Pangkalahatang katangian ng mga metal. Mga Metal: pangkalahatang katangian ng mga metal at haluang metal
Mga karaniwang kemikal na katangian ng mga simpleng sangkap - mga metal
Karamihan sa mga elemento ng kemikal ay inuri bilang mga metal - 92 sa 114 na kilalang elemento. Mga metal- ito ay mga kemikal na elemento, ang mga atomo kung saan nag-donate ng mga electron ng panlabas (at ilang - at pre-outer) na elektronikong layer, na nagiging mga positibong ion. Ang pag-aari na ito ng mga metal na atom ay tinutukoy ng katotohanan na mayroon silang medyo malaking radii at isang maliit na bilang ng mga electron(karamihan ay 1 hanggang 3 sa panlabas na layer). Ang tanging pagbubukod ay 6 na metal: germanium, lata, lead atoms sa panlabas na layer ay may 4 na electron, antimony at bismuth atoms - 5, polonium atoms - 6. Para sa metal atoms Ang mga maliliit na halaga ng electronegativity ay katangian(0.7 hanggang 1.9) at eksklusibo mga katangian ng pagpapanumbalik, ibig sabihin, ang kakayahang mag-abuloy ng mga electron. Sa periodic table ng mga elemento ng kemikal ng D.I. Mendeleev, ang mga metal ay nasa ibaba ng boron - astatine diagonal, pati na rin sa itaas nito, sa mga side subgroup. Sa mga panahon at pangunahing subgroup, ang mga regularidad na kilala mo ay gumagana sa pagbabago ng metal, at samakatuwid, ang mga nagpapababang katangian ng mga atomo ng mga elemento.
Mga elemento ng kemikal na matatagpuan malapit sa boron - astatine diagonal (Be, Al, Ti, Ge, Nb, Sb, atbp.), may dalawahang katangian: sa ilan sa kanilang mga compound ay kumikilos sila tulad ng mga metal, sa iba ay nagpapakita sila ng mga katangian ng mga di-metal. Sa mga side subgroup, ang pagbabawas ng mga katangian ng mga metal ay kadalasang bumababa sa pagtaas ng serial number.
Ihambing ang aktibidad ng mga metal ng pangkat I ng pangalawang subgroup na kilala mo: Cu, Ag, Au; Group II side subgroup: Zn, Cd, Hg - at makikita mo mismo. Ito ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang lakas ng bono ng mga valence electron na may nucleus ng mga atomo ng mga metal na ito ay higit na naiimpluwensyahan ng magnitude ng nuclear charge, at hindi ang radius ng atom. Ang magnitude ng nuclear charge ay tumataas nang malaki, ang pagkahumaling ng mga electron sa nucleus ay tumataas. Kasabay nito, ang radius ng atom ay tumataas, ngunit hindi kasing dami ng para sa mga metal ng mga pangunahing subgroup.
Ang mga simpleng sangkap na nabuo ng mga elemento ng kemikal - mga metal, at mga kumplikadong sangkap na naglalaman ng metal ay may mahalagang papel sa mineral at organikong "buhay" ng Earth. Sapat na alalahanin na ang mga atomo (ions) ng mga elementong metal ay isang mahalagang bahagi ng mga compound na tumutukoy sa metabolismo sa katawan ng tao at mga hayop. Halimbawa, 76 na elemento ang natagpuan sa dugo ng tao, at 14 lamang sa mga ito ay hindi mga metal.
Sa katawan ng tao, ang ilang mga elemento, mga metal (calcium, potassium, sodium, magnesium) ay naroroon sa maraming dami, iyon ay, sila ay mga macroelement. At ang mga metal tulad ng chromium, mangganeso, bakal, kobalt, tanso, sink, molibdenum ay naroroon sa maliit na dami, iyon ay, ito ay mga elemento ng bakas. Kung ang isang tao ay tumitimbang ng 70 kg, kung gayon ang kanyang katawan ay naglalaman ng (sa gramo): calcium - 1700, potassium - 250, sodium - 70, magnesium - 42, iron - 5, zinc - 3. Ang lahat ng mga metal ay napakahalaga, ang mga problema sa kalusugan ay lumitaw at sa kanilang kakulangan, at sa labis.
Halimbawa, ang mga sodium ions ay kinokontrol ang nilalaman ng tubig sa katawan, ang paghahatid ng mga nerve impulses. Ang kakulangan nito ay humahantong sa pananakit ng ulo, panghihina, mahinang memorya, kawalan ng gana, at ang labis ay humahantong sa pagtaas ng presyon ng dugo, hypertension, sakit sa puso.
