Մետաղների և ոչ մետաղների պարզ նյութերի քիմիական հատկությունները. Մետաղների քիմիական հատկությունները

Մետաղները զբաղեցնում են Պարբերական աղյուսակստորին ձախ անկյուն. Մետաղները պատկանում են s-տարրերի, d-տարրերի, f-տարրերի և մասամբ p-տարրերի ընտանիքներին։

Մետաղների ամենատիպիկ հատկությունը էլեկտրոններ նվիրելու և դրական լիցքավորված իոնների վերածելու կարողությունն է։ Ավելին, մետաղները կարող են դրսևորել միայն դրական օքսիդացման վիճակ:

Me - ne \u003d Me n +

1. Մետաղների փոխազդեցությունը ոչ մետաղների հետ.

ա ) Մետաղների փոխազդեցությունը ջրածնի հետ.

Ալկալիների և հողալկալիական մետաղները ուղղակիորեն փոխազդում են ջրածնի հետ՝ առաջացնելով հիդրիդներ։

Օրինակ:

Ca + H 2 \u003d CaH 2

Ձևավորվում են իոնային բյուրեղային կառուցվածքով ոչ ստոյխիոմետրիկ միացություններ։

բ) Մետաղների փոխազդեցությունը թթվածնի հետ.

Բոլոր մետաղները, բացի Au-ից, Ag-ից, Pt-ից, օքսիդանում են մթնոլորտային թթվածնով:

Օրինակ:

2Na + O 2 = Na 2 O 2 (պերօքսիդ)

4K + O 2 \u003d 2K 2 O

2Mg + O 2 \u003d 2MgO

2Cu + O 2 \u003d 2CuO

գ) Մետաղների փոխազդեցությունը հալոգենների հետ.

Բոլոր մետաղները փոխազդում են հալոգենների հետ՝ առաջացնելով հալոգենիդներ։

Օրինակ:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

Դրանք հիմնականում իոնային միացություններ են՝ MeHal n

դ) Մետաղների փոխազդեցությունը ազոտի հետ.

Ալկալիները և հողալկալիական մետաղները փոխազդում են ազոտի հետ:

Օրինակ:

3Ca + N 2 \u003d Ca 3 N 2

Mg + N 2 \u003d Mg 3 N 2 - նիտրիդ:

ե) Մետաղների փոխազդեցությունը ածխածնի հետ.

Մետաղների և ածխածնի միացությունները կարբիդներ են։ Դրանք առաջանում են ածխածնի հետ հալոցքների փոխազդեցության ժամանակ։ Ակտիվ մետաղները ածխածնի հետ ձևավորում են ստոյխիոմետրիկ միացություններ.

4Al + 3C \u003d Al 4 C 3

Մետաղներ - d-տարրերը կազմում են ոչ ստոյխիոմետրիկ բաղադրության միացություններ, ինչպիսիք են պինդ լուծույթները՝ WC, ZnC, TiC, օգտագործվում են գերկարծր պողպատներ ստանալու համար:

2. Մետաղների փոխազդեցությունը ջրի հետ.

Մետաղները փոխազդում են ջրի հետ՝ ունենալով ավելի բացասական ներուժ, քան ջրի ռեդոքս պոտենցիալը։

Ակտիվ մետաղներն ավելի ակտիվ են արձագանքում ջրի հետ՝ ջրածնի արտազատմամբ ջուրը քայքայելով։

Na + 2H 2 O \u003d H 2 + 2NaOH

Պակաս ակտիվ մետաղները դանդաղորեն քայքայվում են ջուրը և գործընթացը արգելակվում է չլուծվող նյութերի առաջացման պատճառով:

3. Մետաղների փոխազդեցությունը աղի լուծույթների հետ.

Նման ռեակցիան հնարավոր է, եթե արձագանքող մետաղն ավելի ակտիվ է, քան աղի մեջ.

Zn + CuSO 4 \u003d Cu 0 ↓ + ZnSO 4

0,76 Վ., = + 0,34 Վ.

Մետաղը, որն ունի ավելի շատ բացասական կամ պակաս դրական ստանդարտ էլեկտրոդի պոտենցիալ, հեռացնում է մեկ այլ մետաղ իր աղի լուծույթից:

4. Մետաղների փոխազդեցությունը ալկալային լուծույթների հետ.

Մետաղները, որոնք տալիս են ամֆոտերային հիդրօքսիդներ կամ ունեն բարձր օքսիդացման աստիճաններ ուժեղ օքսիդացնող նյութերի առկայության դեպքում, կարող են փոխազդել ալկալիների հետ։ Երբ մետաղները փոխազդում են ալկալային լուծույթների հետ, ջուրը օքսիդացնող նյութ է:

Օրինակ:

Zn + 2NaOH + 2H 2 O \u003d Na 2 + H 2

1 Zn 0 + 4OH - - 2e \u003d 2- օքսիդացում

Zn 0 - նվազեցնող նյութ

1 2H 2 O + 2e \u003d H 2 + 2OH - վերականգնում

H 2 O - օքսիդացնող նյութ

Zn + 4OH - + 2H 2 O \u003d 2- + 2OH - + H 2

Բարձր օքսիդացման աստիճան ունեցող մետաղները կարող են փոխազդել ալկալիների հետ, երբ միաձուլվել են.

