از درس شیمی کلاس هشتم، شما قبلاً ایده ای در مورد ماهیت پیوند شیمیایی که در کریستال های فلزی وجود دارد - پیوند فلزی دارید. به یاد بیاورید که اتم‌ها و یون‌های فلزی مثبت در گره‌های شبکه‌های کریستالی فلزی قرار دارند که با استفاده از الکترون‌های خارجی اجتماعی شده متعلق به کل کریستال به هم متصل شده‌اند. این الکترون ها نیروهای دافعه الکترواستاتیکی بین یون های مثبت را جبران کرده و در نتیجه آنها را به هم متصل می کنند و از پایداری شبکه فلزی اطمینان حاصل می کنند.
پیوند فلزی تمام مهم ترین خواص فیزیکی فلزات را تعیین می کند: انعطاف پذیری، رسانایی الکتریکی و حرارتی، درخشندگی فلزی و سایر خواص مشخصه این دسته از مواد ساده.
پلاستیسیته خاصیت یک ماده برای تغییر شکل تحت تأثیر خارجی و حفظ شکل پذیرفته شده پس از پایان این تأثیر است.
توانایی صاف شدن در اثر ضربه یا کشیده شدن به داخل سیم تحت اثر نیرو، مهمترین ویژگی مکانیکی فلزات است. زیربنای چنین حرفه ای است که مورد احترام اکثریت مردم جهان به عنوان حرفه آهنگری است. نه بی دلیل، خدای آتش حامی آهنگر در میان مردمان مختلف بود: در میان یونانیان - هفائستوس، در میان رومی ها - ولکان، در میان اسلاوها - سواروگ.
پلاستیسیته فلزات به دلیل توانایی برخی از لایه های اتم-یون در کریستال ها تحت تأثیر خارجی است که به راحتی نسبت به لایه های دیگر بدون شکستن پیوندهای بین آنها جابجا شوند (مثل اینکه می لغزند) (شکل 26).
برنج. 26.
جابجایی لایه ها در یک شبکه کریستالی فلزی تحت عمل مکانیکی
بیشترین پلاستیک طلا، نقره و مس. برای مثال از طلا می توان «ورقه طلا» به ضخامت 0.003 میلی متر ساخت که برای اقلام طلاکاری استفاده می شود (شکل 27).
برنج. 27.
پلاستیسیته بالای طلا برای طلاکاری فضای داخلی کاخ ها استفاده می شود.
رسانایی الکتریکی بالای بیشتر فلزات به دلیل وجود الکترون های متحرک در شبکه های کریستالی آنهاست که تحت تأثیر میدان الکتریکی در یک جهت حرکت می کنند (شکل 28).
برنج. 28.
در شبکه‌های کریستالی فلزی، الکترون‌های متحرک تحت تأثیر میدان الکتریکی حرکت می‌کنند و جریان الکتریکی ایجاد می‌کنند
هنگامی که گرم می شود، حرکات نوسانی یون ها در کریستال افزایش می یابد، که حرکت هدایت شده الکترون ها را دشوار می کند و منجر به کاهش رسانایی الکتریکی می شود. هنگامی که سرد می شود، رسانایی الکتریکی فلزات افزایش می یابد و نزدیک به صفر مطلق، به ابررسانایی تبدیل می شود. نقره و مس بالاترین رسانایی الکتریکی و منگنز، سرب، جیوه و تنگستن کمترین رسانایی الکتریکی را دارند.
چنین خاصیتی مانند هدایت حرارتی فلزات نیز با تحرک بالای الکترون های آزاد همراه است: برخورد با یون های ارتعاشی در محل های شبکه، الکترون ها با آنها انرژی مبادله می کنند. با افزایش دما، ارتعاشات یون ها از طریق الکترون ها به یون های دیگر منتقل می شود و دمای کل جسم فلزی به سرعت یکسان می شود.
سطح صاف فلزات با درخشش فلزی مشخص می شود - نتیجه انعکاس پرتوهای نور. در حالت پودری، بیشتر فلزات درخشندگی خود را از دست می دهند و به رنگ سیاه یا خاکستری در می آیند و فقط آلومینیوم و منیزیم درخشندگی خود را در پودر حفظ می کنند. آلومینیوم، نقره و پالادیوم که بیشترین بازتاب را دارند برای ساخت آینه ها از جمله آینه هایی که در نورافکن ها استفاده می شود استفاده می شود.
بیشتر فلزات سفید یا خاکستری هستند. رنگ طلا و مس به ترتیب زرد و زرد قرمز است.
از دیگر خواص فیزیکی فلزات، سختی، چگالی و نقطه ذوب بیشترین اهمیت عملی را دارند.
برای همه فلزات (به جز جیوه)، در شرایط عادی، حالت جامد تجمع مشخص است. با این حال، سختی آنها متفاوت است. سخت ترین فلزات زیرگروه ثانویه گروه VI (گروه VIB) سیستم تناوبی D.I. مندلیف هستند. بنابراین، کروم از نظر سختی نزدیک به الماس است. نرم ترین - فلزات زیر گروه اصلی گروه I (گروه IA) جدول تناوبی D.I. مندلیف - فلزات قلیایی. به عنوان مثال، سدیم و پتاسیم را به راحتی با چاقو برش می دهند.
بر اساس چگالی، فلزات به سبک (چگالی کمتر از 5 گرم در سانتی متر مکعب) و سنگین (تراکم بیش از 5 گرم در سانتی متر مکعب) تقسیم می شوند. از فلزات سبک می توان به فلزات قلیایی، قلیایی خاکی و آلومینیوم اشاره کرد. فلزات واسطه شامل اسکاندیم، ایتریم و تیتانیوم هستند. این فلزات به دلیل سبکی و نسوز بودن به طور فزاینده ای در زمینه های مختلف فناوری مورد استفاده قرار می گیرند.
سبک ترین فلز لیتیوم است (p \u003d 0.53 گرم در سانتی متر 3). سنگین ترین آنها اسمیم است (p \u003d 22.6 گرم در سانتی متر 3).
