Взаимодействие по химични свойства. С какво реагират металите? Сравнение на свойствата на металите и неметалите

ХИМИЧНИ СВОЙСТВА НА МЕТАЛИ

1 )Активен (алкални и алкалоземни метали, Mg, Al, Zn и др.)

2) Металисредна активност (Fe, Cr, Mn и др.);

3 ) Ниско активен (Cu, Ag)

4) Благородни метали – Au, Pt, Pd и др.

В реакциите има само редуциращи агенти. Металните атоми лесно се отказват от електрони от външния (и някои дори от пред-външния) електронен слой, превръщайки се в положителни йони. Възможни степени на окисление на Me Най-ниска 0,+1,+2,+3 Най-висока +4,+5,+6,+7,+8

1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С НЕМЕТАЛИ

1. С ВОДОРОД

Металите от групи IA и IIA реагират при нагряване, с изключение на берилий. Образуват се твърди нестабилни вещества хидриди, други метали не реагират.

2K + H₂ = 2KH (калиев хидрид)

Ca + H₂ = CaH2

2. С КИСЛОРОД

Всички метали реагират с изключение на златото и платината. Реакцията със сребро протича при високи температури, но сребърен (II) оксид практически не се образува, тъй като е термично нестабилен. Алкалните метали при нормални условия образуват оксиди, пероксиди, супероксиди (литий - оксид, натрий - пероксид, калий, цезий, рубидий - супероксид

4Li + O2 = 2Li2O (оксид)

2Na + O2 = Na2O2 (пероксид)

K+O2=KO2 (супероксид)

Останалите метали от основните подгрупи при нормални условия образуват оксиди със степен на окисление, равна на номера на групата 2Ca+O2=2CaO

2Ca+O2=2CaO

Металите от вторичните подгрупи образуват оксиди при нормални условия и при нагряване, оксиди с различна степен на окисление, а желязото - желязо Fe3O4 (Fe⁺²O∙Fe2⁺³O3)

3Fe + 2O2 = Fe3O4

4Cu + O₂ = 2Cu₂⁺¹O (червено) 2Cu + O₂ = 2Cu⁺²O (черно);

2Zn + O₂ = ZnO 4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

3. С ХАЛОГЕН

халогениди (флуориди, хлориди, бромиди, йодиди). Алкалните вещества се запалват при нормални условия с F, Cl, Br:

2Na + Cl2 = 2NaCl (хлорид)

Алкалоземните елементи и алуминият реагират при нормални условия:

СЪСа+Cl2=СЪСaCl2

2Al+3Cl2 = 2AlCl3

Метали от вторични подгрупи при повишени температури

Cu + Cl₂ = Cu⁺²Cl₂ Zn + Cl₂ = ZnCl₂

2Fe + 3С12 = 2Fe⁺³Cl3 железен хлорид (+3) 2Cr + 3Br2 = 2Cr⁺³Br3

2Cu + I₂ = 2Cu⁺¹I(няма меден йодид (+2)!)

4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЪС СЯРАТА

при нагряване, дори с алкални метали, с живак при нормални условия. Всички метали реагират с изключение на златото и платината

ссиво – сулфиди: 2K + S = K2S 2Li+S = Li2S (сулфид)

СЪСa+S=СЪСкато(сулфид) 2Al+3S = Al2S3 Cu + S = Cu⁺²S (черен)

Zn + S = ZnS 2Cr + 3S = Cr2⁺³S3 Fe + S = Fe⁺²S

5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ФОСФОР И АЗОТ

възниква при нагряване (изключение: литий с азот при нормални условия):

с фосфор – фосфиди: 3ок + 2 П=Ca3П2,

С азот - нитриди 6Li + N2 = 3Li2N (литиев нитрид) (n.s.) 3Mg + N2 = Mg3N2 (магнезиев нитрид) 2Al + N2 = 2A1N 2Cr + N2 = 2CrN 3Fe + N2 = Fe3⁺²N₂¯³

6. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ВЪГЛЕРОД И СИЛИЦИЙ

възниква при нагряване:

Карбидите се образуват с въглерод.само най-много активни метали. От алкални метали карбидите образуват литий и натрий; калий, рубидий, цезий не взаимодействат с въглерод:

2Li + 2C = Li2C2, Ca + 2C = CaC2

Металите - d-елементите образуват съединения с нестехиометричен състав с въглерод, като твърди разтвори: WC, ZnC, TiC - се използват за производство на свръхтвърди стомани.

