Metaller kimyasal aktivitelerinde büyük farklılıklar gösterir. Bir metalin kimyasal aktivitesi, içindeki konumuna göre kabaca değerlendirilebilir.

En aktif metaller bu sıranın başında (solda), en aktif olmayan - sonunda (sağda) bulunur.
Basit maddelerle reaksiyonlar. Metaller, ikili bileşikler oluşturmak için metal olmayanlarla reaksiyona girer. Reaksiyon koşulları ve bazen ürünleri, farklı metaller için büyük farklılıklar gösterir.
Örneğin, alkali metaller, oksitler ve peroksitler oluşturmak için oda sıcaklığında oksijenle (hava dahil) aktif olarak reaksiyona girer.

4Li + O2 = 2Li20;
2Na + O2 \u003d Na2O2

Ara aktivite metalleri, ısıtıldıklarında oksijen ile reaksiyona girerler. Bu durumda oksitler oluşur:

2Mg + O2 \u003d t 2MgO.

Aktif olmayan metaller (örneğin altın, platin) oksijen ile reaksiyona girmez ve bu nedenle pratik olarak havada parlaklıklarını değiştirmezler.
Çoğu metal, kükürt tozu ile ısıtıldığında karşılık gelen sülfürleri oluşturur:

Karmaşık maddelerle reaksiyonlar. Tüm sınıfların bileşikleri metaller - oksitler (su dahil), asitler, bazlar ve tuzlarla reaksiyona girer.
Aktif metaller, oda sıcaklığında su ile şiddetli reaksiyona girer:

2Li + 2H20 \u003d 2LiOH + H2;
Ba + 2H20 \u003d Ba (OH) 2 + H 2.

Örneğin magnezyum ve alüminyum gibi metallerin yüzeyi, ilgili oksitten oluşan yoğun bir film ile korunur. Bu su ile reaksiyonu engeller. Bununla birlikte, bu film çıkarılırsa veya bütünlüğü bozulursa, bu metaller de aktif olarak reaksiyona girer. Örneğin, toz magnezyum sıcak su ile reaksiyona girer:

Mg + 2H20 \u003d 100 ° C Mg (OH) 2 + H 2.

Yüksek sıcaklıklarda, daha az aktif metaller de su ile reaksiyona girer: Zn, Fe, Mil, vb. Bu durumda ilgili oksitler oluşur. Örneğin, sıcak demir talaşlarının üzerinden su buharı geçirildiğinde aşağıdaki reaksiyon meydana gelir:

3Fe + 4H 2 O \u003d t Fe3 O 4 + 4H 2.

Hidrojene kadar olan aktivite serilerindeki metaller asitlerle (HNO 3 hariç) reaksiyona girerek tuzlar ve hidrojen oluşturur. Aktif metaller (K, Na, Ca, Mg) asit çözeltileriyle çok şiddetli reaksiyona girer (yüksek hızda):

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

Aktif olmayan metaller genellikle pratik olarak asitlerde çözünmezler. Bunun nedeni, yüzeylerinde çözünmeyen bir tuz filminin oluşmasıdır. Örneğin, hidrojene kadar aktivite serisinde bulunan kurşun, yüzeyinde çözünmeyen tuzlardan oluşan bir film (PbS04 ve PbCl2) oluşturduğundan, seyreltik sülfürik ve hidroklorik asitlerde pratik olarak çözünmez.

Oy vermek için JavaScript'i etkinleştirmeniz gerekir

ders 11 Kimyasal özellikler metaller.

Metallerin basit oksitleyici maddelerle etkileşimi. Metallerin suya oranı, sulu asit çözeltileri, alkaliler ve tuzlar. Oksit film ve oksidasyon ürünlerinin rolü. Metallerin nitrik ve konsantre sülfürik asitlerle etkileşimi.

Metaller, tüm s-, d-, f-elemanlarının yanı sıra alt kısımda bulunan p-elementlerini içerir. periyodik sistem bordan astatine çizilen köşegenden. AT basit maddeler Bu elementlerde metalik bir bağ oluşur. Metal atomlarının dış elektron kabuğunda 1, 2 veya 3 miktarında az sayıda elektronu vardır. Metaller elektropozitif özellikler sergiler ve ikiden az olmak üzere düşük elektronegatifliğe sahiptir.

Metaller doğaldır özellikler. Bunlar, sudan ağır, metalik parlaklığa sahip katı maddelerdir. Metaller yüksek ısı ve elektrik iletkenliğine sahiptir. Çeşitli etki altında elektronların emisyonu ile karakterize edilirler. dış etkiler: ışığa maruz kalma, ısıtıldığında, kırıldığında (egzoelektronik emisyon).