فلزات سبک معمولاً ذوب می شوند، گالیوم می تواند در کف دست ذوب شود و فلزات سنگین نسوز هستند. تنگستن بالاترین نقطه ذوب را دارد که 3380 درجه سانتیگراد است. از این خاصیت تنگستن برای ساخت لامپ های رشته ای استفاده می شود (شکل 29، 1). علاوه بر آن، هفت فلز دیگر نیز در طراحی لامپ گنجانده شده است.
برنج. 29.
لامپ هایی که در ساخت آنها از فلزات مختلف استفاده می شود: 1 - لامپ رشته ای. 2 - لامپ هالوژن; 3 - لامپ فلورسنت; 4 - لامپ ال ای دی
در فدراسیون روسیه، در حال حاضر، مانند گذشته در اتحادیه اروپا و ایالات متحده، تصمیمی در سطح ایالتی برای جایگزینی لامپ های رشته ای معمولی با لامپ های مدرن اقتصادی تر و بادوام تر مانند هالوژن، فلورسنت و LED اتخاذ شده است. . یک لامپ هالوژن (شکل 29، 2) همان لامپ رشته ای با رشته تنگستن است که با گازهای بی اثر با افزودن بخارات هالوژن (برم یا ید) پر شده است. لامپ های فلورسنت (شکل 29، 3) لامپ های فلورسنت هستند که به خوبی برای شما شناخته شده هستند و یک اشکال قابل توجه دارند - آنها حاوی جیوه هستند و بنابراین باید از قوانین دفع ویژه در نقاط جمع آوری ویژه پیروی کنید. لامپ های LED (شکل 29، 4) مقرون به صرفه ترین و بادوام ترین (عمر کار تا 100 هزار ساعت) هستند، اما تاکنون گران ترین لامپ ها هستند.
برنج. سی
فلزات به طور مشروط به دو گروه تقسیم می شوند: آهنی (الف - چدن؛ ب - فولاد). غیر آهنی (c - مس؛ g - آلومینیوم)
در فناوری، همانطور که می دانید، فلزات به دو دسته آهنی (آهن و آلیاژهای آن) و غیر آهنی (همه بقیه، جزئیات بیشتر در مورد آنها در پاراگراف بعدی مورد بحث قرار خواهد گرفت) تقسیم می شوند (شکل 30). طلا، نقره، پلاتین و برخی فلزات دیگر به عنوان فلزات گرانبها طبقه بندی می شوند (شکل 31).
برنج. 31.
فلزات گرانبها: طلا (1، 2)؛ پلاتین (3)؛ نقره (4، 5)؛
کلمات و مفاهیم جدید
- پلاستیک.
- هدایت الکتریکی و هدایت حرارتی.
- براق فلزی.
- سختی فلزات
- چگالی فلزات.
- فلزات سبک و سنگین.
- فلزات آهنی و غیر آهنی.
- فلزات گرانبها.
وظایف برای کار مستقل
- سبک ترین فلز را نام ببرید.
- از چه خواص فیزیکی فلزات در مهندسی استفاده می شود.
- اثر فوتوالکتریک، یعنی خاصیت فلزات برای گسیل الکترون تحت تأثیر پرتوهای نور، مشخصه فلزات قلیایی مانند سزیم است. چرا؟ این ملک در کجا استفاده می شود؟
- چه خواص فیزیکی تنگستن زمینه ساز استفاده از آن در لامپ های رشته ای است؟
- چه ویژگی هایی از فلزات زیربنای عبارات ادبی مجازی است: "یخبندان نقره ای"، "سپیده دم طلایی"، "ابرهای سربی"؟
- به روز رسانی دانش در مورد موقعیت فلزات در سیستم تناوبی، تغییرات در کاهش (خواص فلزی) فلزات بر اساس دوره ها و گروه ها. برای آشکار کردن ویژگی های ساختار اتم های فلزی و ویژگی های تفاوت آنها با غیر فلزات. آشنایی با نقش بیولوژیکی عناصر شیمیایی فلزات؛ ردیابی رابطه بین ساختار شبکه کریستالی و خواص فیزیکی فلزات.
- توسعه شایستگی های فکری و شناختی (تحلیل، مقایسه، برجسته کردن چیز اصلی، تعمیم، سیستم سازی) با استفاده از مثالی از ساختار تأثیر - ویژگی ها، ویژگی ها - کاربرد. ترویج شکل گیری شایستگی های اطلاعاتی و ارتباطی؛ بهبود مهارت های کار مستقل با اطلاعات؛
- برای انجام تربیت اخلاقی و میهنی.
نوع درس: یادگیری مطالب جدید.
فناوری: توسعه تفکر انتقادی از طریق خواندن و نوشتن.
روش ها: کلامی، دیداری، عملی.
تجهیزات: ارائه الکترونیکی ( پیوست 1) و تجهیزات لازم برای نمایش آن؛ جزوات آموزشی برای هر دانش آموز:
- متون: «فلزات. ساختار کریستال های فلزی، "خواص فیزیکی عمومی" ( ضمیمه 2);
- جدول "تأثیر نوع شبکه کریستالی یک فلز بر خواص آن" ( پیوست 3),
- جدول "وابستگی خواص فیزیکی فلزات به ساختار شبکه کریستالی فلزی" ( ضمیمه 4),
- خوشه "فلزات - مواد ساده" ( ضمیمه 5),
- تست کنترل ( پیوست 6)
- برای هر میز یک قفسه با لوله های آزمایش شماره 1 شماره 1 - گرانول آلومینیوم، شماره 2 - گرانول قلع، شماره 3 - گرانول روی، شماره 4 - پودر آهن، شماره 5 - پودر آلومینیوم.
در طول کلاس ها
I. چالش (پرسش)
بچه ها جاذبه چیه؟ چه دیدنی هایی در روسیه وجود دارد؟
از دانش آموزان دعوت می شود تا یک سکانس ویدیویی از سه مکان دیدنی روسیه را تماشا کنند و آنها را نام ببرند. درباره این آثار تاریخی چه می دانید؟ (نمایش اسلاید 1-4 ( پیوست 1)). نمایش اسلاید همراه با یادداشتی کوتاه در مورد تاریخچه ایجاد و نویسندگان آنها است.
مناظر به نمایش درآمده چه وجه اشتراکی دارند؟ (ساخته شده از یک فلز، یا بهتر است بگوییم یک آلیاژ - برنز).