със силиций – силициди: 4Cs + Si = Cs4Si,

7. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НА МЕТАЛИ С ВОДА:

Металите, които идват преди водорода в електрохимичните серии на напрежение, реагират с вода: алкални и алкалоземни металиреагират с вода без нагряване, образувайки разтворими хидроксиди (алкали) и водород, алуминий (след разрушаване на оксидния филм - амалгия), магнезий при нагряване образуват неразтворими основии водород.

2Na + 2HOH = 2NaOH + H2
СЪСa + 2HOH = Ca(OH)2 + H2

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2

Други метали реагират с вода само в горещо състояние, образувайки оксиди (желязо - желязо)

Zn + H2O = ZnO + H2 3Fe + 4HOH = Fe3O4 + 4H2 2Cr + 3H₂O = Cr2O3 + 3H₂

8 С КИСЛОРОД И ВОДА

Във въздуха желязото и хромът лесно се окисляват в присъствието на влага (ръждясват)

4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3

4Cr + 3O2 + 6H2O = 4Cr(OH)3

9. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НА МЕТАЛИ С ОКСИДИ

Металите (Al, Mg, Ca) се редуцират при висока температуранеметали или по-малко активни метали от техните оксиди → неметални или слабо активни метали и оксиди (калциева термия, магнезиева термия, алуминотермия)

2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3 ZCa + Cr₂O₃ = ZCaO + 2Cr (800 °C) 8Al+3Fe3O4 = 4Al2O3+9Fe (термит) 2Mg + CO2 = 2MgO + C Mg + N2O = MgO + N2 Zn + CO2 = ZnO+ CO 2Cu + 2NO = 2CuO + N2 3Zn + SO2 = ZnS + 2ZnO

10. С ОКСИДИТЕ

Металите желязо и хром реагират с оксиди, намалявайки степента на окисление

Cr + Cr2⁺³O3 = 3Cr⁺²O Fe+ Fe2⁺³O3 = 3Fe⁺²O

11. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НА МЕТАЛИ С алкали

Само онези метали, чиито оксиди и хидроксиди имат амфотерни свойства, взаимодействат с алкали (Zn, Al, Cr(III), Fe(III) и др. СТОПЯНЕ → метална сол + водород.

2NaOH + Zn → Na2ZnO2 + H2 (натриев цинкат)

2Al + 2(NaOH H2O) = 2NaAlO2 + 3H2
РАЗТВОР → комплексна метална сол + водород.

2NaOH + Zn0 + 2H2O = Na2 + H2 (натриев тетрахидроксицинкат) 2Al+2NaOH + 6H2O = 2Na+3H2

12. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С КИСЕЛИНИ (ОСВЕН HNO3 и H2SO4 (конц.)

Металите, които са отляво на водорода в електрохимичните напрежения на металите, го изместват от разредени киселини → сол и водород

Помня! Азотната киселина никога не отделя водород при взаимодействие с метали.

Mg + 2HC1 = MgCl2 + H2
Al + 2HC1 = Al⁺³Сl3 + H2

13. РЕАКЦИИ СЪС СОЛТА

Активните метали изместват по-малко активните метали от солите. Възстановяване от решения:

CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu

FeSO4 + Cu =РЕАКЦИИНЕ

Mg + CuCl2 (pp) = MgCl2 +СЪСu

Възстановяване на метали от разтопени соли

3Na+ AlCl3 = 3NaCl + Al

TiCl2 + 2Mg = MgCl2 +Ti

Металите от група В реагират със соли, понижавайки степента на окисление

2Fe⁺³Cl3 + Fe = 3Fe⁺²Cl2

Структурата на металните атоми определя не само характеристиката физични свойствапрости вещества – метали, но и техните общи химични свойства.

С голямо разнообразие всички химични реакции на металите са окислително-редукционни и могат да бъдат само два вида: комбинация и заместване. Металите са способни на химична реакцияда отдават електрони, тоест да бъдат редуциращи агенти, показват само положително състояние на окисление в получените съединения.

IN общ изгледтова може да се изрази чрез диаграмата:
Me 0 – ne → Me +n,
където Me е метал - просто вещество, а Me 0+n е метал, химичен елемент в съединение.

Металите са способни да даряват валентните си електрони на неметални атоми, водородни йони и йони на други метали и следователно ще реагират с неметали - прости вещества, вода, киселини, соли. Редукционната способност на металите обаче варира. Състав на реакционните продукти на металите с различни веществазависи от окислителната способност на веществата и условията, при които протича реакцията.

