Розчини в природі та побуті

Прикладами розчинів у природі є солона морська вода, мінеральна вода природних джерел, рідинні середовища живих організмів (кров, лімфа), клітинний сік рослин. У побуті ми зустрічаємось з різними розчинами, такими як чай, кофе та інші напої, миючі засоби, будівельні суміші. 

Інструкція з виготовлення розчину

• Обчисліть масу солі та об'єм води, необхідні для виготовлення розчину.

• За потреби подрібніть сіль, призначену для виготовлення розчину.

• Відважте сіль, необхідну для виготовлення розчину.

• Відміряйте воду для розчинення солі.

• У колбу або хімічний стакан потрібної ємності помістіть наважку солі й невеликими порціями, обережно перемішуючи скляною паличкою або круговими рухами посудини, добавте попередньо відміряну порцію води. Ретельно перемішуйте воду і сіль аж до повного розчинення.

• Аби перевірити правильність виготовлення розчину, зверніться до вчителя або лаборанта (у який спосіб можна швидко перевірити правильність виготовлення розчину?).

• За потреби профільтруйте розчин, перелийте його у посудину та закоркуйте її. На етикетці зазначте дату виготовлення розчину та масову частку розчиненої речовини.

тема 7

Мета́ли (від грец. μέταλλον — «шахта», «кар'єр», «добування з надр землі»)^[1] — клас хімічних елементів і речовин з такимихімічними та фізичними властивостями:

· добре проводять електричний струм і тепло,

· непрозорі, але здатні відбивати світло (мають металічний блиск),

· ковкі, що дозволяє надавати виробам з них потрібної форми та розвальцьовувати їх,

· пластичні, що дає можливість витягати їх у тонкий дріт.

· при участі у хімічних реакціях є донорами електронів (віддають електрони).

Властивості[ред. • ред. код]

Вимоги до металів та їх сплавів ставляться в залежності від їхнього призначення. Наприклад, метал рейок і бандажів повинен бути міцним і стійким проти зносу, метал ресор — пружним, метал заклепок — пластичним, метал електричних проводок повинен мати малийелектричний опір, метал зварних конструкцій добре зварюватися і не гартуватися при охолодження на повітрі, а метал деталей, що працюють в агресивних середовищах, бути стійким до корозії.

Область застосування металів визначається їх властивостями. Властивості металів поділяють на:

· механічні (ударна в'язкість, пластичність, міцність і твердість металу)

· технологічні (фізична і технологічна зварюваність, ковкість, плавкість, оброблюваність різанням)

· фізичні (колір, питома маса, теплова і електрична провідність, магнітні якості)

· хімічні (стійкість проти корозії, жароміцність)

Механічні та фізичні властивості[ред. • ред. код]

Основні фізичні і механічні властивості найпоширеніших металів приведені в таблиці.

Метали	Густина, ρ, кг/м^3	Температура плавлення, °C	Температура кипіння, °C	Границя міцності, σв, МПа	Відносне видовження, δ, %	Твердість,HB	Лінійний коефіцієнт теплового розширення, α, при 20 °C (10^−6/°C)
Залізо					21...55	50...70	11,5
Алюміній				80...110		20...30	23,1
Мідь							16,5
Магній				170...200	10...12	25...30	25,7
Нікель				400...500			13,9
Титан				300...550	20...30		1,2
Молібден				800...1200		150...160	5,8...6,2

Усі метали (за винятком ртуті) за звичайних умов є кристалічними речовинами. Їхні атоми розташовані в певному геометричному порядку і утворюють просторовукристалічну ґратку. У вузлах кристалічної ґратки містяться іони металів. Валентні електрони дуже слабо зв'язані з атомами і можуть легко рухатися по всьому об'єму металу, переходячи від одних іонів до інших.

Легкою рухливістю валентних електронів пояснюється висока електропровідність і теплопровідність металів. На відміну від розчинів і розплавів при проходженні електричного струму через металічний провідник переносу частинок речовини не відбувається. Метали мають електронну електропровідність. За електропровідністю і теплопровідністю метали розміщуються в однаковому порядку. Найкращими провідниками електричного струму є срібло, мідь, золото і алюміній.

Характерна особливість металів — металічний блиск, тобто здатність добре відбивати світло. Але ця здатність проявляється лише тоді, коли метал утворює суцільну і гладку (поліровану) поверхню.

Дуже важливою властивістю більшості металів є пластичність, тобто здатність змінювати зовнішню форму за дії сторонньої сили і зберігати набуту форму після припинення впливу зовнішньої дії. На цій здатності базуються різні способи механічної обробки металів: прокатка, кування, штамповка, волочіння тощо. Однак ця властивість у різних металів виявляється неоднаково. Здатність розкатуватись у тоненькі листи і витягуватись у тоненький дріт найкраще виявляється у золота, срібла, міді, алюмінію і олова, трохи гірше в заліза і цинку. Деякі метали зовсім не виявляють пластичності, вони дуже крихкі — це бісмут, манган і особливо стибій (сурма). При ударі вони розпадаються на шматочки.

За густиною метали умовно поділяють на легкі (густина яких до 5 г/см³) і важкі (густина яких понад 5 г/см³). До найлегших металів належать літій, калій і натрій. Легкі метали — манган, алюміній і титан. Найважчими вважаються ртуть, золото, платина і осмій.

