Тема 7. Металлы и неметаллические материалы, применяемые в промышленности.
Физические и химические свойства металлов
Подготовка к ЕГЭ по химии
Распространение металлов в природе. Соединения металлов среди веществ составляющих земную кору очень значительны. Наиболее распространены из металлов в земной коре: Наименее распространены радиоактивные металлы. Металлы находятся в земной коре в виде различных соединений. Кроме благородных металлов Pt , Au и некоторых других, не встречаются в свободном самородном состоянии. Из природных соединений металлов наиболее распространенными являются оксиды. Fe 2 O 3 - гематит; Fe 3 O 4 — магнитный железняк, магнетит;. Cu 2 O - куприт;. Al 2 O 3 - корунд;. TiO 2 — рутил, анатаз , брукит ;. MnO 2 - пиролюзит;. SnO 2 — касситерит и др. В природе металлы встречаются в виде различных соединений. Широко распространены сульфиды малоактивных металлов: В виде карбонатов — легкие металлы - Mg , Ca CaCO 3. В виде сульфатов — активные металлы Na , Ca , Ba , Mg Na 2 SO 4. Растворимые соли металлов встречаются в воде океанов, морей, озер. Для всех 88 металлов, кроме ртути, характерно твердое агрегатное состояние. Но твердость их различна и зависит от прочности кристаллической решетки. Наиболее твердые металлы VI В подгруппы: Хром по твердости приближается к алмазу. Наименее твердые металлы I A подгруппы — щелочные металлы, их можно резать ножом: Твердость металлов определяет возможность использования их в качестве конструкционных и инструментальных материалов. Для металлических тел характерны: Металлический блеск — результат отражения световых лучей. В мелкораздробленном состоянии многие металлы Fe , Pt теряют блеск, становятся черными или серыми. Порошкообразные Al и Mg сохраняют блеск. Интенсивность блеска зависит от доли поглощаемого света; чем меньше света поглощает металл, тем ярче его блеск. Серебро и палладий, отличающиеся наиболее интенсивным блеском, применяют для изготовления зеркал. На свойстве металлов полностью отражать радиоволны, основана радиолокация. Большинство металлов почти полностью отражают свет всех длин волн спектра и имеют белый или серый цвет. Медь и золото поглощают зеленый или голубой свет сильнее, чем свет других длин волн, поэтому они окрашены в желтый или красный цвет. Высокая электрическая проводимость — одно из самых характерных свойств металлов проводников первого рода , проводящих электрический ток без химических изменений. Лучшие проводники электричества — Ag , Cu , худшие - Pb , Hg. При нагревании металлов их электрическая проводимость падает, а при охлаждении растет, достигая максимального значения при стремлении температуры к абсолютному нулю. У некоторых металлов, например - Hg , Nb , около абсолютного нуля проводимость скачкообразно стремится к бесконечности, наблюдается явление сверхпроводимости. Металлы обладают высокой теплопроводностью. Наибольшая теплопроводность — у металлов с наилучшей электрической проводимостью. Эти свойства обусловлены присутствием в кристаллах свободных электронов, которые направленно перемещаются при наложении электрического поля. При нагревании колебательные движен ия ио нов в кристалле усиливаются, что затрудняет движение электронов и ведет к снижению электрической проводимости. Переносчиками теплоты от нагретых слоев к холодным являются электроны, которые, сталкиваясь с колеблющимися ионами, обмениваются с ними энергией. С повышением температуры колебан ия ио нов с помощью электронов передаются другим ионам, и температура всего металла быстро выравнивается. Пластичность — способность прокатываться в листы, вытягиваться в проволоку, коваться, штамповаться, обусловлена тем, что под внешним воздействием одни сл ои ио нов в кристаллах легко смещаются скользят по отношению к другим без разрыва. Но для сплавов, состоящих из ионов разного диаметра, это уже нехарактерно, Металлы теряют пластичность после ковки - механической обработки, нарушающей правильное строение кристаллов. Тяжелые металлы являются тугоплавкими, максимальную температуру плавления имеет вольфрам W t плавл. Способы получения металлов из руд. Руда — скопление металлсодержащих минералов, входящих в состав горных пород. Руды — главный источник получения металлов. Предварительно их освобождают от пустой породы обогащают , а затем путем восстановления извлекают металл. Для восстановления металлов из руд используют различные процессы и восстановители. В зависимости от типа восстановителя различают: Если в качестве восстановителя применяется алюминий, процесс называется алюминотермией. Алюминотермию используют для получения из оксидов тугоплавких и дорогих металлов: Магниетермия — получение металлов из хлоридов при помощи восстановителя магния: Используется для получения малоактивных металлов - Fe , Cu , Zn , Pb. Процесс идет в 2 стадии: Процесс идет при обычных температурах. Восстановители — активные металлы или электроны. Гидрометаллургическим способом получают золото. Из руд золото извлекают с помощью цианида калия в виде K [ Au CN 2 ] , а затем проводят восстановление порошкообразным цинком: Обычно получаемый металл находится в мелкораздробленном состоянии. Методы получения металлов высокой чистоты. Металлы высокой степени чистоты необходимы для получения сплавов при конструировании ядерных реакторов, в ракетостроении, в материалах для электронной техники. Металл загружают в специальный сосуд, соединенный с вакуумным насосом. Нагревают нижнюю часть, на холодных частях осаждаются более летучие соединения, либо примеси, либо металл — в зависимости от летучести. Непрерывно откачивается воздух для устранения окисления металла и торможения испарения. Метод используется для очистки металлов и других веществ. Очищаемый образец в лодочке медленно протягивают через кольцевую печь. Тот участок зона , который в данный момент находится в печи, плавится. Поскольку растворимость примеси в жидкой фазе выше, примесь собирается в расплавленной зоне и вместе с ней перемещается к концу образца. Проход зоны повторяют несколько раз. Конец слитка, содержащий примеси, отрезают. Полученный Ge из природных соединений подвергают зонной плавке. Подлежащий очистке никель нагревают при 20 МПа в атмосфере СО: Примеси в реакцию не вступают. Тетракарбонил никеля отгоняют , а затем нагревают до более высокой температуры. Он разрушается с выделением высокочистого металла. Аналогично очищают железо последовательным применением синтеза и последующего разложения Fe CO 5 , температура кипения которого t кип. Титан, но не примеси - образует с иодом летучий иодид, который разлагается на раскаленных нитях. Выделяющийся чистый титан осаждается на них, а иод образует с исходным металлом новые порц ии ио дида. Процесс идет непрерывно до переноса всего металла на титановые нити. Все металлы - восстановители, восстановительная способность различная. Восстанавливаются водой металлы, стандартный электродный потенциал которых ниже потенциала ионов водорода в воде. Поэтому условие восстановления металла водой можно записать в виде. С растворами щелочей взаимодействуют металлы склонные к образованию анионных комплексов: Взаимодействие с растворами кислот. Разбавленные кислоты являются окислителями за счёт водорода:. Поэтому все металлы, кроме свинца, стоящие до водорода, взаимодействуют с разбавленными кислотами. Свинец не взаимодействует из-за пассивации, потому, что в начале реакции образуется трудно растворимая в воде соль свинца, покрывающая поверхность металла и защищающая от взаимодействия. Эффект пассивации из-за образования защитной пленки на поверхности, приводящий к замедлению реакции, наблюдается у некоторых других металлов. Взаимодействие с концентрированной серной кислотой. Концентрированная серная кислота восстанавливается до следующих продуктов. Активные металлы реагируют с кислотой, восстанавливая ее до сероводорода. Малоактивные металлы реагируют с кислотой, восстанавливая ее до SO 2. Концентрированная серная кислота пассивирует металлы средней активности: На поверхности металла образуются плотные пленки оксида:. Металлы Re , Mo , Tc , Ti , V взаимодействуют в соответствии с уравнением. Взаимодействие с азотной кислотой. Азотная кислота любой концентрации пассивирует металлы: Ti , V , Re , Tc взаимодействуют с кислотой с образованием кислородсодержащих кислот: Взаимодействие со смесями кислот. Окислительная способность азотной кислоты усиливается добавлением к ней фтороводородной или хлороводородной кислот. Эти смеси растворяют самые малоактивные металлы. Взаимодействие с окислительно-щелочными расплавами. Распространение металлов в природе Соединения металлов среди веществ составляющих земную кору очень значительны. Fe 2 O 3 - гематит; Fe 3 O 4 — магнитный железняк, магнетит; Cu 2 O - куприт; Al 2 O 3 - корунд; TiO 2 — рутил, анатаз , брукит ; MnO 2 - пиролюзит; SnO 2 — касситерит и др. Физические свойства металлов Для всех 88 металлов, кроме ртути, характерно твердое агрегатное состояние. Способы получения металлов из руд Руда — скопление металлсодержащих минералов, входящих в состав горных пород. Методы получения металлов высокой чистоты Металлы высокой степени чистоты необходимы для получения сплавов при конструировании ядерных реакторов, в ракетостроении, в материалах для электронной техники. Процесс идет непрерывно до переноса всего металла на титановые нити 9. Химические свойства металлов Все металлы - восстановители, восстановительная способность различная. Все металлы можно разделить на группы: Возможны следующие варианты протекания реакций: Реакция протекает при обычных условиях. Это металлы от начала ряда активности до Mg:
Куплю жену сколько
Новости города шатура
Og vs vp 5 карта пик
Стихи про волков
Правила содержания молочной комнаты
Учет цветов таблица
37 маршрут воронеж на карте
Сколько цифр используются для записи чисел
Глухие и звонкие английские согласные таблица
Авито иркутск подать объявление без регистрации
Косметический ремонт своими руками фото
Значения слова правильно
Тула луначарского 56 история дома
Слабость без причины
Тест зачет по дисциплине сапр составитель птк