Del curso de química de octavo grado, ya tienes una idea sobre la naturaleza del enlace químico que existe en los cristales metálicos: el enlace metálico. Recuérdese que los átomos y los iones metálicos positivos se encuentran en los nodos de las redes cristalinas metálicas, conectados por medio de electrones externos socializados pertenecientes a todo el cristal. Estos electrones compensan las fuerzas de repulsión electrostática entre los iones positivos y los unen, asegurando la estabilidad de la red metálica.
El enlace metálico determina todas las propiedades físicas más importantes de los metales: plasticidad, conductividad eléctrica y térmica, brillo metálico y otras propiedades características de esta clase de sustancias simples.
La plasticidad es la propiedad de una sustancia para cambiar de forma bajo la influencia externa y retener la forma aceptada después de la terminación de esta influencia.
La capacidad de aplanarse por el impacto o de convertirse en un alambre bajo la acción de la fuerza es la propiedad mecánica más importante de los metales. Subyace en una profesión tan respetada por la mayoría de los pueblos del mundo como la profesión de herrero. No es de extrañar que el patrón de la herrería entre diferentes pueblos fuera el dios del fuego: entre los griegos, Hefesto, entre los romanos, Vulcano, entre los eslavos, Svarog.
La plasticidad de los metales se debe a la capacidad de algunas capas de iones atómicos en cristales bajo influencia externa para cambiar fácilmente (como si se deslizaran) en relación con otras capas sin romper los enlaces entre ellas (Fig. 26).
Arroz. 26
Desplazamiento de capas en una red cristalina metálica bajo acción mecánica.
Los más plásticos oro, plata y cobre. Por ejemplo, el oro se puede usar para hacer "lámina de oro" con un espesor de 0,003 mm, que se usa para dorar artículos (Fig. 27).
Arroz. 27
La alta plasticidad del oro se utiliza para dorar los interiores de los palacios.
La alta conductividad eléctrica de la mayoría de los metales se debe a la presencia de electrones móviles en sus redes cristalinas, que se mueven en una dirección bajo la influencia de un campo eléctrico (Fig. 28).
Arroz. 28
En las redes cristalinas de metal, los electrones móviles se mueven bajo la influencia de un campo eléctrico, creando una corriente eléctrica.
Cuando se calienta, aumentan los movimientos oscilatorios de los iones en el cristal, lo que dificulta el movimiento dirigido de los electrones y conduce a una disminución de la conductividad eléctrica. Cuando se enfría, la conductividad eléctrica de los metales aumenta y, cerca del cero absoluto, pasa a la superconductividad. La plata y el cobre tienen la conductividad eléctrica más alta, mientras que el manganeso, el plomo, el mercurio y el tungsteno tienen la más baja.
Una propiedad como la conductividad térmica de los metales también está asociada con la alta movilidad de los electrones libres: al chocar con los iones que vibran en los sitios de la red, los electrones intercambian energía con ellos. A medida que aumenta la temperatura, las vibraciones de los iones se transmiten por medio de electrones a otros iones, y la temperatura de todo el objeto metálico se iguala rápidamente.
La superficie lisa de los metales se caracteriza por un brillo metálico, resultado del reflejo de los rayos de luz. En el estado de polvo, la mayoría de los metales pierden su brillo y se vuelven de color negro o gris, y solo el aluminio y el magnesio conservan su brillo en el polvo. El aluminio, la plata y el paladio, que tienen la mayor reflectividad, se utilizan para fabricar espejos, incluidos los que se utilizan en los reflectores.
La mayoría de los metales son blancos o grises. El oro y el cobre son de color amarillo y amarillo-rojo respectivamente.
De las otras propiedades físicas de los metales, la dureza, la densidad y el punto de fusión son las de mayor interés práctico.
Para todos los metales (excepto el mercurio), en condiciones normales, es característico un estado sólido de agregación. Sin embargo, su dureza es diferente. Los más duros son los metales del subgrupo secundario del grupo VI (grupo VIB) del sistema Periódico de D. I. Mendeleev. Entonces, el cromo tiene una dureza cercana al diamante. Los más blandos: metales del subgrupo principal del grupo I (grupo IA) de la tabla periódica de D. I. Mendeleev: metales alcalinos. Por ejemplo, el sodio y el potasio se cortan fácilmente con un cuchillo.
Por densidad, los metales se dividen en ligeros (densidad inferior a 5 g / cm 3) y pesados (densidad superior a 5 g / cm 3). Los metales ligeros incluyen álcalis, metales alcalinotérreos y aluminio. Los metales de transición incluyen escandio, itrio y titanio. Estos metales, por su ligereza y refractariedad, son cada vez más utilizados en diversos campos de la tecnología.
El metal más ligero es el litio (p \u003d 0,53 g / cm 3). El más pesado es el osmio (p \u003d 22,6 g / cm 3).
Los metales ligeros suelen ser fusibles, el galio ya se puede derretir en la palma de la mano y los metales pesados son refractarios. El tungsteno tiene el punto de fusión más alto, que es de 3380 °C. Esta propiedad del tungsteno se usa para fabricar lámparas incandescentes (Fig. 29, 1). Además, en el diseño de la lámpara se incluyen siete metales más.
