Особенности строения атомов металлов укажите число электронов на последнем уровне

Особенности строения атомов металлов укажите число электронов на последнем уровне

FOR-DLE.ru — Всё для твоего DLE 😉
Привет, я Стас ! Я занимаюсь так называемой «вёрсткой» шаблонов под DataLife Engine.

На своем сайте я выкладываю уникальные, адаптивные, и качественные шаблоны. Все шаблоны проверяются на всех самых популярных браузерх.
Раньше я занимался простой вёрсткой одностраничных, новостных и т.п. шаблонов на HTML, Bootstrap. Однажды увидев сайты на DLE решил склеить пару шаблонов и выложить их в интернет. В итоге эта парочка шаблонов набрала неплохую популярность и хорошие отзывы, и я решил создать отдельный проект.
Кроме шаблонов я так же буду выкладывать полезную информацию для DataLife Engin и «статейки» для веб мастеров. Так же данный проект будет очень полезен для новичков и для тех, кто хочет правильно содержать свой сайт на DataLife Engine. Надеюсь моя работа вам понравится и вы поддержите этот проект. Как легко и удобно следить за обновлениями на сайте?
Достаточно просто зарегистрироваться на сайте, и уведомления о каждой новой публикации будут приходить на вашу электронную почту!

ПРОВЕРЬТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Упражнение 1. Каковы особенности строения атомов металлов? Атомы металлов характеризуются небольшим количеством электронов на внешнем энергетическом уровне (1—3 электрона) или большим радиусом атома.
Как в Периодической системе Д.И.Менделеева располагаются элементы-металлы? Элементы-металлы располагаются в IА и в IIА группах, кроме того, элементы-металлы А-групп расположены слева внизу от условной диагонали B — At, проведённой от бора к астату, а также к металлам относятся все элементы Б-групп.

Упражнение 2. Из приведённого перечня выпишите названия металлов, запишите символы этих элементов: олово, кадмий, мышьяк, иод, олово, теллур, барий, криптон, молибден, селен, ртуть, бериллий, бор.
Ответ: олово Sn, кадмий Cd, барий Ba, молибден Mo, ртуть Hg, бериллий Be.

Упражнение 3. Какая связь называется металлической? Металлическая связь — химическая связь в металлах и сплавах между ион-атомами, осуществляемая обобществлёнными электронами.
Как происходит её образование в простых веществах — металлах? Металлическая химическая связь образуется за счёт взаимодействия обобществлённых валентных электронов и ион-атомов в металлах и сплавах.

Упражнение 4. Как устроена кристаллическая решётка металлов? В узлах такой кристаллической решётки располагаются катионы металлов или атомы металлов, а скрепляется этот «каркас» электронами, свободно перемещающимися по всему кристаллу.

Упражнение 5. Какие физические свойства обусловлены общим для всех металлов типом кристаллической решётки? Электропроводность, теплопроводность, металлический блеск, пластичность.
Назовите области применения металлов, основанные на указанных вами физических свойствах.
Благодаря электропроводности серебро и золото применяется в производстве электроники, а медь и алюминий — для проводов ЛЭП. Благодаря теплопроводности медь и алюминий используют для производства радиаторов и теплообменников.
Багодаря металлическому блеску хром и серебро применяют для производства зеркал и декоративных покрытий.
Благодаря пластичности золото применяют в ювелирном деле, для декоративных покрытий (сусальное золото), железо для изготовления листов, труб, вытягивают проволоку и т. д.

ПРИМЕНИТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Упражнение 1. Сравните металлическую кристаллическую решётку с ионной, атомной и молекулярной кристаллическими решётками.

