Metalele diferă foarte mult în activitatea lor chimică. Activitatea chimică a unui metal poate fi apreciată aproximativ după poziția sa în.

Cele mai active metale sunt situate la începutul acestui rând (în stânga), cele mai inactive - la sfârșit (în dreapta).
Reacții cu substanțe simple. Metalele reacţionează cu nemetale pentru a forma compuşi binari. Condițiile de reacție și uneori produsele lor variază foarte mult pentru diferite metale.
De exemplu, metalele alcaline reacţionează activ cu oxigenul (inclusiv în aer) la temperatura camerei pentru a forma oxizi şi peroxizi.

4Li + O2 = 2Li2O;
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

Metalele cu activitate intermediară reacţionează cu oxigenul când sunt încălzite. În acest caz, se formează oxizi:

2Mg + O 2 \u003d t 2MgO.

Metalele inactive (de exemplu, aurul, platina) nu reacționează cu oxigenul și, prin urmare, practic nu își schimbă strălucirea în aer.
Majoritatea metalelor, atunci când sunt încălzite cu pulbere de sulf, formează sulfurile corespunzătoare:

Reacții cu substanțe complexe. Compușii din toate clasele reacționează cu metale - oxizi (inclusiv apa), acizi, baze și săruri.
Metalele active reacţionează violent cu apa la temperatura camerei:

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

Suprafața metalelor precum magneziul și aluminiul, de exemplu, este protejată de o peliculă densă a oxidului respectiv. Acest lucru previne reacția cu apa. Cu toate acestea, dacă această peliculă este îndepărtată sau integritatea sa este încălcată, atunci și aceste metale reacționează activ. De exemplu, magneziul sub formă de pulbere reacționează cu apa fierbinte:

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

La temperaturi ridicate, metalele mai puțin active reacționează și cu apa: Zn, Fe, Mil etc. În acest caz, se formează oxizii corespunzători. De exemplu, atunci când vaporii de apă sunt trecuți peste așchii fierbinți de fier, are loc următoarea reacție:

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

Metalele din seria de activitate până la hidrogen reacționează cu acizii (cu excepția HNO3) pentru a forma săruri și hidrogen. Metalele active (K, Na, Ca, Mg) reacţionează foarte violent cu soluţiile acide (la viteză mare):

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

Metalele inactive sunt adesea practic insolubile în acizi. Acest lucru se datorează formării unei pelicule de sare insolubilă pe suprafața lor. De exemplu, plumbul, care se află în seria de activitate până la hidrogen, practic nu se dizolvă în acizi sulfuric și clorhidric diluați din cauza formării unei pelicule de săruri insolubile (PbSO4 și PbCl2) pe suprafața sa.

Aveți nevoie de JavaScript activat pentru a vota

Cursul 11 Proprietăți chimice metale.

Interacțiunea metalelor cu agenți oxidanți simpli. Raportul dintre metale și apă, soluții apoase de acizi, alcaline și săruri. Rolul peliculei de oxid și al produselor de oxidare. Interacțiunea metalelor cu acizii azotic și sulfuric concentrat.

Metalele includ toate elementele s-, d-, f, precum și elementele p situate în partea inferioară sistem periodic din diagonala trasa de la bor la astatin. LA substanțe simpleÎn aceste elemente se realizează o legătură metalică. Atomii de metal au puțini electroni în învelișul exterior de electroni, în cantitate de 1, 2 sau 3. Metalele prezintă proprietăți electropozitive și au electronegativitate scăzută, mai puțin de două.

Metalele sunt inerente caracteristici. Acestea sunt solide, mai grele decât apa, cu un luciu metalic. Metalele au o conductivitate termică și electrică ridicată. Ele se caracterizează prin emisia de electroni sub acțiunea diferitelor influente externe: expunere la lumina, la incalzire, la spart (emisie exoelectronica).

