Изучение нового материала по теме «Металлическая химическая связь»

Тип урока: Изучение нового материала.

Цель урока: Сформировать представления о металлической связи.

Задачи урока:

• выяснить, как взаимодействуют между собой атомы элементов-металлов
• узнать, как влияет металлическая связь на свойства образованных ею веществ
• обобщить знания о химической связи

План урока

1. Вводное слово учителя о цели и задачах урока.
2. Повторение опорных знаний о ковалентной и ионной связи.
3. Изучение нового материала:
4. Закрепление материала.

1. Организационный этап

Приветствие учащихся. Проверка готовности к занятию. Организация внимания.

2. Повторение изученного материала

1. Какие типы химической связи вы уже знаете?
2. Что такое ионная связь?
3. Что такое ковалентная связь?
4. Какие виды ковалентной связи вы знаете? Как их можно различить?

Теперь давайте выполним следующие упражнения.

1. Между атомами каких химических элементов химическая связь будет иметь ионный характер:

1) N и O;

2) Si и Cl;

3) Na и O;

4) P и Br.

2. Только ковалентная связь наблюдается в соединении с формулой:

1) Ba(OH)₂

2) H₂ SO₄

3) Li₂CO₃ 

4) NH₄ NO₃.

3. Неполярная ковалентная связь наблюдается в веществе:

1) углекислом газе

 2) аммиаке

 3) алмазе

 4) воде.

4. Химическая связь наиболее прочна в молекуле:

1) йода

2) хлора

3) кослорода

4) азота.

5. В молекуле какого вещества содержится ковалентная неполярная связь:

1) воде

2) поваренной соли 

3) водороде

4) магнии.

3. Изучение нового материала

Вы знаете, как взаимодействуют между собой атомы металлов и неметаллов, а также атомы неметаллов между собой.
Сегодня мы рассмотрим, как будут взаимодействовать атомы металлов между собой. Почему металлы существуют в виде слитка, куска или металлического изделия?
Что удерживает атомы металла в единое целое?
Какими свойствами обладают металлы и от чего они зависят – мы с вами должны ответить на этом уроке.

Цель  урока:

• Сформировать понятие о металлической связи.
• Изучить механизм образования связи.
• Показать единую природу химической связи.
• Какое место в Периодической системе занимают металлы?

В таблице Дмитрия Ивановича Менделеева более 90 химических элементов представлены металлами. Почти все эти вещества (за исключением ртути) – твердые вещества с кристаллической решеткой.

Ученые давно установили, что именно в таких соединениях связь намного прочнее.

Она получила название металлической химической связи.

Металлическая связь – это связь в металлах и сплавах между атом-ионами посредством обобществленных электронов.

Что же такое обобществленные электроны? И почему атомы в металлах были названы атом-ионами?

Чаще всего атомы элементов металлов содержат на внешнем энергетическом уровне от одного 1 до трех 3 электронов. И эти электроны легко отрываются и попадают на энергетические уровни таких же атомов металлов. Таким образом, все электроны на внешних уровнях атомов металлов обобществленные, то есть принадлежат всем атомам вещества. Электроны выполняют роль цемента, удерживая катионы (положительно заряженные ядра с электронами внутренних энергетических уровней) в узлах кристаллической решетки. В свою очередь, катионы удерживают электроны в пределах кристаллической решетки.

Разобраться в том, какой электрон принадлежал какому атому, просто невозможно, так как все оторвавшиеся электроны становятся общими, соединяясь с ионами. Эти электроны временно образуют атомы, потом снова отрываются и соединяются с другим ионом. Этот процесс продолжается бесконечно. Таким образом, в металлических соединениях атомы непрерывно превращаются в ионы и наоборот.

атомы	ионы
металла	металла

Этот процесс схематично можно изобразить так: постоянно отдавая и одновременно получая электроны, атом металла не является атомом и в тоже время не ион. Поэтому атомы в металлах и называются атом-ионами. Например, схематическое строение фрагмента металла алюминия. Каждый атом алюминия окружен восемью соседними атомами. Всего вокруг ядра атома алюминия располагается тринадцать электронов, но на внешнем энергетическом уровне только три. Они и будут участвовать в образовании металлической связи. Свободно отрываясь и двигаясь по внешних орбиталях всех соседних атомов, они склеивают ионный остов алюминия в твердый металлический кристалл. Металлическая связь, как и ковалентная, основана на объединении электронов соседних атомов. Но если при ковалентной связи один атом связан общими электронами только с соседним, то при металлической связи общие электроны есть со всеми соседними атомами.

Вещества с металлической связью часто сочетают прочность с пластичностью, так как при смещении атомов относительно друг друга не происходит разрыва связей. Металлы отражают световые волны, поэтому имеют металлический блеск и непрозрачны. Свободно движущиеся электроны обуславливают электропроводность и теплопроводность металлов и сплавов.

В парообразном состоянии атомы металлов связаны ковалентной связью. Металлическая связь характерна для чистых металлов и сплавов металлов в твердом и жидком состояниях.

На рисунке схематически изображено строение фрагмента металла натрия. При этом небольшое число обобществленных электронов связывает большое число ионов и атомов.

Схема металлической связи

Металлическая связь имеет некоторое сходство с ковалентной, поскольку основана на обобществлении внешних электронов. Однако при ковалентной связи обобществлены внешние непарные электроны только двух соседних атомов, в то время как при металлической связи в обобществлении этих электронов принимают участие все атомы. Именно поэтому кристаллы с ковалентной связью хрупки, а с металлической, как правило, пластичны, электропроводны и имеют металлический блеск.

Металлическая связь характерна как для чистых металлов, так и для смесей различных металлов –сплавов, находящихся в твердом и жидком состояниях.

Вывод: Все виды связей основаны на особенностях строения атомов химических элементов, и их изучение является одним из центральных вопросов в химии.

Приложение №1

4. Закрепление материала:

Теперь давайте выполним следующие упражнения.

1. Из приведённых ниже формул веществ выпишите формулы веществ с металлической связью:

IHCl, Na, NH₃, Fе, H₂ O, C₂H₆, Са.

Ответ поясните.

2. Из приведённых ниже формул веществ выпишите формулы металлов:

Ca, P₄, Li, O₃, Br₂, N₂, K, Cl₂.

Ответ обоснуйте.

3. Верны ли следующие суждения?

А). Химический элемент кальций образует вещества, в которых наблюдаются все типы химических связей.

Б). Вещество кальций Са и нитрид кальция Ca₃N₂ образованы соответственно с помощью металлической и ковалентной неполярной связей.

5. Домашнее задание:

Параграф 12, повторить параграф 9-11.