При високи температури повечето метали горят в кислород:

2Mg + O2 = 2MgO

Само златото, среброто, платината и някои други метали не се окисляват при тези условия.

Много метали реагират с халогени без нагряване. Например алуминиевият прах, когато се смеси с бром, се запалва:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

Когато металите взаимодействат с водата, в някои случаи се образуват хидроксиди. При нормални условия те реагират много активно с водата алкални метали, както и калций, стронций, барий. Общата схема на тази реакция изглежда така:

Me + HOH → Me(OH) n + H 2

Други метали реагират с водата при нагряване: магнезият при кипене, желязото във водни пари при кипене до червено. В тези случаи се получават метални оксиди.

Ако даден метал реагира с киселина, той е част от получената сол. Когато метал взаимодейства с киселинни разтвори, той може да се окисли от присъстващите в разтвора водородни йони. Съкратеното йонно уравнение може да бъде написано в общ вид, както следва:

Me + nH + → Me n + + H 2

Анионите на кислородсъдържащи киселини, като концентрирана сярна и азотна, имат по-силни окислителни свойства от водородните йони. Следователно тези метали, които не могат да бъдат окислени от водородни йони, например мед и сребро, реагират с тези киселини.

Когато металите взаимодействат със солите, възниква реакция на заместване: електрони от атомите на заместващия - по-активен метал - преминават към йоните на заменения - по-малко активен метал. Тогава мрежата заменя метала с метал в соли. Тези реакции не са обратими: ако метал A измества метал B от солевия разтвор, тогава метал B няма да измества метал A от солевия разтвор.

В низходящ ред на химическа активност, проявяваща се в реакциите на изместване на металите един от друг от водни разтвори на техните соли, металите са разположени в електрохимичната серия от напрежения (активности) на металите:

Li → Rb → K → Ba → Sr → Ca → Na→ Mg → Al → Mn → Zn → Cr → → Fe → Cd→ Co → Ni → Sn → Pb → H → Sb → Bi → Cu → Hg → Ag → Pd → Pt → Au

Металите, разположени вляво в този ред, са по-активни и могат да изместят следните метали от солните разтвори.

Водородът е включен в серията електрохимични напрежения на металите като единственият неметал, който споделя с металите обща собственост- образуват положително заредени йони. Следователно водородът замества някои метали в техните соли и сам по себе си може да бъде заменен от много метали в киселини, например:

Zn + 2 HCl = ZnCl 2 + H 2 + Q

Металите, които идват преди водорода в електрохимичната серия на напрежение, го изместват от разтвори на много киселини (солна, сярна и др.), Но всички тези, които го следват, например медта, не го изместват.

blog.site, при пълно или частично копиране на материал се изисква връзка към първоизточника.

Свойства на металите.

1. Основни свойства на металите.

Свойствата на металите се делят на физични, химични, механични и технологични.

Физичните свойства включват: цвят, специфично тегло, плавимост, електрическа проводимост, магнитни свойства, топлопроводимост, разширение при нагряване.

Химичните свойства включват окисляване, разтворимост и устойчивост на корозия.

Механични - якост, твърдост, еластичност, вискозитет, пластичност.

Технологичните включват закаляемост, течливост, ковкост, заваряемост, обработваемост.

1. Физични и химични свойства.

Цвят. Металите са непрозрачни, т.е. не позволявайте на светлината да преминава през тях, а в тази отразена светлина всеки метал има свой специален нюанс - цвят.

От техническите метали се боядисват само медта (червена) и нейните сплави. Цветът на другите метали варира от стоманеносив до сребристобял. Най-тънките филмиоксидите на повърхността на металните продукти им придават допълнителни цветове.

Специфично тегло.Теглото на един кубичен сантиметър вещество, изразено в грамове, се нарича специфично тегло.

Въз основа на тяхното специфично тегло се разграничават леките метали тежки метали. От техническите метали най-лекият е магнезият (специфично тегло 1,74), най-тежкият е волфрамът (специфично тегло 19,3). Специфичното тегло на металите зависи до известна степен от метода на тяхното производство и обработка.

Плавимост.Способността за преминаване от твърдо в течно състояние при нагряване е най-важното свойство на металите. При нагряване всички метали преминават от твърдо в течно състояние, а при охлаждане на разтопен метал - от течно в твърдо състояние. Точката на топене на техническите сплави няма една конкретна точка на топене, а температурен диапазон, понякога доста значителен.

