τα μέταλλα (φ.ε)

Θα ασχοληθούμε αποκλειστικά με τη μεγαλύτερη κατηγορία των στοιχείων , τα μέταλλα.

1. οι φυσικές τους ιδιότητες:

Ας μεταφερθούμε στο λογισμικό ¨Χημεία Β-Γ Γυμνασίου -ο θαυμαστός κόσμος της χημείας¨

εκκίνηση, βέλος είσοδος, ταξινόμηση στοιχείων, τα μέταλλα, φυσικές ιδιότητες, μετάβαση στην καρτέλα 1

και βλέπουμε το βιντεάκι.

Με βάση αυτά που είδατε απαντήστε: Ποια είναι η φυσική κατάσταση των μετάλλων; ……………………..

Τι χρώμα έχουν; ……………………………………………………………………………………………………………….

Tι μορφές είδατε να έχουν τα περισσότερα; …………………… (είναι λέμε …………….) και  …………………….. (είναι λέμε …………….). Η εμπειρία μας πιστεύω ότι επιβεβαιώνει τα παραπάνω.

κάτω δεξιά κλικ στο 3 και μεταβαίνουμε στην αντίστοιχη καρτέλα και βλέπουμε το βιντεάκι.

Ποιο από αυτά είναι το πιο δύστηκτο; …………….. Άραγε όλα τα μέταλλα λιώνουν δύσκολα;

κάτω δεξιά κλικ στο 4 και μεταβαίνουμε στην αντίστοιχη καρτέλα και βλέπουμε το βιντεάκι.

Ποιο από αυτά είναι καλύτερος θερμικός αγωγός; ………………………  

κάτω δεξιά κλικ στο 5 και μεταβαίνουμε στην αντίστοιχη καρτέλα και βλέπουμε το βιντεάκι.

Ποιο από αυτά τα τρία μέταλλα είναι το σκληρότερο; …………………………….. Όλα τα μέταλλα είναι σκληρά ή μήπως υπάρχουν και μαλακά;

Ας επιβεβαιώσουμε αυτά που είδαμε στο λογισμικό :(στο σπίτι σας)

Επισκεπτόμαστε τον Διαδραστικό Π.Π. http://www.ptable.com/

Ρύθμιση: Μόλις μπούμε κάπου πάνω δεξιά κάτω από τον αριθμό 13 θα δούμε μια μπάρα. Τη σύρουμε μέχρι η αριθμητική ένδειξη που είναι δεξιότερα από 273 γίνει 298. Αυτό το κάνουμε για να έχουμε τα στοιχεία στους 250 C.

Που βρίσκονται τα μέταλλα στον Π.Π.; ………………………………………………………………………

Αναφέρετε 4 διάσημες οικογένειες μετάλλων: …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

Ποια είναι η φυσική τους κατάσταση; ………………………………………………………..

Ας μελετήσουμε το σημείο τήξης από την καρτέλα ιδιότητες. Περιηγούμαστε στα μέταλλα. Ποιο είναι το πιο δύστηκτο;…………….. Αυτό δικαιολογεί το ότι το χρησιμοποιούσαμε στις λάμπες πυράκτωσης; ………………..

……………………………………………………………………………………………………..

Ποια είναι τα πιο εύτηκτα; ……………………………… Αν πιάσετε λίγο καίσιο τι θα γίνει; (αφαιρέστε το 273 για να μετατρέψετε τους K σε  0C) ………………… ¨

Ας μελετήσουμε τη θερμ. αγωγιμότητα των μετάλλων από την καρτέλα ιδιότητες. Περιηγούμαστε στα μέταλλα. Ποια είναι οι τρεις καλύτεροι θερμ. αγωγοί;……………………. Που νομίζετε ότι μπορούμε να τα χρησιμοποιήσουμε; ……………………………………………………………………………………………………………………………………Υπάρχουν μεγάλες διαφορές στην αγωγιμότητα των μετάλλων;………………………………………………

……………………………………………………………………………..

Ας μελετήσουμε τώρα την ηλ. αγωγιμότητα των μετάλλων πάλι από την καρτέλα ιδιότητες. Περιηγούμαστε στα μέταλλα. Ποια είναι οι τρεις καλύτεροι ηλ. αγωγοί;…………………

Τι λέτε για τον υδράργυρο και τις λανθανίδες; ………………………………………….

