Как поступить
в Онлайн-школу и получить аттестат?

Подробно расскажем о том, как перевестись на дистанционный формат обучения, как устроены онлайн-уроки и учебный процесс, как улучшить успеваемость и повысить мотивацию!

Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных

Конспект урока: Металлическая химическая связь. Водородная химическая связь

Строение вещества

Металлическая химическая связь

План урока

  • Металлическая связь.
  • Физические свойства металлов.
  • Сплавы.

Цели урока

  • Знать понятия: «металлическая связь», «электронный газ», «теплопроводность», «металлический блеск», «сплавы»,  «чугун», «сталь», «бронзы», «латунь», «мельхиоры».
  • Уметь: отличать металлы от неметаллов, характеризовать модели строения атомов натрия и магния.

Разминка

 

Как внешне выглядят металлы, без труда ответит каждый, даже незнакомый с химией. От большинства других веществ их легко отличить по характерному металлическому блеску. В отличии от неметаллов, они хорошо проводят электричество и тепло — достаточно вспомнить, чем может закончиться прикосновение к горячей кастрюле или сковороде. Все металлы, кроме ртути, при комнатной температуре находятся в твердом состоянии.  Эти свойства металлов связаны с наличием в них особого вида химической связи. Такой тип химической связи называют металлической связью.

 

Металлическая связь


Металлическая связь  —  это связь между положительными ионами в кристалле металла, которую осуществляют обобществленные валентные электроны («электронный газ»).


Схема 1.  Строение кристалла металла Схема 1.  Строение кристалла металла

Образование металлической связи можно объяснить тем, что атомы металлов характеризуются:

 

• небольшим числом валентных электронов при большом числе свободных валентных орбиталей;

• сравнительно большими радиусами атомов;

• низкой энергией ионизации.

 

Поэтому атомы металлов легко превращаются в положительные ионы как при взаимодействии с атомами неметаллов, так и при образовании металлического кристалла. Освободившиеся электроны свободно перемещаются по всеми кристаллу и осуществляют связь между ионами.

 

Металлическая связь определяет и особое кристаллическое строение металлов и сплавов — металлическую кристаллическую решётку, в узлах которой расположены ион-атомы. 


Упражнение 1

 

1.   Электронная конфигурация атома металла

 

1) 1s2                             

2) 1s22s22p63s2          

3) 1s22s22p5

4) 1s22s22p63s23p2

 

2. Укажите верное суждение. Металлические свойства обусловлены: 

 

А) сравнительно большими радиусами атомов металлов; 

Б) большим числом свободных орбиталей в атомах металлов.

 

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

 

3. В узлах металлической кристаллической решетки могут располагаться:

 

1) только атомы металлов;

2) электроны;

3) отрицательно заряженные ионы металлов;

4) положительно заряженные ионы металлов;

 

4. Высокая электро- и теплопроводность металлов обусловлена:

 

1) наличием положительно заряженных ионов металлов;

2) наличием отрицательно заряженных ионов металлов;

3) наличием электронов, обладающих большой свободой движения;

4) наличием нейтральных атомов металлов.


Физические свойства металлов

 

Металлическая связь обусловливает важнейшие физические свойства металлов: пластичность, электропроводность, теплопроводность, металлический блеск.

 

Пластичность — это способность металлов изменять форму при ударе, прокатываться в тонкие листы и вытягиваться в проволоку. При этом происходит смещение атомов и ионов кристаллической решетки, однако связи между ними не разрываются, так как соответственно перемещаются и электроны, образующие связь. Пластичность металлов уменьшается в ряду Au, Ag, Си, Sn, Pb, Zn, Fe. Золото, например, можно прокатывать в листы толщиной до 0,003 мм, которые используют для золочения.

 

Высокая электропроводность металлов объясняется присутствием свободных электронов, которые под влиянием даже небольшой разности потенциалов перемещаются от отрицательного полюса к положительному. С повышением температуры колебания ионов и атомов металлов усиливаются, что затрудняет движение электронов и тем самым приводит к уменьшению электропроводности. При низких же температурах колебательное движение ионов и атомов, наоборот, сильно уменьшается, и электропроводность возрастает. Вблизи абсолютного нуля электрическое сопротивление у металлов практически отсутствует. Лучший проводник электричества — серебро, за ним идут медь, золото, алюминий, железо. Также изменяется и теплопроводность металлов, которая вызвана как высокой подвижностью свободных электронов, так и колебательным движением ионов, благодаря чему происходит быстрое выравнивание температуры в массе металла. Металлический блеск тоже связан с наличием свободных электронов.

 

Из других физических свойств металлов наибольший практический интерес представляют плотность, температура плавления и твердость. Самый легкий из металлов — литий (плотность 0,53 г/см3), самый тяжелый — осмий (22,6 г/см3). Металлы с плотностью меньше 5 г/см3 называются легкими, остальные — тяжелыми. Температуры плавления металлов различаются очень сильно: цезий и галлий можно расплавить теплом ладоней, а температура плавления вольфрама +3410° С. При обычных условиях единственный жидкий металл — ртуть. В парообразном состоянии все металлы одноатомны, их кристаллическая решетка разрушается.

 

Металлы различаются по твердости . Самый твердый из них — хром — режет стекло, а самые мягкие — калий, рубидий и цезий — легко режутся ножом. Прочность, температура плавления и твердость зависят от прочности металлической связи. Она особенно велика у тяжелых металлов.


