Цели урока:
- повторить с учащимися положение металлов в ПСХЭ, особенности строения их атомов и кристаллов (металлическую химическую связь и кристаллическую металлическую решетку).
- обобщить и расширить сведения учащихся о физических свойствах металлов и их классификаций.
Оборудование и реактивы: Коллекции образцов металлов; образцы монет и медалей. Образцы сплавов. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева.
Ход урока
В начале урока акцентируем внимание учащихся на значимости новой темы, определяемой той ролью, которую металлы играют в природе и во всех сферах деятельности человека.
Человек использовал металлы с древних времен.
I. В начале был век медный.
К концу каменного века человек открыл возможность использования металлов для изготовления орудий труда. Первым таким металлом был медь.
Период распространения медных орудий называют энеолитом или халколитом, что в переводе с греческого означает «медь». Медь обрабатывалась с помощью каменных орудий методом холодной ковки. Самородки меди превращались в изделия под тяжелыми ударами молота. В начале медного века из меди детали лишь мягкие орудия, украшения, предметы домашней утвари. Именно с открытием меди и других металлов стала зарождаться профессия кузнеца.
Позже появились листья, а потом человек стал добавлять к меди олово или сурьму, делать бронзу, более долговечную, прочную, легкоплавкую.
II. Далее идет век бронзовый.
Бронза – сплав меди и олова. Хронологические границы бронзового века датируются в начале 3-го тысячелетия до н.э. до начала 1-го тысячелетия до н.э.
III. Далее идет железный век.
Третий и последний период первобытной эпохи характеризуется распространением железной металлургии и железных орудий и знаменует собой железный век. В современном значении этот термин был введен в употребление в середине IХ века датским археологом К. Ю. Томсоном и вскоре распространился в литературе наряду с терминами «каменный век» и « бронзовый век».
В отличие от других металлов железо, кроме метеоритного почти не встречается в чистом виде. Ученые предполагают, что первое железо, попавшее в руки человека, было метеоритного происхождения, и не зря железо именуется « небесным камнем». Самый крупный метеорит нашли в Африке, он весил около шестидесяти тонн. А во льдах Гренландии нашли железный метеорит весом тридцать три тонны. Современные химические
И настоящее время продолжается железный век. Ведь в настоящее время железные сплавы составляют почти 90 % всего металлов и металлических сплавов.
Далее очень кратко говорим о роли золота серебра, и меди для производства монет, а бронзы – для изготовления скульптур и других произведений искусство.
Затем учитель подчеркивает что исключительное значение метолов для развития общество обусловлено, конечно, их уникальными свойствами и просит учащихся назвать эти свойств.
Учащиеся называют также свойства металлов как электропроводность и теплопроводность, характерный металлический блеск, пластичность, твердость (кроме ртути) и др.
Учитель задает учащимся ключевой вопрос: а чем же обусловлены эти свойства?
IV. Далее лекция – беседа строится по плану:
I. Химические элементы – металлы.I. Химические элементы – металлы.
II. Простые вещества – металлы.
- Особенности электронного строения атомов.
- Положение металлов в ПСХЭ в связи со строением атомов.
- Закономерности в изменении свойств элементов – металлов.
- Металлическая связь и металлическая кристаллическая решетка.
- Физические свойства металлов.
1. Металлы – это химические элементы атомы которых отдают электроны внешнего (а иногда предвнешнего) электронного слоя превращаясь в положительные ионы. Металлы – восстановители. Это обусловлено небольшим числом электронов внешнего слоя. большим радиусом атомов, вследствие что эти электроны слабо удерживаются с ядром.
2. Положение металлов в ПСХЭ в связи со строением атомов.
Учитель предлагает учащимся охарактеризовать положение элементов с рассмотренным строением атомов в ПСХЭ.
Учащиеся отвечают, что это будут элементы, размещенные в левом нижнем углу ПСХЭ.
Учитель подчеркивает, что в ПСХЭ будут все элементы. Расположенные ниже диагонали В - Аt, даже те у которых на внешнем слое 4 электрона (Jе, Sn, Рb), 5 электронов (Sd, Вi), 6 электронов (Ро), так как они отличаются большим радиусом.
Далее учитель, углубляя материал, спрашивает, к каким электронным семействам относятся элементы – металл.
В ходе беседы выясняется, что среди них есть S и р-элементы-металлы главных подгрупп, а также d и f металлы образующие побочные подгруппы.
Легко увидеть, что большинство элементов ПСХЭ – металлы.
3. Закономерности в изменении свойств элементов – металлов.
Далее учитель просит учащихся сравнить восстановительную способность металлов, принадлежащих одному периоду и одной подгруппе.
Учащиеся отвечают, что прочность связи валентных электронов с ядром зависит от двух факторов: величины заряда ядра и радиуса атома.