Mga simpleng sangkap - metal
Ang pag-unlad ng paggawa ng mga metal (simpleng sangkap) at haluang metal ay nauugnay sa paglitaw ng sibilisasyon (Bronze Age, Iron Age). Ang rebolusyong pang-agham at teknolohikal na nagsimula mga 100 taon na ang nakalilipas, na nakaapekto sa parehong industriya at panlipunang globo, ay malapit ding nauugnay sa paggawa ng mga metal. Sa batayan ng tungsten, molibdenum, titanium at iba pang mga metal, nagsimula silang lumikha ng corrosion-resistant, superhard, refractory alloys, ang paggamit nito ay lubos na pinalawak ang mga posibilidad ng mechanical engineering. Sa teknolohiyang nuklear at espasyo, ang mga haluang metal ng tungsten at rhenium ay ginagamit upang gumawa ng mga bahagi na gumagana sa temperatura hanggang sa 3000 ° C; sa medisina, ang mga instrumento sa pag-opera ay ginagamit mula sa tantalum at platinum alloys, mga natatanging keramika batay sa titanium at zirconium oxides.
At, siyempre, hindi natin dapat kalimutan na ang karamihan sa mga haluang metal ay gumagamit ng matagal na kilalang bakal na bakal, at ang batayan ng maraming mga magaan na haluang metal ay binubuo ng medyo "batang" mga metal - aluminyo at magnesiyo. Ang mga supernova ay naging mga pinagsama-samang materyales, na kumakatawan, halimbawa, polimer o keramika, na sa loob (tulad ng kongkreto na may mga bakal na baras) ay pinalalakas ng mga hibla ng metal mula sa tungsten, molibdenum, bakal at iba pang mga metal, at mga haluang metal - ang lahat ay nakasalalay sa layunin, ang mga katangian ng materyal na kinakailangan upang makamit ito. Ang figure ay nagpapakita ng isang diagram ng kristal na sala-sala ng metallic sodium. Sa loob nito, ang bawat sodium atom ay napapalibutan ng walong kapitbahay. Ang sodium atom, tulad ng lahat ng metal, ay may maraming libreng valence orbital at ilang valence electron. Ang electronic formula ng sodium atom: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 0 3d 0, kung saan 3s, 3p, 3d - mga orbital ng valence.
Ang tanging valence electron ng sodium atom ay 3s 1 maaaring sakupin ang alinman sa siyam na libreng orbital - 3s (isa), 3p (tatlo) at 3d (lima), dahil hindi sila masyadong naiiba sa antas ng enerhiya. Kapag ang mga atomo ay lumalapit sa isa't isa, kapag ang isang kristal na sala-sala ay nabuo, ang mga valence orbital ng mga kalapit na mga atomo ay nagsasapawan, dahil sa kung saan ang mga electron ay malayang gumagalaw mula sa isang orbital patungo sa isa pa, na gumagawa ng isang bono sa pagitan ng lahat ng mga atomo ng metal na kristal. Ang kemikal na bono na ito ay tinatawag na metal.
Ang isang metal na bono ay nabuo sa pamamagitan ng mga elemento na ang mga atomo sa panlabas na layer ay may kakaunting valence electron kumpara sa isang malaking bilang ng mga panlabas na energetically close orbitals. Ang kanilang mga valence electron ay mahinang hawak sa atom. Ang mga electron na gumagawa ng koneksyon ay nakikisalamuha at gumagalaw sa buong kristal na sala-sala ng neutral na metal sa kabuuan. Ang mga sangkap na nakagapos sa metal ay may mga metal na kristal na sala-sala, na karaniwang inilalarawan sa eskematiko tulad ng ipinapakita sa figure. Ang mga cation at metal na atom na matatagpuan sa mga node ng crystal lattice ay nagsisiguro ng katatagan at lakas nito (ang mga socialized electron ay inilalarawan bilang mga itim na maliliit na bola).
Metallic bond- Ito ay isang bono sa mga metal at haluang metal sa pagitan ng mga metal na atom-ion na matatagpuan sa mga node ng crystal lattice, na isinasagawa ng mga shared valence electron. Ang ilang mga metal ay nag-kristal sa dalawa o higit pang mga kristal na anyo. Ang pag-aari na ito ng mga sangkap - na umiral sa ilang mga pagbabagong mala-kristal - ay tinatawag na polymorphism. Ang polymorphism ng mga simpleng substance ay kilala bilang allotropy. Halimbawa, ang bakal ay may apat na mala-kristal na pagbabago, na ang bawat isa ay matatag sa isang tiyak na hanay ng temperatura:
α - matatag hanggang sa 768 ° С, ferromagnetic;
β - stable mula 768 hanggang 910 ° С, non-ferromagnetic, i.e. paramagnetic;
γ - matatag mula 910 hanggang 1390 ° С, non-ferromagnetic, i.e. paramagnetic;
δ - stable mula 1390 hanggang 1539 ° C (£ ° pl ng bakal), non-ferromagnetic.
Ang lata ay may dalawang mala-kristal na pagbabago:
α - stable sa ibaba 13.2 ° C (p = 5.75 g / cm 3). Ito ay kulay abong lata. Ito ay may isang uri ng brilyante na kristal na sala-sala (atomic);
β - stable sa itaas 13.2 ° C (p = 6.55 g / cm 3). Ito ay puting lata.