Тип решётки металлическая ионная атомная молекулярная
частицы в узлах атомы и ионы ионы атомы молекулы
тип связи

металлическая ионная ковалентная межмолекулярное взаимодействие

Упражнение 2. Определите атомные номера и названия элементов по следующим данным:
а) расположен в пятом периоде, IIА группе;
38 Sr стронций
б) имеет 23 электрона в электронной оболочке;
23V ванадий , поскольку общее количество электронов в электронной оболочке его атома равно атомному номеру 23
в) заряд ядра атома равен +29;
29Сu медь , поскольку значение заряда ядра его атома равно атомному номеру 29
г) в ядре его изотопа 65 Э содержится 35 нейтронов;
30Zn цинк , поскольку его атомный номер 30 (65-35=30)
д) электронная оболочка атома состоит из трёх электронных слоёв, на внешнем слое расположен один электрон.
30 Na натрий , поскольку расположен в 3 периоде (равно количеству электронных слоёв) и в I группе (1 валентный электрон) и имеет атомный номер 11

Упражнение 3. Какие свойства металлов использованы в образных выражениях «железный характер», «свинцовый кулак», «золотой характер», «серебряный дождь», «медный волос»?
Железный характер – твёрдость железа.
Свинцовый кулак – тяжелый свинец, поскольку имеет высокую плотность.
Золотой характер – красивый благородный металл золото.
Серебряный дождь – металлический блеск серебра.
Медный волос – цвет и пластичность меди.

Используйте дополнительную информацию и выразите мнение
Подготовьте сообщение из темы «Элементы-металлы в организме человека и их биологическая роль»;
Натрий, калий, кальций, магний, железо являются важными биогенными элементами: их соединения необходимы для существования и функционирования живых организмов.

Источник

Строение металлов

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 68.

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 68.

Металлы – твёрдые элементы, сплавы которых широко применяются в промышленности, строительстве и повседневной жизни. Пластичность, твёрдость, тепло- и электропроводность, а также способность к плавке и ковке обусловлены строением металлов.

Строение

Электронное строение атома металла включает:

  • положительно заряженное ядро;
  • отрицательно заряженные электроны.

Ядро состоит из протонов и нейтронов. Количество протонов, заряд ядра и число электронов соответствуют порядковому номеру металла в периодической таблице.

Электроны в металлических атомах расположены намного дальше от ядра, чем электроны неметаллов. Этим объясняется лёгкость отделения валентных электронов, поэтому металлы всегда являются восстановителями в химических реакциях.

Атомы всех металлов, за исключением ртути, образуют кристаллические решётки. Кристаллическая решётка состоит из повторяющихся комплексов атомов – элементарных кристаллических ячеек, которые бывают трёх видов. Их отличия описаны в таблице строения металлов.

Вид решётки

Характеристика

Примеры

Кубическая объёмно-центрированная (ОЦК)

Восемь ионов находятся по углам условного куба, один – в середине

Ионы располагаются в углах куба и в центре каждой грани. Центр куба свободен

Шестигранная призма. В углах и в центре между ними находятся ионы. Посередине призмы лежат ионы, образующие треугольник

Физические свойства

Металлы отличаются от неметаллов характерными физическими свойствами:

  • имеют металлический блеск;
  • проводят электрический ток и тепло;
  • не имеют запаха;
  • обладают серебристо-серым цветом (исключение – медь и золото).

Благодаря пластичности и плавке металлы могут образовывать сплавы – смеси химических элементов. Большую часть сплавов составляют металлы, остальное – случайные примеси и специально вводимые вещества. Сплавы отличаются высокой прочностью, упругостью, хрупкостью. Широко применяются сплавы на основе железа (чёрные металлы) и алюминия (цветные металлы).

Высокую электропроводность обуславливают свободные электроны, перемещающиеся по кристаллической решётке под действием электрических полей. При нагревании электропроводность уменьшается.

Классификация металлов приведена в таблице.

Источник

Конспект лекции по теме «Металлы — особенности строения атомов, способы получения и свойства» дисциплины ОУД.10 Химия, специальности Фармация, СПО

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Тема: Металлы, особенности строения атомов, способы

получения и свойства

1. Особенности строения атомов металлов.

2. Способы получения металлов.

3. Физические свойства металлов.

4. Химические свойства металлов.

1. Особенности строения атомов металлов

Более 80% известных элементов образуют простые вещества — металлы. К ним относятся s -элементы I и II групп (исключение — водород), все d и f — элементы, а также р-элементы III группы (кроме бора), IV группы (олово, свинец), V группы cурьма, висмут) и VI группы (полоний).