Показывают, что в периодах с увеличением заряда ядра восстановительные свойства уменьшаются, а в группах, наоборот, с возрастанием радиуса атома восстановительные свойства возрастают.
У элементов – металлов побочных подгрупп свойства чуть – чуть другие.
Учитель предлагает сравнить активность элементов – металлов падает. Эта закономерность наблюдается и у элементов второй побочной подгруппы Zn, Сd , Нg. Напоминаем схему электронного строения атомов.
) ) ) ) ) ) )
1 2 3 4 5 6 7 номер электронного слоя.
У элементов побочных подгрупп – это элементы 4-7 периодов – с увеличением порядкового элемента радиус атомов изменяется мало, а величина зарядка ядра увеличивается значительно, поэтому прочность связи валентных электронов с ядром усиливается, восстановительные свойства ослабевают.
II. Простые вещества – металлы.
Учитель предлагает рассмотреть простые вещества – металлы.
Сначала обобщим сведения о типе химической связи, образуемой атомами металлов и строение кристаллической решетки (Приложение 1)
- сравнительно небольшое количество электронов одновременно связывают множество ядер, связь делаколизована;
- валентные электроны свободно перемещаются по всему куску металла, который в целом электронейтрален;
- металлическая связь не обладает направляемостью и насыщенностью.
Учащиеся делают вывод, что в соответствие именно с таким строением металлы характеризуются общими физическими свойствами (демонстрация таблицы 5 «Классификация металлов по физическим свойствам»)
Сравнивая металлы по температурам правления можно демонстрировать плавление натрия и его блеск. (Приложение 2)
Учитель подчеркивает, что физические свойства металлов определяются именно их строением.
а) твердость – все металлы кроме ртути, при обычных условиях твердые вещества. Самые мягкие – натрий, калий. Их можно резать ножом; самый твердый хром – царапает стекло. (демонстрация)
б) плотность. Металлы делятся на мягкие (5г/см) и тяжелые (меньше 5г/см). (демонстрация)
в) плавкость. Металлы делятся на легкоплавкие и тугоплавкие. (демонстрация)
г) электропроводность, теплопроводность металлов обусловлена их строением. Хаотически движущиеся электроны под действием электрического напряжения приобретают направленное движение, в результате чего возникает электрический ток.
При повышении температуры амплитуда движения атомов и ионов, находящихся в узлах кристаллической решетки резко возрастает, и это мешает движению электронов, и электропроводность металлов падает.
Следует отметить, что у некоторых неметаллов, при повышении температуры электропроводность возрастает, например, у графита, при этом с повышением температуры разрушаются некоторые ковалентные связи, и число свободно перемещающихся электронов возрастает.
д) металлический блеск – электроны, заполняющие межатомное пространство отражают световые лучи, а не пропускают как стекло.Q
Поэтому все металлы в кристаллическом состоянии имеют металлический блеск. Для большинства металлов в ровной степени рассеиваются все лучи видимой части спектра, поэтому они имеют серебристо – белый цвет. Только золото и медь в большой степени поглощают короткие волны и отражают длинные волны светового спектра, поэтому имеют желтый свет. Самые блестящие металлы – ртуть, серебро, палладий. В порошке все металлы, кроме АI и Мg, теряют блеск и имеют черный или темно – серый цвет.
е) пластичность. (Приложение 1)
Механическое воздействие на кристалл с металлической решеткой вызывает только смещение слоев атомов и не сопровождается разрывом связи, и поэтому металл характеризуется высокой пластичностью.
Учитель: мы рассмотрели строение и физические свойства металлов, их положение в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Теперь для закрепления предлагаем тест.
1) Электронная формула кальция.
а) 1S 2 2S2 2Р6 3S1
б) 1S 2 2S 2 2Р6 3S 2
в) 1S 2 2S 2 2Р6 3S 2 3S6 4S1
г) 1S 2 2S 2 2Р6 3S 2 3Р6 4S 2
2) Электронную формулу 1S2 2S2 2Р6 3S2 3S2 3Р6 4S2 имеет атом:
а) Nа
б) Са
в) Сu
г) Zn
3) Электронная формула наиболее активного металла:
а) 1S2 2S2
б) 1S2 2S2 2Р6 3S2
в) 1S2 2S2 2Р6 3S2 3Р6 3d10 4S2
г) 1S2 2S2 2Р6 3S2 3Р6 4S2
4) Металлы при взаимодействии с неметаллами проявляют свойства
а) окислительные;
б) восстановительные;
в) и окислительные, и восстановительные;
г) не участвуют в окислительно-восстановительных реакциях;
5) В периодической системе типичные металлы расположены в:
а) верхней части;
б) нижней части;
в) правом верхнем углу;
г) левом нижнем углу;
Последний этап урока - подведение итогов. Каждому ученику выставляется оценка.
Домашнее задание: «Строение и физические свойства металлов».
Выучить материал по учебнику.