Електропроводимост.Електрическата проводимост включва пренос на електричество от свободни електрони. Електрическата проводимост на металите е хиляди пъти по-висока от електрическата проводимост на неметалните тела. С повишаване на температурата електропроводимостта на металите намалява, а с понижаване се увеличава. При приближаване абсолютна нула(- 273 0 C) електрическата проводимост на безкрайните метали варира от +232 0 (калай) до 3370 0 (волфрам). Повечето се увеличават (съпротивлението пада почти до нула).

Електрическата проводимост на сплавите винаги е по-ниска от електрическата проводимост на един от компонентите, които изграждат сплавите.

Магнитни свойства.Само три метала са ясно магнитни (феромагнитни): желязо, никел и кобалт, както и някои от техните сплави. При нагряване до определени температури тези метали също губят своите магнитни свойства. Някои железни сплави не са феромагнитни дори при стайна температура. Всички останали метали се делят на парамагнитни (привличат се от магнити) и диамагнитни (отблъскват се от магнити).

Топлопроводимост.Топлопроводимостта е преносът на топлина в тялото от по-нагрято място към по-малко нагрято място без видимо движение на частици от това тяло. Високата топлопроводимост на металите им позволява бързо и равномерно нагряване и охлаждане.

От техническите метали медта има най-висока топлопроводимост. Топлопроводимостта на желязото е много по-ниска, а топлопроводимостта на стоманата варира в зависимост от съдържанието на компонентите в нея. С повишаване на температурата топлопроводимостта намалява, а с понижаване на температурата се увеличава.

Топлинен капацитет.Топлинният капацитет е количеството топлина, необходимо за повишаване на телесната температура с 10.

Специфичният топлинен капацитет на дадено вещество е количеството топлина в килограми - калории, които трябва да бъдат придадени на 1 kg вещество, за да се повиши температурата му с 10.

Специфичният топлинен капацитет на металите е нисък в сравнение с други вещества, което прави сравнително лесно нагряването им до високи температури.

Разширяемост при нагряване.Съотношението на увеличението на дължината на тялото при нагряване с 1 0 към първоначалната му дължина се нарича коефициент на линейно разширение. За различните метали коефициентът на линейно разширение варира в широки граници. Например волфрамът има коефициент на линейно разширение 4,0·10 -6, а оловото 29,5·10 -6.

Устойчивост на корозия.Корозията е разрушаването на метала поради неговото химично или електрохимично взаимодействие с външна среда. Пример за корозия е ръждясването на желязото.

Високата устойчивост на корозия (устойчивост на корозия) е важно природно свойство на някои метали: платина, злато и сребро, поради което се наричат ​​благородни. Никелът и другите цветни метали също са добре устойчиви на корозия. Черните метали корозират по-силно и по-бързо от цветните.

2. Механични свойства.

Сила.Силата на метала е способността му да устои на външни сили, без да се счупи.

твърдост.Твърдостта е способността на едно тяло да устои на проникването на друго, повече твърдо.

Еластичност.Еластичността на метала е способността му да възстанови формата си след прекратяване на действието на външни сили, които са причинили промяна във формата (деформация).

Вискозитет.Издръжливостта е способността на метала да устои на бързо нарастващи (ударни) външни сили. Вискозитетът е обратното свойство на крехкостта.

Пластмаса.Пластичността е свойството на метала да се деформира без разрушаване под въздействието на външни сили и да се задържа нова униформаслед като силата спре. Пластичността е обратното свойство на еластичността.

В табл 1 показва свойствата на техническите метали.

Маса 1.

Свойства на техническите метали.

3. Значението на свойствата на металите.

Механични свойства.Първото изискване за всеки продукт е достатъчна здравина.

Металите имат по-висока якост в сравнение с други материали, така че натоварените части на машини, механизми и конструкции обикновено се изработват от метали.

Много продукти, в допълнение към общата сила, също трябва да имат специални свойства, характерни за работата на този продукт. Например, режещите инструменти трябва да имат висока твърдост. Инструменталните стомани и сплави се използват за производството на други режещи инструменти.

За производството на пружини и пружини се използват специални стомани и сплави с висока еластичност

Вискозните метали се използват в случаите, когато частите са подложени на ударни натоварвания по време на работа.

Пластичността на металите позволява обработката им чрез натиск (коване, валцуване).

Физични свойства.В производството на самолети, автомобили и мотриси теглото на частите често е най-важната характеристика, следователно алуминиевите и особено магнезиевите сплави са незаменими тук. Специфична якост (отношение на якостта на опън към специфично тегло) за някои, като алуминиеви сплави, по-високи, отколкото за мека стомана.