تصادفی نیست که دانشمند بزرگ روسی M.V. لومونوسوف گفت: "هیچ هنر واحد، هیچ کاردستی نمی تواند از استفاده ساده از فلزات فرار کند" (اسلاید 5، فرمول بندی موضوع درس و اهداف).
نمایش اسلاید 6-7 (پیوست 1). "بازنمایی در مورد فلزات". مصاحبه با دانش آموزان در:
چگونه تصورات در مورد فلزات در زمان ما تغییر کرده است؟
در حال حاضر واژه فلزات در چه معانی معنایی به کار می رود؟ (عناصر شیمیایی و مواد ساده)
در چارچوب مفهوم فلزات - عناصر شیمیایی چه مواردی در نظر گرفته می شود؟ (نمایش اسلاید شماره 8 (پیوست 1))
عناصر شیمیایی فلزات در کجای جدول تناوبی قرار دارند؟
از درس شیمی پایه هشتم چه ویژگی های ساختار اتم های فلزی را می شناسید؟
II. منطقی کردن
1. ویژگی های ساختار اتم های فلزی. توزیع عناصر شیمیایی فلزات در پوسته زمین. (کار مستقل دانش آموزان با متن با توجه به استراتژی "خواندن متن با علائم" توسط گزینه ها (هر چیزی که در متن مشکل ایجاد می کند با علامت سوال مشخص می شود ، معلم با عبور از ردیف ها در صورت بروز مشکل کمک می کند)
اسلاید 9 (پیوست 1):
انتخاب 1.
متن پاراگراف آخر صفحه 103 و پاراگراف اول صفحه 104 را بخوانید. به این سوال پاسخ دهید: چه ویژگی های ساختاری ذاتی اتم های فلز هستند؟ (کتاب درسی G. E. Rudzitis, F. G. Feldman Chemistry 9 M .: Education 2008 - 2010)
گزینه 2.
پاراگراف 1 از §35 (ص 104 - 105) را بخوانید، نمودار 12 را تجزیه و تحلیل کنید. به این سؤال پاسخ دهید: فلزات در طبیعت در چه حالتی قرار می گیرند؟ (کتاب درسی G. E. Rudzitis, F. G. Feldman Chemistry 9 M .: Education 2008 - 2010)
گفتگو در مورد کار مستقل انجام شده. جمع بندی مطالب خوانده شده، نمایش اسلاید شماره 10 (پیوست 1).
2. نقش بیولوژیکی فلزات.
کار با اسلاید شماره 11 (پیوست 1) "نقش بیولوژیکی فلزات" (از جلو)، نمایش اسلاید شماره 12 "عناصر شیمیایی فلزات در بدن انسان" (از جلو).
3. آزمایش کنترل 1A، 2A، 3A، 4B. (کار مستقل فردی، اسلاید 13 (پیوست 1))
4. شبکه کریستال فلزی و پیوند فلزی. انواع شبکه های کریستالی فلزات.
کار مستقل با متن «فلزات. ساختار کریستال های فلزی و §36 کتاب درسی استراتژی «متون موازی» ( ضمیمه 2). پر کردن جدول "تأثیر نوع شبکه کریستالی یک فلز بر خواص آن" ( پیوست 3). (اسلایدهای 14-15 (پیوست 1))
5. خواص فیزیکی فلزات.
پر کردن جدول "وابستگی خواص فیزیکی فلزات به ویژگی های ساختاری شبکه کریستالی فلزی"، پر کردن خوشه "فلزات - مواد ساده". اسلایدهای 16-18 (پیوست 1).
6. تست کنترل 5A, 6A. 7A, 8A (اسلاید 19 پیوست 1). بررسی آزمون (اسلاید 20 پیوست 1)
7. تکالیف: §34، 1 بند §35، §36 (اسلاید 21 پیوست 1).
III. انعکاس
1. ترکیب سنک واین (اسلاید شماره 22 پیوست 1).
- خط اول یک اسم است.
- خط دوم دو صفت است;
- خط سوم سه فعل است.
- سطر چهارم جمله ای است (آفوریسم) که گوهر موضوع را منعکس می کند
- خط پنجم - یک کلمه (احساس، نگرش شخصی به موضوع)
2. تست انعکاسی (اسلاید شماره 23 پیوست 1): (در صورت موافقت با عبارت، علامت + را در کنار شماره بیانیه قرار دهید.)
- من در کلاس چیزهای زیادی یاد گرفتم.
- من در زندگی به این نیاز خواهم داشت.
- در کلاس چیزهای زیادی برای فکر کردن وجود داشت.
- تمام سوالاتی که در طول درس داشتم پاسخ داده شد.
- در درس با حسن نیت کار کردم و به اهداف درس رسیدم
منابع
- بوگدانوا N.A.
موضوع درس. "خواص فیزیکی فلزات" درجه 9
معلم شیمی ایوانووا ورا الکساندرونا
اهداف : ایجاد درک دانش آموزان از ویژگی های ساختاری اتم های فلزی، خواص فیزیکی عمومی آنها و وابستگی خواص به نوع شبکه کریستالی.
وظایف:
آموزشی: خلاصه کردن اطلاعات در مورد پیوند شیمیایی فلز و شبکه کریستالی فلزات،
ایده هایی در مورد ماهیت خواص فیزیکی ایجاد کنید
در حال توسعه: توانایی تجزیه و تحلیل، کار با جداول، متن، مشاهده، نتیجه گیری
آموزشی : تشدید فعالیت شناختی دانش آموزان، استقلال، ابتکار
تجهیزات : مجموعه ای از نمونه های فلزی، جداول حاوی مواد در مورد خواص فیزیکی فلزات، کارت وظایف، سیستم تناوبی عناصر شیمیایی D.I. مندلیف
اشکال کار: انفرادی، کار زوجی
نوع درس : یادگیری مطالب جدید
شعار درس "اول از همه، و تا حد امکان با دقت، شیمی را مطالعه کنید! این علم شگفت انگیز است! نگاه جسورانه نافذ او در تاریکی پوسته زمین نفوذ می کند. M. Gorky.
