Презентація на тему «Метали» (варіант 2)

Метали

Мета́ли ( від грец. μέταλλον — «шахта», «кар'єр», «добування з надр землі») — клас хімічних елементів і речовин з такими хімічними та фізичними властивостями:
добре проводять електричний струм і тепло
непрозорі, але здатні відбивати світло (мають металічний блиск)
ковкі, що дозволяє надавати виробам з них потрібної форми та розвальцьовувати їх
пластичні, що дає можливість витягати їх у тонкий дріт.

В стародавні часи і в середні віки вважалося, що існує лише сім металів: золото, срібло, мідь, олово, свинець, залізо, ртуть.
За уявленнями алхіміків, метали зароджувалися в земних надрах під впливом променів планет і поступово украй повільно удосконалювалися, перетворюючись на срібло і золото.

Алхіміки вважали, що метали — речовини складні, що складаються з «металічного начала» (ртуті) і «начала горючості» (сірки). На початку 18 століття набула поширення гіпотеза, за якою метали складаються із землі і «вогняної субстанції» — флогістону.

Лише в кінці 18 століття А. Л. Лавуазьє спростував гіпотезу флогістону і показав, що метали — прості речовини.

Будова.
Всі метали мають кристалічну будову. Розташовані тим або іншим способом, атоми утворюють елементарну комірку просторової кристалічної ґратки. Тип ґратки залежить від хімічної природи і фазового стану металу.

Фізичні властивості:
Усі метали (за винятком ртуті) при звичайних умовах є кристалічними речовинами.
Легкою рухливістю валентних електронів пояснюється висока електропровідність і теплопровідність металів.
Характерна особливість металів — металічний блиск, тобто здатність добре відбивати світло. Але ця здатність проявляється лише тоді, коли метал утворює суцільну і гладку (поліровану) поверхню.
Дуже важливою властивістю більшості металів є пластичність, тобто здатність змінювати зовнішню форму при дії сторонньої сили і зберігати набуту форму після припинення впливу зовнішньої дії.

Фізичні властивості:
За густиною метали умовно поділяють на легкі (густина яких менша 5 г/см3) і важкі (густина яких більша 5 г/см3).
За твердістю метали теж дуже відрізняються один від одного. Найтвердішим металом є хром, який дряпає скло. За ним іде вольфрам, нікель і ін. До найм'якших металів належать калій і натрій, які легко ріжуться ножем. Дуже м'яким є також свинець.
За температурами плавлення метали теж різко відрізняються один від одного. Найнижчу температуру плавлення має ртуть (—39°С), за нею йде цезій (28,5 °C), рубідій (38,5 °C), калій (62,3 °C), а найвищу — вольфрам (3410 °C).
За забарвленням метали умовно поділяють на чорні — залізо, манган та їх чисельні сплави (чавун, сталь) і кольорові, до яких відносять усі інші метали.

Хімічні властивості:
Характерною особливістю металів є здатність їх атомів віддавати свої валентні електрони і утворювати позитивно заряджені іони.
На відміну від неметалів метали негативно заряджених іонів не утворюють. Отже, вільні метали є відновниками. Чим легше даний метал віддає свої валентні електрони, тим він активніший відновник.
За хімічною активністю метали можна розподілити на три групи: сильно активні — калій, натрій, барій, кальцій і ін., середньої активності — цинк, залізо, нікель тощо і мало активні — срібло, золото і платина.

Хімічні властивості:
Сильно активні метали з киснем повітря енергійно взаємодіють вже при звичайній температурі, утворюючи оксиди, наприклад:
2Ca + O2 = 2CaO
Метали середньої активності окиснюються киснем повітря лише з поверхні, покриваючись тонкою оксидною плівкою, яка запобігає дальшому окисненню металу. Наприклад:
2Zn + O2 = 2ZnO
Малоактивні (благородні) метали з киснем безпосередньо не реагують взагалі.

Хімічні властивості:
Більшість металів може безпосередньо реагувати з сіркою, хлором і майже з усіма неметалами, особливо при високій температурі.
З водою сильно активні (лужні і лужноземельні) метали взаємодіють вже при звичайній температурі з виділенням водню і утворенням розчинних гідроксидів (лугів), наприклад:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 ↑
Ba + 2H2O = Ba(OH)2 + H2 ↑
Метали середньої активності, наприклад залізо, реагують з водою (водяною парою) лише при сильному розжаренні:
3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2 ↑
Мало активні метали з водою не реагують ні при яких умовах. 

Хімічні властивості:
Відношення металів до кислот визначається їх місцем в електрохімічному ряду напруг (ряду активності).
Усі метали, що займають місце в ряду напруг лівіше від водню взаємодіють з кислотами з утворенням солі і виділенням водню (з нітратної кислоти водень не виділяється!)
Метали, що займають місце в ряду напруг правіше від водню, водню з кислот не витісняють.
Але деякі з них можуть реагувати з концентрованою сульфатною кислотою при нагріванні з утворенням солі і виділенням діоксиду сірки SO2, наприклад:
Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + 2H2O + SO2 ↑
Що ж стосується нітратної кислоти, то при взаємодії її з усіма металами, незалежно від їх місця в ряду напруг, водень з HNO3 не виділяється, а утворюються оксиди азоту і сіль металу. Наприклад:
3Zn + 2HNO3 + 6HNO3 = 3Zn(NO3)2 + 2NO ↑ + 4H2O
3Ag + HNO3 + 3HNO3 = 3AgNO3 + NO ↑ + 2H2O

Метали у природі.
Метали складають понад 80% усіх хімічних елементів. Переважна більшість металів зустрічається в природі у вигляді різних сполук і лише деякі з них — у вільному стані. Це так звані самородні метали (золото і платина), а також інколи срібло, ртуть, мідь і інші метали.
Мінерали і гірські породи, придатні для добування з них металів заводським способом, називаються рудами.
Важливішими рудами є оксиди (Fe2O3, Fe3O4, Al2O3 • nH2O, MnO2 тощо); сульфіди (ZnS, PbS, Cu2S, HgS і ін.), солі (NaCl, KCl, MgCl2 CaCO3 і т. д.).
Малоактивні метали зустрічаються переважно у вигляді оксидів і сульфідів, а активні (лужні і лужноземельні) — винятково у вигляді солей.

Застосування.
Конструкційні матеріали.
Метали і їх сплави — одні з головних конструкційних матеріалів сучасної цивілізації. Це визначається насамперед їх високими міцністю, жорсткістю та іншими механічними властивостями, технологічністю у переробці, відносною доступністю, однорідністю і непроникністю для рідин і газів, стійкістю до температурних впливів та впливів навколишнього середовища.
Електротехнічні матеріали
Метали використовуються як хороші провідники електрики (мідь, алюміній), так і в якості матеріалів з підвищеним опором, котрі працюють при високих температурах: для резисторів, реостатів і електронагрівальних елементів (ніхром і т.п.)
Інструментальні матеріали
Метали і їх сплави широко застосовуються для виготовлення інструментів (їх робочої частини). В основному це інструментальні сталі і тверді сплави.