Конспект урока "Положение металлов в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Металлическая связь. Физические свойства металлов. Сплавы"

Урок № 48. Положение металлов в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Металлическая связь. Физические свойства металлов. Сплавы.

Цели урока: формирование метапредметных компетенций (способность наблюдать явления окружающего мира и интерпретировать увиденное), предметных компетенций (понимание логики изучения химической науки на основе взаимосвязи строения, свойств и применения веществ).

Задачи:

образовательные: создать условия для знакомства обучающихся с положением металлов в ПСХЭ, особенностями строения их атомов, строением металлов простых веществ и вытекающими отсюда физическими свойствами и применением металлов, изучения новых понятий «металлическая связь», «металлическая кристаллическая решетка», тем самым расширив и углубив знания обучающихся о видах химической связи и типах кристаллических решеток; продолжить формирование навыков проведения химического эксперимента, умений ставить цели, планировать пути их достижения, воспринимать, анализировать и обрабатывать услышанное и увиденное на уроке;

развивающие: развитие умений самоорганизации, самоконтроля и коррекции своих знаний;

воспитательные: продолжить формирование навыков поведения обучающихся в коллективном (парном) и индивидуальном учебном труде, воспитание осознанной ответственности за своё здоровье и здоровье окружающих, за соблюдение правил безопасности при работе в кабинете химии.

Методы: словесные, исследовательский

Тип урока: урок усвоения новых знаний

Оборудование: образцы металлов Fe, Cu, Al (в том числе фольга), Zn, Sn, Sb, Pb, модели кристаллических решеток кубическая объёмоцентрированная, кубическая гранецентрированная, гексагональная, спиртовка, спички, тигельные щипцы, 2 пластилиновых шарика, пластинки из алюминия, меди, железа, презентация «Твоих садов ажурные ограды и многое другое», видео фрагмент «Действие ртути на нервные клетки», проектор, компьютер.

Ход урока.

I. Организационный этап.

II. Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности обучающихся.

Начинаем урок с демонстрации подборки фотографий изделий из металлов, оформленных в виде небольшой презентации «Твоих оград узор ажурный… и многое, многое другое»

? Назовите, пожалуйста, достопримечательности и объекты, изображенные на фотографиях.

? Как вы думаете, чем объединены все эти произведения искусства, предметы промышленного и бытового назначения? (Все они сделаны из металлов)

? Почему я выбрала именно эти объекты как иллюстрация к уроку? (Очевидно, будем изучать металлы)

? У вас уже есть определенные знания о металлах. Что каждому из Вас было бы интересно узнать о металлах? (Какими свойствами обладают, где применяются в жизни человека, в каком виде находятся в природе, зачем нужны знания о металлах, могут ли быть опасны для человека)

Учитель: мы приступаем к изучению новой темы, которая называется «Общие свойства металлов». Давайте определим цели и структуру нашего цикла уроков о металлах:

цель: систематизировать имеющиеся у вас знания о металлах, дополнить новыми знаниями, понять логику изучения химической науки – науки о веществах, а самое главное научиться применять знания и умения, полученные на уроках химии в повседневной жизни.

Давайте представим структуру нашей темы в виде схемы – кластера.

Цель нашего сегодняшнего урока: выяснить положение элементов металлов в ПСХЭ Д.И. Менделеева, изучить особенность строения атомов металлов, строение металлов – простых веществ, исследовать физические свойства металлов на основе строения и применение металлов на основе изученных свойств, и определить, что такое металлы.

Тема урока. Положение металлов в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Металлическая связь. Физические свойства металлов. Сплавы.

III. Первичное усвоение новых знаний.

1. Положение металлов в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, строение их атомов. В данном разделе мы будем говорить о металлах как химических элементах.

Учитель: внимательно посмотрим на ПСХЭ, в ней есть граница, разделяющая Ме и НеМе, это диагональ В – At. Нижний левый угол занимают Ме, они начинают каждый период, полностью образуют I, II, III группы, кроме водорода и бора, содержатся в остальных группах А, кроме VIIA, а также все побочные подгруппы остальных групп. Таким образом, Ме занимают не только нижний левый угол ПСХЭ, но и занимают часть НеМе. Металлов гораздо больше, чем НеМе: из 109 известных элементов больше 80 – Ме. Рисуем схематически ПСХЭ, показываем диагональ, рассматриванием усиление металлических свойств.

1 . В Ме побочных подгрупп

Mе

Fr At

усиление Ме свойств

Рассмотрим строение атомов металлов.

