Среди химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева особое место занимают металлы, которые нашли широкое применение в жизни людей; в области




Скачать 334.25 Kb.
НазваниеСреди химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева особое место занимают металлы, которые нашли широкое применение в жизни людей; в области
страница1/3
Дата публикации29.07.2013
Размер334.25 Kb.
ТипДокументы
uchebilka.ru > История > Документы
  1   2   3


Оглавление


  1. Введение.____________________________________________1

  2. Век медный, бронзовый, железный.______________________2

  3. Положение металлов в периодической системе. Строение атомов металлов. Группы металлов.______________________3

  4. Физические свойства металлов.__________________________5

  5. Химические свойства металлов.__________________________6

  6. Способы получения металлов.___________________________8

  7. Применение металлов._________________________________11

  8. Щелочные металлы и их соединения._____________________12

  9. Заключение.__________________________________________16

  10. Список литературы.____________________________________17



  1. Введение.


Среди химических элементов периодической системы Д.И.Менделеева особое место занимают металлы, которые нашли широкое применение в жизни людей; в области тяжелого и точного машиностроения, самолетостроения, конструирования космических станций и оборудования, производства инструментов, труб, установок нефтяной и газовой промышленности, электрооборудования, бытовой техники. Они играют главную роль в создании современных технологий производства. Все это требует более глубоких и разносторонних знаний современного человека о свойствах металлов и способах получения металлов и сплавов.

При написании реферата мною были поставлены следующие цели:

  1. Более глубокое изучение истории использования металлов.

  2. Изучение свойств металлов на основе строения их атомов и кристаллических решеток.

  3. Получение сведений о широком применении металлов на основе их свойств.

Задачи:

    1. Изучить историю открытия и использование металлов в жизни человека.

    2. Показать взаимосвязь строения атомов и свойств металлов.

    3. Изучить применение металлов в жизни человека и раскрыть перспективы дальнейшего их использования человечеством.

Используя, разнообразную литературу научного, справочного и энциклопедического характера я пришел к выводу, что жизнь человека на протяжении всей истории развитии человеческого общества была связана с металлами, это орудия охоты и труда, производства чистых металлов, астрология. Позже развилась целая отрасль – металлургия, по производству чистых металлов и их сплавов.

Ни одно техническое средство будь – то просто электрическая лампочка, телевизор или космический аппарат, не могут быть созданы без металлов или их сплавов. Это легкость, прочность, электропроводность – основные свойства этих веществ.

В настоящее время люди научились добывать в чистом виде и использовать в технических средствах редкие металлы, такие как калифорний, осмий, платина. Драгоценные металлы используются для создания ювелирных изделий, по красоте не уступающие полотнам великих художников – мастеров XV-XIX веков: Леонардо да Винчи, Ван Гога и другие.

Несмотря на обилие литературы посвященные металлам, я не нашел достаточно сведений о редких металлах, их сплавов и применении в современной науке и технике.

Эти знания я думаю применить:

  1. Для дальнейшего изучения химии.

  2. Для получение будущей профессии.

^ II. Века медный, бронзовый, железный.
Век медный. К концу каменного века человек открыл возможность использования металлов для изготовления орудий труда. Первым таким металлом была медь. Период распространения медных орудий называют энеолитом или хальколитом, что в переводе с греческого означает медь. В настоящее время временные рамки его определить сложно, но примерно этот период датируется концом четвертого — началом третьего тысячелетия до н.э., так как энеолит схож с неолитом. Это объясняется тем, что в медном веке медные орудия труда не вытеснили каменные орудия. Медь обрабатывалась с помощью каменных орудий методом холодной ковки. Самородки чистой меди превращались в изделия под тяжелыми ударами молота. Поскольку этот металл слишком мягок в чистом виде, чтобы делать из него крупные режущие орудия, в начале медного века из меди делали лишь мелкие орудия, украшения, предметы утвари.

Позже появилось литье, а потом человек стал добавлять к меди олово или сурьму, делать бронзу, более долговечную, прочную, легкоплавкую.

Век бронзовый. В археологии это древнейший период употребления металлов, когда железо еще не было известно. Бронза является сплавом меди олова. Хронологические границы этого периода датируются с начала 3-го тысячелетия до н.э. до начала 1-га тысячелетия до н.э. Большими преимуществами бронзы в сравнении с медью и другими известными металлами являются более низкая температура плавления (700—900°С) и в особенности ее более высокие литейные качества и значительно большая прочность. Так как медные руды встречаются довольно часто, а оловянные — значительно рёже, то бронза получила распространение там, где имелись оба эти металла, например, в Хорасане (Иран), Малой Азии и северо-запад ной Аравии. В Европе оловянные руды рано были известны в Испании, Англии и Чехии. В других местах, где своего олова не было, его старались заменить сурьмой («сурьмяная бронза»), мышьяком, свинцом и цинком.