4Nb + 5O 2 + 12KOH \u003d 4K 3 NbO 4 + 6H 2 O

5. Մետաղների փոխազդեցությունը թթուների հետ.

այն բարդ ռեակցիաներ, փոխազդեցության արտադրանքները կախված են մետաղի ակտիվությունից, թթվի տեսակից և կոնցենտրացիայից և ջերմաստիճանից։

Ըստ ակտիվության մետաղները պայմանականորեն բաժանվում են ակտիվ, միջին ակտիվության և ցածր ակտիվության։

Թթուները պայմանականորեն բաժանվում են 2 խմբի.

I խումբ - ցածր օքսիդացնող ունակությամբ թթուներ՝ HCl, HI, HBr, H 2 SO 4 (տարբերություն), H 3 PO 4, H 2 S, այստեղ օքսիդացնող նյութը H + է։ Մետաղների հետ փոխազդեցության ժամանակ թթվածին (H 2 ) արտազատվում է։ Բացասական էլեկտրոդային պոտենցիալ ունեցող մետաղները փոխազդում են առաջին խմբի թթուների հետ։

II խումբ - թթուներ բարձր օքսիդացման ունակությամբ՝ H 2 SO 4 (կոնց.), HNO 3 (ռազբ.), HNO 3 (կոնց.)։ Այս թթուներում թթվային անիոնները օքսիդացնող նյութեր են. Անիոնների նվազեցման արտադրանքները կարող են լինել շատ բազմազան և կախված մետաղի ակտիվությունից:

H 2 S - ակտիվ մետաղներով

H 2 SO 4 + 6e S 0 ↓ - միջին ակտիվության մետաղներով

SO 2 - ցածր ակտիվ մետաղներով

NH 3 (NH 4 NO 3) - ակտիվ մետաղներով

HNO 3 + 4.5e N 2 O, N 2 - միջին ակտիվության մետաղներով

NO - ցածր ակտիվ մետաղներով

HNO 3 (կոնց.) - NO 2 - ցանկացած ակտիվության մետաղներով:

Եթե ​​մետաղներն ունեն փոփոխական վալենտություն, ապա I խմբի թթուների դեպքում մետաղները ձեռք են բերում ամենացածր դրական օքսիդացման աստիճանը՝ Fe → Fe 2+, Cr → Cr 2+։ II խմբի թթուների հետ փոխազդեցության ժամանակ օքսիդացման աստիճանը +3 է՝ Fe → Fe 3+, Cr → Cr 3+, մինչդեռ ջրածինը երբեք չի արտազատվում։

Որոշ մետաղներ (Fe, Cr, Al, Ti, Ni և այլն) լուծույթներում ուժեղ թթուներՕքսիդացված լինելով՝ ծածկված են խիտ օքսիդ թաղանթով, որը պաշտպանում է մետաղը հետագա տարրալուծումից (պասիվացումից), սակայն տաքանալիս օքսիդ թաղանթը լուծվում է, և ռեակցիան ընթանում է։

Թեթևակի լուծելի մետաղները դրական էլեկտրոդային պոտենցիալով կարող են լուծվել I խմբի թթուներում ուժեղ օքսիդացնող նյութերի առկայության դեպքում:

1. Մետաղները փոխազդում են ոչ մետաղների հետ։

2Me + n Hal 2 → 2 MeHal n

4Li + O2 = 2Li2O

Ալկալիական մետաղները, բացառությամբ լիթիումի, կազմում են պերօքսիդներ.

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

2. Ջրածնին դիմակայող մետաղները փոխազդում են թթուների հետ (բացի ազոտային և ծծմբային կոնց.) ջրածնի արտազատմամբ։

Me + HCl → աղ + H2

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2

Pb + 2 HCl → PbCl2↓ + H2

3. Ակտիվ մետաղները փոխազդում են ջրի հետ՝ առաջացնելով ալկալի և ջրածին:

2Me+ 2n H 2 O → 2Me (OH) n + nՀ2

Մետաղների օքսիդացման արդյունքը նրա հիդրօքսիդն է՝ Me (OH) n (որտեղ n-ը մետաղի օքսիդացման վիճակն է):

Օրինակ:

Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2

4. Միջանկյալ ակտիվության մետաղները տաքանալիս փոխազդում են ջրի հետ՝ առաջացնելով մետաղի օքսիդ և ջրածին։

2Me + nH 2 O → Me 2 O n + nH 2

Նման ռեակցիաներում օքսիդացման արտադրանքը մետաղի օքսիդն է Me 2 O n (որտեղ n-ը մետաղի օքսիդացման վիճակն է):

3Fe + 4H 2 O → Fe 2 O 3 FeO + 4H 2

5. Ջրածնի հետևից կանգնած մետաղները չեն փոխազդում ջրի և թթվային լուծույթների հետ (բացառությամբ ազոտի և ծծմբի կոնց.)

