Kristal kafeste serbest elektronların (“elektron gazı”) varlığı nedeniyle tüm metaller aşağıdaki karakteristik genel özellikleri sergiler:

1) Plastik– kolayca şekil değiştirme, tel halinde esnetme ve ince tabakalar halinde yuvarlama yeteneği.

2) Metalik parlaklık ve donukluk. Bunun nedeni serbest elektronların metal üzerine düşen ışıkla etkileşimidir.

3) Elektrik iletkenliği. Küçük bir potansiyel farkının etkisi altında serbest elektronların negatif kutuptan pozitif kutba doğru yön hareketi ile açıklanmaktadır. Isıtıldığında elektrik iletkenliği azalır çünkü Sıcaklık arttıkça kristal kafesin düğümlerindeki atom ve iyonların titreşimleri yoğunlaşır ve bu da "elektron gazının" yön hareketini zorlaştırır.

4) Isı iletkenliği. Bu, sıcaklığın metalin kütlesi üzerinde hızla eşitlenmesi nedeniyle serbest elektronların yüksek hareketliliğinden kaynaklanır. En yüksek termal iletkenlik bizmut ve cıvada bulunur.

5) Sertlik. En zoru kromdur (cam keser); en yumuşak alkali metaller - potasyum, sodyum, rubidyum ve sezyum - bıçakla kesilir.

6) Yoğunluk. Metalin atom kütlesi ne kadar küçükse ve atomun yarıçapı ne kadar büyükse, o kadar küçüktür. En hafifi lityumdur (ρ=0,53 g/cm3); en ağırı osmiyumdur (ρ=22,6 g/cm3). Yoğunluğu 5 g/cm3'ün altında olan metaller "hafif metaller" olarak kabul edilir.

7) Erime ve kaynama noktaları. En eriyebilir metal cıvadır (en = -39°C), en dayanıklı metal ise tungstendir (en = 3390°C). Erime sıcaklığına sahip metaller 1000°C'nin üstü refrakter, altı ise düşük erime noktalı olarak kabul edilir.

Metallerin genel kimyasal özellikleri

Güçlü indirgeyici maddeler: Me 0 – nē → Me n +

Bir dizi voltaj, metallerin sulu çözeltilerdeki redoks reaksiyonlarındaki karşılaştırmalı aktivitesini karakterize eder.

1. Metallerin metal olmayanlarla reaksiyonları

1) Oksijen ile:
2Mg + O2 → 2MgO

2) Kükürtlü:
Hg + S → HgS

3) Halojenlerle:
Ni + Cl 2 – t° → NiCl 2

4) Azotlu:
3Ca + N 2 – t° → Ca 3 N 2

5) Fosforlu:
3Ca + 2P – t° → Ca 3 P 2

6) Hidrojen ile (sadece alkali ve alkalin toprak metalleri reaksiyona girer):
2Li + H 2 → 2LiH

Ca + H 2 → CaH 2

2. Metallerin asitlerle reaksiyonları

1) H'ye kadar elektrokimyasal voltaj serisindeki metaller, oksitleyici olmayan asitleri hidrojene indirger:

Mg + 2HCl → MgCl2 + H2

2Al+ 6HCl → 2AlCl3 + 3H2

6Na + 2H 3 PO 4 → 2Na 3 PO 4 + 3H 2

2) Oksitleyici asitlerle:

Herhangi bir konsantrasyondaki nitrik asit ve konsantre sülfürik asit metallerle etkileşime girdiğinde Hidrojen asla açığa çıkmaz!

Zn + 2H 2 SO 4(K) → ZnS04 + SO 2 + 2H 2 O

4Zn + 5H2S04(K) → 4ZnS04 + H2S + 4H2O

3Zn + 4H 2 SO 4(K) → 3ZnS04 + S + 4H 2 O

2H 2 SO 4 (k) + Cu → Cu SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

10HNO3 + 4Mg → 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

4HNO 3 (k) + Cu → Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

3. Metallerin suyla etkileşimi

1) Aktif (alkali ve alkalin toprak metalleri) çözünür bir baz (alkali) ve hidrojen oluşturur:

2Na + 2H20 → 2NaOH + H2

Ca+ 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

2) Orta aktiviteye sahip metaller, bir okside ısıtıldığında su ile oksitlenir:

Zn + H 2 O – t° → ZnO + H 2

3) Aktif Değil (Au, Ag, Pt) - tepki vermeyin.