در طول کلاس ها:
1. لحظه سازمانی
تمدن مدرن بدون کدام مواد قابل تصور نیست؟
در واقع فلزات نقش مهمی در زندگی انسان دارند.
کلمه متال در ترجمه به معنای مال من است. در پوسته زمین ذخایر زیادی از سنگ معدن فلزی و چند فلزی وجود دارد که برای به دست آوردن فلزات استفاده می شود.
2. به روز رسانی دانش
قبل از اینکه به مطالعه مواد جدید بپردازیم، بیایید آنچه را که قبلاً در مورد فلزات می دانیم، دریابیم.
1. فلزات در جدول تناوبی عناصر در کجا قرار دارند
2. چگونه شعاع اتم های فلز در گروه ها، در دوره ها تغییر می کند
3. چگونه خواص فلزی در گروه ها، دوره ها تغییر می کند
4. ساختار فلزات چه ویژگی هایی دارد؟
3. توضیح مطالب جدید
معلم.
ماهیت پیوند شیمیایی فلزی قبلاً در درس کلاس هشتم مورد بحث قرار گرفت.
ماهیت پیوند فلزی چیست؟
ویژگی های یک شبکه فلزی کریستالی چیست؟
نموداری از شبکه کریستالی فلزی روی تخته بکشید.
در گره‌های شبکه کریستالی، هم اتم‌های خنثی و هم کاتیون‌های فلزی قرار دارند که با استفاده از الکترون‌های اجتماعی شده (که به آنها گاز الکترون نیز می‌گویند) متعلق به کل کریستال به هم متصل می‌شوند. این الکترون‌ها آزادانه در اطراف حرکت می‌کنند و کاتیون‌های فلزی را که در گره‌های شبکه کریستالی قرار دارند جذب می‌کنند و از پایداری آن اطمینان می‌دهند.
بنابراین، پیوند فلزی پیوندی است که در کریستال ها در نتیجه برهمکنش الکترواستاتیکی یون های فلزی با بار مثبت با الکترون های آزاد با بار منفی ایجاد می شود. پیوند فلزی مشخصه فلزات و آلیاژهای آنهاست.
منظور ما از خواص فیزیکی ماده چیست؟
خواص فیزیکی چیست؟
مهمترین خواص فیزیکی فلزات به دلیل ماهیت پیوند فلزی، ساختار شبکه کریستالی است.
مجموعه ای از نمونه های فلزی را در نظر بگیرید. کار دانش آموزان با نمونه فلزات.
1. تنظیم رنگ، شفافیت
2. توانایی بازتاب نور چگونه بیان می شود؟
3-نمونه های فلزی چگونه به عمل آهنربا واکنش نشان می دهند؟
4. ویژگی های فیزیکی فلزات چیست؟
خواص فیزیکی عمومی فلزات را نام ببرید.
دانش آموزان توجه داشته باشند: درخشش فلزی، سختی، انعطاف پذیری، هدایت الکتریکی و حرارتی.
دانش آموزان جدول خواص فیزیکی فلزات را مطالعه می کنند سپس با استفاده از داده های جدول به سوالات پاسخ می دهند و در دفترچه یادداشت می نویسند.
خواص فیزیکی فلزات
فلز | شیمی. | تراکم | ذوب شود. | سختی بر اساس موس |
آلومینیوم | 2,70 | |||
تنگستن | 19,30 | 3400 | ||
اهن | 7,87 | 1540 | ||
طلا | 19,30 | 1063 | ||
مس | 8,92 | 1083 | ||
منیزیم | ||||
سیاره تیر | 13,50 | |||
رهبری | 11,34 | |||
نقره اي | 10,49 | 960,5 | ||
تیتانیوم | 4,52 | 1670 | ||
کروم | 7,19 | 1900 | ||
فلز روی | 7,14 | 419,5 |
دانش آموزان خصوصیات فیزیکی را در یک دفتر می نویسند، مثال می زنند.
تراکم. از نظر چگالی، فلزات به دو گروه تقسیم می شوند:
ریه ها ، چگالی بیش از 5 گرم در سانتی متر نیست 3 –
سنگین ، چگالی بیش از 5 گرم در سانتی متر 3 –
سبک ترین لیتیوم با چگالی 0.53 گرم بر سانتی متر است 3 ، سنگین ترین - اسمیم، چگالی 22.6 گرم در سانتی متر 3
درجه حرارت. فلزات بسته به نقطه ذوب به دو دسته تقسیم می شوند:
ذوب پذیر ، نقطه ذوب بالاتر از 1000 نباشد°С -
نسوز نقطه ذوب بالای 1000°С -
قابل ذوب ترین فلز جیوه است t = -39 درجه سانتی گراد نسوز ترین - تنگستن
t = 3340 درجه سانتی گراد
سختی. سختی فلزات با سختی الماس مقایسه می شود و به گروه های زیر تقسیم می شود:
نرم -
جامد -
سخت ترین فلز - کروم، خراش شیشه، نرم ترین - فلزات قلیایی، که با چاقو بریده می شوند.
رسانایی الکتریکی.هدایت الکتریکی با حضور الکترون‌های آزاد توضیح داده می‌شود، تحت تأثیر ولتاژ الکتریکی اعمال شده، الکترون‌های متحرک هرج و مرج در فلز حرکتی جهت‌دار پیدا می‌کنند، جریان الکتریکی ایجاد می‌شود.
نقره، مس، طلا، آلومینیوم رسانایی الکتریکی بالایی دارند.
رسانایی الکتریکی پایینی دارند - جیوه، سرب، تنگستن
رسانایی گرمایی. شاخص هدایت حرارتی فلزات، به عنوان یک قاعده، با شاخص هدایت الکتریکی منطبق است.
درخشش فلزی. فلزات قادر به بازتاب امواج نور هستند، منیزیم و آلومینیوم قادر به حفظ درخشش فلزی حتی در پودر هستند.
رنگ - بیشتر فلزات نقره ای هستند، به استثنای طلایی-زرد، مس قرمز-زرد است.
پلاستیک. انعطاف پذیری - توانایی تغییر شکل در اثر ضربه، کشش به یک سیم، غلتیدن به ورق های نازک. در سری طلا، Ag، Cu، Sn، Pb، Zn، Fe کاهش می یابد.
