Tankis. Tai viena iš svarbiausių metalų ir lydinių savybių. Pagal tankį metalai skirstomi į šias grupes:

plaučiai(tankis ne didesnis kaip 5 g/cm 3) - magnis, aliuminis, titanas ir kt.:

sunkus- (tankis nuo 5 iki 10 g/cm 3) - geležis, nikelis, varis, cinkas, alavas ir kt. (tai plačiausia grupė);

labai sunkus(tankis didesnis nei 10 g/cm3) – molibdenas, volframas, auksas, švinas ir kt.

2 lentelėje pateiktos metalų tankio vertės. (Ši ir toliau pateiktos lentelės apibūdina tų metalų, kurie sudaro lydinių pagrindą meniniam liejimui, savybes).

2 lentelė. Metalo tankis.

Lydymosi temperatūra. Priklausomai nuo lydymosi temperatūros, metalas skirstomas į šias grupes:

lydosi(lydymosi temperatūra neviršija 600 o C) - cinkas, alavas, švinas, bismutas ir kt.;

vidutinio tirpimo(nuo 600 o C iki 1600 o C) - tai beveik pusė metalų, įskaitant magnį, aliuminį, geležį, nikelį, varį, auksą;

ugniai atsparus(daugiau nei 1600 o C) - volframas, molibdenas, titanas, chromas ir kt.

Gyvsidabris yra skystis.

Atliekant meninius liejinius, metalo ar lydinio lydymosi temperatūra lemia lydymosi mazgo ir ugniai atsparios liejimo medžiagos pasirinkimą. Kai į metalą dedami priedai, lydymosi temperatūra, kaip taisyklė, mažėja.

3 lentelė. Metalų lydymosi ir virimo temperatūra.

Specifinė šiluma. Tai energijos kiekis, reikalingas masės vieneto temperatūrai pakelti vienu laipsniu. Savitoji šiluminė talpa mažėja didėjant serijos numeris elementas periodinėje lentelėje. Priklausomybė specifinė šiluminė talpa Kietos būsenos elementas iš atominės masės apytiksliai apibūdinamas Dulongo ir Petito dėsniu:

m a c m = 6.

kur, m a - atominė masė; cm- savitoji šiluminė talpa (J/kg * o C).

4 lentelėje parodyta kai kurių metalų savitoji šiluminė talpa.

4 lentelė. Metalų savitoji šiluminė talpa.

Latentinė metalų lydymosi šiluma. Ši charakteristika (5 lentelė) kartu su savitoji metalų šiluminė talpa daugiausia lemia reikalingą lydymo įrenginio galią. Tirpti lydantis metalas kartais reikia daugiau šiluminės energijos nei ugniai atsparioms medžiagoms. Pavyzdžiui, variui pašildyti nuo 20 iki 1133 o C prireiks pusantro karto mažiau šiluminės energijos nei kaitinant tokį patį aliuminio kiekį nuo 20 iki 710 o C.

5 lentelė. Latentinė metalo šiluma

Šilumos talpa. Šilumos talpa apibūdina šiluminės energijos perdavimą iš vienos kūno dalies į kitą, o tiksliau – molekulinį šilumos perdavimą nuolatinėje terpėje dėl temperatūros gradiento. (6 lentelė)

6 lentelė. Metalų šilumos laidumo koeficientas 20 o C temperatūroje

Meninio liejimo kokybė glaudžiai susijusi su metalo šilumos laidumu. Lydymo procese svarbu ne tik užtikrinti pakankamai aukštos temperatūros metalo, bet ir pasiekti vienodą temperatūros pasiskirstymą visame skysčio vonios tūryje. Kuo didesnis šilumos laidumas, tuo tolygiau pasiskirsto temperatūra. Lydant elektros lanku, nepaisant didelio daugumos metalų šilumos laidumo, temperatūrų skirtumas per vonios skerspjūvį siekia 70-80 o C, o mažo šilumos laidumo metalui šis skirtumas gali siekti 200 o C ir daugiau.

Indukcinio lydymo metu susidaro palankios sąlygos temperatūrų išlyginimui.

