Металдардың жалпы химиялық қасиеттері
Мазмұны.
Дәйектеме.
Кіріспе.
І - тарау. Металдардың жалпы қасиеттері. Металдарды оқып үйренудің оқушылар
үшін білім және тәрбиелік маңызы.
1.1 Металдар тақырыбын оқытудың негізгі ерекшеліктері.
1.2. Негізгі және қосымша топшалардың металдарын оқытуды ұйымдастыру.
ІІ - тарау. Металдарды оқыту барысында білім берудің интерактивтік әдісін
тиімді пайдалану.
2.1. Білім беру барысында интерактивтік әдісті іс-жүзеге асыру.
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Қосымша
КІРІСПЕ
Қазіргі ғылым мен техниканың дамыған заманында оқытудың жаңа
технологияларының әдістерін пайдалану оқушылардың білім деңгейін заман
талабына сай арттырады. Осындай әдістердің бірі – Англиядан шыққан оқытудың
интерактивті әдісі. Интерактивті әдіс – диологтік әдіс, нәтижесінде сабаққа
қатысушылар бір-бірімен байланыса отырып, мәселелерді шешеді.
Негізгі ережесі:
- Адамдардың арасындағы қатынас өмірдің басты қажеттілігі екенін
мойындау;
- Барлық оқушыға тең мүмкіндіктер жасалады;
- Әлеуметтік – психологиялық кезеңдерде тиімді әдіске топтың даяр болуы.
- Топпен жұмыс істей білу, шешім қабылдай алу.
Қазіргі оқыту үрдісінде жаңа педагогикалық технологиялар, саналы
ойлауға тәрбиелейтін, қоғамдық көзқарастарын қалыптастыра алатын, өзіндік
пікірі бар, қоғамдағы болып жатқан түрлі қарама-қайшылықтарды түсіне
білетін, еркін сөйлеп, өз пікірін ашық айта алатын ойлы ұрпақ тәрбиелеуде
интерактивті әдістің маңызы зор.
Еліміздің болашағы, көркейіп, өркениетті елдер қатарына қосылуы
бүгінгі ұрпақ бейнесінен көрінеді. Қазіргі білім беру саласындағы проблема
– әлеуметтік педагогикалық және ұйымдастыру тұрғысынан білім мазмұнына
жаңалық енгізудің тиімді, жаңа әдістерін іздестіру, оларды жүзеге асыра
алатын мұғалімдерді даярлау.
Мемлекеттік білім стандарты деңгейінде оқыту үрдісін ұйымдастыру жаңа
педагогикалық технологияны ендіруді міндеттейді. Кез келген елдің
экономикалық қуаты, халқының өмір сүру деңгейінің жоғарылығы, дүние жүзілік
қауымдастықтағы орны мен салмағы, сол елдің технологиялық даму деңгейімен
анықталмақ. Орта мектепте химия пәніндегі металдар тақырыптарын оқыту
кезінде – интерактивті әдісті қолдану өте тиімді. Бұл әдіспен өтілген
сабақтарда оқушылар бір-бірімен пікір алмасып, түрлі проблемалық сұрақтарға
жауап іздейді. Оқушылар бірінің білмегенін, екіншілерінің білгенімен
толықтырып отырады.
Металдар туралы тақырыптар өтілгенге дейін оқушылардың санасында
элемент, заттың құрылысы, химиялық байланыс, химиялық, физикалық
қасиеттері, химиялық реакциялар ұғымдары қалыптасады. Металдар тақырыбында
эксперименттік тәжірибелер, зертханалық сабақтар, есеп – жаттығулар
жасағанда алған білімдері ескеріледі.
Зерттеу жұмысымыздың мақсаты мен міндеттері: химиядан металдар
тақырыптарын өту кезінде интерактивті әдістің тиімді элементтерін
пайдалану;
Зерттеу объектісі: жалпы білім беретін мектептерде металдар
тақырыптарын интерактивті әдіспен өте отырып, әдістің тиімділігін
оқушыларға танықтап, дәлелдеу;
Зерттеу пәні: металдар тақырыптарын интерактивті әдіспен өтудің
тиімділігін химияны оқыту әдістемесі пәнінен оқыту үрдісінде жүзеге асыру;
Зерттеу болжамы: зерттеу пәні ретінде химияны оқыту әдістемесін ала
отырып, химия сабақтарында металдар тақырыптарын оқытудың жаңа тиімді
әдістерін өзімнің мектепте іс-тәжірибеде жүзеге асыру;
Зерттеудің әдіснамалық негіздері: химия сабақтарында металдар
тақырыптарын оқытудың тиімді әдістері және оны іс-тәжірибеде жүзеге асыру
туралы айтылады.
Зерттеудің деректі көздері: химиктер, педагогтардың зерттеу
жұмыстары;
Зерттеу әдістері: әдебиеттерді талдау, бақылау, зертханалық тәжірибе
жұмыстар;
Бірінші кезең – әдебиеттермен жұмыс істеу, әдемиеттерді талдау
журналдар, газеттер, әдеби кітаптар, ғылыми ақпараттар жинау, іс-тәжірибені
анықтау;
Екінші кезең – педагогикалық іс-тәжірибе кезінде сынып оқушыларымен
жүргізген жұмыстары; әдістемелік тақырыптармен өткізген кештері, ондағы
жасаған лекция, әңгімелерін пайдалану.
Зерттеу базасы: Тараз қаласының Төле би атындағы №8 гимназиясының 9 –
10 – 11 сынып оқушылары мен мұғалімдері.
Диплом жұмысы: кіріспе, екі тарау, қорытынды, пайдаланған әдебиеттер
тізімінен тұрады. Кіріспеде тақырып бойынша ғылыми жұмысында көрсетілген
өзекті мәселе, зерттеу орны, мақсаты, міндеттері, зерттеудің әдістері,
болжамы, жұмысының кезеңдері анықталған.
І - тарау. Металдардың жалпы қасиеттері. Металдардың
оқып үйренудің оқушылар үшін білім және тәрбиелік маңызы.
Химиялық элементтердің көпшілігі металдар. Қазіргі кездегі белгілі
105 элементтің 80-нен астамы метелдарға жатады.
Д. И. Менделеевтің периодтық жүйсендегі барлық s-элементтер (бірінші
және екінші негізгі топшалар), d-элементтер (барлық қосымша топшалар), f-
элементтер (лантоноидтар мен актиноидтар) металдарға жатады. p-элементтер
III-VIII негізгі топшаларда орналасқан. Бұл топшалардың жоғарғы жағына
металеместер, төменгі жағына металдар орналасқан. Мысалы, бордан астатқа
дейін түзу сызық жүргізсе, III-VIII негізгі топшалардың p-металеместері
сызықтың жоғарғы жағына, металдары төменгі жағына, ал сызыққа таяу металдық
та, металеместік те қасиеттер көрсететін амфотерлік p-элементтер
орналасады. [7]
Металдардың сыртқы қабатында бірден төртке дейін ғана электрондар
алады. Сондықтан олар валенттілік электрондарын беріп оң зарядты иондарға
оңай айналады. Бұл электрондар белгілі бір атомдарға тән болмай, барлық
атомдарға ортақ болады.
Металдардың кристалдық торлары нейтрал атомдар мен катиондардан
тұрады. Металдарда ретсіз қозғалып жүрген электрондар катиондарға тартылып
химиялық байланыс түзеді және олар катиондармен қосылып уақытша нейтрал
атомдар түзуі мүмкін.
Ковалентті және иондық байланыстардан айырмасы металдардағы
ортақтастырылған аздаған электрондар, біріншіден, көптеген катиондарды бір-
бірімен байланыстырып тұрады, екіншіден металл бойымен еркін қоғалып
жүреді. Осындай байланыстардың ерекше түрін металдық байланыс дейді.
Металдардың физикалық қасиеттері металдық байланыс арқылы
түсіндіріледі. Барлық металдар (сынаптан басқа) қалыпты жағдайда қатты
заттар, түскен сәулені шағылыстыратындықтан олардың металдық жарқылы
болады. Әсіресе күміс пен индийдің жарқылы өте күшті болғандықтан, оларды
айналар, прожекторлық айналар мен рефлекторлар жасауға пайдаланады.
Металдық жарқыл тек кесек күйінде байқалады, ал ұнтақ күйдегі металдар қара
түсті болады және металдық жарқылы болмайды. Алюминий мен магнийдің ұнтақ
күйінде де металдық жарқылы болады.
Металдар электр тоғын және жылуды жақсы өткізеді. Олардың электр
өткізгіштігі металдардағы бос электрондардың болуына байланысты. Бос
электрондар потенциалдардың айырмасының шамалы әсерінің өзінен теріс
полюстен оң полюске қозғала бастайды. Сонымен металдардың электр
өткізгіштігі олардағы бос электрондардың болуына ғана байланысты емес,
сонымен қатар металдардың ішкі құрылысына және электрондардың жылжуына
көмектесетін жағдайларға да байланысты болады.
Металдар жылжуды да жақсы өткізеді. Олардың жылжуды жақсы өткізуі де
бос электрондардың болуына байланысты. Металдарда қоғалып жүретін бос
электрондар тербелмелі қозғалыста болатын иондармен үнемі энергия алмасып
отырады. Осыған байланысты металл массасындағы температура тез теңеседі.
[6]
Металдардың жылу өткізгіштігі электр өткізгіштігіне сәйкес келеді,
яғни электрді жақсы өткізітен металдар жылуды да жақсы өткізеді.
Металдардың маңызды қасиеттеріне жарықтың немесе жылудың әсерінен
электрондар бөліп шығаруы жатады. Бұл қасиет, әсіресе, сілтілік металдарда
өте күшті. Сондықтан металдардың жылудың әсерінен элетрондар бөлу
қасиеттерін радиотехникада, теледидарда электрондық лампылар жасауға, ал
сәуленің әсерінен электрондар бөлуін фотоэлементтер жасауға қолданады.
Металдардың созылғыштық қасиеттерінің маңызы өте зор. Сыртқы күштің
әсерінен өздерінің пішіндерін өзгертіп және сол өзгерген пішінін күш әсер
етуін тоқтатқаннан кейін сақтап қалу қасиетін металдардың созылғыштығы
дейді. Әсер ету арқылы металдардан жұқа қаңылтырлар, жіңішке сымдар т. б.
жасауға болады. Металдардың ішінде ең созылғыштығы алтын. Мысалы, 1 г
алтыннан ұзындығы 3 км сым жасауға болады. Платинаның, күмістің, мыстың,
қорғасынның, темірдің созылғыштықтары жоғаы болады, ал созылғыштығы өте
төмен металл – марганец.
Тығыздықтарына байланысты металдарды жеңіл және ауыр деп шартты түрде
екі топқа бөледі. Тығыздығы 5 гсм3 – тен кем болатындарын жеңіл, ал
қалғандарын ауыр металдар дейді. Жеңіл металдарға сілтілік-жер металдар,
алюминий, титан т. б. жатады. Ең жеңіл металл литий (тығыздығы 0,53 г см3
), ең ауыр металл осмий (тығыздығы 22,6 г см3). Металдардың тығыздығы
олардың атомдық массаларына, атомдық радиустарына, кристалдық торларындағы
атомдардың орналасу тығыздығына байланысты.
Металдардың балқу температурасы олардың кристалдық торларындағы
бөлшектерінің арасындағы байланыстардың мықтылығымен анықталады.
Металдардың балқу температурасы кең көлемде өзгереді. Ең оңай балқитын
металл сынап (t бал= -39°С), ал ең қиын балқитын металл вольфрам (t
бал=3390°С).
Қаттылығы жағынан да металдардың бір-бірінен айырмашылығы өте зор. Ең
жұмсақ металдар натрий мен калий (оларды пышақпен кеседі), ал ең қатты
металдар хром, вольфрам (соңғы металл шыныны да кеседі).
Металдарды тустеріне қарай шартты түрде қара және түсті деп екі топқа
бөледі. Қара металдарға темір мен оның құймалары және темірмен құйма
түрінде қолданылатын хром және марганец жатады. Қалғандарын түсті металдар
дейді. Осыған байланысты темір және оның құймаларын өндіретін өнеркәсіпті
қара металлургия, ал қалған металдарды өндіретін өнеркәсіптерді түсті
металлургия деп атайды. [15]
Түсті металдар сілтілік, сілтілік-жер, сирек кездесетін, самород
металдар болып бөлінеді.
Сирек металдарға өздері жеке кендер түзбейтіндері (мысалы, Me, Mo, W,
V, Re) жатады. Самород металдарға бос кездесетін алтын, платина, күміс т.
б. жатады.
Д. И. Менделеев жасаған периодтық жүйесіндегі периодтарда және
топтарда ( негізгі топшаларда) элементтердің қасиеттерінің өзгеру
заңдылықтары сендерге белгілі. Металдар осы заңдылықтарға сәйкес негізінен
периодтық кестенің төменгі бөлігіндегі сол жағына орналасқан. Элементтер
металдарға және бейметалдарға тек шартты түрде бөлінетінін еске ұстау
керек.
Металл атомдарының бейметалл атомдарымен салыстырғанда, әдетте
атомдық радиустарының мөлшері біршама үлкен болып келеді. Сондықтан
металдар оң зарядты иондар түзіп, салыстырмалы оңай тотығады (валенттілік
электрондарын береді). Көптеген металдар, мысалы мыс, темір, хром, титан
өздерінің қосылыстарында әр түрлі тотығу дәрежелерін көрсете алады.
Әр түрлі металдардың тотықсыздандырғыштығы бірдей емес. Металдар
кернеуін электрохимиялық қатарында ол алтыннан калийге қарай артады.
Металдарға тән физикалық қасиеттер ( жоғарғы электрөткізгіштік,
жылуөткізгіштік, тапталғыштығы, иілімділігі) олардың кристалл торлары
құрылысының ортақтығымен түсіндіріледі.
Бірақ кейбір физикалық қасиеттері мысалы тығыздығы, қаттылығы, балқу
температуралары бойынша металдар бір – бірімен айтарлықтай дәрежеде
өзгеше.
Сілтілік металдардың тығыздығы ең аз, ал осмийде – ең үлкен.
Металдардың ішіндегі ең жеңілі литий , ал осмий ең ауыр. Тығздығы бестен
кіші металдарды шартты түрде - жеңіл металдар, ал тығыздығы бестен үлкен
металдарды – ауыр деп атау келісілген.