6. Ավելի ակտիվ մետաղները հեռացնում են ավելի քիչ ակտիվներին իրենց աղերի լուծույթներից:

CuSO 4 + Zn \u003d ZnSO 4 + Cu

CuSO 4 + Fe \u003d FeSO 4 + Cu

Ակտիվ մետաղները՝ ցինկը և երկաթը փոխարինեցին պղնձին սուլֆատի մեջ և առաջացրին աղեր։ Ցինկն ու երկաթը օքսիդանում են, իսկ պղինձը վերականգնվում է։

7. Հալոգենները փոխազդում են ջրի և ալկալային լուծույթի հետ։

Ֆտորը, ի տարբերություն այլ հալոգենների, օքսիդացնում է ջուրը.

2Հ 2 O+2F 2 = 4HF + O 2 .

սառը ժամանակ առաջանում է Cl2 + 2KOH = KClO + KCl + H2OCl2 + 2KOH = KClO + KCl + H2O քլորիդ և հիպոքլորիտ.

տաքացում՝ 3Cl2+6KOH−→KClO3+5KCl+3H2O3Cl2+6KOH→t,∘CKClO3+5KCl+3H2O առաջացնում է լորիդ և քլորատ.

8 Ակտիվ հալոգենները (բացի ֆտորից) ավելի քիչ ակտիվ հալոգենները տեղահանում են իրենց աղերի լուծույթներից:

9. Հալոգենները չեն փոխազդում թթվածնի հետ։

10. Ամֆոտերային մետաղները (Al, Be, Zn) փոխազդում են ալկալիների և թթուների լուծույթների հետ։

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

11. Մագնեզիումը արձագանքում է ածխաթթու գազև սիլիցիումի օքսիդ:

2Mg + CO2 = C + 2MgO

SiO2+2Mg=Si+2MgO

12. Ալկալիական մետաղները (բացառությամբ լիթիումի) թթվածնի հետ առաջացնում են պերօքսիդներ։

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

3. Անօրգանական միացությունների դասակարգում

Պարզ նյութեր - նյութեր, որոնց մոլեկուլները բաղկացած են նույն տեսակի ատոմներից (նույն տարրի ատոմներից). AT քիմիական ռեակցիաներչի կարող քայքայվել՝ առաջացնելով այլ նյութեր։

Բարդ նյութեր (կամ քիմիական միացություններ) - նյութեր, որոնց մոլեկուլները բաղկացած են տարբեր տեսակի ատոմներից (տարբեր քիմիական տարրերի ատոմներ): Քիմիական ռեակցիաների ժամանակ նրանք քայքայվում են՝ առաջացնելով մի քանի այլ նյութեր։

Պարզ նյութերը բաժանվում են երկու մեծ խմբի՝ մետաղներ և ոչ մետաղներ։

Մետաղներ - բնորոշ մետաղական հատկություններով տարրերի խումբ. պինդ մարմինները (բացառությամբ սնդիկի) ունեն մետաղական փայլ, լավ դիրիժորներջերմություն և էլեկտրաէներգիա, ճկուն (երկաթ (Fe), պղինձ (Cu), ալյումին (Al), սնդիկ (Hg), ոսկի (Au), արծաթ (Ag) և այլն):

ոչ մետաղներ – տարրերի խումբ՝ պինդ, հեղուկ (բրոմ) և գազային նյութեր, որոնք չունեն մետաղական փայլ, մեկուսիչներ են, փխրուն։

ԵՎ բարդ նյութերԻրենց հերթին դրանք բաժանվում են չորս խմբի կամ դասերի՝ օքսիդներ, հիմքեր, թթուներ և աղեր։

օքսիդներ - դրանք բարդ նյութեր են, որոնց մոլեկուլների բաղադրությունը ներառում է թթվածնի ատոմներ և որոշ այլ նյութեր:

Հիմնադրամներ - Սրանք բարդ նյութեր են, որոնցում մետաղի ատոմները կապված են մեկ կամ մի քանի հիդրօքսիլ խմբերի հետ:

Էլեկտրոլիտային տարանջատման տեսության տեսակետից հիմքերը բարդ նյութեր են, որոնց տարանջատումից ջրային լուծույթում առաջանում են մետաղական կատիոններ (կամ NH4+) և հիդրօքսիդ՝ անիոններ OH-։

թթուներ - դրանք բարդ նյութեր են, որոնց մոլեկուլները ներառում են ջրածնի ատոմներ, որոնք կարող են փոխարինվել կամ փոխանակվել մետաղի ատոմներով:

աղ - Սրանք բարդ նյութեր են, որոնց մոլեկուլները բաղկացած են մետաղի ատոմներից և թթվային մնացորդներից։ Աղը թթվի ջրածնի ատոմների մասնակի կամ ամբողջական փոխարինման արդյունք է մետաղով։

