Metali se jako razlikuju po svojoj kemijskoj aktivnosti. O kemijskoj aktivnosti metala može se grubo procijeniti prema njegovom položaju u.

Najaktivniji metali nalaze se na početku ovog reda (s lijeve strane), najneaktivniji - na kraju (s desne strane).
Reakcije s jednostavnim tvarima. Metali reagiraju s nemetalima stvarajući binarne spojeve. Uvjeti reakcije, a ponekad i njihovi produkti, jako se razlikuju za različite metale.
Na primjer, alkalijski metali aktivno reagiraju s kisikom (uključujući i zrak) na sobnoj temperaturi i stvaraju okside i perokside.

4Li + O 2 = 2 Li 2 O;
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

Metali srednje aktivnosti reagiraju s kisikom kada se zagrijavaju. U ovom slučaju nastaju oksidi:

2Mg + O 2 \u003d t 2MgO.

Neaktivni metali (na primjer, zlato, platina) ne reagiraju s kisikom i stoga praktički ne mijenjaju svoj sjaj u zraku.
Većina metala, kada se zagrijava sa sumpornim prahom, stvara odgovarajuće sulfide:

Reakcije sa složenim tvarima. Spojevi svih klasa reagiraju s metalima - oksidima (uključujući vodu), kiselinama, bazama i solima.
Aktivni metali burno reagiraju s vodom na sobnoj temperaturi:

2Li + 2H2O \u003d 2LiOH + H2;
Ba + 2H 2 O \u003d Ba (OH) 2 + H 2.

Površina metala kao što su magnezij i aluminij, na primjer, zaštićena je gustim filmom odgovarajućeg oksida. Time se sprječava reakcija s vodom. Međutim, ako se ovaj film ukloni ili se naruši njegov integritet, tada i ti metali aktivno reagiraju. Na primjer, magnezij u prahu reagira s vrućom vodom:

Mg + 2H 2 O \u003d 100 ° C Mg (OH) 2 + H 2.

Pri povišenim temperaturama s vodom reagiraju i manje aktivni metali: Zn, Fe, Mil itd. U tom slučaju nastaju odgovarajući oksidi. Na primjer, kada vodena para prolazi preko vrućih željeznih strugotina, dolazi do sljedeće reakcije:

3Fe + 4H 2 O \u003d t Fe 3 O 4 + 4H 2.

Metali u nizu aktivnosti do vodika reagiraju s kiselinama (osim HNO 3) pri čemu nastaju soli i vodik. Aktivni metali (K, Na, Ca, Mg) reagiraju s kiselim otopinama vrlo burno (velikom brzinom):

Ca + 2HCl \u003d CaCl2 + H2;
2Al + 3H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.

Neaktivni metali često su praktički netopljivi u kiselinama. To je zbog stvaranja filma netopljive soli na njihovoj površini. Na primjer, olovo, koje je u nizu aktivnosti do vodika, praktički se ne otapa u razrijeđenoj sumpornoj i klorovodičnoj kiselini zbog stvaranja filma netopljivih soli (PbSO 4 i PbCl 2) na svojoj površini.

Za glasanje vam je potreban JavaScript

Predavanje 11 Kemijska svojstva metali.

Međudjelovanje metala s jednostavnim oksidansima. Odnos metala prema vodi, vodenim otopinama kiselina, lužina i soli. Uloga oksidnog filma i produkata oksidacije. Međudjelovanje metala s dušičnom i koncentriranom sumpornom kiselinom.

Metali uključuju sve s-, d-, f-elemente, kao i p-elemente koji se nalaze u donjem dijelu periodni sustav od dijagonale povučene od bora do astatina. U jednostavne tvari U ovim elementima ostvaruje se metalna veza. Atomi metala imaju malo elektrona u vanjskoj elektronskoj ljusci, u količini od 1, 2 ili 3. Metali pokazuju elektropozitivna svojstva i imaju nisku elektronegativnost, manju od dva.

Metali su svojstveni karakteristike. To su čvrste tvari, teže od vode, s metalnim sjajem. Metali imaju visoku toplinsku i električnu vodljivost. Karakterizira ih emisija elektrona pod djelovanjem raznih vanjski utjecaji: izloženost svjetlu, kada se zagrije, kada se lomi (egzoelektronička emisija).