В странах Передней Азии и в Индии уже в 3-м тысячелетии до н.э. появилось производство бронзовых изделий. В Египте бронзовый век начался во 2-м тысячелетии до н.э.

Железный век. По археологической классификации третий и последний период первобытной эпохи, характеризующийся распространением железной металлургии и железных орудий, и знаменует собой железный век. Представления о железном веке возникло впервые еще в античном мире. В ХVIII — начале Х века гипотезу о железном веке развивали уже многие ученые, в том числе и российские (А.Н.Радищев). В современном значении этот термин был введен в употребление около середины ХIХ века датским археологом К.Ю.Томсоном и вскоре распространился в литературе наряду с терминами «каменный век» и «бронзовый век».

В отличие от других металлов железо почти не встречается в природе в чистом виде, кроме метеоритного. Наиболее древний сохранившийся образец ковкого железа обнаружен при изучении большой пирамиды Хеопса и принадлежит к 2000-1500 годах до н.э. Однако не только в Египте, но и в древней Греции было известно о существовании железа. Ведь герои поэм легендарного Гомера облачаются в доспехи и сражаются оружием из железа и меди.

Астрологи того времени утверждали, что каждой планете на небе соответствует свой металл на Земле, например, красноватому Марсу — гремящее в боях железо. Каждая планета издревле обозначалась особым знаком. Этими же знаками долгое время (вплоть до конца ХIХ века) обозначали и родственные этим планетам металлы.

Ученые предполагают, что первое железо, попавшее в руки человека, было неземного происхождения. Не случайно на некоторых древних языках железо именуется «небесным камнем». Самый крупный железный метеорит нашли в Африке, он весил около 60 тонн. А во льдах Гренландии нашли железный метеорит весом 83 тонны. Уже в древности из этих небесных метеоритов изготавливались различные предметы, так как были прочными и твердыми. Современные химические анализы огромного числа метеоритов, упавших на нашу планету показали, что в составе железных метеоритов на долю железа приходится 91%.

Начало производства железа из Железных руд в древнем Египте, Индий и других странах было положено около 4 тысяч лет назад, потому что возросла потребность людей в железных предметах — мечах, плугах и других изделиях, — а таких или похожих на них даров неба на Земле было гораздо меньше, чем химически связанного железа. Поэтому огромное значение имело открытие способа получения железа их железных руд. Эти открытия основывались на наблюдении процессов горения. В тех случаях, когда вместе с топливом случайно нагревались куски железной руды, железо при соприкосновении с раскаленным древесным углем восстанавливалось. Постепенно человек перешел к сознательному воспроизведению процесса выплавки железа.

В Америке, Австралии и на большинстве островов Тихого океана железо стало известно лишь во 2-м тысячелетии н.э. вместе с появлением в этих областях европейцев. Предполагают, что железо было известно некоторым племенам Центральной и Северной Африки, однако каких-либо достоверных данных по этому вопросу нет. Культурой железного века называется обычно культура первобытных племен Европы и Азии, живших к северу от области древних рабовладельческих цивилизаций. В среде этих племен металлургия железа распространилась в VIII—VIIвеках до н.э.

Так начался «железный век» — тот век, в котором мы и сейчас еще живем. Ведь в настоящее время железные сплавы составляют почти 90% всего количества металлов и металлических сплавов.

^ III. Положение металлов в периодической системе. Строение атомов металлов. Группы металлов.
Металлы – элементы, которые мало электронов на внешнем электронном уровне и больший радиус атома по сравнению с неметаллами.

Если провести диагональ от бора (B) к астату (At) в периодической системе Д.И.Менделеева, то над ней будут располагаться неметаллы, а под ней – металлы.

Четные ряды больших периодов состоят только из металлов, равно, как и все побочные подгруппы периодической системы представлены только металлами.

В итоге из 110 элементов ПС к металлам относятся 88 элементов.

Однако, деление элементов на металлы и неметаллы условно. Так, на пример, металл германий обладает многими неметаллическими свойствами. Хром, алюминий и цинк — типичные металлы, но образуют соединения, в которых проявляют неметаллические свойства: NaAlO2, K2ZnO2, K2CrO4 или K2Cr2O7. Теллур и йод - типичные металлы, но имеют некоторые свойства, присущие металлам.

Из положения металлов в периодической системе элементов можно определить и особенности строения их атома:

    1. небольшое 1-3 число электронов на внешнем электронном уровне (Na, Ca, Al);

    2. Сравнительно большой радиус атома (Fr, Ra).