Մետաղների ատոմները համեմատաբար հեշտությամբ հրաժարվում են վալենտային էլեկտրոններից և անցնում դրական լիցքավորված իոնների մեջ։ Հետևաբար, մետաղները նվազեցնող նյութեր են: Մետաղները փոխազդում են պարզ նյութերի հետ՝ Ca + C12 - CaC12 Ակտիվ մետաղները փոխազդում են ջրի հետ՝ 2Na + 2H20 = 2NaOH + H2f։ Մինչև ջրածնի ստանդարտ էլեկտրոդային պոտենցիալների շարքում կանգնած մետաղները փոխազդում են թթուների նոսր լուծույթների հետ (բացի HN03-ից) ջրածնի էվոլյուցիայի հետ՝ Zn + 2HC1 = ZnCl2 + H2f: Մետաղները փոխազդում են պակաս ակտիվ մետաղների աղերի ջրային լուծույթների հետ՝ Ni + CuSO4 = NiSO4 + Cu J. Մետաղները արձագանքում են օքսիդացող թթուների հետ. Գ. Մետաղներ ստանալու եղանակներ Ժամանակակից մետալուրգիան ստանում է ավելի քան 75 մետաղ և դրանց հիման վրա բազմաթիվ համաձուլվածքներ: Կախված մետաղների ստացման եղանակներից՝ առանձնանում են պիրոհիդրո– և էլեկտրամետալուրգիա։ ԳԴ) Պիրոմետալուրգիան ընդգրկում է հանքաքարերից մետաղներ ստանալու մեթոդները նվազեցման ռեակցիաներտեղի է ունեցել բարձր ջերմաստիճաններ. Որպես վերականգնող նյութեր օգտագործվում են ածուխ, ակտիվ մետաղներ, ածխածնի օքսիդ (II), ջրածին, մեթան։ Cu20 + C - 2Cu + CO, t° Cu20 + CO - 2Cu + CO2, t° Cr203 + 2A1 - 2Cr + A1203, (ալյումին) t° TiCl2 + 2Mg - Ti + 2MgCl2, (մագնեզիում) t° W03 + 3H2 = W + 3H20. (հիդրոթերմիա) | C Հիդրոմետալուրգիան մետաղների արտադրությունն է դրանց աղերի լուծույթներից։ Օրինակ, երբ պղնձի (I) օքսիդ պարունակող պղնձի հանքաքարը մշակվում է նոսր ծծմբաթթվով, պղինձը մտնում է լուծույթ սուլֆատի տեսքով՝ CuO + H2S04 = CuS04 + H20: Այնուհետև լուծույթից պղինձ արդյունահանվում է կամ էլեկտրոլիզի միջոցով, կամ երկաթի փոշու հետ տեղաշարժման միջոցով՝ CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu: [h] Էլեկտրամետալուրգիան մետաղներ ստանալու մեթոդ է դրանց հալած օքսիդներից կամ աղերից՝ օգտագործելով էլեկտրոլիզ՝ էլեկտրոլիզ 2NaCl - 2Na + Cl2: Հարցեր և առաջադրանքներ անկախ լուծման համար 1. Նշե՛ք մետաղների դիրքը մեջ պարբերական համակարգ D. I. Մենդելեև. 2. Ցույց տալ մետաղների ֆիզիկական եւ քիմիական հատկությունները: 3. Բացատրի՛ր մետաղների հատկությունների ընդհանրության պատճառը: 4. Ցույց տվեք պարբերական համակարգի I եւ II խմբերի հիմնական ենթախմբերի մետաղների քիմիական ակտիվության փոփոխությունը: 5. Ինչպե՞ս են փոխվում II և III ժամանակաշրջանների տարրերի մետաղական հատկությունները: Նշե՛ք առավել հրակայուն և առավել դյուրահալվող մետաղները: 7. Նշի՛ր, թե բնության մեջ որ մետաղներն են հանդիպում բնության մեջ, իսկ որոնք՝ միայն միացությունների տեսքով: Ինչպե՞ս կարելի է դա բացատրել: 8. Ինչպիսի՞ն է համաձուլվածքների բնույթը: Ինչպե՞ս է խառնուրդի բաղադրությունը ազդում դրա հատկությունների վրա: Ցույց տալ կոնկրետ օրինակներով: Նշեք ամենակարևոր ուղիներըհանքաքարերից մետաղներ ստանալը. 10լ Անվանե՛ք պիրոմետալուրգիայի տեսակները: Ի՞նչ վերականգնող նյութեր են օգտագործվում յուրաքանչյուր կոնկրետ մեթոդում: Ինչո՞ւ։ 11. Անվանե՛ք այն մետաղները, որոնք ստացվում են հիդրոմետալուրգիայի միջոցով: Ո՞րն է էությունը և որոնք են օգուտները այս մեթոդըուրիշների առաջ? 12. Բերե՛ք էլեկտրամետալուրգիայի միջոցով մետաղներ ստանալու օրինակներ: Ո՞ր դեպքում է կիրառվում այս մեթոդը: 13. Ինչ են ժամանակակից ուղիներմետաղների ստացում բարձր աստիճանմաքրություն? 14. Ի՞նչ է «էլեկտրոդային ներուժը»: Մետաղներից ո՞րն է ջրային լուծույթում ամենամեծ և որն ամենափոքր էլեկտրոդային պոտենցիալն ունի: 15. Նկարագրե՛ք մի շարք ստանդարտ էլեկտրոդների պոտենցիալներ: 16. Հնարավո՞ր է մետաղական երկաթը տեղահանել դրա սուլֆատի ջրային լուծույթից՝ օգտագործելով մետաղական ցինկ, նիկել, նատրիում: Ինչո՞ւ։ 17. Ի՞նչ սկզբունքով են գործում գալվանական բջիջները: Ի՞նչ մետաղներ կարող են օգտագործվել դրանցում: 18. Ո՞ր գործընթացներն են քայքայիչ: Կոռոզիայի ի՞նչ տեսակներ գիտեք: 19. Ի՞նչ է կոչվում էլեկտրաքիմիական կոռոզիա: Դրանից պաշտպանվելու ի՞նչ մեթոդներ գիտեք: 20. Ինչպե՞ս է այլ մետաղների հետ շփումը ազդում երկաթի կոռոզիայի վրա: Ո՞ր մետաղն է առաջինը քանդվելու թիթեղապատ, ցինկապատ և նիկելապատ երկաթի վնասված մակերեսի վրա: 21. Ո՞ր գործընթացն է կոչվում էլեկտրոլիզ: Գրեք ռեակցիաները, որոնք արտացոլում են կաթոդում և անոդում տեղի ունեցող գործընթացները նատրիումի քլորիդի հալվածքի էլեկտրոլիզի ժամանակ, ջրային լուծույթներնատրիումի քլորիդ, պղնձի սուլֆատ, նատրիումի սուլֆատ, ծծմբաթթու: 22. Ի՞նչ դեր է խաղում էլեկտրոդի նյութը էլեկտրոլիզի պրոցեսների ընթացքում: Բերե՛ք էլեկտրոլիզի պրոցեսների օրինակներ, որոնք տեղի են ունենում լուծելի և չլուծվող էլեկտրոդներով: 23. Պղնձե մետաղադրամներ պատրաստելու համար օգտագործվող համաձուլվածքը պարունակում է 95% պղինձ: Որոշեք համաձուլվածքի մեջ ընդգրկված երկրորդ մետաղը, եթե մեկ կոպեկանոց մետաղադրամը ավելցուկով մշակելիս. աղաթթվիԱզատվել է 62,2 մլ ջրածին (n.a.): ալյումինե. 24. 6 գ քաշով մետաղի կարբիդի նմուշը այրվել է թթվածնի մեջ։ Սա ձևավորեց 2,24 լ ածխածնի օքսիդ (IV) (n.a.): Որոշեք, թե որ մետաղն էր կարբիդի մաս: 25. Ցույց տվեք, թե ինչ մթերքներ կթողարկվեն նիկելի սուլֆատի ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզի ժամանակ, եթե գործընթացը շարունակվում է՝ ա) ածխով. բ) նիկելային էլեկտրոդներով. 26. Ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզի ժամանակ կապույտ վիտրիոլԱնոդում բաց է թողնվել 2,8 լիտր գազ (ն.ա.)։ Ի՞նչ է այս գազը: Ի՞նչ և ինչ քանակությամբ է արձակվել կաթոդում: 27. Կազմե՛ք էլեկտրոդների վրա հոսող կալիումի նիտրատի ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզի սխեման: Որքա՞ն է անցած էլեկտրաէներգիայի քանակությունը, եթե անոդում բաց է թողնվում 280 մլ գազ (n.a). Ի՞նչ և ինչ քանակությամբ է արձակվել կաթոդում:

