот сплав применяется для изготовления массивных деталей (так называемый литейный чугун ) и в качестве сырья для получения сталей (так называемый передельный чугун).

Сталь - сплав на основе железа, содержащий менее 2 % углерода. Стали по составу делят на два основных вида: углеродистая и легированная.

5.2.1. Сообщения учащихся о сплавах, используемых в современной технике, при этом не касаясь тех, о которых пойдет речь дальше, в связи с изучение конкретных металлов.

6. Заключение урока.

Учитель подводит итоги урока. Благодарит учеников. Выставляет отметки.

7. Домашнее задание.

§5, упр.1-3, §7, упр.1,2,4 (устно), повт. по конспектам 8 кл. (взаимодействие кислот с металлами). Ответьте на вопрос: в каких известных вам реакциях участвуют металлы?

Всем металлам присущи металлический блеск (однако In и Ag отражают свет лучше других металлов), твердость (самый твердый металл – Cr, самые мягкие металлы – щелочные), пластичность (в ряду Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe наблюдается уменьшение пластичности), ковкость, плотность (самый легкий металл – Li, самый тяжелый – Os), тепло – и электропроводность, которые уменьшаются в ряду Ag, Cu, Au, Al, W, Fe.

В зависимости от температуры кипения все металлы подразделяют на тугоплавкие (T кип > 1000С) и легкоплавкие (T кип < 1000С). Примером тугоплавких металлов может быть – Au, Cu, Ni, W, легкоплавких – Hg, K, Al, Zn.

Физические свойства металлов IА группы

Металлы, расположенные в IA группе, называют щелочными. Все щелочные металлы легкие (обладают небольшой плотностью), очень мягкие (за исключением Li легко режутся ножом и могут быть раскатаны в фольгу), имеют низкие температуры кипения и плавления (с ростом заряда ядра атома щелочного металла происходит понижение температуры плавления).

В свободном состоянии Li, Na, K и Rb – серебристо-белые металлы, Cs – металл золотисто-желтого цвета.

Щелочные металлы хранят в запаянных ампулах под слоем керосина или вазелинового масла, поскольку они обладают высокой химической активностью.

Щелочные металлы обладают высокой тепло- и электропроводностью, что обусловлено наличием металлической связи и объемоцентрированной кристаллической решетки

Физические свойства металлов IIА группы

Металлы, расположенные в IIA группе, называют щелочноземельными. В свободном состоянии Be – металл серо-стального цвета, обладающий плотной гексагональной кристаллической решеткой, достаточно твердый и хрупкий. На воздухе Be покрывается оксидной пленкой, что придает ему матовый оттенок и снижает его химическую активность.

Магний в виде простого вещества представляет собой белый металл, который, также, как и Be, при нахождении на воздухе приобретает матовый оттенок за счет образующейся оксидной пленки. Mg мягче и пластичнее бериллия. Кристаллическая решетка Mg – гексагональная.

Ca, Ba и Sr в свободном виде – серебристо-белые металлы. При нахождении на воздухе мгновенно покрываются желтоватой пленкой, которая представляет собой продукты их взаимодействия с составными частями воздуха. Кальций – достаточно твердый металл, Ba и Sr – мягче.

Ca и Sr имею кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку, барий – кубическую объемоцентрированную кристаллическую решетку.

Все щелочноземельные металлы характеризуются наличием металлического типа химической связи, что обуславливает их высокую тепло- и электропроводность. Температуры кипения и плавления щелочноземельных металлов выше, чем щелочных металлов.

Физические свойства металлов IIIА группы

Металлы, находящиеся в IIIA группе – Al, Ga, In, Tl – в свободном виде представляют собой металлы серебристого цвета с характерным металлическим блеском, обладающие высокими значениями тепло- и электропроводности. За счет образования оксидной пленки при пребывании на воздухе Tl темнеет.

При переходе от Al к Tl, т.е. с ростом заряда ядра атома химического элемента, происходит уменьшение температур кипения и плавления простых веществ.