Плавимостизползвани за производство на отливки чрез изливане на разтопен метал във форми. Като охлаждаща среда за стомана се използват нискотопими метали (например олово). Някои сложни сплави имат такива ниска температуратопене, което се топи в топла вода. Такива сплави се използват за отливане на типографски матрици и в устройства, използвани за защита от пожари.

Метали с високо електропроводимост(мед, алуминий) се използват в електротехниката, за изграждане на електропроводи, а сплави с високо електрическо съпротивление се използват за лампи с нажежаема жичка и електрически нагреватели.

Магнитни свойстваметалите играят основна роля в електротехниката (динамо, двигатели, трансформатори), за комуникационни устройства (телефонни и телеграфни устройства) и се използват в много други видове машини и устройства.

Топлопроводимостметалите позволява да се произведат техните физически свойства. Топлопроводимостта се използва и при запояване и заваряване на метали.

Някои метални сплави имат коефициент на линейно разширение, близо до нула; Такива сплави се използват за производството на прецизни инструменти и радио тръби. Разширяването на металите трябва да се вземе предвид при изграждането на дълги конструкции като мостове. Трябва също така да се има предвид, че две части, изработени от метали с различни коефициенти на разширение и закрепени заедно, могат да се огънат и дори да се счупят при нагряване.

Химични свойства. Устойчивостта на корозия е особено важна за продукти, работещи в силно окислителни среди (решетки, части от химически машини и инструменти). За постигане на висока устойчивост на корозия се произвеждат специални неръждаеми, киселинно- и топлоустойчиви стомани, а също така се използват защитни покрития.

Ако в периодичната таблицаелементи на D.I. Менделеев начертайте диагонал от берилий до астат, след това в долния ляв ъгъл по диагонала ще има метални елементи (те включват и елементи от странични подгрупи, подчертани в синьо), а в горния десен ъгъл - неметални елементи ( подчертано в жълто). Елементите, разположени близо до диагонала - полуметали или металоиди (B, Si, Ge, Sb и др.) имат двоен характер (маркирани в розово).

Както се вижда от фигурата, по-голямата част от елементите са метали.

По своята химическа природа металите са химически елементи, чиито атоми предават електрони от външни или пред-външни енергийни нива, образувайки положително заредени йони.

Почти всички метали имат относително големи радиуси и малък брой електрони (от 1 до 3) на външно енергийно ниво. Металите се характеризират с ниски стойности на електроотрицателност и редуциращи свойства.

Най-типичните метали са разположени в началото на периодите (започвайки от втория), след което отляво надясно металните свойства отслабват. В групата отгоре надолу металните свойства се увеличават с увеличаване на радиуса на атомите (поради увеличаване на броя на енергийните нива). Това води до намаляване на електроотрицателността (способността да се привличат електрони) на елементите и увеличаване на редукционните свойства (способността да се даряват електрони на други атоми в химични реакции).

Типичнометалите са s-елементи (елементи от IA група от Li до Fr. елементи от PA група от Mg до Ra). Общ електронна формулатехните атоми са ns 1-2. Те се характеризират със степен на окисление съответно + I и + II.

Малкият брой електрони (1-2) във външното енергийно ниво на типичните метални атоми означава, че тези електрони лесно се губят и проявяват силни редуциращи свойства, както се отразява от ниските стойности на електроотрицателността. Това предполага ограничените химични свойства и методи за получаване на типични метали.

Характерна особеност на типичните метали е склонността на техните атоми да образуват катиони и йонни химични връзки с неметални атоми. Съединения на типични метали с неметали са йонни кристали„металанион неметален катион“, например K + Br -, Ca 2+ O 2-. Катионите на типичните метали също са включени в съединения със сложни аниони - хидроксиди и соли, например Mg 2+ (OH -) 2, (Li +) 2CO 3 2-.

Металите от А-групата, които образуват амфотерния диагонал в периодичната таблица Be-Al-Ge-Sb-Po, както и металите в съседство с тях (Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi) не проявяват типични метални Имоти. Обща електронна формула на техните атоми ns 2 н.п. 0-4 включва по-голямо разнообразие от степени на окисление, по-голяма способност да задържат собствените си електрони, постепенно намаляване на тяхната редуцираща способност и появата на окислителна способност, особено в високи градусиокисляване (типични примери са съединения Tl III, Pb IV, Bi v). Подобно химическо поведение е характерно за повечето (d-елементи, т.е. елементи от B-групи Периодичната таблица (типични примери — амфотерни елементи Cr и Zn).