Металдардың бір – бірінен қаттылығы бойынша да айырмашылығы бар. Ең
жұмсағы – сілтілік металдар. Олар пышақпен оңай кесіледі. Ең қатты металл –
хром ( шыны кеседі).
Металдардың балқу температураларының диапазоны өте кең. Ең жеңіл
балқитын металл – сынап. Цезий мен галийдің балқу температуралары 29 және
29,8 °С. Ең қиын балқитын металл вольфрам, сондықтан вольфрам электр
шамдарының сымын дайындау үшін қолданылады.
Балқу температуралары 1000 °С, жоғары металдарды – қиын балқитындар, ал
100 градустан төмен – оңай балқитындар деп атайды.
әрі қарай, Д. И. Менделеев жасаған химиялық элементтердің периодтық
жүйесіндегі негізгі және қосымша топшалардағы металдардың жалпы алу
жолдарын, электрондық құрылысындағы ерекшеліктерін және қасиеттерін
қорытындыланған және жүйеге келтірілген түрде қарастырамыз.
Қосымша топшалардағы металдарда келесі электрондары негізгі
топшалардағы металдардан ерекше сыртқы емес , сыртқы қабаттың алдындағы
энергетикалық деңгейді толтырады. Қосымша топшалардағы металдарды d-
элементтер деп атайды, олардың атомдарының сыртқы энергеткалық деңгейінде,
әдетте, екі s-электрондар сақталады. Кейбір d-элементтер атомдарында,
мысалы хром мен мыста сыртқы энергетикалық деңгейден s-электрондарының бірі
сыртқының алдындағы деңгейдің d-орбитальдарына құлап түсуі деп аталатын
құбылысы байқалады. Осымен олардың қасиеттерінде кебір ерекшеліктер
түсндіріледі. Мысалы мыс қосылыстарында +1 де, +2 де тотығу дарежелерін
көрсете алады. Негізгі топша металдары мен қосымша топша металдарының
оттекті қосылыстарының құрамы өзара ұқсас, d-элементтер ұшқыш сутекті
қосылыстар түзбейді.
d-элементтер түзген жай заттардың химиялық қасиеттерінің өзгеру
заңдылықтары негізгі топшалардағы элементтер түзген жай заттарға қарағанда
өзгеше. Қосымша топшаларда ядро зарядтарының өсуіне сәйкес металдардың
химиялык активтігі міндетті түрде кемиді. Мысалы, мыспен салыстырғанда
алтынның химиялық активтігі төмен.
Қосымша топшадағы коптеген металдардың ауыспалы тотығу дарежесі
болатынын ерекше айту қажет. Қосымша топшадағы металл атомынынң тотығу
дарежесі өскен сайын олардың оксидтері мен гидрооксидтерінің қасиеті
кемиді, ал қышқылдығы – артады. Мысалы Cr+2O негіздік оксид Cr+32O3 –
амфотерлі оксид. Cr+6O3 – қышқылдық оксид. Хром оксидіне CrO3 екі қышқыл
сәйкес келеді, міне сондықтан екі түрлі тұздар бар:
Қосымша топша металдарының ішінде зор практикалық маңызы барлары – мыс,
мырыш, титан, хром жане темір. Олардың қасиеттері мен қолданылуын кеңірек
қарастыру керек.
Металдарды оқып үйренудін оқушылар үшін білім және тәрбиелік маңызы
зор. Олар аса маңызды металдармен және олардың халық шаруашылығында
қолданылуымен танысады,көптеген мысалдардан химияның өмірмен байланысы зор
екеніне көздері жетеді. Сонымен бірге тақырыптың деректі материалдарын
периодтық заң және зат құрылысынан алған теориялық білімді тереңдетіп,
кеңейтуге, оны жаңа мәліметтерді түсіндіру үшін, металдардың касиеттерін
және олардың практикалық қолданылуының бағыттарын болжау үшін пайдалануға
мүмкіндік туады. Теорияны кеңінен қолдану көзқарас жағынан аса маңызды
жалпы қорытындылар жасауға негіз болады. [6]
Оқушылар металдардың периодтық системадағы орнын, кіші және
үлкен периодтар металдарының атом құрылысына тән ерекшеліктерін еске
түсіруі, иондық және атомдык торлармен салыстыра отырып,металдық кристалл
торлардың кұрылыс және қасиеттерімен танысуы, металдардың айрықша физикалық
қасиеттерінің себебін түсінуі тиіс.
Құрал-жабдықтар. Тәжірибе көрсетілетін үстелде мыналар болады:
әртүрлі металдар мен олардан істелген бұйымдардың үлгілері, Металдар және
құймалар коллекциясы, алмаз, темір, магний, мыстың кристалл торларының
модельдері, екі шыны пластинка, заттардың электр өткізгіштігін сынайтын
прибор. Металдардың кристалл торларының түрлері, Металдардың жалпы
қасиеттері деген таблицалар.
Металдардың адам өміріндегі практикалық маңызын айтып, сабақтың
мақсатын хабарлаймыз. Одан әрі оқушы біліміне сүйене отырып, тақырып
мәселелерін анықтаймыз.
Оқушылардың ойы құбылысты талдаудан мәнін ашуға қарай, металдардың
практикадан белгілі қасиеттерін сипаттаудан олардың білінуінің себебін
түсіндіруге қарай ( металдық байланыстың ерекшелігі, металдық типтегі
кристалдардың құрылымы) жылжуы тиіс. Бұдан соң оқушылар жалпы
заңдылықтардан нақты металдардың қасиеттеріне байланысты жеке қорытындыға
келуі керек.
Бастапқыда металдардың электр өткізгіштігінің себебі туралы
айтамыз, бір металдың электр өткізгіштігін көрсетеміз. Бұл құбылысты
электрон газын болуымен түсіндіреміз. Таблица бойынша және модельдер
арқылы металдық байланыстың ерекшелігін, металдардың кристалл торларының
ерекшеліктерін,ион-атомдар орналасуының тығыздығын баяндаймыз. Мына сұрақты
анықтаған жөн; қыздырғанда металдардың электр өткізгіштігі кемитіні
неліктен? Жолшыбай оның бейметалдарда –графит, кремний, германий –
коваленттік байланыстардың қыздырғанда үзілуінен өсетінін еске түсіреміз.
Металдардың неліктен созылымды болатынын талдаймыз. Бұл құбылысты
қабаттастырылған екі ылғалды шыны пластинкадан құралған қарапайым модель
арқылы түсіндіруге болады,оларды сырғыту оңай болғанмен бірінен- бірін
ажыратып бөлу өте қиын ( су қабаты – электрон газының моделі).
Созымдылығы нашар – қатты, созымдылығы күшті болғанмен – жұмсақ металдарға
мысал келтіріп, олардың қасиеттеріендегі осы айырмашылықтардың себебін
айтамыз. Бұл арада оқушылар Справочник по химии ( М., 1978) деген
оқушыларға арналған анықтамалықтағы санмен берілген деректерді пайдаланады.
Сабақ соңында әңгімелесе отырып, металдардың жалпы және ерекше
белгілеріне не жататыны, металдар тығыздығындағы айырмашылықтар қалай
түсіндірілетіні айқындалады. [7]
Құймалар туралы ұғым. Оқушылар металдардың құймалары туралы,
олардың түзілуі және практикалық маңызы туралы жалпы түсінік алуы керек.
Құрал – жабдықтар. Тәжірибе көрсетілетін үстелде мыналар болады:
Металдар және құймалар коллекциясы, кейбір құймалардан істелген бұйымдар.
Металдардың кристалл торларының түрлері деген таблица, металдар
құрылымының модельдері.
Оқушылар үстеліне құймалар үлгілері қойылады.
Сабақ металдар атомдарының құрылысын және жалпы қасиеттерін
қайталаудан басталады.
Оқушылар тақтада жауап берген соң класқа мына сұраққа ойлануды
тапсырамыз: бір металдың құрылымына екінші металдың немесе басқа заттардың
ион- атомдарын өндіруге бола ма? Оқушылар құймалар туралы біледі.
Орындарынан берген жауаптарды тыңдап, тақтаға тақырыпты жазамыз және
құймалардың құрылымы туралы қосымша мағлұматтар береміз. Кристалл
түйіндерінің арасына үлкен ион – атомдарды ендіру арқылы құйманың ортақ
кристалл торының түзілуін модель арқылы көрсетеміз, ол үшін модельдің
тиісті жеріне шаралар қоямыз. Бір металдың ион – атомдарының орнын екінші
металдың ион – атомдары алатын құймалардың құрылымы да осылай түсіндірілді.
Таза металдар немесе олардың құймаларының қайсысы жиі қолданылады?
Бұл сұрақты талқылағанда оқушылар ғылым мен техниканың дамып келе жатқан
қажетін өтейтін алдын ала белгіленген қасиеттері бар құйма жасау туралы
қорытындыға келуі тиіс.
Құрам бөліктерінің жиынтық қасиеттері құймаларға тән қасиет бола
ала ма? Оқушылар третник алудың лабораториялық тәжірибесін жасайды және
оның қасиеттерін қалайы және қорғасынның қасиеттерімен салыстырады.Анықтау
үшін мұғалім алынған металдар мен олардың құймасының балқу температураларын
және Моос шкаласы бойынша қаттылығын айтады.
Бұдан соң таза металдардан құймалар алудың кең таралған тәсілдерін
талқылаймыз. Алдын ала дайындалған оқушылар қазіргі заман техникасында
пайдаланылатын кейбір тамаша құймалар жөнінде әңгімелейді, мұнда кейін
нақты металдарды өткенде сөз болатындары айтылмайды.
Қорытындылағанда құймалар мен таза металдар құрылымының айырмасы,
құймалардың өнеркәсіптегі маңызы және оларды алу әдістері туралы
әңгімелесеміз.
Металдардың жалпы химиялық қасиеттері. Оқушылар VIІI – IХ сыныптарға
арналған материалды өткенде қарастырылған металдардың химиялық қасиеттері
туралы мәліметтерді жүйелеуі, тотықсыздандырғыш ретінде металдардың
химиялық қызметін түсінуі керек.
Құрал – жабдықтар. Тәжірибе көрсетілентін үстелде мыналар болады:
Металдар және құймалар деген коллекция, кейбір металдардың кристалл
торларының модельдері, натрий немесе басқа металдың оттегі мен хлорда
жануын тәжірибелер жасауға арналған құрал – жабдықтар және реактивтер, тұз,
күкірт және азот қыщқылдарының, хлормыстың ерітінділері, металдар: мырыш,
темір, мыс, көрсетілетін пробиркалар, Металдардың қышқылдармен
әрекеттескенде түзілетін маңызды газ-тәрізді тотықсыздану өнімдері деген
таблица, Металдардың жалпы қасиеттері деген диафильм.
Сабақты металдар мен құймалардың физикалық қасиеттерін және
құрылысын қысқаша қайталаудан бастаймыз. Бұдан соң оқушылардың атомдар
құрылысының ұқсастығына байланысты, металдардың жалпы химиялық қасиеттері
туралы не білетінін анықтаймыз. Металдардың жалпы қасиеті – басқа заттарды
тотықсыздандыру екенін, әдетте, оқушылар өздері айтады.
Әңгімелесу барысында металдардың оқушыларға белгілі жеке қасиеттерін
жүйелейтін схема ( жоғарыдан төмен қарай оқылатын) сызылады.
Схеманы металдардың жалпы қасиеттерін құрастыруға жоспар етіп алуға
болады. Мұғалім металдың оттегінде және хлорда жануын көрсетеді.
Металдардың күрделі заттармен әрекеттесу бейімділігін көрсететін
тәжірибелерді үстел қасына шақырылған оқушылар жасайды. [18]
1.1.Металдар тақырыбын оқытудың негізгі ерекшеліктері.
Металдар туралы оқу материалын өткенде химиялық элемент жай зат және
күрделі зат, заттың құрылысы мен қасиеттері, химиялық реакция, т.б. ұғымдар
нығаяды, жаңа деректермен толысады. Периодтық заң, атом құрылысы, химиялық
байланыс және иондық теория жөніндегі білім қолданыс табады. Метеллургия
өнеркәсібі және металдардың халық шаруашылығындағы маңызы туралы нақтылы
ұғым қалыптасады.
Металдарды жүйелі түрде қарастырғанда оқушылардың 8-9 сыныптардың жеке
тақырыптарында алынған мына тірек білімі ескеріледі. Химиялық алғашқы
ұғымдар тақырыбынан элементтердің жіктелуі; металдар туралы алғашқы ұғым;
Оттегі тақырыбынан металдардың тотығуы, металл оксидтері туралы ұғым;
Сутегі. Қышқылдар. Тұздар тақырыбынан металдардың қышқылдармен
әрекеттесуі және металдардың активтік қатары туралы алғашқы түсінік, металл
оксидтерінің сутегімен тотықсыздануы және қышқылдармен алмасу
реакцияларына түсуі, металдардың тұздар құрамына кіруі, Су. Негіздер.
Ерітінділер тақырыбынан металдардың сумен әрекеттесуі және негіздер
құрамына кіруі; Бейорганикалық қосылыстардың маңызды кластары жөніндегі
білімді қорытындылау тақырыбынан металдардың бейметалдармен және
қышқылдармен әрекеттесуі, оксид және гидроксид қосылыстарының қасиеттері,
Периодтық заң және периодтық жүйе тақырыбынан сілтілік металдардың табиғи
тобы, периодтық жүйеде металдардың орналасуы, электрондық құрылысының
ерекшеліктері, иондануға бейімділігі, бейметалдар орналасқан негізгі
топшаларды оқығанда металдардың тотықсыздандырғыш қасиеттері, қышқылдармен
әрекеттесуінің ерекшеліктері, оксидтері, гидроксидтері және тұздары
ескеріледі. [1]
Бұл білім металдардың жалпы қасиеттерін дедуктивті тәсілмен,
оқушыларды белсенді қатыстыру арқылы, оқып үйренуге негіз болады.
Алдымен металдардың периодтық жүйедегі орны туралы кіріспе оқылып,
мына мәселелерге назар аударылады; металл термині химиялық элементтерді
және олар түзетін жай заттарды белгілейді; бір термин арқылы берілетінекі
ұғымның әрқайсысының өзіндік мазмұны және көлемі нақтыланады; периодтық
жүйеде орналасуы, салыстырмалы атомдық массасы, реттік нөмірі, атом
радиусы, иондану энергиясы, т.б. элементке тән сипаттамалар. Металдарға
жататын химиялық элементтер саны жағынан бейметалдардан гөрі көбірек,
сексеннен асады. Олар І-ІІІ негізгі топшаларда (бордан басқа) және барлық
топшаларда периодтық жүйенің сол жағында орналасқан. Металл атомдарының
негізгі ерекшелігі сыртқы қабатындағы электрондар саны аз, атом радиустары
едауір үлкен. Әр период S-деңгейшесін электрондармен толтыратын сілтілік
металдардан басталады.