Šiluminio plėtimosi koeficientas. Ši vertė, apibūdinanti 1 m ilgio mėginio dydžio pokytį, kai kaitinama 1 o C, turi svarbu emalio darbų metu (7 lentelė)

Metalinio pagrindo ir emalio šiluminio plėtimosi koeficientai turi būti kuo artimesni, kad po apdegimo emalis nesutrūkinėtų. Dauguma emalių, atstovaujančių kietąjį silicio oksidų ir kitų elementų koeficientą, turi mažą šiluminio plėtimosi koeficientą. Kaip parodė praktika, emaliai labai gerai prilimpa prie geležies ir aukso, o ne taip tvirtai – prie vario ir sidabro. Galima daryti prielaidą, kad titanas yra labai tinkama medžiaga emaliavimui.

7 lentelė. Metalų šiluminio plėtimosi koeficientas.

Atspindėjimas. Tai metalo savybė atspindėti tam tikro ilgio šviesos bangas, kurią žmogaus akis suvokia kaip spalvą (8 lentelė). Metalo spalvos pateiktos 9 lentelėje.

8 lentelė. Spalvos ir bangos ilgio atitikimas.

9 lentelė. Metalo spalvos.

Grynieji metalai dekoratyvinėje ir taikomojoje dailėje praktiškai nenaudojami. Įvairių gaminių gamybai naudojami lydiniai, kurių spalvos charakteristikos labai skiriasi nuo netauriojo metalo spalvos.

Per ilgą laiką buvo sukaupta didžiulė patirtis naudojant įvairius liejimo lydinius papuošalų, namų apyvokos daiktų, skulptūrų ir daugelio kitų meninio liejimo rūšių gamyboje. Tačiau ryšys tarp lydinio struktūros ir jo atspindėjimo dar neatskleistas.

1. Kaip metalai išsidėstę D.I.Mendelejevo periodinėje lentelėje? Kuo metalo atomų struktūra skiriasi nuo nemetalų atomų struktūros?
Metalai vyrauja periodinės lentelės kairėje ir apačioje, t.y. daugiausia I-III grupėse. O išoriniame energijos lygmenyje metalai dažniausiai turi nuo vieno iki trijų elektronų (nors galimos išimtys: stibis ir bismutas turi 5 elektronus, polonis – 6).

2. Kuo metalinės kristalinės gardelės struktūra ir savybėmis skiriasi nuo joninių ir atominių kristalų gardelių?
Metalinės kristalinės gardelės mazguose yra teigiamai įkrauti jonai ir atomai, tarp kurių juda elektronai, o molekulinėje ir atominėje kristalinėje gardelėje mazguose išsidėsto atitinkamai molekulės ir atomai.

3. Kokios yra metalų bendrosios fizikinės savybės? Paaiškinkite šias savybes remdamiesi idėjomis apie metalinį sujungimą.

4. Kodėl vieni metalai yra plastiški (pavyzdžiui, varis), o kiti trapūs (pavyzdžiui, stibis)?
Stibis išoriniame energijos lygyje turi 5 elektronus, varis – 1. Didėjant elektronų skaičiui, užtikrinamas atskirų jonų sluoksnių stiprumas, neleidžiantis jiems laisvai slysti, mažinantis plastiškumą.

5. „Ištirpus“ druskos rūgštyje 12,9 g lydinio, susidedančio iš vario ir cinko, gauta 2,24 litro vandenilio (n.s.). Apskaičiuokite cinko ir vario masės dalis (procentais) šiame lydinyje.

6. Vario-aliuminio lydinys apdorotas 60 g druskos rūgšties(HCl masės dalis – 10%). Apskaičiuokite išsiskyrusių dujų masę ir tūrį (nr.).

