Страница 74 - гдз по химии 7 класс учебник Габриелян, Остроумов

Лабораторный опыт № 9

Познакомьтесь с коллекцией простых веществ — металлов и изделиями из них, используя следующий план:

1) агрегатное состояние при комнатной температуре;

2) цвет;

3) наличие блеска;

4) наличие пластичности (способности материала под влиянием действующих усилий изменять свою форму и размеры без образования разрывов и трещин и сохранять изменившуюся форму и размеры после снятия нагрузки);

5) наличие теплопроводности;

6) плотность (см. табл. 7, с. 138–139);

7) температура плавления (см. табл. 7, с. 138–139).

Для ознакомления с коллекцией простых веществ — металлов — и изделиями из них, рассмотрим их общие физические свойства согласно предложенному плану, а затем приведем конкретные примеры для железа, меди и алюминия.

1) агрегатное состояние при комнатной температуре;

Комнатная температура обычно принимается равной 20–25 °C. При этих условиях подавляющее большинство металлов являются твердыми веществами, имеющими кристаллическую структуру. Исключением является ртуть (Hg), которая при комнатной температуре находится в жидком состоянии. Также металлы, такие как галлий (Ga), цезий (Cs) и франций (Fr), имеют температуру плавления близкую к комнатной (29,76 °C, 28,44 °C и 27 °C соответственно), поэтому могут плавиться от тепла человеческой руки.

Ответ: Твердое (за исключением ртути).

2) цвет;

Большинство металлов имеют серебристо-белый или серый цвет с различными оттенками. Это связано с тем, что они отражают свет во всем видимом диапазоне спектра примерно одинаково. Однако есть исключения: золото (Au) имеет желтый цвет, медь (Cu) — золотисто-розовый, цезий (Cs) — золотисто-желтый.

Ответ: Преимущественно серебристо-белый или серый, но есть исключения (золото, медь).

3) наличие блеска;

Все металлы в компактном состоянии обладают характерным металлическим блеском. Этот блеск обусловлен способностью металлов хорошо отражать световые лучи благодаря наличию свободных электронов в их кристаллической решетке. В порошкообразном состоянии большинство металлов теряют блеск и имеют серый или черный цвет (исключения — алюминий и магний, которые и в порошке блестят).

Ответ: Да, все металлы обладают металлическим блеском.

4) наличие пластичности (способности материала под влиянием действующих усилий изменять свою форму и размеры без образования разрывов и трещин и сохранять изменившуюся форму и размеры после снятия нагрузки);

Пластичность — это способность материала изменять форму под действием нагрузки и сохранять ее после снятия нагрузки. Металлы, как правило, очень пластичны. Это свойство объясняется особенностями металлической связи и кристаллической решетки: слои ионов могут смещаться друг относительно друга без разрыва связей. Наиболее пластичными металлами являются золото, серебро, медь, алюминий. Это позволяет прокатывать их в тонкую фольгу или вытягивать в проволоку (ковкость и тягучесть).

Ответ: Да, металлы пластичны.

5) наличие теплопроводности;

Металлы обладают высокой теплопроводностью. Перенос теплоты в металлах осуществляется в основном за счет движения свободных электронов, которые, сталкиваясь с ионами в узлах кристаллической решетки, передают им энергию. Лучшими проводниками тепла являются серебро, медь, золото и алюминий.

Ответ: Да, металлы обладают высокой теплопроводностью.

6) плотность;

Плотность металлов варьируется в широких пределах. По этому признаку их условно делят на легкие (плотность менее 5 г/см³, например, литий, алюминий, магний) и тяжелые (плотность более 5 г/см³, например, железо, медь, свинец, золото). Самым легким металлом является литий ($ρ = 0,53$ г/см³), а самым тяжелым — осмий ($ρ = 22,61$ г/см³).

Ответ: Плотность различна, металлы делятся на легкие и тяжелые.

7) температура плавления;

Температура плавления металлов также изменяется в очень широком диапазоне. Металлы делят на легкоплавкие (температура плавления ниже 1000 °C, например, олово, свинец, цинк, алюминий) и тугоплавкие (температура плавления выше 1000 °C, например, железо, медь, хром). Самым легкоплавким металлом является ртуть ($t_{пл} = -38,8$ °C), а самым тугоплавким — вольфрам ($t_{пл} = 3422$ °C).

Ответ: Температура плавления варьируется в широких пределах, металлы бывают легкоплавкими и тугоплавкими.

Рассмотрим свойства конкретных металлов из коллекции на примере железа, меди и алюминия.

Железо (Fe)

1) агрегатное состояние при комнатной температуре;
При комнатной температуре железо находится в твердом агрегатном состоянии.

Ответ: Твердое.

2) цвет;
Железо имеет серебристо-белый цвет.

Ответ: Серебристо-белый.

3) наличие блеска;
Для железа характерен металлический блеск.

Ответ: Да.

4) наличие пластичности;
Железо является пластичным металлом, что позволяет подвергать его ковке и прокатке.

Ответ: Да.