Glavna značajka metala je njihova sposobnost da predaju elektrone atomima i ionima drugih tvari. Metali su u velikoj većini slučajeva redukcijska sredstva. I to je njihovo karakteristično kemijsko svojstvo. Razmotrite omjer metala i tipičnih oksidacijskih sredstava, koji uključuju jednostavne tvari - nemetale, vodu, kiseline. Tablica 1 daje podatke o omjeru metala i jednostavnih oksidansa.

stol 1

Omjer metala i jednostavnih oksidansa

Svi metali reagiraju s fluorom. Izuzetak su aluminij, željezo, nikal, bakar, cink u nedostatku vlage. Ovi elementi, kada reagiraju s fluorom, u početku stvaraju fluoridne filmove koji štite metale od daljnje reakcije.

Pod istim uvjetima i razlozima, željezo se pasivizira u reakciji s klorom. U odnosu na kisik, ne svi, već samo određeni broj metala stvara guste zaštitne filmove oksida. Pri prelasku s fluora na dušik (tablica 1) oksidacijska aktivnost opada i stoga sve veći broj metala ne oksidira. Na primjer, samo litij i zemnoalkalijski metali reagiraju s dušikom.

Odnos metala prema vodi i vodenim otopinama oksidansa.

U vodenim otopinama redukcijska aktivnost metala karakterizirana je vrijednošću njegovog standardnog redoks potencijala. Iz cjelokupnog raspona standardnih redoks potencijala razlikuje se niz metalnih napona, što je navedeno u tablici 2.

tablica 2

Red naprezanja metala

Oksidator	Jednadžba elektrodnog procesa	Standardni potencijal elektrode φ 0, V	Reducirajuće sredstvo	Uvjetna aktivnost redukcijskih sredstava
Li+	Li + + e - = Li	-3,045	Li	Aktivan
Rb+	Rb + + e - = Rb	-2,925	Rb	Aktivan
K+	K + + e - = K	-2,925	K	Aktivan
Cs+	Cs + + e - = Cs	-2,923	Cs	Aktivan
Ca2+	Ca 2+ + 2e - = Ca	-2,866	ca	Aktivan
Na+	Na + + e - = Na	-2,714	Na	Aktivan
Mg2+	Mg 2+ +2 e - \u003d Mg	-2,363	mg	Aktivan
Al 3+	Al 3+ + 3e - = Al	-1,662	Al	Aktivan
Ti 2+	Ti 2+ + 2e - = Ti	-1,628	Ti	oženiti se aktivnost
Mn2+	Mn 2+ + 2e - = Mn	-1,180	Mn	oženiti se aktivnost
Cr2+	Cr 2+ + 2e - = Cr	-0,913	Kr	oženiti se aktivnost
H2O	2H 2 O+ 2e - \u003d H 2 + 2OH -	-0,826	H2, pH=14	oženiti se aktivnost
Zn2+	Zn 2+ + 2e - = Zn	-0,763	Zn	oženiti se aktivnost
Cr3+	Cr 3+ +3e - = Cr	-0,744	Kr	oženiti se aktivnost
Fe2+	Fe 2+ + e - \u003d Fe	-0,440	Fe	oženiti se aktivnost
H2O	2H 2 O + e - \u003d H 2 + 2OH -	-0,413	H2, pH=7	oženiti se aktivnost
CD 2+	Cd 2+ + 2e - = Cd	-0,403	CD	oženiti se aktivnost
CO2+	Co 2+ +2 e - \u003d Co	-0,227	co	oženiti se aktivnost
Ni2+	Ni 2+ + 2e - = Ni	-0,225	Ni	oženiti se aktivnost
sn 2+	Sn 2+ + 2e - = Sn	-0,136	s n	oženiti se aktivnost
Pb 2+	Pb 2+ + 2e - = Pb	-0,126	Pb	oženiti se aktivnost
Fe3+	Fe 3+ + 3e - \u003d Fe	-0,036	Fe	oženiti se aktivnost
H+	2H + + 2e - = H 2		H2, pH=0	oženiti se aktivnost
Bi 3+	Bi 3+ + 3e - = Bi	0,215	Dvo	Mali aktivni
Cu2+	Cu 2+ + 2e - = Cu	0,337	Cu	Mali aktivni
Cu+	Cu + + e - = Cu	0,521	Cu	Mali aktivni
Hg 2 2+	Hg 2 2+ + 2e - = Hg	0,788	Hg 2	Mali aktivni
Ag+	Ag + + e - = Ag	0,799	Ag	Mali aktivni
Hg2+	Hg 2+ + 2e - \u003d Hg	0,854	hg	Mali aktivni
Točka 2+	Pt 2+ + 2e - = Pt	1,2	Pt	Mali aktivni
Au 3+	Au 3+ + 3e - = Au	1,498	Au	Mali aktivni
Au +	Au++e-=Au	1,691	Au	Mali aktivni