Үлкен периодтардың ортасында орналасқан металдар атомдары (Sc-Zn, V-Cd) d-
деңгейшесін және f-деңгейшелерін (лантанойдтар мен актинойдтар)
электрондармен толтырады.
Сілтілік металдар мен галоген атомдарының иондану энергиясы.
ПериометаллАтом Иондану БейметаАтом Иондану
д радиусы энергиясы лл радиусы энергиясы
(нм) (кДжмоль) (кДжмоль)
ІІ Литий 0.155 520,2 Фтор 0,064 3375,7
ІІІНатрий0,189 495,8 Хлор 0,099 1251,2
ІV Калий 0,236 418,8 Бром 0,114 1142,0
V Рубиди0,268 403,0 Иод 0,133 1008.4
й
Металл атомдары сыртқы және оның астындағы электрондық қабаттарынан
валенттік электрондарын беріп жіберіп, тотықсыздандырғыш қасиет көрсетуге
бейім келеді. Бұған металдардың және оқушыларға таныс бейметалдардың
иондану энергияларын салыстыру арқылы көз жеткізеді.
Кестеден сілтілік металдар атомдарының радиустары бір периодта
орналасқан галоген атомдарының радиустарына қарағанда екі еседен астам
артық, ал иондану энергиялары 3-6 есе кем екені байқалады. Топ бойында
атом радиустарының артуымен байланысты иондану энергиясы заңды түрде
кемиді. [1-3]
Металдардың жай заттарын белгілейтін терминнің мағынасы олардың
атомдары түзетін химиялық байланыстың табиғатын және кристалл торлардың
түрлерін қарастыру арқылы ашылады. Металдық химиялық байланыс ковалентті
және иондық байланыстармен, молекулалық, атомдық, иондық кристалл торлары
металдық кристалл торымен салыстырылып, ұқсастығы мен айырмашылығы
анықталады.
Модельдерді және оқулықтарды пайдаланып, металдық кристалл тордың
құрылысы түсіндіреледі.
Бұл байланыс атомдардан босаған электрондар мен оң зарядталған металл
атомдарының арасында жүзеге асатыны айтылады. Ортақ электрондар
арқылы жүзеге асуы жағынан металдық байланыс ковалентті байланысқа ұқсайды,
бірақ одан айырмасы екі атрмның арасында тұрақтанбаған, кристалл торындағы
барлық атомдар ядроларының төңірегінде айналып жүреді. Электрлік тартылыс
күшінің әсері арқылы байланысуы жағынан металдық байланыс иондық байланысқа
жақындайды, бірақ мұнда теріс зарядталған иондар болмайды, олардың міндетін
бос жүрген электрондар атқарады. Электрондар атом иондарымен бір сәтте
бірігіп, келесі сәтте қайтадан ажырап кетеді. Осындай бос электрондардың
болуымен оқушыларға бұрыннан белгілі металдардың физикалық қасиеттері,
электр өткізгіштігі, жылу өткізгізтігі және жылтырлығы түсіндіріледі.
Нақтылай түсу үшін үлестіріп берілген металдармен жұмыс істеледі, мыстың,
алюминийдің және басқа металдардың жалпы қасиеттерін сипаттайтын диафильм
көрсетіледі. Соның нәтижесінде оқушылар металдық жылтыр жағынан күміс және
палладийдің, тпаталғыштығы жағынан алтынның бірінші орында тұратыны,
металдардың ең ауыры – осмий (22,43гсм3), жеіңілі – литий (0,52гсм3), ең
жұмсағы – калий, қаттысы –хром, ең оңай балқитыны – сынап (38,87°C), балқу
температурасы ең үлкені вольфрам (3370°C) екені жөніндегі пікірге келеді.
Металдар түзетін кристалл торларының түрлері: кубтық көлемді центрлі
(сілтілік металдар, вольфрам, хром, т.б.), қырлары центрдегі куб (алюминий,
қорғасын, күміс, алтын, платина т.б), гексанальды (магний, берелий,
мырыш,т.б.)торлар туралы айтылады. Бір көлем бірлігіне келетін металл
атомдарының саны артқанда металдың тығыздығы да артады. Гексанольды торда
атомдар басқалардан гөрі тығыз орналасады. Металдардың тығыздығына ион
зарядтары мен радиустары да әсерін тигізеді.
Металдық байланысы болғандықтан, кристалл торларының жеке қабаттары
бір біріне жақындасуға бейім келеді, мүның өзі металдарға созымдылық
қасиет береді. Олар химиялық байланысын үзбей,жұқарады.
Әр түрлі металдарды қосып балқытқанда, құймалар түзіледі, олардың
қасиеттеріде алуан түрлі болып келеді, бұл іс жүзінде кеңінен қолданылады.
Оқушылар өздеріне үлестіріп берілген құймалармен танысады, олардың түрлері
және құрамы жөнінде нақты ұғым алады. Құймалар дисперстік жүйелерге жатады.
Олардың қоспа немесе химиялық қосылыс түрінде болуы мүмкін. Кристалл
торлары бірдей және қасиеттері ұқсас металдар қатты ерітінділер (алтын-
күміс, темір-маргенец) түзеді. Кристалл торларында айырмасы үлкен
металдардан механикалық қоспа түріндегі құймалар түзіледі (қорғасын-
қалайы,кадмий-висмут,т.б.). [1]
Қасиеттері әр түрлі металдардың химиялық қосылыстары түзіледі, оларда
валенттілік заңдылығы сақтала бермейді. (MgPb, Mg2Si, Al4C3, AuZn, AuZn3,
т.б.)
Металдардың сумен әрекеттесуі.
Металдар Химиялық реакцияның теңдеуі Реакция өнімі
Сілтілік Me+HOH- Me(OH)n+H2 H, Me(OH)
Металдар
Кальций, барий Me+H2O-Me+nO2-+H2 H, Me+nO2-
магний
Алюминий
Мырыш, темір
Марганец, хром Сумен әрекеттеспейді
Никель, қорғасын
Мыс, күміс
алтын
Металдардың химиялық қасиеттері дедукциялық тәсілмен өтіледі: а)
металдардың бейметалдармен әрекеттесуі: ә) металдардың сумен әрекеттесуі:
б) металдардың қышқылдармен әрекеттесуі: в) металдардың тұздармен
әрекеттесуі. Әр қасиетті нақтылайтын зертханалық және көрнекі көрсететің
(зерттеу әдісімен) тәжірибилер қойылады: реакцияның жүру жағдайларына назар
аударылады.
Сілтілік металдар және калций оттегімен әдепті температурада тотығады.
Оқушыларға бұрыннан белгілі активтік қатардағы магнийден қорғасынға
дейінгі металдар әдепкі жағдайда тотығып, қорғаныш қабық түзеді. Мыс пен
сынап қыздырғанда тотығады. Алтын, күміс және платина қыздырсада
тотықпайды. Металдардың басқа бейметалдармен әрекеттесу жағдайлары да еске
түсіріледі.
Металдардың сумен әрекеттесу мүмкіндігін, жүретін химимялық
процестерді, реакция өнімдерін сызбанұсқа немесе кесте түрінде беру тиімді.
А) металдардың сұйық және концентрлі қышққылдармен әрекеттесу өнімдері
де кесте арқылы беріледі. Күкірт және азот қышқылдарының металдарға әсер
ету ерекшеліктеріне назар аударылады.
ә) металдардың тұздармен реакциялары параллель (жүретін және жүрмейтін
салыстырмалы) тәжірибелер қою арқылы нақтыланады.
Талқыланған реакциялардың бәріне металдардың атомдары тотықсыздандырғыш
қасиет көрсетіп, өздернің де тотығатыны айтылады.
Мео- Me+n+ne
Металдардың әрбір қасиеті жөніндегі білімді нығайта түсетін өздігінен
істейтін жұмыстар жүргізіледі, жіктелген жаттығулар орындалады.
Жаттығуларды ойдағыдай орындап, металдар қатысатын реакциялардың жүру
ықтималдығын алдын ала болжау үшін оқушылар металдардың Н.Н. Бекетов
жасаған ығыстыру қатарын еске түсіріп, металдар кернеуінің электрохимиялық
қатары жөніндегі біліммен ұштастырады. Бұл арада жеке атом күйіндегі
металдардың тотықсыздандырғыш қасиеттерінің айырмашылығына,
тотықтырғыштардың сипатына баса назар аударылады.
Жеке күйіндегі атомдардың тотықсыздандырғыш қасиеттері металдардың
периодтық жүйедегі орнымен анықталады және иондану энергиясынан айқын
білінеді. Жай зат күйіндегі металдардың тотықсыздандырғыш активтілігі
периодтық жүйедегі орнына тікелей тәуелді емес, ол металдардың кристалл
торларының беріктігіне, ерітіндідегі реакцияларда түзілетін иондардың
гидраттану энергиясына байланысты өзгереді. Соңғы екі себептің салдарынан
иондану энергиясы үлкен литий ерітіндідегі реакцияларда калий мепн
натрийден активті болып шығады, бұл үстірт қарағанда Н.Н. Бекетов жасаған
қатарға, топ бойында металдар қасиетінің өзгеру заңдылығына қайшы келетін
секілді көрінеді. [2]
Бұдан соң металдар кернеуінің электрохимиялық қатардағы кейбір
шектеулерге тоқталып, оны саналы түрде пайдалану қажеттігі айтылады.
Оқушылар активсіз металдарды судағы ерітінділерінен сілтілік металдармен
ығыстыру реакцияларының теңдеулерін жиі жазады. Бұл олқылықты болдырмау
үшін натрий мен мыс (ІІ) сульфатының арасындағы реакцияның тәжірибесі
көрнекі көрсетіледі. Оқушылар сутегінің бөлінгенін және мыс (ІІ) гидроксиді
тұнбасының түзілгенін бақылап, реакцияның натрий атомы мен сутегі
иондарының арасында жүргендігі жөнінде қорытынды жасайды.
Металдардың жалпы қасиеттерін қарастырғанда пән аралық байланысты
жүзеге асыратын маңызды тақырыптың бірі электролиз. Электролиттік
диссоцияциялану теориясының және тотығу тотықсыздану тұрғысынан электролиз
құбылысы мәселелік әдіспен түсіндіріледі. Катод пен анодта жүретін тотығу
тотықсыздану әрекеттері, иондардың зарядсыздану реті талқыланады. Мыс (ІІ)
хлориді мен калий иодидінің электролизі кезінде катодта бір жаңдайда мыс,
екінші жағдайда сутегінің бөліну себебі, осыған орай аниондардың
тотықсыздандырғыш қасиеттері (қатары) жөнінде түсіндіріледі.
Металдар коррозиясы туралы оқу материалын өткенде қарастырылатын мәселе;
коррозия және оның маңызы туралы ұғым. Коррозияның түрлері; коррозияға әсер
ететін жағдайлар; коррозияның химиялық және электрохимиялық мәнін
түсіндіру; коррозияға қарсы күрес шаралары. Коррозияға әсер ететін
жағдайларды нақты түсіндіру үшін алдын ала бес сынауықта тәжірибе қойылады.
Онда темірдің коррозиясына ауаның, судың, ас тұзы ерітіндісінің, натрий
сілтісі ерітіндісінің, мыс және мырышпен жанасуының әсері зерттеледі.
1 2 3
4 5
Fe Fe FeCu
FeZn Fe
Су+ O2 Су+O2 +NaCl Су+O2 +NaCl Су+O2 +NaCl су+NaCl+NaOH
Коррозияның жүргені оттегінің жұмсалып, судың көтерілуі, тұнбаның түсі
және мөлшері арқылы анықталады.
Салыстырулар мынаны аңғарады.
2-сынауықта бірінші сынауыққа қарағанда коррозия күшті
2-сынауықта үшіншіге қарағанда аздау
2-сынауықта қоңыр тұнба, төртте ақ тұнба түзіледі.
2-сынауықта тұнба бестегіден көп
Зерттеуден шығатын қорытынды: хлорид ион және мыс (активсіз металл)
темірдің коррозиясын күшейтеді. Гидроксид ион және мырыш (темірден активті
металл) коррозияны баялаутады.
Металдардың жалпы қасиеттері; бос күйіндегі металдардың
тотықсыздандырғыш қасиеттері, ауаның оттегімен әрекеттесуі, сумен
әрекеттесуі, қышқылдармен әрекеттесуі, табиғатта кездесуі, алыну тәсілдері,
металдар иондарының тотықтырғыш қасиеттері оқулық бойынша қорытылады. [1]
Натрий металын оқыту: Адам ағзасында бірнеше түрлі элементтер кездеседі.
[2] Оларға, макроэлементтер, микроэлементтер және ультрамикроэлементтер
жатады. Макроэлементтерге ағзада 10-2 пайызы таралған оттек, көміртек,
сутек, азот, фосфор, күкірт, калий, магний, натрий, хлор элементтері
жатады. Микроэлементтерге ағзада 10-3 – 10-5 пайызы болатын йод, мыс,
мыщьяк, фтор, бром, стонций, барий, кобальт элементтері жатады. Ал,
ультрамикроэлементтердің ағзада 10-5 пайызы кездеседі, оларға қорғасын,
алтын, уран, торий, радий т.б. жатады. Қазіргі кезде ультрамикроэлементтер
мен микроэлементтер бір топқа біріктірілген.
Адам өміріне қажетті H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Si, Mn, Cu, Co, Fe,
Zn, Mo, V.элементтері өсімдіктер құрамында, адамдардың және жануарлардың
ағзасында, гармондар мен дәрумендер түрінде кездеседі. Егер бұл элементтер
ағзада жетіспесе, кез келген мүшенің жұмыс істеу режимі бұзылады.
Адам ағзасында Na – 0,08% адам мен жануарлар ұлпаларында көп таралған
катион түрінде кездесетін сілтілік микроэлемент болып табылады. Натрий адам
ағзасындағы зат алмасуды ретке келтіреді.
Натрий – Периодтық жүйенің 3-периоды және ІА – тобының элементі.