Arroz. 29
Lámparas, en cuya fabricación se utilizan varios metales: 1 - lámpara incandescente; 2 - lámpara halógena; 3 - lámpara fluorescente; 4 - lámpara LED
En la Federación Rusa, en la actualidad, como en el pasado en la Unión Europea y los Estados Unidos, se ha tomado la decisión a nivel estatal de reemplazar las lámparas incandescentes convencionales con lámparas modernas más económicas y duraderas, como halógenas, fluorescentes y LED. . Una lámpara halógena (Fig. 29, 2) es la misma lámpara incandescente con un filamento de tungsteno, llena de gases inertes con la adición de vapores de halógeno (bromo o yodo). Las lámparas fluorescentes (Fig. 29, 3) son lámparas fluorescentes que usted conoce bien y que tienen un inconveniente importante: contienen mercurio y, por lo tanto, deben seguir reglas especiales de eliminación en puntos de recolección especiales. Las lámparas LED (Fig. 29, 4) son las más económicas y duraderas (vida útil de hasta 100 mil horas), pero hasta ahora las más caras de las lámparas.
Arroz. treinta.
Los metales se dividen condicionalmente en dos grupos: ferrosos (a - hierro fundido; b - acero); no ferrosos (c - cobre; g - aluminio)
En tecnología, como ya sabe, los metales se dividen en ferrosos (hierro y sus aleaciones) y no ferrosos (el resto, se discutirán más detalles en el siguiente párrafo) (Fig. 30). El oro, la plata, el platino y algunos otros metales se clasifican como metales preciosos (Fig. 31).
Arroz. 31
Metales preciosos: oro (1, 2); platino (3); plata (4, 5);
Nuevas palabras y conceptos.
- El plastico.
- conductividad eléctrica y conductividad térmica.
- Brillo metálico.
- dureza de los metales.
- Densidad de los metales.
- Metales ligeros y pesados.
- Metales ferrosos y no ferrosos.
- Metales preciosos.
Tareas para el trabajo independiente.
- Nombra el metal más ligero.
- Qué propiedades físicas de los metales se utilizan en ingeniería.
- El efecto fotoeléctrico, es decir, la propiedad de los metales de emitir electrones bajo la acción de los rayos de luz, es característico de los metales alcalinos, como el cesio. ¿Por qué? ¿Dónde se utiliza esta propiedad?
- ¿Qué propiedades físicas del tungsteno subyacen a su uso en lámparas incandescentes?
- ¿Qué propiedades de los metales subyacen a las expresiones literarias figurativas: "escarcha plateada", "amanecer dorado", "nubes de plomo"?
- actualizar conocimientos sobre la posición de los metales en el sistema periódico, cambios en la reducción (propiedades metálicas) de los metales por períodos y grupos; revelar las características de la estructura de los átomos metálicos y las características de sus diferencias con los no metales; familiarizarse con el papel biológico de los elementos químicos de los metales; rastrear la relación entre la estructura de la red cristalina y las propiedades físicas de los metales;
- desarrollar competencias intelectuales y cognitivas (análisis, comparación, resaltando lo principal, generalización, sistematización) usando el ejemplo de la estructura de influencia - propiedades, propiedades - aplicación; promover la formación de competencias en información y comunicación; mejorar las habilidades de trabajo independiente con información;
- para llevar a cabo la educación moral y patriótica.
Tipo de lección: aprender material nuevo.
Tecnología: desarrollar el pensamiento crítico a través de la lectura y la escritura.
Métodos: verbal, visual, práctico.
Equipo: presentación electrónica ( Anexo 1) y el equipo necesario para su demostración; Folletos didácticos para cada alumno:
- textos: “Metales. La estructura de los cristales metálicos", "Propiedades físicas generales" ( Anexo 2);
- tabla "La influencia del tipo de red cristalina de un metal en sus propiedades" ( Apéndice 3),
- tabla "Dependencia de las propiedades físicas de los metales en la estructura de la red cristalina metálica" ( Apéndice 4),
- grupo "Metales - sustancias simples" ( Apéndice 5),
- prueba de control ( Apéndice 6)
- para cada mesa, una rejilla con tubos de ensayo numerados: N° 1 - gránulos de aluminio, N° 2 - gránulos de estaño, N° 3 - gránulos de zinc, N° 4 - hierro en polvo, N° 5 - aluminio en polvo.
durante las clases
I. Desafío (cuestionamiento)
Chicos, ¿qué es una atracción? ¿Qué lugares de interés hay en Rusia?
Se invita a los estudiantes a ver una secuencia de video de tres lugares de interés rusos y nombrarlos. ¿Qué sabes de estos monumentos? (presentación de diapositivas 1-4 ( Anexo 1)). La presentación de diapositivas va acompañada de una breve nota sobre la historia de su creación y autores.
¿Qué tienen en común las vistas expuestas? (Hecho de un metal, o más bien una aleación - bronce).