Principala caracteristică a metalelor este capacitatea lor de a dona electroni atomilor și ionilor altor substanțe. Metalele sunt agenți reducători în marea majoritate a cazurilor. Și aceasta este proprietatea lor chimică caracteristică. Luați în considerare raportul dintre metale și agenții oxidanți tipici, care includ substanțe simple - nemetale, apă, acizi. Tabelul 1 oferă informații despre raportul dintre metale și agenți oxidanți simpli.

tabelul 1

Raportul dintre metale și agenți oxidanți simpli

Toate metalele reacţionează cu fluorul. Excepțiile sunt aluminiul, fierul, nichelul, cuprul, zincul în absența umidității. Aceste elemente, atunci când reacţionează cu fluor, formează iniţial pelicule de fluor care protejează metalele de reacţii ulterioare.

În aceleași condiții și motive, fierul este pasivizat în reacție cu clorul. În ceea ce privește oxigenul, nu toate, ci doar o serie de metale formează pelicule protectoare dense de oxizi. La trecerea de la fluor la azot (tabelul 1), activitatea oxidantă scade și, prin urmare, un număr tot mai mare de metale nu sunt oxidate. De exemplu, doar litiul și metalele alcalino-pământoase reacţionează cu azotul.

Raportul dintre metale și apă și soluții apoase de agenți oxidanți.

În soluțiile apoase, activitatea reducătoare a unui metal este caracterizată de valoarea potențialului său redox standard. Din întreaga gamă de potențiale redox standard, se distinge o serie de tensiuni metalice, care este indicată în tabelul 2.

masa 2

Metale de stres pe rând

Oxidant	Ecuația procesului electrodului	Potențial electrod standard φ 0, V	Agent de reducere	Activitatea condiționată a agenților reducători
Li +	Li + + e - = Li	-3,045	Li	Activ
Rb+	Rb + + e - = Rb	-2,925	Rb	Activ
K+	K ++ e - = K	-2,925	K	Activ
Cs+	Cs + + e - = Cs	-2,923	Cs	Activ
Ca2+	Ca 2+ + 2e - = Ca	-2,866	Ca	Activ
Na+	Na + + e - = Na	-2,714	N / A	Activ
Mg2+	Mg 2+ +2 e - \u003d Mg	-2,363	mg	Activ
Al 3+	Al 3+ + 3e - = Al	-1,662	Al	Activ
Ti 2+	Ti 2+ + 2e - = Ti	-1,628	Ti	mier activitate
Mn2+	Mn 2+ + 2e - = Mn	-1,180	Mn	mier activitate
Cr2+	Cr 2+ + 2e - = Cr	-0,913	Cr	mier activitate
H2O	2H 2 O+ 2e - \u003d H 2 + 2OH -	-0,826	H2, pH=14	mier activitate
Zn2+	Zn 2+ + 2e - = Zn	-0,763	Zn	mier activitate
Cr3+	Cr 3+ +3e - = Cr	-0,744	Cr	mier activitate
Fe2+	Fe 2+ + e - \u003d Fe	-0,440	Fe	mier activitate
H2O	2H 2 O + e - \u003d H 2 + 2OH -	-0,413	H2, pH=7	mier activitate
CD 2+	Cd 2+ + 2e - = Cd	-0,403	CD	mier activitate
Co2+	Co 2+ +2 e - \u003d Co	-0,227	co	mier activitate
Ni2+	Ni 2+ + 2e - = Ni	-0,225	Ni	mier activitate
sn 2+	Sn 2+ + 2e - = Sn	-0,136	sn	mier activitate
Pb 2+	Pb 2+ + 2e - = Pb	-0,126	Pb	mier activitate
Fe3+	Fe 3+ + 3e - \u003d Fe	-0,036	Fe	mier activitate
H+	2H + + 2e - =H2		H2, pH=0	mier activitate
Bi 3+	Bi 3+ + 3e - = Bi	0,215	Bi	Mic activ
Cu2+	Cu 2+ + 2e - = Cu	0,337	Cu	Mic activ
Cu+	Cu ++ e - = Cu	0,521	Cu	Mic activ
Hg 2 2+	Hg 2 2+ + 2e - = Hg	0,788	Hg 2	Mic activ
Ag+	Ag ++ e - = Ag	0,799	Ag	Mic activ
Hg2+	Hg 2+ + 2e - \u003d Hg	0,854	hg	Mic activ
Pt 2+	Pt 2+ + 2e - = Pt	1,2	Pt	Mic activ
Au 3+	Au 3+ + 3e - = Au	1,498	Au	Mic activ
Au +	Au++e-=Au	1,691	Au	Mic activ