Մետաղների ատոմների կառուցվածքը որոշում է ոչ միայն բնութագիրը ֆիզիկական հատկություններ պարզ նյութեր- մետաղներ, այլեւ դրանց ընդհանուր քիմիական հատկությունները.

Մեծ բազմազանությամբ մետաղների բոլոր քիմիական ռեակցիաները ռեդոքս են և կարող են լինել միայն երկու տեսակի՝ միացություններ և փոխարինումներ: Մետաղները քիմիական ռեակցիաների ժամանակ կարողանում են էլեկտրոններ նվիրել, այսինքն՝ լինել վերականգնող նյութեր, առաջացած միացություններում ցույց տալ միայն դրական օքսիդացման վիճակ։

AT ընդհանուր տեսարանսա կարող է արտահայտվել գծապատկերով.
Me 0 - ne → Me + n,
որտեղ Me - մետաղ - պարզ նյութ, իսկ Me 0 + n - մետաղ քիմիական տարրկապված.

Մետաղներն ի վիճակի են իրենց վալենտային էլեկտրոնները նվիրաբերել ոչ մետաղների ատոմներին, ջրածնի իոններին, այլ մետաղական իոններին և, հետևաբար, արձագանքելու են ոչ մետաղների՝ պարզ նյութերի, ջրի, թթուների, աղերի հետ: Այնուամենայնիվ, մետաղների կրճատման ունակությունը տարբեր է: Մետաղների ռեակցիայի արտադրանքի բաղադրությունը տարբեր նյութերկախված է նյութերի օքսիդացման ունակությունից և ռեակցիայի ընթացքի պայմաններից:

Բարձր ջերմաստիճաններում մետաղների մեծ մասն այրվում է թթվածնի մեջ.

2Mg + O 2 \u003d 2MgO

Միայն ոսկին, արծաթը, պլատինը և որոշ այլ մետաղներ չեն օքսիդանում այս պայմաններում։

Շատ մետաղներ արձագանքում են հալոգենների հետ առանց տաքացման: Օրինակ, ալյումինի փոշին, երբ խառնվում է բրոմի հետ, բռնկվում է.