Тази проява на двойствени (амфотерни) свойства, както метални (основни), така и неметални, се дължи на природата химическа връзка. В твърдо състояние съединенията на нетипични метали с неметали съдържат предимно ковалентни връзки (но по-малко силни от връзките между неметали). В разтвор тези връзки лесно се разкъсват и съединенията се дисоциират на йони (изцяло или частично). Например, металният галий се състои от молекули Ga 2; в твърдо състояние хлоридите на алуминия и живака (II) AlCl 3 и HgCl 2 съдържат силно ковалентни връзки, но в разтвора AlCl 3 се дисоциира почти напълно, а HgCl 2 - до в много малка степен (и след това в HgCl + и Cl - йони).

Общи физични свойства на металите

Поради наличието на свободни електрони („електронен газ“) в кристалната решетка, всички метали проявяват следните характерни общи свойства:

1) Пластмаса- възможност за лесна промяна на формата, разтягане на тел и навиване на тънки листове.

2) Метален блясъки непрозрачност. Това се дължи на взаимодействието на свободните електрони със светлината, падаща върху метала.

3) Електропроводимост. Обяснява се с насоченото движение на свободните електрони от отрицателния полюс към положителния под въздействието на малка потенциална разлика. При нагряване електрическата проводимост намалява, т.к с повишаване на температурата вибрациите на атомите и йоните във възлите се увеличават кристална решетка, което затруднява насоченото движение на „електронния газ“.

4) Топлопроводимост.Причинява се от високата подвижност на свободните електрони, поради което температурата бързо се изравнява по масата на метала. Най-висока топлопроводимост има бисмутът и живакът.

5) твърдост.Най-твърдият е хром (реже стъкло); най-меките алкални метали - калий, натрий, рубидий и цезий - се нарязват с нож.

6) Плътност.Колкото е по-малък, толкова е по-малък атомна масаметал и по-голям атомен радиус. Най-лек е литият (ρ=0,53 g/cm3); най-тежък е осмият (ρ=22,6 g/cm3). Метали с плътност под 5 g/cm3 се считат за „леки метали”.

7) Точки на топене и кипене.Най-топимият метал е живакът (т.т. = -39°C), най-огнеупорният метал е волфрамът (т.т. = 3390°C). Метали с температура на топене над 1000°C се считат за огнеупорни, по-ниски – за нискотопими.

Общи химични свойства на металите

Силни редуциращи агенти: Me 0 – nē → Me n +

Редица напрежения характеризират сравнителната активност на металите в редокс реакции във водни разтвори.

I. Реакции на метали с неметали

1) С кислород:
2Mg + O 2 → 2MgO

2) Със сяра:
Hg + S → HgS

3) С халогени:
Ni + Cl 2 – t° → NiCl 2

4) С азот:
3Ca + N 2 – t° → Ca 3 N 2

5) С фосфор:
3Ca + 2P – t° → Ca 3 P 2

6) С водород (реагират само алкални и алкалоземни метали):
2Li + H 2 → 2LiH

Ca + H 2 → CaH 2

II. Реакции на метали с киселини

1) Металите в електрохимичните серии на напрежение до H редуцират неокисляващите киселини до водород:

Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2

2Al+ 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

6Na + 2H 3 PO 4 → 2Na 3 PO 4 + 3H 2

2) С окислителни киселини:

Когато азотната киселина с всякаква концентрация и концентрираната сярна киселина взаимодействат с метали Водородът никога не се отделя!

Zn + 2H 2 SO 4(K) → ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

4Zn + 5H 2 SO 4(K) → 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

3Zn + 4H 2 SO 4(K) → 3ZnSO 4 + S + 4H 2 O

2H 2 SO 4 (k) + Cu → Cu SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

10HNO 3 + 4Mg → 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

4HNO 3 (k) + Cu → Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

III. Взаимодействие на метали с вода

1) Активни (алкални и алкалоземни метали) образуват разтворима основа (алкали) и водород:

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

Ca+ 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

2) Металите със средна активност се окисляват от вода при нагряване до оксид:

Zn + H 2 O – t° → ZnO + H 2

3) Неактивни (Au, Ag, Pt) - не реагират.