Особенности строения атомов металлов:

небольшое число электронов на внешнем энергетическом уровне (как правило, один-три электрона). Исключение — атомы р-элементов IV-VI групп;

малые заряды ядер и большие радиусы атомов по сравнению с атомами неметаллов данного периода;

сравнительно слабая связь валентных электронов с ядром;

низкие значения электроотрицательности.

В связи с этим атомы металлов легко отдают валентные электроны и превращаются в положительно заряженные ионы, т. е. м еталлы — восстановители.

Однако способность отдавать электроны проявляется у металлов неодинаково. В периодах с увеличением зарядов ядер атомов уменьшаются их радиусы, увеличивается число электронов на внешнем уровне и усиливается связь валентных электронов с ядром. Поэтому в периодах слева направо восстановительная способностъ атомов металлов уменьшается.

В главных подгруппах с возрастанием атомных номеров элементов увеличиваются радиусы их атомов и уменьшается притяжение (валентных электронов к ядру. Поэтому в главных подгруппах сверху вниз восстановительная активность атомов металлов возрастает. Следовательно, наиболее активными восстановителями являются щелочные и щелочно-земельные металлы.

Только некоторые металлы (золото, платина) находятся в природе в виде простых веществ (в самородном состоянии). Металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений между оловом и золотом, встречаются как в виде простых веществ, так и в составе соединений. Большинство же металлов находятся в природе в виде соединений — оксидов, сульфидов, карбонатов и т. д. Распространенность металлов в природе уменьшается в ряду:

Al, Fe, Ca, Na, К , Mg, Ti, Mn, Cr, Ni, Zn, Cu, Sn, Pb, W, Hg, Ag. А u

Содержание в земной коре (массовая доля, %) уменьшается

Получение металлов из их соединений — задача металлургии. Металлургия — наука о промышленном получении металлов из природного сырья. Различают черную (производство железа и его сплавов) и цветную (производство всех остальных металлов сплавов) металлургию. Любой металлургический процесс является процессом восстановления ионов металла различными восстановителями:

В зависимости от условий проведения процесса восстановления различают несколько способов получения металлов.

2. Способы получения металлов

С или СО (карботермия)

Сульфиды предварительно обжигают:

2 ZnS + 30 2 = 2 ZnO + 2 S 0 2

ZnO + С = Zn + 2СО

Fe, Cu, Pb, Sn, Cd, Zn

TiCI 4 + 2Mg = Ti + 2MgCl 2

Mn, Cr, W, Mo, Ti, V

H 2 (водородотермия)

Оксиды активных металлов (МgО, СаО, А1 2 0 3 и др.) водородом не восстанавливаются

Cu, Ni, W, Fe, Mo, Cd, Pb

Электрометаллургия – восстановление электрическим током

К Na + + е — = Na 2

А Cl — + 2е — = Cl 2 1

2 NaCl электролиз 2 Na + Cl 2

Щелочные металлы, Be , Mg , Ca (из расплавленных хлоридов), Al – из расплавленного оксида

К Ni 2+ + 2е — = Ni 2

А 2Н 2 О — 4е — = O 2 + 4Н + 1

Гидрометаллургия – восстановление из растворов солей

Металл, входящий в состав руды, переводят в раствор, затем восстанавливают более активным металлом:

Задания для самостоятельной работы

1. Атому магния в степени окисления +2 соответствует электронная конфигурация:

а ) 1s 2 2s 2 2 р 6 3s 2 3 р 6 ; в ) 1s 2 2s 2 2 р 4 ;

б) 1 s 2 2 s 2 2р 6 ; г ) 1 s 2 2 s 2 2р 6 3 s 2 ;

2. При частичном восстановлении водородом 30 г оксида кобальта. В получили смесь оксида и металла массой 26,8 г. Определите количество вещества водорода, вступившего в реакцию, и массовую долю кобальта в полученной смеси.

3. При электролизе раствора сульфата меди ( II ) в растворе образовалась кислота (около анода), на нейтрализацию которой затрачен раствор объемом 16 см (р = 1,05 г/см 3 ) с массовой долей гидроксида калия 6%. Вычислите массу меди, которая выделилась на катоде.

