Metaller kimyasal aktiviteleri bakımından büyük farklılıklar gösterir. Bir metalin kimyasal aktivitesi yaklaşık olarak içindeki konumuna göre değerlendirilebilir.

En aktif metaller bu sıranın başında (solda), en az aktif olanlar ise sonunda (sağda) bulunur.
Basit maddelerle reaksiyonlar. Metaller ametallerle reaksiyona girerek ikili bileşikler oluşturur. Reaksiyon koşulları ve bazen bunların ürünleri farklı metaller için büyük ölçüde farklılık gösterir.
Örneğin, alkali metaller oda sıcaklığında oksijenle (hava dahil) aktif olarak reaksiyona girerek oksitler ve peroksitler oluşturur.

4Li + O2 = 2Li20;
2Na + O2 = Na202

Orta aktiviteli metaller ısıtıldığında oksijenle reaksiyona girer. Bu durumda oksitler oluşur:

2Mg + O2 \u003d t 2MgO.

Düşük aktif metaller (örneğin altın, platin) oksijenle reaksiyona girmez ve bu nedenle pratik olarak havadaki parlaklıklarını değiştirmezler.
Çoğu metal, kükürt tozu ile ısıtıldığında karşılık gelen sülfitleri oluşturur:

Karmaşık maddelerle reaksiyonlar. Tüm sınıfların bileşikleri metallerle, oksitlerle (su dahil), asitlerle, bazlarla ve tuzlarla reaksiyona girer.
Aktif metaller oda sıcaklığında suyla şiddetli reaksiyona girer:

2Li + 2H20 = 2LiOH + H2;
Ba + 2H20 = Ba(OH)2 + H2.

Magnezyum ve alüminyum gibi metallerin yüzeyi, ilgili oksitten oluşan yoğun bir film ile korunur. Bu, reaksiyonun su ile oluşmasını önler. Ancak bu film çıkarılırsa veya bütünlüğü bozulursa bu metaller de aktif olarak reaksiyona girer. Örneğin toz halindeki magnezyum sıcak suyla reaksiyona girer:

Mg + 2H20 = 100 °C Mg(OH)2 + H2.

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

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

Hidrojene kadar aktivite serisindeki metaller asitlerle (HNO3 hariç) reaksiyona girerek tuzlar ve hidrojen oluşturur. Aktif metaller (K, Na, Ca, Mg) asit çözeltileriyle çok şiddetli (yüksek hızda) reaksiyona girer:

Ca + 2HCl \u003d CaCl2 + H2;
2Al + 3H 2 SO 4 \u003d Al 2 (S04) 3 + 3H 2.

Düşük aktif metaller genellikle asitlerde pratik olarak çözünmez. Bunun nedeni yüzeylerinde çözünmeyen bir tuz filminin oluşmasıdır. Örneğin, aktivite serisinde hidrojenden önce yer alan kurşun, yüzeyinde çözünmeyen tuzlardan (PbS04 ve PbCl2) oluşan bir film oluşması nedeniyle seyreltik sülfürik ve hidroklorik asitlerde pratik olarak çözünmez.

Oy vermek için JavaScript'i etkinleştirmeniz gerekiyor

Ders 11. Kimyasal özellikler metaller

Metallerin basit oksitleyici maddelerle etkileşimi. Metallerin suya oranı, asitlerin, alkalilerin ve tuzların sulu çözeltileri. Oksit filmin ve oksidasyon ürünlerinin rolü. Metallerin nitrik ve konsantre sülfürik asitlerle etkileşimi.

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

Metaller doğuştandır karakteristik özellikler. Bunlar sudan ağır, metalik parlaklığa sahip katı maddelerdir. Metaller yüksek ısı ve elektrik iletkenliğine sahiptir. Çeşitli etkilerin etkisi altında elektron emisyonu ile karakterize edilirler. dış etkiler: Isıtma sırasında, kopma sırasında ışıkla ışınlama (ekzoelektronik 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, basit maddeleri (metal olmayanlar, su, asitler) içeren tipik oksitleyici maddelere oranını düşünelim. Tablo 1, metallerin basit oksitleyici maddelere oranı hakkında bilgi sağlar.

tablo 1

Metallerin basit oksitleyici maddelere oranı

Tüm metaller flor ile reaksiyona girer. İstisnalar, nem olmadığında alüminyum, demir, nikel, bakır, çinkodur. Bu elementler, ilk anda flor ile reaksiyona girdiğinde, metalleri daha sonraki reaksiyonlardan koruyan florür filmleri oluşturur.

Aynı koşullar ve nedenlerle demir, klorla reaksiyona girerek pasifleştirilir. Oksijenle ilgili olarak, metallerin tamamı değil, yalnızca bir kısmı yoğun koruyucu oksit filmleri oluşturur. Flordan nitrojene geçerken (Tablo 1), oksidatif aktivite azalır ve dolayısıyla artan sayıda metal oksitlenmez. Örneğin yalnızca lityum ve alkalin toprak metalleri nitrojenle reaksiyona girer.

Metallerin suya ve oksitleyici maddelerin sulu çözeltilerine oranı.

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

Tablo 2

Gerilim metalleri aralığı

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
K+	K + + e - = K	-2,925	k	Aktif
C'ler+	Cs + + e - = Cs	-2,923	C'ler	Aktif
Ca2+	Ca 2+ + 2e - = Ca	-2,866	CA	Aktif
Na+	Na + + e - = Na	-2,714	Hayır	Aktif
Mg 2+	Mg 2+ +2 e - = Mg	-2,363	Mg	Aktif
Al 3+	Al 3+ + 3e - = Al	-1,662	Al	Aktif
Ti 2+	Ti 2+ + 2e - = Ti	-1,628	Ti	Evlenmek. aktivite
Min 2+	Mn 2+ + 2e - = Mn	-1,180	Mn	Evlenmek. aktivite
Kr2+	Cr 2+ + 2e - = Cr	-0,913	CR	Evlenmek. aktivite
H2O	2H20+ 2e - =H2 +2OH -	-0,826	H2, pH=14	Evlenmek. aktivite
Zn2+	Zn 2+ + 2e - = Zn	-0,763	Zn	Evlenmek. aktivite
Kr3+	Cr 3+ +3e - = Cr	-0,744	CR	Evlenmek. aktivite
Fe 2+	Fe 2+ + e - = Fe	-0,440	Fe	Evlenmek. aktivite
H2O	2H2O + e - = H2 +2OH -	-0,413	H2, pH=7	Evlenmek. aktivite
Cd2+	Cd 2+ + 2e - = Cd	-0,403	CD	Evlenmek. aktivite
Co2+	Co 2+ +2 e - = Co	-0,227	Ortak	Evlenmek. aktivite
Hayır 2+	Ni 2+ + 2e - = Ni	-0,225	Ni	Evlenmek. aktivite
sn 2+	Sn 2+ + 2e - = Sn	-0,136	sn	Evlenmek. aktivite
Pb2+	Pb 2+ + 2e - = Pb	-0,126	kurşun	Evlenmek. aktivite
Fe3+	Fe 3+ + 3e - \u003d Fe	-0,036	Fe	Evlenmek. aktivite
H+	2H + + 2e - =H 2		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	Hg2	Küçük aktif
Ag+	Ag + + e - = Ag	0,799	Ag	Küçük aktif
Hg2+	Hg 2+ +2e - = Hg	0,854	hg	Küçük aktif
Nokta 2+	Nokta 2+ + 2e - = Nokta	1,2	puan	Küçük aktif
Au 3+	Au 3+ + 3e - = Au	1,498	Au	Küçük aktif
Au+	Au + + e - = Au	1,691	Au	Küçük aktif

Bu gerilim serisi aynı zamanda hidrojen elektrodunun asidik (pH=0), nötr (pH=7), alkalin (pH=14) ortamlardaki elektrot potansiyellerinin değerlerini de gösterir. Belirli bir metalin stres serisindeki konumu, standart koşullar altında sulu çözeltilerde redoks etkileşimlerine girme yeteneğini karakterize eder. Metal iyonları oksitleyici maddelerdir ve metaller indirgeyici maddelerdir. Bir metal voltaj serisinde ne kadar uzakta bulunursa, iyonları sulu bir çözeltide oksitleyici bir madde olarak o kadar güçlü olur. Metal serinin başlangıcına ne kadar yakınsa indirgeyici ajan o kadar güçlüdür.

Metaller birbirlerini tuz çözeltilerinden uzaklaştırma yeteneğine sahiptir. Reaksiyonun yönü bu durumda voltaj dizisindeki karşılıklı konumlarına göre belirlenir. Aktif metallerin hidrojeni yalnızca sudan değil aynı zamanda herhangi bir sulu çözeltiden de uzaklaştırdığı unutulmamalıdır. Bu nedenle, metallerin tuzlarının çözeltilerinden karşılıklı yer değiştirmesi, yalnızca magnezyumdan sonra stres serisinde bulunan metaller durumunda meydana gelir.

Tüm metaller aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi üç koşullu gruba ayrılmıştır.

Tablo 3

Metallerin koşullu bölünmesi

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

φ = -0,059рН.

Nötr bir ortamda (pH=7) φ = -0,41 V. Metallerin suyla etkileşiminin doğası Tablo 4'te sunulmaktadır.

-0,41 V'den önemli ölçüde daha negatif bir potansiyele sahip olan serinin başlangıcındaki metaller, hidrojeni sudan uzaklaştırır. Ancak magnezyum, hidrojeni yalnızca sıcak sudan uzaklaştırır. Tipik olarak magnezyum ve kurşun arasında bulunan metaller hidrojeni sudan uzaklaştırmaz. Bu metallerin yüzeyinde koruyucu etkiye sahip oksit filmleri oluşur.

Tablo 4

Nötr bir ortamda metallerin suyla etkileşimi

Metallerin hidroklorik asitle etkileşimi.

Hidroklorik asitteki oksitleyici madde hidrojen iyonudur. Bir hidrojen iyonunun standart elektrot potansiyeli sıfırdır. Bu nedenle tüm aktif ve ara aktif metallerin asitle reaksiyona girmesi gerekir. Pasivasyon yalnızca kurşun için gerçekleşir.

Tablo 5

Metallerin hidroklorik asit ile etkileşimi

Bakır, düşük aktif bir metal olmasına rağmen çok konsantre hidroklorik asitte çözülebilir.

Metallerin sülfürik asitle etkileşimi farklı şekilde gerçekleşir ve konsantrasyonuna bağlıdır.

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

Tablo 6

Metallerin seyreltik sülfürik asitle reaksiyonu

Seyreltilmiş sülfürik asit hidrojen iyonu ile oksitlenir. Elektrot potansiyeli hidrojeninkinden daha düşük olan metallerle etkileşime girer. Kurşunun sülfürik asitle etkileşimi sırasında oluşan PbS04 tuzu çözünmez olduğundan ve metal yüzeyinde koruyucu bir film oluşturduğundan, kurşun% 80'in altındaki bir konsantrasyonda sülfürik asitte çözünmez.

Metallerin konsantre sülfürik asitle etkileşimi.

Konsantre sülfürik asitte, +6 oksidasyon durumundaki sülfür, oksitleyici bir madde görevi görür. Sülfat iyonu SO4 2-'nin bir parçasıdır. Bu nedenle konsantre asit, standart elektrot potansiyeli oksitleyici maddeninkinden daha az olan tüm metalleri oksitler. Oksitleyici madde olarak sülfat iyonunun kullanıldığı elektrot proseslerinde elektrot potansiyelinin en yüksek değeri 0,36 V'tur. Bunun sonucunda bazı düşük aktif metaller de konsantre sülfürik asitle reaksiyona girer.

Orta aktiviteli metaller (Al, Fe) için yoğun oksit filmlerin oluşması nedeniyle pasifleşme meydana gelir. Kalay, kalay (IV) sülfat oluşturmak üzere dört değerlikli duruma oksitlenir:

Sn + 4 H 2 SO 4 (kons.) = Sn(S04) 2 + 2SO 2 + 2H 2 O.

Tablo 7

Metallerin konsantre sülfürik asitle reaksiyonu

Kurşun, çözünür kurşun hidrojen sülfat oluşturmak üzere iki değerlikli duruma oksitlenir. Cıva sıcak konsantre sülfürik asitte çözünerek cıva(I) ve cıva(II) sülfatları oluşturur. Gümüş bile kaynayan konsantre sülfürik asitte çözünür.

