Слайд 1Металлы
Жизнь без металлов невозможна,
И эта аксиома непреложна:
Твердые, блестящие, ток проводящие,
Для
человека металлы – друзья настоящие!
Слайд 2Существует гипотеза, что термин «металлы» произошел от греческого слова «металлон»,
которое в первоначальном переводе означало «копи», «рудники».
Слайд 3В древности и Средние века были известны только 7 металлов.
Алхимики считали, что каждому металлу соответствует своя планета, которая управляет
его судьбой на Земле, поэтому металл обозначали знаком этой планеты (демонстрация алхимических обозначений металлов).
Солнце – золоту, Луна – серебру,
Венера – меди, Марс – железу,
Меркурий – ртути, Юпитер – олову, Сатурн – свинцу
Слайд 4Так что же такое металлы?
Более 200 лет назад М.В. Ломоносов
в труде «Первые основы металлургии» дал металлам такое определение: «Металлы
– суть ковкие блестящие тела».
Слайд 5Из 118 известных в настоящее время элементов более 95 являются
металлами. Термин «металлы» относится и к химическим элементам, и к
простым веществам.
Слайд 6Физические свойства металлов:
Агрегатное состояние: кроме ртути, все металлы твердые.
Электро- и
теплопроводность
Ag, Cu, Au, Al, Zn, Fe, Pb, Mg, Hg
→
Электро- и теплопроводность уменьшается
Твердость
Cr, W, Ni, Pt, Fe, Cu, Al, Ag, Zn, Au, Ca, Mg, Sn, Pb, K, Na →
Твёрдость уменьшается
Плотность
Os, Pt, Au, Hg, Pb, Ag, Cu, Ni, Fe, Sn, Zn, Al, Mg, Ca, Na, K, Li →
Плотность уменьшается
Температуры плавления и кипения
W (3420), Pt (1772), Fe, Ni, Cu, Au, Ag, Ca, Al, Mg, Zn, Pb, Sn, Na, K (63,5), Ga (29,7), Cs (28,5) ,Hg (-39).
Ковкость, пластичность, прочность
пластичные – Au, Ag, Cu.
хрупкие – Cr, Mn.
Способность намагничиваться: Fe, Co, Ni;
слабо – Al, Cr, Ti;
не притягиваются – Sn, Cu, Bi.
Слайд 7Галлий (Ga) – элемент главной подгруппы III группы, четвёртого периода. Это
элемент, предсказанный Д.И. Менделеевым как «экаалюминий» и открытый через 5
лет, в 1875 г., французским ученым Лекоком де Буабодраном. Назван в честь Франции. Плотность этого металла 5,097 г/см3, температура плавления 29,75˚С.
Это рассеянный металл не образует скоплений собственных минералов, поэтому впервые этот элемент удалось обнаружить с помощью спектрального анализа, что тоже предсказал Д.И. Менделеев. При 29,75˚С. галлий плавится и в жидком состоянии существует в очень большом температурном интервале, поэтому его применяют в термометрах для измерения высоких температур. Применяется как жидкий теплоноситель, для заполнения ламп (пары), для нанесения отражающих поверхностей оптических зеркал, входит в состав важных полупроводниковых и легкоплавких сплавов, которые применяют в сигнальной технике, в ювелирном деле. В воде и на воздухе – устойчив, окисляется при 260˚С.
Слайд 8Цирконий (Zr) – элемент побочной подгруппы IV группы, 5-го большого периода.
Плотность этого металла 6.5 г/см3, температура плавления 1855˚С. Открыт в
1789 г. немецким химиком М. Клапротом при анализе драгоценного камня циркона, привезенного с Цейлона. Еще в эпоху Александра Македонского циркон считался драгоценным камнем и в старину циркон использовали не только как украшение, но и как амулет. Считалось, что кто «яхонт червленый» при себе носит, снов страшных и лихих не увидит, скрепит сердце свое, разум и честь умножит и в людях честен будет.
Крупных залежей минералов циркония в природе нет, он рассеян. Важнейшие циркониевые минералы — циркон (ZrSiO4) и бадделеит (ZrO2). Прозрачные, красивого желто-красного цвета (из-за примесей) кристаллы циркона называют гиацинтами. Это редкие драгоценные камни.