Реттік нөмері – 11, s – элементке жатады. Атомның электрондық формуласы :
[10Ne]3s1, тотығу дәрежелері +1 және 0.
Электртерістігі аз (0,93), тек металдық (негіздік) қасиеттерді
көрсетеді. Көптеген тұздарды және бинарлы қосылыстарды (катион ретінде)
түзеді.
Натрий басқа да сілтілік металдар сияқты табиғатта тек қосылыс түрінде
кездеседі. Табиғатта химиялық таралуы бойынша бесінші орында (металдар
арасында екінші). Көптеген минералдар, тау жыныстары, тұз кендері құрамына
енеді. Натрий силикаттар құрамында болады. Құрамында натрийі бар
минералдардың маңыздылары – ас тұзы NaCl – тұзды көлдерде шөккен түрде
кездеседі және кей жерлерде қазынды тұз түрінде болады. Табиғи суларда ең
көп тараған элемент. Теңіз суының 1 литрінде 10,6 г Na+ иондары бар.
Топырақ натрий катиондарын нашар сіңіреді және бұзылып жатқан минералдардан
табиғи суға оңай ауысады.
Барлық ағзалар тіршілігіне маңызды элемент Na+ иондары қан мен лимфа
плазмасы құрамына енеді, олар (К+ ионынан айрықша) клетканың сыртында
болады.
Натрийді 1807 жылы ағылшын химигі және физигі Г. Дэви ылғал күйдіргіш
натрды NaОН сынап катодында электролиздеп алды.
Натрий өте жұмсақ, оны пышақпен оңай кесуге боолады. Кесілген жері
бастапқыда жып-жылтыр болғанымен, тез тотығатындықтан лезде күңгірттенеді,
сондықтан оны керосинге салып сақтайды.
Натрийдің қосылыстары. Натрийді хлор ішіне апарса жанып кетеді,
броммен тек сырт жағы, иодпен қыздырғанда ғана реакцияласады. Бұлардың
жалпы формуласы NaГ. Натрий күкіртпен де, сутекпен де шабытты қосылысады.
Ол жанғанда Na2О2 айналады, бұл натрий пероксиді, оны техникада алғанда
натрийді алюминийден жасалған ыдыста жағады:
2Na + О2 = Na2О2 ∆Н0 = + 519 кДж моль
Натрий пероксиді сары түсті ұнтақ зат. Ол сумен гидролиздену
реакциясына түседі:
Na2О2 + 2Н2О = 2NaОН + Н2О2
Осы реакцияға сүйеніп натрий пероксидін түрлі заттарды түссіздендіруге
қолданады. Сондай-ақ натрий пероксидінің көміртек диоксидімен реакцияласуын
сүңгіуір қайықтарда, аластауыш газқорғауыштарда, оттек алу үшін қолданады.
Натрий гидроксиді NaОН – түссіз, өте гигроскоптық, өзі жанасқан затын
күйдіргіш қатты зат. Сондықтан күйдіргіш сілті немесе күйдіргіш натр деп
аталады. Ол оңай балқығыш, әрі айрылмайтын ұшатын зат, балқыған күйде шыны,
фарфор, платина ыдыстарын жеп қояды, сондықтан бұл ең күшті сілтінің
бірі. Натрий гидроксидін өнеркәсіптің түрлі салалары өте көп мөлшерде
тұтынады. Бүкіл дүниежүзінде бірнеше миллион тонна өндіріледі, әрі оның
көбісі ас тұзы ерітіндісін электролиздеу арқылы алынады. Оны мынадай алмасу
реакциясы арқылы да алады:
Na2СО3 + Са(ОН)2 = 2NaОН + СаСО3↓
Тұздары. Натрийдің катионы түссіз. Белгілі тұздарының барлығы суда
ерімтал. Галогенді тұздарының маңыздысы ас тұзы NaCl. Ас тұзы тамаққа
жұмсалуымен қатар өте көп мөлшерде өнеркәсіпте қолданылады. Жыл сайын
ондаған миллион тонна өндіріледі.
Натрий сульфаты Na2SO4·l0H2O суда жақсы ериді. Техникада, әсіресе
шыны, натрий сульфиді (Na2S) т.б. өндіруде көп қолданылады. Бұл тұз
табиғатта ащы көлдерде шөккен түрде кездеседі. Техникада натрий сульфатын
қысқартып сульфат дейді. Біздің еліміз сульфатқа өте бай – Қара-Бұғаз,
Арал теңізі, Күшік көлі, Балқаш көлінің маңы Нұра теңізі, Тұзкөл т.б.
Каспий, Арал, Балқаш, т.б. тұйық теңіздерді ашық теңіздермен
салыстырғанда суында SO4" анағұрлым көп болады. Осы теңіздерден үзіліп
құрғаған, солардың айналасында толып жатқан ащы көлдерде негізгі тұз
сульфат болады: ол мирабилит Na2SO4 · l0H2O, тенардит Na2SO4 минералды
түрінде болады.
Натрий нитраты NaNO3 азот қышқылын өндіргенде қосымша өнім ретінде
шығады. Тыңайтқыш ретінде қолданылады.
Натрий гидрокарбонаты NaHCO3 ерітіндіден ұсақ кристалл түрінде,
кристалдық сусыз бөлініп шығатын зат. Ерігіштігі нашар, қыздырғанда құрғақ
түрі де, еріген түрі де былай айырылады:
2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O
Натрий гидрокарбонаты ас содасы деп атап медицинада, кондитер
өнеркәсібінде пайдаланады.
Натрий карбонаты не сода, химиялық өнеркәсіп өндіретін заттардың
маңыздысының бірі; сусыз түрін Na2CO3 кальцинирлеген сода, кристаллогидрат
түрін Na2CO3 · l0H2O кристалдық сода дейді, кристалдық сода ауада ашық
қалса сусызданады.
Соданы көп жерде – химиялық, шыны, сабын, қағаз, тоқыма, мұнай т.б.
өнеркәсіптерде қолданылады.
Сода өндіру: ХVІІІ ғасырдың аяғына дейін сода өндірудің техникалық
әдісі болмаған. Оны теңіз балдырлары мен өсімдіктердің күлінен шаймалап
алатын және жаратылыста әр жерлерде (Египетте) кездесетін содалы көлдерден
алатын.
Ол кезде өсіп келе жатқан түрлі өндірістерге сода өте керек болды, оны
Испаниядан өте қымбат бағаға сатып алатын, сондықтан францияның Ғылым
академиясы, соданы арзан, әрі мол зат, ас тұзынан алудың әдісін табуға 1775
жылы бәйге жариялады.
Осыдан 16 жылдан кейін (1791ж) француз дәрігері Николай Леблан сода
алудың жаңа әдісін ұсынды. Леблан әдісі бойынша, ас тұзы алдымен натрий
сульфатына айналдырылады:
NaCl + Н2SO4 = 2НСl + Na2SO4
Сульфатты әктаспен және көміртекпен араластырып қыздырады, ондағы
реакциялар екі сатыда өтеді:
Na2SO4 + 2С = Na2С + 2СО2
Na2S + СаСО3 = Na2СО3 + СаS
Осылайша реакцияласқан тұздар құймасын сумен әрекеттескенде ондағы
сода ериді. Ол ерітінді, ішінен сода кристалдана бастағанша суылтады.
1863 жылы Бельгияның Эрнест Сольвей соданы ас тұзын аммиак арқылы
алудың әдісін ұсынған. Бұл әдіс бойынша ас тұзының концентрленген
ерітіндісін салқындатып оған қанғанынша аммиак қосады және одан кейін
әктасты күйдіру нәтижесінде алынған көмір қышқыл газын жіберіледі.
Ерітіндіде алдымен аммоний гидрокарбонаты түзіледі.
NН3 + СО2 + Н2О = NН4НСО3
Ол ас тұзымен алмаса реакцияласып натрий гидрокарбонатына айналады:
NН4НСО3 + NaCl = NaHCO3 + NH4Cl
Натрий гидрокарбронаты салқын суда нашар еритін зат болғандықтан
тұнбаға түсіп, одан сүзіліп алынады, оны қуырып қыздырса:
2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O
Натрий карбонаты – сода түзіледі.
Өткен реакцияда түзілген аммоний хлоридінің ерітіндісін әктаспен
араластырып қыздырса, аммиак қайтадан бөлініп шығады:
2NH4Cl + Са(ОН)2 = 2NH3 + СаCl2 + 2Н2О
Осы күнгі барлық жерде сода өндірісінде Сольвей әдісін қолданады.
Натрий адам салмағы 70 кг болса, 60 г натрий болады. 44% жасушадан
тыс сұйықтық ретінде, ал 9% жасушаның ішінде таралады. Натрийдің қалған
мөлшері сүйек ( 45 пайыздай) ұлпасында болады. Ерітілген тұздары –
хлоридтер, фосфаттар, гидрокарбонаттар түрінде кездеседі. Адам ағзасының
миында, сүйегінде, бүйрегінде, ас қорыту сөлінде, жұлын сұйықтықтарында,
көз шырынында, қан түйіршіктерінде болады.
Натрий иондары адам ағзасының ішкі ортасының қалыпты болуы үшін үлкен
рөл атқарады. Олар су мөлшерін реттейді, ферменттердің жұмысын жақсартады.
K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, Na+ - жүйке импульстері мен бұлшықет жасушаларының
жұмысына қатысады. Ағзада натрийдің өзгеруінен жүйке жүйесі, жүрек қан
тамырлары, бұлшықет қызметтері бұзылады. Әр күні адам ағзасына 1 г натрий
қажет. Ұдайы қолданса гипертония ауруы пайда болады. Сау адамның ағзасында
Na қажеттілігі мен ағзадан бөлінген натрий тепе-теңдігі сақталады. 90
пайыздай натрий несеппен бірге шықса, қалған мөлшері термен, улы дәретпен
бөлінеді. Маңызды биологиялық үрдістер ионды және молекулярлы жасуша ішінде
NaCl (0,9%) тері сыртынан егіледі, тамырдан, сондай-ақ жараларды жууға,
көз, мұрын ауруларына ерітінді дәрі түрінде қолданылады. NaCl (3-5-10%)
іріңді жараларды емдеуде, компрес ретінде, уланғанда асқазанды тазалауға
пайдаланылады.
NaНСО3 асқазандағы қышқылды азайтады. Оның шамадан тыс мөлшері
алколозға әкеп соғады. Na2SO4 – әлсіреткіш зат. Ішек жұмысын жақсартады.
Натрий тетраборат – антисептикалық дәрі, шайқауға, жууға
қоладанылады. NaОН 10%-дық ерітіндісі – протездер жасауда пайдаланылады.
Көптеген химиялық элементтер адам ағзасында кездеседі. Олардың біздің
ағзамызда атқаратын маңызы өте зор. Олардың жетіспеуі немесе мөлшерден
артық болуы ағзаның қызметінің бұзылуына әкеліп соғады. Біздің ағзамызға
қажетті химиялық элементтер көбіне тағамдар арқылы түседі. Себебі
өсімдіктер мен жануарлар ағзасында химялық элементтер көптеп кездеседі. Кей
элементтерді, олардың қосылыстарын химиялық жолмен өңдеп, тері сыртынан
және тамырдан егу арқылы өз ағза қажеттілігімізді толтырамыз. Натрийдің
адам ағзасындағы маңызы өте зор. Ол жүйке импульстері мен бұлшықет
жасушаларының қызметінің жақсаруына қатысады, және су мөлшері мен
ферменттер жұмысын жақсартады. Алайда натрийдің мөлшерін артық қолданар
болса түрлі ауруларға ұшырауы мүмкін. Біздің ағзамыз натрийді күнделікті ас
тұзы түрінде қабылдайды. Кез келген химиялық элементті өз мөлшерінде
қабылдап, артық қолданбаса, адам денсаулығы жақсарып, өз қалпын сақтайды.
[1-2]
1.2. Негізгі және қосымша топшалардың металдарын оқытуды
ұйымдастыру.
Химиялық элементтерді оқып үйрену жоспары және жалпы қасиеттері оқушыларға
таныс болғандықтан, негізгі және қосымша топшалардың металдары міселесі
әдіспен және оқушылардың өздігінен істейтін жұмыстарын ұйымдастыру арқылы
оқытылады.
Алғашқы сабақтарда оқушылар сілтілік металдардың негізгі
сипаттамаларын еске түсіріп, активтілігін салыстырады. Бейметалдармен,
сумен және қышқылдармен тотығу реакцияларының теңдеулерін жазады. Сілтілік
металдардың ашылу тарихы, табиғаттағы қосылыстары, алынуы және қолданылуы
туралы хабарлама жасайды.
Екінші негізгі топша элементтерінің атом құрылысы бірінші негізгі
топшаның металдарымен салыстырылып, қасиеттеріндегі ұқсастығы мен
айырмашылығы анықталады. Түзетін жай заттарының, оксидтерінің,
гидроксидтерінің және тұздарының химиялық формулалары жазылып, қасиеттері
сипатталады. Берилийдің қосылыстарынан басқалары нағыз металдың және
негіздердің қасиеттерін білдіретіні жайлы тәжірибе жүзінде теңдеулері
электрондық және иондық тұрғыдан талқыланады. [4]
Кальций және оның қосылыстары толығырақ қарастырылып, судың
кермектілігі және оны жою жолдары жөнінде жаңа ұғым беріледі. Алдымен
зертхана жағдайында кермек су алу және оның қасиеттерін сынау тәжірибесі
көрсетіледі. Әкті су арқылы көміртегі (ІV) оксиді жіберіледі, тұнба
көмірқышқыл газын көбірек жібергенде ериді. Байқалған құбылыстың химиялық
мәнін талдап, осыларға ұқсас әрекеттердің табиғатта жүзеге асатыны
айтылады. Жер қыртысында әктас және бор түрінде кездесетін кальций
карбонаты су және ауада әрдайым болатын көмірқылқыл газының әсерінен еріп,
табиғи суларға кермектілік береді. Судың кермектілігі кальций және магний
катиондарының, сульфат және гидрокарбонат аниондарының болуы байланысты.
Магний және кальцций гидрокарбонаттары бар судың кермектілігі карбонатты
немесе уақытша кермектілік деп аталады және қыздырғанда жойылады.
Ca(HCO3)2 =CaCO3+H2O+CO2
Бейкарбонатты немесе тұрақты кермектілік суда кальций, магний
сульфаттарының және басқа тұздарының ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Дәйектеме.