U ovom nizu napona dane su i vrijednosti elektrodnih potencijala vodikove elektrode u kiselom (rN=0), neutralnom (rN=7), alkalnom (rN=14) mediju. Položaj određenog metala u nizu napona karakterizira njegovu sposobnost redoks interakcija u vodenim otopinama pod standardnim uvjetima. Metalni ioni su oksidansi, a metali redukciona sredstva. Što je metal dalje u nizu napona, to su njegovi ioni jači oksidans u vodenoj otopini. Što je metal bliže početku reda, to je redukcijsko sredstvo jače.

Metali se mogu međusobno istiskivati ​​iz otopina soli. Smjer reakcije određen je u ovom slučaju njihovim međusobnim položajem u nizu napona. Treba imati na umu da aktivni metali istiskuju vodik ne samo iz vode, već i iz bilo koje vodene otopine. Stoga se međusobno istiskivanje metala iz otopina njihovih soli događa samo u slučaju metala koji se nalaze u nizu napona nakon magnezija.

Svi metali podijeljeni su u tri uvjetne skupine, što se odražava u sljedećoj tablici.

Tablica 3

Uvjetna podjela metala

Interakcija s vodom. Oksidacijsko sredstvo u vodi je vodikov ion. Stoga se vodom mogu oksidirati samo oni metali čiji su standardni elektrodni potencijali manji od potencijala vodikovih iona u vodi. Ovisi o pH medija i je

φ \u003d -0,059 pH.

U neutralnom okruženju (rN=7) φ = -0,41 V. Priroda interakcije metala s vodom prikazana je u tablici 4.

Metali s početka niza, s potencijalom mnogo negativnijim od -0,41 V, istiskuju vodik iz vode. Ali već magnezij istiskuje vodik samo iz tople vode. Obično metali koji se nalaze između magnezija i olova ne istiskuju vodik iz vode. Na površini ovih metala stvaraju se oksidni filmovi koji imaju zaštitni učinak.

Tablica 4

Interakcija metala s vodom u neutralnom mediju

Međudjelovanje metala s klorovodičnom kiselinom.

Oksidacijsko sredstvo u klorovodičnoj kiselini je vodikov ion. Standardni elektrodni potencijal vodikovog iona je nula. Stoga svi aktivni metali i metali srednje aktivnosti moraju reagirati s kiselinom. Samo olovo pokazuje pasivizaciju.

Tablica 5

Međudjelovanje metala s klorovodičnom kiselinom

Bakar se može otopiti u vrlo koncentriranoj solnoj kiselini, unatoč činjenici da pripada nisko aktivnim metalima.

Interakcija metala sa sumpornom kiselinom odvija se različito i ovisi o njezinoj koncentraciji.

Reakcija metala s razrijeđenom sumpornom kiselinom. Interakcija s razrijeđenom sumpornom kiselinom provodi se na isti način kao i s klorovodičnom kiselinom.

Tablica 6

Reakcija metala s razrijeđenom sumpornom kiselinom

Razrijeđeno sumporne kiseline oksidira svojim vodikovim ionom. U interakciji je s onim metalima čiji su elektrodni potencijali niži od potencijala vodika. Olovo se ne otapa u sumpornoj kiselini u koncentraciji ispod 80%, budući da je sol PbSO 4 nastala tijekom interakcije olova sa sumpornom kiselinom netopljiva i stvara zaštitni film na površini metala.

Međudjelovanje metala s koncentriranom sumpornom kiselinom.

U koncentriranoj sumpornoj kiselini sumpor u oksidacijskom stanju +6 djeluje kao oksidacijsko sredstvo. Dio je sulfatnog iona SO 4 2-. Stoga koncentrirana kiselina oksidira sve metale čiji je standardni elektrodni potencijal manji od potencijala oksidirajućeg sredstva. Najveća vrijednost elektrodnog potencijala u elektrodnim procesima koji uključuju sulfatni ion kao oksidacijsko sredstvo je 0,36 V. Zbog toga neki nisko aktivni metali također reagiraju s koncentriranom sumpornom kiselinom.