IV. Изместване на по-малко активни метали с по-активни метали от разтвори на техните соли:

Cu + HgCl 2 → Hg+ CuCl 2

Fe+ CuSO 4 → Cu+ FeSO 4

В индустрията те често използват не чисти метали, а смеси от тях - сплави, при което полезните свойства на един метал се допълват от полезните свойства на друг. По този начин медта има ниска твърдост и е неподходяща за производство на машинни части, докато сплавите от мед и цинк ( месинг) вече са доста твърди и се използват широко в машиностроенето. Алуминият има висока пластичност и достатъчна лекота (ниска плътност), но е твърде мек. Въз основа на него се приготвя сплав с магнезий, мед и манган - дуралуминий (дуралуминий), който, без да губи полезните свойства на алуминия, придобива висока твърдост и става подходящ за самолетостроене. Сплавите на желязо с въглерод (и добавки от други метали) са широко известни излято желязоИ стомана.

Свободните метали са реставратори.Някои метали обаче имат ниска реактивност поради факта, че са покрити повърхностен оксиден филм, в различна степен, устойчиви на химически реагенти като вода, разтвори на киселини и основи.

Например, оловото винаги е покрито с оксиден филм, преминаването му в разтвор изисква не само излагане на реагент (например разредена азотна киселина), но и нагряване. Оксидният филм върху алуминия предотвратява реакцията му с вода, но се разрушава от киселини и основи. Разхлабен оксиден филм (ръжда), образуван върху повърхността на желязото във влажен въздух, не пречи на по-нататъшното окисляване на желязото.

Под влиянието концентриранвърху металите се образуват киселини устойчивиоксиден филм. Това явление се нарича пасивиране. И така, в концентриран сярна киселинаметали като Be, Bi, Co, Fe, Mg и Nb се пасивират (и след това не реагират с киселина), а в концентрирана азотна киселина - метали A1, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb , Th и U.

При взаимодействие с окислители в киселинни разтвори повечето метали се трансформират в катиони, чийто заряд се определя от стабилното състояние на окисление на даден елемент в съединения (Na +, Ca 2+, A1 3+, Fe 2+ и Fe 3 +)

Редукционната активност на металите в кисел разтвор се предава чрез поредица от напрежения. Повечето метали се прехвърлят в разтвор със солна и разредена сярна киселина, но Cu, Ag и Hg - само със сярна (концентрирана) и азотна киселина, а Pt и Au - с "регия водка".

Метална корозия

Нежелано химично свойство на металите е тяхното активно разрушаване (окисляване) при контакт с вода и под въздействието на разтворения в нея кислород (кислородна корозия).Например, широко известна е корозията на железни продукти във вода, в резултат на което се образува ръжда и продуктите се разпадат на прах.

Корозията на металите възниква и във водата поради наличието на разтворени газове CO 2 и SO 2; създава се кисела среда и катионите Н + се изместват от активни метали под формата на водород Н 2 ( водородна корозия).

Зоната на контакт между два различни метала може да бъде особено корозивна ( контактна корозия).Галванична двойка възниква между един метал, например Fe, и друг метал, например Sn или Cu, поставени във вода. Потокът от електрони преминава от по-активния метал, който е отляво в серията напрежения (Re), към по-малко активния метал (Sn, Cu), а по-активният метал се разрушава (корозира).

Поради това калайдисаната повърхност на кутиите (желязо, покрито с калай) ръждясва при съхранение във влажна атмосфера и небрежно боравене (желязото бързо се срутва след появата дори на малка драскотина, което позволява на желязото да влезе в контакт с влага). Напротив, поцинкованата повърхност на желязната кофа не ръждясва дълго време, тъй като дори и да има драскотини, не желязото корозира, а цинкът (по-активен метал от желязото).

Устойчивостта на корозия за даден метал се увеличава, когато се покрие с по-активен метал или когато се стопят; По този начин, покриването на желязото с хром или производството на сплав от желязо и хром елиминира корозията на желязото. Хромирано желязо и стомана, съдържащи хром ( неръждаема стомана), имат висока устойчивост на корозия.

електрометалургия, т.е. получаване на метали чрез електролиза на стопилки (за най-активните метали) или солеви разтвори;

пирометалургия, т.е. възстановяване на метали от руди при високи температури (например производството на желязо в процеса на доменна пещ);

хидрометалургия, т.е. отделянето на метали от разтвори на техните соли от по-активни метали (например, производството на мед от разтвор на CuSO 4 чрез действието на цинк, желязо или алуминий).

Самородните метали понякога се срещат в природата (типични примери са Ag, Au, Pt, Hg), но по-често металите се срещат под формата на съединения ( метални руди). По разпространение в земната кораметалите са различни: от най-често срещаните - Al, Na, Ca, Fe, Mg, K, Ti) до най-редките - Bi, In, Ag, Au, Pt, Re.