Кіріспе.
І - тарау. Металдардың жалпы қасиеттері. Металдарды оқып үйренудің оқушылар
үшін білім және тәрбиелік маңызы.
1.1 Металдар тақырыбын оқытудың негізгі ерекшеліктері.
1.2. Негізгі және қосымша топшалардың металдарын оқытуды ұйымдастыру.
ІІ - тарау. Металдарды оқыту барысында білім берудің интерактивтік әдісін
тиімді пайдалану.
2.1. Білім беру барысында интерактивтік әдісті іс-жүзеге асыру.
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Қосымша
КІРІСПЕ
Қазіргі ғылым мен техниканың дамыған заманында оқытудың жаңа
технологияларының әдістерін пайдалану оқушылардың білім деңгейін заман
талабына сай арттырады. Осындай әдістердің бірі – Англиядан шыққан оқытудың
интерактивті әдісі. Интерактивті әдіс – диологтік әдіс, нәтижесінде сабаққа
қатысушылар бір-бірімен байланыса отырып, мәселелерді шешеді.
Негізгі ережесі:
- Адамдардың арасындағы қатынас өмірдің басты қажеттілігі екенін
мойындау;
- Барлық оқушыға тең мүмкіндіктер жасалады;
- Әлеуметтік – психологиялық кезеңдерде тиімді әдіске топтың даяр болуы.
- Топпен жұмыс істей білу, шешім қабылдай алу.
Қазіргі оқыту үрдісінде жаңа педагогикалық технологиялар, саналы
ойлауға тәрбиелейтін, қоғамдық көзқарастарын қалыптастыра алатын, өзіндік
пікірі бар, қоғамдағы болып жатқан түрлі қарама-қайшылықтарды түсіне
білетін, еркін сөйлеп, өз пікірін ашық айта алатын ойлы ұрпақ тәрбиелеуде
интерактивті әдістің маңызы зор.
Еліміздің болашағы, көркейіп, өркениетті елдер қатарына қосылуы
бүгінгі ұрпақ бейнесінен көрінеді. Қазіргі білім беру саласындағы проблема
– әлеуметтік педагогикалық және ұйымдастыру тұрғысынан білім мазмұнына
жаңалық енгізудің тиімді, жаңа әдістерін іздестіру, оларды жүзеге асыра
алатын мұғалімдерді даярлау.
Мемлекеттік білім стандарты деңгейінде оқыту үрдісін ұйымдастыру жаңа
педагогикалық технологияны ендіруді міндеттейді. Кез келген елдің
экономикалық қуаты, халқының өмір сүру деңгейінің жоғарылығы, дүние жүзілік
қауымдастықтағы орны мен салмағы, сол елдің технологиялық даму деңгейімен
анықталмақ. Орта мектепте химия пәніндегі металдар тақырыптарын оқыту
кезінде – интерактивті әдісті қолдану өте тиімді. Бұл әдіспен өтілген
сабақтарда оқушылар бір-бірімен пікір алмасып, түрлі проблемалық сұрақтарға
жауап іздейді. Оқушылар бірінің білмегенін, екіншілерінің білгенімен
толықтырып отырады.
Металдар туралы тақырыптар өтілгенге дейін оқушылардың санасында
элемент, заттың құрылысы, химиялық байланыс, химиялық, физикалық
қасиеттері, химиялық реакциялар ұғымдары қалыптасады. Металдар тақырыбында
эксперименттік тәжірибелер, зертханалық сабақтар, есеп – жаттығулар
жасағанда алған білімдері ескеріледі.
Зерттеу жұмысымыздың мақсаты мен міндеттері: химиядан металдар
тақырыптарын өту кезінде интерактивті әдістің тиімді элементтерін
пайдалану;
Зерттеу объектісі: жалпы білім беретін мектептерде металдар
тақырыптарын интерактивті әдіспен өте отырып, әдістің тиімділігін
оқушыларға танықтап, дәлелдеу;
Зерттеу пәні: металдар тақырыптарын интерактивті әдіспен өтудің
тиімділігін химияны оқыту әдістемесі пәнінен оқыту үрдісінде жүзеге асыру;
Зерттеу болжамы: зерттеу пәні ретінде химияны оқыту әдістемесін ала
отырып, химия сабақтарында металдар тақырыптарын оқытудың жаңа тиімді
әдістерін өзімнің мектепте іс-тәжірибеде жүзеге асыру;
Зерттеудің әдіснамалық негіздері: химия сабақтарында металдар
тақырыптарын оқытудың тиімді әдістері және оны іс-тәжірибеде жүзеге асыру
туралы айтылады.
Зерттеудің деректі көздері: химиктер, педагогтардың зерттеу
жұмыстары;
Зерттеу әдістері: әдебиеттерді талдау, бақылау, зертханалық тәжірибе
жұмыстар;
Бірінші кезең – әдебиеттермен жұмыс істеу, әдемиеттерді талдау
журналдар, газеттер, әдеби кітаптар, ғылыми ақпараттар жинау, іс-тәжірибені
анықтау;
Екінші кезең – педагогикалық іс-тәжірибе кезінде сынып оқушыларымен
жүргізген жұмыстары; әдістемелік тақырыптармен өткізген кештері, ондағы
жасаған лекция, әңгімелерін пайдалану.
Зерттеу базасы: Тараз қаласының Төле би атындағы №8 гимназиясының 9 –
10 – 11 сынып оқушылары мен мұғалімдері.
Диплом жұмысы: кіріспе, екі тарау, қорытынды, пайдаланған әдебиеттер
тізімінен тұрады. Кіріспеде тақырып бойынша ғылыми жұмысында көрсетілген
өзекті мәселе, зерттеу орны, мақсаты, міндеттері, зерттеудің әдістері,
болжамы, жұмысының кезеңдері анықталған.
І - тарау. Металдардың жалпы қасиеттері. Металдардың
оқып үйренудің оқушылар үшін білім және тәрбиелік маңызы.
Химиялық элементтердің көпшілігі металдар. Қазіргі кездегі белгілі
105 элементтің 80-нен астамы метелдарға жатады.
Д. И. Менделеевтің периодтық жүйсендегі барлық s-элементтер (бірінші
және екінші негізгі топшалар), d-элементтер (барлық қосымша топшалар), f-
элементтер (лантоноидтар мен актиноидтар) металдарға жатады. p-элементтер
III-VIII негізгі топшаларда орналасқан. Бұл топшалардың жоғарғы жағына
металеместер, төменгі жағына металдар орналасқан. Мысалы, бордан астатқа
дейін түзу сызық жүргізсе, III-VIII негізгі топшалардың p-металеместері
сызықтың жоғарғы жағына, металдары төменгі жағына, ал сызыққа таяу металдық
та, металеместік те қасиеттер көрсететін амфотерлік p-элементтер
орналасады. [7]
Металдардың сыртқы қабатында бірден төртке дейін ғана электрондар
алады. Сондықтан олар валенттілік электрондарын беріп оң зарядты иондарға
оңай айналады. Бұл электрондар белгілі бір атомдарға тән болмай, барлық
атомдарға ортақ болады.
Металдардың кристалдық торлары нейтрал атомдар мен катиондардан
тұрады. Металдарда ретсіз қозғалып жүрген электрондар катиондарға тартылып
химиялық байланыс түзеді және олар катиондармен қосылып уақытша нейтрал
атомдар түзуі мүмкін.
Ковалентті және иондық байланыстардан айырмасы металдардағы
ортақтастырылған аздаған электрондар, біріншіден, көптеген катиондарды бір-
бірімен байланыстырып тұрады, екіншіден металл бойымен еркін қоғалып
жүреді. Осындай байланыстардың ерекше түрін металдық байланыс дейді.
Металдардың физикалық қасиеттері металдық байланыс арқылы
түсіндіріледі. Барлық металдар (сынаптан басқа) қалыпты жағдайда қатты
заттар, түскен сәулені шағылыстыратындықтан олардың металдық жарқылы
болады. Әсіресе күміс пен индийдің жарқылы өте күшті болғандықтан, оларды
айналар, прожекторлық айналар мен рефлекторлар жасауға пайдаланады.
Металдық жарқыл тек кесек күйінде байқалады, ал ұнтақ күйдегі металдар қара
түсті болады және металдық жарқылы болмайды. Алюминий мен магнийдің ұнтақ
күйінде де металдық жарқылы болады.
Металдар электр тоғын және жылуды жақсы өткізеді. Олардың электр
өткізгіштігі металдардағы бос электрондардың болуына байланысты. Бос
электрондар потенциалдардың айырмасының шамалы әсерінің өзінен теріс
полюстен оң полюске қозғала бастайды. Сонымен металдардың электр
өткізгіштігі олардағы бос электрондардың болуына ғана байланысты емес,
сонымен қатар металдардың ішкі құрылысына және электрондардың жылжуына
көмектесетін жағдайларға да байланысты болады.
Металдар жылжуды да жақсы өткізеді. Олардың жылжуды жақсы өткізуі де
бос электрондардың болуына байланысты. Металдарда қоғалып жүретін бос
электрондар тербелмелі қозғалыста болатын иондармен үнемі энергия алмасып
отырады. Осыған байланысты металл массасындағы температура тез теңеседі.
[6]
Металдардың жылу өткізгіштігі электр өткізгіштігіне сәйкес келеді,
яғни электрді жақсы өткізітен металдар жылуды да жақсы өткізеді.
Металдардың маңызды қасиеттеріне жарықтың немесе жылудың әсерінен
электрондар бөліп шығаруы жатады. Бұл қасиет, әсіресе, сілтілік металдарда
өте күшті. Сондықтан металдардың жылудың әсерінен элетрондар бөлу
қасиеттерін радиотехникада, теледидарда электрондық лампылар жасауға, ал
сәуленің әсерінен электрондар бөлуін фотоэлементтер жасауға қолданады.
Металдардың созылғыштық қасиеттерінің маңызы өте зор. Сыртқы күштің
әсерінен өздерінің пішіндерін өзгертіп және сол өзгерген пішінін күш әсер
етуін тоқтатқаннан кейін сақтап қалу қасиетін металдардың созылғыштығы
дейді. Әсер ету арқылы металдардан жұқа қаңылтырлар, жіңішке сымдар т. б.
жасауға болады. Металдардың ішінде ең созылғыштығы алтын. Мысалы, 1 г
алтыннан ұзындығы 3 км сым жасауға болады. Платинаның, күмістің, мыстың,
қорғасынның, темірдің созылғыштықтары жоғаы болады, ал созылғыштығы өте
төмен металл – марганец.
Тығыздықтарына байланысты металдарды жеңіл және ауыр деп шартты түрде
екі топқа бөледі. Тығыздығы 5 гсм3 – тен кем болатындарын жеңіл, ал
қалғандарын ауыр металдар дейді. Жеңіл металдарға сілтілік-жер металдар,
алюминий, титан т. б. жатады. Ең жеңіл металл литий (тығыздығы 0,53 г см3
), ең ауыр металл осмий (тығыздығы 22,6 г см3). Металдардың тығыздығы
олардың атомдық массаларына, атомдық радиустарына, кристалдық торларындағы
атомдардың орналасу тығыздығына байланысты.
Металдардың балқу температурасы олардың кристалдық торларындағы
бөлшектерінің арасындағы байланыстардың мықтылығымен анықталады.
Металдардың балқу температурасы кең көлемде өзгереді. Ең оңай балқитын
металл сынап (t бал= -39°С), ал ең қиын балқитын металл вольфрам (t
бал=3390°С).
Қаттылығы жағынан да металдардың бір-бірінен айырмашылығы өте зор. Ең
жұмсақ металдар натрий мен калий (оларды пышақпен кеседі), ал ең қатты
металдар хром, вольфрам (соңғы металл шыныны да кеседі).
Металдарды тустеріне қарай шартты түрде қара және түсті деп екі топқа
бөледі. Қара металдарға темір мен оның құймалары және темірмен құйма
түрінде қолданылатын хром және марганец жатады. Қалғандарын түсті металдар
дейді. Осыған байланысты темір және оның құймаларын өндіретін өнеркәсіпті
қара металлургия, ал қалған металдарды өндіретін өнеркәсіптерді түсті
металлургия деп атайды. [15]
Түсті металдар сілтілік, сілтілік-жер, сирек кездесетін, самород
металдар болып бөлінеді.
Сирек металдарға өздері жеке кендер түзбейтіндері (мысалы, Me, Mo, W,
V, Re) жатады. Самород металдарға бос кездесетін алтын, платина, күміс т.
б. жатады.
Д. И. Менделеев жасаған периодтық жүйесіндегі периодтарда және
топтарда ( негізгі топшаларда) элементтердің қасиеттерінің өзгеру
заңдылықтары сендерге белгілі. Металдар осы заңдылықтарға сәйкес негізінен
периодтық кестенің төменгі бөлігіндегі сол жағына орналасқан. Элементтер
металдарға және бейметалдарға тек шартты түрде бөлінетінін еске ұстау
керек.
Металл атомдарының бейметалл атомдарымен салыстырғанда, әдетте
атомдық радиустарының мөлшері біршама үлкен болып келеді. Сондықтан
металдар оң зарядты иондар түзіп, салыстырмалы оңай тотығады (валенттілік
электрондарын береді). Көптеген металдар, мысалы мыс, темір, хром, титан
өздерінің қосылыстарында әр түрлі тотығу дәрежелерін көрсете алады.
Әр түрлі металдардың тотықсыздандырғыштығы бірдей емес. Металдар
кернеуін электрохимиялық қатарында ол алтыннан калийге қарай артады.
Металдарға тән физикалық қасиеттер ( жоғарғы электрөткізгіштік,
жылуөткізгіштік, тапталғыштығы, иілімділігі) олардың кристалл торлары
құрылысының ортақтығымен түсіндіріледі.
Бірақ кейбір физикалық қасиеттері мысалы тығыздығы, қаттылығы, балқу
температуралары бойынша металдар бір – бірімен айтарлықтай дәрежеде
өзгеше.
Сілтілік металдардың тығыздығы ең аз, ал осмийде – ең үлкен.
Металдардың ішіндегі ең жеңілі литий , ал осмий ең ауыр. Тығздығы бестен
кіші металдарды шартты түрде - жеңіл металдар, ал тығыздығы бестен үлкен
металдарды – ауыр деп атау келісілген.