În această serie de tensiuni, sunt date și valorile potențialelor electrodului electrodului de hidrogen în medii acide (рН=0), neutre (рН=7), alcaline (рН=14). Poziția unui anumit metal într-o serie de solicitări caracterizează capacitatea sa de a interacțiunilor redox în soluții apoase în condiții standard. Ionii metalici sunt agenți oxidanți, iar metalele sunt agenți reducători. Cu cât metalul se află mai departe în seria tensiunilor, cu atât agentul de oxidare într-o soluție apoasă este mai puternic ionii săi. Cu cât metalul este mai aproape de începutul rândului, cu atât agentul reducător este mai puternic.

Metalele sunt capabile să se înlocuiască între ele din soluțiile sărate. Direcția reacției este determinată în acest caz de poziția lor reciprocă în seria tensiunilor. Trebuie avut în vedere faptul că metalele active înlocuiesc hidrogenul nu numai din apă, ci și din orice soluție apoasă. Prin urmare, deplasarea reciprocă a metalelor din soluțiile sărurilor lor are loc numai în cazul metalelor situate în seria tensiunilor după magneziu.

Toate metalele sunt împărțite în trei grupuri condiționate, ceea ce este reflectat în tabelul următor.

Tabelul 3

Împărțirea condiționată a metalelor

Interacțiunea cu apa. Agentul de oxidare din apă este ionul de hidrogen. Prin urmare, numai acele metale pot fi oxidate de apă, ale căror potențiale standard ale electrodului sunt mai mici decât potențialul ionilor de hidrogen din apă. Depinde de pH-ul mediului și este

φ \u003d -0,059 pH.

Într-un mediu neutru (рН=7) φ = -0,41 V. Natura interacțiunii metalelor cu apa este prezentată în Tabelul 4.

Metalele de la începutul seriei, având un potențial mult mai negativ decât -0,41 V, înlocuiesc hidrogenul din apă. Dar deja magneziul înlocuiește hidrogenul doar din apa fierbinte. În mod normal, metalele situate între magneziu și plumb nu înlocuiesc hidrogenul din apă. Pe suprafața acestor metale se formează pelicule de oxid, care au un efect protector.

Tabelul 4

Interacțiunea metalelor cu apa într-un mediu neutru

Interacțiunea metalelor cu acidul clorhidric.

Agentul de oxidare din acidul clorhidric este ionul de hidrogen. Potențialul standard al electrodului unui ion de hidrogen este zero. Prin urmare, toate metalele active și metalele cu activitate intermediară trebuie să reacționeze cu acidul. Doar plumbul prezintă pasivare.

Tabelul 5

Interacțiunea metalelor cu acidul clorhidric

Cuprul poate fi dizolvat în acid clorhidric foarte concentrat, în ciuda faptului că aparține metalelor cu activitate scăzută.

Interacțiunea metalelor cu acidul sulfuric are loc diferit și depinde de concentrația acestuia.

Reacția metalelor cu acid sulfuric diluat. Interacțiunea cu acidul sulfuric diluat se realizează în același mod ca și cu acidul clorhidric.

Tabelul 6

Reacția metalelor cu acid sulfuric diluat

Diluat acid sulfuric se oxidează cu ionul său de hidrogen. Interacționează cu acele metale ale căror potențiale ale electrodului sunt mai mici decât cele ale hidrogenului. Plumbul nu se dizolvă în acid sulfuric la o concentrație sub 80%, deoarece sarea PbSO4 formată în timpul interacțiunii plumbului cu acidul sulfuric este insolubilă și creează o peliculă protectoare pe suprafața metalului.

Interacțiunea metalelor cu acidul sulfuric concentrat.

În acidul sulfuric concentrat, sulful în starea de oxidare +6 acționează ca un agent de oxidare. Face parte din ionul sulfat SO 4 2-. Prin urmare, acidul concentrat oxidează toate metalele al căror potențial standard al electrodului este mai mic decât cel al agentului de oxidare. Cea mai mare valoare a potențialului electrodului în procesele cu electrozi care implică ionul sulfat ca agent oxidant este de 0,36 V. Ca urmare, unele metale cu activitate scăzută reacţionează și cu acidul sulfuric concentrat.