 Ας μελετήσουμε τη σκληρότητα των μετάλλων πάλι από την καρτέλα ιδιότητες . Περιηγούμαστε στα μέταλλα. Ποιο είναι το σκληρότερο μέταλλο; ………………. Ο σίδηρος είναι και αυτός τόσο σκληρός ; …………………… …………………………………………………………

Ποια είναι είναι τα πιο μαλακά μέταλλα; ………………………………

Για να δούμε τελικά πόσο μαλακά είναι αυτά. Ας δούμε αυτό.

Τα αλκάλια είναι τόσο μαλακά που ……………………………………………….

Τι γενικά συμπεράσματα βγάζουμε για τις παραπάνω φυσικές ιδιότητες των μετάλλων;

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. (στ12)

2. τα κράματα:

Πάμε πάλι στο λογισμικό πίσω στα μέταλλα, κράματα. Έχουμε μεταβεί στην καρτέλα 1. και βλέπουμε το βιντεάκι.

Τι είναι ο μπρούντζος ; Τι συμπέρασμα βγάζετε για τη σκληρότητα του μπρούτζου;

……………………………………………………………………………………………………………………………………….

Γιατί νομίζετε ότι πολλές φορές χρησιμοποιούμε κράματα μετάλλων αντί για τα ίδια τα μέταλλα;

………………………………………………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………..

Ας δούμε μαζί ένα μικρό μέρος από το βίντεο ( το υπόλοιπο δείτε το στο σπίτι σας) και απαντήσετε στο ερώτημα: Τι είναι τα κράματα (ποια είναι η σύστασή τους ) και πως παρασκευάζονται:

……………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Το βίντεο, επιβεβαίωσε την απάντηση που δώσατε μόλις πριν σχετικά με την προτίμηση στη χρήση των κραμάτων αντί για τα μέταλλα; …………………………………………………………………..

Ας πάμε και στην καρτέλα 2. Ποια άλλα κράματα γνωρίζετε; ……………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Για να δούμε μαζί μερικά.

Ξέρετε αυτό το κράμα; Πως το λένε και που το χρησιμοποιούν οι τεχνίτες ηλεκτρονικών;καλαι

………………………………………………………………………………………………….

…………………………….. …………………………………………………

(στ13)

3. η δραστικότητα-ηλεκτροθετικότητα των μετάλλων:

Ας πάμε στον διαδραστικό Π.Π. στην καρτέλα compounds και να κάνουμε κλικ σε διάφορα μέταλλα όπως Κ, Ca, Mg, Zn, Fe, Al, Sn, Cr . Kάθε φορά κάτω από την καρτέλα compounds θα βλέπετε τις ενώσεις στις οποίες τα συναντάμε. Από το πλήθος των ενώσεων τι συμπέρασμα μπορείτε να εξάγετε για τα μέταλλα; ……………………………………..

………………………………………………………

Γράψτε παραδείγματα που ξέρετε και που κατά τη γνώμη σας καταδεικνύουν τη δραστικότητα κάποιων μετάλλων  : ……………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………………………………………………..

μικρή πειραματική επίδειξη:

Βάζω ένα κομματάκι κάλιο πάνω σε ένα χαρτομάντηλο και στάζω πάνω του 2-3 σταγόνες νερό. Το χαρτί αναφλέγεται.

Νομίζω δικαιούμαι να πω πως το νερό μπορεί να είναι εμπρηστής! Ποια είναι η γνώμη σας για την δραστικότητα του καλίου;………………………………………………………… { Προσοχή: Δεν καίγεται το κάλιο. Καίγονται το υδρογόνο που παράγεται και ο άνθρακας του χαρτιού .