Металдардың бір – бірінен қаттылығы бойынша да айырмашылығы бар. Ең
жұмсағы – сілтілік металдар. Олар пышақпен оңай кесіледі. Ең қатты металл –
хром ( шыны кеседі).
Металдардың балқу температураларының диапазоны өте кең. Ең жеңіл
балқитын металл – сынап. Цезий мен галийдің балқу температуралары 29 және
29,8 °С. Ең қиын балқитын металл вольфрам, сондықтан вольфрам электр
шамдарының сымын дайындау үшін қолданылады.
Балқу температуралары 1000 °С, жоғары металдарды – қиын балқитындар, ал
100 градустан төмен – оңай балқитындар деп атайды.
әрі қарай, Д. И. Менделеев жасаған химиялық элементтердің периодтық
жүйесіндегі негізгі және қосымша топшалардағы металдардың жалпы алу
жолдарын, электрондық құрылысындағы ерекшеліктерін және қасиеттерін
қорытындыланған және жүйеге келтірілген түрде қарастырамыз.
Қосымша топшалардағы металдарда келесі электрондары негізгі
топшалардағы металдардан ерекше сыртқы емес , сыртқы қабаттың алдындағы
энергетикалық деңгейді толтырады. Қосымша топшалардағы металдарды d-
элементтер деп атайды, олардың атомдарының сыртқы энергеткалық деңгейінде,
әдетте, екі s-электрондар сақталады. Кейбір d-элементтер атомдарында,
мысалы хром мен мыста сыртқы энергетикалық деңгейден s-электрондарының бірі
сыртқының алдындағы деңгейдің d-орбитальдарына құлап түсуі деп аталатын
құбылысы байқалады. Осымен олардың қасиеттерінде кебір ерекшеліктер
түсндіріледі. Мысалы мыс қосылыстарында +1 де, +2 де тотығу дарежелерін
көрсете алады. Негізгі топша металдары мен қосымша топша металдарының
оттекті қосылыстарының құрамы өзара ұқсас, d-элементтер ұшқыш сутекті
қосылыстар түзбейді.
d-элементтер түзген жай заттардың химиялық қасиеттерінің өзгеру
заңдылықтары негізгі топшалардағы элементтер түзген жай заттарға қарағанда
өзгеше. Қосымша топшаларда ядро зарядтарының өсуіне сәйкес металдардың
химиялык активтігі міндетті түрде кемиді. Мысалы, мыспен салыстырғанда
алтынның химиялық активтігі төмен.
Қосымша топшадағы коптеген металдардың ауыспалы тотығу дарежесі
болатынын ерекше айту қажет. Қосымша топшадағы металл атомынынң тотығу
дарежесі өскен сайын олардың оксидтері мен гидрооксидтерінің қасиеті
кемиді, ал қышқылдығы – артады. Мысалы Cr+2O негіздік оксид Cr+32O3 –
амфотерлі оксид. Cr+6O3 – қышқылдық оксид. Хром оксидіне CrO3 екі қышқыл
сәйкес келеді, міне сондықтан екі түрлі тұздар бар:
Қосымша топша металдарының ішінде зор практикалық маңызы барлары – мыс,
мырыш, титан, хром жане темір. Олардың қасиеттері мен қолданылуын кеңірек
қарастыру керек.
Металдарды оқып үйренудін оқушылар үшін білім және тәрбиелік маңызы
зор. Олар аса маңызды металдармен және олардың халық шаруашылығында
қолданылуымен танысады,көптеген мысалдардан химияның өмірмен байланысы зор
екеніне көздері жетеді. Сонымен бірге тақырыптың деректі материалдарын
периодтық заң және зат құрылысынан алған теориялық білімді тереңдетіп,
кеңейтуге, оны жаңа мәліметтерді түсіндіру үшін, металдардың касиеттерін
және олардың практикалық қолданылуының бағыттарын болжау үшін пайдалануға
мүмкіндік туады. Теорияны кеңінен қолдану көзқарас жағынан аса маңызды
жалпы қорытындылар жасауға негіз болады. [6]
Оқушылар металдардың периодтық системадағы орнын, кіші және
үлкен периодтар металдарының атом құрылысына тән ерекшеліктерін еске
түсіруі, иондық және атомдык торлармен салыстыра отырып,металдық кристалл
торлардың кұрылыс және қасиеттерімен танысуы, металдардың айрықша физикалық
қасиеттерінің себебін түсінуі тиіс.
Құрал-жабдықтар. Тәжірибе көрсетілетін үстелде мыналар болады:
әртүрлі металдар мен олардан істелген бұйымдардың үлгілері, Металдар және
құймалар коллекциясы, алмаз, темір, магний, мыстың кристалл торларының
модельдері, екі шыны пластинка, заттардың электр өткізгіштігін сынайтын
прибор. Металдардың кристалл торларының түрлері, Металдардың жалпы
қасиеттері деген таблицалар.
Металдардың адам өміріндегі практикалық маңызын айтып, сабақтың
мақсатын хабарлаймыз. Одан әрі оқушы біліміне сүйене отырып, тақырып
мәселелерін анықтаймыз.
Оқушылардың ойы құбылысты талдаудан мәнін ашуға қарай, металдардың
практикадан белгілі қасиеттерін сипаттаудан олардың білінуінің себебін
түсіндіруге қарай ( металдық байланыстың ерекшелігі, металдық типтегі
кристалдардың құрылымы) жылжуы тиіс. Бұдан соң оқушылар жалпы
заңдылықтардан нақты металдардың қасиеттеріне байланысты жеке қорытындыға
келуі керек.
Бастапқыда металдардың электр өткізгіштігінің себебі туралы
айтамыз, бір металдың электр өткізгіштігін көрсетеміз. Бұл құбылысты
электрон газын болуымен түсіндіреміз. Таблица бойынша және модельдер
арқылы металдық байланыстың ерекшелігін, металдардың кристалл торларының
ерекшеліктерін,ион-атомдар орналасуының тығыздығын баяндаймыз. Мына сұрақты
анықтаған жөн; қыздырғанда металдардың электр өткізгіштігі кемитіні
неліктен? Жолшыбай оның бейметалдарда –графит, кремний, германий –
коваленттік байланыстардың қыздырғанда үзілуінен өсетінін еске түсіреміз.
Металдардың неліктен созылымды болатынын талдаймыз. Бұл құбылысты
қабаттастырылған екі ылғалды шыны пластинкадан құралған қарапайым модель
арқылы түсіндіруге болады,оларды сырғыту оңай болғанмен бірінен- бірін
ажыратып бөлу өте қиын ( су қабаты – электрон газының моделі).
Созымдылығы нашар – қатты, созымдылығы күшті болғанмен – жұмсақ металдарға
мысал келтіріп, олардың қасиеттеріендегі осы айырмашылықтардың себебін
айтамыз. Бұл арада оқушылар Справочник по химии ( М., 1978) деген
оқушыларға арналған анықтамалықтағы санмен берілген деректерді пайдаланады.
Сабақ соңында әңгімелесе отырып, металдардың жалпы және ерекше
белгілеріне не жататыны, металдар тығыздығындағы айырмашылықтар қалай
түсіндірілетіні айқындалады. [7]
Құймалар туралы ұғым. Оқушылар металдардың құймалары туралы,
олардың түзілуі және практикалық маңызы туралы жалпы түсінік алуы керек.
Құрал – жабдықтар. Тәжірибе көрсетілетін үстелде мыналар болады:
Металдар және құймалар коллекциясы, кейбір құймалардан істелген бұйымдар.
Металдардың кристалл торларының түрлері деген таблица, металдар
құрылымының модельдері.
Оқушылар үстеліне құймалар үлгілері қойылады.
Сабақ металдар атомдарының құрылысын және жалпы қасиеттерін
қайталаудан басталады.
Оқушылар тақтада жауап берген соң класқа мына сұраққа ойлануды
тапсырамыз: бір металдың құрылымына екінші металдың немесе басқа заттардың
ион- атомдарын өндіруге бола ма? Оқушылар құймалар туралы біледі.
Орындарынан берген жауаптарды тыңдап, тақтаға тақырыпты жазамыз және
құймалардың құрылымы туралы қосымша мағлұматтар береміз. Кристалл
түйіндерінің арасына үлкен ион – атомдарды ендіру арқылы құйманың ортақ
кристалл торының түзілуін модель арқылы көрсетеміз, ол үшін модельдің
тиісті жеріне шаралар қоямыз. Бір металдың ион – атомдарының орнын екінші
металдың ион – атомдары алатын құймалардың құрылымы да осылай түсіндірілді.
Таза металдар немесе олардың құймаларының қайсысы жиі қолданылады?
Бұл сұрақты талқылағанда оқушылар ғылым мен техниканың дамып келе жатқан
қажетін өтейтін алдын ала белгіленген қасиеттері бар құйма жасау туралы
қорытындыға келуі тиіс.
Құрам бөліктерінің жиынтық қасиеттері құймаларға тән қасиет бола
ала ма? Оқушылар третник алудың лабораториялық тәжірибесін жасайды және
оның қасиеттерін қалайы және қорғасынның қасиеттерімен салыстырады.Анықтау
үшін мұғалім алынған металдар мен олардың құймасының балқу температураларын
және Моос шкаласы бойынша қаттылығын айтады.
Бұдан соң таза металдардан құймалар алудың кең таралған тәсілдерін
талқылаймыз. Алдын ала дайындалған оқушылар қазіргі заман техникасында
пайдаланылатын кейбір тамаша құймалар жөнінде әңгімелейді, мұнда кейін
нақты металдарды өткенде сөз болатындары айтылмайды.
Қорытындылағанда құймалар мен таза металдар құрылымының айырмасы,
құймалардың өнеркәсіптегі маңызы және оларды алу әдістері туралы
әңгімелесеміз.
Металдардың жалпы химиялық қасиеттері. Оқушылар VIІI – IХ сыныптарға
арналған материалды өткенде қарастырылған металдардың химиялық қасиеттері
туралы мәліметтерді жүйелеуі, тотықсыздандырғыш ретінде металдардың
химиялық қызметін түсінуі керек.
Құрал – жабдықтар. Тәжірибе көрсетілентін үстелде мыналар болады:
Металдар және құймалар деген коллекция, кейбір металдардың кристалл
торларының модельдері, натрий немесе басқа металдың оттегі мен хлорда
жануын тәжірибелер жасауға арналған құрал – жабдықтар және реактивтер, тұз,
күкірт және азот қыщқылдарының, хлормыстың ерітінділері, металдар: мырыш,
темір, мыс, көрсетілетін пробиркалар, Металдардың қышқылдармен
әрекеттескенде түзілетін маңызды газ-тәрізді тотықсыздану өнімдері деген
таблица, Металдардың жалпы қасиеттері деген диафильм.
Сабақты металдар мен құймалардың физикалық қасиеттерін және
құрылысын қысқаша қайталаудан бастаймыз. Бұдан соң оқушылардың атомдар
құрылысының ұқсастығына байланысты, металдардың жалпы химиялық қасиеттері
туралы не білетінін анықтаймыз. Металдардың жалпы қасиеті – басқа заттарды
тотықсыздандыру екенін, әдетте, оқушылар өздері айтады.
Әңгімелесу барысында металдардың оқушыларға белгілі жеке қасиеттерін
жүйелейтін схема ( жоғарыдан төмен қарай оқылатын) сызылады.
Схеманы металдардың жалпы қасиеттерін құрастыруға жоспар етіп алуға
болады. Мұғалім металдың оттегінде және хлорда жануын көрсетеді.
Металдардың күрделі заттармен әрекеттесу бейімділігін көрсететін
тәжірибелерді үстел қасына шақырылған оқушылар жасайды. [18]
1.1.Металдар тақырыбын оқытудың негізгі ерекшеліктері.
Металдар туралы оқу материалын өткенде химиялық элемент жай зат және
күрделі зат, заттың құрылысы мен қасиеттері, химиялық реакция, т.б. ұғымдар
нығаяды, жаңа деректермен толысады. Периодтық заң, атом құрылысы, химиялық
байланыс және иондық теория жөніндегі білім қолданыс табады. Метеллургия
өнеркәсібі және металдардың халық шаруашылығындағы маңызы туралы нақтылы
ұғым қалыптасады.
Металдарды жүйелі түрде қарастырғанда оқушылардың 8-9 сыныптардың жеке
тақырыптарында алынған мына тірек білімі ескеріледі. Химиялық алғашқы
ұғымдар тақырыбынан элементтердің жіктелуі; металдар туралы алғашқы ұғым;
Оттегі тақырыбынан металдардың тотығуы, металл оксидтері туралы ұғым;
Сутегі. Қышқылдар. Тұздар тақырыбынан металдардың қышқылдармен
әрекеттесуі және металдардың активтік қатары туралы алғашқы түсінік, металл
оксидтерінің сутегімен тотықсыздануы және қышқылдармен алмасу
реакцияларына түсуі, металдардың тұздар құрамына кіруі, Су. Негіздер.
Ерітінділер тақырыбынан металдардың сумен әрекеттесуі және негіздер
құрамына кіруі; Бейорганикалық қосылыстардың маңызды кластары жөніндегі
білімді қорытындылау тақырыбынан металдардың бейметалдармен және
қышқылдармен әрекеттесуі, оксид және гидроксид қосылыстарының қасиеттері,
Периодтық заң және периодтық жүйе тақырыбынан сілтілік металдардың табиғи
тобы, периодтық жүйеде металдардың орналасуы, электрондық құрылысының
ерекшеліктері, иондануға бейімділігі, бейметалдар орналасқан негізгі
топшаларды оқығанда металдардың тотықсыздандырғыш қасиеттері, қышқылдармен
әрекеттесуінің ерекшеліктері, оксидтері, гидроксидтері және тұздары
ескеріледі. [1]
Бұл білім металдардың жалпы қасиеттерін дедуктивті тәсілмен,
оқушыларды белсенді қатыстыру арқылы, оқып үйренуге негіз болады.
Алдымен металдардың периодтық жүйедегі орны туралы кіріспе оқылып,
мына мәселелерге назар аударылады; металл термині химиялық элементтерді
және олар түзетін жай заттарды белгілейді; бір термин арқылы берілетінекі
ұғымның әрқайсысының өзіндік мазмұны және көлемі нақтыланады; периодтық
жүйеде орналасуы, салыстырмалы атомдық массасы, реттік нөмірі, атом
радиусы, иондану энергиясы, т.б. элементке тән сипаттамалар. Металдарға
жататын химиялық элементтер саны жағынан бейметалдардан гөрі көбірек,
сексеннен асады. Олар І-ІІІ негізгі топшаларда (бордан басқа) және барлық
топшаларда периодтық жүйенің сол жағында орналасқан. Металл атомдарының
негізгі ерекшелігі сыртқы қабатындағы электрондар саны аз, атом радиустары
едауір үлкен. Әр период S-деңгейшесін электрондармен толтыратын сілтілік
металдардан басталады.