خواص مغناطیسیخواص مغناطیسی توسط توانایی فلزات برای جذب به یک میدان مغناطیسی خارجی و حفظ توانایی مغناطیسی تعیین می شود. قوی ترین خواص مغناطیسی عبارتند از: آهن، نیکل، کبالت. این فلزات فرومغناطیسی (از کلمه لاتین ferrum - آهن) نامیده می شوند.
4. تحکیم دانش
دانش آموزان کارت هایی با وظایف دریافت می کنند و به سوالات پاسخ می دهند.
کارت های وظیفه
دستورالعمل آزمون: یک پاسخ صحیح را انتخاب کنید
انتخاب 1
پاسخ می دهد
1. گروهی از عناصر را انتخاب کنید که فقط شامل فلزات باشد
الف) Cu K Mg C
ب) Ba Zn Pb Li
ب) Na Mn Br Fe
2، مشترک در ساختار Li و K را نشان دهید
الف) 1 الکترون در آخرین سطح الکترونیکی
ب) همان تعداد سطوح الکترونیکی
ج) 2 الکترون در آخرین سطح الکترونیکی
3. برای فلزات گروه 1A معمولی نیست
الف) حالت اکسیداسیون در ترکیبات -1
ب) حالت اکسیداسیون در ترکیبات +1
ج) فرمول کلی اکسید بالاتر R 2 O
4. خواص فلزی کلسیم آشکار است، ضعیف تر از
الف) پتاسیم
ب) لیتیوم
ب) آهن
5. فلزات فعال شامل
الف) Cu Ag Ca Fe
ب) Mg K Ba Ca
ب) Pb Li Zn Sn
6. فلزات کم فعال شامل
الف) Hg Ag Cu
ب) CaSrBa
ج) Cs Mg K
5. جمع بندی درس
معلم:
در مورد خواص فیزیکی فلزات چه آموخته اید؟
چگونه می توان وجود خصوصیات فیزیکی مشترک در چنین تعداد زیادی از مواد ساده را توضیح داد؟
6. تکالیف
گزارش هایی در مورد نقش فلزات در زندگی ما تهیه کنید.
تراکم.این یکی از مهمترین ویژگی های فلزات و آلیاژها است. از نظر چگالی، فلزات به گروه های زیر تقسیم می شوند:
ریه ها(چگالی نه بیشتر از 5 گرم در سانتی متر 3) - منیزیم، آلومینیوم، تیتانیوم و غیره .:
سنگین- (چگالی از 5 تا 10 گرم / سانتی متر 3) - آهن، نیکل، مس، روی، قلع و غیره (این گسترده ترین گروه است).
بسیار سنگین(تراکم بیش از 10 گرم در سانتی متر 3) - مولیبدن، تنگستن، طلا، سرب و غیره.
جدول 2 مقادیر چگالی فلزات را نشان می دهد. (این و جداول بعدی ویژگی های فلزاتی را که اساس آلیاژهای ریخته گری هنری را تشکیل می دهند مشخص می کند).
جدول 2. چگالی فلز.
دمای ذوب.بسته به دمای ذوب، فلز به گروه های زیر تقسیم می شود:
ذوب پذیر(نقطه ذوب از 600 درجه سانتیگراد تجاوز نمی کند) - روی، قلع، سرب، بیسموت و غیره.
ذوب متوسط(از 600 درجه سانتیگراد تا 1600 درجه سانتیگراد) - تقریباً نیمی از فلزات از جمله منیزیم، آلومینیوم، آهن، نیکل، مس، طلا را شامل می شود.
نسوز(بیش از 1600 درجه سانتیگراد) - تنگستن، مولیبدن، تیتانیوم، کروم و غیره.
جیوه یک مایع است.
در ساخت ریخته گری های هنری، دمای ذوب فلز یا آلیاژ انتخاب واحد ذوب و مواد قالب گیری نسوز را تعیین می کند. هنگامی که مواد افزودنی به فلز وارد می شوند، دمای ذوب، به عنوان یک قاعده، کاهش می یابد.
جدول 3. نقطه ذوب و جوش فلزات.
گرمای خاص این مقدار انرژی مورد نیاز برای افزایش دمای یک واحد جرم به اندازه یک درجه است. ظرفیت گرمایی ویژه با افزایش شماره سریال عنصر در جدول تناوبی کاهش می یابد. وابستگی گرمای ویژه یک عنصر در حالت جامد به جرم اتمی تقریباً توسط قانون Dulong و Petit توصیف می شود:
m a c m = 6.
جایی که، m a- جرم اتمی؛ سانتی متر- ظرفیت گرمایی ویژه (J / kg * o C).
جدول 4 مقادیر ظرفیت گرمایی ویژه برخی از فلزات را نشان می دهد.
جدول 4. ظرفیت حرارتی ویژه فلزات.
گرمای نهان همجوشی فلزات. این مشخصه (جدول 5) به همراه گرمای ویژه فلزات تا حد زیادی توان مورد نیاز واحد ذوب را تعیین می کند. برای ذوب یک فلز کم ذوب، گاهی اوقات انرژی حرارتی بیشتری نسبت به فلز نسوز مورد نیاز است. به عنوان مثال، حرارت دادن مس از 20 تا 1133 درجه سانتیگراد یک و نیم برابر کمتر از حرارت دادن به همان مقدار آلومینیوم از 20 تا 710 درجه سانتیگراد به انرژی حرارتی کمتری نیاز دارد.
جدول 5. گرمای نهان فلز
ظرفیت گرمایی. ظرفیت گرمایی انتقال انرژی حرارتی از یک قسمت بدن به قسمت دیگر یا به عبارتی انتقال مولکولی گرما در یک محیط پیوسته به دلیل وجود گرادیان دما را مشخص می کند. (جدول 6)
جدول 6. ضریب هدایت حرارتی فلزات در 20 o C
کیفیت ریخته گری هنری ارتباط نزدیکی با هدایت حرارتی فلز دارد. در فرآیند ذوب، نه تنها اطمینان از دمای کافی فلز، بلکه دستیابی به توزیع دمای یکنواخت در کل حجم حمام مایع نیز مهم است. هر چه رسانایی حرارتی بالاتر باشد، دما به طور مساوی توزیع می شود. در ذوب قوس الکتریکی، علیرغم رسانایی حرارتی بالای اکثر فلزات، افت دما در سطح مقطع حمام به 70-80 درجه سانتیگراد می رسد و برای فلزی با رسانایی حرارتی پایین، این اختلاف می تواند به 200 درجه سانتیگراد یا بیشتر برسد.
در طول ذوب القایی شرایط مساعدی برای یکسان سازی دما ایجاد می شود.
ضریب انبساط حرارتی. این مقدار که مشخص کننده تغییر ابعاد نمونه به طول 1 متر در دمای 1 درجه سانتیگراد است، در میناکاری مهم است (جدول 7).
ضرایب انبساط حرارتی پایه فلزی و لعاب باید تا حد امکان نزدیک باشد تا مینا پس از پخت ترک نخورد. اکثر لعاب ها که اکسیدهای سیلیکون سخت و سایر عناصر هستند ضریب انبساط حرارتی پایینی دارند. همانطور که تمرین نشان داده است، لعاب ها به خوبی به آهن، طلا، کمتر محکم - به مس و نقره می چسبند. می توان فرض کرد که تیتانیوم ماده بسیار مناسبی برای میناکاری است.
جدول 7. ضریب انبساط حرارتی فلزات.
بازتاب این توانایی یک فلز برای انعکاس امواج نور با طول معین است که توسط چشم انسان به عنوان یک رنگ درک می شود (جدول 8). رنگ های فلزی در جدول 9 نشان داده شده است.
جدول 8 مطابقت بین رنگ و طول موج.
جدول 9. رنگ فلزات.
فلزات خالص عملاً در هنرها و صنایع دستی استفاده نمی شوند. برای ساخت محصولات مختلف از آلیاژهایی استفاده می شود که ویژگی های رنگ آنها به طور قابل توجهی با رنگ فلز پایه متفاوت است.
برای مدت طولانی، تجربه گسترده ای در استفاده از آلیاژهای ریخته گری مختلف برای ساخت جواهرات، اقلام خانگی، مجسمه ها و بسیاری از انواع دیگر ریخته گری هنری انباشته شده است. با این حال، رابطه بین ساختار آلیاژ و بازتاب آن هنوز فاش نشده است.
در این مورد:
» مشخصات عمومی فلزات. ویژگی های ساختار فلزات. خواص فیزیکی فلزات آلیاژها
معلم شیمی
تفاهم نامه "دبیرستان شماره 5"
ایوانتیوکا
هدف از درس:ایجاد شرایط برای تعمیم و تعمیق دانش دانش آموزان در مورد فلزات به عنوان مواد ساده، خواص فیزیکی فلزات، استفاده انسانی.
نوع درس:درس تعمیم و سیستم سازی ZUN.
اهداف درس:
- آموزشی:با دانش آموزان موقعیت فلزات در PSCE، ویژگی های ساختاری اتم ها و کریستال های آنها را تکرار کنید، اطلاعات مربوط به پیوند فلزی و شبکه بلوری را تکرار و خلاصه کنید، اطلاعات دانش آموزان در مورد خواص فیزیکی فلزات و طبقه بندی آنها را خلاصه و گسترش دهید، مفهوم آلیاژها آموزشی:آموزش مهارت های ارتباطی، توانایی بیان نظر خود، همکاری در یک گروه. در حال توسعه:برای توسعه فعالیت های شناختی دانش آموزان، کمک به توسعه مهارت ها در کلاس درس: مشاهده، تجزیه و تحلیل، مقایسه، نتیجه گیری، و همچنین شکل گیری مهارت ها در کار با منابع مختلف: جداول، نمودارها، مجموعه ها، یادداشت های مرجع.
از وسایل زیر در درس استفاده شد:
مجموعه پروژکتورهای چند رسانه ای "فلزات و آلیاژها" مدل های شبکه های کریستالی از کلرید سدیم، الماس، آهن، مس جدول یک شبکه کریستالی فلزی PSCE
در طول کلاس ها.
زمان سازماندهی .معلم با توجه به اهمیت عملی فلزات در زندگی انسان، هدف درس را بیان می کند.
2.بررسی تکالیف.
بررسی قسمت اول خانه تکالیف (2 دانش آموز در تخته سیاه)
ساختار اتم ها را به تصویر بکشید: 1) Na, Mg, Al; 2) لی، نا، ک
3. بررسی از جلو.
عناصر فلزی جدول تناوبی کجا هستند؟ ویژگی ساختار عناصر فلزی چیست؟
معلم: چرا Sn، Pb، Bi، Po که اتم های آنها حاوی 4،5،6 الکترون است، فلز هستند؟
پاسخ: یک شعاع نسبتاً بزرگ (نتیجه‌ای که مشکل را حل کرد؛ معلم در تأیید این مثال مثالی می‌زند - بور که اتم‌های آن 3 الکترون در سطح بیرونی دارند، اما شعاع اتمی کوچکی دارند، یک غیر فلز معمولی است) .
به پاسخ دانش آموزانی که تکالیف خود را پشت تخته سیاه انجام دادند گوش می دهیم.
سپس به گفتگو ادامه می دهیم.
چگونه خواص فلزی در یک دوره با افزایش شماره سریال تغییر می کند؟ و چرا؟ چگونه خواص فلزی در گروه های زیرگروه اصلی با افزایش شماره سریال تغییر می کند؟ و چرا؟
ورودی دفترچه یادداشت:
1) فلزات در آخرین سطح دارای تعداد کمی الکترون هستند (1-3)
2) از آنجایی که فلزات در ابتدای دوره قرار دارند، شعاع اتمی زیادی دارند.
معلم: باید توجه داشت که تقسیم عناصر به فلزات و غیرفلزات مشروط است. به عنوان مثال، اصلاحات آلوتروپیک قلع: a (Sn) یا قلع خاکستری-غیر فلز، و b (Sn) یا قلع-فلز سفید (در t<+13,20С белое олово рассыпается в серый порошок),). Ребята вспоминают название этого явления-»оловянная чума».