Za metale srednje aktivnosti (Al, Fe) dolazi do pasivizacije zbog stvaranja gustih oksidnih filmova. Kositar se oksidira do četverovalentnog stanja uz stvaranje kositrenog (IV) sulfata:

Sn + 4 H 2 SO 4 (konc.) \u003d Sn (SO 4) 2 + 2 SO 2 + 2 H 2 O.

Tablica 7

Međudjelovanje metala s koncentriranom sumpornom kiselinom

Olovo oksidira u dvovalentno stanje uz stvaranje topljivog olovo hidrosulfata. Živa se otapa u vrućoj koncentriranoj sumpornoj kiselini pri čemu nastaju živin (I) i živin (II) sulfat. Čak se i srebro otapa u kipućoj koncentriranoj sumpornoj kiselini.

Treba imati na umu da što je metal aktivniji, to je dublji stupanj redukcije sumporne kiseline. S aktivnim metalima, kiselina se uglavnom reducira do sumporovodika, iako su prisutni i drugi proizvodi. Na primjer

Zn + 2H2SO4 \u003d ZnSO4 + SO2 + 2H2O;

3Zn + 4H2SO4 = 3ZnSO4 + S↓ + 4H2O;

4Zn + 5H 2 SO 4 \u003d 4ZnSO 4 \u003d 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O.

Međudjelovanje metala s razrijeđenom dušičnom kiselinom.

U dušičnoj kiselini dušik u oksidacijskom stanju +5 djeluje kao oksidacijsko sredstvo. Maksimalna vrijednost elektrodni potencijal za nitratni ion razrijeđene kiseline kao oksidacijsko sredstvo je 0,96 V. Zbog tako velike vrijednosti dušična kiselina je jače oksidacijsko sredstvo od sumporne kiseline. To je vidljivo iz činjenice da dušična kiselina oksidira srebro. Kiselina se reducira dublje, što je metal aktivniji i što je kiselina razrijeđenija.

Tablica 8

Reakcija metala s razrijeđenom dušičnom kiselinom

Međudjelovanje metala s koncentriranom dušičnom kiselinom.

Koncentrirana dušična kiselina obično se reducira u dušikov dioksid. Interakcija koncentrirane dušične kiseline s metalima prikazana je u tablici 9.

Koristeći kiselinu u nedostatku i bez miješanja, aktivni metali je reduciraju u dušik, a metali srednje aktivnosti u ugljikov monoksid.

Tablica 9

Međudjelovanje koncentrirane dušične kiseline s metalima

Međudjelovanje metala s otopinama alkalija.

Metali se ne mogu oksidirati alkalijama. To je zbog činjenice da su alkalijski metali jaki redukcijski agensi. Stoga su njihovi ioni najslabiji oksidansi i ne pokazuju oksidacijska svojstva u vodenim otopinama. Međutim, u prisutnosti lužina, oksidacijski učinak vode očituje se u većoj mjeri nego u njihovoj odsutnosti. Zbog toga se u alkalnim otopinama metali oksidiraju vodom u hidrokside i vodik. Ako su oksid i hidroksid amfoterni spojevi, tada će se otopiti u alkalnoj otopini. Kao rezultat toga, metali koji su pasivni u čistoj vodi snažno komuniciraju s alkalijskim otopinama.

Tablica 10

Međudjelovanje metala s otopinama alkalija

Proces otapanja prikazan je u obliku dvije faze: oksidacija metala vodom i otapanje hidroksida:

Zn + 2HOH \u003d Zn (OH) 2 ↓ + H 2;

Zn (OH) 2 ↓ + 2NaOH \u003d Na 2.

Svojstva metala.

1. Osnovna svojstva metala.

Svojstva metala dijele se na fizikalna, kemijska, mehanička i tehnološka.

Fizička svojstva uključuju: boju, specifičnu težinu, topljivost, električnu vodljivost, magnetska svojstva, toplinsku vodljivost, širenje pri zagrijavanju.

Na kemijske - oksidabilnost, topljivost i otpornost na koroziju.