(Ученики на доске составляют электронные схемы атомов элементов

2-й период: Li, Be (2 человека)

3-й период: Na, Mg, Al (3 человека)

? Что происходит с зарядами ядер атомов Ме в каждом периоде? Числом внешних электронов? Силами притяжения внешних электронов и радиусами атомов?

? Как все это сказывается на изменении металлических свойств в периоде? (Ослабевают к концу периода и усиливаются к началу)

Давайте сделаем такое же сравнение по каждой группе (ученики делают вывод об усилении металлических свойств вниз по группе)

Учитель: рассмотрим особенности строения атомов металлов. Ме находятся в начале каждого периода, значит радиусы у них большие, внешних электрона в основном 1-3, т.е. меньше половины, и они слабо удерживаются ядром. Отсюда следует, что внешние электроны металлов легко отрываются, т.е. у них малая энергия ионизации, поэтому металлы являются сильными восстановителями. Металлические свойства, это восстановительные свойства.

Запись в ученических тетрадях: большой r_a, 1-3 внешних е^-е^-, = легкость их отрыва, = восстановительные свойства

Особенность строения атомов металлов определяет особенность строения простых веществ – металлов.

2. Металлы – простые вещества

1) строение – вид связи: металлическая,

тип кристаллической решетки: металлическая

Демонстрация фрагмента урока «Виды химической связи» CD «К и М. Химия 8кл»

! Энергия ионизации – энергия, необходимая для отрыва валентного электрона.

Даем определение металлической связи и металлической кристаллической решетке, обращаем внимание на определение в учебнике с. 104

Атомы металлов могут образовывать кристаллические решетки разных геометрических форм.

Демонстрация геометрических видов металлических решеток Ме: кубическая объёмоцентрированная (ά-Fe, Li), кубическая гранецентрированная (Al, Cu), гексагональная (Mg).

Некоторые металлы кристаллизуются в двух или более кристаллических формах. Это свойство веществ — существовать в нескольких кристаллических модификациях — называют полиморфизмом. Полиморфизм для простых веществ вам известен под названием аллотропия.

Причём, незнание того, что полиморфные формы могут переходить друг в друга, приводило к комическим и трагическим случаям.

Много лет назад в Сибирь отправилась хорошо снаряженная экспедиция. Вся посуда была оловянной. Как только экспедиция очутилась в Сибири, положение стало комическим: еда есть, но посуда рассыпалась в серый порошок. Выручили сопровождавшие экспедицию местные жители: они вырезали ложки и миски из дерева.

В 1912 г. известный полярный исследователь Скотт снарядил экспедицию к Южному полюсу. Сосуды и жестянки с жидким топливом были запаяны оловом. На морозе они разрушились, горючее вытекло. Экспедиция Скотта погибла.

Дело в том, что при температуре ниже -13°С белая кристаллическая модификация олова начинает переходить в серую порошкообразную и при -33°С она достигает максимума.

Вот почему погибла экспедиция Скотта, а в Сибири при суровой зиме из посуды получилась груда серого порошка. "Болезнь" олова, связанная с переходом кристаллической модификации олова в порошкообразную, получила название "оловянной чумы".

3. Общие физические свойства металлов.

Движемся дальше по нашему плану: строение атомов и простых веществ мы рассмотрели, выявили их особенности, ещё раз вспомним, какие? (легкость отдачи электронов, в простых веществах присутствуют относительно свободные электроны). Как мы уже не раз говорили: строение вещества определяет его свойства. Вспомните о том, как наличие небольшого числа относительно свободных электронов у графита влияло на его свойства, и сделайте предположение о возможных общих физических свойствах металлов.

Ученики предполагают, что у всех металлов должен быть металлический блеск, тепло- и электропроводность, пластичность. Металлы непрозрачны. Физическое состояние твёрдое, кроме ртути.

Подтвердим наше предположение на практике, гипотезу всегда проверяют опытным путём.

Лабораторный опыт 8. Рассмотрение образцов металлов, знакомство с их физическими способами.

Цель: определить общие физические свойства металлов на примере образцов алюминия, меди, железа и установить зависимость общих физических свойств от особенностей строения металлической кристаллической решетки.

Итогом работы будет заполненная таблица.

Таблица 1

Зависимость физических свойств металлов от особенностей строения металлической кристаллической решетки

Учитель: однако, число и распределение свободных электронов по орбиталям у разных металлов различно, поэтому у металлов есть свойства, по которым они сильно отличаются и на основе этих различий их классифицируют. Попробуйте назвать эти свойства (цвет, плотность, твердость, температура плавления, способность к намагничиванию). Заполнение таблицы 2.