Упражнение 2

 

1.   Наиболее пластичные металлы:

 

1) Ag, Au, Сu      3) Pb, Sn, Zn

2) Fe, Cr, Ni     4) Al, Ag, Cr

 

2.   Наиболее электропроводные металлы:

 

1) Zn, Fe, Cu    3) Ag, Fe, Na

2) Al, Ca, Cr    4) Al, Ag, Cu

 

3.   Наименьшую электропроводность имеет:

 

1) алюминий    3) медь

2) золото          4) свинец


Сплавы


Сплавы  — это системы, которые состоят из двух или больше металлов и неметаллов, имеют характерные свойства металлов. Получают кристаллизацией расплавов, а также методом спекания (порошковая металлургия) и другими методами. 


Сплавы представляют собой или смеси (кристаллически неоднородные), или химические соединения (кристаллически однородны), или твердые растворы. 

 

В металлургии железо и все его сплавы выделяют в одну группу под название черные металлы ; остальные металлы и их сплавы имеют техническое название цветные металлы .


Чугун — сплав железа с углеродом (обычно больше 2%), который содержит примеси Si, Mn, Р и S (нелегированный чугун). Легированный чугун может  содержать  дополнительно  легирующие  элементы (Cr, Ni, Mo, Сu, Аl, более 2% Mn, более 4% Si). Широко применяется в машиностроении.


Сталь — сплав железа с углеродом, с при­месями марганца, кремния, серы, фосфо­ра. Обычная углеродная сталь содержит С - 0,05-1,5%, Мn - 0,1-1%, Si до 0,4%, S до 0,08%, Р до 0,1%. При большем содержании примесей или при добавке других специаль­ных примесей сталь называется легирован­ной. Легирующие элементы: Cr, Ni, Мn, Сu, W, Mo, V, С, Ti, Nb, Al, Zr, Та. Легированные стали имеют высокие механические и химические свойства. Из них изготавливают детали машин, инструменты, резцы, штам­пы и т. д. Нержавеющие стали, которые со­держат до 12% хрома, стойкие против кор­розии в атмосфере, в кислотах, щелочах, растворах солей. Добавление в сталь хрома, кремния и алюминия делает ее жаропроч­ной, а насыщение поверхностного слоя стали азотом (азотирование) резко увеличивает из­носостойкость стальных изделий. Сталь из­готовляют из чугуна путем частичного уда­ления из него углерода окислением; этот спо­соб получил наибольшее распространение в современной металлургии. Второй спо­соб получения заключается в восстановле­нии железа из железняка и введении в него необходимого количества углерода и других примесей.


Бронзы  — сплавы на основе меди, имеют высокие механические свойства. Подшип­никовая бронза содержит 89,5% Сu, 10% Sn, 0,5% Pb; бронза для шестерен содержит 90% Сu и 10% Sn. Бронзы применяются для изго­товления деталей машин, художественных изделий и др.


Латунь — Сплавы меди с цинком (60-90% Сu и 40-10% Zn). Легирующими компонен­тами являются Al, Si, Pb, Mn, Sn, Fe и др. Латунь имеет высокие механические свойства и хорошо противостоит коррозии в атмосфер­ных условиях. Латунь применяют для изго­товления разных металлических деталей, в строительстве морских судов, самолетов, приборов, химической аппаратуры.


Мельхиоры — cплавы меди (основа 18-30% Сu) главным образом с Ni (5-30%), с до­бавками Fe, Мn. Стойкие к коррозии. Приме­няют для изготовления монет, деталей точ­ной механики, медицинского инструмента, столовой посуды и других изделий.


Упражнение 3

 

1. Металл — составная часть тугоплавких сплавов:

 

1) никель           3) медь

2) вольфрам    4) алюминий

 

2. Входит в состав сплава, используемого при изготовлении имплантатов:

 

1) платина          3) цинк

2)   серебро      4) вольфрам

 

3. Используют при изготовлении зеркал:

 

1) медь             3) серебро

2) бронза       4) золото

 

4. Материал, из которого изготовлен «Медный всадник»:

 

1) медь         3) чугун

2)  бронза   4) сталь


Контрольные вопросы

 

  1. Что такое сплавы?
  2. Какие сплавы относятся к чёрным, а какие — к цветным?
  3. Какая связь называется металлической?
  4. Сравните металлическую  связь  с ионной связью.
  5. Что такое легирующие элементы?
  6. Что такое бронза?
  7. Что такое латунь?
  8. Для каких целей применяют латунь?
  9. Что такое мельхиор?
  10. Для каких целей применяют мельхиор?
  11. Что такое дюралюминий?
  12. Для каких целей применяют дюралюминий?


Ответы

 

Упражнение 1

 

1 – 2;

2 – 3;

3 – 4;

4 – 3.

 

Упражнение 2

 

1 – 1;

2 – 4;

3 – 4.

 

Упражнение 3

 

1 – 2; 

2 – 1; 

3 – 3;

4 – 2.


Предыдущий урок
Неметаллы
Неметаллы
Следующий урок
Ковалентная химическая связь
Строение вещества
  • Интернет как глобальная информационная система
  • Принципы русской пунктуации

    Русский язык

  • Обратные тригонометрические функции

    Алгебра

Зарегистрируйся, чтобы присоединиться к обсуждению урока

Добавьте свой отзыв об уроке, войдя на платфому или зарегистрировавшись.

Отзывы об уроке:
Пока никто не оставил отзыв об этом уроке