Pentru metalele cu activitate medie (Al, Fe), pasivarea are loc datorită formării de pelicule dense de oxid. Staniul este oxidat la starea tetravalentă cu formarea sulfatului de staniu (IV):

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

Tabelul 7

Interacțiunea metalelor cu acidul sulfuric concentrat

Plumbul se oxidează la starea divalentă cu formarea de hidrosulfat de plumb solubil. Mercurul se dizolvă în acid sulfuric concentrat fierbinte pentru a forma mercur (I) și sulfați de mercur (II). Chiar și argintul se dizolvă în acid sulfuric concentrat la fierbere.

Trebuie avut în vedere că, cu cât metalul este mai activ, cu atât este mai profund gradul de reducere a acidului sulfuric. Cu metale active, acidul este redus în principal la hidrogen sulfurat, deși sunt prezenți și alți produse. De exemplu

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

3Zn + 4H2S04 = 3ZnS04 + S↓ + 4H20;

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

Interacțiunea metalelor cu acidul azotic diluat.

În acidul azotic, azotul în starea de oxidare +5 acționează ca un agent de oxidare. Valoare maximă potențialul electrodului pentru ionul nitrat al unui acid diluat ca agent oxidant este de 0,96 V. Datorită unei valori atât de mari, acidul azotic este un agent oxidant mai puternic decât acidul sulfuric. Acest lucru este evident din faptul că acidul azotic oxidează argintul. Acidul este redus cu cât este mai adânc, cu atât metalul este mai activ și acidul este mai diluat.

Tabelul 8

Reacția metalelor cu acidul azotic diluat

Interacțiunea metalelor cu acidul azotic concentrat.

Acidul azotic concentrat este de obicei redus la dioxid de azot. Interacțiunea acidului azotic concentrat cu metalele este prezentată în tabelul 9.

Când se utilizează acid în deficiență și fără agitare, metalele active îl reduc la azot, iar metalele cu activitate medie la monoxid de carbon.

Tabelul 9

Interacțiunea acidului azotic concentrat cu metalele

Interacțiunea metalelor cu soluțiile alcaline.

Metalele nu pot fi oxidate de alcalii. Acest lucru se datorează faptului că metalele alcaline sunt agenți reducători puternici. Prin urmare, ionii lor sunt cei mai slabi agenți de oxidare și nu prezintă proprietăți oxidante în soluții apoase. Cu toate acestea, în prezența alcalinelor, efectul oxidant al apei se manifestă într-o măsură mai mare decât în ​​absența acestora. Din acest motiv, în soluțiile alcaline, metalele sunt oxidate de apă pentru a forma hidroxizi și hidrogen. Dacă oxidul și hidroxidul sunt compuși amfoteri, atunci se vor dizolva într-o soluție alcalină. Ca rezultat, metalele care sunt pasive în apa pură interacționează puternic cu soluțiile alcaline.

Tabelul 10

Interacțiunea metalelor cu soluțiile alcaline

Procesul de dizolvare este prezentat sub forma a doua etape: oxidarea metalului cu apa si dizolvarea hidroxidului:

Zn + 2HOH \u003d Zn (OH) 2 ↓ + H 2;

Zn (OH) 2 ↓ + 2NaOH \u003d Na 2.

Proprietățile metalelor.

1. Proprietăţile de bază ale metalelor.

Proprietățile metalelor sunt împărțite în fizice, chimice, mecanice și tehnologice.

Proprietățile fizice includ: culoare, greutate specifică, fuzibilitate, conductivitate electrică, proprietăți magnetice, conductivitate termică, expansiune la încălzire.

La substanțe chimice - oxidabilitate, solubilitate și rezistență la coroziune.

La mecanică - rezistență, duritate, elasticitate, vâscozitate, plasticitate.

La tehnologic - călibilitate, fluiditate, maleabilitate, sudabilitate, prelucrabilitate.

1. Proprietăți fizice și chimice.

Culoare. Metalele sunt opace, adică nu lăsați lumina să treacă, iar în această lumină reflectată, fiecare metal are propria sa nuanță specială - culoare.

Dintre metalele tehnice, doar cuprul (roșu) și aliajele sale sunt colorate. Culoarea altor metale variază de la gri de oțel la alb argintiu. Cele mai subțiri pelicule de oxizi de pe suprafața produselor metalice le conferă culori suplimentare.