Metallerin temel özelliği, diğer maddelerin atomlarına ve iyonlarına elektron verme yetenekleridir. Metaller, vakaların büyük çoğunluğunda indirgeyici ajanlardır. Ve bu onların karakteristik kimyasal özelliğidir. Metallerin, metal olmayan, su, asitler gibi basit maddeler içeren tipik oksitleyici ajanlara oranını düşünün. Tablo 1, metallerin basit oksitleyici ajanlara oranı hakkında bilgi sağlar.

tablo 1

Metallerin basit oksitleyici ajanlara oranı

Tüm metaller flor ile reaksiyona girer. İstisnalar, nem yokluğunda alüminyum, demir, nikel, bakır, çinkodur. Bu elementler, flor ile reaksiyona girdiğinde, başlangıçta metalleri daha fazla reaksiyondan koruyan florür filmleri oluşturur.

Aynı koşullar ve nedenlerle demir, klor ile reaksiyona girerek pasifleşir. Oksijenle ilgili olarak, hepsi değil, yalnızca birkaç metal yoğun koruyucu oksit filmleri oluşturur. Flordan nitrojene geçerken (tablo 1), oksitleyici aktivite azalır ve bu nedenle artan sayıda metal oksitlenmez. Örneğin, yalnızca lityum ve toprak alkali metaller azotla reaksiyona girer.

Metallerin suya ve oksitleyici ajanların sulu çözeltilerine oranı.

Sulu çözeltilerde, bir metalin indirgeme aktivitesi, standart redoks potansiyelinin değeri ile karakterize edilir. Tüm standart redoks potansiyelleri aralığından, tablo 2'de gösterilen bir dizi metal voltajı ayırt edilir.

Tablo 2

Sıra stres metalleri

oksitleyici	Elektrot proses denklemi	Standart elektrot potansiyeli φ 0, V	İndirgen madde	İndirgeyici ajanların koşullu aktivitesi
Li+	Li + + e - = Li	-3,045	Li	Aktif
Rb+	Rb + + e - = Rb	-2,925	Rb	Aktif
B+	K + + e - = K	-2,925	K	Aktif
+	Cs + + e - = Cs	-2,923	C'ler	Aktif
Ca2+	Ca 2+ + 2e - = Ca	-2,866	CA	Aktif
Na+	Na + + e - = Na	-2,714	Na	Aktif
Mg2+	Mg 2+ +2 e - \u003d Mg	-2,363	mg	Aktif
3+	Al 3+ + 3e - = Al	-1,662	Al	Aktif
2+	Ti 2+ + 2e - = Ti	-1,628	Ti	evlenmek aktivite
Mn2+	Mn 2+ + 2e - = Mn	-1,180	Mn	evlenmek aktivite
Cr2+	Kr 2+ + 2e - = Kr	-0,913	cr	evlenmek aktivite
H2O	2H20+ 2e - \u003d H2 + 2OH -	-0,826	H2 , pH=14	evlenmek aktivite
Zn2+	Zn 2+ + 2e - = Zn	-0,763	çinko	evlenmek aktivite
Cr3+	Kr 3+ +3e - = Kr	-0,744	cr	evlenmek aktivite
Fe2+	Fe 2+ + e - \u003d Fe	-0,440	Fe	evlenmek aktivite
H2O	2H20 + e - \u003d H2 + 2OH -	-0,413	H2 , pH=7	evlenmek aktivite
CD2+	Cd 2+ + 2e - = Cd	-0,403	CD	evlenmek aktivite
CO2+	Co 2+ +2 e - \u003d Co	-0,227	ortak	evlenmek aktivite
Ni2+	Ni 2+ + 2e - = Ni	-0,225	Ni	evlenmek aktivite
2+	Sn 2+ + 2e - = Sn	-0,136	sn	evlenmek aktivite
2+	Pb 2+ + 2e - = Pb	-0,126	Pb	evlenmek aktivite
Fe3+	Fe 3+ + 3e - \u003d Fe	-0,036	Fe	evlenmek aktivite
H+	2H + + 2e - =H2		H2 , pH=0	evlenmek aktivite
Bi 3+	Bi 3+ + 3e - = Bi	0,215	Bi	Küçük aktif
Cu2+	Cu 2+ + 2e - = Cu	0,337	Cu	Küçük aktif
Cu+	Cu + + e - = Cu	0,521	Cu	Küçük aktif
Hg 2 2+	Hg 2 2+ + 2e - = Hg	0,788	Hg 2	Küçük aktif
Ag+	Ag + + e - = Ag	0,799	Ag	Küçük aktif
Hg2+	Hg 2+ + 2e - \u003d Hg	0,854	hg	Küçük aktif
Puan 2+	Pt 2+ + 2e - = Pt	1,2	nokta	Küçük aktif
Au 3+	Au 3+ + 3e - = Au	1,498	Au	Küçük aktif
Au +	Au++e-=Au	1,691	Au	Küçük aktif

