Kovine se zelo razlikujejo po svoji kemični aktivnosti. Kemično aktivnost kovine lahko približno ocenimo po njenem položaju v.

Najbolj aktivne kovine se nahajajo na začetku te vrstice (levo), najmanj aktivne pa na koncu (desno).
Reakcije z enostavnimi snovmi. Kovine reagirajo z nekovinami in tvorijo binarne spojine. Reakcijski pogoji in včasih njihovi produkti se za različne kovine zelo razlikujejo.
Na primer, alkalijske kovine aktivno reagirajo s kisikom (tudi v zraku) pri sobni temperaturi, da tvorijo okside in perokside.

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

Kovine srednje aktivnosti pri segrevanju reagirajo s kisikom. V tem primeru nastanejo oksidi:

2Mg + O 2 = t 2MgO.

Nizko aktivne kovine (na primer zlato, platina) ne reagirajo s kisikom in zato praktično ne spremenijo svojega sijaja v zraku.
Večina kovin pri segrevanju z žveplovim prahom tvori ustrezne sulfide:

Reakcije s kompleksnimi snovmi. Spojine vseh razredov reagirajo s kovinami - oksidi (vključno z vodo), kislinami, bazami in solmi.
Aktivne kovine burno reagirajo z vodo pri sobni temperaturi:

2Li + 2H 2 O = 2LiOH + H 2;
Ba + 2H 2 O = Ba(OH) 2 + H 2.

Površina kovin, kot sta magnezij in aluminij, je zaščitena z gostim filmom ustreznega oksida. To prepreči reakcijo z vodo. Če pa ta film odstranimo ali porušimo njegovo celovitost, potem tudi te kovine aktivno reagirajo. Na primer, magnezij v prahu reagira z vročo vodo:

Mg + 2H 2 O = 100 °C Mg(OH) 2 + H 2.

Pri povišanih temperaturah z vodo reagirajo tudi manj aktivne kovine: Zn, Fe, Mil itd. V tem primeru nastanejo ustrezni oksidi. Na primer, pri prehodu vodne pare preko vročih železnih opilkov pride do naslednje reakcije:

3Fe + 4H 2 O = t Fe 3 O 4 + 4H 2.

Kovine v nizu aktivnosti do vodika reagirajo s kislinami (razen HNO 3) in tvorijo soli in vodik. Aktivne kovine (K, Na, Ca, Mg) reagirajo s kislinskimi raztopinami zelo burno (z veliko hitrostjo):

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

Nizko aktivne kovine so pogosto praktično netopne v kislinah. To je posledica tvorbe filma netopne soli na njihovi površini. Na primer, svinec, ki je v nizu aktivnosti pred vodikom, je praktično netopen v razredčeni žveplovi in ​​klorovodikovi kislini zaradi tvorbe filma netopnih soli (PbSO 4 in PbCl 2) na njegovi površini.

Za glasovanje morate omogočiti JavaScript

Predavanje 11. Kemijske lastnosti kovine

Interakcija kovin s preprostimi oksidanti. Razmerje med kovinami in vodo, vodnimi raztopinami kislin, alkalij in soli. Vloga oksidnega filma in produktov oksidacije. Interakcija kovin z dušikovo in koncentrirano žveplovo kislino.

Kovine vključujejo vse s-, d-, f-elemente, pa tudi p-elemente, ki se nahajajo v spodnjem delu periodni sistem od diagonale, ki poteka od bora do astatina. IN preproste snovi V teh elementih je realizirana kovinska vez. Kovinski atomi imajo malo elektronov v zunanji elektronski lupini, v količini 1, 2 ali 3. Kovine kažejo elektropozitivne lastnosti in imajo nizko elektronegativnost, manj kot dva.

Kovine so inherentne značilne lastnosti. To so trdne snovi, težje od vode, s kovinskim leskom. Kovine imajo visoko toplotno in električno prevodnost. Zanje je značilno oddajanje elektronov pod vplivom različnih zunanji vplivi: obsevanje s svetlobo, med segrevanjem, med rupturo (eksoelektronska emisija).

Glavna značilnost kovin je njihova sposobnost oddajanja elektronov atomom in ionom drugih snovi. Kovine so v veliki večini primerov reducenti. In to je njihova značilna kemična lastnost. Razmislimo o razmerju med kovinami in tipičnimi oksidanti, ki vključujejo preproste snovi - nekovine, vodo, kisline. Tabela 1 vsebuje informacije o razmerju med kovinami in enostavnimi oksidanti.

Tabela 1

Razmerje med kovinami in enostavnimi oksidanti

Vse kovine reagirajo s fluorom. Izjema so aluminij, železo, nikelj, baker, cink v odsotnosti vlage. Ti elementi pri reakciji s fluorom v začetnem trenutku tvorijo fluoridne filme, ki ščitijo kovine pred nadaljnjo reakcijo.

Pod enakimi pogoji in razlogi se železo pasivizira v reakciji s klorom. V odnosu do kisika ne tvorijo vse, ampak le nekatere kovine gosto zaščitno folijo oksidov. Pri prehodu s fluora na dušik (tabela 1) se oksidativna aktivnost zmanjša, zato se vse več kovin ne oksidira. Na primer, samo litij in zemeljskoalkalijske kovine reagirajo z dušikom.

Razmerje med kovinami in vodo ter vodnimi raztopinami oksidantov.

V vodnih raztopinah je redukcijska aktivnost kovine označena z vrednostjo njenega standardnega redoks potenciala. Iz celotne serije standardnih redoks potencialov ločimo vrsto kovinskih napetosti, ki je navedena v tabeli 2.

tabela 2

Razpon napetostnih kovin

Oksidator	Enačba procesa elektrode	Standardni potencial elektrode φ 0, V	Reducent	Pogojna aktivnost reducentov
Li+	Li + + e - = Li	-3,045	Li	Aktiven
Rb+	Rb + + e - = Rb	-2,925	Rb	Aktiven
K+	K + + e - = K	-2,925	K	Aktiven
Cs+	Cs + + e - = Cs	-2,923	Cs	Aktiven
Ca2+	Ca 2+ + 2e - = Ca	-2,866	pribl	Aktiven
Na+	Na + + e - = Na	-2,714	Na	Aktiven
Mg 2+	Mg 2+ +2 e - = Mg	-2,363	Mg	Aktiven
Al 3+	Al 3+ + 3e - = Al	-1,662	Al	Aktiven
Ti 2+	Ti 2+ + 2e - = Ti	-1,628	Ti	Sre dejavnost
Mn 2+	Mn 2+ + 2e - = Mn	-1,180	Mn	Sre dejavnost
Cr 2+	Cr 2+ + 2e - = Cr	-0,913	Kr	Sre dejavnost
H2O	2H 2 O+ 2e - =H 2 +2OH -	-0,826	H2, pH=14	Sre dejavnost
Zn 2+	Zn 2+ + 2e - = Zn	-0,763	Zn	Sre dejavnost
Cr 3+	Cr 3+ +3e - = Cr	-0,744	Kr	Sre dejavnost
Fe 2+	Fe 2+ + e - = Fe	-0,440	Fe	Sre dejavnost
H2O	2H 2 O + e - = H 2 + 2OH -	-0,413	H2, pH=7	Sre dejavnost
CD 2+	Cd 2+ + 2e - = Cd	-0,403	Cd	Sre dejavnost
CO2+	Co 2+ +2 e - = Co	-0,227	Co	Sre dejavnost
Ni 2+	Ni 2+ + 2e - = Ni	-0,225	Ni	Sre dejavnost
Sn 2+	Sn 2+ + 2e - = Sn	-0,136	Sn	Sre dejavnost
Pb 2+	Pb 2+ + 2e - = Pb	-0,126	Pb	Sre dejavnost
Fe 3+	Fe 3+ +3e - = Fe	-0,036	Fe	Sre dejavnost
H+	2H + + 2e - = H 2		H2, pH=0	Sre dejavnost
Bi 3+	Bi 3+ + 3e - = Bi	0,215	Bi	Nizko aktiven
Cu 2+	Cu 2+ + 2e - = Cu	0,337	Cu	Nizko aktiven
Cu+	Cu + + e - = Cu	0,521	Cu	Nizko aktiven
Hg 2 2+	Hg 2 2+ + 2e - = Hg	0,788	Hg 2	Nizko aktiven
Ag+	Ag + + e - = Ag	0,799	Ag	Nizko aktiven
Hg 2+	Hg 2+ +2e - = Hg	0,854	Hg	Nizko aktiven
Pt 2+	Pt 2+ + 2e - = Pt	1,2	Pt	Nizko aktiven
Au 3+	Au 3+ + 3e - = Au	1,498	Au	Nizko aktiven
Au+	Au + + e - = Au	1,691	Au	Nizko aktiven

Ta serija napetosti prikazuje tudi vrednosti elektrodnih potencialov vodikove elektrode v kislem (pH=0), nevtralnem (pH=7), alkalnem (pH=14) okolju. Položaj določene kovine v nizu napetosti označuje njeno sposobnost, da je podvržena redoks interakcijam v vodnih raztopinah pod standardnimi pogoji. Kovinski ioni so oksidanti, kovine pa reducenti. Bolj kot je kovina v napetostnem nizu, močnejši so njeni ioni kot oksidant v vodni raztopini. Bližje ko je kovina začetku niza, močnejši je reducent.

Kovine se lahko izpodrivajo iz solnih raztopin. Smer reakcije je določena z njunim relativnim položajem v nizu napetosti. Upoštevati je treba, da aktivne kovine izpodrivajo vodik ne samo iz vode, ampak tudi iz katere koli vodne raztopine. Zato se medsebojno premikanje kovin iz raztopin njihovih soli pojavi le pri kovinah, ki se nahajajo v nizu napetosti za magnezijem.

Vse kovine so razdeljene v tri pogojne skupine, kot je razvidno iz naslednje tabele.

Tabela 3

Konvencionalna delitev kovin

Interakcija z vodo. Oksidacijsko sredstvo v vodi je vodikov ion. Zato lahko z vodo oksidiramo le tiste kovine, katerih standardni elektrodni potencial je manjši od potenciala vodikovih ionov v vodi. Odvisen je od pH okolja in je enak

φ = -0,059рН.

V nevtralnem okolju (pH=7) φ = -0,41 V. Narava interakcije kovin z vodo je predstavljena v tabeli 4.

Kovine z začetka serije, ki imajo potencial bistveno negativnejši od -0,41 V, izpodrivajo vodik iz vode. Toda magnezij izpodriva vodik samo iz vroče vode. Običajno kovine, ki se nahajajo med magnezijem in svincem, ne izpodrivajo vodika iz vode. Na površini teh kovin se tvorijo oksidni filmi, ki imajo zaščitni učinek.

Tabela 4

Interakcija kovin z vodo v nevtralnem okolju

Interakcija kovin s klorovodikovo kislino.

Oksidacijsko sredstvo v klorovodikovi kislini je vodikov ion. Standardni potencial elektrode vodikovega iona je nič. Zato morajo vse aktivne in srednje aktivne kovine reagirati s kislino. Pasivacija se pojavi samo pri svincu.

Tabela 5

Interakcija kovin s klorovodikovo kislino

Baker lahko raztopimo v zelo koncentrirani klorovodikovi kislini, kljub temu, da je nizko aktivna kovina.

Interakcija kovin z žveplovo kislino poteka različno in je odvisna od njene koncentracije.

Interakcija kovin z razredčeno žveplovo kislino. Interakcija z razredčeno žveplovo kislino poteka na enak način kot s klorovodikovo kislino.

Tabela 6

Reakcija kovin z razredčeno žveplovo kislino

Razredčeno žveplova kislina oksidira s svojim vodikovim ionom. Interagira s tistimi kovinami, katerih elektrodni potencial je nižji od potenciala vodika. Svinec se ne topi v žveplovi kislini pri koncentraciji pod 80%, saj je sol PbSO 4, ki nastane pri interakciji svinca z žveplovo kislino, netopna in ustvarja zaščitno folijo na kovinski površini.

Interakcija kovin s koncentrirano žveplovo kislino.

V koncentrirani žveplovi kislini deluje žveplo v oksidacijskem stanju +6 kot oksidant. Je del sulfatnega iona SO 4 2-. Zato koncentrirana kislina oksidira vse kovine, katerih standardni elektrodni potencial je manjši od potenciala oksidanta. Najvišja vrednost elektrodnega potenciala pri elektrodnih procesih s sulfatnim ionom kot oksidantom je 0,36 V. Zaradi tega nekatere nizko aktivne kovine reagirajo tudi s koncentrirano žveplovo kislino.

Pri kovinah srednje aktivnosti (Al, Fe) pride do pasivizacije zaradi tvorbe gostih oksidnih filmov. Kositer oksidira v štirivalentno stanje, da nastane kositrov (IV) sulfat:

Sn + 4 H 2 SO 4 (konc.) = Sn(SO 4) 2 + 2SO 2 + 2H 2 O.

Tabela 7

Reakcija kovin s koncentrirano žveplovo kislino

Svinec se oksidira v dvovalentno stanje, da nastane topen svinčev hidrogen sulfat. Živo srebro se raztopi v vroči koncentrirani žveplovi kislini in tvori živosrebrove (I) in živosrebrove (II) sulfate. Tudi srebro se raztopi v vreli koncentrirani žveplovi kislini.

Upoštevati je treba, da bolj ko je kovina aktivna, globlja je stopnja redukcije žveplove kisline. Z aktivnimi kovinami se kislina reducira predvsem v vodikov sulfid, čeprav so prisotni tudi drugi produkti. Na primer

Zn + 2H 2 SO 4 = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;

3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S↓ +4H 2 O;

4Zn +5H 2 SO 4 = 4ZnSO 4 = 4ZnSO 4 +H 2 S +4H 2 O.

Interakcija kovin z razredčeno dušikovo kislino.

V dušikovi kislini dušik deluje kot oksidant v oksidacijskem stanju +5. Največja vrednost Elektrodni potencial za nitratni ion razredčene kisline kot oksidanta je 0,96 V. Zaradi te velike vrednosti je dušikova kislina močnejši oksidant kot žveplova kislina. To se vidi iz tega, da dušikova kislina srebro oksidira. Čim bolj je aktivna kovina in čim bolj je kislina razredčena, tem globlje se kislina reducira.

Tabela 8

Reakcija kovin z razredčeno dušikovo kislino

Interakcija kovin s koncentrirano dušikovo kislino.

Koncentrirana dušikova kislina se običajno reducira v dušikov dioksid. Interakcija koncentrirane dušikove kisline s kovinami je predstavljena v tabeli 9.

Pri uporabi kisline v pomanjkanju in brez mešanja jo aktivne kovine reducirajo v dušik, kovine srednje aktivnosti pa v ogljikov monoksid.

Tabela 9

Reakcija koncentrirane dušikove kisline s kovinami

Interakcija kovin z raztopinami alkalij.

Kovin ni mogoče oksidirati z alkalijami. To je posledica dejstva, da so alkalijske kovine močni reducenti. Zato so njihovi ioni najšibkejši oksidanti in v vodnih raztopinah ne kažejo oksidativnih lastnosti. Vendar pa se v prisotnosti alkalij oksidacijski učinek vode kaže v večji meri kot v njihovi odsotnosti. Zaradi tega v alkalnih raztopinah kovine oksidirajo z vodo v hidrokside in vodik. Če sta oksid in hidroksid amfoterni spojini, se bosta raztopila v alkalni raztopini. Kot rezultat, kovine, ki so pasivne v čisti vodi, močno interagirajo z alkalnimi raztopinami.

Tabela 10

Interakcija kovin z raztopinami alkalij

Postopek raztapljanja je predstavljen v dveh stopnjah: oksidacija kovine z vodo in raztapljanje hidroksida:

Zn + 2HOH = Zn(OH) 2 ↓ + H 2 ;

Zn(OH) 2 ↓ + 2NaOH = Na 2.

Lastnosti kovin.

1. Osnovne lastnosti kovin.

Lastnosti kovin delimo na fizikalne, kemijske, mehanske in tehnološke.

Fizikalne lastnosti vključujejo: barvo, specifično težo, taljivost, električno prevodnost, magnetne lastnosti, toplotno prevodnost, raztezanje pri segrevanju.

Kemijske lastnosti vključujejo oksidacijo, topnost in odpornost proti koroziji.

Mehanske - trdnost, trdota, elastičnost, viskoznost, plastičnost.

Med tehnološke spadajo kaljivost, fluidnost, kovnost, varljivost, obdelovalnost.

1. Fizikalne in kemijske lastnosti.

barva. Kovine so neprozorne, tj. ne prepuščajo svetlobi skozi njih in v tej odbiti svetlobi ima vsaka kovina svoj poseben odtenek – barvo.

Od tehničnih kovin so barvani le baker (rdeč) in njegove zlitine. Barva drugih kovin je od jekleno sive do srebrno bele. Najtanjši sloji oksidov na površini kovinskih izdelkov jim dajejo dodatne barve.

Specifična težnost. Teža enega kubičnega centimetra snovi, izražena v gramih, se imenuje specifična teža.

Glede na specifično težo ločimo lahke in težke kovine. Od tehničnih kovin je najlažji magnezij (specifična teža 1,74), najtežji volfram (specifična teža 19,3). Specifična teža kovin je v določeni meri odvisna od načina njihove proizvodnje in predelave.

Taljivost. Sposobnost prehajanja iz trdnega v tekoče stanje pri segrevanju je najpomembnejša lastnost kovin. Pri segrevanju prehajajo vse kovine iz trdnega v tekoče stanje, pri ohlajanju staljene kovine pa iz tekočega v trdno stanje. Tališče tehničnih zlitin nima določenega tališča, ampak temperaturno območje, včasih precej pomembno.

Električna prevodnost. Električna prevodnost vključuje prenos električne energije s prostimi elektroni. Električna prevodnost kovin je tisočkrat večja od električne prevodnosti nekovinskih teles. Z naraščanjem temperature se električna prevodnost kovin zmanjšuje, z zniževanjem pa se povečuje. Ko se približuje absolutni ničli (- 273 0 C), se električna prevodnost neskončnih kovin giblje od +232 0 (kositer) do 3370 0 (volfram). Večina se poveča (odpornost pade skoraj na nič).

Električna prevodnost zlitin je vedno nižja od električne prevodnosti ene od komponent, ki sestavljajo zlitine.

Magnetne lastnosti. Samo tri kovine so očitno magnetne (feromagnetne): železo, nikelj in kobalt ter nekatere njihove zlitine. Pri segrevanju na določene temperature tudi te kovine izgubijo svoje magnetne lastnosti. Nekatere železove zlitine niso feromagnetne niti pri sobni temperaturi. Vse ostale kovine delimo na paramagnetne (ki jih magneti privlačijo) in diamagnetne (ki jih magneti odbijajo).

Toplotna prevodnost. Toplotna prevodnost je prenos toplote v telesu z bolj ogretega mesta na manj ogreto mesto brez vidnega premikanja delcev tega telesa. Visoka toplotna prevodnost kovin omogoča hitro in enakomerno segrevanje in ohlajanje.

Od tehničnih kovin ima baker največjo toplotno prevodnost. Toplotna prevodnost železa je precej nižja, toplotna prevodnost jekla pa se spreminja glede na vsebnost komponent v njem. Z naraščanjem temperature se toplotna prevodnost zmanjšuje, z zniževanjem temperature pa se povečuje.

Toplotna zmogljivost. Toplotna kapaciteta je količina toplote, ki je potrebna za povečanje telesne temperature za 10.

Specifična toplotna kapaciteta snovi je količina toplote v kilogramih - kalorijah, ki jih je treba pripisati 1 kg snovi, da se njena temperatura poveča za 10.

Specifična toplotna kapaciteta kovin je nizka v primerjavi z drugimi snovmi, zaradi česar jih je relativno enostavno segreti na visoke temperature.

Razširljivost pri segrevanju. Razmerje med povečanjem dolžine telesa, ko se telo segreje za 1 0, in njegove prvotne dolžine imenujemo koeficient linearne razteznosti. Za različne kovine se koeficient linearne ekspanzije zelo razlikuje. Na primer, volfram ima koeficient linearne razteznosti 4,0·10 -6, svinec pa 29,5·10 -6.

Odpornost proti koroziji. Korozija je uničenje kovine zaradi njene kemične ali elektrokemične interakcije z zunanje okolje. Primer korozije je rjavenje železa.

Visoka odpornost proti koroziji (korozijska odpornost) je pomembna naravna lastnost nekaterih kovin: platine, zlata in srebra, zato jih imenujemo plemenite. Tudi nikelj in druge neželezne kovine so dobro odporne proti koroziji. Železne kovine korodirajo močneje in hitreje kot neželezne kovine.

2. Mehanske lastnosti.

Moč. Trdnost kovine je njena sposobnost, da se upre zunanjim silam, ne da bi se zlomila.

Trdota. Trdota je sposobnost telesa, da se upre prodiranju drugega, tršega telesa.

Elastičnost. Elastičnost kovine je njena sposobnost, da obnovi svojo obliko po prenehanju delovanja zunanjih sil, ki so povzročile spremembo oblike (deformacijo).

Viskoznost.Žilavost je sposobnost kovine, da se upre hitro naraščajočim (udarnim) zunanjim silam. Viskoznost je nasprotna lastnost krhkosti.

Plastika. Plastičnost je lastnost kovine, da se pod vplivom zunanjih sil deformira brez uničenja in obdrži nova uniforma po prenehanju sile. Plastičnost je nasprotna lastnost elastičnosti.

V tabeli 1 prikazuje lastnosti tehničnih kovin.

Tabela 1.

Lastnosti tehničnih kovin.

Ime kovine	Specifična teža (gostota) g/cm3	Tališče 0 C	Trdota po Brinellu	Natezna trdnost (začasna odpornost) kg\mm 2	Relativna razširitev %	Relativno zoženje prečnega prereza %
Aluminij volfram Železo Kobalt magnezij Mangan baker Nikelj Kositer Svinec Chromium Cink	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. Pomen lastnosti kovin.

Mehanske lastnosti. Prva zahteva za vsak izdelek je zadostna trdnost.

Kovine imajo večjo trdnost v primerjavi z drugimi materiali, zato so obremenjeni deli strojev, mehanizmov in konstrukcij običajno izdelani iz kovin.

Mnogi izdelki morajo imeti poleg splošne trdnosti tudi posebne lastnosti, značilne za delovanje tega izdelka. Na primer, rezalna orodja morajo imeti visoko trdoto. Orodna jekla in zlitine se uporabljajo za izdelavo drugih rezilnih orodij.

Za izdelavo vzmeti in vzmeti se uporabljajo posebna jekla in zlitine z visoko elastičnostjo

Viskozne kovine se uporabljajo v primerih, ko so deli med delovanjem izpostavljeni udarnim obremenitvam.

Plastičnost kovin omogoča njihovo obdelavo s pritiskom (kovanje, valjanje).

Fizične lastnosti. V letalstvu, avtomobilizmu in kočijaštvu je teža delov pogosto najpomembnejša karakteristika, zato so aluminijeve in predvsem magnezijeve zlitine tu nenadomestljive. Specifična trdnost (razmerje med natezno trdnostjo in specifično težo) je pri nekaterih zlitinah, kot je aluminij, višja kot pri mehkem jeklu.

Taljivost uporablja se za izdelavo ulitkov z vlivanjem staljene kovine v kalupe. Kovine z nizkim tališčem (na primer svinec) se uporabljajo kot medij za kaljenje jekla. Nekatere kompleksne zlitine imajo take nizka temperatura taljenje, ki se topi v topla voda. Takšne zlitine se uporabljajo za ulivanje tipografskih matric in v napravah za zaščito pred požari.

Kovine z visoko električna prevodnost(baker, aluminij) se uporabljajo v elektrotehniki, za gradnjo daljnovodov, zlitine z visokim električnim uporom pa se uporabljajo za žarnice z žarilno nitko in električne grelne naprave.

Magnetne lastnosti kovine igrajo primarno vlogo v elektrotehniki (dinami, motorji, transformatorji), za komunikacijske naprave (telefonske in telegrafske naprave) in se uporabljajo v številnih drugih vrstah strojev in naprav.

Toplotna prevodnost kovin omogoča ustvarjanje njihovih fizikalnih lastnosti. Toplotna prevodnost se uporablja tudi pri spajkanju in varjenju kovin.

Nekatere kovinske zlitine imajo koeficient linearne razteznosti, blizu ničle; Takšne zlitine se uporabljajo za izdelavo preciznih instrumentov in radijskih cevi. Pri gradnji dolgih konstrukcij, kot so mostovi, je treba upoštevati raztezanje kovin. Upoštevati je treba tudi, da se lahko dva dela iz kovin z različnimi koeficienti razteznosti in pritrjena skupaj, pri segrevanju upogneta in celo zlomita.

Kemijske lastnosti. Odpornost proti koroziji je še posebej pomembna za izdelke, ki delujejo v visoko oksidativnih okoljih (mreže, deli kemičnih strojev in instrumentov). Za doseganje visoke odpornosti proti koroziji se izdelujejo posebna nerjavna, kislinsko odporna in toplotno odporna jekla, uporabljajo pa se tudi zaščitni premazi.

INTERAKCIJA KOVIN Z NEKOVINAMI

Nekovine imajo v reakcijah s kovinami oksidativne lastnosti, od njih sprejemajo elektrone in se reducirajo.

Interakcija s halogeni

Halogeni (F 2, Cl 2, Br 2, I 2 ) so močni oksidanti, zato vse kovine reagirajo z njimi v normalnih pogojih:

2 jaz + n Hal 2 → 2 MeHal št

Produkt te reakcije je sol - kovinski halid ( MeF n -fluorid, MeCl n -klorid, MeBr n -bromid, MeI n -jodid). Pri interakciji s kovino se halogen reducira na najnižjo stopnjo oksidacije (-1) innenako oksidacijskemu stanju kovine.

Hitrost reakcije je odvisna od kemijske aktivnosti kovine in halogena. Oksidativna aktivnost halogenov se zmanjšuje v skupini od zgoraj navzdol (od F do I).

Interakcija s kisikom

Skoraj vse kovine oksidirajo s kisikom (razen Ag, Au, Pt ), in nastanejo oksidi Jaz 2 O n .

Aktivne kovine V normalnih pogojih zlahka komunicirajo s kisikom v zraku.

2 Mg + O 2 → 2 MgO (z bliskavico)

Kovine z vmesno aktivnostjo reagira tudi s kisikom pri običajnih temperaturah. Toda hitrost takšne reakcije je bistveno nižja kot pri sodelovanju aktivnih kovin.

Nizko aktivne kovine pri segrevanju oksidira s kisikom (zgorevanje v kisiku).

Oksidi Kovine lahko glede na njihove kemijske lastnosti razdelimo v tri skupine:

1. Bazični oksidi ( Na 2 O, CaO, Fe II O, Mn II O, Cu I O itd.) tvorijo kovine v nizkih oksidacijskih stopnjah (+1, +2, običajno pod +4). Bazični oksidi reagirajo s kislimi oksidi in kislinami, da tvorijo soli:

CaO + CO 2 → CaCO 3

CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

2. Kislinski oksidi ( Cr VI O 3 , Fe VI O 3 , Mn VI O 3 , Mn 2 VII O 7 itd.) tvorijo kovine v visokih oksidacijskih stopnjah (običajno nad +4). Kislinski oksidi reagirajo z bazičnimi oksidi in bazami, da tvorijo 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.) imajo dvojno naravo in lahko medsebojno delujejo s kislinami in bazami:

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

Cr 2 O 3 + 6NaOH → 2Na 3

Interakcija z žveplom

Vse kovine reagirajo z žveplom (razen Au ), ki tvorijo soli - sulfide Jaz 2 S n . V tem primeru se žveplo zmanjša na oksidacijsko stanje "-2". Platina ( Pt ) sodeluje z žveplom le v fino zdrobljenem stanju. Alkalijske kovine, pa tudi Ca in Mg pri segrevanju eksplozivno reagirajo z žveplom. Zn, Al (v prahu) in Mg v reakciji z žveplom dajo blisk. Od leve proti desni v vrsti aktivnosti se stopnja interakcije kovin z žveplom zmanjšuje.

Interakcija z vodikom

Nekatere aktivne kovine tvorijo spojine z vodikovimi hidridi:

2 Na + H 2 → 2 NaH

V teh spojinah je vodik v redkem oksidacijskem stanju »-1«.

E.A. Nudnova, M.V. Andryukhova

Kemijske lastnosti kovin: interakcija s kisikom, halogeni, žveplom in odnos do vode, kislin, soli.

Kemične lastnosti kovin so določene s sposobnostjo njihovih atomov, da zlahka oddajo elektrone z zunanje energetske ravni in se spremenijo v pozitivno nabite ione. Tako se pri kemijskih reakcijah kovine izkažejo kot energijski reducenti. To je njihova glavna skupna kemična lastnost.

Sposobnost oddajanja elektronov se razlikuje med atomi posameznih kovinskih elementov. Lažje ko kovina odda svoje elektrone, bolj je aktivna in močneje reagira z drugimi snovmi. Na podlagi raziskav so bile vse kovine razvrščene po padajoči aktivnosti. To serijo je prvi predlagal izjemen znanstvenik N. N. Beketov. Ta vrsta aktivnosti kovin se imenuje tudi vrsta odmika kovin ali elektrokemična serija kovinskih napetosti. Videti je takole:

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

S pomočjo te serije lahko ugotovite, katera kovina je aktivna v drugi. Ta serija vsebuje vodik, ki ni kovina. Njegove vidne lastnosti so vzete za primerjavo kot nekakšna ničla.

Kovine imajo lastnosti reduktivnih sredstev, reagirajo z različnimi oksidanti, predvsem z nekovinami. Kovine reagirajo s kisikom v normalnih pogojih ali pri segrevanju, da tvorijo okside, na primer:

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

Pri tej reakciji se atomi magnezija oksidirajo, atomi kisika pa reducirajo. Plemenite kovine na koncu niza reagirajo s kisikom. Aktivno se pojavljajo reakcije s halogeni, na primer zgorevanje bakra v kloru:

Cu0 + Cl02 = Cu+2Cl-2

Reakcije z žveplom se najpogosteje pojavijo pri segrevanju, na primer:

Fe0 + S0 = Fe+2S-2

Aktivne kovine v vrsti aktivnosti kovin v Mg reagirajo z vodo in tvorijo alkalije in vodik:

2Na0 + 2H+2O → 2Na+OH + H02

Srednje aktivne kovine od Al do H2 reagirajo z vodo pod težjimi pogoji in tvorijo okside in vodik:

Pb0 + H+2O Kemijske lastnosti kovin: interakcija s kisikom Pb+2O + H02.

Sposobnost kovine, da reagira s kislinami in solmi v raztopini, je odvisna tudi od njenega položaja v vrsti izpodrivnih kovin. Kovine v izpodrivajoči vrsti kovin levo od vodika običajno izpodrivajo (reducirajo) vodik iz razredčenih kislin, medtem ko ga kovine, ki se nahajajo desno od vodika, ne izpodrivajo. Tako cink in magnezij reagirata s kislinskimi raztopinami, pri čemer se sproščata vodik in tvorita soli, baker pa ne reagira.

Mg0 + 2H+Cl → Mg+2Cl2 + H02

Zn0 + H+2SO4 → Zn+2SO4 + H02.

Kovinski atomi v teh reakcijah so redukcijska sredstva, vodikovi ioni pa oksidanti.

Kovine reagirajo s solmi v vodnih raztopinah. Aktivne kovine izpodrivajo manj aktivne kovine iz sestave soli. To je mogoče določiti s serijo aktivnosti kovin. Produkta reakcije sta nova sol in nova kovina. Torej, če železno ploščo potopimo v raztopino bakrovega (II) sulfata, se čez nekaj časa na njej sprosti baker v obliki rdečega premaza:

Fe0 + Cu+2SO4 → Fe+2SO4 + Cu0.

Če pa srebrno ploščo potopimo v raztopino bakrovega (II) sulfata, potem ne bo prišlo do reakcije:

Ag + CuSO4 ≠ .

Za izvedbo takšnih reakcij ne morete uporabiti preveč aktivnih kovin (od litija do natrija), ki lahko reagirajo z vodo.

Zato so kovine sposobne reagirati z nekovinami, vodo, kislinami in solmi. V vseh teh primerih so kovine oksidirane in redukcijske snovi. Za predvidevanje toka kemične reakcije z udeležbo kovin je treba uporabiti serijo premikov kovin.