За твердістю метали теж дуже відрізняються один від одного. Найтвердішим металом є хром, який дряпає скло. За ним іде вольфрам, нікель тощо. До найм'якших металів належать калій і натрій, які легко ріжуться ножем. Дуже м'яким є також свинець. (Див. таблиця густин речовин; таблиця відносної твердості речовин)

За температурами плавлення метали теж різко відрізняються один від одного. Найнижчу температуру плавлення має ртуть (—39°С), за нею йде цезій (28,5 °C), рубідій(38,5 °C), калій (62,3 °C), а найвищу — вольфрам (3410 °C). (Див. таблиця температур плавлення речовин)

За забарвленням метали умовно поділяють на чорні — залізо, манган та їх численні сплави (чавун, сталь) і кольорові, до яких відносять усі інші метали. Відповідно до цього і промисловість, яка їх добуває, називають чорною і кольоровою металургією.

Хімічні властивості[ред. • ред. код]

Характерною особливістю металів є здатність їх атомів віддавати свої валентні електрони і утворювати позитивно заряджені іони. На відміну від неметалів метали негативно заряджених іонів не утворюють. Отже, вільні метали є відновниками. Чим легше даний метал віддає свої валентні електрони, тим він активніший відновник. За хімічною активністю метали можна розподілити на три групи: високоактивні — калій, натрій, барій, кальцій і ін., середньої активності — цинк, залізо, нікель тощо і малоактивні — срібло, золото і платина. Відносну активність металів можна визначити за положенням елемента в періодичній системі Д. І. Менделєєва: металічний характер елементів і хімічна активність металів посилюється в періодах справа наліво, а в головних підгрупах - згори донизу. Типові металічні елементи перебувають у лівому нижньому куті довгого варіанта періодичної системи. Це францій, цезій, радій.

Високоактивні метали з киснем повітря енергійно взаємодіють вже за звичайної температури, утворюючи оксиди, наприклад:

· 2Ca + O₂ = 2CaO

Тому лужні і лужноземельні метали зберігають під шаром гасу, щоб запобігти їх окисненню киснем повітря. Метали середньої активності окиснюються киснем повітря лише з поверхні, покриваючись тонкою оксидною плівкою, яка запобігає дальшому окисненню металу. Наприклад:

· 2Zn + O₂ = 2ZnO

Але за високої температури вони енергійно взаємодіють з киснем і перетворюються в оксиди.

Малоактивні (благородні) метали з киснем безпосередньо не реагують взагалі. Більшість металів може безпосередньо реагувати з сіркою, хлором та майже усіма неметалами, особливо за високої температури. З водою сильно активні (лужні і лужноземельні) метали взаємодіють вже за звичайної температури з виділенням водню і утворенням розчинних гідроксидів (лугів), наприклад:

· 2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂ ↑

· Ba + 2H₂O = Ba(OH)₂ + H₂ ↑

Метали середньої активності, наприклад залізо, реагують з водою (водяною парою) лише за сильного розжарення:

· 3Fe + 4H₂O = Fe₃O₄ + 4H₂ ↑

Малоактивні метали з водою не реагують ні за яких умов. Відношення металів до кислот визначається їх місцем в електрохімічному ряду напруг (ряду активності). Усі метали, що займають місце в ряду напруг лівіше від водню, взаємодіють з кислотами з утворенням солей і виділенням водню (з нітратної кислоти водень не виділяється!) Метали, що займають місце в ряду напруг правіше від водню, водню з кислот не витісняють. Але деякі з них можуть реагувати з концентрованою сульфатною кислотою за нагрівання з утворенням солі і виділенням діоксиду сірки SO₂, наприклад:

· Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + 2H₂O + SO₂ ↑

Що ж стосується нітратної кислоти, то за взаємодії її з усіма металами незалежно від їх місця в ряду напруг водень з HNO₃ не виділяється, а утворюються оксиди азоту і сіль металу. Наприклад:

· 3Zn + 2HNO₃ + 6HNO₃ = 3Zn(NO₃)₂ + 2NO ↑ + 4H₂O

· Ag + 2HNO_{3 (конц.)} = AgNO₃ + NO₂↑ + H₂O

Немета́ли — прості речовини, які не мають властивостей металів, а саме: металічного блиску, непридатні для кування, погано проводять тепло, електричний струм.

За електронною будовою зовнішнього енергетичного рівня атомів більшість неметалічних елементів є р -елементи, а Гідроген і Гелій — s -елементами. На зовнішньому енергетичному рівні мають від 3 до 8 електронів, крім гідрогену та гелію (1 та 2 електрони відповідно). У хімічних реакціях атоми неметалів, як правило, приєднуютьелектрони і перетворюються на негативно заряджені йони — аніони. Неметалічний характер елементів і хімічна активність неметалів посилюються в періодах зліва направо, а в головних підгрупах — знизу догори.

До неметалів зараховують 22 хімічних елементи: водень (гідроґен), азот, арсен, силіцій, кисень (оксиґен), флуор, хлор, інертні гази, бром, карбон, фосфор, сульфур,селен, йод, астат, телур, бор. Типові оксиди неметалів є ангідридами. Різкої межі між металами, металоїдами та неметалами немає.

Частина неметалів має атомну будову. Із окремих атомів складаються інертні гази — гелій, неон, аргон, криптон, ксенон і радон. У графіті, алмазі, силіції, борі,червоному фосфорі всі атоми сполучені один з одним. Водень, азот, кисень, фтор, хлор, бром, йод мають двохатомні молекули. Більшу кількість атомів містять молекули озону О₃, білого фосфору Р₄, сірки S₈, фулерену С₆₀. Атоми в неметалах сполучені ковалентними неполярними зв'язками.

Тема 8

Дата добавления: 2015-05-09