Үлкен периодтардың ортасында орналасқан металдар атомдары (Sc-Zn, V-Cd) d-
деңгейшесін және f-деңгейшелерін (лантанойдтар мен актинойдтар)
электрондармен толтырады.
Сілтілік металдар мен галоген атомдарының иондану энергиясы.
ПериометаллАтом Иондану БейметаАтом Иондану
д радиусы энергиясы лл радиусы энергиясы
(нм) (кДжмоль) (кДжмоль)
ІІ Литий 0.155 520,2 Фтор 0,064 3375,7
ІІІНатрий0,189 495,8 Хлор 0,099 1251,2
ІV Калий 0,236 418,8 Бром 0,114 1142,0
V Рубиди0,268 403,0 Иод 0,133 1008.4
й
Металл атомдары сыртқы және оның астындағы электрондық қабаттарынан
валенттік электрондарын беріп жіберіп, тотықсыздандырғыш қасиет көрсетуге
бейім келеді. Бұған металдардың және оқушыларға таныс бейметалдардың
иондану энергияларын салыстыру арқылы көз жеткізеді.
Кестеден сілтілік металдар атомдарының радиустары бір периодта
орналасқан галоген атомдарының радиустарына қарағанда екі еседен астам
артық, ал иондану энергиялары 3-6 есе кем екені байқалады. Топ бойында
атом радиустарының артуымен байланысты иондану энергиясы заңды түрде
кемиді. [1-3]
Металдардың жай заттарын белгілейтін терминнің мағынасы олардың
атомдары түзетін химиялық байланыстың табиғатын және кристалл торлардың
түрлерін қарастыру арқылы ашылады. Металдық химиялық байланыс ковалентті
және иондық байланыстармен, молекулалық, атомдық, иондық кристалл торлары
металдық кристалл торымен салыстырылып, ұқсастығы мен айырмашылығы
анықталады.
Модельдерді және оқулықтарды пайдаланып, металдық кристалл тордың
құрылысы түсіндіреледі.
Бұл байланыс атомдардан босаған электрондар мен оң зарядталған металл
атомдарының арасында жүзеге асатыны айтылады. Ортақ электрондар
арқылы жүзеге асуы жағынан металдық байланыс ковалентті байланысқа ұқсайды,
бірақ одан айырмасы екі атрмның арасында тұрақтанбаған, кристалл торындағы
барлық атомдар ядроларының төңірегінде айналып жүреді. Электрлік тартылыс
күшінің әсері арқылы байланысуы жағынан металдық байланыс иондық байланысқа
жақындайды, бірақ мұнда теріс зарядталған иондар болмайды, олардың міндетін
бос жүрген электрондар атқарады. Электрондар атом иондарымен бір сәтте
бірігіп, келесі сәтте қайтадан ажырап кетеді. Осындай бос электрондардың
болуымен оқушыларға бұрыннан белгілі металдардың физикалық қасиеттері,
электр өткізгіштігі, жылу өткізгізтігі және жылтырлығы түсіндіріледі.
Нақтылай түсу үшін үлестіріп берілген металдармен жұмыс істеледі, мыстың,
алюминийдің және басқа металдардың жалпы қасиеттерін сипаттайтын диафильм
көрсетіледі. Соның нәтижесінде оқушылар металдық жылтыр жағынан күміс және
палладийдің, тпаталғыштығы жағынан алтынның бірінші орында тұратыны,
металдардың ең ауыры – осмий (22,43гсм3), жеіңілі – литий (0,52гсм3), ең
жұмсағы – калий, қаттысы –хром, ең оңай балқитыны – сынап (38,87°C), балқу
температурасы ең үлкені вольфрам (3370°C) екені жөніндегі пікірге келеді.
Металдар түзетін кристалл торларының түрлері: кубтық көлемді центрлі
(сілтілік металдар, вольфрам, хром, т.б.), қырлары центрдегі куб (алюминий,
қорғасын, күміс, алтын, платина т.б), гексанальды (магний, берелий,
мырыш,т.б.)торлар туралы айтылады. Бір көлем бірлігіне келетін металл
атомдарының саны артқанда металдың тығыздығы да артады. Гексанольды торда
атомдар басқалардан гөрі тығыз орналасады. Металдардың тығыздығына ион
зарядтары мен радиустары да әсерін тигізеді.
Металдық байланысы болғандықтан, кристалл торларының жеке қабаттары
бір біріне жақындасуға бейім келеді, мүның өзі металдарға созымдылық
қасиет береді. Олар химиялық байланысын үзбей,жұқарады.
Әр түрлі металдарды қосып балқытқанда, құймалар түзіледі, олардың
қасиеттеріде алуан түрлі болып келеді, бұл іс жүзінде кеңінен қолданылады.
Оқушылар өздеріне үлестіріп берілген құймалармен танысады, олардың түрлері
және құрамы жөнінде нақты ұғым алады. Құймалар дисперстік жүйелерге жатады.
Олардың қоспа немесе химиялық қосылыс түрінде болуы мүмкін. Кристалл
торлары бірдей және қасиеттері ұқсас металдар қатты ерітінділер (алтын-
күміс, темір-маргенец) түзеді. Кристалл торларында айырмасы үлкен
металдардан механикалық қоспа түріндегі құймалар түзіледі (қорғасын-
қалайы,кадмий-висмут,т.б.). [1]
Қасиеттері әр түрлі металдардың химиялық қосылыстары түзіледі, оларда
валенттілік заңдылығы сақтала бермейді. (MgPb, Mg2Si, Al4C3, AuZn, AuZn3,
т.б.)
Металдардың сумен әрекеттесуі.
Металдар Химиялық реакцияның теңдеуі Реакция өнімі
Сілтілік Me+HOH- Me(OH)n+H2 H, Me(OH)
Металдар
Кальций, барий Me+H2O-Me+nO2-+H2 H, Me+nO2-
магний
Алюминий
Мырыш, темір
Марганец, хром Сумен әрекеттеспейді
Никель, қорғасын
Мыс, күміс
алтын
Металдардың химиялық қасиеттері дедукциялық тәсілмен өтіледі: а)
металдардың бейметалдармен әрекеттесуі: ә) металдардың сумен әрекеттесуі:
б) металдардың қышқылдармен әрекеттесуі: в) металдардың тұздармен
әрекеттесуі. Әр қасиетті нақтылайтын зертханалық және көрнекі көрсететің
(зерттеу әдісімен) тәжірибилер қойылады: реакцияның жүру жағдайларына назар
аударылады.
Сілтілік металдар және калций оттегімен әдепті температурада тотығады.
Оқушыларға бұрыннан белгілі активтік қатардағы магнийден қорғасынға
дейінгі металдар әдепкі жағдайда тотығып, қорғаныш қабық түзеді. Мыс пен
сынап қыздырғанда тотығады. Алтын, күміс және платина қыздырсада
тотықпайды. Металдардың басқа бейметалдармен әрекеттесу жағдайлары да еске
түсіріледі.
Металдардың сумен әрекеттесу мүмкіндігін, жүретін химимялық
процестерді, реакция өнімдерін сызбанұсқа немесе кесте түрінде беру тиімді.
А) металдардың сұйық және концентрлі қышққылдармен әрекеттесу өнімдері
де кесте арқылы беріледі. Күкірт және азот қышқылдарының металдарға әсер
ету ерекшеліктеріне назар аударылады.
ә) металдардың тұздармен реакциялары параллель (жүретін және жүрмейтін
салыстырмалы) тәжірибелер қою арқылы нақтыланады.
Талқыланған реакциялардың бәріне металдардың атомдары тотықсыздандырғыш
қасиет көрсетіп, өздернің де тотығатыны айтылады.
Мео- Me+n+ne
Металдардың әрбір қасиеті жөніндегі білімді нығайта түсетін өздігінен
істейтін жұмыстар жүргізіледі, жіктелген жаттығулар орындалады.
Жаттығуларды ойдағыдай орындап, металдар қатысатын реакциялардың жүру
ықтималдығын алдын ала болжау үшін оқушылар металдардың Н.Н. Бекетов
жасаған ығыстыру қатарын еске түсіріп, металдар кернеуінің электрохимиялық
қатары жөніндегі біліммен ұштастырады. Бұл арада жеке атом күйіндегі
металдардың тотықсыздандырғыш қасиеттерінің айырмашылығына,
тотықтырғыштардың сипатына баса назар аударылады.
Жеке күйіндегі атомдардың тотықсыздандырғыш қасиеттері металдардың
периодтық жүйедегі орнымен анықталады және иондану энергиясынан айқын
білінеді. Жай зат күйіндегі металдардың тотықсыздандырғыш активтілігі
периодтық жүйедегі орнына тікелей тәуелді емес, ол металдардың кристалл
торларының беріктігіне, ерітіндідегі реакцияларда түзілетін иондардың
гидраттану энергиясына байланысты өзгереді. Соңғы екі себептің салдарынан
иондану энергиясы үлкен литий ерітіндідегі реакцияларда калий мепн
натрийден активті болып шығады, бұл үстірт қарағанда Н.Н. Бекетов жасаған
қатарға, топ бойында металдар қасиетінің өзгеру заңдылығына қайшы келетін
секілді көрінеді. [2]
Бұдан соң металдар кернеуінің электрохимиялық қатардағы кейбір
шектеулерге тоқталып, оны саналы түрде пайдалану қажеттігі айтылады.
Оқушылар активсіз металдарды судағы ерітінділерінен сілтілік металдармен
ығыстыру реакцияларының теңдеулерін жиі жазады. Бұл олқылықты болдырмау
үшін натрий мен мыс (ІІ) сульфатының арасындағы реакцияның тәжірибесі
көрнекі көрсетіледі. Оқушылар сутегінің бөлінгенін және мыс (ІІ) гидроксиді
тұнбасының түзілгенін бақылап, реакцияның натрий атомы мен сутегі
иондарының арасында жүргендігі жөнінде қорытынды жасайды.
Металдардың жалпы қасиеттерін қарастырғанда пән аралық байланысты
жүзеге асыратын маңызды тақырыптың бірі электролиз. Электролиттік
диссоцияциялану теориясының және тотығу тотықсыздану тұрғысынан электролиз
құбылысы мәселелік әдіспен түсіндіріледі. Катод пен анодта жүретін тотығу
тотықсыздану әрекеттері, иондардың зарядсыздану реті талқыланады. Мыс (ІІ)
хлориді мен калий иодидінің электролизі кезінде катодта бір жаңдайда мыс,
екінші жағдайда сутегінің бөліну себебі, осыған орай аниондардың
тотықсыздандырғыш қасиеттері (қатары) жөнінде түсіндіріледі.
Металдар коррозиясы туралы оқу материалын өткенде қарастырылатын мәселе;
коррозия және оның маңызы туралы ұғым. Коррозияның түрлері; коррозияға әсер
ететін жағдайлар; коррозияның химиялық және электрохимиялық мәнін
түсіндіру; коррозияға қарсы күрес шаралары. Коррозияға әсер ететін
жағдайларды нақты түсіндіру үшін алдын ала бес сынауықта тәжірибе қойылады.
Онда темірдің коррозиясына ауаның, судың, ас тұзы ерітіндісінің, натрий
сілтісі ерітіндісінің, мыс және мырышпен жанасуының әсері зерттеледі.
1 2 3
4 5
Fe Fe FeCu
FeZn Fe
Су+ O2 Су+O2 +NaCl Су+O2 +NaCl Су+O2 +NaCl су+NaCl+NaOH
Коррозияның жүргені оттегінің жұмсалып, судың көтерілуі, тұнбаның түсі
және мөлшері арқылы анықталады.
Салыстырулар мынаны аңғарады.
2-сынауықта бірінші сынауыққа қарағанда коррозия күшті
2-сынауықта үшіншіге қарағанда аздау
2-сынауықта қоңыр тұнба, төртте ақ тұнба түзіледі.
2-сынауықта тұнба бестегіден көп
Зерттеуден шығатын қорытынды: хлорид ион және мыс (активсіз металл)
темірдің коррозиясын күшейтеді. Гидроксид ион және мырыш (темірден активті
металл) коррозияны баялаутады.
Металдардың жалпы қасиеттері; бос күйіндегі металдардың
тотықсыздандырғыш қасиеттері, ауаның оттегімен әрекеттесуі, сумен
әрекеттесуі, қышқылдармен әрекеттесуі, табиғатта кездесуі, алыну тәсілдері,
металдар иондарының тотықтырғыш қасиеттері оқулық бойынша қорытылады. [1]
Натрий металын оқыту: Адам ағзасында бірнеше түрлі элементтер кездеседі.
[2] Оларға, макроэлементтер, микроэлементтер және ультрамикроэлементтер
жатады. Макроэлементтерге ағзада 10-2 пайызы таралған оттек, көміртек,
сутек, азот, фосфор, күкірт, калий, магний, натрий, хлор элементтері
жатады. Микроэлементтерге ағзада 10-3 – 10-5 пайызы болатын йод, мыс,
мыщьяк, фтор, бром, стонций, барий, кобальт элементтері жатады. Ал,
ультрамикроэлементтердің ағзада 10-5 пайызы кездеседі, оларға қорғасын,
алтын, уран, торий, радий т.б. жатады. Қазіргі кезде ультрамикроэлементтер
мен микроэлементтер бір топқа біріктірілген.
Адам өміріне қажетті H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Si, Mn, Cu, Co, Fe,
Zn, Mo, V.элементтері өсімдіктер құрамында, адамдардың және жануарлардың
ағзасында, гармондар мен дәрумендер түрінде кездеседі. Егер бұл элементтер
ағзада жетіспесе, кез келген мүшенің жұмыс істеу режимі бұзылады.
Адам ағзасында Na – 0,08% адам мен жануарлар ұлпаларында көп таралған
катион түрінде кездесетін сілтілік микроэлемент болып табылады. Натрий адам
ағзасындағы зат алмасуды ретке келтіреді.
Натрий – Периодтық жүйенің 3-периоды және ІА – тобының элементі.