Bu gerilim dizisinde, asidik (рН=0), nötr (рН=7), alkali (рН=14) ortamdaki hidrojen elektrotunun elektrot potansiyellerinin değerleri de verilmiştir. Belirli bir metalin bir dizi voltajdaki konumu, standart koşullar altında sulu çözeltilerdeki etkileşimleri redoks etme yeteneğini karakterize eder. Metal iyonları oksitleyici ajanlardır ve metaller indirgeyici ajanlardır. Metal voltaj serisinde ne kadar uzak olursa, sulu bir çözeltideki oksitleyici ajanın iyonları o kadar güçlü olur. Metal sıranın başına ne kadar yakınsa, indirgeyici madde o kadar güçlüdür.

Metaller, tuz çözeltilerinden birbirlerinin yerini alabilirler. Bu durumda reaksiyonun yönü, gerilim serilerindeki karşılıklı konumlarına göre belirlenir. Aktif metallerin hidrojeni sadece sudan değil, aynı zamanda herhangi bir sulu çözeltiden de uzaklaştırdığı akılda tutulmalıdır. Bu nedenle, metallerin tuzlarının çözeltilerinden karşılıklı olarak yer değiştirmesi, yalnızca magnezyumdan sonraki voltaj serilerinde bulunan metaller söz konusu olduğunda meydana gelir.

Tüm metaller, aşağıdaki tabloda yansıtılan üç koşullu gruba ayrılmıştır.

Tablo 3

Metallerin koşullu bölünmesi

Su ile etkileşim. Sudaki oksitleyici madde hidrojen iyonudur. Bu nedenle, standart elektrot potansiyelleri sudaki hidrojen iyonlarının potansiyelinden daha düşük olan yalnızca bu metaller su tarafından oksitlenebilir. Ortamın pH'ına bağlıdır ve

φ \u003d -0,059 pH.

Nötr bir ortamda (рН=7) φ = -0,41 V. Metallerin su ile etkileşiminin doğası Tablo 4'te sunulmuştur.

Serinin başlangıcından itibaren, -0,41 V'den çok daha negatif bir potansiyele sahip olan metaller, hidrojeni sudan uzaklaştırır. Ancak zaten magnezyum, hidrojeni yalnızca sıcak sudan uzaklaştırır. Normalde, magnezyum ve kurşun arasında bulunan metaller, hidrojeni sudan ayırmaz. Bu metallerin yüzeyinde koruyucu etkisi olan oksit filmleri oluşur.

Tablo 4

Nötr bir ortamda metallerin su ile etkileşimi

Metallerin hidroklorik asit ile etkileşimi.

Hidroklorik asitteki oksitleyici madde hidrojen iyonudur. Bir hidrojen iyonunun standart elektrot potansiyeli sıfırdır. Bu nedenle, tüm aktif metaller ve ara aktiviteye sahip metaller asit ile reaksiyona girmelidir. Sadece kurşun pasivasyon sergiler.

Tablo 5

Metallerin hidroklorik asit ile etkileşimi

Bakır, düşük aktif metallere ait olmasına rağmen, çok konsantre hidroklorik asit içinde çözülebilir.

Metallerin sülfürik asit ile etkileşimi farklı şekilde gerçekleşir ve konsantrasyonuna bağlıdır.

Metallerin seyreltik sülfürik asit ile reaksiyonu. Seyreltik sülfürik asit ile etkileşim, hidroklorik asit ile aynı şekilde gerçekleştirilir.

Tablo 6

Metallerin seyreltik sülfürik asit ile reaksiyonu

seyreltilmiş sülfürik asit hidrojen iyonu ile oksitlenir. Elektrot potansiyelleri hidrojenden daha düşük olan metallerle etkileşime girer. Kurşunun sülfürik asit ile etkileşimi sırasında oluşan PbSO 4 tuzu çözünmez olduğundan ve metal yüzeyinde koruyucu bir film oluşturduğundan, kurşun sülfürik asitte %80'in altındaki konsantrasyonda çözünmez.

Metallerin konsantre sülfürik asit ile etkileşimi.

Konsantre sülfürik asitte, +6 oksidasyon durumundaki kükürt, oksitleyici bir ajan görevi görür. Sülfat iyonunun bir parçasıdır SO 4 2-. Bu nedenle, konsantre asit, standart elektrot potansiyeli oksitleyici ajanınkinden daha düşük olan tüm metalleri oksitler. Oksitleyici ajan olarak sülfat iyonu içeren elektrot işlemlerinde elektrot potansiyelinin en yüksek değeri 0,36 V'tur. Sonuç olarak, bazı düşük aktif metaller ayrıca konsantre sülfürik asit ile reaksiyona girer.

Orta aktiviteli metaller (Al, Fe) için, yoğun oksit filmlerinin oluşumu nedeniyle pasivasyon gerçekleşir. Kalay, kalay (IV) sülfat oluşumu ile dört değerlikli duruma oksitlenir:

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

Tablo 7

Metallerin konsantre sülfürik asit ile etkileşimi

Kurşun, çözünür kurşun hidrosülfat oluşumu ile iki değerlikli duruma oksitlenir. Cıva, cıva (I) ve cıva (II) sülfatları oluşturmak için sıcak konsantre sülfürik asit içinde çözünür. Kaynayan konsantre sülfürik asitte gümüş bile çözünür.

Metal ne kadar aktif olursa, sülfürik asidin indirgenme derecesinin o kadar derin olduğu akılda tutulmalıdır. Aktif metallerde asit esas olarak hidrojen sülfüre indirgenir, ancak başka ürünler de mevcuttur. Örneğin

Zn + 2H2SO4 \u003d ZnSO 4 + SO2 + 2H20;

3Zn + 4H2S04 = 3ZnSO 4 + S↓ + 4H20;

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

Metallerin seyreltik nitrik asit ile etkileşimi.

Nitrik asitte, +5 oksidasyon durumundaki azot oksitleyici bir ajan olarak görev yapar. Maksimum değer oksitleyici ajan olarak seyreltik asidin nitrat iyonu için elektrot potansiyeli 0.96 V'tur. Bu kadar büyük bir değer nedeniyle nitrik asit, sülfürik asitten daha güçlü bir oksitleyici ajandır. Bu, nitrik asidin gümüşü oksitlemesi gerçeğinden açıkça görülmektedir. Asit ne kadar derine indirgenirse, metal o kadar aktif olur ve asit o kadar seyreltik olur.

Tablo 8

Seyreltik nitrik asit ile metallerin reaksiyonu

Metallerin konsantre nitrik asit ile etkileşimi.

Konsantre nitrik asit genellikle nitrojen dioksite indirgenir. Konsantre nitrik asidin metallerle etkileşimi tablo 9'da sunulmuştur.

Asit eksikliğinde ve karıştırılmadan kullanıldığında, aktif metaller onu nitrojene ve orta aktiviteli metaller karbon monoksite indirger.

Tablo 9

Konsantre nitrik asidin metallerle etkileşimi

Metallerin alkali çözeltilerle etkileşimi.

Metaller alkaliler tarafından oksitlenemez. Bunun nedeni alkali metallerin güçlü indirgeyici maddeler olmasıdır. Bu nedenle iyonları en zayıf oksitleyici ajanlardır ve sulu çözeltilerde oksitleyici özellikler göstermezler. Bununla birlikte, alkalilerin varlığında, suyun oksitleyici etkisi, yokluğundan daha büyük ölçüde kendini gösterir. Bu nedenle, alkali çözeltilerde metaller, hidroksitler ve hidrojen oluşturmak üzere su ile oksitlenir. Oksit ve hidroksit amfoterik bileşikler ise, alkali bir çözelti içinde çözülürler. Sonuç olarak, saf suda pasif olan metaller, alkali çözeltilerle kuvvetli bir şekilde etkileşime girer.

Tablo 10

Metallerin alkali çözeltilerle etkileşimi

Çözünme işlemi iki aşamada sunulur: metalin su ile oksidasyonu ve hidroksitin çözünmesi:

Zn + 2HOH \u003d Zn (OH) 2 ↓ + H2;

Zn (OH) 2 ↓ + 2NaOH \u003d Na 2.

Metallerin özellikleri.

1. Metallerin temel özellikleri.

Metallerin özellikleri fiziksel, kimyasal, mekanik ve teknolojik olarak ayrılır.

Fiziksel özellikler şunları içerir: renk, özgül ağırlık, eriyebilirlik, elektriksel iletkenlik, manyetik özellikler, termal iletkenlik, ısıtıldığında genleşme.

Kimyasal - oksitlenebilirlik, çözünürlük ve korozyon direncine.

Mekanik - mukavemet, sertlik, elastikiyet, viskozite, plastisite.

Teknolojik - sertleştirilebilirlik, akışkanlık, dövülebilirlik, kaynaklanabilirlik, işlenebilirlik.

1. Fiziksel ve kimyasal özellikler.

Renk. Metaller opaktır, yani. ışığın geçmesine izin vermeyin ve bu yansıyan ışıkta her metalin kendi özel gölgesi - rengi vardır.

Teknik metallerden sadece bakır (kırmızı) ve alaşımları renklendirilir. Diğer metallerin rengi çelik grisinden gümüşi beyaza kadar değişir. Metal ürünlerin yüzeyindeki en ince oksit filmleri onlara ek renkler verir.

Spesifik yer çekimi. Bir maddenin bir santimetreküpünün gram olarak ifade edilen ağırlığına özgül ağırlık denir.

Özgül ağırlığına göre hafif metaller ve ağır metaller ayırt edilir. Teknik metallerden magnezyum en hafifidir (özgül ağırlık 1.74), en ağırı tungstendir (özgül ağırlık 19.3). Metallerin özgül ağırlığı, bir dereceye kadar üretilme ve işlenme şekline bağlıdır.

Füzyon. Metallerin en önemli özelliği, ısıtıldığında katı halden sıvı hale geçme yeteneğidir. Tüm metaller ısıtıldığında katı halden sıvı hale, erimiş bir metal soğutulduğunda ise sıvı halden katı hale geçer. Teknik alaşımların erime noktası, belirli bir erime noktasına değil, bazen oldukça önemli olan bir dizi sıcaklığa sahiptir.

Elektiriksel iletkenlik.İletkenlik, elektriğin serbest elektronlar tarafından aktarılmasıdır. Metallerin elektriksel iletkenliği, metalik olmayan cisimlerin elektrik iletkenliğinden binlerce kat daha fazladır. Sıcaklık arttıkça metallerin elektriksel iletkenliği azalır, sıcaklık azaldıkça artar. Mutlak sıfıra (-273 0 С) yaklaşıldığında, metallerin elektrik iletkenliği süresiz olarak +232 0 (kalay) ile 3370 0 (tungsten) arasında değişir. Çoğu artış (direnç sıfıra yakın düşer).

Alaşımların elektriksel iletkenliği, alaşımları oluşturan bileşenlerden birinin elektrik iletkenliğinden daima daha düşüktür.

Manyetik özellikler. Sadece üç metal açıkça manyetiktir (ferromanyetik): demir, nikel ve kobalt ve bunların alaşımlarından bazıları. Bu metaller belirli sıcaklıklara ısıtıldıklarında manyetik özelliklerini de kaybederler. Bazı demir alaşımları oda sıcaklığında bile ferromanyetik değildir. Diğer tüm metaller paramanyetik (mıknatıslar tarafından çekilir) ve diamanyetik (mıknatıslar tarafından itilir) olarak ikiye ayrılır.

Termal iletkenlik. Termal iletkenlik, bir vücuttaki ısının, bu cismin parçacıklarının görünür hareketi olmadan daha sıcak bir yerden daha az ısıtılmış bir yere aktarılmasıdır. Metallerin yüksek termal iletkenliği, hızlı ve eşit bir şekilde ısıtılmalarına ve soğutulmalarına izin verir.

Teknik metaller arasında bakır en yüksek termal iletkenliğe sahiptir. Demirin ısıl iletkenliği çok daha düşüktür ve çeliğin ısıl iletkenliği, içindeki bileşenlerin içeriğine bağlı olarak değişir. Sıcaklık arttıkça ısıl iletkenlik azalır, sıcaklık azaldıkça artar.

Isı kapasitesi. Isı kapasitesi, bir cismin sıcaklığını 10 arttırmak için gereken ısı miktarıdır.

Bir maddenin özgül ısı kapasitesi, sıcaklığını 10 artırmak için maddenin 1 kg'ına bildirilmesi gereken kilogram cinsinden ısı miktarıdır - kalori.

Metallerin diğer maddelere kıyasla özgül ısı kapasitesi küçüktür, bu da onları yüksek sıcaklıklara ısıtmayı nispeten kolaylaştırır.

Isıtıldığında genleşme. Cisim 10 ısıtıldığında uzunluğundaki artışın orijinal uzunluğuna oranına lineer genleşme katsayısı denir. Farklı metaller için doğrusal genleşme katsayısı büyük ölçüde değişir. Örneğin, tungstenin lineer genleşme katsayısı 4.0·10 -6 ve kurşun 29.5 ·10 -6'dır.

Korozyon direnci. Korozyon, metal ile kimyasal veya elektrokimyasal etkileşimi nedeniyle metalin yok edilmesidir. dış ortam. Korozyon örneği, demirin paslanmasıdır.

Yüksek korozyon direnci (korozyon direnci) bazı metallerin önemli bir doğal özelliğidir: platin, altın ve gümüş, bu yüzden asil olarak adlandırılırlar. Nikel ve diğer demir dışı metaller de korozyona iyi direnç gösterir. Demirli metaller, demirsiz metallerden daha güçlü ve daha hızlı paslanır.

2. Mekanik özellikler.

Kuvvet. Bir metalin gücü, dış kuvvetlerin etkisine çökmeden direnme yeteneğidir.

Sertlik. Sertlik, bir cismin, daha katı bir cismin içine girmesine direnme yeteneğidir.

esneklik. Bir metalin esnekliği, şekil değişikliğine (deformasyon) neden olan dış kuvvetlerin etkisinin sona ermesinden sonra şeklini eski haline getirme özelliğidir.

viskozite. Tokluk, bir metalin hızla artan (şok) dış kuvvetlere direnme yeteneğidir. Viskozite, kırılganlığın zıt özelliğidir.

Plastik. Plastisite, bir metalin, dış kuvvetlerin etkisi altında tahribat olmaksızın deforme olma ve muhafaza etme özelliğidir. yeni form iktidarın kesilmesinden sonra. Plastisite, esnekliğin tersi olan bir özelliktir.

Masada. 1 teknik metallerin özelliklerini gösterir.

Tablo 1.

Teknik metallerin özellikleri.

metal adı	Özgül ağırlık (yoğunluk) g \ cm 3	Erime noktası 0 С	Brinell sertliği	Çekme mukavemeti (çekme mukavemeti) kg \ mm 2	Göreli uzantı %	Kesitin bağıl daralması %
Alüminyum Tungsten Ütü Kobalt Magnezyum Manganez Bakır Nikel Teneke Öncülük etmek Krom Çinko	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 Kırılgan 22 40-50 2-4 1,8 Kırılgan 11,3-15	40 - 21-55 3 15 Kırılgan 60 40 40 50 Kırılgan 5-20	85 - 68-55 - 20 Kırılgan 75 70 74 100 Kırılgan -

3. Metallerin özelliklerinin önemi.

Mekanik özellikler. Herhangi bir ürün için ilk gereksinim yeterli güçtür.

Metaller diğer malzemelere göre daha yüksek bir dayanıma sahiptir, bu nedenle makinelerin, mekanizmaların ve yapıların yüklenen parçaları genellikle metallerden yapılır.

Birçok ürün, genel mukavemete ek olarak, bu ürünün çalışmasına özgü özel özelliklere de sahip olmalıdır. Örneğin kesici takımların sertliği yüksek olmalıdır. Diğer kesici takımların imalatı için takım çelikleri ve alaşımlar kullanılmaktadır.

Yay ve yay üretimi için yüksek elastikiyete sahip özel çelikler ve alaşımlar kullanılır.

Sünek metaller, parçaların çalışma sırasında şok yüklemeye maruz kaldığı durumlarda kullanılır.

Metallerin plastisitesi, basınçla (dövme, haddeleme) işlenmesini mümkün kılar.

fiziksel özellikler. Uçak, otomobil ve vagon yapımında parçaların ağırlığı genellikle en önemli özelliktir, bu nedenle alüminyum ve özellikle magnezyum alaşımları burada vazgeçilmezdir. Alüminyum gibi bazı alaşımlar için özgül dayanım (çekme dayanımının özgül ağırlığa oranı), yumuşak çelikten daha yüksektir.

eriyebilirlik erimiş metali kalıplara dökerek döküm elde etmek için kullanılır. Düşük erime noktalı metaller (kurşun gibi) çelik için su verme ortamı olarak kullanılır. Bazı karmaşık alaşımlar çok düşük sıcaklık içinde eriyen erime sıcak su. Bu tür alaşımlar, yangınlara karşı koruma sağlayan cihazlarda, baskı matrislerinin dökümü için kullanılır.

yüksek olan metaller elektiriksel iletkenlik(bakır, alüminyum) elektrik mühendisliğinde, elektrik hatlarının yapımında ve yüksek elektrik direncine sahip alaşımlarda kullanılır - akkor lambalar, elektrikli ısıtıcılar için.

Manyetik özellikler metaller, elektrik mühendisliğinde (dinamolar, motorlar, transformatörler), iletişim cihazları için (telefon ve telgraf setleri) birincil rol oynar ve diğer birçok makine ve cihaz türünde kullanılır.

Termal iletkenlik metaller fiziksel özelliklerini üretmeyi mümkün kılar. Isı iletkenliği, metallerin lehimlenmesinde ve kaynaklanmasında da kullanılmaktadır.

Bazı metal alaşımları doğrusal genişleme katsayısı, sıfıra yakın; bu tür alaşımlar hassas aletlerin, radyo tüplerinin imalatında kullanılır. Köprüler gibi uzun yapılar inşa edilirken metallerin genleşmesi dikkate alınmalıdır. Farklı genleşme katsayılarına sahip metallerden yapılmış ve birbirine sabitlenmiş iki parçanın ısıtıldığında bükülebileceği ve hatta kırılabileceği de unutulmamalıdır.