Gravitație specifică. Greutatea unui centimetru cub dintr-o substanță, exprimată în grame, se numește greutate specifică.

După greutatea specifică, se disting metalele ușoare și metalele grele. Dintre metalele tehnice, magneziul este cel mai ușor (gravitate specifică 1,74), cel mai greu este wolfram (gravitate specifică 19,3). Greutatea specifică a metalelor depinde într-o oarecare măsură de modul în care sunt produse și prelucrate.

Fuzibilitatea. Abilitatea de a trece de la o stare solidă la una lichidă atunci când este încălzită este cea mai importantă proprietate a metalelor. Când sunt încălzite, toate metalele trec de la starea solidă la starea lichidă, iar când un metal topit este răcit, de la starea lichidă la starea solidă. Punctul de topire al aliajelor tehnice nu are un punct de topire specific, ci o gamă de temperaturi, uneori destul de semnificativă.

Conductivitate electrică. Conductibilitatea este transferul de energie electrică de către electroni liberi. Conductivitatea electrică a metalelor este de mii de ori mai mare decât conductivitatea electrică a corpurilor nemetalice. Pe măsură ce temperatura crește, conductivitatea electrică a metalelor scade, iar pe măsură ce temperatura scade, aceasta crește. Când se apropie de zero absolut (-273 0 С), conductivitatea electrică a metalelor variază de la +232 0 (staniu) la 3370 0 (tungsten) pe o perioadă nedeterminată. Majoritatea crește (rezistența scade aproape de zero).

Conductivitatea electrică a aliajelor este întotdeauna mai mică decât conductivitatea electrică a uneia dintre componentele care compun aliajele.

Proprietăți magnetice. Doar trei metale sunt clar magnetice (feromagnetice): fier, nichel și cobalt, precum și unele dintre aliajele lor. Când sunt încălzite la anumite temperaturi, aceste metale își pierd și proprietățile magnetice. Unele aliaje de fier nu sunt feromagnetice chiar și la temperatura camerei. Toate celelalte metale sunt împărțite în paramagnetice (atrase de magneți) și diamagnetice (respinse de magneți).

Conductivitate termică. Conductivitatea termică este transferul de căldură într-un corp dintr-un loc mai fierbinte într-un loc mai puțin încălzit, fără mișcare vizibilă a particulelor acestui corp. Conductivitatea termică ridicată a metalelor le permite să fie încălzite și răcite rapid și uniform.

Dintre metalele tehnice, cuprul are cea mai mare conductivitate termică. Conductivitatea termică a fierului este mult mai mică, iar conductivitatea termică a oțelului variază în funcție de conținutul componentelor din acesta. Pe măsură ce temperatura crește, conductivitatea termică scade, iar pe măsură ce temperatura scade, aceasta crește.

Capacitate termica. Capacitatea termică este cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura unui corp cu 10.

Capacitatea termică specifică a unei substanțe este cantitatea de căldură în kilograme - calorii, care trebuie raportată la 1 kg dintr-o substanță pentru a-i crește temperatura cu 10.

Capacitatea termică specifică a metalelor în comparație cu alte substanțe este mică, ceea ce face relativ ușor încălzirea lor la temperaturi ridicate.

Expansiune la încălzire. Raportul dintre creșterea lungimii corpului atunci când este încălzit cu 1 0 la lungimea sa inițială se numește coeficient de dilatare liniară. Pentru diferite metale, coeficientul de dilatare liniară variază foarte mult. De exemplu, wolfram are un coeficient de dilatare liniar de 4,0·10 -6, iar plumbul 29,5·10 -6.

Rezistență la coroziune. Coroziunea este distrugerea unui metal din cauza interacțiunii sale chimice sau electrochimice cu Mediul extern. Un exemplu de coroziune este ruginirea fierului.

Rezistenta mare la coroziune (rezistenta la coroziune) este o proprietate naturala importanta a unor metale: platina, aurul si argintul, motiv pentru care sunt numite nobile. Nichelul și alte metale neferoase rezistă bine la coroziune. Metalele feroase se corodează mai puternic și mai rapid decât metalele neferoase.