Реттік нөмері – 11, s – элементке жатады. Атомның электрондық формуласы :
[10Ne]3s1, тотығу дәрежелері +1 және 0.
Электртерістігі аз (0,93), тек металдық (негіздік) қасиеттерді
көрсетеді. Көптеген тұздарды және бинарлы қосылыстарды (катион ретінде)
түзеді.
Натрий басқа да сілтілік металдар сияқты табиғатта тек қосылыс түрінде
кездеседі. Табиғатта химиялық таралуы бойынша бесінші орында (металдар
арасында екінші). Көптеген минералдар, тау жыныстары, тұз кендері құрамына
енеді. Натрий силикаттар құрамында болады. Құрамында натрийі бар
минералдардың маңыздылары – ас тұзы NaCl – тұзды көлдерде шөккен түрде
кездеседі және кей жерлерде қазынды тұз түрінде болады. Табиғи суларда ең
көп тараған элемент. Теңіз суының 1 литрінде 10,6 г Na+ иондары бар.
Топырақ натрий катиондарын нашар сіңіреді және бұзылып жатқан минералдардан
табиғи суға оңай ауысады.
Барлық ағзалар тіршілігіне маңызды элемент Na+ иондары қан мен лимфа
плазмасы құрамына енеді, олар (К+ ионынан айрықша) клетканың сыртында
болады.
Натрийді 1807 жылы ағылшын химигі және физигі Г. Дэви ылғал күйдіргіш
натрды NaОН сынап катодында электролиздеп алды.
Натрий өте жұмсақ, оны пышақпен оңай кесуге боолады. Кесілген жері
бастапқыда жып-жылтыр болғанымен, тез тотығатындықтан лезде күңгірттенеді,
сондықтан оны керосинге салып сақтайды.
Натрийдің қосылыстары. Натрийді хлор ішіне апарса жанып кетеді,
броммен тек сырт жағы, иодпен қыздырғанда ғана реакцияласады. Бұлардың
жалпы формуласы NaГ. Натрий күкіртпен де, сутекпен де шабытты қосылысады.
Ол жанғанда Na2О2 айналады, бұл натрий пероксиді, оны техникада алғанда
натрийді алюминийден жасалған ыдыста жағады:
2Na + О2 = Na2О2 ∆Н0 = + 519 кДж моль
Натрий пероксиді сары түсті ұнтақ зат. Ол сумен гидролиздену
реакциясына түседі:
Na2О2 + 2Н2О = 2NaОН + Н2О2
Осы реакцияға сүйеніп натрий пероксидін түрлі заттарды түссіздендіруге
қолданады. Сондай-ақ натрий пероксидінің көміртек диоксидімен реакцияласуын
сүңгіуір қайықтарда, аластауыш газқорғауыштарда, оттек алу үшін қолданады.
Натрий гидроксиді NaОН – түссіз, өте гигроскоптық, өзі жанасқан затын
күйдіргіш қатты зат. Сондықтан күйдіргіш сілті немесе күйдіргіш натр деп
аталады. Ол оңай балқығыш, әрі айрылмайтын ұшатын зат, балқыған күйде шыны,
фарфор, платина ыдыстарын жеп қояды, сондықтан бұл ең күшті сілтінің
бірі. Натрий гидроксидін өнеркәсіптің түрлі салалары өте көп мөлшерде
тұтынады. Бүкіл дүниежүзінде бірнеше миллион тонна өндіріледі, әрі оның
көбісі ас тұзы ерітіндісін электролиздеу арқылы алынады. Оны мынадай алмасу
реакциясы арқылы да алады:
Na2СО3 + Са(ОН)2 = 2NaОН + СаСО3↓
Тұздары. Натрийдің катионы түссіз. Белгілі тұздарының барлығы суда
ерімтал. Галогенді тұздарының маңыздысы ас тұзы NaCl. Ас тұзы тамаққа
жұмсалуымен қатар өте көп мөлшерде өнеркәсіпте қолданылады. Жыл сайын
ондаған миллион тонна өндіріледі.
Натрий сульфаты Na2SO4·l0H2O суда жақсы ериді. Техникада, әсіресе
шыны, натрий сульфиді (Na2S) т.б. өндіруде көп қолданылады. Бұл тұз
табиғатта ащы көлдерде шөккен түрде кездеседі. Техникада натрий сульфатын
қысқартып сульфат дейді. Біздің еліміз сульфатқа өте бай – Қара-Бұғаз,
Арал теңізі, Күшік көлі, Балқаш көлінің маңы Нұра теңізі, Тұзкөл т.б.
Каспий, Арал, Балқаш, т.б. тұйық теңіздерді ашық теңіздермен
салыстырғанда суында SO4" анағұрлым көп болады. Осы теңіздерден үзіліп
құрғаған, солардың айналасында толып жатқан ащы көлдерде негізгі тұз
сульфат болады: ол мирабилит Na2SO4 · l0H2O, тенардит Na2SO4 минералды
түрінде болады.
Натрий нитраты NaNO3 азот қышқылын өндіргенде қосымша өнім ретінде
шығады. Тыңайтқыш ретінде қолданылады.
Натрий гидрокарбонаты NaHCO3 ерітіндіден ұсақ кристалл түрінде,
кристалдық сусыз бөлініп шығатын зат. Ерігіштігі нашар, қыздырғанда құрғақ
түрі де, еріген түрі де былай айырылады:
2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O
Натрий гидрокарбонаты ас содасы деп атап медицинада, кондитер
өнеркәсібінде пайдаланады.
Натрий карбонаты не сода, химиялық өнеркәсіп өндіретін заттардың
маңыздысының бірі; сусыз түрін Na2CO3 кальцинирлеген сода, кристаллогидрат
түрін Na2CO3 · l0H2O кристалдық сода дейді, кристалдық сода ауада ашық
қалса сусызданады.
Соданы көп жерде – химиялық, шыны, сабын, қағаз, тоқыма, мұнай т.б.
өнеркәсіптерде қолданылады.
Сода өндіру: ХVІІІ ғасырдың аяғына дейін сода өндірудің техникалық
әдісі болмаған. Оны теңіз балдырлары мен өсімдіктердің күлінен шаймалап
алатын және жаратылыста әр жерлерде (Египетте) кездесетін содалы көлдерден
алатын.
Ол кезде өсіп келе жатқан түрлі өндірістерге сода өте керек болды, оны
Испаниядан өте қымбат бағаға сатып алатын, сондықтан францияның Ғылым
академиясы, соданы арзан, әрі мол зат, ас тұзынан алудың әдісін табуға 1775
жылы бәйге жариялады.
Осыдан 16 жылдан кейін (1791ж) француз дәрігері Николай Леблан сода
алудың жаңа әдісін ұсынды. Леблан әдісі бойынша, ас тұзы алдымен натрий
сульфатына айналдырылады:
NaCl + Н2SO4 = 2НСl + Na2SO4
Сульфатты әктаспен және көміртекпен араластырып қыздырады, ондағы
реакциялар екі сатыда өтеді:
Na2SO4 + 2С = Na2С + 2СО2
Na2S + СаСО3 = Na2СО3 + СаS
Осылайша реакцияласқан тұздар құймасын сумен әрекеттескенде ондағы
сода ериді. Ол ерітінді, ішінен сода кристалдана бастағанша суылтады.
1863 жылы Бельгияның Эрнест Сольвей соданы ас тұзын аммиак арқылы
алудың әдісін ұсынған. Бұл әдіс бойынша ас тұзының концентрленген
ерітіндісін салқындатып оған қанғанынша аммиак қосады және одан кейін
әктасты күйдіру нәтижесінде алынған көмір қышқыл газын жіберіледі.
Ерітіндіде алдымен аммоний гидрокарбонаты түзіледі.
NН3 + СО2 + Н2О = NН4НСО3
Ол ас тұзымен алмаса реакцияласып натрий гидрокарбонатына айналады:
NН4НСО3 + NaCl = NaHCO3 + NH4Cl
Натрий гидрокарбронаты салқын суда нашар еритін зат болғандықтан
тұнбаға түсіп, одан сүзіліп алынады, оны қуырып қыздырса:
2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O
Натрий карбонаты – сода түзіледі.
Өткен реакцияда түзілген аммоний хлоридінің ерітіндісін әктаспен
араластырып қыздырса, аммиак қайтадан бөлініп шығады:
2NH4Cl + Са(ОН)2 = 2NH3 + СаCl2 + 2Н2О
Осы күнгі барлық жерде сода өндірісінде Сольвей әдісін қолданады.
Натрий адам салмағы 70 кг болса, 60 г натрий болады. 44% жасушадан
тыс сұйықтық ретінде, ал 9% жасушаның ішінде таралады. Натрийдің қалған
мөлшері сүйек ( 45 пайыздай) ұлпасында болады. Ерітілген тұздары –
хлоридтер, фосфаттар, гидрокарбонаттар түрінде кездеседі. Адам ағзасының
миында, сүйегінде, бүйрегінде, ас қорыту сөлінде, жұлын сұйықтықтарында,
көз шырынында, қан түйіршіктерінде болады.
Натрий иондары адам ағзасының ішкі ортасының қалыпты болуы үшін үлкен
рөл атқарады. Олар су мөлшерін реттейді, ферменттердің жұмысын жақсартады.
K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, Na+ - жүйке импульстері мен бұлшықет жасушаларының
жұмысына қатысады. Ағзада натрийдің өзгеруінен жүйке жүйесі, жүрек қан
тамырлары, бұлшықет қызметтері бұзылады. Әр күні адам ағзасына 1 г натрий
қажет. Ұдайы қолданса гипертония ауруы пайда болады. Сау адамның ағзасында
Na қажеттілігі мен ағзадан бөлінген натрий тепе-теңдігі сақталады. 90
пайыздай натрий несеппен бірге шықса, қалған мөлшері термен, улы дәретпен
бөлінеді. Маңызды биологиялық үрдістер ионды және молекулярлы жасуша ішінде
NaCl (0,9%) тері сыртынан егіледі, тамырдан, сондай-ақ жараларды жууға,
көз, мұрын ауруларына ерітінді дәрі түрінде қолданылады. NaCl (3-5-10%)
іріңді жараларды емдеуде, компрес ретінде, уланғанда асқазанды тазалауға
пайдаланылады.
NaНСО3 асқазандағы қышқылды азайтады. Оның шамадан тыс мөлшері
алколозға әкеп соғады. Na2SO4 – әлсіреткіш зат. Ішек жұмысын жақсартады.
Натрий тетраборат – антисептикалық дәрі, шайқауға, жууға
қоладанылады. NaОН 10%-дық ерітіндісі – протездер жасауда пайдаланылады.
Көптеген химиялық элементтер адам ағзасында кездеседі. Олардың біздің
ағзамызда атқаратын маңызы өте зор. Олардың жетіспеуі немесе мөлшерден
артық болуы ағзаның қызметінің бұзылуына әкеліп соғады. Біздің ағзамызға
қажетті химиялық элементтер көбіне тағамдар арқылы түседі. Себебі
өсімдіктер мен жануарлар ағзасында химялық элементтер көптеп кездеседі. Кей
элементтерді, олардың қосылыстарын химиялық жолмен өңдеп, тері сыртынан
және тамырдан егу арқылы өз ағза қажеттілігімізді толтырамыз. Натрийдің
адам ағзасындағы маңызы өте зор. Ол жүйке импульстері мен бұлшықет
жасушаларының қызметінің жақсаруына қатысады, және су мөлшері мен
ферменттер жұмысын жақсартады. Алайда натрийдің мөлшерін артық қолданар
болса түрлі ауруларға ұшырауы мүмкін. Біздің ағзамыз натрийді күнделікті ас
тұзы түрінде қабылдайды. Кез келген химиялық элементті өз мөлшерінде
қабылдап, артық қолданбаса, адам денсаулығы жақсарып, өз қалпын сақтайды.
[1-2]
1.2. Негізгі және қосымша топшалардың металдарын оқытуды
ұйымдастыру.
Химиялық элементтерді оқып үйрену жоспары және жалпы қасиеттері оқушыларға
таныс болғандықтан, негізгі және қосымша топшалардың металдары міселесі
әдіспен және оқушылардың өздігінен істейтін жұмыстарын ұйымдастыру арқылы
оқытылады.
Алғашқы сабақтарда оқушылар сілтілік металдардың негізгі
сипаттамаларын еске түсіріп, активтілігін салыстырады. Бейметалдармен,
сумен және қышқылдармен тотығу реакцияларының теңдеулерін жазады. Сілтілік
металдардың ашылу тарихы, табиғаттағы қосылыстары, алынуы және қолданылуы
туралы хабарлама жасайды.
Екінші негізгі топша элементтерінің атом құрылысы бірінші негізгі
топшаның металдарымен салыстырылып, қасиеттеріндегі ұқсастығы мен
айырмашылығы анықталады. Түзетін жай заттарының, оксидтерінің,
гидроксидтерінің және тұздарының химиялық формулалары жазылып, қасиеттері
сипатталады. Берилийдің қосылыстарынан басқалары нағыз металдың және
негіздердің қасиеттерін білдіретіні жайлы тәжірибе жүзінде теңдеулері
электрондық және иондық тұрғыдан талқыланады. [4]
Кальций және оның қосылыстары толығырақ қарастырылып, судың
кермектілігі және оны жою жолдары жөнінде жаңа ұғым беріледі. Алдымен
зертхана жағдайында кермек су алу және оның қасиеттерін сынау тәжірибесі
көрсетіледі. Әкті су арқылы көміртегі (ІV) оксиді жіберіледі, тұнба
көмірқышқыл газын көбірек жібергенде ериді. Байқалған құбылыстың химиялық
мәнін талдап, осыларға ұқсас әрекеттердің табиғатта жүзеге асатыны
айтылады. Жер қыртысында әктас және бор түрінде кездесетін кальций
карбонаты су және ауада әрдайым болатын көмірқылқыл газының әсерінен еріп,
табиғи суларға кермектілік береді. Судың кермектілігі кальций және магний
катиондарының, сульфат және гидрокарбонат аниондарының болуы байланысты.
Магний және кальцций гидрокарбонаттары бар судың кермектілігі карбонатты
немесе уақытша кермектілік деп аталады және қыздырғанда жойылады.
Ca(HCO3)2 =CaCO3+H2O+CO2
Бейкарбонатты немесе тұрақты кермектілік суда кальций, магний
сульфаттарының және басқа тұздарының ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz