Тема 5.5 Металлы и неметаллы

Основные понятия и термины по теме: особенности строения атомов и кристаллов. Физические свойства металлов. Классификация металлов по различным признакам. Химические свойства металлов. Электрохимический ряд напряжений металлов. Металлотермия. Общие способы получения металлов. Понятие о металлургии. Пирометаллургия, гидрометаллургия и электрометаллургия. Особенности строения атомов. Неметаллы – простые вещества. Зависимость свойств галогенов от их положения в Периодической системе. Окислительные и восстановительные свойства неметаллов в зависимости от их положения в ряду электроотрицательности. Получение неметаллов фракционной перегонкой жидкого воздуха и электролизом растворов или расплавов электролитов.

План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):

1. Металлы: строение, свойства, получение.

2. Неметаллы: строение, свойства, получение.

Краткое изложение теоретических вопросов:

1.Металлы: В кристаллах металлов металлическая связь. Металлы обладают способностью отдавать электроны. Склонность металла отдавать электроны зависит от его строения и, прежде всего, от размера атомов. Металлы – простые вещества, поэтому степень окисления атомов в них равна 0. Вступая в реакции, металлы почти всегда изменяют степень окисления своих атомов Электроотрицательность этих атомов невелика, поэтому даже при образовании ими ковалентных связей атомы металлов приобретают положительную степень окисления. Следовательно проявляют восстановительные свойства. Они реагируют: 1) С неметаллами (но не все и не со всеми): 4Li + O₂ = 2Li₂O, 3Mg + N₂ = Mg₃N₂ (при нагревании), Fe + S = FeS (при нагревании). Наиболее активные металлы легко реагируют с галогенами и кислородом, а с очень прочными молекулами азота реагирует только литий и магний. Реагируя с кислородом, большинство металлов образует оксиды, а наиболее активные – пероксиды (Na₂O₂, BaO₂) и другие более сложные соединения. 2) С оксидами менее активных металлов: 2Ca + MnO₂ = 2CaO + Mn (при нагревании), 2Al + Fe₂O₃ = Al₂O₃ + 2Fe (с предварительным нагреванием). 3) С растворами кислот : Mg + H₂SO_4p = MgSO_4p + H₂  , Fe + 2HCl_p = FeCl_2p + H₂ . В этом случае возможность реакции легко определяется по ряду напряжений (реакция протекает, если металл в ряду напряжений стоит левее водорода 4) С раствором солей : Fe + CuSO_4p = Cu  + FeSO_4p, Cu + 2AgNO_3p = 2Ag  + Cu(NO₃)_2p. Для определения возможности протекания реакции здесь также используется ряд напряжений. 5) Кроме этого, наиболее активные металлы (щелочные и щелочноземельные) реагируют с водой 2Na + 2H₂O = 2NaOH_p + H₂  , Ca + 2H₂O = Ca(OH)_2p + H₂ .

2. Неметаллы. Неметаллы характеризуются маленькими радиусами атомов и большим числом электронов на последнем энергетическом уровне ( валентных электронов). Они с трудом отдают эти электроны и легко принимают чужие. Из 109 химических элементов 22 неметаллы, расположены в правом верхнем углу ПСХЭ.  Химическая связь – ковалентная неполярная. Инертные или благородные газы  не образуют молекул и существуют в атомарном состоянии(He –гелий  Ne-неон   Ar-аргон    Kr-криптон   Xe-ксенон     Rn-радон)Многие неметаллы образуют молекулу, состоящую из двух атомов ( H_{2 ,}    O₂ ,  N_2   ,  F_2,Cl₂ , Br_2,  I₂)   при этом  образуется очень непрочная молекулярная неполярная кр.решетка.Но, с другой стороны вещества  с ковалентной неполярной связью образуют и самую прочную кр. решётку - атомную ( алмаз, кремний и т.д.)1.При обычной температуре неметаллы могут быть в разном агрегатном состоянии – твердые - S –сера, P-фосфор,I –иод, C-алмаз и графи ; жидкие  -    Br-бром ; газообразные- O₂-кислород ,  H₂ -  водород,   N₂- азот , Cl₂-хлор,   F₂-фтор.2.Многие    не проводят электрический ток (кроме графита и кремния).3.Не проводят тепло.4.В твердом состоянии- хрупкие5. Не имеют металлического блеска ( кроме  иода-I₂ , графита-C и кремния Si)6. Цвет охватывает все цвета спектра(красный-красный фосфор, желтый –сера, зеленый-хлор, фиолетовый – пары иода).7.t_{плавления} изменяется   в огромном интервале  t_пл(N₂)= -210⁰C  , а t_пл(Алмаз) =3730⁰С8.Многие неметаллы образуют аллотропые модификации.

Химические свойства : 1. Окислительные свойства неметаллов проявляются при взаимодействии с металлами

4Al + 3C = Al4C3

2. Неметаллы играют роль окислителя при взаимодействии с водородом

H2 + F2 = 2HF

3 Любой неметалл выступает в роли окислителя в реакциях с теми металлами, которые имеют низкую ЭО

2P + 5S = P2S5

4. Окислительные свойства проявляются в реакциях с некоторыми сложными веществами

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

5. Неметаллы могут играть роль окислителя в реакциях со сложными веществами

2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3  6. Все неметаллы выступают в роли восстановителей при взаимодействии с кислородом

4P + 5O2 = 2P2O5

7. Многие неметаллы выступают в роли восстановителей в реакциях со сложными веществами-окислителями

S + 6HNO3 = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O

8. Наиболее сильные восстановительные свойства имеют углерод и водород

ZnO + C = Zn + CO;

CuO + H2 = Cu + H2O  9. Существуют и такие реакции, в которых один и тот же неметалл является одновременно и окислителем, и восстановителем. Это реакции самоокисления-самовосстановления (диспропорционирования)

Cl2 + H2O =HCl + HClO 

Лабораторные работы.

Не предусмотрено

Задания для самостоятельного выполнения

1. Коррозия металлов.

2. Сплавы и их применение.

Форма контроля самостоятельной работы:

-Проверка конспекта в рабочей тетради.

Вопросы для самоконтроля по теме:

1.Составить уравнения химических реакций: а) Ca->CaO->Ca(OH)₂->CaCO₃->CaO->Ca(OH)₂->CaCl₂->Ca.

б) S->FeS->SO₂->SO₃->H₂SO₄->ZnSO₄->BaSO₄.

2. Вычислите массовые доли меди и цинка в сплаве, если при растворении образца этого сплава массой 10 г было получено 2,24 л водорода (н.у.).