No es casualidad que el gran científico ruso M.V. Lomonosov dijo: "Ni un solo arte, ni un solo oficio puede escapar del simple uso de metales" (diapositiva 5, formulación del tema de la lección y objetivos).
Presentación de diapositivas 6-7 (Apéndice 1). "Representaciones sobre los metales". Entrevista a estudiantes sobre:
¿Cómo han cambiado las ideas sobre los metales en nuestro tiempo?
¿En qué significados semánticos se usa actualmente la palabra metales? (elementos químicos y sustancias simples)
¿Qué se considera en el marco del concepto de metales - elementos químicos? (Presentación de diapositivas #8 (Apéndice 1))
¿Dónde se encuentran los elementos químicos metales en la tabla periódica?
¿Qué características de la estructura de los átomos metálicos conoces del curso de química de octavo grado?
II. Tener sentido.
1. Características de la estructura de los átomos metálicos. Distribución de los elementos químicos de los metales en la corteza terrestre. (Trabajo independiente de los estudiantes con el texto de acuerdo con la estrategia "Lectura del texto con marcas" por opciones (todo lo que causa dificultades en el texto se marca con signos de interrogación, el maestro, al pasar por las filas, ayuda si surgen dificultades)
Diapositiva 9 (Apéndice 1):
Opción 1.
Lea el texto del último párrafo en la página 103 y el primer párrafo en la página 104. Responda la pregunta: ¿qué características estructurales son inherentes a los átomos de metal? (Libro de texto G. E. Rudzitis, F. G. Feldman Química 9 M .: Educación 2008 - 2010)
Opcion 2.
Lea el párrafo 1 de §35 (págs. 104 - 105), analice el diagrama 12. Responda la pregunta: ¿en qué estado se encuentran los metales en la naturaleza? (Libro de texto G. E. Rudzitis, F. G. Feldman Química 9 M .: Educación 2008 - 2010)
Conversación sobre el trabajo independiente completado. Resumiendo lo leído, demostración de la diapositiva No. 10 (Apéndice 1).
2. El papel biológico de los metales.
Trabajando con la diapositiva No. 11 (Anexo 1) “El papel biológico de los metales” (de frente), demostración de la diapositiva No. 12 “Elementos químicos metales en el cuerpo humano” (de frente).
3. Pruebas de control 1A, 2A, 3A, 4B. (Trabajo individual independiente, diapositiva 13 (Apéndice 1))
4. Celosía cristalina metálica y enlace metálico. Variedades de redes cristalinas de metales.
Obra independiente con el texto “Metales. La estructura de los cristales metálicos" y §36 del libro de texto sobre la estrategia "Textos paralelos" ( Anexo 2). Completando la tabla "La influencia del tipo de red cristalina de un metal en sus propiedades" ( Anexo 3). (Diapositivas 14-15 (Anexo 1))
5. Propiedades físicas de los metales.
Completando la tabla "Dependencia de las propiedades físicas de los metales en las características estructurales de la red cristalina metálica", completando el grupo "Metales - sustancias simples". Diapositivas 16-18 (Apéndice 1).
6. Pruebas de control 5A, 6A. 7A, 8A (diapositiva 19 apéndice 1). Comprobación de la prueba (diapositiva 20, apéndice 1)
7. Tarea: §34, 1 párrafo §35, §36 (diapositiva 21 apéndice 1).
tercero Reflexión
1. Composición del vino sincronizado (diapositiva No. 22 Apéndice 1).
- La primera línea es un sustantivo;
- La segunda línea son dos adjetivos;
- La tercera línea son tres verbos;
- La cuarta línea es una oración (aforismo) que refleja la esencia del sujeto.
- Quinta línea: una palabra (sentimiento, actitud personal hacia el tema)
2. Prueba reflexiva (diapositiva No. 23 Apéndice 1): (Si está de acuerdo con la declaración, coloque un signo + al lado del número de la declaración).
- Aprendí mucho en clase.
- Necesitaré esto en mi vida.
- Había mucho que pensar en clase.
- Todas las preguntas que tuve durante la lección fueron respondidas.
- En la lección, trabajé de buena fe y logré los objetivos de la lección.
Referencias
- Bogdanova N.A.
tema de la lección. "Propiedades físicas de los metales" Grado 9
Profesora de química Ivanova Vera Alexandrovna
Objetivos : para formar la comprensión de los estudiantes de las características estructurales de los átomos de metal, sus propiedades físicas generales y la dependencia de las propiedades en el tipo de red cristalina
Tareas:
Educativo: para resumir información sobre el enlace químico del metal y la red cristalina de los metales,
formar ideas sobre la naturaleza de las propiedades físicas
Desarrollando: la capacidad de formar analizar, trabajar con tablas, texto, observar, sacar conclusiones
Educativo : intensificar la actividad cognitiva de los estudiantes, independencia, iniciativa
Equipo : una colección de muestras de metales, tablas que contienen materiales sobre las propiedades físicas de los metales, tarjetas de tareas, el sistema periódico de elementos químicos D.I. Mendeleiev
Formas de trabajo: trabajo individual, en pareja
tipo de lección : aprender material nuevo
Lema de la lección “En primer lugar, y con el mayor cuidado posible, ¡estudiar química! ¡Esta es una ciencia increíble! Su mirada penetrante y audaz penetra en la oscuridad de la corteza terrestre M. Gorki.
Durante las clases:
1. Momento organizacional
¿Sin qué sustancias es inconcebible la civilización moderna?
De hecho, los metales juegan un papel importante en la vida humana.
La palabra metal en la traducción significa mío, mío. En la corteza terrestre existen grandes reservas de minerales metálicos y polimetálicos, que se utilizan para la obtención de metales.
2. Actualización de conocimientos
Antes de pasar al estudio de nuevos materiales, averigüemos lo que ya sabemos sobre los metales.
1. ¿Dónde se encuentran los metales en la tabla periódica de elementos?
2. ¿Cómo cambia el radio de los átomos metálicos en grupos, en períodos
3. Cómo cambian las propiedades metálicas en grupos, períodos
4. ¿Cuáles son las características de la estructura de los metales?
3. Explicación del nuevo material
Profesor.
La naturaleza del enlace químico metálico se discutió anteriormente en el curso de octavo grado.
¿Cuál es la naturaleza del enlace metálico?
¿Cuáles son las características de una red metálica cristalina?
Dibuje un diagrama de la red cristalina de metal en la pizarra.
En los nodos de la red cristalina se ubican tanto átomos neutros como cationes metálicos, conectados por medio de electrones socializados (también llamados electrones gaseosos) pertenecientes a todo el cristal. Estos electrones se mueven libremente y atraen cationes metálicos que se encuentran en los nodos de la red cristalina, asegurando su estabilidad.
Por tanto, un enlace metálico es un enlace que se produce en los cristales como resultado de la interacción electrostática de iones metálicos cargados positivamente con electrones libres cargados negativamente. El enlace metálico es característico de los metales y sus aleaciones.
¿Qué entendemos por propiedades físicas de la materia?
¿Cuáles son las propiedades físicas?
Las propiedades físicas más importantes de los metales se deben a la naturaleza del enlace metálico, la estructura de la red cristalina.
Considere una colección de muestras de metal. Trabajo de alumnos con muestras de metales.
1. Establecer color, transparencia
2. ¿Cómo se expresa la capacidad de reflejar la luz?
3. ¿Cómo reaccionan las muestras de metal a la acción de un imán?
4. ¿Qué propiedades físicas son características de los metales?
Nombra las propiedades físicas generales de los metales.
Los estudiantes anotan: brillo metálico, dureza, plasticidad, conductividad eléctrica y térmica.
Los estudiantes estudian la tabla de propiedades físicas de los metales, luego, usando los datos de la tabla, responden preguntas y escriben en un cuaderno.
Propiedades físicas de los metales.
Metal | química | Densidad | no derretir | Dureza según mugidos |
Aluminio | 2,70 | |||
Tungsteno | 19,30 | 3400 | ||
Planchar | 7,87 | 1540 | ||
Oro | 19,30 | 1063 | ||
Cobre | 8,92 | 1083 | ||
Magnesio | ||||
Mercurio | 13,50 | |||
Dirigir | 11,34 | |||
Plata | 10,49 | 960,5 | ||
Titanio | 4,52 | 1670 | ||
Cromo | 7,19 | 1900 | ||
Zinc | 7,14 | 419,5 |
Los estudiantes escriben propiedades físicas en un cuaderno, dan ejemplos.
Densidad. Según la densidad, los metales se dividen en dos grupos:
pulmones , densidad no superior a 5 g/cm 3 –
pesado , densidad superior a 5 g/cm 3 –
El más ligero es el litio, densidad 0,53 g/cm 3 , el más pesado - osmio, densidad 22,6 g / cm 3
Temperatura. Los metales, según el punto de fusión, se dividen en:
fusible , punto de fusión no superior a 1000°C -
refractario , punto de fusión por encima de 1000°C -
El metal más fusible es el mercurio. t = -39 °C , el más refractario - tungsteno
t = 3340 °C
Dureza. La dureza de los metales se compara con la dureza del diamante y se divide en grupos:
suave -
sólido -
el metal más duro - cromo, raya el vidrio, el más suave - metales alcalinos, que se cortan con un cuchillo
Conductividad eléctrica.La conductividad eléctrica se explica por la presencia de electrones libres, bajo la influencia de un voltaje eléctrico aplicado, los electrones que se mueven aleatoriamente en el metal adquieren un movimiento dirigido, surge una corriente eléctrica.
La plata, el cobre, el oro y el aluminio tienen una alta conductividad eléctrica.
Tener baja conductividad eléctrica: mercurio, plomo, tungsteno
Conductividad térmica. El índice de conductividad térmica de los metales, por regla general, coincide con el índice de conductividad eléctrica.
lustre metálico. Los metales pueden reflejar las ondas de luz, el magnesio y el aluminio pueden retener un brillo metálico incluso en polvo.
Color - la mayoría de los metales son plateados, con la excepción del amarillo dorado, el cobre es amarillo rojizo.
El plastico. Plasticidad: la capacidad de cambiar de forma con el impacto, estirarse en un alambre, enrollarse en láminas delgadas. En la serie disminuye Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe.
Propiedades magnéticas.Las propiedades magnéticas están determinadas por la capacidad de los metales para ser atraídos por un campo magnético externo y conservar la capacidad de ser magnetizados. Las propiedades magnéticas más fuertes son: hierro, níquel, cobalto. Estos metales se denominan ferromagnéticos (de la palabra latina ferrum - hierro).
4. Consolidación del conocimiento
Los estudiantes reciben tarjetas con tareas y responden las preguntas.
Tarjetas de tareas.
Instrucciones para la prueba: elija una respuesta correcta
Opción 1
respuestas
1. Seleccione un grupo de elementos que contenga solo metales
A) Cu K Mg C
B) Ba Zn Pb Li
B) Na Mn Br Fe
2, Indique el común en la estructura de Li y K
A) 1 electrón en el último nivel electrónico
B) el mismo número de niveles electrónicos
C) 2 electrones en el último nivel electrónico
3. Para metales del grupo 1A no es típico
A) el estado de oxidación en los compuestos -1
B) estado de oxidación en compuestos +1
C) la fórmula general del óxido superior R 2 O
4. Las propiedades metálicas del calcio se manifiestan, más débiles que
A) potasio
B) litio
B) hierro
5. Los metales activos incluyen
A) Cu Ag Ca Fe
B) Mg K Ba Ca
B) Pb Li Zn Sn
6. Los metales de baja actividad incluyen
A) Hg Ag Cu
B) CaSrBa
C) Cs MgK
5. Resumiendo la lección
Profesor:
¿Qué has aprendido sobre las propiedades físicas de los metales?
¿Cómo se puede explicar la existencia de propiedades físicas comunes en un número tan grande de sustancias simples?
6. Tarea
Preparar informes sobre el papel de los metales en nuestras vidas.
Densidad. Esta es una de las características más importantes de los metales y aleaciones. Por densidad, los metales se dividen en los siguientes grupos:
pulmones(densidad no superior a 5 g / cm 3) - magnesio, aluminio, titanio, etc .:
pesado- (densidad de 5 a 10 g / cm 3) - hierro, níquel, cobre, zinc, estaño, etc. (este es el grupo más extenso);
muy pesado(densidad superior a 10 g / cm 3) - molibdeno, tungsteno, oro, plomo, etc.
La tabla 2 muestra los valores de densidad de los metales. (Esta y las siguientes tablas caracterizan las propiedades de los metales que forman la base de las aleaciones para la fundición artística).
Tabla 2. Densidad del metal.
Temperatura de fusión. Dependiendo de la temperatura de fusión, el metal se divide en los siguientes grupos:
fusible(el punto de fusión no supera los 600 o C) - zinc, estaño, plomo, bismuto, etc.;
fusión media(de 600 o C a 1600 o C) - estos incluyen casi la mitad de los metales, incluidos magnesio, aluminio, hierro, níquel, cobre, oro;
refractario(más de 1600 o C) - tungsteno, molibdeno, titanio, cromo, etc.
El mercurio es un líquido.
En la fabricación de fundiciones artísticas, la temperatura de fusión del metal o la aleación determina la elección de la unidad de fusión y el material de moldeo refractario. Cuando se introducen aditivos en el metal, la temperatura de fusión, por regla general, disminuye.
Tabla 3. Puntos de fusión y ebullición de los metales.
Calor especifico. Esta es la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa en un grado. La capacidad calorífica específica disminuye con un aumento en el número de serie del elemento en la tabla periódica. La dependencia del calor específico de un elemento en estado sólido con respecto a la masa atómica se describe aproximadamente por la ley de Dulong y Petit:
metro un metro = 6.
donde, ma- masa atomica; cm- capacidad calorífica específica (J/kg * o C).
La tabla 4 muestra los valores de la capacidad calorífica específica de algunos metales.
Tabla 4. Capacidad calorífica específica de los metales.
Calor latente de fusión de los metales. Esta característica (Tabla 5), junto con el calor específico de los metales, determina en gran medida la potencia requerida de la unidad de fusión. Para fundir un metal de bajo punto de fusión, a veces se requiere más energía térmica que para uno refractario. Por ejemplo, calentar cobre de 20 a 1133 o C requerirá una vez y media menos energía térmica que calentar la misma cantidad de aluminio de 20 a 710 o C.
Tabla 5. Calor latente del metal
Capacidad calorífica. La capacidad calorífica caracteriza la transferencia de energía térmica de una parte del cuerpo a otra, o más bien, la transferencia molecular de calor en un medio continuo, debido a la presencia de un gradiente de temperatura. (tabla 6)
Tabla 6. El coeficiente de conductividad térmica de los metales a 20 o C
La calidad de la fundición artística está estrechamente relacionada con la conductividad térmica del metal. En el proceso de fundición, es importante no solo asegurar una temperatura suficientemente alta del metal, sino también lograr una distribución uniforme de la temperatura en todo el volumen del baño líquido. Cuanto mayor sea la conductividad térmica, más uniformemente se distribuirá la temperatura. En la fusión por arco eléctrico, a pesar de la alta conductividad térmica de la mayoría de los metales, la caída de temperatura en la sección transversal del baño alcanza los 70-80 o C, y para un metal con baja conductividad térmica, esta diferencia puede alcanzar los 200 o C o más.