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

Zn + 2H2S04 \u003d ZnS04 + S02 + 2H20;

3Zn + 4H2S04 = 3ZnS04 + S↓ + 4H20;

4Zn +5H2S04 = 4ZnS04 = 4ZnS04 +H2S +4H2O.

Metallerin seyreltik nitrik asitle etkileşimi.

Nitrik asitte nitrojen, +5 oksidasyon durumunda oksitleyici bir madde olarak görev yapar. Maksimum değer Oksitleyici madde olarak seyreltik asitin nitrat iyonunun elektrot potansiyeli 0,96 V'tur. Bu büyük değer nedeniyle nitrik asit, sülfürik asitten daha güçlü bir oksitleyici maddedir. Bu, nitrik asidin gümüşü oksitlemesinden görülebilir. Metal ne kadar aktifse ve asit ne kadar seyreltikse asit o kadar derin indirgenir.

Tablo 8

Metallerin seyreltik nitrik asitle reaksiyonu

Metallerin konsantre nitrik asitle etkileşimi.

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

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

Tablo 9

Konsantre nitrik asidin metallerle reaksiyonu

Metallerin alkali çözeltilerle etkileşimi.

Metaller alkaliler tarafından oksitlenemez. Bunun nedeni alkali metallerin güçlü indirgeyici ajanlar 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 ortaya çıkar. Bu nedenle alkali çözeltilerde metaller su ile oksitlenerek hidroksitler ve hidrojen oluşur. Oksit ve hidroksit amfoterik bileşikler ise, alkalin bir çözelti içinde çözülürler. Sonuç olarak saf suda pasif olan metaller alkali çözeltilerle güçlü bir şekilde etkileşime girer.

Tablo 10

Metallerin alkali çözeltilerle etkileşimi

Çözünme işlemi iki aşama şeklinde sunulur: metalin suyla oksidasyonu ve hidroksitin çözünmesi:

Zn + 2HOH \u003d Zn (OH) 2 ↓ + H2;

Zn (OH) 2 ↓ + 2NaOH \u003d Na2.

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 özellikler arasında oksidasyon, çözünürlük ve korozyon direnci bulunur.

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

Teknolojik olarak - sertleşebilirlik, akışkanlık, işlenebilirlik, kaynaklanabilirlik, işlenebilirlik.

1. Fiziksel ve kimyasal özellikler.

Renk. Metaller opaktır, yani. ışığın geçmesine izin vermez ve yansıyan bu ışıkta her metalin kendine özel bir tonu - rengi vardır.

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

Spesifik yer çekimi. Bir maddenin bir santimetre küpünün gram cinsinden ifade edilen ağırlığına özgül ağırlık denir.

Özgül ağırlıklarına göre hafif metaller ve ağır metaller ayrılır. Teknik metaller arasında magnezyum en hafifidir (özgül ağırlık 1,74), en ağır olanı ise tungstendir (özgül ağırlık 19,3). Metallerin özgül ağırlığı bir dereceye kadar bunların üretim ve işleme yöntemine bağlıdır.

Eriyebilirlik. Isıtıldığında katı halden sıvı hale geçme yeteneği metallerin en önemli özelliğidir. Isıtıldığında tüm metaller katı durumdan sıvı duruma geçer ve erimiş metal soğutulduğunda sıvı durumdan katı duruma geçer. Teknik alaşımların erime noktasının belirli bir erime noktası yoktur, ancak bazen oldukça önemli bir sıcaklık aralığı vardır.

Elektiriksel iletkenlik. Elektriksel iletkenlik, elektriğin serbest elektronlar tarafından aktarılmasını içerir. Metallerin elektriksel iletkenliği, metal olmayan cisimlerin elektriksel iletkenliğinden binlerce kat daha yüksektir. Sıcaklık arttıkça metallerin elektrik iletkenliği azalır, azaldıkça artar. Mutlak sıfıra (-273 0 C) yaklaşıldığında sonsuz metallerin elektriksel iletkenliği +232 0 (kalay) ile 3370 0 (tungsten) arasında değişir. Çoğu artış (direnç neredeyse sıfıra düşer).

Alaşımların elektriksel iletkenliği her zaman alaşımı oluşturan bileşenlerden birinin elektriksel iletkenliğinden daha düşüktür.