Na mehaničke - čvrstoća, tvrdoća, elastičnost, viskoznost, plastičnost.

Na tehnološke - prokaljivost, fluidnost, savitljivost, zavarljivost, obradivost.

1. Fizička i kemijska svojstva.

Boja. Metali su neprozirni, tj. ne propuštaju svjetlo, a u tom reflektiranom svjetlu svaki metal ima svoju posebnu nijansu – boju.

Od tehničkih metala obojeni su samo bakar (crveno) i njegove legure. Boja ostalih metala kreće se od čelično sive do srebrno bijele. Najtanji slojevi oksida na površini metalnih proizvoda daju im dodatne boje.

Specifična gravitacija. Težina jednog kubnog centimetra tvari, izražena u gramima, naziva se specifična težina.

Prema specifičnoj težini razlikuju se laki i teški metali. Od tehničkih metala magnezij je najlakši (specifična težina 1,74), najteži je volfram (specifična težina 19,3). Specifična težina metala u određenoj mjeri ovisi o načinu njihove proizvodnje i obrade.

Topljivost. Sposobnost prijelaza iz krutog u tekuće stanje zagrijavanjem je najvažnije svojstvo metala. Svi metali zagrijavanjem prelaze iz krutog stanja u tekuće stanje, a hlađenjem rastaljenog metala iz tekućeg stanja u čvrsto stanje. Talište tehničkih legura nema jedno određeno talište, već raspon temperatura, ponekad prilično značajan.

Električna provodljivost. Vodljivost je prijenos električne energije slobodnim elektronima. Električna vodljivost metala tisućama je puta veća od električne vodljivosti nemetalnih tijela. S porastom temperature električna vodljivost metala opada, a sniženjem temperature raste. Kada se približava apsolutnoj nuli (- 273 0 C), električna vodljivost metala kreće se neograničeno od +232 0 (kositar) do 3370 0 (volfram). Većina se povećava (otpor pada blizu nule).

Električna vodljivost legura uvijek je niža od električne vodljivosti jedne od komponenti koje čine legure.

Magnetska svojstva. Samo su tri metala jasno magnetična (feromagnetična): željezo, nikal i kobalt, kao i neke njihove legure. Kada se zagriju na određene temperature, ti metali također gube svoja magnetska svojstva. Neke legure željeza nisu feromagnetske čak ni na sobnoj temperaturi. Svi ostali metali dijele se na paramagnetične (koje privlače magneti) i dijamagnetične (koje magneti odbijaju).

Toplinska vodljivost. Toplinska vodljivost je prijenos topline u tijelu s toplijeg mjesta na manje zagrijano mjesto bez vidljivog pomicanja čestica tog tijela. Visoka toplinska vodljivost metala omogućuje im brzo i ravnomjerno zagrijavanje i hlađenje.

Od tehničkih metala najveću toplinsku vodljivost ima bakar. Toplinska vodljivost željeza znatno je niža, a toplinska vodljivost čelika varira ovisno o sadržaju komponenti u njemu. Porastom temperature toplinska vodljivost opada, a sniženjem temperature raste.

Toplinski kapacitet. Toplinski kapacitet je količina topline potrebna da se temperatura tijela povisi za 10.

Specifični toplinski kapacitet tvari je količina topline u kilogramima – kalorijama, koju je potrebno priopćiti 1 kg tvari da bi se njezina temperatura povisila za 10.

Specifični toplinski kapacitet metala u usporedbi s drugim tvarima je mali, što ih čini relativno lakim zagrijati na visoke temperature.

Ekspanzija pri zagrijavanju. Omjer prirasta duljine tijela kada se zagrije za 1 0 prema njegovoj prvobitnoj duljini naziva se koeficijent linearnog širenja. Za različite metale koeficijent linearnog širenja jako varira. Na primjer, volfram ima linearni koeficijent širenja 4,0·10 -6 , a olovo 29,5 ·10 -6 .

Otpornost na koroziju. Korozija je uništavanje metala zbog njegove kemijske ili elektrokemijske interakcije s vanjsko okruženje. Primjer korozije je hrđanje željeza.

Visoka otpornost na koroziju (otpornost na koroziju) je važno prirodno svojstvo nekih metala: platine, zlata i srebra, zbog čega se nazivaju plemenitim. Nikal i drugi obojeni metali također su dobro otporni na koroziju. Željezni metali korodiraju jače i brže od obojenih metala.