Физические свойства металлов IVА группы

Металлы, находящиеся в IVA группе – Ge, Sn, Pb. В свободном виде Ge представляет собой металл серебристо-белого цвета, Pb – металл сине-серого цвета. Для олова характерно явление аллотропии, так, различают белое и серое олово, различающиеся строением кристаллической решетки (тетрагональная у белого олова и кубическая у серого).

Физические свойства металлов IVВ группы

В эту группу входят Ti, Zr и Hf, которые в свободном состоянии и в виде слитков представляют собой металлы серебристо-белого цвета, характеризующиеся ковкостью и пластичностью, хотя присутствие примесей, даже незначительное резко изменяет их характеристики – твердые и хрупкие. Для этих металлов характерна гексагональная плотноупакованная кристаллическая решетка, низкие температуры плавления (тугоплавкие металлы) и кипения, а также невысокая электропроводность.

Физические свойства металлов VВ группы

Ванадий, ниобий и тантал – представители металлов VВ группы. В свободном виде V, Nb, Ta – металлs бледно-серого («стального») цвета. Для ванадия характерны: твердость, пластичность, высокая плотность, легкость, высокая температура плавления. Твердость, ковкость и тугоплавкость – основные характеристики Nb и Ta.

Физические свойства металлов VIВ группы

Для металлов VIB группы характерны высокая электропроводность и твердость, они являются парамагнетиками и в свободном виде представляют собой светло-серые металлы. При переходе от Cr к W, т.е. с увеличением заряда ядра атома химического элемента, значения температур плавления и кипения, а также плотности увеличиваются. Cr, Mо и W обладают объемно-центрированной кубической кристаллической решеткой.

Физические свойства металлов VIIВ группы

Металлы, входящие в VIIВ группу – Mn, Tc и Re – в свободном виде – серебристо-белые металлы, для них, как и для металлов VIВ группы с увеличением заряда ядра атома химического элемента характерно увеличение значений температур плавления и кипения, а также плотности. Для технеция и рения характерна плотная гексагональная кристаллическая решетка. Tc – хрупкий металл, Re – более пластичен.

Для марганца характерно несколько модификаций, в зависимости от структуры кристаллической решетки: сложная кубическая – α-марганец, примитивная кубическая – β- марганец, гранецетрированная кубическая – γ- марганец, объемно-центрированная кубическая – δ- марганец.

Физические свойства металлов VIIIВ группы

Металлы, входящие в состав VIII группы – Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt – условно разделяют на 2 подгруппы: элементы подгруппы железа (Fe, Co, Ni) и элементы подгруппы платины (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt).

Железо – металл серебристо-белого цвета, кобальт и никель – металлы серовато-белого цвета. Для железа характерны 4 модификации, для кобальта – две, для никеля – одна, в зависимости от структуры кристаллической решетки и температуры, до которой нагревают эти металлы.

Выделяют α- (объемно-центрированная кристаллическая решетка, характерны ферромагнитные свойства, T<910C), β- (объемно-центрированная кристаллическая решетка, характерны парамагнитные свойства, T=769C), γ- (кубическая гранецентрированная кристаллическая решетка, T=769-910 C), и δ- железо (кубическая объемно-центрированная кристаллическая решетка, T=1400C). Для железа характерны, ковкость, пластичность и тугоплавкость.

Различают α- (гексагональная кристаллическая решетка, T<427C) и β-модификации кобальта (кубическая гранецентрированная кристаллическая решетка T>427C). Для кобальта характерны, ковкость и тягучесть.

Для никеля характерна кубическая гранецентрированная кристаллическая решетка. В отличие от железа и кобальта, магнитные свойства никеля значительно ниже.

Элементы подгруппы платины, в зависимости от значений их плотности, разделяют на легкие (Ru, Rh, Pd) и тяжелые (Os, Ir, Pt), для них характерны серовато-белый цвет, тугоплавкость, твердость, хрупкость и высокая плотность.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1