5) наличие теплопроводности;
Железо обладает хорошей теплопроводностью, уступая, однако, меди и алюминию.

Ответ: Да.

6) плотность;
Плотность железа составляет $ρ = 7,87$ г/см³. Оно относится к тяжелым металлам.

Ответ: $7,87$ г/см³.

7) температура плавления;
Температура плавления железа равна $t_{пл} = 1539$ °C. Оно относится к тугоплавким металлам.

Ответ: $1539$ °C.

Медь (Cu)

1) агрегатное состояние при комнатной температуре;
При комнатной температуре медь находится в твердом агрегатном состоянии.

Ответ: Твердое.

2) цвет;
Медь имеет характерный золотисто-розовый цвет.

Ответ: Золотисто-розовый.

3) наличие блеска;
Для меди характерен яркий металлический блеск.

Ответ: Да.

4) наличие пластичности;
Медь — очень пластичный металл, ее легко вытягивать в тонкую проволоку и прокатывать в листы.

Ответ: Да.

5) наличие теплопроводности;
Медь обладает очень высокой теплопроводностью, занимая второе место после серебра среди всех металлов.

Ответ: Да.

6) плотность;
Плотность меди составляет $ρ = 8,96$ г/см³. Она относится к тяжелым металлам.

Ответ: $8,96$ г/см³.

7) температура плавления;
Температура плавления меди равна $t_{пл} = 1083$ °C. Она относится к тугоплавким металлам.

Ответ: $1083$ °C.

Алюминий (Al)

1) агрегатное состояние при комнатной температуре;
При комнатной температуре алюминий находится в твердом агрегатном состоянии.

Ответ: Твердое.

2) цвет;
Алюминий имеет серебристо-белый цвет.

Ответ: Серебристо-белый.

3) наличие блеска;
Алюминий обладает металлическим блеском. На воздухе он быстро покрывается тонкой и прочной оксидной пленкой, которая защищает его от дальнейшего окисления и может придавать поверхности матовый оттенок.

Ответ: Да.

4) наличие пластичности;
Алюминий — очень пластичный металл, его легко прокатывать в тончайшую фольгу и вытягивать в проволоку.

Ответ: Да.

5) наличие теплопроводности;
Алюминий обладает высокой теплопроводностью.

Ответ: Да.

6) плотность;
Плотность алюминия составляет $ρ = 2,70$ г/см³. Он относится к легким металлам.

Ответ: $2,70$ г/см³.

7) температура плавления;
Температура плавления алюминия равна $t_{пл} = 660,3$ °C. Он относится к легкоплавким металлам.

Ответ: $660,3$ °C.

Какие общие физические свойства металлов вы можете отметить в результате этого знакомства?

В результате знакомства с металлами можно выделить следующие общие физические свойства, которые характерны для большинства из них:

Металлический блеск
Большинство металлов в компактном состоянии имеют характерный блеск, который обусловлен их способностью отражать световые лучи. Это свойство объясняется наличием свободных электронов ("электронного газа"), которые переизлучают падающий на них свет. В порошкообразном состоянии металлы чаще всего теряют блеск и имеют серый или черный цвет.

Ответ: Металлический блеск.

Высокая электропроводность и теплопроводность
Металлы являются хорошими проводниками электрического тока и тепла. Эта способность обусловлена наличием подвижных, "свободных" электронов в кристаллической решетке. Эти электроны могут упорядоченно двигаться под действием электрического поля, перенося заряд (электропроводность), или передавать кинетическую энергию от более нагретых участков к менее нагретым (теплопроводность). С повышением температуры электропроводность металлов уменьшается.

Ответ: Высокая электропроводность и теплопроводность.

Пластичность (ковкость и тягучесть)
Пластичность – это способность материала изменять свою форму под действием внешней силы и сохранять ее после прекращения действия. У металлов это свойство проявляется как ковкость (способность расплющиваться в тонкие листы) и тягучесть (способность вытягиваться в тонкую проволоку). Пластичность объясняется особенностями металлической связи, которая позволяет слоям атомов смещаться друг относительно друга без разрыва. Самыми пластичными металлами являются золото, серебро и платина.

Ответ: Пластичность (ковкость и тягучесть).

Твердость
Большинство металлов при обычных условиях являются твердыми веществами (единственное исключение – ртуть, которая является жидкостью). Твердость у разных металлов сильно различается. Например, щелочные металлы (натрий, калий) очень мягкие и их можно резать ножом, в то время как хром и вольфрам являются очень твердыми.

Ответ: Твердость.

Высокая плотность и высокие температуры плавления
Как правило, металлы имеют высокую плотность из-за плотной упаковки атомов в кристаллической решетке. Например, самыми тяжелыми металлами являются осмий и иридий. Также для большинства металлов характерны высокие температуры плавления, что связано с прочностью металлической связи. Например, вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди металлов ($t_{пл} \approx 3422$ °C). Однако есть и легкоплавкие металлы, такие как ртуть ($t_{пл} \approx -39$ °C) и галлий ($t_{пл} \approx 30$ °C).

Ответ: Высокая плотность и высокие температуры плавления.