Κάντε ισοστάθμιση στις 3 αντιδράσεις που παρακολουθήσατε (στο σπίτι):

Κ0(s) + H2O(l) →  K+1(aq) + OH-1(aq) + H2(g) Q

H2(g) + O2(g) →  H2O(g)

C(s) + O2(g) →  CO2(g)

Τι λέτε με τον Au μπορεί να γίνει το ίδιο; …………………………………. Άρα πως μπορούμε να τον χαρακτηρίσουμε-τι μέταλλο λέτε ότι είναι; ……………

Ποια είναι η γνώμη σας; Τον βρίσκουμε συνήθως σε ενώσεις ή σε ελεύθερη κατάσταση-σε στοιχειακή μορφή δηλαδή αυτοφυή: ………………………………. Αναφέρετε άλλα τέτοια μέταλλα: ………………………………

Φαντάζομαι πως καταλαβαίνετε γιατί δεν χρειάζονται μεγάλη επεξεργασία για να τα χρησιμοποιήσουμε.

Αυτά κατά τη γνώμη σας πότε άρχισαν να τα χρησιμοποιούν οι άνθρωποι; ………………………………………….

Θα συγκρίνουμε τη δραστικότητα των μετάλλων:

Για να δούμε τη συμπεριφορά των μετάλλων με τα όξινα διαλύματα:

Δείτε το βίντεο. Συμπληρώστε τα κενά:

Ο ………………… αντιδράει εξώθερμα με διάλυμα ………………. και παράγεται αέριο ………………. ,το οποίο είναι ελαφρύ και αναφλέγεται εύκολα με χαρακτηριστικό …………….. #

Αλήθεια πως θα καταλάβουμε πρακτικά α) ότι η αντίδραση αυτή είναι εξώθερμη; ………………………………………………

………………………………………………………………………………. και β) ότι το αέριο αυτό είναι ελαφρύ;

………………………………………………………………………………………………………………….

Τίθεται ένα ερώτημα. Όλα τα μέταλλα δίνουν ανάλογη αντίδραση; Ποια είναι η άποψή σας και που τη στηρίζετε; …………………………………………………………………………………………………..

Πάμε πάλι στο λογισμικό, στα μέταλλα και συγκεκριμένα στη χημικές ιδιότητες και πάμε κατευθείαν στην καρτέλα 2. Κάνουμε κλικ στην εικόνα και μπαίνουμε στο εργαστήριο (δίνονται οδηγίες).

Ποια από τα 7 αυτά μέταλλα αντέδρασαν με το όξινο διάλυμα; …………………………….

Ποια δεν αντέδρασαν; …………………..

Τίθεται τώρα ένα άλλο ερώτημα. Τα μέταλλα που αντέδρασαν, αντέδρασαν το ίδιο έντονα;

Τι πιστεύετε; …………………………………………………………………………. Για να δούμε.

Πάμε πάλι στο λογισμικό, στα μέταλλα και συγκεκριμένα στη σειρά δραστικότητας και πάμε κατευθείαν στην καρτέλα 3. Κάνουμε κλικ στην εικόνα και μπαίνουμε στο εργαστήριο (δίνονται οδηγίες).

Ποια είναι τώρα η απάντησή σας για την ένταση της αντίδρασης; Συμπίπτει με την προηγούμενη;

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………………………………………

Πειραματική επίδειξη:

σε 2 δοκ.σωλήνες βάζω περίπου την ίδια ποσότητα ρινισμάτων Fe και στον 1ο ρίχνω αρ. δ/μα HCl και στον 2ο π. δ/μα HCl . Είναι το ίδιο έντονη η αντίδραση ;……………

Ποιος θεωρείτε ότι είναι ο λόγος;……………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………………………………

Επαναλαμβάνουμε το ίδιο με αρ. δ/τα HCl και στους δύο σωλήνες, στον 1ο όμως βάζουμε ένα μικρό σιδερένιο καρφί και στον 2ο ισόποση ποσότητα  ρινισμάτων Fe. Είναι το ίδιο έντονη η αντίδραση; …………………

Ποιος θεωρείτε ότι είναι ο λόγος;……………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………..

Ας διατυπώσω εγώ το συμπέρασμα:  Για να βγάλουμε ασφαλή συμπεράσματα για τη δραστικότητα των μετάλλων πρέπει να προσέχουμε να διατηρούμε ίδιες τις πειραματικές συνθήκες.

Μεταβαίνουμε και στην καρτέλα 6 στη σειρά δραστικότητας του λογισμικού.

