Сторінка
1

Методичне забезпечення вивчення теми "Метали" в 9 класі

Урок є основною формою організації навчально-виховної роботи вчителя з класом – постійним, однорідним за віком та підготовкою колективом дітей – за державною програмою, твердим розкладом і в шкільному приміщенні. На уроках учні під керівництвом учителя систематично і послідовно відповідно до програми набувають теоретичних знань і практичних вмінь і навичок, а також елементів всебічного розвитку особи. На уроках закладається фундамент світогляду молодого покоління. Основний навчальним матеріал вивчається під час уроку, з ним пов`язані інші форми викладання хімії.

Останнім часом у практику роботи вчителя впроваджуються нетрадиційні форми організації навчально-виховного процесу. Як свідчать результати досліджень та практичний досвід, їх запровадження забезпечує підвищення активності навчально-пізнавальної діяльності учнів, формування самостійності мислення, розвиток творчості.

Метали – основа матеріальної культури людства, основний конструкційний матеріал в машино-, апарато- і приладобудуванні. Всі вони мають загальні, так звані металічні властивості, але серед них виокремлюють близькі між собою типи (родини) металів відповідно до подібності електричних структур їхніх атомів і, отже, їх положення в періодичній системі.

Актуальність. Метали є складовою частиною як живих об`єктів, так і продуктів промисловості. Знання властивостей металів сприяє розширенню загального світогляду школярів та дає знання щодо використання металевих предметів за призначенням, тому підвищення ефективності засвоєння знань учнів з теми „Метали” за рахунок застосування нетрадиційних форм організації навчального процесу є актуальним.

Об`єкт дослідження – навчально-виховний процес в 9 класі при вивченні теми „Метали”.

Предмет дослідження – методичні підходи до вивчення теми.

Мета дослідження: розробити методичне забезпечення вивчення теми „Метали” при вивченні хімії в 9 класі.

У відповідності з поставленою метою ставляться такі завдання:

проаналізувати науково-методичну літературу з питання щодо властивостей металів та їх сплавів;

проаналізувати різні методичні підходи до вивчення теми;

розробити плани-конспекти нетрадиційного, традиційного уроків та уроку з використанням лабораторних робіт.

Загальна характеристика металів

Метали є досить важливими елементами живої природи. Більшість металів входять до складу клітин вищих живих організмів. Питанням вивчення властивостей металів та відкриттям нових займається багато вчених.

Всі періоди періодичної системи починаються з металів. Вздовж періодів поступово послаблюються металічні властивості елементів і посилюються неметалічні.

Атоми металів, як правило, мають у зовнішньому електронному шарі 1, 2 і значно рідше 3 або 4 електрони. Тут з усією очевидністю виявляється вплив зовнішнього електронного шару на властивості елементів. Атоми металів мають низькі значення потенціалів йонізації, тому легше віддають свої електрони, ніж приєднують їх, і перетворюються на позитивно заряджені йони.

Це означає, що ті елементи, атоми яких мають s2p6-конфігурацію електронів передостаннього енергетичного рівня і містять 1—2 електрони на останньому рівні, виявляють вищу металічну активність. У підгрупах активність таких металів зростає зі збільшенням протонного числа їхніх атомів.

Так, найактивнішими є метали головної підгрупи І групи, особливо Fr. Активними металами є також елементи головної підгрупи II групи, і серед них найактивніший метал — радій.

Атоми металів побічних підгруп мають, як правило, у зовнішньому електронному шарі 1—2 електрони, а в передостанньому — більше восьми. Значення потенціалів йонізації атомів цих металів вищі, а їх активність із збільшенням протонного числа зменшується. Так, найактивнішим металом побічної підгрупи І групи є мідь, найменш активним — золото.

В атомах перехідних металів електрони заповнюють внутрішні енергетичні рівні, тому утримуються ядром сильніше, ніж електрони, розміщені на останньому енергетичному рівні. Цим і пояснюється той факт, що радіуси атомів елементів побічних підгруп менші, ніж передбачалися за аналогією з атомами металів головних підгруп за нормального заповнення електронних шарів. Тому й виникає різка зміна активностей металів головних і побічних підгруп.

Фізичні властивості металів

До фізичних властивостей металів належать електропровідність, теплопровідність, здатність деформуватися без руйнування. Завдяки пластичності метали можна кувати, вальцювати, витягувати, штампувати. Ця властивість металів має велике практичне значення.

Усі метали за винятком ртуті за звичайних умов — тверді речовини. Найтвердішими є манган та хром, найм'якшим — цезій.

Для металів характерне утворення кристалічних ґраток, у вузлах яких розміщуються переважно йонізовані атоми. Внутрішню будову кристалів визначають за допомогою рентгеноструктурного аналізу.

Кристалічні ґратки металів можуть бути різних типів. Найхарактернішими є три типи: кубічна об'ємноцентрована (лужні метали, хром, ванадій, α-залізо, β-титан, свинець, вольфрам тощо), кубічна гранецентрована (алюміній, мідь, срібло, золото, γ-залізо, нікель, платина, паладій тощо), щільна гексагональна (магній, берилій, цинк, кадмій, а-титан). На рис. 1 подано елементарні комірки основних типів кристалічних ґраток металів.

Багатьом металам, особливо перехідним, властивий поліморфізм. Так, титан, цирконій, скандій, лантан, уран існують у двох алотропних видозмінах, стійких за різних температур, олово, кальцій, хром — у трьох, манган — у чотирьох, плутоній — у шести алотропних видозмінах тощо.

Рис. 1. Основні типи кристалічних ґраток металів (елементарні комірки): а — кубічна об'ємноцентрована; б — кубічна гранецентрована;в — гексагональна

Метали, йони яких мають інертногазову або псевдоінертногазову електронну оболонку, а також йони з конфігурацією зовнішнього шару електронів s2p6d10s2, діамагнітні. Винятком є лужні і лужноземельні метали, які внаслідок сильної делокалізації валентних електронів виявляють парамагнітні властивості.

Атоми перехідних металів, що мають незавершені d- або f-рівні, парамагнітні. Чотири метали (залізо, кобальт, нікель, гадоліній) — феромагнітні, тобто коефіцієнт їх магнітної сприйнятливості >> 1.

Майже всі метали мають високі температури плавлення. За найвищої температури плавляться вольфрам, реній, тантал, за найнижчої— ртуть, галій, цезій.

За густиною всі метали поділяються на важкі та легкі. До легких належать метали, густина яких менша 6 г/см3 (лужні, лужноземельні, магній, берилій, скандій, титан, алюміній, ітрій тощо), до важких,— густина яких перевищує 6 г/см3. Найлегшим металом є літій (0,53 г/см3), найважчим — осмій (22,5 г/cм3).

Механічні властивості металів визначаються будовою їхніх кристалічних ґраток. Висока міцність металів забезпечується створенням умов для досягнення ідеально впорядкованих структур кристалів.

Загальні фізичні і хімічні властивості металів зумовлені подібністю будови їхніх атомів і природи їхніх кристалічних ґраток.