4. Daha az aktif metallerin, tuzlarının çözeltilerinden daha aktif metallerle yer değiştirmesi:

Cu + HgCl 2 → Hg+ CuCl 2

Fe+ CuSO 4 → Cu+ FeSO 4

Endüstride genellikle saf metaller değil, bunların karışımları kullanılır. alaşımlar Bir metalin yararlı özelliklerinin diğerinin yararlı özellikleriyle tamamlandığı bir metal. Bu nedenle bakırın sertliği düşüktür ve makine parçalarının üretimi için uygun değildir; bakır ve çinko alaşımları ise ( pirinç) zaten oldukça serttir ve makine mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Alüminyum yüksek sünekliğe ve yeterli hafifliğe (düşük yoğunluk) sahiptir, ancak çok yumuşaktır. Buna dayanarak, magnezyum, bakır ve manganez içeren bir alaşım hazırlanır - alüminyumun kullanışlı özelliklerini kaybetmeden yüksek sertlik elde eden ve uçak yapımı için uygun hale gelen duralumin (duralumin). Demirin karbonla alaşımları (ve diğer metallerin katkı maddeleri) yaygın olarak bilinmektedir. dökme demir Ve çelik.

Serbest metaller restoratörler. Ancak bazı metaller kaplandıkları için reaktiviteleri düşüktür. yüzey oksit filmi değişen derecelerde su, asit ve alkali çözeltileri gibi kimyasal reaktiflere karşı dayanıklıdır.

Örneğin kurşun her zaman bir oksit filmi ile kaplanır; çözeltiye geçişi yalnızca bir reaktife (örneğin seyreltik nitrik asit) maruz kalmayı değil aynı zamanda ısıtmayı da gerektirir. Alüminyumun üzerindeki oksit filmi suyla reaksiyona girmesini önler ancak asitler ve alkaliler tarafından yok edilir. Gevşek oksit filmi (pas Nemli havada demirin yüzeyinde oluşan demirin daha fazla oksidasyonunu engellemez.

Etkisi altında konsantre metallerde asitler oluşur sürdürülebilir oksit filmi. Bu fenomene denir pasivasyon. Yani konsantre olarak sülfürik asit Be, Bi, Co, Fe, Mg ve Nb gibi metaller pasifleştirilir (ve daha sonra asitle reaksiyona girmez) ve konsantre nitrik asitte - A1, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb metalleri , Th ve U.

Asidik çözeltilerde oksitleyici maddelerle etkileşime girdiğinde çoğu metal, yükü belirli bir elementin bileşiklerdeki (Na +, Ca 2+, A1 3+, Fe 2+ ve Fe 3) kararlı oksidasyon durumu tarafından belirlenen katyonlara dönüşür. +)

Asidik bir çözeltide metallerin indirgeme aktivitesi bir dizi gerilimle iletilir. Metallerin çoğu hidroklorik ve seyreltik sülfürik asitlerle çözeltiye aktarılır, ancak Cu, Ag ve Hg - yalnızca sülfürik (konsantre) ve nitrik asitlerle ve Pt ve Au - "regia votkası" ile.

Metal korozyonu

Metallerin istenmeyen bir kimyasal özelliği korozyondur, yani. suyla temas ettiğinde ve içinde çözünmüş oksijenin etkisi altında aktif tahribat (oksidasyon). (oksijen korozyonu).Örneğin, demir ürünlerinin sudaki korozyonu yaygın olarak bilinmektedir, bunun sonucunda pas oluşur ve ürünler toza dönüşür.

Metallerin korozyonu, çözünmüş gazlar CO2 ve SO2'nin varlığından dolayı suda da meydana gelir; asidik bir ortam yaratılır ve H + katyonları, hidrojen H2 ( hidrojen korozyonu).

Birbirine benzemeyen iki metal arasındaki temas alanı özellikle aşındırıcı olabilir ( temas korozyonu). Fe gibi bir metal ile suya yerleştirilen Sn veya Cu gibi başka bir metal arasında galvanik bir çift meydana gelir. Elektron akışı, voltaj serisinin solundaki (Re) daha aktif metalden daha az aktif olan metale (Sn, Cu) doğru gider ve daha aktif olan metal yok edilir (paslanır).

Bu nedenle teneke kutuların (kalay kaplı demir) kalaylı yüzeyi nemli bir ortamda saklandığında ve dikkatsizce kullanıldığında paslanır (ütü en ufak bir çizik bile oluştuktan sonra hızla çökerek demirin nemle temas etmesine neden olur). Aksine demir kovanın galvanizli yüzeyi uzun süre paslanmaz, çünkü çizikler olsa bile paslanan demir değil çinkodur (demirden daha aktif bir metal).