Рассмотрим строение атомов некоторых металлов

Na + 11 ) ) )

2 8 1

Mg + 12 ) ) )

2 8 2

Al + 13 ) ) )

2 8 3

С увеличением порядкового номера число электронов на внешнем электронном уровне возрастает и активность металлов уменьшается (из перечисленных металлов самым активным будет натрий). Значит, металлические свойства у элементов в периодах ослабевают слева направо.

У металлов:

Li + 3 ) )

2 1

Cs + 37 ) ) ) ) )

2 8 18 8 1

различен радиус атома. Cs превосходит по своей активности Li, так как радиус атома Cs больше и отдача электронов протекает легче.

Значит, активность металлов в группах периодической системы возрастает сверху вниз.

По положению металла в периодической системе элементов можно определить строение атома любого из них, а так же их активности.

По своим свойствам металлы резко отличаются от неметаллов. Впервые это различие металлов и неметаллов определил М. В. Ломоносов. “Металлы, - писал он, - тела твердые, ковкие блестящие”.

Причисляя тот или иной элемент к разряду металлов, мы имеем в виду наличие у него определенного комплекса свойств:

  1. Плотная кристаллическая структура.

  2. Характерный металлический блеск.

  3. Высокая теплопроводность и электрическая проводимость.

  4. Уменьшение электрической проводимости с ростом температуры.

  5. Низкие значения потенциала ионизации, т.е. способность легко отдавать электроны.

  6. Ковкость и тягучесть.

  7. Способность к образованию сплавов.

Все металлы и сплавы, применяемые в настоящее время в технике, можно разделить на две основные группы. К первой из них относят черные металлы - железо и все его сплавы, в которых оно составляет основную часть. Этими сплавами являются чугуны и стали. В технике часто используют так называемые легированные стали. К ним относятся стали, содержащие хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, титан и другие металлы. Иногда в легированные стали входят 5-6 различных металлов. Методом легирования получают различные ценные стали, обладающие в одних случаях повышенной прочностью, в других - высокой сопротивляемостью к истиранию, в третьих - коррозионной устойчивостью, т.е. способностью не разрушаться под действием внешней среды.

Ко второй группе относят цветные металлы и их сплавы. Они получили такое название потому, что имеют различную окраску. Например, медь светло-красная, никель, олово, серебро - белые, свинец - голубовато-белый, золото -желтое. Из сплавов в практике нашли большое применение: бронза - сплав меди с оловом и другими металлами, латунь - сплав меди с цинком, баббит - сплав олова с сурьмой и медью и др.

Это деление на черные и цветные металлы условно.

Наряду с черными и цветными металлами выделяют еще группу благородных металлов: серебро, золото, платину, рутений и некоторые другие. Они названы так потому, что практически не окисляются на воздухе даже при повышенной температуре и не разрушаются при действии на них растворов кислот и щелочей.
^ IV. Физические свойства металлов.
С внешней стороны металлы, как известно, характеризуются прежде всего особым “металлическим” блеском, который обусловливается их способностью сильно отражать лучи света. Однако этот блеск наблюдается обыкновенно только в том случае, когда металл образует сплошную компактную массу. Правда, магний и алюминий сохраняют свой блеск, даже будучи превращенными в порошок, но большинство металлов в мелкораздробленном виде имеет черный или темно-серый цвет. Затем типичные металлы обладают высокой тепло- и электропроводностью, причем по способности проводить тепло и ток располагаются в одном и том же порядке: лучшие проводники - серебро и медь, худшие - свинец и ртуть. С повышением температуры электропроводность падает, при понижении температуры, наоборот, увеличивается.

Очень важным свойством металлов является их сравнительно легкая механическая деформируемость. Металлы пластичны, они хорошо куются, вытягиваются в проволоку, прокатываются в листы и т.п.

Характерные физические свойства металлов находятся в связи с особенностями их внутренней структуры. Согласно современным воззрениям, кристаллы металлов состоят из положительно заряженных ионов и свободных электронов, отщепившихся от соответствующих атомов. Весь кристалл можно себе представить в виде пространственной решетки, узлы которой заняты ионами, а в промежутках между ионами находятся легкоподвижные электроны. Эти электроны постоянно переходят от одних атомов к другим и вращаются вокруг ядра то одного, то другого атома. Так как электроны не связаны с определенными ионами, то уже под влиянием небольшой разности потенциалов они начинают перемещаться в определенном направлении, т.е. возникает электрический ток.