TESTO UŽDUOTYS

1. Ryškiausias metalines savybes turi paprastos medžiagos, kurių atomai turi elektronų apvalkalo struktūrą
1) 2e, 1e

2. Ryškiausias metalines savybes turi paprastos medžiagos, kurių atomai turi elektronų apvalkalo struktūrą
4) 2e, 8e, 18e, 8e, 2e

3. Gerai veda elektros kieta medžiaga, turinti kristalinę gardelę
3) metalas

Pamokos tema. “ Fizinės savybės metalai“ 9 kl

Chemijos mokytoja Vera Aleksandrovna Ivanova

Tikslai : formuoti studentams idėją apie metalų atomų struktūrines ypatybes, jų bendrąsias fizines savybes ir savybių priklausomybę nuo kristalinės gardelės tipo

Užduotys:

Švietimo: apibendrinti informaciją apie metalinius cheminius ryšius ir metalų kristalinę gardelę,

formuoti idėjas apie fizinių savybių prigimtį

Švietimas: gebėjimas formuluoti, analizuoti, dirbti su lentelėmis, tekstu, stebėti, daryti išvadas

Švietimo : aktyvinti mokinių pažintinį aktyvumą, savarankiškumą, iniciatyvumą

Įranga : metalo pavyzdžių rinkinys, lentelės su medžiagomis apie metalų fizines savybes, užduočių kortelės, periodinė lentelė cheminiai elementai DI. Mendelejevas

Darbo formos: individualus, porinis darbas

Pamokos tipas : naujos medžiagos mokymasis

Pamokos šūkis „Visų pirma, kuo atidžiau mokykis chemijos! Tai nuostabus mokslas! Jos skvarbus, drąsus žvilgsnis skverbiasi į žemės plutos tamsą“ M. Gorkis.

Užsiėmimų metu:

1. Organizacinis momentas

Be kokių medžiagų šiuolaikinė civilizacija neįsivaizduojama?

Iš tiesų, metalai žaidžia svarbus vaidmuoŽmogaus gyvenime.

Žodis metalas vertime reiškia mano, mano. IN Žemės pluta Yra didelės metalo ir polimetalinių rūdų atsargos, kurios naudojamos metalams gauti.

2. Žinių atnaujinimas

Prieš pradėdami mokytis naujos medžiagos, išsiaiškinkime, ką jau žinome apie metalus.

1. Kur yra metalai Periodinė elementų lentelė elementai

2. Kaip kinta metalų atomų spindulys grupėse, periodais

3. Kaip kinta metalo savybės grupėse ir perioduose

4. Kokios yra metalų konstrukcijos ypatybės?

3. Naujos medžiagos paaiškinimas

Mokytojas.

Metalinio cheminio ryšio pobūdis buvo aptartas anksčiau 8 klasės kurse.

Kokia yra metalinio ryšio prigimtis?

Kokios yra kristalinės metalinės gardelės savybės?

Ant lentos nubraižykite metalinės kristalinės gardelės schemą.

Kristalinės gardelės mazguose yra ir neutralūs atomai, ir metalų katijonai, sujungti bendrais elektronais (dar vadinamais elektronų dujomis), priklausančiais visam kristalui. Šie elektronai laisvai juda visoje ir pritraukia metalo katijonus, esančius kristalinės gardelės mazguose, užtikrindami jos stabilumą.

Taigi metalinis ryšys yra ryšys, susidarantis kristaluose dėl teigiamai įkrautų metalo jonų elektrostatinės sąveikos su neigiamai įkrautais laisvais elektronais. Metalų sujungimas būdingas metalams ir jų lydiniams.

Ką suprantame kaip fizines materijos savybes?

Kas lemia fizikines savybes?

Svarbiausias metalų fizikines savybes lemia metalinio ryšio pobūdis ir kristalinės gardelės struktūra.

Apsvarstykite metalo pavyzdžių rinkinį. Mokiniai dirba su metalo pavyzdžiais.

1. Nustatyti spalvą, skaidrumą

2. Kaip išreiškiamas gebėjimas atspindėti šviesą?

3. Kaip metalo pavyzdžiai reaguoja į magneto veikimą?

4. Kokios fizikinės savybės būdingos metalams?

Įvardykite bendrąsias metalų fizines savybes.

Mokiniai pažymi: metalinį blizgesį, kietumą, plastiškumą, elektros ir šilumos laidumą.