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

Երբ մետաղները փոխազդում են ջրի հետ, երբեմն առաջանում են հիդրօքսիդներ։ Ալկալիական մետաղները, ինչպես նաև կալցիումը, ստրոնցիումը, բարիումը, նորմալ պայմաններում շատ ակտիվ փոխազդում են ջրի հետ։ Այս ռեակցիայի ընդհանուր սխեման հետևյալն է.

Me + HOH → Me(OH) n + H 2

Մյուս մետաղները տաքացնելիս արձագանքում են ջրի հետ՝ մագնեզիումը, երբ այն եռում է, երկաթը ջրային գոլորշու մեջ, երբ այն կարմիր է եռում: Այդ դեպքերում ստացվում են մետաղական օքսիդներ։

Եթե ​​մետաղը փոխազդում է թթվի հետ, ապա այն ստացված աղի մի մասն է։ Երբ մետաղը փոխազդում է թթվային լուծույթների հետ, այն կարող է օքսիդացվել այդ լուծույթում առկա ջրածնի իոններով։ կրճատված իոնային հավասարումընդհանուր առմամբ կարելի է գրել այսպես.

Me + nH + → Me n + + H 2

Նման թթվածին պարունակող թթուների անիոնները, ինչպիսիք են խտացված ծծմբային և ազոտական ​​թթուները, ավելի ուժեղ օքսիդացնող հատկություն ունեն, քան ջրածնի իոնները։ Հետևաբար, այն մետաղները, որոնք ի վիճակի չեն օքսիդացվել ջրածնի իոններով, ինչպիսիք են պղնձը և արծաթը, արձագանքում են այդ թթուներին։

Երբ մետաղները փոխազդում են աղերի հետ, տեղի է ունենում փոխարինման ռեակցիա՝ փոխարինող մետաղի ատոմներից էլեկտրոնները՝ ավելի ակտիվ մետաղի, անցնում են փոխարինող՝ պակաս ակտիվ մետաղի իոններին: Այնուհետեւ ցանցը մետաղը փոխարինում է մետաղով աղերի մեջ: Այս ռեակցիաները շրջելի չեն. եթե A մետաղը տեղահանում է B մետաղը աղի լուծույթից, ապա B մետաղը չի տեղափոխի A մետաղը աղի լուծույթից:

Քիմիական ակտիվության նվազման կարգով, որը դրսևորվում է նրանց աղերի ջրային լուծույթներից մետաղների միմյանցից տեղափոխման ռեակցիաներում, մետաղները գտնվում են մետաղների լարումների (ակտիվության) էլեկտրաքիմիական շարքում.

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 → Ավ

Այս շարքից ձախ կողմում գտնվող մետաղներն ավելի ակտիվ են և կարողանում են իրենց հետևող մետաղները տեղահանել աղի լուծույթներից։

Ջրածինը մտնում է մետաղների լարման էլեկտրաքիմիական շարքում՝ որպես մետաղներից առանձնացող միակ ոչ մետաղ ընդհանուր սեփականություն- ձևավորել դրական լիցքավորված իոններ: Հետևաբար, ջրածինը փոխարինում է որոշ մետաղների իրենց աղերում և ինքնին կարող է փոխարինվել թթուների բազմաթիվ մետաղներով, օրինակ.

Zn + 2 HCl \u003d ZnCl 2 + H 2 + Q

Մինչև ջրածնի լարման էլեկտրաքիմիական շարքում գտնվող մետաղները այն տեղահանում են բազմաթիվ թթուների (հիդրոքլորային, ծծմբային և այլն) լուծույթներից, իսկ դրան հաջորդող բոլորը, օրինակ, չեն տեղահանում պղնձը։

blog.site, նյութի ամբողջական կամ մասնակի պատճենմամբ, աղբյուրի հղումը պարտադիր է:

Բյուրեղային ցանցում ազատ էլեկտրոնների («էլեկտրոն գազ») առկայության պատճառով բոլոր մետաղներն ունեն հետևյալ բնորոշ ընդհանուր հատկությունները.

1) Պլաստիկ- ձևը հեշտությամբ փոխելու, մետաղալարով ձգվելու, բարակ թիթեղների մեջ գլորվելու ունակություն:

2) մետաղական փայլև անթափանցիկություն: Դա պայմանավորված է մետաղի վրա լույսի հետ ազատ էլեկտրոնների փոխազդեցությամբ:

3) Էլեկտրական հաղորդունակություն. Այն բացատրվում է պոտենցիալ փոքր տարբերության ազդեցությամբ ազատ էլեկտրոնների ուղղորդված տեղաշարժով բացասականից դեպի դրական բևեռ։ Երբ տաքացվում է, էլեկտրական հաղորդունակությունը նվազում է, քանի որ. ջերմաստիճանի բարձրացմամբ հանգույցներում ավելանում են ատոմների և իոնների թրթռումները բյուրեղյա վանդակ, որը խոչընդոտում է «էլեկտրոն գազի» ուղղորդված շարժմանը։