Αντιγράψτε την ηλεκτροχημική σειρά των μετάλλων:

δραστικά μέταλλα

Η

αδρανή μέταλλα

——————– α ύ ξ η σ η     δ ρ α σ τ ι κ ό τ η τ α ς

Επισημαίνω ότι στον Περιοδικό Πίνακα η δραστικότητα-ηλεκτροθετικότητα των μετάλλων αυξάνεται προς τα κάτω στην ίδια ομάδα, και προς τα αριστερά στην ίδια περίοδο .

Το δραστικότερο λοιπόν μέταλλο είναι το φράγκιο ( Fr )που βρίσκεται κάτω αριστερά.

 

# Η θεωρία της παραπάνω αντίδρασης:

Στα δραστικά μέταλλα συμβαίνει οξείδωση, δηλαδή τα άτομά τους αποβάλουν τα εξωτερικά τους ηλεκτρόνια και μετατρέπονται σε κατιόντα. Αυτός είναι και ο λόγος που γενικά τα μέταλλα χαρακτηρίζονται ηλεκτροθετικά στοιχεία. Υπάρχει βέβαια διαβάθμιση στην ηλεκτροθετικότητα των μετάλλων που μας τη δείχνει η ηλεκτροχημική σειρά.

Έτσι: Fe0(s) – 2e ——> Fe+2(aq) [οξείδωση ]

Τα e αυτά τα παίρνουν τα κατιόντα υδρογόνου ( τα οποία έτσι αποφορτίζονται και δίνουν μοριακό υδρογόνο) δηλαδή 

+1(aq) + 2e ——> Η2(g) [αναγωγή ]

Πολλές φορές τα e αυτά μπορούν να τα πάρουν τα κατιόντα των αδρανέστερων μετάλλων ( τα οποία έτσι αποφορτίζονται και γίνονται άτομα ) ή τα άτομα των αμετάλλων ( τα οποία έτσι γίνονται ανιόντα ).

Η συνολική αντίδραση που περιγράψαμε είναι η εξής:

Fe0(s) + 2Η+1(aq) ——-> Fe+2(aq) + Η2(g) [ οξειδοαναγωγή ]

 Συμπληρώστε τις παρακάτω ιοντικές αντιδράσεις αφού ελέγξετε ποιες είναι δυνατές (στο σπίτι σας):

Ag0(s) + H+1 (aq)  …….

Na0(s) + H+1 (aq)  …….

Ζn0(s) + H+1 (aq)  …….

Hg0(s) + H+1 (aq)  …….

(Tα άτομα αργύρου, νατρίου, υδραργύρου έχουν 1 εξωτερικό e, ενώ το άτομο του ψευδαργύρου έχει 2 εξωτερικά e)

Για να χαλαρώσουμε κοιτάξτε τι συνέβη στο αερόπλοιο Χάιντεμπουργκ. Το συμβάν έγινε το 1937 πάνω από το Νιου Τζέρσεϋ. 35 νεκροί ο απολογισμός. Το αερόπλοιο αυτό ήταν το καμάρι της ναζιστικής Γερμανίας και είχε διπλάσιο μήκος από ένα μπόινκ 747. Υπόψη ότι τα αερόπλοια τα γέμιζαν με υδρογόνο. Για ποιο λόγο νομίζετε ότι χρησιμοποιούσαν υδρογόνο; ………………………………………………………………………………………..

Κάποιος ηλεκτρικός σπινθήρας προκάλεσε (τι;) …………………………………………………………………………………..

……………………………………. Έκτοτε με ποιο αέριο νομίζετε πως γεμίζουν τα αερόπλοια; …………………………………..

Μείγμα Η– Ο2 σε αναλογία 2-1 λέγεται ¨κροτούν αέριο¨ γιατί όταν αναφλέγεται εκρήγνυται. Η φλόγα που παράγεται μάλιστα έχει θερμοκρασία 2000οC.

