Хімія. Повторне видання (2025). 8 клас. Попель
§ 41. Фізичні властивості металів
Чому серед інструментів для ремонту транспортних засобів або різних механізмів немає жодного, зробленого з деревини чи пластмаси, а є лише ті, які виготовлені з металів? Відповідь очевидна: метали дуже міцні. Висока електропровідність міді зумовлює її використання в електротехніці, а здатність заліза притягуватися до магніту дає змогу вилучати його із суміші металевих відходів перед спрямуванням їх на перероблення.
Дізнаєтеся, зрозумієте, використаєте
- Які фізичні властивості є спільними для металів?
- Які метали істотно відрізняються від інших за фізичними властивостями?
Метали мають характерні фізичні властивості, зумовлені наявністю в них металічного зв’язку.
Металічний блиск. Метал найчастіше впізнають за особливим, металічним блиском. Він є наслідком відбиття вільними електронами світлових променів, спрямованих на поверхню металу. Деякі метали за стандартних умов реагують із киснем повітря, водяною парою, і їхня поверхня вкривається шаром різних сполук. Через це натрій, кальцій, свинець мають блиск лише на «свіжому» зрізі. Якщо плівка сполуки, яка утворилася, тонка і прозора (наприклад, плівка оксиду на поверхні алюмінію або магнію), то блиск металу зберігається.
Думаймо
Відома приказка: не все те золото, що блищить. Як можна довести, що зображені на малюнку 107 блискучі ґудзики виготовлено не з металу, а з пластику (вони мають лише тонесеньке металеве покриття)? Ґудзик бажано не пошкоджувати.
Мал. 107. Гудзики
Електропровідність. Усі метали проводять електричний струм. Він виникає в металі після з’єднання його з акумулятором; у цей момент рух вільних електронів стає спрямованим. Найвищу електропровідність має срібло, йому трохи поступається мідь (мал. 108), третє місце посідає золото, а четверте — алюміній.
Мал. 108. Високовольтний мідний кабель
Теплопровідність. Метали значно краще проводять теплоту, ніж інші тверді речовини. Їхня висока теплопровідність зумовлена коливаннями катіонів у кристалах, а також рухом вільних електронів. Найкраще проводять теплоту метали з найбільшою електропровідністю — срібло, мідь, золото та алюміній.
Ковкість і пластичність. Більшість металів є пластичними. Їх можна кувати, витягувати з них дріт. Зігнувши мідну чи алюмінієву дротину, ви не зламаєте її. Під час деформації металу або його механічного оброблення шари катіонів зміщуються. Проте металічний зв’язок не руйнується (мал. 109), оскільки його забезпечують усуспільнені електрони — своєрідне «мастило» між катіонами. Найпластичнішим металом є золото; з нього можна виготовити надтонку й напівпрозору фольгу.
Мал. 109. Будова металу після пластичної деформації
Відшукаймо
За матеріалами з інтернету дізнайтеся, які метали є крихкими.
Інші властивості. Температури плавлення багатьох металів перевищують 1000 °С. Метали, які плавляться за значно нижчих температур, називають легкоплавкими. Серед них — свинець, олово, цинк, алюміній. Найтугоплавкішим металом є вольфрам (т. пл. 3422 °С), а найнижчу температуру плавлення має ртуть (-38,8 °С). Метал галій, температура плавлення якого +29,8 °С, можна розплавити на долоні (мал. 110).
Мал. 110. Плавимо галій
Густина металів змінюється в широкому інтервалі — від 0,534 (літій) до 22,6 г/см3 (осмій).
Обговорюймо
Радіуси атомів Натрію, Магнію та Алюмінію у кристалах металів становлять 0,189; 0,160 і 0,143 нм відповідно. Узявши до уваги відносні атомні маси цих хімічних елементів, запропонуйте гіпотезу про зміну густин металів у ряду Na — Mg — Al. Правильність гіпотези перевірте, відшукавши в інтернеті значення густин цих речовин. Який метал є легшим за воду?
Метали різняться також за твердістю. Найтвердішим є хром; ним можна різати скло. Найм’якіші метали — натрій, калій, свинець; їх можна різати ножем.
Колір металів білий або сірий. Лише золото і цезій — жовті, а мідь — червона.
Залізо, кобальт і нікель є феромагнетиками — речовинами, які здатні намагнічуватися в зовнішньому магнітному полі й зберігати такий стан.
ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ
Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про загальні фізичні властивості металів та специфічні властивості деяких із них.
Думаймо
Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.
ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ
Перевірмо себе
1. Назвіть типові фізичні властивості металів.
2. Поясніть, чому метали проводять електричний струм.
Поміркуймо
3. Вам потрібно виявити метали серед твердих речовин, що містяться в посудинах без етикеток. На що передусім звернете увагу або що перевірите?
4. Чим зумовлена втрата з часом металічного блиску виробами із заліза, міді, срібла?
5. Які фізичні властивості мають метали, з яких виготовляють вогнепальну зброю?
У команді
6. Серед металів, які найчастіше використовують, мідь найкраще проводить електричний струм. Але раніше в електромережах житлових будинків часто застосовували алюмінієвий дріт. Як ви думаєте, чому? Яка, на ваш погляд, причина того, що згодом спеціалісти почали відмовлятися від використання алюмінію в електричних дротах?
Шанс для творчості
7. За матеріалами з інтернету підготуйте повідомлення про метал з особливими властивостями та його застосування.
8. Складіть інструкцію для виконання експерименту з визначення густини металу. В експерименті, крім зразка металу, необхідно використати електронні ваги, мензурку з поділками і воду.
Формуймо словничок
9. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.
Оцінюймо свої знання
10. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.
Експериментуємо в хімічному кабінеті/лабораторії
ДОСЛІДЖУЄМО ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ
Вам видано метали — мідь, залізо, цинк, олово, свинець (стружки, гранули), а також залізний цвях, ложечки для спалювання, пінцет, спиртівку чи сухе пальне, керамічну підставку, сірники.
Здійсніть запропоновані досліди (будьте обережними з вогнем). Спостереження, відповіді на запитання і висновки запишіть у зошит.
Дослід 1. Розгляньте метали. Чи всі вони мають характерний блиск? У якого металу (металів) блиск найяскравіший?
Доторкніться до зразків металів. Чому вони холодні на дотик? Про що це свідчить?
Дослід 2. Проведіть (з однаковим зусиллям) залізним цвяхом риски на зразках металів. З огляду на подряпини визначте метал з найменшою і найбільшою твердістю.
Дослід 3. Помістіть один метал у ложечку для спалювання. Запаліть спиртівку чи сухе пальне. Внесіть ложечку з металом у верхню частину полум’я.
Якщо за кілька хвилин метал розплавився, обережно вилийте розплав на керамічну підставку для охолодження, а якщо ні — вийміть його пінцетом із ложечки і покладіть на підставку.
Виконайте аналогічні дії з іншими металами.
Які метали вдалося розплавити?