2. Mehanička svojstva.

Snaga.Čvrstoća metala je njegova sposobnost da se odupre djelovanju vanjskih sila bez kolapsa.

Tvrdoća. Tvrdoća je sposobnost tijela da se odupre prodiranju drugog, čvršćeg tijela u njega.

Elastičnost. Elastičnost metala je njegovo svojstvo da povrati svoj oblik nakon prestanka djelovanja vanjskih sila koje su uzrokovale promjenu oblika (deformaciju).

Viskoznost.Žilavost je sposobnost metala da se odupre brzo rastućim (udarnim) vanjskim silama. Viskoznost je svojstvo suprotno od krtosti.

Plastični. Plastičnost je svojstvo metala da se pod djelovanjem vanjskih sila deformira bez razaranja i zadrži novi oblik nakon prestanka vlasti. Plastičnost je svojstvo koje je suprotno od elastičnosti.

U tablici. 1 prikazana su svojstva tehničkih metala.

Stol 1.

Svojstva tehničkih metala.

ime metala	Specifična težina (gustoća) g \ cm 3	Talište 0 S	Tvrdoća po Brinellu	Vlačna čvrstoća (vlačna čvrstoća) kg \ mm 2	Relativno proširenje %	Relativna kontrakcija poprečnog presjeka %
Aluminij Volfram Željezo Kobalt Magnezij Mangan Bakar nikal Kositar voditi Krom Cinkov	2,7 19,3 7,87 8,9 1,74 7,44 8,84 8,9 7,3 11,34 7,14 7,14	658 3370 1530 1490 651 1242 1083 1452 232 327 1550 419	20-37 160 50 125 25 20 35 60 5-10 4-6 108 30-42	8-11 110 25-33 70 17-20 Krhko 22 40-50 2-4 1,8 Krhko 11,3-15	40 - 21-55 3 15 Krhko 60 40 40 50 Krhko 5-20	85 - 68-55 - 20 Krhko 75 70 74 100 Krhko -

3. Značaj svojstava metala.

Mehanička svojstva. Prvi uvjet za bilo koji proizvod je dovoljna čvrstoća.

Metali imaju veću čvrstoću u odnosu na druge materijale, pa su opterećeni dijelovi strojeva, mehanizama i konstrukcija najčešće izrađeni od metala.

Mnogi proizvodi, osim opće čvrstoće, moraju imati i posebna svojstva karakteristična za rad ovog proizvoda. Na primjer, alati za rezanje moraju imati visoku tvrdoću. Za izradu ostalih reznih alata koriste se alatni čelici i legure.

Za proizvodnju opruga i opruga koriste se posebni čelici i legure visoke elastičnosti.

Duktilni metali se koriste u slučajevima kada su dijelovi tijekom rada izloženi udarnom opterećenju.

Plastičnost metala omogućuje njihovu obradu pritiskom (kovanje, valjanje).

fizička svojstva. U izradi zrakoplova, automobila i kočija težina dijelova često je najvažnija karakteristika, pa su aluminijske, a posebno legure magnezija ovdje nezamjenjive. Specifična čvrstoća (omjer vlačne čvrstoće i specifične težine) za neke legure, kao što je aluminij, veća je nego za meki čelik.

Topljivost koristi se za dobivanje odljevaka ulijevanjem rastaljenog metala u kalupe. Metali s niskim talištem (kao što je olovo) koriste se kao medij za kaljenje čelika. Neke složene legure su tako niske temperature melting koji se topi u Vruća voda. Takve se legure koriste za lijevanje tiskovnih matrica, u uređajima koji služe za zaštitu od požara.

Metali s visokim električna provodljivost(bakar, aluminij) koriste se u elektrotehnici, za izgradnju dalekovoda, a legure s visokim električnim otporom - za žarulje sa žarnom niti, električne grijalice.

Magnetska svojstva metali imaju primarnu ulogu u elektrotehnici (dinamo, motori, transformatori), za komunikacijske uređaje (telefonski i telegrafski aparati) te se koriste u mnogim drugim vrstama strojeva i uređaja.

Toplinska vodljivost metala omogućuje proizvodnju njihovih fizičkih svojstava. Toplinska vodljivost također se koristi u proizvodnji lemljenja i zavarivanja metala.