4) Ջերմային ջերմահաղորդություն.Դա պայմանավորված է ազատ էլեկտրոնների բարձր շարժունակությամբ, որի շնորհիվ ջերմաստիճանը արագորեն հավասարվում է մետաղի զանգվածով։ Ամենաբարձր ջերմահաղորդականությունը բիսմութում և սնդիկում է։

5) Կարծրություն.Ամենադժվարը քրոմն է (կտրում է ապակիները); ամենափափուկը` ալկալիական մետաղները` կալիումը, նատրիումը, ռուբիդիումը և ցեզիումը, կտրվում են դանակով:

6) Խտություն.Այն որքան փոքր է, այնքան փոքր է մետաղի ատոմային զանգվածը և այնքան մեծ է ատոմի շառավիղը: Ամենաթեթևը լիթիումն է (ρ=0,53 գ/սմ3); ամենածանրը օսմիումն է (ρ=22,6 գ/սմ3)։ «Թեթև մետաղներ» են համարվում 5 գ/սմ3-ից պակաս խտություն ունեցող մետաղները։

7) Հալման և եռման կետերը.Առավել հալվող մետաղը սնդիկն է (mp = -39°C), ամենաշատը հրակայուն մետաղ– վոլֆրամ (t°pl. = 3390°C): Մետաղներ t°pl. 1000°C-ից բարձր ջերմաստիճանը համարվում է հրակայուն, ցածր՝ ցածր հալման կետ:

Մետաղների ընդհանուր քիմիական հատկությունները

Ուժեղ վերականգնող նյութեր՝ Me 0 – nē → Me n +

Մի շարք լարումներ բնութագրում են մետաղների համեմատական ​​ակտիվությունը ջրային լուծույթներում ռեդոքսային ռեակցիաներում։

1. Մետաղների ռեակցիաները ոչ մետաղների հետ

1) թթվածնով.
2Mg + O 2 → 2MgO

2) ծծմբով.
Hg + S → HgS

3) հալոգեններով.
Ni + Cl 2 – t° → NiCl 2

4) ազոտով.
3Ca + N 2 – t° → Ca 3 N 2

5) ֆոսֆորով.
3Ca + 2P – t° → Ca 3 P 2

6) ջրածնի հետ (արձագանքում են միայն ալկալային և հողալկալիական մետաղները).
2Li + H 2 → 2LiH

Ca + H 2 → CaH 2

2. Մետաղների ռեակցիաները թթուների հետ

1) մինչև H լարման էլեկտրաքիմիական շարքում գտնվող մետաղները չօքսիդացնող թթուները վերածում են ջրածնի.

Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2

2Al+ 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

6Na + 2H 3 PO 4 → 2Na 3 PO 4 + 3H 2

2) օքսիդացնող թթուներով.

Ցանկացած կոնցենտրացիայի ազոտական ​​թթվի և խտացված ծծմբաթթվի փոխազդեցության մեջ մետաղների հետ ջրածինը երբեք չի ազատվում:

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 (c) + 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 (c) + Сu → Сu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

3. Մետաղների փոխազդեցությունը ջրի հետ

1) Ակտիվ (ալկալիական և հողալկալիական մետաղները) կազմում են լուծելի հիմք (ալկալի) և ջրածինը.

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

Ca+ 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

2) Միջին ակտիվության մետաղները օքսիդանում են ջրով, երբ տաքացվում են օքսիդի.

Zn + H 2 O – t° → ZnO + H 2

3) Ոչ ակտիվ (Au, Ag, Pt) - մի արձագանքեք:

4. Ավելի ակտիվ մետաղներով ավելի քիչ ակտիվ մետաղների տեղաշարժը դրանց աղերի լուծույթներից.

Cu + HgCl 2 → Hg + CuCl 2

Fe+ CuSO 4 → Cu+ FeSO 4

Արդյունաբերության մեջ հաճախ օգտագործվում են ոչ թե մաքուր մետաղներ, այլ դրանց խառնուրդները. համաձուլվածքներորոնցում մի մետաղի օգտակար հատկությունները լրացվում են մյուսի օգտակար հատկություններով: Այսպիսով, պղինձն ունի ցածր կարծրություն և քիչ է օգտագործվում մեքենայի մասերի արտադրության համար, մինչդեռ պղնձի համաձուլվածքները ցինկի հետ ( արույր) արդեն բավականին կոշտ են և լայնորեն կիրառվում են մեքենաշինության մեջ։ Ալյումինն ունի բարձր ճկունություն և բավարար թեթևություն (ցածր խտություն), բայց չափազանց փափուկ է: Դրա հիման վրա պատրաստվում է համաձուլվածք մագնեզիումի, պղնձի և մանգանի հետ՝ դուրալումին (duralumin), որն առանց կորցնելու. օգտակար հատկություններալյումին, ձեռք է բերում բարձր կարծրություն և հարմար է դառնում ավիաարդյունաբերության մեջ։ Լայնորեն հայտնի են երկաթի համաձուլվածքները ածխածնի հետ (և այլ մետաղների հավելումներով)։ չուգունև պողպատ.