Manyetik özellikler. Yalnızca üç metal açıkça manyetiktir (ferromanyetik): demir, nikel ve kobalt ve bunların bazı alaşımları. Bu metaller belirli sıcaklıklara ısıtıldıklarında manyetik özelliklerini de kaybederler. Bazı demir alaşımları oda sıcaklığında bile ferromanyetik değildir. Diğer tüm metaller paramanyetik (mıknatıslar tarafından çekilen) ve diyamanyetik (mıknatıslar tarafından itilen) olarak ikiye ayrılır.

Termal iletkenlik. Isı iletkenliği, bir cisimdeki ısının, bu cisimdeki parçacıkların görünür bir hareketi olmadan, daha ısıtılmış bir yerden daha az ısıtılmış bir yere aktarılmasıdır. Metallerin yüksek ısı iletkenliği, hızlı ve eşit şekilde ısıtılmasını ve soğutulmasını sağlar.

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

Isı kapasitesi. Isı kapasitesi vücut ısısını 1 0 artırmak için gereken ısı miktarıdır.

Bir maddenin özgül ısı kapasitesi, kilogram cinsinden ısı miktarıdır - sıcaklığını 1 0 artırmak için 1 kg maddeye verilmesi gereken kalori.

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

Isıtıldığında genişletilebilirlik. Bir cismin 1 0°C ısıtıldığında uzunluğundaki artışın orijinal uzunluğuna oranına doğrusal genleşme katsayısı denir. Farklı metaller için doğrusal genleşme katsayısı büyük ölçüde değişir. Örneğin, tungstenin doğrusal genleşme katsayısı 4,0·10-6, kurşunun ise 29,5·10-6'dır.

Korozyon direnci. Korozyon, metalin kimyasal veya elektrokimyasal etkileşimi nedeniyle tahrip olmasıdır. dış ortam. Korozyon örneği demirin paslanmasıdır.

Korozyona karşı yüksek direnç (korozyon direnci) bazı metallerin önemli bir doğal özelliğidir: platin, altın ve gümüş, bu yüzden onlara asil denir. Nikel ve diğer demir dışı metaller de korozyona karşı iyi direnç gösterir. Demir içeren metaller, demir içermeyen metallere göre daha güçlü ve daha hızlı korozyona uğrar.

2. Mekanik özellikler.

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

Sertlik. Sertlik, bir cismin başka, daha katı bir cismin içine nüfuz etmesine direnme yeteneğidir.

Esneklik. Bir metalin esnekliği, şeklin değişmesine (deformasyona) neden olan dış kuvvetlerin etkisinin kesilmesinden sonra şeklini geri kazanma yeteneğidir.

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

Plastik. Plastisite, bir metalin dış kuvvetlerin etkisi altında tahrip olmadan deforme olma ve muhafaza etme özelliğidir. yeni form kuvvet sona erdikten sonra. Plastisite esnekliğin tam tersi bir özelliktir.

Masada Şekil 1 teknik metallerin özelliklerini göstermektedir.

Tablo 1.

Teknik metallerin özellikleri.

Metal adı	Özgül ağırlık (yoğunluk) g \ cm3	Erime noktası 0 C	Brinell sertliği	Çekme mukavemeti (gerilme mukavemeti) kg\ mm2	Göreceli uzatma %'si	Kesitin bağıl daralması %
Alüminyum Tungsten Ütü Kobalt Magnezyum Manganez Bakır Nikel Teneke Yol göstermek 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 gereklilik yeterli dayanıklılıktır.

Metaller diğer malzemelere göre daha yüksek mukavemete sahiptir, bu nedenle makinelerin, mekanizmaların ve yapıların yüklü parçaları genellikle metallerden yapılır.

Pek çok ürün, genel dayanıklılığa ek olarak, bu ürünün çalışmasına özgü özel özelliklere de sahip olmalıdır. Örneğin kesici takımların sertliğinin yüksek olması gerekir. Takım çelikleri ve alaşımları diğer kesici takımların imalatında kullanılır.

Yay ve yayların üretiminde elastikiyeti yüksek özel çelikler ve alaşımlar kullanılmaktadır.

Parçaların çalışma sırasında şok yüklere maruz kaldığı durumlarda viskoz metaller kullanılır.