Neke metalne legure imaju koeficijent linearnog širenja, blizu nule; takve se legure koriste za proizvodnju preciznih instrumenata, radio cijevi. Širenje metala mora se uzeti u obzir pri izgradnji dugih konstrukcija kao što su mostovi. Također treba imati na umu da se dva dijela izrađena od metala s različitim koeficijentima širenja i međusobno pričvršćena mogu saviti, pa čak i slomiti kada se zagriju.

Kemijska svojstva. Otpornost na koroziju posebno je važna za proizvode koji rade u visokooksidirajućim sredinama (rešetke, dijelovi kemijskih strojeva i uređaja). Za postizanje visoke otpornosti na koroziju proizvode se posebni nehrđajući čelici, otporni na kiseline i toplinu, a koriste se i zaštitni premazi.

MEĐUSOBNO DJELOVANJE METALA S NEMETALIMA

Nemetali pokazuju oksidacijska svojstva u reakcijama s metalima, prihvaćaju elektrone od njih i obnavljaju se.

Interakcija s halogenima

Halogeni (F2, Cl2, Br2, I2 ) jaka su oksidacijska sredstva, stoga svi metali s njima stupaju u interakciju pod normalnim uvjetima:

2Me+ n Hal 2 → 2 MeHal n

Produkt ove reakcije je sol metalnog halida ( MeF n -fluorid, MeCl n -klorid, MeBr n -bromid, MeI n -jodid). U interakciji s metalom, halogen se reducira na najniže oksidacijsko stanje (-1), injednak oksidacijskom stupnju metala.

Brzina reakcije ovisi o kemijskoj aktivnosti metala i halogena. Oksidativna aktivnost halogena opada u skupini od vrha prema dolje (od F do I ).

Interakcija s kisikom

Kisik oksidira gotovo sve metale (osim Ag, Au, Pt ), što rezultira stvaranjem oksida Ja 2 O n .

aktivni metali lako komuniciraju s atmosferskim kisikom u normalnim uvjetima.

2 Mg + O 2 → 2 MgO (sa bljeskom)

Metali srednje aktivnosti također reagiraju s kisikom na običnoj temperaturi. Ali brzina takve reakcije znatno je niža nego uz sudjelovanje aktivnih metala.

Neaktivni metali zagrijavanjem oksidira kisikom (izgaranje u kisiku).

oksidi Kemijska svojstva metala mogu se podijeliti u tri skupine:

1. Bazični oksidi ( Na 2 O, CaO, Fe II O, Mn II O, Cu I O itd.) tvore metali u niskim stupnjevima oksidacije (+1, +2, u pravilu ispod +4). Bazični oksidi u interakciji s kiselim oksidima i kiselinama stvaraju soli:

CaO + CO 2 → CaCO 3

CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

2. Kiselinski oksidi ( Cr VI O 3 , Fe VI O 3 , Mn VI O 3 , Mn 2 VII O 7 itd.) tvore metali u visokim oksidacijskim stanjima (u pravilu iznad +4). Kiselinski oksidi u interakciji s bazičnim oksidima i bazama stvaraju soli:

FeO 3 + K 2 O → K 2 FeO 4

CrO 3 + 2KOH → K 2 CrO 4 + H 2 O

3. Amfoterni oksidi ( BeO, Al 2 O 3, ZnO, SnO, MnO 2, Cr 2 O 3, PbO, PbO 2 itd.) imaju dvostruku prirodu i mogu djelovati i s kiselinama i s bazama:

Cr 2 O 3 + 3H 2 SO 4 → Cr 2 (SO 4) + 3H 2 O

Cr 2 O 3 + 6NaOH → 2Na 3

Interakcija sa sumporom

Svi metali stupaju u interakciju sa sumporom (osim Au ), stvarajući soli - sulfide Ja 2 S n . U tom slučaju sumpor se reducira do oksidacijskog stanja "-2". platina ( Pt ) stupa u interakciju sa sumporom samo u fino usitnjenom stanju. alkalijski metali, i Ca i Mg reagiraju sa sumporom pri zagrijavanju uz eksploziju. Zn, Al (prah) i Mg u reakciji sa sumporom dati bljesak. U smjeru s lijeva na desno u nizu aktivnosti brzina interakcije metala sa sumporom opada.