Belirli bir metalin korozyon direnci, daha aktif bir metalle kaplandığında veya eritildiğinde artar; Böylece demirin kromla kaplanması veya demir-krom alaşımı yapılması demirin korozyonunu ortadan kaldırır. Krom içeren kromlu demir ve çelik ( paslanmaz çelik), yüksek korozyon direncine sahiptir.

Ders 11. Metallerin kimyasal özellikleri.

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, bordan astatine çizilen köşegenden periyodik tablonun alt kısmında yer alan tüm s-, d-, f-elementlerinin yanı sıra p-elementlerini içerir. Bu elementlerin basit maddelerinde metalik bir bağ oluşur. Metal atomlarının dış elektron kabuğunda 1, 2 veya 3 miktarında çok az elektronu vardır. Metaller elektropozitif özellikler sergiler ve ikiden az olmak üzere düşük elektronegatifliğe sahiptir.

Metallerin karakteristik özellikleri vardır. Bunlar sudan ağır, metalik parlaklığa sahip katı maddelerdir. Metaller yüksek ısı ve elektrik iletkenliğine sahiptir. Çeşitli dış etkilerin etkisi altında elektron emisyonu ile karakterize edilirler: ışıkla ışınlama, ısıtma, kopma (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 oluştururlar.

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

Oksidan	Elektrot Proses Denklemi	Standart elektrot potansiyeli φ 0, V	İndirgeyici ajan	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	Çar. aktivite
Min 2+	Mn 2+ + 2e - = Mn	-1,180	Mn	Çar. aktivite
Kr2+	Cr 2+ + 2e - = Cr	-0,913	CR	Çar. aktivite
H2O	2H20+ 2e - =H2 +2OH -	-0,826	H2, pH=14	Çar. aktivite
Zn2+	Zn 2+ + 2e - = Zn	-0,763	Zn	Çar. aktivite
Kr3+	Cr3+ +3e - = Cr	-0,744	CR	Çar. aktivite
Fe 2+	Fe 2+ + e - = Fe	-0,440	Fe	Çar. aktivite
H2O	2H2O + e - = H2 +2OH -	-0,413	H2, pH=7	Çar. aktivite
Cd2+	Cd 2+ + 2e - = Cd	-0,403	CD	Çar. aktivite
Co2+	Co 2+ +2 e - = Co	-0,227	Ortak	Çar. aktivite
Hayır 2+	Ni 2+ + 2e - = Ni	-0,225	Ni	Çar. aktivite
sn 2+	Sn 2+ + 2e - = Sn	-0,136	sn	Çar. aktivite
Pb2+	Pb 2+ + 2e - = Pb	-0,126	kurşun	Çar. aktivite
Fe 3+	Fe 3+ +3e - = Fe	-0,036	Fe	Çar. aktivite
H+	2H + + 2e - =H 2		H2, pH=0	Çar. aktivite
Bi 3+	Bi 3+ + 3e - = Bi	0,215	Bi	Düşük aktif
Cu 2+	Cu 2+ + 2e - = Cu	0,337	Cu	Düşük aktif
Cu+	Cu + + e - = Cu	0,521	Cu	Düşük aktif
Hg 2 2+	Hg 2 2+ + 2e - = Hg	0,788	Hg2	Düşük aktif
Ag+	Ag + + e - = Ag	0,799	Ag	Düşük aktif
Hg2+	Hg 2+ +2e - = Hg	0,854	Hg	Düşük aktif
Nokta 2+	Nokta 2+ + 2e - = Nokta	1,2	puan	Düşük aktif
Au 3+	Au 3+ + 3e - = Au	1,498	Au	Düşük aktif
Au+	Au + + e - = Au	1,691	Au	Düşük aktif

Bu voltaj 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, gerilme serisindeki göreceli konumlarına göre belirlenir. Aktif metallerin hidrojeni yalnızca sudan değil aynı zamanda herhangi bir sulu çözeltiden de uzaklaştırdığı unutulmamalıdır. Bu nedenle, metallerin tuzlarının çözeltilerinden karşılıklı olarak yer değiştirmesi, yalnızca magnezyumdan sonra stres serisinde yer alan metaller durumunda meydana gelir.

Tüm metaller aşağıdaki tabloda yansıtıldığı gibi üç koşullu gruba ayrılmıştır.