Слайд 9Цирконий химически стоек, тугоплавок, на воздухе он покрывается защитной оксидной
пленкой, которая предохраняет его от коррозии. Благодаря высокой коррозионной стойкости
цирконий используют в нейрохирургии – из сплавов циркония изготовляют кровеостанавливающие зажимы, хирургический инструмент и даже нити для наложения швов при операциях на мозге. Но главная служба циркония – атомная техника. Интересно, что М. Клапрот в 1789 г. открыл не только цирконий, но и уран. Однако никто не мог предположить, что урану будет нужен цирконий. В течение полутора веков ничто не связывало эти элементы. И только в наши дни ученые и инженеры, работающие в области ядерной энергетики, определили, что в атомных реакторах, где уран используют как ядерное топливо, цирконий должен служить оболочкой для урановых стержней. Он почти не захватывает нейтроны, возникающие в ходе цепной ядерной реакции. При этом цирконий должен быть высокой чистоты, т.е. свободный от гафния, так как гафний с жадностью поглощает нейтроны. Цирконий стал «одеждой» урановых стержней. Потребность в цирконии растет из года в год, так как этот металл приобретает все новые специальности.
Оксид циркония один из самых тугоплавких веществ природы – его температура плавления 2900˚С. Ученым Физического института им. П.Н. Лебедева Академии наук СССР (ФИАН) удалось создать на основе оксидов циркония и гафния удивительные кристаллы, которых нет в природе.
Слайд 10Фианиты – так стали называть эти рукотворные самоцветы, которые завоевали признание
ювелиров, а в мире науки и техники используются как лазерные
материалы. Дождевые плащи обязаны своей влагонепроницаемостью солям циркония, которые входят в состав особой эмульсии для пропитки тканей. В качестве катализатора соединения циркония используют при производстве высокооктанового моторного топлива.
Тетрахлорид циркония используется в конструкции универсального манометра – прибор для измерения давления. Электропроводность пластинки из этого вещества меняется в зависимости от давления, которое на него действует.
Слайд 11Химические свойства металлов
Металлы взаимодействуют:
с неметаллами → бинарные соединения;
с водой. Щелочные
и щелочноземельные металлы → щелочь + водород; некоторые активные металлы
(до водорода) при нагревании → оксид металла + водород;
с растворами кислот (кроме азотной): Металлы до водорода → соль + водород;
с растворами солей – вытесняют металлы из раствора соли только металлы после магния;
с растворами щелочей – переходные металлы → соль + водород.
Слайд 12Вода из серебряного сосуда имеет особые свойства: обладает повышенной бактерицидностью.
Это связано с тем, что серебро все же растворяется в
воде. Но не так как сахар, в растворе которого присутствуют молекулы, и не так, как поваренная соль, которая при растворении образует ионы натрия и ионы хлора. В растворах серебра в воде обнаружены коллоидные частицы серебра, т.е. группы молекул размерами от нескольких десятых до нескольких тысячных долей микрона. Чтобы обезвредить 1 л. воды, достаточно нескольких миллиардных долей грамма серебра.
Слайд 13Так, военачальники греческой армии, участвовавшие в походе под предводительством Александра
Македонского, пили воду из серебряных бокалов. Это уберегло их от
тяжёлых желудочно-кишечных заболеваний, которыми страдали солдаты использовавшие оловянную посуду. Обессиленные солдаты взбунтовались, требуя возвращения домой с полей сражения и Александр Македонский вынужден был повернуть назад.
В Индии воду обеззараживали, погружая в нее раскаленное серебро. При освящении колодцев туда бросали серебряные ложки. На орбитальных научных станциях ионы серебра помогают сохранять запас питьевой воды для космонавтов.
Слайд 14В настоящее время известно, что серебро – не просто металл,
способный убивать микробы, а микроэлемент, являющийся необходимой и постоянной составной
частью тканей любого животного и растительного организма. В суточном рационе у человека в среднем должно содержаться 90 мкг ионов Ag. Наиболее богаты серебром мозг, железы внутренней секреции, печень, почки и кости скелета.
В пищевой промышленности «серебряную воду» используют при консервировании и дезинфекции фруктовых и овощных соков, молока и других продуктов питания. Если на время поместить в такую воду семена, они быстрее прорастают, их всхожесть увеличивается. Опрыскивание растений приводит к появлению у них иммунитета к вредным микроорганизмам. Срезанные цветы дольше стоят в «серебряной воде».
Растворяется в воде не только серебро, но и золото, никель, платина, титан, молибден, ниобий, иридий, рутений, образуя в воде коллоидные растворы.
В органической химии коллоиды платины и никеля применяют как катализаторы.
В домашних условиях обеззараживать воду можно с помощью аппарата «Георгий».