Vorbereitet von einem Studenten im ersten Jahr

Gruppen Mts-15

Nikolaenko Daria

Hierbei handelt es sich um eine Gruppe von Elementen in Form einfacher Stoffe mit charakteristischen metallischen Eigenschaften wie hoher thermischer und elektrischer Leitfähigkeit, positivem Temperaturkoeffizienten des Widerstands, hoher Duktilität, Formbarkeit und metallischem Glanz.

Metalle sind eines der am häufigsten verwendeten Materialien der Zivilisation fast während ihrer gesamten Geschichte.

Zu den 118 bisher entdeckten chemischen Elementen (nicht alle davon sind offiziell anerkannt) zählen zu den Metallen:

6 Elemente der Alkalimetallgruppe:

4 in der Gruppe der Erdalkalimetalle:

und auch außerhalb bestimmter Gruppen

Ausruhen

40 in der Übergangsmetallgruppe:

• - Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn;
• - Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd;
• - La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg;
• - Ac, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, Ds, Rg, Cn;

7 in der Gruppe der Leichtmetalle: Al, Ga, In, Sn, Tl, Pb, Bi

7 in der Gruppe der Halbmetalle: B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po

14 in der Gruppe Lanthanide + Lanthan (La):

Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu

14 in der Gruppe Actiniden (physikalische Eigenschaften wurden nicht für alle Elemente untersucht) + Actinium (Ac):

Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr.

In der Natur sein

• Die meisten Metalle kommen in der Natur in Form von Erzen und Verbindungen vor. Sie bilden Oxide, Sulfide, Carbonate und andere chemische Verbindungen. Um reine Metalle und ihre weitere Verwendung zu erhalten, ist es notwendig, sie aus Erzen zu isolieren und eine Reinigung durchzuführen. Bei Bedarf werden Legierungen und andere Bearbeitungen von Metallen durchgeführt. Die Wissenschaft der Metallurgie untersucht dies. Die Metallurgie unterscheidet Erze aus Eisenmetallen (basierend auf Eisen) und Nichteisenmetallen (sie enthalten kein Eisen, insgesamt etwa 70 Elemente). Auch Gold, Silber und Platin sind Edelmetalle. Darüber hinaus kommen sie in geringen Mengen im Meerwasser und in lebenden Organismen vor (und spielen eine wichtige Rolle).

• Es ist bekannt, dass der menschliche Körper zu 3 % aus Metallen besteht. Der Körper enthält das meiste Kalzium (in den Knochen) und Natrium, das als Elektrolyt in der Interzellularflüssigkeit und im Zytoplasma fungiert. Magnesium reichert sich in den Muskeln und im Nervensystem an, Kupfer in der Leber, Eisen im Blut.

Geschichte der Entwicklung von Ideen über Metalle

• Die Bekanntschaft des Menschen mit Metallen begann mit Gold, Silber und Kupfer, also mit Metallen, die in freiem Zustand auf der Erdoberfläche vorkommen; Anschließend kamen Metalle hinzu, die in der Natur weit verbreitet sind und sich leicht aus ihren Verbindungen isolieren lassen: Zinn, Blei, Eisen und Quecksilber. Diese sieben Metalle waren der Menschheit schon in der Antike bekannt. Unter den altägyptischen Artefakten gibt es Gold- und Kupfergegenstände, die einigen Quellen zufolge aus einer Zeit stammen, die 3000–4000 Jahre von der Gegenwart entfernt liegt. e.

Physikalische Eigenschaften von Metallen

• Alle Metalle (außer Quecksilber und bedingt Francium) liegen unter normalen Bedingungen in festem Zustand vor, weisen jedoch unterschiedliche Härten auf. Die folgende Tabelle zeigt die Härte einiger Metalle auf der Mohs-Skala.
• Alle Metalle leiten Elektrizität gut; Dies ist auf das Vorhandensein beweglicher Elektronen in ihren Kristallgittern zurückzuführen, die sich unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes bewegen. Silber, Kupfer und Aluminium haben die höchste elektrische Leitfähigkeit; Aus diesem Grund werden die beiden letztgenannten Metalle am häufigsten als Drahtmaterialien verwendet.
• Die geringste Wärmeleitfähigkeit weisen Wismut und Quecksilber auf.
• Die Farbe der meisten Metalle ist ungefähr gleich – hellgrau mit einem bläulichen Farbton. Gold, Kupfer und Cäsium sind jeweils gelb, rot und hellgelb.

Chemische Eigenschaften von Metallen

Auf der äußeren elektronischen Ebene verfügen die meisten Metalle über eine geringe Anzahl an Elektronen (1-3), daher wirken sie bei den meisten Reaktionen als Reduktionsmittel (das heißt, sie „spenden“ ihre Elektronen).

Legieren

Hierbei werden zusätzliche Elemente in die Schmelze eingebracht, die die mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften des Grundmaterials verändern.

Elektronische Struktur

• Für eine genauere Beschreibung der elektronischen Eigenschaften von Metallen ist die Verwendung der Quantenmechanik erforderlich. In allen Festkörpern mit ausreichender Symmetrie überlappen sich die Energieniveaus der Elektronen einzelner Atome und bilden erlaubte Bänder, und das von Valenzelektronen gebildete Band wird Valenzband genannt. Die schwache Bindung der Valenzelektronen in Metallen führt dazu, dass das Valenzband in Metallen sehr breit ist und nicht alle Valenzelektronen ausreichen, um es vollständig zu füllen.

• Das grundlegende Merkmal einer solchen teilweise gefüllten Zone besteht darin, dass bereits bei einer minimalen angelegten Spannung eine Umlagerung der Valenzelektronen in der Probe beginnt, d. h. ein elektrischer Strom fließt.

• Die gleiche hohe Elektronenbeweglichkeit führt zu einer hohen Wärmeleitfähigkeit sowie der Fähigkeit, elektromagnetische Strahlung spiegelnd zu reflektieren (was Metallen ihren charakteristischen Glanz verleiht).

Vortrag für eine Chemiestunde zum Thema „Metalle“, Klasse 11. UMK Gabrielyan O.S. Grundstufe Städtische Bildungseinrichtung „Volokolamsk-Sekundarschule 2 von Wolokolamsk, Gebiet Moskau“ Autorin Koljadkina Irina Viktorowna, Chemielehrerin

Ar Argon 1818 K-Kr Krypton 36 3 Beryllium 4 F Fluor 9 O Sauerstoff 8 N Stickstoff 7 C Kohlenstoff 6 B Bor 5 NеNе Neon 10 Scandium Sc 21 Titan Ti 22 Vanadium V 2323 Chrom Cr 2424 Mangan 2525 MnMn Eisen 2626 Fe Kobalt 2727 Co Nickel 2828 Ni Zink 30 Zn Kupfer 2929 Cu Cuge Deutschland 32 Ga Gallium 31 Bromin 35 Se Selen 34 als Arsen 33 SR Strontium 38 Rb Rubidium 37 y 39 yttrium ruthenium 44 ru Rhodium 45 Rh -Palladium 46 PD Technetium 43 TC Molyb 42 MO Niobium 41 NB Zircon 42 zdden 42 MO Niobium 41 NB Zircon 40 Zr. Silber 47 AgIn Indium 49 Sb Antimon 51 Sn Zinn 50 TeTe Tellur 52 I 53 Jod Ba Barium 56 Cs Cäsium 55 La 57 Lanthan * Hafnium 72 Hf Tantal 73 Ta Wolfram 74 W Rhenium 75 Re Osmium 76 OsOsidium 77 Ir Platin 78 PtPt Quecksilber 80 Hg Gold 79 Au Au TITI Thallium 81 Rho Polonium 84 BiBi Wismut 83 Pb Blei 82 At 85 Astat Rn Radon 86 RaRa Radium 88 Fr Francium 87 Ac 89 Actinium ** Bohrium 107 Bh Seaborgium 106 Sg Rutherfordium 104 Rf Dubnium 105 Db Hassium 108 Hs Meitnerium 1 09 MtMt Perioden RO 4 RH R2O7R2O7 RO 3 RH 2 R2O5R2O5 RH 3 RO 2 RH 4 R2O3R2O3 ROR2OR2O Höhere Oxide von LVS