Tablo 3

Metallerin geleneksel 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

Seyreltik sülfürik asit, hidrojen iyonuyla oksitlenir. Elektrot potansiyeli hidrojeninkinden daha düşük olan metallerle etkileşime girer. Kurşun, sülfürik asitle reaksiyona girdiğinde 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 = 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. Oksitleyici madde olarak seyreltik asitin nitrat iyonu için elektrot potansiyelinin maksimum değeri 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 kuvvetli bir şekilde etkileşime girer.

Tablo 10

Metallerin alkali çözeltilerle etkileşimi

Çözünme işlemi iki aşamada temsil edilir: suyla metal oksidasyonu ve hidroksitin çözünmesi:

Zn + 2HOH = Zn(OH)2 ↓ + H2;

Zn(OH)2 ↓ + 2NaOH = Na2.

Çalışmanın amacı:çeşitli aktivitelere sahip metallerin ve bunların bileşiklerinin karakteristik kimyasal özelliklerine pratik olarak aşina olmak; Amfoterik özelliklere sahip metallerin özelliklerini inceleyin. Redoks reaksiyonları elektron-iyon dengesi yöntemi kullanılarak dengelenir.

Teorik kısım

Metallerin fiziksel özellikleri. Normal koşullar altında cıva dışındaki tüm metaller, sertlik dereceleri açısından keskin farklılıklar gösteren katı maddelerdir. Birinci tür iletkenler olan metaller yüksek elektrik ve ısı iletkenliğine sahiptir. Bu özellikler, aralarında serbest elektronların hareket ettiği, metal iyonlarının bulunduğu düğümlerde kristal kafesin yapısı ile ilişkilidir. Elektrik ve ısı transferi bu elektronların hareketi nedeniyle gerçekleşir.

Metallerin kimyasal özellikleri . Tüm metaller indirgeyici maddelerdir; Kimyasal reaksiyonlar sırasında elektronlarını kaybederler ve pozitif yüklü iyonlara dönüşürler. Sonuç olarak çoğu metal, oksijen gibi tipik oksitleyici maddelerle reaksiyona girerek çoğu durumda metallerin yüzeyini yoğun bir tabaka halinde kaplayan oksitler oluşturur.

Mg° +O 2 °=2Mg +2 O- 2

Mg-2=Mg +2

HAKKINDA 2 +4 =2О -2

Metallerin çözeltilerdeki indirgeme aktivitesi, metalin voltaj serisindeki konumuna veya metalin elektrot potansiyelinin değerine bağlıdır (tablo). Belirli bir metalin elektrot potansiyeli ne kadar düşükse, indirgeyici madde o kadar aktif olur. öyle. Tüm metaller ayrılabilir 3 grup :

Aktif metaller – gerilim serisinin başlangıcından (yani Li'den) Mg'ye;

Orta aktivite metalleri Mg'den H'ye;

Düşük aktif metaller – H'den gerilim serisinin sonuna kadar (Au'ya).

Grup 1'in metalleri suyla etkileşime girer (buna esas olarak alkali ve alkalin toprak metalleri dahildir); Reaksiyon ürünleri karşılık gelen metallerin ve hidrojenin hidroksitleridir, örneğin:

2К°+2Н 2 O=2KOH+H 2 HAKKINDA

K°-=K + | 2

2 saat + +2 =H 2 0 | 1

Metallerin asitlerle etkileşimi

Tüm oksijensiz asitler (hidroklorik HC1, hidrobromik HBr, vb.) ve ayrıca bazı oksijen içeren asitler (seyreltik sülfürik asit H2S04, fosforik asit H3PO4, asetik asit CH3COOH, vb.) reaksiyona girer. hidrojene kadar gerilim serisinde duran metal 1 ve 2 grupları ile. Bu durumda karşılık gelen tuz oluşur ve hidrojen açığa çıkar:

Zn+ H 2 BU YÜZDEN 4 = ZnSO4 4 + H 2

Zn 0 -2 = Zn 2+ | 1

2 saat + +2 =H 2 ° | 1

Konsantre sülfürik asit, grup 1, 2 ve kısmen 3'ün metallerini (Ag dahil) oksitlerken SO2'ye indirgenir - keskin kokulu renksiz bir gaz, beyaz bir çökelti veya hidrojen sülfür H2S şeklinde çökelmiş serbest kükürt - çürük kokulu yumurtalara sahip bir gaz Metal ne kadar aktif olursa kükürt de o kadar azalır, örneğin:

| 1

| 8

Herhangi bir konsantrasyondaki nitrik asit hemen hemen tüm metalleri oksitler, bunun sonucunda ilgili metalin nitratı, su ve indirgeme ürünü N +5 (NO 2 - keskin kokulu kahverengi gaz, NO - keskin kokulu renksiz gaz, N) 2 O - narkotik kokulu bir gaz, N2 kokusuz bir gazdır, NH4NO3 renksiz bir çözeltidir). Metal ne kadar aktifse ve asit ne kadar seyreltikse, nitrik asitte o kadar fazla nitrojen azalır.