2. Proprietăţi mecanice.

Putere. Forța unui metal este capacitatea sa de a rezista acțiunii forțelor externe fără a se prăbuși.

Duritate. Duritatea este capacitatea unui corp de a rezista pătrunderii unui alt corp, mai solid, în el.

Elasticitate. Elasticitatea unui metal este proprietatea acestuia de a-și restabili forma după încetarea acțiunii forțelor externe care au provocat o schimbare a formei (deformare).

Viscozitate. Duritatea este capacitatea unui metal de a rezista forțelor externe (șoc) în creștere rapidă. Vâscozitatea este proprietatea opusă a fragilității.

Plastic. Plasticitatea este proprietatea unui metal de a fi deformat fără distrugere sub acțiunea forțelor externe și de a reține formă nouă după încetarea puterii. Plasticitatea este o proprietate care este opusă elasticității.

În tabel. 1 prezintă proprietățile metalelor tehnice.

Tabelul 1.

Proprietățile metalelor tehnice.

nume de metal	Greutate specifică (densitate) g \ cm 3	Punct de topire 0 С	Duritatea Brinell	Rezistenta la tractiune (rezistenta la tractiune) kg \ mm 2	% extensie relativă	Contracția relativă a secțiunii transversale %
Aluminiu Tungsten Fier Cobalt Magneziu Mangan Cupru Nichel Staniu Conduce Crom Zinc	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 Fragil 22 40-50 2-4 1,8 Fragil 11,3-15	40 - 21-55 3 15 Fragil 60 40 40 50 Fragil 5-20	85 - 68-55 - 20 Fragil 75 70 74 100 Fragil -

3. Semnificația proprietăților metalelor.

Proprietăți mecanice. Prima cerință pentru orice produs este rezistența suficientă.

Metalele au o rezistență mai mare în comparație cu alte materiale, astfel încât părțile încărcate ale mașinilor, mecanismelor și structurilor sunt de obicei realizate din metale.

Multe produse, pe lângă rezistența generală, trebuie să aibă și proprietăți speciale caracteristice funcționării acestui produs. De exemplu, uneltele de tăiere trebuie să aibă duritate mare. Pentru fabricarea altor scule așchietoare se folosesc oțeluri și aliaje pentru scule.

Pentru fabricarea arcurilor și arcurilor se folosesc oțeluri și aliaje speciale cu elasticitate ridicată.

Metalele ductile sunt utilizate în cazurile în care piesele sunt supuse la încărcare la șoc în timpul funcționării.

Plasticitatea metalelor face posibilă prelucrarea lor prin presiune (forjare, laminare).

proprietăți fizice.În construcția de avioane, auto și vagoane, greutatea pieselor este adesea cea mai importantă caracteristică, astfel încât aliajele de aluminiu și în special de magneziu sunt indispensabile aici. Rezistența specifică (raportul dintre rezistența la tracțiune și greutatea specifică) pentru unele aliaje, cum ar fi aluminiul, este mai mare decât pentru oțelul moale.

Fuzibilitatea folosit pentru a obţine piese turnate prin turnarea metalului topit în matriţe. Metalele cu punct de topire scăzut (cum ar fi plumbul) sunt folosite ca mediu de călire pentru oțel. Unele aliaje complexe sunt așa temperatura scazuta topire care se topește în apa fierbinte. Astfel de aliaje sunt folosite pentru turnarea matricelor de imprimare, în dispozitive care servesc la protejarea împotriva incendiilor.

Metale cu înaltă conductivitate electrică(cupru, aluminiu) sunt folosite în electrotehnică, pentru construcția liniilor electrice, și aliaje cu rezistență electrică mare - pentru lămpi cu incandescență, încălzitoare electrice.

Proprietăți magnetice metalele joacă un rol primordial în inginerie electrică (dinamuri, motoare, transformatoare), pentru dispozitivele de comunicații (telefon și telegraf) și sunt utilizate în multe alte tipuri de mașini și dispozitive.

Conductivitate termică metalele fac posibilă producerea proprietăților lor fizice. Conductivitatea termică este, de asemenea, utilizată în producția de lipire și sudare a metalelor.