Ազատ տեսքով մետաղներն են նվազեցնող նյութեր.Այնուամենայնիվ, որոշ մետաղների ռեակտիվությունը ցածր է, քանի որ դրանք պատված են մակերեսային օքսիդ ֆիլմ, մեջ տարբեր աստիճաններդիմացկուն է այնպիսի քիմիական ռեակտիվների ազդեցությանը, ինչպիսիք են ջուրը, թթուների և ալկալիների լուծույթները:

Օրինակ, կապարը միշտ ծածկված է օքսիդի թաղանթով, դրա անցումը լուծույթի մեջ պահանջում է ոչ միայն ռեագենտի ազդեցություն (օրինակ, նոսր ազոտական ​​թթու), այլև ջեռուցում: Ալյումինի վրա օքսիդ թաղանթը կանխում է դրա արձագանքը ջրի հետ, բայց քայքայվում է թթուների և ալկալիների ազդեցության տակ: Չամրացված օքսիդ ֆիլմ (ժանգ), որը ձևավորվում է խոնավ օդում երկաթի մակերևույթի վրա, չի խանգարում երկաթի հետագա օքսիդացմանը։

Ազդեցության տակ կենտրոնացվածմետաղների վրա առաջանում են թթուներ կայունօքսիդ ֆիլմ: Այս երեւույթը կոչվում է պասիվացում. Այսպիսով, կենտրոնացված ծծմբական թթուպասիվացված (և դրանից հետո չեն փոխազդում թթվի հետ) այնպիսի մետաղներ, ինչպիսիք են Be, Bi, Co, Fe, Mg և Nb, իսկ խտացված ազոտական ​​թթվի մեջ՝ մետաղները A1, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb: , Th և U.

Թթվային լուծույթներում օքսիդացնող նյութերի հետ փոխազդեցության ժամանակ մետաղների մեծ մասը վերածվում է կատիոնների, որոնց լիցքը որոշվում է կայուն օքսիդացման վիճակով. տրված տարրմիացություններում (Na +, Ca 2+, A1 3+, Fe 2+ և Fe 3+)

Մետաղների նվազեցնող ակտիվությունը թթվային լուծույթում փոխանցվում է մի շարք լարումների միջոցով։ Մետաղների մեծ մասը վերածվում է հիդրոքլորային և նոսր ծծմբաթթուների լուծույթի, սակայն Cu, Ag և Hg՝ միայն ծծմբային (խտացված) և ազոտական ​​թթու, և Pt և Au - «արքայական օղի»:

Մետաղների կոռոզիա

Մետաղների անցանկալի քիմիական հատկությունը նրանց կոռոզիան է, այսինքն՝ ակտիվ քայքայումը (օքսիդացումը) ջրի հետ շփվելիս և դրանում լուծված թթվածնի ազդեցության տակ։ (թթվածնի կոռոզիա):Օրինակ, լայնորեն հայտնի է ջրի մեջ երկաթի արտադրանքի կոռոզիան, որի արդյունքում առաջանում է ժանգ, և արտադրանքը փշրվում է փոշի:

Մետաղների կոռոզիան առաջանում է ջրի մեջ նաև լուծված CO 2 և SO 2 գազերի առկայության պատճառով. ստեղծվում է թթվային միջավայր, և H + կատիոնները տեղահանվում են ակտիվ մետաղներով՝ ջրածնի H2 ձևով ( ջրածնի կոռոզիա).

Երկու տարբեր մետաղների շփման կետը կարող է հատկապես քայքայիչ լինել ( կոնտակտային կոռոզիա):Մեկ մետաղի, օրինակ՝ Fe-ի և մեկ այլ մետաղի, օրինակ՝ Sn-ի կամ Cu-ի միջև, որը տեղադրված է ջրի մեջ, հայտնվում է գալվանական զույգ։ Էլեկտրոնների հոսքը գնում է ավելի ակտիվ մետաղից, որը գտնվում է ձախ լարումների շարքում (Re), դեպի պակաս ակտիվ մետաղը (Sn, Cu), և ավելի ակտիվ մետաղը ոչնչացվում է (կոռոզիայից):

Հենց դրա պատճառով է, որ երեսպատված մակերեսը ժանգոտում է։ պահածոներ(անագապատ երկաթ) խոնավ մթնոլորտում պահելու և անզգույշ վարվելու դեպքում (երկաթը արագ քայքայվում է նույնիսկ փոքր քերծվածքից հետո, ինչը թույլ է տալիս երկաթին շփվել խոնավության հետ): Ընդհակառակը, երկաթե դույլի ցինկապատ մակերեսը երկար չի ժանգոտում, քանի որ եթե անգամ քերծվածքներ կան, ապա ոչ թե երկաթն է քայքայում, այլ ցինկը (երկաթից ավելի ակտիվ մետաղ):

Տվյալ մետաղի կոռոզիոն դիմադրությունը մեծանում է, երբ այն պատված է ավելի ակտիվ մետաղով կամ երբ դրանք միաձուլվում են. օրինակ՝ երկաթը քրոմով պատելը կամ քրոմով երկաթի համաձուլվածք պատրաստելը վերացնում է երկաթի կոռոզիան։ քրոմապատ երկաթ և քրոմ պարունակող պողպատ ( չժանգոտվող պողպատ ) ունեն բարձր կոռոզիոն դիմադրություն: