I. Характеристика химических элементов металлов.

Общие химические свойства металлов

(Билет №9, вопрос 1)

Цель: систематизировать и обобщить знания о металлах как химических элементах и простых веществах; уметь давать характеристику химических элементов металлов по положению в периодической системе и строению атомов; знать строение, свойства, способы получения и применение простых веществ металлов; уметь записывать уравнения реакций.

I. Характеристика химических элементов металлов.

1. Положение в периодической системе.

I II III IV V VI VII VIII

1 Н He

2 Li B F

4 металлы неметаллы

5 металлические свойства усиливаются

6 At

7 Fr

Металлы в периодической системе занимают левый нижний угол. Металлы расположены в I-III группах (кроме Н и В), в остальных группах в главных подгруппах – в конце и полностью составляют побочные подгруппы. В периодах металлы расположены в начале малых периодов, а в больших периодах – в четных рядах и начале нечетных.

2. Строение атомов


 

 


Для главных подгрупп Na +11 ) ) ) 1s22s22p63s1 s-элемент 2 8 1 Mg +12 ) ) ) 1s22s22p63s2 s-элемент 2 8 2 Al +13 ) ) ) 1s22s22p63s23p1 p-элемент 2 8 3 Для побочных подгрупп Fe +26 ) ) ) ) 1s22s22p63s23p63d64s2 2 8 14 2d – элемент Cu +29 ) ) ) ) 1s22s22p63s23p63d104s1 2 8 18 1d элемент + все f-элементы

На внешнем слое от 1 до 3, исключение металлы IV-VII групп главных подгрупп.

3. Окислительно – восстановительные свойства.

а) Ме0 n Me+n (окисление) Металлы главных подгрупп отдают электроны только с

внешнего слоя, а элементы побочных подгрупп- с послед-

восстановитель него и предпоследнего слоев, т.к. у них больше валентные

возможности.

б) возможные степени окисления металлов:

0, +1, +2, +3 низшая

степень окисления Ме

+4, +5, +6, +7, +8 высшая

в) изменение восстановительных свойств металлов:

В периоде восстановительные свойства Ме уменьшаются, т.к. увеличивается заряд ядра, увели- чивается число электронов на внешнем слое, частично стягивается Ra (радиус атома).

В главных подгруппах восстановительные свойства металлов увеличиваются, т. к. увеличива- ется Ra.

г) соединения металлов:

степень окисления +1, +2 Ме2О основные МеОН основания

Ме МеО оксиды Ме(ОН)2

степень окисления +3 Ме2О3 амфотерный Ме(ОН)3 амфотерное

оксид основание

Летучих водородных соединений не образуют, но с водородом образуют твердые вещества – гидриды.

II.Характеристика простых веществ – металлов.

1. Строение молекулы (тип связи, тип кристаллической решетки), физические свойства.

а) молекулы Ме одноатомны. Они имеют металлическую связь и металлическую кристаллическую решетку.

атомы В узлах металлической кристаллической

решетки расположены положительно заря-

положительные ионы женные ионы и нейтральные атомы, а меж-

электроны ду ними перемещаются относительно сво-

бодные электроны. Связь, которую осуществляют эти относительно свободные электроны между ионами металла, образующих металлическую кристаллическую решетку, называется металлической.

б) изменение физических свойств.

В периоде твердость, t0 плавления, t0 кипения увеличиваются (причина – увеличение числа электронов на последнем слое, увеличение порядкового номера, частичное уменьшение Ra).

В группе, главной подгруппе эти свойства уменьшаются, так как увеличивается Ra.

в) по физическим свойствам Ме – твердые вещества (кроме ртути), хорошие проводники элект-ричества и теплоты. Это обусловлено наличием в металлической кристаллической решетке сво-

бодно перемещающихся электронов, которые в электрическом поле приобретают направленное движение. Наибольшей электропроводностью обладают Ag и Cu, за ними Au, Al, Fe.

г) по плотности: легкие (<5гсм3) и тяжелые (>5гсм3). Самый легкий литий Li, а самый тяжелый – осмий Os;

д) разнообразны температуры кипения и плавления: самый легкоплавкий металл – ртуть Hg, а самый тугоплавкий – вольфрам W;

е) металлы пластичны и обладают хорошей ковкостью, что объясняется особенностью металли-

ческой связи и строением кристаллической решетки. Пластичность уменьшается в ряду:

Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe.

ж) металлы отличаются по твердости. Самый твердый – хром Cr (режет стекло), а самые мягкие-

K, Rb, Cs (режутся ножом).

2. Химические свойства металлов

Восстановительные свойства металлов проявляются в реакциях:

а) с неметаллами

2Pb + O2 2PbO Pb + S PbS

б) металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, реагируют с растворами кислот

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 Mg + H2SO4(р-р) = MgSO4 + H2

в) реакция с водой, приводящая к образованию щелочи, характерна для щелочных и щелочно-зе-

мельных металлов

2K + 2H2O 2KOH + H2 Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2

г) в реакцию замещения с солями металлы вступают в соответствии с рядом напряжений

2AlCl3 + 3Ba 3BaCl2 + 2Al

Описанные реакции металлов как с простыми, так и со сложными веществами относятся к окислительно-восстановительным.

3.Генетический ряд металлов

+ О2 + Н20 + кислота

Ме оксид мет гидроксид мет(основание) соль (для щелочных и щелочно-земельных металлов)

 

+ О2 + кислота + щелочь

Ме оксид мет. соль гидроксид (основание) или для нерастворимых оксидов и

Ме соль гидроксид (основание) оксид мет. гидроксидов