1. Металите реагират с неметали.

2 Аз + н Hal 2 → 2 MeHal n

4Li + O2 = 2Li2O

Алкалните метали, с изключение на лития, образуват пероксиди:

2Na + O 2 = Na 2 O 2

2. Металите, предшестващи водорода, реагират с киселини (с изключение на азотна и сярна киселина), за да освободят водород

Me + HCl → сол + H2

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2

Pb + 2 HCl → PbCl2↓ + H2

3. Активните метали реагират с вода, образувайки алкали и освобождавайки водород.

2Me+ 2n H 2 O → 2Me(OH) n + н H 2

Продуктът от окисляването на метала е неговият хидроксид – Me(OH) n (където n е степента на окисление на метала).

Например:

Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

4. Металите със средна активност реагират с вода при нагряване, за да образуват метален оксид и водород.

2Me + nH 2 O → Me 2 O n + nH 2

Продуктът на окисление в такива реакции е метален оксид Me 2 O n (където n е степента на окисление на метала).

3Fe + 4H 2 O → Fe 2 O 3 FeO + 4H 2

5. Металите след водорода не реагират с вода и киселинни разтвори (с изключение на концентрациите на азот и сяра)

6. По-активните метали изместват по-малко активните от разтворите на техните соли.

CuSO 4 + Zn = Zn SO 4 + Cu

CuSO 4 + Fe = Fe SO 4 + Cu

Активните метали - цинк и желязо - замениха медта в сулфата и образуваха соли. Цинкът и желязото се окисляват, а медта се редуцира.

7. Халогените реагират с вода и алкален разтвор.

Флуорът, за разлика от другите халогени, окислява водата:

2H 2 O+2F 2 = 4HF + О 2 .

на студено: Cl2+2KOH=KClO+KCl+H2OCl2+2KOH=KClO+KCl+H2O се образуват хлорид и хипохлорит

при нагряване: 3Cl2+6KOH−→KClO3+5KCl+3H2O3Cl2+6KOH→t,∘CKClO3+5KCl+3H2O се образуват лорид и хлорат

8 Активните халогени (с изключение на флуора) изместват по-малко активните халогени от разтворите на техните соли.

9. Халогените не реагират с кислорода.

10. Амфотерните метали (Al, Be, Zn) реагират с разтвори на основи и киселини.

3Zn+4H2SO4= 3 ZnSO4+S+4H2O

11. Магнезият реагира с въглероден двуокиси силициев оксид.

2Mg + CO2 = C + 2MgO

SiO2+2Mg=Si+2MgO

12. Алкалните метали (с изключение на лития) образуват пероксиди с кислорода.

2Na + O 2 = Na 2 O 2

3. Класификация на неорганичните съединения

Прости вещества – вещества, чиито молекули се състоят от атоми от един и същи вид (атоми от един и същи елемент). При химични реакции те не могат да се разложат, за да образуват други вещества.

Сложни вещества (или химични съединения) – вещества, чиито молекули се състоят от атоми от различен тип (атоми от различни химични елементи). При химични реакции те се разлагат, за да образуват няколко други вещества.

Простите вещества се делят на две големи групи: метали и неметали.

Метали – група елементи с характерни метални свойства: твърдите вещества (с изключение на живака) имат метален блясък, са добри проводници на топлина и електричество, ковки (желязо (Fe), мед (Cu), алуминий (Al), живак ( Hg), злато (Au), сребро (Ag) и др.).

Неметали – група елементи: твърди, течни (бром) и газообразни вещества, които нямат метален блясък, са изолатори, крехки.

А сложни веществаот своя страна са разделени на четири групи или класове: оксиди, основи, киселини и соли.

Оксиди - това са сложни вещества, чиито молекули включват атоми на кислорода и някои други вещества.

Причини - това са сложни вещества, в които металните атоми са свързани с една или повече хидроксилни групи.

От гледна точка на теорията на електролитната дисоциация основите са сложни вещества, дисоциацията на които във воден разтвор произвежда метални катиони (или NH4+) и хидроксидни аниони OH-.

Киселини - това са сложни вещества, чиито молекули включват водородни атоми, които могат да бъдат заменени или заменени с метални атоми.

соли - това са сложни вещества, чиито молекули се състоят от метални атоми и киселинни остатъци. Солта е продукт на частично или пълно заместване на водородните атоми на киселина с метал.