Durante la fusión por inducción se crean condiciones favorables para la igualación de la temperatura.
Coeficiente de expansión térmica. Este valor, que caracteriza el cambio en las dimensiones de una muestra de 1 m de largo cuando se calienta a 1 o C, es importante en el trabajo de esmalte (tabla 7)
Los coeficientes de dilatación térmica del metal base y del esmalte deben ser lo más próximos posible para que el esmalte no se agriete tras la cocción. La mayoría de los esmaltes, que son óxidos de silicio duro y otros elementos, tienen un bajo coeficiente de expansión térmica. Como ha demostrado la práctica, los esmaltes se adhieren muy bien al hierro, al oro, con menos firmeza, al cobre y la plata. Se puede suponer que el titanio es un material muy adecuado para el esmaltado.
Tabla 7. Coeficiente de dilatación térmica de los metales.
reflectividad Esta es la capacidad de un metal para reflejar ondas de luz de cierta longitud, que el ojo humano percibe como un color (tabla 8). Los colores del metal se muestran en la tabla 9.
Tabla 8 Correspondencia entre color y longitud de onda.
Tabla 9. Colores de metales.
Los metales puros prácticamente no se utilizan en artes y oficios. Para la fabricación de diversos productos, se utilizan aleaciones, cuyas características de color difieren significativamente del color del metal base.
Durante mucho tiempo, se ha acumulado una gran experiencia en el uso de diversas aleaciones de fundición para la fabricación de joyas, artículos para el hogar, esculturas y muchos otros tipos de fundición artística. Sin embargo, aún no se ha revelado la relación entre la estructura de la aleación y su reflectividad.
Sobre este tema:
» Características generales de los metales. Características de la estructura de los metales. Propiedades físicas de los metales. Aleaciones.
Profesor de química
MOU "Escuela Secundaria No. 5"
Ivanteevka
El propósito de la lección: crear condiciones para la generalización y profundización del conocimiento de los estudiantes sobre los metales como sustancias simples, las propiedades físicas de los metales, el uso humano.
Tipo de lección: Lección de generalización y sistematización de ZUN.
Objetivos de la lección:
- Educativo: repetir con los estudiantes la posición de los metales en el PSCE, las características estructurales de sus átomos y cristales, repetir y resumir información sobre el enlace metálico y la red cristalina, resumir y ampliar la información de los estudiantes sobre las propiedades físicas de los metales y su clasificación, dar el concepto de aleaciones. Educativo: educar habilidades de comunicación, la capacidad de expresar la propia opinión, la cooperación en un grupo. Desarrollando: desarrollar la actividad cognitiva de los estudiantes, contribuir al desarrollo de habilidades en el aula: observar, analizar, comparar, sacar conclusiones, así como la formación de habilidades en el trabajo con diversas fuentes: tablas, diagramas, colecciones, notas de referencia.
En la lección se utilizó el siguiente equipo:
Proyector multimedia Colección "Metales y aleaciones" Modelos de redes cristalinas de cloruro de sodio, diamante, hierro, cobre Mesa de red cristalina de metal de PSCE
Durante las clases.
organizando el tiempo .El maestro comunica el propósito de la lección, destacando la importancia práctica de los metales en la vida humana.
2.revisando la tarea.
Revisando la primera parte de la casa. tareas (2 estudiantes en la pizarra)
Representar la estructura de los átomos: 1) Na, Mg, Al; 2) Li, Na, K
3. Levantamiento frontal.
¿Dónde están los elementos metálicos en la tabla periódica? ¿Cuál es la peculiaridad de la estructura de los elementos metálicos?
Profesor: ¿Por qué el Sn, Pb, Bi, Po, cuyos átomos contienen 4,5,6 electrones, son metales?
Respuesta: Un radio relativamente grande (una conclusión que resolvió el problema; en apoyo de esto, el maestro da un ejemplo: el boro, cuyos átomos tienen 3 electrones en el nivel exterior, pero un radio atómico pequeño, es un no metal típico) .
Escuchamos las respuestas de los alumnos que hicieron sus deberes en la pizarra.
Luego continuamos la conversación.
¿Cómo cambian las propiedades metálicas en un período con un número de serie creciente? ¿y por qué? ¿Cómo cambian las propiedades metálicas en grupos de subgrupos principales con un número de serie creciente? ¿y por qué?
Entrada del cuaderno:
1) Los metales en el último nivel tienen una pequeña cantidad de electrones (1-3)
2) Dado que los metales se ubican al comienzo del período, tienen un radio atómico grande.
Maestro: Cabe señalar que la división de elementos en metales y no metales es condicional. Por ejemplo, las modificaciones alotrópicas del estaño: a (Sn) o estaño no metálico gris, y b (Sn) o estaño metálico blanco (en t<+13,20С белое олово рассыпается в серый порошок),). Ребята вспоминают название этого явления-»оловянная чума».