Alkalilerle reaksiyona girer amfoterik esas olarak grup 2'ye ait metaller (Zn, Be, Al, Sn, Pb, vb.). Reaksiyon metallerin alkali ile kaynaştırılmasıyla ilerler:

kurşun+2 NaOH= Hayır 2 PbO 2 +H 2

kurşun 0 -2 = kurşun 2+ | 1

2 saat + +2 =H 2 ° | 1

veya güçlü bir alkali çözeltiyle etkileşime girdiğinde:

+ 2NaOH + 2H olun 2 HAKKINDA = Hayır 2 +H 2

°-2 olun=Ol +2 | 1

Amfoterik metaller amfoterik oksitler ve buna bağlı olarak amfoterik hidroksitler oluşturur (tuz ve su oluşturmak üzere asitler ve alkalilerle reaksiyona girerek), örneğin:

veya iyonik formda:

veya iyonik formda:

Pratik kısım

1 numaralı deneyimi yaşayın.Metallerin su ile etkileşimi .

Gazyağı kavanozunda saklanan küçük bir parça alkali veya alkalin toprak metali (sodyum, potasyum, lityum, kalsiyum) alın, filtre kağıdıyla iyice kurulayın ve suyla dolu porselen bir bardağa ekleyin. Deneyin sonunda birkaç damla fenolftalein ekleyin ve elde edilen çözeltinin ortamını belirleyin.

Magnezyum suyla reaksiyona girdiğinde reaksiyon tüpünü bir süre alkol lambasında ısıtın.

2 numaralı deneyimi yaşayın.Metallerin seyreltik asitlerle etkileşimi .

Üç test tüpüne 20-25 damla 2N hidroklorik, sülfürik ve nitrik asit çözeltisi dökün. Her bir test tüpüne tel, parça veya talaş şeklindeki metalleri bırakın. Meydana gelen olayları gözlemleyin. Hiçbir şeyin olmadığı test tüplerini alkol lambasında reaksiyon başlayana kadar ısıtın. Açığa çıkan gazı belirlemek için nitrik asit içeren test tüpünü dikkatlice koklayın.

3 numaralı deneyimi yaşayın.Metallerin konsantre asitlerle etkileşimi .

İki test tüpüne 20-25 damla konsantre nitrik ve sülfürik asit (dikkatle!) dökün, metali içine indirin ve ne olduğunu gözlemleyin. Gerekirse reaksiyon başlamadan önce test tüpleri bir alkol lambasında ısıtılabilir. Açığa çıkan gazları belirlemek için tüpleri dikkatlice koklayın.

Deney No. 4.Metallerin alkalilerle etkileşimi .

Bir test tüpüne 20-30 damla konsantre alkali çözeltisi (KOH veya NaOH) dökün ve metali ekleyin. Test tüpünü hafifçe ısıtın. Neler olduğunu gözlemleyin.

Deneyim№5. Fiş ve özellikler metal hidroksitler.

İlgili metalin 15-20 damla tuzunu bir test tüpüne dökün, bir çökelti oluşana kadar alkali ekleyin. Tortuyu iki parçaya bölün. Bir parçaya hidroklorik asit çözeltisi, diğerine alkali çözelti dökün. Gözlemleri not edin, moleküler, tam iyonik ve kısa iyonik formlarda denklemler yazın ve ortaya çıkan hidroksitin doğası hakkında sonuçlar çıkarın.

Çalışmanın tasarımı ve sonuçlar

Redoks reaksiyonları için elektron-iyon denge denklemlerini yazın, iyon değişim reaksiyonlarını moleküler ve iyon-moleküler formlarda yazın.

Sonuçlarınızda, incelediğiniz metalin hangi aktivite grubuna (1, 2 veya 3) ait olduğunu ve hidroksitin hangi özellikleri (bazik veya amfoterik) sergilediğini yazın. Sonuçlarınızı gerekçelendirin.