Unele aliaje metalice au coeficient de dilatare liniară, aproape de zero; astfel de aliaje sunt folosite pentru fabricarea instrumentelor de precizie, tuburilor radio. Expansiunea metalelor trebuie luată în considerare atunci când se construiesc structuri lungi, cum ar fi podurile. De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că două părți din metale cu coeficienți de dilatare diferiți și legate între ele se pot îndoi și chiar rupe atunci când sunt încălzite.

Proprietăți chimice. Rezistența la coroziune este deosebit de importantă pentru produsele care funcționează în medii puternic oxidante (grătare, părți ale mașinilor și dispozitivelor chimice). Pentru a obține o rezistență ridicată la coroziune, sunt produse oțeluri speciale inoxidabile, rezistente la acizi și rezistente la căldură și sunt utilizate și acoperiri de protecție.

INTERACȚIA METALELOR CU NEMETALELE

Nemetalele prezintă proprietăți oxidante în reacțiile cu metalele, acceptând electroni de la ele și recuperându-se.

Interacțiunea cu halogenii

Halogeni (F2, CI2, Br2, I2 ) sunt agenți oxidanți puternici, prin urmare, toate metalele interacționează cu ei în condiții normale:

2Me + n Hal 2 → 2 MeHal n

Produsul acestei reacții este o sare cu halogenură de metal ( MeF n-fluorura, MeCl n-clorura, MeBr n-bromura, MeI n -iodură). Când interacționează cu un metal, halogenul este redus la cea mai scăzută stare de oxidare (-1) șinegală cu starea de oxidare a metalului.

Viteza de reacție depinde de activitatea chimică a metalului și a halogenului. Activitatea oxidativă a halogenilor scade în grup de sus în jos (de la F la I).

Interacțiunea cu oxigenul

Oxigenul oxidează aproape toate metalele (cu excepția Ag, Au, Pt ), rezultând formarea de oxizi Eu 2 O n .

metale active interacționează ușor cu oxigenul atmosferic în condiții normale.

2 Mg + O 2 → 2 MgO (cu flash)

Metale cu activitate intermediară de asemenea, reactioneaza cu oxigenul la temperatura obisnuita. Dar viteza unei astfel de reacții este semnificativ mai mică decât cu participarea metalelor active.

Metale inactive oxidat de oxigen la încălzire (combustie în oxigen).

oxizi Proprietățile chimice ale metalelor pot fi împărțite în trei grupe:

1. Oxizii bazici ( Na2O, CaO, Fe II O, Mn II O, Cu I O etc.) sunt formate din metale în stări scăzute de oxidare (+1, +2, de regulă, sub +4). Oxizii bazici interacționează cu oxizii acizi și acizii pentru a forma săruri:

CaO + CO 2 → CaCO 3

CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O

2. Oxizii acizi ( Cr VI O 3 , Fe VI O 3 , Mn VI O 3 , Mn 2 VII O 7 etc.) sunt formate din metale în stări de oxidare ridicată (de regulă, peste +4). Oxizii acizi interacționează cu oxizii bazici și bazele pentru a forma săruri:

FeO 3 + K 2 O → K 2 FeO 4

CrO3 + 2KOH → K2CrO4 + H2O

3. Oxizi amfoteri ( BeO, Al 2 O 3, ZnO, SnO, MnO 2, Cr 2 O 3, PbO, PbO 2 etc.) au o natură duală și pot interacționa atât cu acizii, cât și cu bazele:

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

Cr2O3 + 6NaOH → 2Na3

Interacțiunea cu sulful

Toate metalele interacționează cu sulful (cu excepția Au ), formând săruri - sulfuri Me 2 S n . În acest caz, sulful este redus la starea de oxidare „-2”. platină ( Pt ) interacționează cu sulful numai în stare fin divizată. metale alcaline și Ca și Mg reacţionează cu sulful când este încălzit cu o explozie. Zn, Al (pulbere) și Mg în reacție cu sulful dă o fulgerare. În direcția de la stânga la dreapta în seria de activități, viteza de interacțiune a metalelor cu sulful scade.

Interacțiunea cu hidrogenul

Cu hidrogen, unele metale active formează compuși - hidruri:

2 Na + H2 → 2 NaH

În acești compuși, hidrogenul se află în starea sa de oxidare rară „-1”.

E.A. Nudnova, M.V. Andriuhova

Proprietățile chimice ale metalelor: interacțiunea cu oxigenul, halogenii, sulful și relația cu apa, acizi, săruri.

Proprietățile chimice ale metalelor se datorează capacității atomilor lor de a dona cu ușurință electroni de la un nivel de energie extern, transformându-se în ioni încărcați pozitiv. Astfel, în reacțiile chimice, metalele acționează ca agenți reducători energetici. Aceasta este principala lor proprietate chimică comună.

Capacitatea de a dona electroni în atomii elementelor metalice individuale este diferită. Cu cât un metal renunță mai ușor la electroni, cu atât este mai activ și reacţionează mai viguros cu alte substanţe. Pe baza cercetărilor, toate metalele au fost aranjate pe rând în funcție de activitatea lor descrescătoare. Această serie a fost propusă pentru prima dată de remarcabilul om de știință N. N. Beketov. O astfel de serie de activitate a metalelor se mai numește și seria de deplasare a metalelor sau seria electrochimică a tensiunilor metalice. Arata cam asa:

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

Folosind această serie, puteți afla care metal este celălalt activ. Această serie conține hidrogen, care nu este un metal. Proprietățile sale vizibile sunt luate pentru comparație ca un fel de zero.

Având proprietăți de agenți reducători, metalele reacţionează cu diverși agenți oxidanți, în primul rând cu nemetale. Metalele reacţionează cu oxigenul în condiţii normale sau când sunt încălzite pentru a forma oxizi, de exemplu:

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

În această reacție, atomii de magneziu sunt oxidați și atomii de oxigen sunt redusi. Metalele nobile de la capătul rândului reacţionează cu oxigenul. Reacțiile cu halogenii apar în mod activ, de exemplu, arderea cuprului în clor:

Cu0 + Cl02 = Cu+2Cl-2

Reacțiile cu sulful apar cel mai adesea la încălzire, de exemplu:

Fe0 + S0 = Fe+2S-2

Metalele active din seria de activitate a metalelor din Mg reacţionează cu apa pentru a forma alcalii şi hidrogen:

2Na0 + 2H+2O → 2Na+OH + H02

Metalele cu activitate medie de la Al la H2 reacţionează cu apa în condiţii mai severe şi formează oxizi şi hidrogen:

Pb0 + H+2O Proprietățile chimice ale metalelor: interacțiunea cu oxigenul Pb+2O + H02.

Capacitatea unui metal de a reacționa cu acizii și sărurile în soluție depinde și de poziția sa în seria deplasării metalelor. Metalele din stânga hidrogenului din seria de deplasare a metalelor de obicei înlocuiesc (reduc) hidrogenul din acizii diluați, iar metalele din dreapta hidrogenului nu îl înlocuiesc. Deci, zincul și magneziul reacționează cu soluțiile acide, eliberând hidrogen și formând săruri, în timp ce cuprul nu reacționează.

Mg0 + 2H+CI → Mg+2CI2 + H02

Zn0 + H+2SO4 → Zn+2SO4 + H02.

Atomii de metal din aceste reacții sunt agenți reducători, iar ionii de hidrogen sunt agenți de oxidare.

Metalele reacţionează cu sărurile în soluţii apoase. Metalele active înlocuiesc metalele mai puțin active din compoziția sărurilor. Acest lucru poate fi determinat din seria de activitate a metalelor. Produșii de reacție sunt o sare nouă și un metal nou. Deci, dacă o placă de fier este scufundată într-o soluție de sulfat de cupru (II), după un timp cuprul se va evidenția pe ea sub forma unui strat roșu:

Fe0 + Cu+2SO4 → Fe+2SO4 + Cu0 .

Dar dacă o placă de argint este scufundată într-o soluție de sulfat de cupru (II), atunci nu va avea loc nicio reacție:

Ag + CuSO4 ≠ .

Pentru a efectua astfel de reacții, nu trebuie să luați metale prea active (de la litiu la sodiu), care sunt capabile să reacționeze cu apa.

Prin urmare, metalele sunt capabile să reacționeze cu nemetale, apa, acizii și sărurile. În toate aceste cazuri, metalele sunt oxidate și sunt agenți reducători. Pentru a prezice fluxul reacții chimice cu participarea metalelor, ar trebui utilizată o serie de deplasare a metalelor.