Metallatome haben eine kleine Anzahl von Elektronen in der äußeren Elektronenschicht. - Metallatome geben Valenzelektronen ab und werden zu Kationen. - Metallatome sind durch eine Metallbindung miteinander verbunden. - Metallatome, die durch eine Metallbindung miteinander verbunden sind, bilden einfache Substanzen mit einem Metallkristallgitter M 0 ne M n+ Atom Kation Wir wissen, dass...

Metallverbindung

Metallverbindung

Metallverbindung

Metallverbindung

Härte Aus der Stärke der Metallbindung (Anzahl der an der Bindungsbildung beteiligten Elektronen) W, Cr Schmelzpunkt Aus der Stärke der Metallbindung (Anzahl der an der Bindungsbildung beteiligten Elektronen) Niedrigschmelzend: Cs, Na, Sn Hochschmelzend: Cu, Fe, W Physikalische Eigenschaften von Metallen Wie werden die Eigenschaften bestimmt? Welche Metalle sind am stärksten ausgeprägt?

Chemische Eigenschaften von Metallen Me nicht Me H2OH2O Metalloxide Säuren Cl 2 0 + Na 0 O 2 + Al H 2 O + Na Al + Fe 2 O 3 + ? 2Na + Cl 2 2 NaCl ?? 4Al + 3O 2 2Al 2 O 3 ? 2Na+2H 2 O2NaOH+H 2 Al + Fe 2 O 3 Al 2 O 3 + Fe Salze O2O2 Zn+HCl Fe+CuCl 2 weitere Details?? Zn + HCL ZnCl 2 + H 2 Fe + CuCl 2 FeCl 2 + Cu

Bei der Wechselwirkung mit Sauerstoff können Metalle Produkte unterschiedlicher Zusammensetzung bilden: Oxide (basisch und amphoter) sowie Peroxide: Zum Beispiel 2Na + O 2 = Na 2 O 2 (Natriumperoxid) Merkmale chemischer Reaktionen von Metallen: Wechselwirkung von Metalle mit Wasser, wenn das Metall Alkali, Erdalkali oder Aluminium ist: M + H 2 O M(OH) n + H 2 Wechselwirkung von Metallen mit Wasser, wenn das Metall in der elektrochemischen Spannungsreihe von Mangan bis Blei liegt (inkl.) : t M + H 2 O M x O y + H 2 Wechselwirkung von Metallen mit Wasser, wenn das Metall in der elektrochemischen Spannungsreihe nach Wasserstoff steht: M + H 2 O

1) Das Metall muss in der elektrochemischen Spannungsreihe links von Wasserstoff liegen. Wechselwirkung von Metallen mit Säuren M + H m Ac M x Ac y + H 2 2) Es wird nicht empfohlen, Alkalimetalle für Reaktionen zu verwenden, weil sie reagieren zunächst mit Wasser. 3) Als Ergebnis der Reaktion sollte ein lösliches Salz gebildet werden, weil Andernfalls wird das Metall mit Sedimenten bedeckt und die Säure kann nicht mehr zum Metall gelangen. 4) Salpetersäure und konzentrierte Schwefelsäure interagieren auf besondere Weise mit Metallen.

1) Das Metall muss in der elektrochemischen Spannungsreihe links von dem das Salz bildenden Metall liegen. Wechselwirkung von Metallen mit Salzlösungen M + M / x Ac y M x Ac y + M / 2) Es wird nicht empfohlen, Alkalimetalle für Reaktionen zu verwenden, weil sie reagieren zunächst mit Wasser. 3) Als Ergebnis der Reaktion sollte ein lösliches Salz gebildet werden, weil Andernfalls wird das Metall mit Sediment bedeckt und der Zugang der Salzlösung zum Metall wird verhindert.