Наличием свободных электронов обусловливается и высокая теплопроводность металлов. Находясь в непрерывном движении, электроны постоянно сталкиваются с ионами и обмениваются с ними энергией. Поэтому колебания ионов, усилившиеся в данной части металла вследствие нагревания, сейчас же передаются соседним ионам, от них - следующим и т.д., и тепловое состояние металла быстро выравнивается; вся масса металла принимает одинаковую температуру.

По плотности металлы условно подразделяются на две большие группы: легкие металлы, плотность которых не больше 5 г/см3, и тяжелые металлы - все остальные. Плотность, а также температуры плавления некоторых металлов приведены в таблице №1.

^ Таблица №1

Плотность и температура плавления некоторых металлов.

Название

Атомный вес

Плотность,

г/см3

Температура плавления, C




^ Легкие металлы.










Литий

6,939

0,534

179

Калий

39,102

0,86

63,6

Натрий

22,9898

0,97

97,8

Кальций

40,08

1,55

850

Магний

24,305

1,74

651

Цезий

132,905

1,90

28,5

Алюминий

26,9815

2,702

660,1

Барий

137,34

3,5

710

^ Тяжелые металлы










Цинк

65,37

7,14

419

Хром

51,996

7,16

1875

Марганец

54,9380

7,44

1244

Олово

118,69

7,28

231,9

Железо

55,847

7,86

1539

Кадмий

112,40

8,65

321

Никель

58,71

8,90

1453

Медь

63,546

8,92

1083

Висмут

208,980

9,80

271,3

Серебро

107,868

10,5

960,8

Свинец

207,19

11,344

327,3

Ртуть

200,59

13,546

-38,87

Вольфрам

183,85

19,3

3380

Золото

196,967

19,3

1063

Платина

195,09

21,45

1769

Осмий

190,2

22,5

2700

Частицы металлов, находящихся в твердом и жидком состоянии, связаны особым типом химической связи - так называемой металлической связью. Она определяется одновременным наличием обычных ковалентных связей между нейтральными атомами и кулоновским притяжением между ионами и свободными электронами. Таким образом, металлическая связь является свойством не отдельных частиц, а их агрегатов.
  1   2   3

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Среди химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева особое место занимают металлы, которые нашли широкое применение в жизни людей; в области iconМетодическая разработка уроков по теме: характеристика химических...
Цель урока: закрепить знания об изменении свойств элементов в периодах и группах, формировать и развивать умение пользоваться периодической...

Среди химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева особое место занимают металлы, которые нашли широкое применение в жизни людей; в области iconУрока Тема урока: Металлы в периодической системе элементов Д. И....
Цель урока: обобщить и углубить знания о металлах, расположенных в периодической системе элементов Д. И. Менделеева, общих свойств...

Среди химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева особое место занимают металлы, которые нашли широкое применение в жизни людей; в области iconДело в том, что болезни сердечно-сосудистой системы представляют...
Заболевания сердца занимают ведущее место среди причин смертности. Количество боль­ных сердечно-сосудистыми заболеваниями неуклонно...

Среди химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева особое место занимают металлы, которые нашли широкое применение в жизни людей; в области iconК 175-летию Дмитрия Менделеева
Дмитрия Ивановича Менделеева (1834–1907), который вошел в историю не только как автор периодического закона химических элементов,...

Среди химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева особое место занимают металлы, которые нашли широкое применение в жизни людей; в области iconПлан характеристики элемента по его положению в периодичнской системе...

Среди химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева особое место занимают металлы, которые нашли широкое применение в жизни людей; в области iconУрока: «Обобщение знаний по теме: «Начальные химические понятия»
Оборудование и материалы: периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева, таблица валентностей элементов, дидактический...

Среди химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева особое место занимают металлы, которые нашли широкое применение в жизни людей; в области iconВозможности экологизации городского хозяйства посредством энергосбережения
Украины. Особое место среди этих проблем занимают проблемы повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов...

Среди химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева особое место занимают металлы, которые нашли широкое применение в жизни людей; в области iconУрока: урок обобщения и систематизации знаний
Цель урока: обобщить и углубить знания о металлах, расположенных в периодической системе элементов Д. И. Менделеева, общих свойств...

Среди химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева особое место занимают металлы, которые нашли широкое применение в жизни людей; в области iconФормирование высокопористых систем никеля в условиях стационарной квазиравновесной конденсации
Низкоразмерные пористые никеля системы нашли применение в качестве сенсоров, катализаторов, а также активных элементов микроэлектронной...

Среди химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева особое место занимают металлы, которые нашли широкое применение в жизни людей; в области iconИнструментарий автоматизированной нормализации отношений элементов предметной области
В условиях частой реконфигурации системы, периодической настройки политики и изменяющегося набора ролей и пользователей, задача поиска...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<