Mokiniai nagrinėja metalų fizikinių savybių lentelę, tada naudodamiesi lentelės duomenimis atsako į klausimus ir rašo į sąsiuvinius

Fizinės metalų savybės

Metalas	Chem. simbolis	Tankis g/(cm3)	t plūduriuoti °C	Kietumas pagal Moos
Aliuminis		2,70
Volframas		19,30	3400
Geležis		7,87	1540
Auksas		19,30	1063
Varis		8,92	1083
Magnis
Merkurijus		13,50
Vadovauti		11,34
sidabras		10,49	960,5
Titanas		4,52	1670
Chromas		7,19	1900
Cinkas		7,14	419,5

Mokiniai surašo fizines savybes sąsiuvinyje ir pateikia pavyzdžių.

Tankis. Pagal tankį metalai skirstomi į dvi grupes:

plaučiai , tankis ne didesnis kaip 5 g/cm 3 –

sunkus , tankis didesnis nei 5 g/cm 3 –

Lengviausias yra ličio, tankis 0,53 g/cm 3 , sunkiausias yra osmis, tankis 22,6 g/cm 3

Temperatūra. Priklausomai nuo lydymosi temperatūros, metalai skirstomi į:

lydosi , lydymosi temperatūra ne aukštesnė kaip 1000°C -

ugniai atsparus , lydymosi temperatūra virš 1000°C -

Labiausiai tirpstantis metalas yra gyvsidabris t = -39 °С , ugniai atspariausias yra volframas

t = 3340 °C

Kietumas. Metalų kietumas lyginamas su deimantų kietumu ir skirstomas į grupes:

minkštas -

sunku -

kiečiausias metalas yra chromas, kuris braižo stiklą, minkščiausias yra šarminiai metalai, kuriuos galima pjaustyti peiliu

Elektrinis laidumas.Elektros laidumas paaiškinamas laisvųjų elektronų buvimu veikiant elektros įtampa, chaotiškai judantys elektronai metale įgauna kryptingą judėjimą, atsiranda elektros srovė.

Sidabras, varis, auksas ir aliuminis pasižymi dideliu elektros laidumu.

Gyvsidabris, švinas, volframas turi mažą elektros laidumą

Šilumos laidumas. Metalų šilumos laidumo indeksas, kaip taisyklė, sutampa su elektros laidumo indeksu.

Metalinis blizgesys. Metalai geba atspindėti šviesos bangas, magnis ir aliuminis sugeba išlaikyti metalinį blizgesį net milteliuose.

Spalva - Dauguma metalų yra sidabrinės spalvos, išskyrus auksą – geltoną, varį – raudonai geltoną.

Plastmasinis. Plastiškumas – galimybė pakeisti formą po smūgio, būti įtemptam į vielą arba susukti į plonus lakštus. Eilėje Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe jis mažėja.

Magnetinės savybės.Magnetines savybes lemia metalų gebėjimas pritraukti prie išorės magnetinis laukas ir išlaikyti gebėjimą būti įmagnetinti. Stipriausias magnetines savybes turėti: geležies, nikelio, kobalto. Šie metalai vadinami feromagnetiniais (nuo Lotyniškas žodis ferrum – geležis).

4. Žinių įtvirtinimas

Mokiniai gauna užduočių korteles ir atsako į pateiktus klausimus.

Užduočių kortelės.

Testo instrukcijos: pasirinkite vieną teisingą atsakymą

1 variantas

atsakymai

1. Pasirinkite elementų grupę, kurioje yra tik metalai

A) Cu K Mg C

B) Ba Zn Pb Li

B) Na Mn Br Fe

2. Nurodykite bendrus Li ir K struktūros požymius

A) 1 elektronas paskutiniame elektronų lygyje

B) tiek pat elektroninių nivelyrų

B) 2 elektronai paskutiniame elektronų lygyje

3. Nebūdinga 1A grupės metalams

A) oksidacijos laipsnis junginiuose -1

B) oksidacijos laipsnis junginiuose +1

B) aukštesniojo oksido R bendroji formulė 2 O

4. Kalcis pasižymi metalinėmis savybėmis, kurios yra silpnesnės nei

A) kalio

B) ličio

B) geležies

5. K aktyvieji metalai susieti

A) Cu Ag Ca Fe

B) Mg K Ba Ca

B) Pb Li Zn Sn

6. Mažai aktyvūs metalai apima

A) Hg Ag Cu

B) Ca Sr Ba

B) Cs Mg K

5.Pamokos apibendrinimas

Mokytojas:

Ką naujo sužinojote apie fizines metalų savybes?