Allgemeine Methoden zur Metallgewinnung - Pyrometallurgie - Herstellung von Metallen und Legierungen unter dem Einfluss hoher Temperaturen. - Hydrometallurgie – Gewinnung von Metallen aus wässrigen Lösungen. - Elektrometallurgie – Herstellung von Metallen unter Einfluss von elektrischem Strom.

Allgemeine Methoden zur Gewinnung von Metallen Hydrometallurgie Stufe 1: Auflösung unlöslicher Mineralien, die Metalle enthalten, in Säure: CuS + 2HCl = CuCl 2 + H 2 S Stufe 2: Verdrängung von Metallen aus Lösungen ihrer Salze durch aktivere Metalle: CuCl 2 + Fe = FeCl 2 + Cu

Chemisch Elektrochemisch 4Fe + 6H 2 O + 3O 2 = 4Fe(OH) 3 Korrosion von Eisen und Rostbildung Korrosion von Eisen in Kontakt mit Kupfer und in einer Salzsäurelösung: Kathode 2H e = H 2 Anode Fe e = Fe 0 Korrosion von Metallen Die spontane Zerstörung metallischer Werkstoffe, die unter dem Einfluss der Umwelt auftritt, wird als Korrosion bezeichnet.

Liste der verwendeten Literatur 1. O.S. Gabrielyan. Lehrbuch für allgemeinbildende Einrichtungen. CHEMIE. Ein Grundniveau von. Klasse 11. – M.: Bustard, O. S. Gabrielyan, A. V. Yashukova. Chemie. Klasse 11. Ein Grundniveau von. Toolkit. – M.: Bustard, O. S. Gabrielyan, I. G. Ostroumov. Chemie 11. Klasse: Lehrerhandbuch. – M.: Bustard, 2005 Verwendete Internetressourcen

Folie 1

Folie 2

Folie 3

Was Sie lernen werden (Themenstudienplan) Physikalische Eigenschaften von Metallen. Chemische Eigenschaften von Metallen. Metalle in unserem Leben. Metallverbindung. Korrosion von Metallen Methoden zur Gewinnung von Metallen. Elektrolyse. Anwendung von Metallen und Legierungen. Eigenschaften basischer Oxide und Basen.

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Allgemeine physikalische Eigenschaften von Metallen Plastizität – die Fähigkeit, beim Aufprall seine Form zu ändern, zu dünnen Blechen gerollt zu werden, zu Draht gezogen zu werden. Elektrische Leitfähigkeit – beim Erhitzen nimmt sie ab (Vibrationen von Ionen. Die physikalischen Eigenschaften werden durch die besondere Struktur des Kristallgitters erklärt (freie Elektronen – „Elektronengas“), die Bewegung der Elektronen wird behindert) Wärmeleitfähigkeit – das Muster ist das gleiche . Durch die Bewegung freier Elektronen kommt es zu einem schnellen Temperaturausgleich in der Metallmasse. Metallischer Glanz – reflektiert Lichtstrahlen gut. Dichte – das leichteste Lithium, das schwerste – Osmium. Schmelzpunkt C – Cäsium (28,6), Gallium (30) – schmilzt in der Handfläche, Wolfram (3410). Härte – das härteste – Chrom (schneidet Glas), das weichste - Kalium, Rubidium, Cäsium (leicht mit einem Messer zu schneiden).