4. Для восстановления марганца из оксида марганца(1\/) путем алюмотермии было смешано 10,8 г алюминия и 26,2 г оксида. Определите, какое из исходных веществ осталось и какова его масса.

3. Физические свойства металлов

Все металлы обладают металлической кристаллической решеткой , особенности которой определяют их общие физические и механические свойства.

Общие свойства металлов:

1). Все металлы являются твердыми веществами , за исключением ртути.

2). Металлический блеск и непрозрачность металлов — результат отражения световых лучей.

3). Электро- и теплопроводность обусловлены наличием в металлических решетках свободных электронов.

С повышением температуры электропроводность металлов уменьшается, а с понижением температуры — увеличивается. Около абсолютного нуля для многих металлов характерно явление сверхпроводимости.

4). Металлы обладают ковкостью и пластичностью . По определению М. В. Ломоносова, «металлом называется светлое тело, которое ковать можно». Металлы легко прокатываются в листы, вытягиваются в проволоку, поддаются ковке, штамповке, прессованию.

Специфические физические свойства металлов:

1). по значению плотности металлы делят на легкие (плотность меньше 5 г/см 3 ): Na , Са , Mg , Al , Ti — и тяжелые (плотность больше 5 г/см 3 ): Zn , Cr , Sn , Mn , Ni , С u , Ag , Pb , Hg , Аи, W , Os самый тяжелый ;

2). по значению температуры плавления — на легкоплавкие ( t пл Hg , Na , Sn , Pb , Zn , Mg , Al , Ca , Ag — и тугоплавкие ( t пл > 1000 ° C ): Au , Cu , Mn , Ni , Fe , Ti , Cr , Os , W — самый тугоплавкий;

3). из металлов самые мягкие — щелочные (их можно резать ножом), самый твердый — хром ( царапает стекло ).

4). по отношению к магнитным полям металлы подразделяют на три группы:

а) ферромагнитные — способны намагничиваться под действием даже слабых магнитных полей ( Fe , Со, Ni );

б) парамагнитные — проявляют слабую способность к намагничиванию даже в сильных магнитных полях ( Al , Cr , Ti );

в) диамагнитные — не притягиваются к магниту ( Sn , С u , Bi ).

4. Химические свойства металлов

Если атомы большинства неметаллов могут как отдавать, так и присоединять электроны, проявляя окислительно-восстановительную двойственность, то атомы металлов способны только отдавать валентные электроны, проявляя восстановительные свойства: Me — пе = Me п+ (окисление)

Как восстановители металлы взаимодействуют с неметаллами, водой, растворами щелочей, кислот и солей.

1). Взаимодействие металлов с простыми веществами — неметаллами

Металлы при определенных условиях взаимодействуют с неметаллами, например с кислородом образуют оксиды:

Из щелочных металлов только литий сгорает на воздухе с образованием оксида:

Основной продукт окисления натрия — пероксид:

При горении других щелочных металлов образуются супероксиды, например:

Оксиды натрия и калия могут быть получены при нагревании смеси пероксида с избытком металла в отсутствие кислорода:

На реакции пероксида натрия с оксидом углерода (1 V ) основана регенерация воздуха в изолированных помещениях (например, на подводных лодках):

При нагревании металлы реагируют с другими неметаллами:

2Mg + Si = Mg 2 Si

меди ( II ) магния

Если металл проявляет переменную степень окисления, то активные неметаллы (фтор, хлор, бром, кислород) окисляют его до более высокой степени окисления, в которой он образует устойчивое в данных условиях соединение, а менее активные — до более низкой степени окисления. Так, железо проявляет в соединениях степени окисления +2 и +3 (иногда +6), из них +3 наиболее устойчива. В связи с этим при взаимодействии железа с хлором, бромом оно окисляется до степени окисления +3, а при взаимодействии с серой или иодом — до степени окисления +2:

2Fe + ЗС 1 2 = 2 FeCl 3 Fe + S = FeS

Щелочные и щелочно-земельные металлы при нагревании вступают в реакцию с водородом, образуя гидриды. Атомы водорода в данных соединениях имеют отрицательную степень окисления:

2 Na + Н 2 = 2 NaH Ва + Н 2 = BaH 2

Гидриды представляют собой кристаллические тугоплавкие солеобразные вещества белого цвета. Они активные восстановители за счет водорода в минимальной степени окисления (-1). Так, гидриды горят в атмосфере хлора, кислорода, энергично разлагаются водой с образованием щелочи и выделением водорода:

Гидриды применяют для получения водорода в полевых условиях (для водородной сварки), восстановления металлов из их оксидов, а также в органическом синтезе.