El germanio metálico tiene muchas propiedades no metálicas; el cromo, el aluminio y el zinc son metales típicos, pero forman compuestos compuestos (KAlO2, K2ZnO2, K2Cr2O7) en los que exhiben propiedades no metálicas. El yodo y el grafito son no metales típicos, pero tienen las propiedades de los metales (brillo metálico).
4. Características de la red cristalina y del enlace metálico. Propiedades físicas de los metales.
Mesa "Rejillas metálicas"
Maestro: Chicos, recordemos la naturaleza del enlace metálico y las características de la red de cristal metálico.
De acuerdo con la tabla, los muchachos recuerdan que en los nodos de la red hay iones positivos y átomos de metal, y los electrones socializados ("gas" electrónico) están en constante movimiento en todo el volumen del cristal de metal.
El maestro les recuerda a los estudiantes que los iones y átomos positivos están cambiando constantemente entre sí debido al libre movimiento de los electrones. Cuando se añade un electrón a un ion, éste se convierte en un átomo, y el átomo, a su vez, en un ion. Estos procesos proceden continuamente, según el esquema: Me0- nē "Men +
Luego concluye:
conexión metálica(SRA)- este es un enlace que ocurre en los cristales de metales (aleaciones) como resultado de la interacción electrostática de iones metálicos cargados positivamente y electrones cargados negativamente.
El profesor hace la pregunta: ¿Qué tipos de enlaces químicos se conocen? Los estudiantes responden (iónico, covalente). Para encontrar las similitudes y diferencias del enlace metálico con estos tipos de enlaces, se revisa la segunda parte de la tarea.
Revisión de la segunda parte de la tarea (3 alumnos en la pizarra):
Escriba un esquema para la formación de un enlace químico para sustancias con las fórmulas:
1) NaCl 2) HCl 3) Cl2
A continuación, la clase responderá a las siguientes preguntas:
¿Qué tipos de enlaces químicos conoces?
¿Qué es un enlace iónico?
¿Qué es un enlace covalente?
¿Qué es un enlace covalente polar? ¿No polar?
Luego se lleva a cabo una conversación, como resultado de la cual los estudiantes comparan, analizan y generalizan el conocimiento sobre la estructura. Ven a conclusión:
semejanza: pero) con iónico enlace MC es similar a la presencia de iones;B) con covalente comunicación, la EM tiene similitudes, ya que se basa en
radica la generalización de los electrones.
Diferencia: a) en los metales, los iones cargados positivamente están retenidos por electrones que se mueven libremente, y en sustancias con iónico Unión con iones negativos.b) los electrones que realizan covalente con los enlaces están ubicados cerca de los átomos conectados y están firmemente conectados con ellos, y los electrones que llevan a cabo MC se mueven libremente por todo el cristal y pertenecen a todos sus átomos.
El docente necesariamente “enfatiza” que el MC existe únicamente en los metales que se encuentran en estado líquido y sólido; pero no en moléculas que están unidas por enlaces covalentes: en vapores (estado gaseoso), los metales existen en forma de moléculas con este tipo de enlace: Li2, Na2.
Discusión del tema de las propiedades de los metales, trabajo con la colección "Metales y Aleaciones".
Durante la discusión, los estudiantes respondieron la pregunta del maestro: "¿Cuáles son las propiedades generales inherentes a los metales y por qué?" Respuesta 1) Brillo, conductividad eléctrica, conductividad térmica,
el plastico.
2) Las propiedades físicas generales de los metales están determinadas por el enlace metálico y la red cristalina metálica.
5. Explicación del nuevo material.
5.1. Propiedades físicas de los metales.
El profesor destaca que Las propiedades físicas de los metales están determinadas por su estructura. .
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1) Dureza. Todos los metales excepto el mercurio son sólidos. Pero esta propiedad es diferente para cada metal.
Fig.1 Dureza relativa de algunos metales
Los metales más blandos son el sodio, el potasio, el indio, se pueden cortar con un cuchillo; El metal más duro, cromado, raya el cristal.
2. Densidad. Todos los metales se dividen en ligeros (con una densidad de hasta 5 g/cm3) y pesados (con una densidad superior a 5 g/cm3).
Pulmones:li,N / A,k,mg,Al Pesado:zinc,Cu,sn,agricultura,Au
La densidad del metal litio más ligero es de 0,53 g/cm3, es decir, este metal es casi 2 veces más ligero que el agua. El metal más pesado es el osmio, su densidad es de 22,6 g/cm3.
Fig.2 Densidad de algunas sustancias
3. Fusibilidad.
Los metales se dividen en fusibles y refractarios.
Arroz. 3 Punto de fusión de algunas sustancias
4. Conductividad eléctrica.
Los metales son eléctricamente conductores debido a la presencia de electrones libres o "gas" de electrones. Los mejores conductores son plata, cobre, oro, aluminio, hierro. Los peores conductores son el mercurio, el plomo y el tungsteno.