Таблица 2

Классификации металлов на основе свойств, по которым они отличаются друг от друга

Подводим итог: металлы имеют общие свойства, обусловленные общностью строения и свойства, по которым они отличаются.

IV. Применение сформированных компетенций (первичная проверка понимания и закрепления знаний)

Какова цель изучения химии? (Учащиеся говорят о необходимости осознанного применения веществ в быту и на производстве.)

Учитель. Цель изучения химии — научиться применять вещества на благо человека и природы. Но применять вещества, не зная их свойств, нельзя.

Например, раньше ртуть применяли в качестве лечебного средства, не зная о её ядовитости и губительном действии на живые организмы. Все вы знаете, какой характер был, особенно, к старости у царя Ивана Грозного. Ученые в 20-м веке в его костях обнаружили большое содержание ртути и предположили, что такое влияние на него оказала именно ртуть. Посмотрим видеофрагмент о действии ртути на нервные клетки. Обратите внимание на ошибку, допущенную авторами, умейте критически оценивать информацию.

Демонстрация видеофрагмента «Действие ртути на нервные клетки» (ошибка в том, что алюминий отнесён к тяжёлым металлам)

Зная свойства веществ, мы можем работать с этими веществами, соблюдая правила безопасности.

Однако изучить свойства можно только на основе знания строения веществ. Поэтому логика изучения химической науки отражается в следующей последовательности: строение веществ определяет свойства, свойства определяют области применения веществ человеком.

? Проследили мы эту закономерность? (Да)

? Как же применяют металлы на основе их свойств? Давайте рассмотрим на примере алюминия.

(Учащиеся поясняют применение алюминия, объясняя термины, написанные на слайде № 6, к соответствующим изображениям на фотографиях из презентации «Твоих садов ажурные ограды и многое другое»)

Например, алюминий применяют:

• в самолётостроении благодаря его лёгкости и пластичности;

• в электротехнике благодаря его электропроводности, лёгкости, пластичности;

• при изготовлении посуды, фольги для бытовых нужд, потому что алюминий теплопроводен, пластичен, лёгок;

• при изготовлении хохломской росписи (в виде порошка). Его наносят на те места рисунка, которые должны быть «золотыми», потом покрывают олифой и подвергают изделие термической обработке. Металлический блеск алюминия виден сквозь тонкий жёлтый слой затвердевшей олифы и создаёт иллюзию золотого блеска.

V. Итоговый контроль

1. Только символы металлов приведены в группе

а) Ca, H, Zn; б) Na, In, Sr; в) Au, Mg, Si; г) O, Hg, Cu

2. Элементы-металлы находятся в периодической системе

а) в левом нижнем углу и побочных подгруппах, б) в правом верхнем углу,

в) по диагонали В – At и рядом с ней

3. Для строения атомов металлов характерны

а) большой радиус и большое число электронов на внешнем энергетическом уровне,

б) большой радиус и небольшое число электронов на внешнем энергетическом уровне,

в) малый радиус и небольшое число электронов на внешнем энергетическом уровне

4. Не относятся к общим физическим свойствам металлов

а) металлический блеск и электропроводность,

б) теплопроводность,

в) большая плотность,

г) ковкость и пластичность

5. Допишите слова, необходимые для окончания фразы.

а) В узлах металлической кристаллической решетки находятся _____________

б) Металлический блеск объясняется _________________

в) Серебро применяют в электротехнике, т.к. оно обладает таким физическим свойством, как _______

Ответы: б, а, а, в, свободные электроны, отражением света свободными электронами, электропроводность.

VI. Задание на дом: §34, 36, № 1-4, 8, 9 с. 112

VII. Рефлексия.

• Достигли ли цели урока?

• Что запомнили? ( Где в ПСХЭ находятся металлы, как в ПСХЭ изменяются металлические свойства, особенности строения атомов металлов, простых веществ, физические свойства металлов)

• Что поняли? (Строение атомов определяет строение вещества = физические свойства = применение)

• Чему научились? (Рассуждать, находить логические связи, определять теплопроводность, применять знания на практике)

Если вы найдёте в других источниках информации интересные сведения о каких-либо металлах, расскажите нам на следующем уроке. Мир металлов, мир химии увлекателен и безграничен. Желаю вам радости новых открытий!

Спасибо за урок.

8