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Allgemeine chemische Eigenschaften von Metallen Starke Reduktionsmittel Mit einfachen Stoffen Mit Sauerstoff (Oxide, Peroxide, Superoxide) Mit Halogenen (Fluoride, Chloride, Bromide, Jodide) Mit Stickstoff (Nitride) Mit Phosphor (Phosphide) Mit Wasserstoff (Hydride) Mit komplexen Stoffen Mit Säuren: ME + Säure = Salz + Wasserstoff (nehmen Sie keine Salpeter- und Schwefelsäure, Metalle nach Wasserstoff in der Reihe der Metallspannungen) 2. Mit Wasser a) aktive Metalle - Hydroxide und Wasserstoff b) mittelaktive Metalle - Oxide und Wasserstoff ( beim Erhitzen) c) inaktive Metalle – reagieren nicht 3. Bei Salzen – ein aktiveres Metall verdrängt ein weniger aktives aus seinem Salz

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Elektrolyse Elektrolyse ist der Redoxprozess, der an den Elektroden auftritt, wenn ein elektrischer Gleichstrom durch Lösungen oder Schmelzen von Elektrolyten fließt. An einer negativ geladenen Elektrode – Kathode – findet eine elektrochemische Reduktion von Partikeln (Atome, Moleküle, Kationen) statt, und an einer positiv geladenen Elektrode – Anode – findet eine elektrochemische Oxidation von Partikeln (Atome, Moleküle, Anionen) statt.

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Korrosion von Metallen Die Zerstörung von Metallen und Legierungen unter dem Einfluss der Umwelt wird als Korrosion bezeichnet. Korrosion kann chemisch (die Wechselwirkung von Metallen mit trockenen Gasen) und elektrochemisch (alle Fälle von Korrosion in Gegenwart von Wasser oder Elektrolyt) sein. Das Wesen der Korrosion Neben chemischen Prozessen (Elektronenfreisetzung) treten auch elektrische Prozesse (Elektronenübertragung) auf. Von den beiden Metallen korrodiert das aktivere. Je weiter die Metalle in der elektrochemischen Spannungsreihe der Metalle voneinander entfernt sind, desto größer ist die Korrosionsrate.

Boldyreva Anastasia

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Folienunterschriften:

Metals Municipal Educational Institution „Kirishi Secondary School No. 8“ Abgeschlossen von: Schülerin der 9. Klasse A. Boldyreva Betreuer: Chemielehrer L.N. Babkina, Kirishi, 2007

Metalle sind chemische Elemente, die im freien Zustand einfache Stoffe mit metallischen Bindungen bilden. M.V. Lomonosov - Metalle „ein leichter Körper, der geschmiedet werden kann“ Was sind Metalle Ba Cr K Li

Die Rolle von Metallen im menschlichen Leben und in der Gesellschaft. In der Antike waren dem Menschen nur 7 Metalle bekannt: Gold (Au), Silber (Ag), Kupfer (Cu), Zinn (Sn), Blei (Pb), Eisen (Fe) und Quecksilber (Hg). Zunächst lernte der Mensch Metalle kennen, die in natürlicher Form vorkommen – Gold, Silber und Kupfer. Der Rest der Metalle entstand, nachdem der Mensch lernte, sie mithilfe von Feuer aus Erzen zu gewinnen. Steinzeit → Kupferzeit → Bronzezeit → Eisenzeit.

Münzen wurden aus Silber, Gold und Kupfer geprägt. 1. Silbermünze mit dem Bild der Göttin Athene und einer Eule. 2. Goldmünze mit dem Bild von Alexander dem Großen und dem Gott Zeus. 3. Kupfermünze in Form eines Delphins. Denkmäler und Statuen werden aus Metallen und deren Legierungen hergestellt. Zarenkanone (Bronze) Zarenglocke (Bronze) Statue des Koloss von Rhodos (Bronze)

Das Material, aus dem die Cheops-Pyramide gebaut ist, besteht aus Stein und Kupfer.