Kaip galima paaiškinti bendrų fizinių savybių buvimą tokiuose didelis skaičius paprastos medžiagos?

6.Namų darbai

Paruoškite pranešimus apie metalų vaidmenį mūsų gyvenime.

1. Įvardykite labiausiai lydantį metalą.

Labiausiai tirpstantis metalas yra gyvsidabris. Jau kambario temperatūroje jis yra skystis. Lydymosi temperatūra -39C.

2. Kokios fizikinės metalų savybės naudojamos technologijoje?

Technologijoje naudojamos tokios metalų savybės kaip elektros laidumas, kietumas, atsparumas karščiui.

3. Fotoelektrinis efektas, tai yra metalų savybė spinduliuoti elektronus veikiant šviesos spinduliams, būdingas šarminių metalų, pavyzdžiui, ceziui. Kodėl? Kur naudojamas šis turtas?

Mažiausią jonizacijos energiją turi šarminiai metalai, t.y. jie nesunkiai padovanoja elektroną iš paskutinio sluoksnio. Norint atimti šį elektroną nuo metalo, pakanka net šviesos (fotono) energijos.

Fotoelektrinių prietaisų efektas pagrįstas fotoelektrinio efekto reiškiniu, kuris sulaukė įvairių pritaikymų įvairiose mokslo ir technologijų srityse – fotoelementai, veikiantys fotoelektrinio efekto pagrindu, paverčia spinduliavimo energiją į elektros energiją.

4. Kokiomis fizinėmis volframo savybėmis jis naudojamas kaitrinėse lempose?

Jo naudojimas kaitrinėse lempose pagrįstas volframo atsparumu ugniai. Lydymosi temperatūra 3422C.

5. Kokiomis metalų savybėmis grindžiamos vaizdingos literatūrinės išraiškos: „sidabrinis šerkšnas“, „auksinė aušra“, „švino debesys“?

Literatūriniai posakiai „sidabrinis šerkšnas“, „auksinė aušra“, „švino debesys“ turi metalų savybę atspindėti šviesos spindulius, dėl to jie įgauna būdingą spalvą ir metalinį blizgesį.

Tankis. Tai viena iš svarbiausių metalų ir lydinių savybių. Pagal tankį metalai skirstomi į šias grupes:

plaučiai(tankis ne didesnis kaip 5 g/cm 3) - magnis, aliuminis, titanas ir kt.:

sunkus- (tankis nuo 5 iki 10 g/cm 3) - geležis, nikelis, varis, cinkas, alavas ir kt. (tai plačiausia grupė);

labai sunkus(tankis didesnis nei 10 g/cm3) – molibdenas, volframas, auksas, švinas ir kt.

2 lentelėje pateiktos metalų tankio vertės. (Ši ir toliau pateiktos lentelės apibūdina tų metalų, kurie sudaro lydinių pagrindą meniniam liejimui, savybes).

2 lentelė. Metalo tankis.

Lydymosi temperatūra. Priklausomai nuo lydymosi temperatūros, metalas skirstomas į šias grupes:

lydosi(lydymosi temperatūra neviršija 600 o C) - cinkas, alavas, švinas, bismutas ir kt.;

vidutinio tirpimo(nuo 600 o C iki 1600 o C) - tai beveik pusė metalų, įskaitant magnį, aliuminį, geležį, nikelį, varį, auksą;

ugniai atsparus(daugiau nei 1600 o C) - volframas, molibdenas, titanas, chromas ir kt.

Gyvsidabris yra skystis.

Atliekant meninius liejinius, metalo ar lydinio lydymosi temperatūra lemia lydymosi mazgo ir ugniai atsparios liejimo medžiagos pasirinkimą. Kai į metalą dedami priedai, lydymosi temperatūra, kaip taisyklė, mažėja.

3 lentelė. Metalų lydymosi ir virimo temperatūra.