فلز ژرمانیوم خواص غیرفلزی زیادی دارد. کروم، آلومینیوم و روی فلزات معمولی هستند، اما ترکیبات ترکیبی (KAlO2، K2ZnO2، K2Cr2O7) را تشکیل می دهند که در آن خواص غیرفلزی از خود نشان می دهند. ید و گرافیت غیر فلزات معمولی هستند، اما دارای خواص فلزات (درخشش فلزی) هستند.
4. ویژگی های شبکه فلزی کریستالی و پیوند فلزی. خواص فیزیکی فلزات
میز "شبکه های فلزی"
معلم: بچه ها، بیایید ماهیت پیوند فلزی و ویژگی های شبکه کریستال فلزی را به یاد بیاوریم.
طبق جدول، بچه ها به یاد می آورند که در گره های شبکه یون های مثبت و اتم های فلزی وجود دارد و الکترون های اجتماعی ("گاز" الکترونیکی) در کل حجم کریستال فلزی در حرکت ثابت هستند.
معلم به دانش آموزان یادآوری می کند که یون ها و اتم های مثبت به دلیل حرکت آزاد الکترون ها دائماً به یکدیگر تغییر می کنند. هنگامی که یک الکترون به یک یون اضافه می شود، دومی به یک اتم و اتم نیز به نوبه خود به یون تبدیل می شود. این فرآیندها به طور مداوم طبق این طرح ادامه می‌یابند: Me0-nē "Men +
سپس نتیجه می گیرد:
اتصال فلزی(خانم)- این پیوندی است که در کریستال های فلزات (آلیاژها) در نتیجه برهمکنش الکترواستاتیکی یون های فلزی با بار مثبت و الکترون های با بار منفی ایجاد می شود.
معلم این سوال را می پرسد: چه نوع پیوندهای شیمیایی شناخته شده است؟ دانش آموزان پاسخ می دهند (یونی، کووالانسی). برای یافتن شباهت ها و تفاوت های پیوند فلزی با این نوع پیوندها، قسمت دوم تکلیف بررسی می شود.
بررسی قسمت دوم تکلیف (3 دانش آموز در تخته سیاه):
طرحی برای تشکیل پیوند شیمیایی برای مواد با فرمول بنویسید:
1) NaCl 2) HCl 3) Cl2
سپس کلاس به سوالات زیر پاسخ خواهد داد:
چه نوع پیوندهای شیمیایی را می شناسید؟
پیوند یونی چیست؟
پیوند کووالانسی چیست؟
پیوند کووالانسی قطبی چیست؟ غیر قطبی؟
سپس مکالمه ای انجام می شود که در نتیجه دانش آموزان دانش را در مورد ساختار مقایسه، تجزیه و تحلیل و تعمیم می دهند. آمدن به نتیجه:
شباهت: ولی) با یونیپیوند MC شبیه به حضور یون ها است.ب) با کووالانسیارتباط، MS شباهت هایی دارد، زیرا بر اساس آن است
تعمیم الکترون ها نهفته است.
تفاوت:الف) در فلزات، یون‌های دارای بار مثبت توسط الکترون‌هایی که آزادانه حرکت می‌کنند و در موادی که دارای آن هستند، نگه داشته می‌شوند یونیپیوند با یون های منفیب) الکترون هایی که انجام می دهند کووالانسی باپیوندها در نزدیکی اتم های متصل قرار دارند و محکم به آنها متصل هستند و الکترون هایی که MC را انجام می دهند آزادانه در سراسر کریستال حرکت می کنند و به همه اتم های آن تعلق دارند.
معلم لزوماً "تاکید می کند" که MC فقط در فلزاتی که در حالت مایع و جامد هستند وجود دارد. اما نه در مولکول هایی که توسط پیوندهای کووالانسی نگه داشته می شوند - در بخارات (حالت گازی)، فلزات به شکل مولکول هایی با این نوع پیوند وجود دارند: Li2، Na2.
بحث در مورد خصوصیات فلزات کار با مجموعه فلزات و آلیاژها.
در طول بحث، دانش آموزان به سوال معلم پاسخ دادند: "خواص کلی ذاتی فلزات چیست و چرا؟" پاسخ 1) درخشش، هدایت الکتریکی، هدایت حرارتی،
پلاستیک
2) خواص فیزیکی کلی فلزات توسط پیوند فلزی و شبکه کریستالی فلزی تعیین می شود.
5. توضیح مطالب جدید
5.1. خواص فیزیکی فلزات
معلم بر آن تاکید می کند خواص فیزیکی فلزات با ساختار آنها تعیین می شود .
|
|
1) سختی تمام فلزات به جز جیوه جامد هستند. اما این خاصیت برای هر فلز متفاوت است.
شکل 1 سختی نسبی برخی فلزات
نرم ترین فلزات سدیم، پتاسیم، ایندیم هستند، آنها را می توان با چاقو برش داد. سخت ترین فلز، کروم، شیشه را خراش می دهد.
2. تراکم. تمام فلزات به سبک (با چگالی تا 5 گرم بر سانتی متر مکعب) و سنگین (با چگالی بیشتر از 5 گرم بر سانتی متر مکعب) تقسیم می شوند.
ریه ها:لی،نه،ک،میلی گرم،آل هوی:روی،مس،sn،Ag,طلا
چگالی سبک ترین فلز لیتیوم 0.53 گرم بر سانتی متر مکعب است، یعنی این فلز تقریبا 2 برابر سبکتر از آب است. سنگین ترین فلز اسمیم است که چگالی آن 22.6 گرم بر سانتی متر مکعب است.
شکل 2 چگالی برخی از مواد
3. ذوب پذیری
فلزات به دو دسته ذوب پذیر و نسوز تقسیم می شوند.
برنج. 3 نقطه ذوب برخی از مواد
4. رسانایی الکتریکی.
فلزات به دلیل وجود الکترون های آزاد یا الکترون «گاز» رسانای الکتریکی هستند. بهترین هادی ها نقره، مس، طلا، آلومینیوم، آهن هستند. بدترین هادی ها جیوه، سرب، تنگستن هستند.