Interakcija s vodikom

S vodikom neki aktivni metali tvore spojeve - hidride:

2 Na + H 2 → 2 NaH

U tim spojevima vodik je u svom rijetkom oksidacijskom stanju "-1".

E.A. Nudnova, M.V. Andrijuhova

Kemijska svojstva metala: međudjelovanje s kisikom, halogenima, sumporom i odnos prema vodi, kiselinama, solima.

Kemijska svojstva metala posljedica su sposobnosti njihovih atoma da lako predaju elektrone s vanjske energetske razine, pretvarajući se u pozitivno nabijene ione. Stoga u kemijskim reakcijama metali djeluju kao energetski redukcijski agensi. Ovo je njihovo glavno zajedničko kemijsko svojstvo.

Sposobnost davanja elektrona u atomima pojedinih metalnih elemenata je različita. Što metal lakše predaje svoje elektrone, to je aktivniji i snažnije reagira s drugim tvarima. Na temelju istraživanja svi su metali poredani u niz prema opadajućoj aktivnosti. Ovu seriju prvi je predložio izvanredni znanstvenik N. N. Beketov. Takav niz aktivnosti metala naziva se i niz pomaka metala ili elektrokemijski niz metalnih napona. Ovako izgleda:

Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H2, Cu, Hg, Ag, Rt, Au

Koristeći ovu seriju, možete saznati koji je metal aktivan od drugog. Ova serija sadrži vodik, koji nije metal. Njegova vidljiva svojstva uzeta su za usporedbu kao neka vrsta nule.

Imajući svojstva redukcijskih sredstava, metali reagiraju s različitim oksidansima, prvenstveno s nemetalima. Metali reagiraju s kisikom pod normalnim uvjetima ili kada se zagrijavaju da bi formirali okside, na primjer:

2Mg0 + O02 = 2Mg+2O-2

U ovoj reakciji atomi magnezija se oksidiraju, a atomi kisika reduciraju. Plemeniti metali na kraju reda reagiraju s kisikom. Aktivno se javljaju reakcije s halogenima, na primjer, izgaranje bakra u kloru:

Cu0 + Cl02 = Cu+2Cl-2

Reakcije sa sumporom najčešće se događaju pri zagrijavanju, npr.

Fe0 + S0 = Fe+2S-2

Aktivni metali u nizu aktivnosti metala u Mg reagiraju s vodom stvarajući lužine i vodik:

2Na0 + 2H+2O → 2Na+OH + H02

Metali srednje aktivnosti od Al do H2 reagiraju s vodom pod težim uvjetima i tvore okside i vodik:

Pb0 + H+2O Kemijska svojstva metala: interakcija s kisikom Pb+2O + H02.

Sposobnost metala da reagira s kiselinama i solima u otopini također ovisi o njegovom položaju u nizu istiskivanja metala. Metali lijevo od vodika u nizu istiskivanja metala obično istiskuju (reduciraju) vodik iz razrijeđenih kiselina, a metali desno od vodika ga ne istiskuju. Dakle, cink i magnezij reagiraju s kiselim otopinama, oslobađajući vodik i stvarajući soli, dok bakar ne reagira.

Mg0 + 2H+Cl → Mg+2Cl2 + H02

Zn0 + H+2SO4 → Zn+2SO4 + H02.

Atomi metala u tim su reakcijama redukcijska sredstva, a vodikovi ioni oksidirajuća sredstva.

Metali reagiraju sa solima u vodenim otopinama. Aktivni metali istiskuju manje aktivne metale iz sastava soli. To se može odrediti iz serije aktivnosti metala. Produkti reakcije su nova sol i novi metal. Dakle, ako se željezna ploča uroni u otopinu bakrenog (II) sulfata, nakon nekog vremena bakar će se na njoj istaknuti u obliku crvene prevlake:

Fe0 + Cu+2SO4 → Fe+2SO4 + Cu0 .

Ali ako se srebrna ploča uroni u otopinu bakrova (II) sulfata, neće doći do reakcije:

Ag + CuSO4 ≠ .

Za izvođenje takvih reakcija ne treba uzimati previše aktivne metale (od litija do natrija), koji mogu reagirati s vodom.

Stoga metali mogu reagirati s nemetalima, vodom, kiselinama i solima. U svim tim slučajevima metali su oksidirani i redukcijski su agensi. Za predviđanje toka kemijske reakcije uz sudjelovanje metala treba koristiti niz pomaka metala.