Kimyasal özellikler. Korozyon direnci özellikle yüksek oksitleyici ortamlarda çalışan ürünler için önemlidir (ızgaralar, kimyasal makine ve cihazların parçaları). Yüksek korozyon direnci elde etmek için özel paslanmaz, aside dayanıklı ve ısıya dayanıklı çelikler üretilmekte ve koruyucu kaplamalar da kullanılmaktadır.

METALLERİN Ametallerle Etkileşimi

Metal olmayanlar, metallerle reaksiyonlarda oksitleyici özellikler gösterir, onlardan elektron alır ve geri kazanır.

Halojenlerle etkileşim

Halojenler (F 2, Cl 2, Br 2, I 2 ) güçlü oksitleyici ajanlardır, bu nedenle tüm metaller normal koşullar altında onlarla etkileşime girer:

2Me+ n Hal 2 → 2 MeHal n

Bu reaksiyonun ürünü bir metal halojenür tuzudur ( MeFn-florür, MeCln-klorür, MeBr n-bromür, MeI n -iyodür). Bir metalle etkileşime girdiğinde, halojen en düşük oksidasyon durumuna (-1) indirgenir venmetalin oksidasyon durumuna eşittir.

Reaksiyon hızı, metal ve halojenin kimyasal aktivitesine bağlıdır. Halojenlerin oksidatif aktivitesi, grupta yukarıdan aşağıya doğru azalır. F ila I).

Oksijen ile etkileşim

Oksijen hemen hemen tüm metalleri oksitler (hariç Ag, Au, Pt ), oksit oluşumuna neden olur Ben 2 O n .

aktif metaller normal koşullar altında atmosferik oksijenle kolayca etkileşime girer.

2 Mg + O 2 → 2 MgO (flaşlı)

Orta aktivite metalleri ayrıca normal sıcaklıkta oksijen ile reaksiyona girer. Ancak böyle bir reaksiyonun hızı, aktif metallerin katılımından önemli ölçüde daha düşüktür.

Aktif olmayan metaller ısıtıldığında oksijen tarafından oksitlenir (oksijende yanma).

oksitler Metallerin kimyasal özellikleri üç gruba ayrılabilir:

1. Bazik oksitler ( Na 2 O, CaO, Fe II O, Mn II O, Cu I O vb.) düşük oksidasyon durumlarındaki (+1, +2, kural olarak +4'ün altında) metaller tarafından oluşturulur. Bazik oksitler, asit oksitler ve asitlerle etkileşime girerek tuzları oluşturur:

CaO + CO 2 → CaCO 3

CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

2. asit oksitler ( Cr VI O 3 , Fe VIO 3 , Mn VI O 3 , Mn 2 VII O 7 vb.) yüksek oksidasyon durumlarında (kural olarak +4'ün üzerinde) metaller tarafından oluşturulur. Asit oksitler, tuzları oluşturmak için bazik oksitler ve bazlarla etkileşime girer:

FeO 3 + K 2 O → K 2 FeO 4

CrO 3 + 2KOH → K 2 CrO 4 + H 2 O

3. amfoterik oksitler ( BeO, Al 2 O 3, ZnO, SnO, MnO 2, Cr 2 O 3, PbO, PbO 2 vb.) ikili bir yapıya sahiptir ve hem asitler hem de bazlarla etkileşime girebilir:

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

Cr 2 O 3 + 6NaOH → 2Na 3

Kükürt ile etkileşim

Tüm metaller kükürt ile etkileşime girer (hariç Au ), tuzlar oluşturan - sülfürler Ben 2 Sn . Bu durumda, kükürt "-2" oksidasyon durumuna indirgenir. platin ( nokta ) sadece ince bölünmüş halde kükürt ile etkileşime girer. alkali metaller ve Ca ve Mg bir patlama ile ısıtıldığında kükürt ile reaksiyona girer. Zn, Al (toz) ve Mg kükürt ile reaksiyonda bir flaş verir. Aktivite serisinde soldan sağa doğru metallerin kükürt ile etkileşim hızı azalmaktadır.

hidrojen ile etkileşim

Hidrojen ile bazı aktif metaller bileşikler oluşturur - hidritler:

2 Na + H 2 → 2 NaH

Bu bileşiklerde hidrojen, nadir oksidasyon durumunda "-1"dir.

E.A. Nudnova, M.V. Andriukhova

Metallerin kimyasal özellikleri: oksijen, halojenler, kükürt ile etkileşim ve su, asitler, tuzlar ile ilişkisi.

Metallerin kimyasal özellikleri, atomlarının harici bir enerji seviyesinden elektronları kolayca bırakıp pozitif yüklü iyonlara dönüşme yeteneklerinden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, kimyasal reaksiyonlarda metaller, enerjik indirgeyici ajanlar olarak hareket eder. Bu onların ana ortak kimyasal özelliğidir.

Bireysel metalik elementlerin atomlarında elektron bağışlama yeteneği farklıdır. Bir metal elektronlarından ne kadar kolay vazgeçerse, o kadar aktif olur ve diğer maddelerle o kadar şiddetli reaksiyona girer. Araştırmaya göre tüm metaller azalan aktivitelerine göre sıralanmıştır. Bu seri ilk olarak seçkin bilim adamı N. N. Beketov tarafından önerildi. Böyle bir dizi metal aktivitesine, metallerin yer değiştirme serisi veya metal voltajlarının elektrokimyasal serisi de denir. Şuna benziyor:

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

Bu seriyi kullanarak hangi metalin diğerinin aktifi olduğunu öğrenebilirsiniz. Bu seri, metal olmayan hidrojen içerir. Görünür özellikleri, bir tür sıfır olarak karşılaştırma için alınır.

İndirgeyici ajan özelliklerine sahip olan metaller, başta metal olmayanlar olmak üzere çeşitli oksitleyici ajanlarla reaksiyona girer. Metaller, normal koşullar altında veya ısıtıldığında oksitler oluşturmak üzere oksijenle reaksiyona girer, örneğin:

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

Bu reaksiyonda magnezyum atomları oksitlenir ve oksijen atomları indirgenir. Sıranın sonundaki soy metaller oksijenle reaksiyona girer. Halojenlerle reaksiyonlar aktif olarak meydana gelir, örneğin bakırın klor içinde yanması:

Cu0 + Cl02 = Cu+2Cl-2

Kükürtlü reaksiyonlar çoğunlukla ısıtıldığında meydana gelir, örneğin:

Fe0 + S0 = Fe+2S-2

Mg'deki metallerin aktivite serisindeki aktif metaller, alkaliler ve hidrojen oluşturmak için su ile reaksiyona girer:

2Na0 + 2H+2O → 2Na+OH + H02

Al'den H2'ye orta aktiviteye sahip metaller, daha şiddetli koşullar altında su ile reaksiyona girer ve oksitler ve hidrojen oluşturur:

Pb0 + H+2O Metallerin kimyasal özellikleri: oksijen ile etkileşim Pb+2O + H02.

Bir metalin çözeltideki asitler ve tuzlarla reaksiyona girme yeteneği, aynı zamanda metallerin yer değiştirme dizisindeki konumuna da bağlıdır. Metallerin yer değiştirme serisinde hidrojenin solundaki metaller genellikle hidrojeni seyreltik asitlerden alır (indirgenler) ve hidrojenin sağındaki metaller hidrojenin yerini almaz. Bu nedenle çinko ve magnezyum asit çözeltileri ile reaksiyona girerek hidrojen açığa çıkarır ve tuzlar oluştururken bakır reaksiyona girmez.

Mg0 + 2H+Cl → Mg+2Cl2 + H02

Zn0 + H+2SO4 → Zn+2SO4 + H02.

Bu reaksiyonlardaki metal atomları indirgeyici ajanlardır ve hidrojen iyonları oksitleyici ajanlardır.

Metaller sulu çözeltilerde tuzlarla reaksiyona girer. Aktif metaller, daha az aktif metalleri tuzların bileşiminden uzaklaştırır. Bu, metallerin aktivite serilerinden belirlenebilir. Reaksiyon ürünleri yeni bir tuz ve yeni bir metaldir. Bu nedenle, bir demir plaka bir bakır (II) sülfat çözeltisine daldırılırsa, bir süre sonra bakır üzerinde kırmızı bir kaplama şeklinde öne çıkacaktır:

Fe0 + Cu+2SO4 → Fe+2SO4 + Cu0 .

Ancak, bir bakır (II) sülfat çözeltisine bir gümüş plaka daldırılırsa, reaksiyon olmaz:

Ag + CuSO4 ≠ .

Bu tür reaksiyonları gerçekleştirmek için, suyla reaksiyona girebilen çok aktif metaller (lityumdan sodyuma) alınmamalıdır.

Bu nedenle metaller metal olmayanlar, su, asitler ve tuzlarla reaksiyona girebilir. Tüm bu durumlarda metaller oksitlenir ve indirgeyici maddelerdir. Akışı tahmin etmek kimyasal reaksiyonlar metallerin katılımıyla, bir dizi metal yer değiştirme kullanılmalıdır.