Τα δραστικά μέταλλα οξειδώνονται. Δε νομίζω να διαφωνείτε. Ξέρετε κάποιους τρόπους προστασίας τους;

(λέξεις κλειδιάσιδερένιο κάγκελο, τσίγκος, τενεκές, ανοδιομένο αλουμίνιο)

………………………………………………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………………………………….. (στ14)

4. ο μεταλλικός δεσμός και η ηλεκτρική αγωγιμότητα των μετάλλων:

Για να δούμε την άποψή σας. Τι είναι το ηλεκτρικό ρεύμα και πότε ένα σώμα είναι ηλ.αγωγός;

………………………………………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Οι κοινές ιδιότητες που εμφανίζουν τα μέταλλα αποτελούν τον μεταλλικό χαρακτήρα. Αυτό συμβαίνει γιατί κάτι ιδιαίτερο γίνεται μέσα στα μέταλλα. Για να δούμε αυτό το βιντεάκι.

Ποια λοιπόν είναι η δομή των μετάλλων; …………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………….

Ας δούμε αυτό το animation για να απαντήσουμε στα επόμενα ερωτήματα: Γιατί τα μέταλλα είναι ηλεκτρικοί αγωγοί. Πότε περνάει ηλ. ρεύμα μέσα από τα μέταλλα; Τι είναι το ηλ.ρεύμα;

……………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Γνωρίζετε άλλα υλικά που είναι ηλ.αγωγοί; ……………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………….. (στ15)

5. Ας αναφερθούμε στη χρήση κάποιων μετάλλων για να αναδείξουμε τη σημασία τους.

Για να δούμε πως μαυρίζει το φωτογραφικό φιλμ. Το φιλμ καλύπτεται από κατιόντα Ag+1 . Αυτά με το φως ανάγονται και συγκεκριμένα προσλαμβάνουν 2e το καθένα και αποφορτίζονται δηλαδή γίνονται στοιχειακός Agπου έχει χρώμα μαύρο.

Για να δούμε γιατί ήταν έτοιμο να καταρρεύσει το άγαλμα της Ελευθερίας. Το άγαλμα που κατασκευάστηκε το 1886 έχει εξωτερικά 60 τόννους φύλλα Cuτα οποία στηρίζονται σε υποστηρίγματα Fe0. Ο Cuοξειδώθηκε με τα χρόνια από τον αέρα σε κατιόντα Cu+2 και συγκεκριμένα σε πατίνα (Cu+2 O-2). Στη συνέχεια τα άτομα Feοξειδώθηκαν και μετατράπηκα σε κατιόντα Fe+3 και συγκεκριμένα σε σκουριά (Fe+32 O-23) ενώ τα κατιόντα Cu+2 ανάχθηκαν  και μετατράπηκαν πάλι σε στοιχειακό χαλκό Cu .

Ισοσταθμίστε τις 2 αντιδράσεις που δημιούργησαν το πρόβλημα:

Cu0(s) + O2o(g) →    Cu+2 O-2(s)  και     Cu+2(s) +     Fe0(s) →   Cu0(s) +     Fe+3(s)

Το πρόβλημα έχει πλέον λυθεί με ενίσχυση του σκελετού.

Η Αθήνα ήκμασε χάρις στα λατομεία ασημιού του Λαυρίου, ενώ οι Μακεδόνες του Μέγα Αλέξανδρου έφτιαξαν τις στρατιές τους χάρις στο χρυσό του Παγγαίου.

Οι Ρωμαίοι δηλητηριάστηκαν σιγά-σιγά από τον μόλυβδο με τον οποίο έφτιαχναν τους σωλήνες ύδρευσης και τα οικιακά τους σκεύη. Έτσι σιγά-σιγά έγιναν ασθενικός λαός και κατέρρευσε η αυτοκρατορία τους.

Και κάτι ποιο σύγχρονο. Ποιος θα μας πει τι έγινε στη ταινία ¨ Έριν Μπρόκοβιτς¨ ; Ποιο μεταλλοϊόν ήταν ο συμπρωταγωνιστής της Τζούλια Ρόμπερτς; ………………………… Σε ποιες περιοχέ της Ελλάδας έχετε ακούσει ότι  αυτό το μεταλλοϊόν σκορπάει τον καρκίνο; ………………………………………………………………..                          (στ16)

Advertisements
This entry was posted in χημεία Γ γυμν.. Bookmark the permalink.