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

Fiziki ozellikleri. Uçak, otomobil ve vagon yapımında parçaların ağırlığı genellikle en önemli özelliktir, bu nedenle alüminyum ve özellikle magnezyum alaşımları burada yeri doldurulamaz. Alüminyum gibi bazı alaşımlar için özgül mukavemet (gerilme mukavemetinin özgül ağırlığa oranı), yumuşak çeliğe göre daha yüksektir.

Eriyebilirlik Erimiş metalin kalıplara dökülerek döküm yapılmasında kullanılır. Düşük erime noktalı metaller (örneğin kurşun) çelik için söndürme ortamı olarak kullanılır. Bazı karmaşık alaşımların bu gibi özellikleri vardır. düşük sıcaklık içinde eriyen erime sıcak su. Bu tür alaşımlar tipografik matrislerin dökümünde ve yangına karşı koruma amaçlı kullanılan cihazlarda kullanılır.

Yüksek değere sahip metaller elektiriksel iletkenlik(bakır, alüminyum) elektrik mühendisliğinde, elektrik hatlarının yapımında kullanılır ve akkor lambalar ve elektrikli ısıtma cihazlarında yüksek elektrik direncine sahip alaşımlar kullanılır.

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

Termal iletkenlik metaller fiziksel özelliklerinin üretilmesini mümkün kılar. Isı iletkenliği aynı zamanda metallerin lehimlenmesinde ve kaynaklanmasında da kullanılır.

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

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

METALLERİN METAL OLMAYANLARLA ETKİLEŞİMİ

Metal olmayanlar, metallerle reaksiyona girerek oksitleyici özellikler sergiler, onlardan elektron alır ve geri kazanır.

Halojenlerle etkileşim

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

2 Ben + N Hal 2 → 2 MeHal n

Bu reaksiyonun ürünü bir tuzdur - bir metal halojenür ( MeF n -florür, MeCl n -klorür, MeBr n -bromür, Mel n -iyodür). Bir metal ile etkileşime girdiğinde halojen en düşük oksidasyon durumuna (-1) indirgenir veNmetalin oksidasyon durumuna eşittir.

Reaksiyon hızı metalin ve halojenin kimyasal aktivitesine bağlıdır. Halojenlerin oksidatif aktivitesi grupta yukarıdan aşağıya doğru azalır. F'den I'ye).

Oksijen ile etkileşim

Hemen hemen tüm metaller oksijenle oksitlenir (hariç) Ag, Au, Pt ) ve oksitler oluşur Ben 2 Açık .

aktif metaller Normal koşullar altında havadaki oksijenle kolaylıkla etkileşime girerler.

2 Mg + O 2 → 2 MgO (flaşlı)

Orta aktivite metalleri Ayrıca normal sıcaklıklarda oksijenle reaksiyona girer. Ancak böyle bir reaksiyonun oranı, aktif metallerin katılımından önemli ölçüde daha düşüktür.

Düşük aktif metaller ısıtıldığında oksijenle oksitlenir (oksijende yanma).

Oksitler Metaller kimyasal özelliklerine göre üç gruba ayrılabilir:

1. Bazik oksitler ( Na 2 O, CaO, Fe II O, Mn II O, Cu IO vb.) düşük oksidasyon durumlarında (+1, +2, genellikle +4'ün altında) metaller tarafından oluşturulur. Bazik oksitler, asit oksitler ve asitlerle reaksiyona girerek tuzlar oluşturur:

CaO + CO 2 → CaCO 3

CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

2. Asidik oksitler ( Cr VI O 3 , Fe VI O 3 , Mn VI O 3 , Mn 2 VII O 7 vb.) yüksek oksidasyon durumlarında (genellikle +4'ün üzerinde) metaller tarafından oluşturulur. Asidik oksitler, bazik oksitler ve bazlarla reaksiyona girerek tuzlar oluşturur:

FeO3 + K2O → K2FeO4

CrO3 + 2KOH → K2CrO4 + H2O

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 asitlerle hem de bazlarla etkileşime girebilir:

Cr 2 Ö 3 + 3H 2 SO 4 → Cr 2 (S04) + 3H 2 Ö

Cr203 + 6NaOH → 2Na3

Sülfür ile etkileşim

Tüm metaller kükürt ile reaksiyona girer (hariç) Au ), tuzlar - sülfürler oluşturur Ben 2 Sn . Bu durumda kükürt “-2” oksidasyon durumuna indirgenir. platin ( puan ) kükürt ile yalnızca ince ezilmiş halde etkileşime girer. Alkali metaller ve Ca ve Mg ısıtıldığında kükürt ile patlayıcı bir şekilde reaksiyona girer. Zn, Al (toz halinde) ve Mg kükürt ile reaksiyona girdiğinde parlama verirler. Aktivite serisinde soldan sağa doğru gidildikçe metallerin kükürt ile etkileşim hızı azalır.

Hidrojen ile etkileşim

Bazı aktif metaller hidrojen hidritlerle bileşikler oluşturur:

2 Na + H 2 → 2 NaH

Bu bileşiklerde hidrojen nadir görülen “-1” oksidasyon durumundadır.

E.A. Nudnova, M.V. Andryuhova

Metallerin kimyasal özellikleri: oksijen, halojenler, kükürt ile etkileşimi ve su, asitler ve tuzlarla ilişkisi.

Metallerin kimyasal özellikleri, atomlarının harici bir enerji seviyesinden kolayca elektron bağışlama ve pozitif yüklü iyonlara dönüşme yeteneğinden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle kimyasal reaksiyonlarda metaller enerjik indirgeyici maddeler olarak görev yapar. Bu onların ana ortak kimyasal özelliğidir.

Bireysel metalik elementlerin atomlarındaki elektronları bağışlama yeteneği farklıdır. Bir metal elektronlarını ne kadar kolay bırakırsa o kadar aktif olur ve diğer maddelerle o kadar kuvvetli reaksiyona girer. Araştırmaya göre tüm metaller azalan aktivitelerine göre sıralandı. Bu seri ilk olarak seçkin bilim adamı N. N. Beketov tarafından önerildi. Metallerin bu tür bir aktivite serisine aynı zamanda 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, Pt, Au

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

İndirgeyici ajanların özelliklerine sahip olan metaller, başta metal olmayanlar olmak üzere çeşitli oksitleyici ajanlarla reaksiyona girer. Metaller normal koşullar altında veya ısıtıldığında oksitler oluşturacak şekilde 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 klorda yanması:

Cu0 + Cl02 = Cu+2Cl-2

Kükürt ile reaksiyonlar çoğunlukla ısıtıldığında meydana gelir, örneğin:

Fe0 + S0 = Fe+2S-2

Mg'deki metallerin aktivite serisindeki aktif metaller, alkaliler ve hidrojen oluşturmak üzere suyla reaksiyona girer:

2Na0 + 2H+2O → 2Na+OH + H02

Al'den H2'ye kadar orta aktiviteye sahip metaller daha ağır koşullar altında suyla reaksiyona girer ve oksitler ve hidrojen oluşturur:

Pb0 + H+2O Metallerin kimyasal özellikleri: oksijenle etkileşimi Pb+2O + H02.

Bir metalin çözeltideki asitler ve tuzlarla reaksiyona girme yeteneği aynı zamanda metallerin yer değiştirme serisindeki konumuna da bağlıdır. Metallerin yer değiştirme serisinde hidrojenin solundaki metaller genellikle hidrojeni seyreltik asitlerden uzaklaştırır (indirgenir) ve hidrojenin sağındaki metaller onu değiştirmez. Yani çinko ve magnezyum asit çözeltileriyle 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 maddeler, hidrojen iyonları ise oksitleyici maddelerdir.

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

Fe0 + Cu+2SO4 → Fe+2SO4 + Cu0.

Ancak gümüş bir plaka bir bakır (II) sülfat çözeltisine daldırılırsa hiçbir reaksiyon meydana gelmez:

Ag + CuSO4 ≠ .

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

Bu nedenle metaller metal olmayanlarla, suyla, asitlerle ve tuzlarla reaksiyona girebilir. Tüm bu durumlarda metaller oksitlenir ve indirgeyici maddelerdir. Akımı tahmin etmek kimyasal reaksiyonlar metallerin katılımıyla bir dizi metal yer değiştirme kullanılmalıdır.