In der Natur sein

Die meisten Chemikalien sind Metalle. Die Grenze zwischen Metallen und Nichtmetallen ist bedingt. B Si-Nichtmetalle als solche Metalle

Metalle Übergangselement Nichtmetalle Basisches Amphotersäureoxid Oxidoxid Base Amphotersäurehydroxid Na Al S Na 2 O Al 2 O 3 SO 3 NaOH Al(OH) 3 H 2 SO 4

Das Muster der Veränderungen der Eigenschaften von Metallen in einer Gruppe. Die Ladung des Kerns nimmt mit zunehmender Seriennummer zu. R nimmt mit zunehmender Anzahl der Energieniveaus zu. Die Anzahl der Elektronen in der letzten Ebene ist konstant. Die Fähigkeit, Elektronen abzugeben, nimmt zu. Reduzierungsfähigkeiten und metallische Eigenschaften werden erhöht.

Das Muster der Veränderungen der Eigenschaften von Metallen in diesem Zeitraum. Die Ladung des Kerns nimmt mit zunehmender Seriennummer zu. R nimmt ab, da die Kernladung größer ist, steigt die Fähigkeit, Elektronen anzuziehen, wodurch die Elektronenhüllen kontrahiert werden. Die Anzahl der Elektronen in der äußeren Ebene nimmt mit zunehmender Gruppenzahl zu. Reduzierungsfähigkeiten und nichtmetallische Eigenschaften werden reduziert.

Physikalische Eigenschaften von Metallen. Alle Metalle haben gemeinsame physikalische Eigenschaften, da in allen Metallen eine metallische chemische Bindung und ein metallisches Kristallgitter bestehen.

Alle Metalle außer Quecksilber sind Feststoffe. Am weichsten ist Kalium, am härtesten ist Chrom

Duktiles Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe nimmt ab

Schmelzpunkt Niedrigschmelzendes feuerfestes Material Hg, Ga, Cs, In, Bi W, Mo, V, Cr

Dichte leicht schwer (Li – am leichtesten, (Osmium – am meisten K, Na, Mg), am schwersten Ir, Pb)

Einen metallischen Glanz haben

Alkalimetalle Übergangsmetalle Erdalkalimetalle Durch chemische Aktivität

Chemische Eigenschaften von Metallen Metalle sind in chemischen Reaktionen Reduktionsmittel und werden oxidiert M o – ne =M n+ Al, Be, Mg, Ca, Li, Na, K, Rb, Cs Die Reduktionsfähigkeit nimmt zu

Metalle werden aus ihren Verbindungen durch andere Metalle verdrängt N.N. Beketov - erstellte eine „Verschiebungsreihe“ (Prototyp der elektrochemischen Spannungsreihe von Metallen) Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb, (H), Cu, Hg, Ag, Pt, Au.

Wechselwirkung mit einfachen Substanzen Mit Elementen der Gruppe VII (unter normalen Bedingungen) 2Na + Cl 2 = 2 Na Cl - Mit Elementen der Gruppe VI (schwieriger) Mg + O 2 = 2Mg O Mit Elementen der Gruppe V (unter rauen Bedingungen) 3Ca + 2P = Ca 3 P2

Wechselwirkung mit komplexen Stoffen Mit Lösungen von Säuren (Metalle in der Spannungsreihe bis „H“) Zn + H 2 SO 4 = Zn S O 4 + H 2 Mit Lösungen von Metallsalzen in der Spannungsreihe rechts Zn + Pb(NO 3) 2 = Zn(NO 3) 2 + Pb C Wasser (aktiv) 2Na + 2H 2 O = 2Na OH + H 2 Die Reaktion findet statt, wenn eine lösliche Base gebildet wird.

Anwendung von Metallen, Maschinenbau, Medizin, Landwirtschaft, Herstellung von Legierungen, im Alltag, metallurgische Industrie

Gewinnung von Metallen Pyrometallurgische Methode – Reduktion mit Kohlenstoff, Kohlenmonoxid (II), Wasserstoff bei hoher Temperatur. Bei der aluminothermischen Methode handelt es sich um die Reduktion von Metallen mit Aluminium. Hydrometallurgische Methode – Gewinnung eines aktiveren Metalls aus Erz oder aus Lösungen Elektrolyse – Verwendung von elektrischem Strom aus Schmelzen oder Lösungen