11 numaralı laboratuvar çalışması

Metal oranı reaksiyon denklemleri:

• a) basit maddelere: oksijen, hidrojen, halojenler, kükürt, nitrojen, karbon;
• b) karmaşık maddelere: su, asitler, alkaliler, tuzlar.

1. Metaller arasında grup I ve II'nin s-elementleri, tüm s-elementleri, grup III'ün p-elementlerinin (bor hariç) yanı sıra kalay ve kurşun (grup IV), bizmut (grup V) ve polonyum (grup VI) bulunur. Çoğu metalin dış enerji seviyesinde 1-3 elektron bulunur. D-elementlerinin atomları için, periyotlar içerisinde ön-dış katmanın d-alt seviyeleri soldan sağa doğru doldurulur.
2. Metallerin kimyasal özellikleri, dış elektron kabuklarının karakteristik yapısı tarafından belirlenir.

Bir periyotta nükleer yük arttıkça aynı sayıda elektron kabuğuna sahip atomların yarıçapları azalır. Alkali metallerin atomları en büyük yarıçapa sahiptir. Atomun yarıçapı ne kadar küçükse iyonlaşma enerjisi o kadar büyük, atomun yarıçapı ne kadar büyükse iyonlaşma enerjisi o kadar az olur. Metal atomları en büyük atom yarıçapına sahip olduklarından, esas olarak düşük iyonizasyon enerjisi ve elektron ilgisi değerleri ile karakterize edilirler. Serbest metaller yalnızca indirgeyici özellikler sergiler.

3) Metaller oksitler oluşturur, örneğin:

Yalnızca alkali ve alkalin toprak metalleri hidrojenle reaksiyona girerek hidritler oluşturur:

Metaller halojenlerle reaksiyona girerek halojenürler, kükürt - sülfitlerle, nitrojen - nitritlerle, karbon - karbürlerle reaksiyona girer.

Gerilim serisindeki bir metal E0'ın standart elektrot potansiyelinin cebirsel değerinin artmasıyla, metalin suyla reaksiyona girme yeteneği azalır.

Bu nedenle demir suyla yalnızca çok yüksek sıcaklıklarda reaksiyona girer:

Pozitif standart elektrot potansiyeline sahip metaller yani gerilim serisinde hidrojenden sonra gelen metaller su ile reaksiyona girmez.

Metallerin asitlerle reaksiyonları karakteristiktir. Negatif E0 değerine sahip metaller hidrojeni HCl, H2S04, H3P04 vb. çözeltilerden uzaklaştırır.

Daha düşük E0 değerine sahip bir metal, daha büyük E0 değerine sahip bir metali tuz çözeltilerinden uzaklaştırır:

Endüstriyel olarak elde edilen en önemli kalsiyum bileşikleri, kimyasal özellikleri ve üretim yöntemleri.

Kalsiyum oksit CaO'ya sönmemiş kireç denir. Kireç taşı CaC0 3 --> CaO + CO'nun 2000° C sıcaklıkta yakılmasıyla elde edilir. Kalsiyum oksit, bazik oksit özelliklerine sahiptir:

a) suyla reaksiyona girerek büyük miktarda ısı açığa çıkarır:

CaO + H 2 0 = Ca (OH) 2 (sönmüş kireç).

b) asitlerle reaksiyona girerek tuz ve su oluşturur:

CaO + 2HCl = CaCl2 + H20

CaO + 2H + = Ca2+ + H2O

c) asit oksitlerle reaksiyona girerek bir tuz oluşturur:

CaO + C0 2 = CaC0 3

Kalsiyum hidroksit Ca(OH)2, sönmüş kireç, kireç sütü ve kireç suyu formunda kullanılır.

Kireç sütü, fazla sönmüş kirecin suyla karıştırılmasıyla oluşan bir bulamaçtır.

Kireç suyu, kireç sütünün süzülmesiyle elde edilen berrak bir çözeltidir. Laboratuvarda karbon (IV) monoksiti tespit etmek için kullanılır.

Ca(OH)2 + C02 = CaC03 + H20

Karbon monoksitin (IV) uzun süre geçmesiyle, suda çözünen asidik bir tuz oluştuğundan çözelti şeffaf hale gelir:

CaC0 3 + C0 2 + H 2 O = Ca(HCO 3 ) 2

Ortaya çıkan şeffaf kalsiyum bikarbonat çözeltisi ısıtılırsa, CaC03 çökeltisi çökeldiğinden bulanıklık tekrar meydana gelir.

METALLERİN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

1 Kimyasal özelliklerine göre metaller ikiye ayrılır: )Aktif

(alkali ve alkalin toprak metalleri, Mg, Al, Zn, vb.)2) Metaller ortalama aktivite

3 (Fe, Cr, Mn, vb.) ; )Düşük aktif

4) (Cu, Ag) Asil metaller

Reaksiyonlarda sadece indirgeyici maddeler bulunur. Metal atomları kolaylıkla dış (ve bir kısmı da dış) elektron katmanından elektron vererek pozitif iyonlara dönüşürler. Me'nin olası oksidasyon durumları En düşük 0,+1,+2,+3 En yüksek +4,+5,+6,+7,+8

1. METAL OLMAYANLARLA ETKİLEŞİM

1. HİDROJENLİ

Berilyum hariç IA ve IIA gruplarının metalleri ısıtıldığında reaksiyona girer. Katı kararsız maddeler, hidritler oluşur; diğer metaller reaksiyona girmez.

2K + H₂ = 2KH (potasyum hidrit)

Ca + H₂ = CaH₂

2. OKSİJEN İLE

Altın ve platin hariç tüm metaller reaksiyona girer. Gümüş ile reaksiyon yüksek sıcaklıklarda meydana gelir, ancak termal olarak kararsız olduğundan gümüş(II) oksit pratikte oluşmaz. Alkali metaller normal koşullar altında oksitler, peroksitler, süperoksitler (lityum - oksit, sodyum - peroksit, potasyum, sezyum, rubidyum - süperoksit) oluşturur

4Li + O2 = 2Li2O (oksit)

2Na + O2 = Na2O2 (peroksit)

K+O2=KO2 (süperoksit)

Normal koşullar altında ana alt grupların geri kalan metalleri, oksidasyon durumu 2Ca+O2=2CaO grup numarasına eşit olan oksitler oluşturur.

2Ca+O2=2CaO

İkincil alt grupların metalleri normal koşullar altında ve ısıtıldığında oksitler oluşturur, değişen derecelerde oksidasyona sahip oksitler ve demir - demir ölçeği Fe3O4 (Fe⁺²O∙Fe2⁺³O3)

3Fe + 2O2 = Fe3O4

4Cu + O₂ = 2Cu₂⁺¹O (kırmızı) 2Cu + O₂ = 2Cu⁺²O (siyah);

2Zn + O₂ = ZnO 4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

3. HALOJENLİ

halojenürler (florürler, klorürler, bromürler, iyodürler). Alkali maddeler normal koşullar altında F, Cl, Br ile tutuşur:

2Na + Cl2 = 2NaCl (klorür)

Alkali topraklar ve alüminyum normal koşullar altında reaksiyona girer:

İLEa+Cl2=İLEaCl2

2Al+3Cl2 = 2AlCl3

Yüksek sıcaklıklarda ikincil alt grupların metalleri

Cu + Cl₂ = Cu⁺²Cl₂ Zn + Cl₂ = ZnCl₂

2Fe + 3С12 = 2Fe⁺³Cl3 ferrik klorür (+3) 2Cr + 3Br2 = 2Cr⁺³Br3

2Cu + I₂ = 2Cu⁺¹I(bakır iyodür (+2) yoktur!)

4. KÜKÜRT İLE ETKİLEŞİM

alkali metallerle bile ısıtıldığında, normal koşullar altında cıva ile. Altın ve platin hariç tüm metaller reaksiyona girer

İlegri – sülfürler: 2K + S = K2S 2Li+S = Li2S (sülfür)

İLEa+S=İLEgibi(sülfür) 2Al+3S = Al2S3 Cu + S = Cu⁺²S (siyah)

Zn + S = ZnS 2Cr + 3S = Cr2⁺³S3 Fe + S = Fe⁺²S

5. FOSFOR VE AZOT İLE ETKİLEŞİM

ısıtıldığında oluşur (istisna: normal koşullar altında nitrojenli lityum):

fosforlu – fosfitler: 3ca + 2 P=Ca3P2,

Azotlu - nitrürler 6Li + N2 = 3Li2N (lityum nitrür) (n.s.) 3Mg + N2 = Mg3N2 (magnezyum nitrür) 2Al + N2 = 2A1N 2Cr + N2 = 2CrN 3Fe + N2 = Fe₃⁺²N₂¯³

6. KARBON VE SİLİKON İLE ETKİLEŞİM

ısıtıldığında meydana gelir:

Karbürler karbonla oluşturulur. Yalnızca en aktif metaller karbonla reaksiyona girer. Alkali metallerden karbürler lityum ve potasyum oluşturur, rubidyum, sezyum karbonla etkileşime girmez:

2Li + 2C = Li2C2, Ca + 2C = CaC2

Metaller - d-elementler, katı çözeltiler gibi karbonla stokiyometrik olmayan bileşime sahip bileşikler oluşturur: WC, ZnC, TiC - süper sert çeliklerin üretilmesi için kullanılır.

silikon – silisitler ile: 4Cs + Si = Cs4Si,

7. METALLERİN SU İLE ETKİLEŞİMİ:

Elektrokimyasal voltaj serisinde hidrojenden önce gelen metaller su ile reaksiyona girer. Alkali ve toprak alkali metaller ısıtılmadan suyla reaksiyona girerek çözünebilir hidroksitler (alkaliler) ve hidrojen, alüminyum (oksit filminin yok edilmesinden sonra - amaljiasyon), ısıtıldığında magnezyum oluşur. çözünmeyen bazlar ve hidrojen oluşturur.

2Na + 2HOH = 2NaOH + H2
İLEa + 2HOH = Ca(OH)2 + H2

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2

Diğer metaller suyla yalnızca sıcak halde reaksiyona girerek oksitler oluşturur (demir - demir pulu)

Zn + H2O = ZnO + H2 3Fe + 4HOH = Fe3O4 + 4H2 2Cr + 3H₂O = Cr₂O₃ + 3H₂

8 OKSİJEN VE SU İLE

Havada demir ve krom nem varlığında kolayca oksitlenir (paslanma)

4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3

4Cr + 3O2 + 6H2O = 4Cr(OH)3

9. METALLERİN OKSİTLERLE ETKİLEŞİMİ

Metaller (Al, Mg, Ca), metal olmayanları veya daha az aktif metalleri yüksek sıcaklıklarda oksitlerinden azaltır → metal olmayan veya düşük aktif metal ve oksit (kalsiyum termi, magnezyum termi, alümintermi)

2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3 ZCa + Cr₂O₃ = ZCaO + 2Cr (800 °C) 8Al+3Fe3O4 = 4Al2O3+9Fe (termit) 2Mg + CO2 = 2MgO + C Mg + N2O = MgO + N2 Zn + CO2 = ZnO+ CO 2Cu + 2NO = 2CuO + N2 3Zn + SO2 = ZnS + 2ZnO

10. OKSİTLER İLE

Demir ve krom metalleri oksitlerle reaksiyona girerek oksidasyon durumunu azaltır

Cr + Cr2⁺³O3 = 3Cr⁺²O Fe+ Fe2⁺³O3 = 3Fe⁺²O

11. METALLERİN ALKALI İLE ETKİLEŞİMİ

Yalnızca oksitleri ve hidroksitleri amfoterik özelliklere sahip olan metaller alkalilerle (Zn, Al, Cr(III), Fe(III), vb.) etkileşime girer. ERİMİŞ → metal tuzu + hidrojen.

2NaOH + Zn → Na2ZnO2 + H2 (sodyum çinkoat)

2Al + 2(NaOH H2O) = 2NaAlO2 + 3H2
ÇÖZÜM → karmaşık metal tuzu + hidrojen.

2NaOH + Zn0 + 2H2O = Na2 + H2 (sodyum tetrahidroksizinkat) 2Al+2NaOH + 6H2O = 2Na+3H2

12. ASİTLERLE ETKİLEŞİM (HNO3 ve H2SO4 (kons.) HARİÇ)

Metallerin elektrokimyasal voltaj serisinde hidrojenin solunda bulunan metaller, onu seyreltik asitlerden → tuz ve hidrojenden uzaklaştırır

Hatırlamak! Nitrik asit metallerle etkileşime girdiğinde asla hidrojen salmaz.

Mg + 2HC1 = MgCl2 + H2
Al + 2HC1 = Al⁺³Сl₃ + H2

13. TUZ İLE REAKSİYONLAR

Aktif metaller, daha az aktif metalleri tuzlardan uzaklaştırır. Çözümlerden kurtarma:

CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu

FeSO4 + Cu =REAKSİYONLARHAYIR

Mg + CuCl2(pp) = MgCl2 +İLEsen

Erimiş tuzlardan metallerin geri kazanılması

3Na+ AlCl₃ = 3NaCl + Al

TiCl2 + 2Mg = MgCl2 +Ti

B Grubu metalleri tuzlarla reaksiyona girerek oksidasyon durumunu düşürür

2Fe⁺³Cl3 + Fe = 3Fe⁺²Cl2