الکترون هایی که به طور تصادفی در یک فلز تحت تأثیر ولتاژ الکتریکی اعمال شده حرکت می کنند، یک حرکت جهت دار پیدا می کنند که در نتیجه جریان الکتریکی ایجاد می شود.
با افزایش دمای فلز، دامنه ارتعاشات اتم ها و یون ها افزایش می یابد که در گره های شبکه کریستالی قرار دارند. این مانع حرکت الکترون ها می شود، هدایت الکتریکی کاهش می یابد.
در دماهای پایین تر، حرکت نوسانی کاهش می یابد، بنابراین هدایت الکتریکی به شدت افزایش می یابد. گرافیت (غیر فلز) به دلیل عدم وجود الکترون، جریان الکتریکی را در دماهای پایین هدایت نمی کند. و با افزایش دما، پیوندهای کووالانسی از بین می روند و هدایت الکتریکی شروع به افزایش می کند.
5. هدایت حرارتی.
رسانایی حرارتی فلزات، به عنوان یک قاعده، با هدایت الکتریکی مطابقت دارد. این به دلیل تحرک زیاد الکترون های آزاد است که در برخورد با یون ها و اتم های ارتعاشی، انرژی را با آنها مبادله می کنند. بنابراین، یکسان سازی سریع دما در سراسر قطعه فلز وجود دارد. بهترین رسانایی برای نقره، مس، بدترین - برای بیسموت، جیوه.
6. پلاستیک.
فلزات دارای شکل پذیری، چکش خواری و استحکام هستند. به دلیل حرکت آزاد الکترون ها در سراسر کریستال، شکستن پیوند رخ نمی دهد، زیرا لایه های جداگانه در کریستال می توانند نسبت به یکدیگر جابجا شوند. این به فلزات می دهد پلاستیک- قابلیت تغییر شکل بدون شکستن پیوندهای شیمیایی. (تجربه: دو صفحه شیشه ای به راحتی نسبت به یکدیگر می لغزند، اما به سختی جدا می شوند. لایه ای از آب یک گاز الکترونی است).
اگر تأثیر مشابهی روی کریستالی با پیوند کووالانسی ایجاد کنید، پیوندهای شیمیایی می شکند و کریستال فرو می ریزد، بنابراین غیر فلزات شکننده هستند.
فلزات با شکل پذیری بالا - طلا، نقره، مس، قلع، آهن، آلومینیوم.
|
|
شکل 4. جابجایی لایه ها در شبکه های کریستالی تحت عمل مکانیکی:
الف) در مورد پیوند فلزی؛ ب) در مورد پیوند کووالانسی
7. براق فلزی.
همه فلزات با درخشش فلزی مشخص می شوند: خاکستری یا مات. الکترون‌های آزاد که فضای بین اتمی شبکه را پر می‌کنند، پرتوهای نور را منعکس می‌کنند، بنابراین فلزات درخششی فلزی دارند (نقره‌ای-سفید و خاکستری). فقط طلا و مس طول موج های کوتاه (نزدیک به بنفش) را به میزان بیشتری جذب می کنند و طول موج های بلند طیف نور را منعکس می کنند، بنابراین زرد و نارنجی هستند.
درخشان ترین فلزات جیوه، نقره است. در پودر همه فلزات به جز آلومینیوم و منیزیم درخشندگی خود را از دست می دهند و به رنگ سیاه یا خاکستری تیره هستند.
5.2 آلیاژها
5.2.1. معلم: چرا فلزات خالص شیمیایی به ندرت در زندگی روزمره و صنعت استفاده می شوند؟ به عنوان مثال، مس برای ساخت وسایل خانه (مانند آلومینیوم) استفاده نمی شود. کلسیم سبک و قوی در ساخت هواپیما استفاده نمی شود؟ حتی جواهرات طلا، علاوه بر طلا، حاوی مس و نقره هستند.
دانش آموزان پیشنهادات خود را بیان می کنند که طی آن خروجی: در مهندسی، آلیاژها عمدتاً به جای فلزات خالص مورد استفاده قرار می گیرند، زیرا فلزات به طور جداگانه تمام خواص لازم برای استفاده عملی را ندارند.
ورودی دفترچه یادداشت:
آلیاژهای فلزیموادی با خواص فلزی، متشکل از دو یا چند جزء که یکی از آنها لزوماً فلز است.
در آلیاژها و همچنین در فلزات، پیوند شیمیایی فلزی است. بنابراین خواص فیزیکی آلیاژها رسانایی الکتریکی است. رسانایی حرارتی، پلاستیسیته، درخشندگی فلزی (مردمک ها پاسخ می دهند).
پس از دریافت آلیاژ، مواد اولیه ذوب و مخلوط می شوند. پس از سرد شدن، تبلور با تشکیل یک آلیاژ رخ می دهد. تبلور- انتقال یک ماده از حالت مایع به جامد است.
نمایندگان آلیاژها: کار با مجموعه.
چدن - آلیاژی مبتنی بر آهن حاوی 2 تا 4.5 درصد کربن و همچنین منگنز، سیلیکون، فسفر و گوگرد. چدن بسیار سخت تر از آهن است، بسیار شکننده است، آهنگری نمی شود و در اثر ضربه می شکند. این آلیاژ برای ساخت قطعات عظیم (به اصطلاح چدن) و به عنوان ماده اولیه برای تولید فولادها (به اصطلاح توزیع مجددچدن).
فولاد - آلیاژی بر پایه آهن که کمتر از ۲ درصد کربن دارد. فولادها از نظر ترکیب به دو نوع اصلی تقسیم می شوند. : کربن و آلیاژی.
5.2.1. پیام های دانش آموزان در مورد آلیاژهای مورد استفاده در فن آوری مدرن، در حالی که به مواردی که بعداً در رابطه با مطالعه فلزات خاص مورد بحث قرار خواهد گرفت، دست نمی زنند.
6. نتیجه گیری درس.
معلم درس را خلاصه می کند. با تشکر از دانش آموزان نمره می دهد.
7. تکالیف.
§5، تمرین 1-3، §7، تمرین 1،2،4 (شفاهی)، تکرار. با توجه به چکیده 8 سلول. (واکنش اسیدها با فلزات). به این سوال پاسخ دهید: فلزات در چه واکنش هایی شرکت می کنند؟