2). Взаимодействие металлов со сложными веществами

Если химические реакции протекают в водных растворах, то восстановительная активность металла определяется его положением в электрохимическом ряду напряжений.

А). Взаимодействие с водой

С водой при обычной температуре реагируют металлы, которые в ряду напряжений стоят до водорода (металл вытесняет водород из воды) и гидроксиды которых растворимы в воде (на поверхности металла не образуется защитная пленка). К таким металлам относятся щелочные и щелочно-земельные металлы:

2 Na + 2Н 2 0 = 2 NaOH + Н 2

Fe + Н 2 0 (так как Fe ( OH ) 2 нерастворим в воде)

При нагревании с водой или парами воды взаимодействуют металлы от магния до олова. Реакция протекает с образование» гидроксидов или оксидов и выделением водорода:

Б). Взаимодействие с щелочами

С растворами щелочей взаимодействуют металлы, которые в ряду напряжений стоят до водорода (металл вытесняет водород из воды), а их оксиды и гидроксиды амфотерны (оксидные и гидроксидные пленки растворяются в растворе щелочи). К таким металлам относятся цинк, алюминий, олово, бериллий, свинец и некоторые другие. Процесс протекает в три стадии:

1) растворение в щелочи пленки амфотерного оксида, которая покрывает поверхность металла;

2) взаимодействие металла, освобожденного от защитной оксидной пленки, с водой с образованием нерастворимого амфотерного гидроксида;

3) растворение образовавшейся пленки гидроксида в растворе щелочи.

А1 2 0 3 + 2 NaOH + ЗН 2 0 = 2 Na [ Al ( OH ) 4 ]

2А1(ОН) 3 + 2 NaOH = 2 Na [ Al ( OH ) 4 )

(В результате второй реакции образовалось 2 моль А1(ОН) 3 , поэтому в уравнении третьей реакции записываем тоже 2 моль А1(ОН) 3 .)

Если просуммировать два последних уравнения, то получим уравнение реакции алюминия с раствором щелочи:

2А1 + 2 NaOH + 6Н 2 0 = 2 Na [ Al ( OH ) 4 ) + ЗН 2

Таким образом, при взаимодействии металла с раствором щелочи роль последней сводится к снятию с поверхности металла оксидной и гидроксидной пленки, а металл взаимодействует с водой.

Эти же металлы реагируют со щелочами при нагревании:

Металлы, высшие оксиды которых обладают амфотерными или кислотными свойствами, реагируют с щелочными расплава ми окислителей. В качестве окислителей используют нитраты калия или натрия, хлорат калия и др.

При взаимодействии с щелочными расплавами окислителей металлы образуют соли анионного типа, в которых, как правило, проявляют высшую степень окисления, например: +6

Аналогичные продукты образуются и при взаимодействии щелочных расплавов окислителей с оксидами металлов, в которых металлы проявляют промежуточную степень окисления: +3 +6

Fe 2 0 3 + КСЮ3 + 4КОН = 2 K 2 Fe 0 4 + КС1 + 2Н 2 0

В). Взаимодействие с кислотами

С разбавленными кислотами, которые проявляют окислительные свойства за счет ионов водорода (разбавленная серная, фосфорная, сернистая, все бескислородные и органические кислоты и др.), реагируют металлы:

расположенные в ряду напряжений до водорода (эти металлы способны вытеснять водород из кислоты);

образующие с этими кислотами растворимые соли (на поверхности этих металлов не образуется защитная солевая пленка).