Los electrones que se mueven aleatoriamente en un metal bajo la influencia de un voltaje eléctrico aplicado adquieren un movimiento dirigido, como resultado del cual surge una corriente eléctrica.
Con un aumento en la temperatura del metal, aumentan las amplitudes de vibración de los átomos e iones, que se encuentran en los nodos de la red cristalina. Esto impide el movimiento de electrones, la conductividad eléctrica cae.
A temperaturas más bajas, el movimiento oscilatorio disminuye, por lo que la conductividad eléctrica aumenta considerablemente. El grafito (no metálico) no conduce la electricidad a bajas temperaturas debido a la ausencia de electrones. Y a medida que aumenta la temperatura, los enlaces covalentes se destruyen y la conductividad eléctrica comienza a aumentar.
5. Conductividad térmica.
La conductividad térmica de los metales, por regla general, corresponde a la conductividad eléctrica. Se debe a la alta movilidad de los electrones libres, que al chocar con iones y átomos en vibración, intercambian energía con ellos. Por lo tanto, hay una rápida igualación de temperatura en toda la pieza de metal. La mejor conductividad para plata, cobre, la peor, para bismuto, mercurio.
6. Plasticidad.
Los metales tienen ductilidad, maleabilidad y resistencia. Debido al libre movimiento de electrones por todo el cristal, no se produce la ruptura de enlaces, ya que las capas individuales del cristal pueden desplazarse entre sí. Esto le da a los metales el plastico- la capacidad de cambiar su forma sin romper los enlaces químicos. (Experiencia: dos placas de vidrio se deslizan fácilmente entre sí, pero apenas se desprenden. Una capa de agua es un gas de electrones).
Si hace un impacto similar en un cristal con un enlace covalente, los enlaces químicos se romperán y el cristal colapsará, por lo que los no metales se vuelven quebradizos.
Metales con alta ductilidad: oro, plata, cobre, estaño, hierro, aluminio.
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Figura 4. Desplazamiento de capas en redes cristalinas bajo acción mecánica:
a) en el caso de un enlace metálico; b) en el caso de un enlace covalente
7. Brillo metálico.
Todos los metales se caracterizan por un brillo metálico: gris u opaco. Los electrones libres que llenan el espacio interatómico en la red reflejan los rayos de luz, por lo que los metales tienen un brillo metálico (blanco plateado y gris). Solo el oro y el cobre absorben en mayor medida longitudes de onda cortas (cercanas al violeta) y reflejan longitudes de onda largas del espectro de luz, por lo que son de color amarillo y naranja.
Los metales más brillantes son el mercurio, la plata. En polvo, todos los metales, excepto el aluminio y el magnesio, pierden su brillo y adquieren un color negro o gris oscuro.
5.2 Aleaciones.
5.2.1. Profesor: ¿Por qué los metales químicamente puros rara vez se usan en la vida cotidiana y en la industria? Por ejemplo, el cobre no se usa para fabricar artículos para el hogar (como el aluminio). ¿El calcio ligero y fuerte no se usa en la construcción de aviones? Incluso las joyas de oro, además de oro, contienen cobre y plata.
Los alumnos expresan sus propuestas, durante las cuales producción: En tecnología, se utilizan predominantemente aleaciones, en lugar de metales puros, porque los metales individualmente no tienen todas las propiedades que son necesarias para el uso práctico.
Entrada del cuaderno:
aleaciones metálicas Sustancias con propiedades metálicas, formadas por dos o más componentes, uno de los cuales es necesariamente un metal.
En las aleaciones, así como en los metales, el enlace químico es metálico. Por lo tanto, las propiedades físicas de las aleaciones son la conductividad eléctrica. conductividad térmica, plasticidad, brillo metálico (respuesta de los alumnos).
Al recibir la aleación, los materiales de partida se funden y se mezclan. Al enfriarse, se produce la cristalización con la formación de una aleación. Cristalización- Es el paso de una sustancia del estado líquido al sólido.
Representantes de aleaciones: trabajar con la colección.
Hierro fundido - una aleación a base de hierro que contiene de 2 a 4,5% de carbono, así como manganeso, silicio, fósforo y azufre. El hierro fundido es mucho más duro que el hierro, muy quebradizo, no está forjado y se rompe con el impacto. Esta aleación se utiliza para la fabricación de piezas macizas (las denominadas hierro fundido) y como materia prima para la producción de aceros (los llamados redistribución hierro fundido).
Acero - una aleación a base de hierro que contiene menos del 2% de carbono. Según su composición, los aceros se dividen en dos tipos principales. : carbono y aleado.
5.2.1. Los mensajes de los estudiantes sobre las aleaciones utilizadas en la tecnología moderna, sin tocar los que se discutirán más adelante, en relación con el estudio de metales específicos.
6. Conclusión de la lección.
El profesor resume la lección. Gracias a los estudiantes. Da marcas.
7. Tarea.
§5, ejercicio 1-3, §7, ejercicio 1,2,4 (oral), rep. según resúmenes de 8 celdas. (reacción de ácidos con metales). Responde a la pregunta: ¿En qué reacciones sabes que participan los metales?