Specifinė šiluma. Tai energijos kiekis, reikalingas masės vieneto temperatūrai pakelti vienu laipsniu. Savitoji šiluminė talpa mažėja didėjant elemento atominiam skaičiui periodinėje lentelėje. Kietojo elemento savitosios šiluminės talpos priklausomybė nuo atominės masės apytiksliai apibūdinama Dulongo ir Petito dėsniu:

m a c m = 6.

kur, m a- atominė masė; cm- savitoji šiluminė talpa (J/kg * o C).

4 lentelėje parodyta kai kurių metalų savitoji šiluminė talpa.

4 lentelė. Metalų savitoji šiluminė talpa.

Latentinė metalų lydymosi šiluma. Ši charakteristika (5 lentelė) kartu su savitoji metalų šiluminė talpa daugiausia lemia reikalingą lydymo įrenginio galią. Lydant mažai tirpstantį metalą kartais reikia daugiau šiluminės energijos nei ugniai atsparaus metalo. Pavyzdžiui, variui pašildyti nuo 20 iki 1133 o C prireiks pusantro karto mažiau šiluminės energijos nei kaitinant tokį patį aliuminio kiekį nuo 20 iki 710 o C.

5 lentelė. Latentinė metalo šiluma

Šilumos talpa. Šilumos talpa apibūdina šiluminės energijos perdavimą iš vienos kūno dalies į kitą, o tiksliau – molekulinį šilumos perdavimą nuolatinėje terpėje dėl temperatūros gradiento. (6 lentelė)

6 lentelė. Metalų šilumos laidumo koeficientas 20 o C temperatūroje

Meninio liejimo kokybė glaudžiai susijusi su metalo šilumos laidumu. Lydymo procese svarbu ne tik užtikrinti pakankamai aukštą metalo temperatūrą, bet ir pasiekti vienodą temperatūros pasiskirstymą visame skysčio vonios tūryje. Kuo didesnis šilumos laidumas, tuo tolygiau pasiskirsto temperatūra. Lydant elektros lanku, nepaisant didelio daugumos metalų šilumos laidumo, temperatūrų skirtumas per vonios skerspjūvį siekia 70-80 o C, o mažo šilumos laidumo metalui šis skirtumas gali siekti 200 o C ir daugiau.

Indukcinio lydymo metu susidaro palankios sąlygos temperatūrų išlyginimui.

Šiluminio plėtimosi koeficientas. Ši vertė, apibūdinanti 1 m ilgio bandinio matmenų kitimą, kai kaitinama 1 o C, yra svarbi emalio darbui (7 lentelė).

Metalinio pagrindo ir emalio šiluminio plėtimosi koeficientai turi būti kuo artimesni, kad po apdegimo emalis nesutrūkinėtų. Dauguma emalių, atstovaujančių kietąjį silicio oksidų ir kitų elementų koeficientą, turi mažą šiluminio plėtimosi koeficientą. Kaip parodė praktika, emaliai labai gerai prilimpa prie geležies ir aukso, o ne taip tvirtai – prie vario ir sidabro. Galima daryti prielaidą, kad titanas yra labai tinkama medžiaga emaliavimui.

7 lentelė. Metalų šiluminio plėtimosi koeficientas.

Atspindėjimas. Tai metalo savybė atspindėti tam tikro ilgio šviesos bangas, kurią žmogaus akis suvokia kaip spalvą (8 lentelė). Metalo spalvos pateiktos 9 lentelėje.

8 lentelė. Spalvos ir bangos ilgio atitikimas.

9 lentelė. Metalo spalvos.

Grynieji metalai dekoratyvinėje ir taikomojoje dailėje praktiškai nenaudojami. Įvairių gaminių gamybai naudojami lydiniai, kurių spalvos charakteristikos labai skiriasi nuo netauriojo metalo spalvos.

Per ilgą laiką buvo sukaupta didžiulė patirtis naudojant įvairius liejimo lydinius papuošalų, namų apyvokos daiktų, skulptūrų ir daugelio kitų meninio liejimo rūšių gamyboje. Tačiau ryšys tarp lydinio struktūros ir jo atspindėjimo dar neatskleistas.