В результате реакции образуются растворимые соли и выделяется водород:

Сu + H 2 S 0 4 (так как С u стоит после Н 2 )

Pb + H 2 S 0 4 (так как PbS 0 4 нерастворим в воде)

С кислотами-окислителями — азотной и концентрированной серной, которые, как вам известно, проявляют окислительные свойства за счет атомов серы и азота в высших степенях окисления, взаимодействуют практически все металлы, расположенные в ряду напряжений как до, так и после водорода, кроме золота и платины. Так как окислителями в этих кислотах являются ионы кислотных остатков, а не ионы водорода, то прн их взаимодействии с металлами не выделяется водород. Металл под действием данных кислот окисляется до характерной (устойчивой) степени окисления и образует соль, а продукт восстановления кислоты зависит от активности металла и от степени разбавления кислоты.

Г). Взаимодействие металлов с кислотами-окислителями -2

активный металл Li — Zn Соль + H 2 S + Н 2 0

H 2 S 0 4 (конц.) металл средней активности Cd — Pb Соль + S + Н 2 0

неактивный металл (после Н 2 ) Соль + S 0 2 + Н 2 0

и Fe (при нагревании)

HNO 3 ( (конц.) независимо от активности металла Соль + N 0 2 + Н 2 0

активный металл Li — Zn Соль + N 2 + Н 2 0

HN 0 3 (разб.) металл средней активности Fe — Pb Соль + N 2 O + Н 2 0

неактивный металл (после Н 2 ) Соль + N 0 + Н 2 0

и Fe (при нагревании)

HN 0 3 (оч. разб.) активный металл Соль+ NH 4 N 0 3 + H 2 0

На основании схемы составим уравнения реакций меди и магния с концентрированной серной кислотой:

0 +6 +2 +4 0 +6 +2 -2

Следует иметь в виду, что на схемах указаны продукты, содержание которых максимально среди возможных продуктов восстановления кислот. Так, при взаимодействии серной кислоты с цинком или магнием в зависимости от концентрации кислоты могут образоваться различные продукты восстановления серной кислоты:

Восстановление серной кислоты до сероводорода может протекать в растворе с массовой долей кислоты 25% и выше (если массовая доля серной кислоты ниже 25% , то она считается разбавленной). Однако по мере повышения концентрации кислоты возможность образования сероводорода уменьшается, так как при этом окислительные свойства серной кислоты усиливаются, а сероводород — активный восстановитель за счет атома серы в минимальной степени окисления ( H 2 S ). Поэтому концентрированная серная кислота окислит его до серы или до сернистого газа:

3 H 2 S + H 2 S 0 4 = 4 S + 4Н 2 0 (менее концентрированная H 2 S 0 4 )

Н 2 S + 3 H 2 S 0 4 = 4 S 0 2 + 4 H 2 0 (более концентрированная H 2 S 0 4 )

Степень восстановления азотной кислоты при взаимодействии с одним и тем же металлом, например магнием или цинком, также определяется ее концентрацией. Концентрированная кислота восстанавливается до оксида азота ( IV ), так как низшие оксиды, образованные в ходе реакции, окисляются кислотой. По мере ее разбавления возрастает возможность образования продукта наиболее полного восстановления:

Некоторые металлы ( железо, алюминий, хром) не взаимодействуют с концентрированной серной и азотной кислотами при обычной температуре, так как происходит пассивация металла. Это явление связано с образованием на поверхности металла тонкой, но очень плотной оксидной пленки, которая и защищает металл. По этой причине концентрированную азотную и серную кислоты транспортируют в железных емкостях.

Если металл проявляет переменные степени окисления, то с кислотами, проявляющими окислительные свойства за счет ионов Н + , он образует соли, в которых его степень окисления ниже устойчивой, а с кислотами-окислителями — соли, в которых он проявляет более устойчивую степень окисления:

Д).Взаимодействие с растворами солей

Каждый металл, начиная с магния, вытесняет все следующие за ним в ряду напряжений металлы из растворов их солей:

Fe + CuS 0 4 = FeS 0 4 + С u

Такие металлы, как литий, натрий, калий, кальций, барий. использовать для вытеснения менее активных металлов из водных растворов солей нельзя, так как при обычных условиях они реагируют с водой.

Источник

Читайте также:  Как удалить сургуч с металла
Поделиться с друзьями
Металл
Adblock
detector