Ang puting lata ay isang kulay-pilak na puti na napakalambot na metal. Kapag pinalamig sa ibaba 13.2 ° C, nawasak ito sa isang kulay-abo na pulbos, dahil sa panahon ng paglipat, ang tiyak na dami nito ay makabuluhang tumataas. Ang phenomenon na ito ay tinatawag na "tin plague".
Siyempre, ang espesyal na uri ng kemikal na bono at ang uri ng kristal na sala-sala ng mga metal ay dapat matukoy at ipaliwanag ang mga ito. pisikal na katangian... Ano sila? Ang mga ito ay metallic luster, plasticity, mataas na electrical conductivity at thermal conductivity, isang pagtaas sa electrical resistance sa pagtaas ng temperatura, pati na rin ang mga makabuluhang katangian tulad ng density, mataas na natutunaw at kumukulo na mga punto, tigas, at magnetic properties. Ang mekanikal na pagkilos sa isang kristal na may metal na kristal na sala-sala ay nagiging sanhi ng pag-aalis ng mga layer ng ion-atom na may kaugnayan sa isa't isa (Larawan 17), at dahil ang mga electron ay gumagalaw sa buong kristal, ang pagkasira ng bono ay hindi nangyayari, samakatuwid, ang mga metal ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na kaplastikan. Ang isang katulad na epekto sa isang solid na may covalent bond (atomic crystal lattice) ay humahantong sa pagkasira ng covalent bond. Ang pagkasira ng mga bono sa ionic na sala-sala ay humahantong sa mutual repulsion ng like-charged ions. Samakatuwid, ang mga sangkap na may atomic at ionic crystal lattice ay marupok. Ang karamihan sa mga plastik na metal ay Au, Ag, Sn, Pb, Zn. Ang mga ito ay madaling iginuhit sa wire, pumapayag sa forging, pagpindot, rolling sa mga sheet. Halimbawa, ang gintong foil na may kapal na 0.003 mm ay maaaring gawin mula sa ginto, at ang isang thread na 1 km ang haba ay maaaring makuha mula sa 0.5 g ng metal na ito. Kahit na ang mercury, na likido sa temperatura ng silid, sa mababang temperatura sa solid state ito ay nagiging malleable, tulad ng lead. Si Bi at Mn lang ang walang kaplastikan, malutong.
Bakit ang mga metal ay may katangiang kinang at malabo rin?
Ang mga electron na pumupuno sa interatomic space ay sumasalamin sa mga light ray (sa halip na magpadala, tulad ng salamin), na ang karamihan sa mga metal ay pantay na nakakalat sa lahat ng mga sinag ng nakikitang bahagi ng spectrum. Samakatuwid, mayroon silang isang kulay-pilak na puti o kulay-abo na kulay. Ang Strontium, ginto at tanso ay sumisipsip sa mas malaking lawak ng maikling wavelength (malapit sa violet) at sumasalamin sa mahabang wavelength ng light spectrum, samakatuwid mayroon silang mapusyaw na dilaw, dilaw at "tanso" na mga kulay. Bagaman sa pagsasagawa ang metal ay hindi palaging mukhang isang "magaan na katawan". Una, ang ibabaw nito ay maaaring mag-oxidize at mawala ang ningning nito. Samakatuwid, ang katutubong tanso ay mukhang isang maberde na bato. A Pangalawa, at ang purong metal ay maaaring hindi lumiwanag. Ang napaka manipis na mga sheet ng pilak at ginto ay may ganap na hindi inaasahang hitsura - mayroon silang isang mala-bughaw-berdeng kulay. At ang mga pinong metal na pulbos ay lumilitaw na madilim na kulay abo, kahit itim. Ang pilak, aluminyo, palladium ay may pinakamataas na reflectivity. Ginagamit ang mga ito sa paggawa ng mga salamin, kabilang ang mga spotlight.
Bakit ang mga metal ay may mataas na electrical at thermal conductivity?
Chaotically gumagalaw na mga electron sa isang metal, sa ilalim ng impluwensya ng isang inilapat na electric boltahe, nakakakuha ng direksyon ng paggalaw, iyon ay, nagsasagawa sila ng isang electric current. Sa pagtaas ng temperatura ng metal, ang mga amplitude ng mga panginginig ng boses ng mga atom at ion na matatagpuan sa mga node ng kristal na sala-sala ay tumaas. Ginagawa nitong mahirap para sa mga electron na gumalaw, bumaba ang electrical conductivity ng metal. Sa mababang temperatura, ang vibrational motion, sa kabaligtaran, ay lubhang bumababa at ang electrical conductivity ng mga metal ay tumataas nang husto. Malapit sa absolute zero, halos walang pagtutol sa mga metal, at lumilitaw ang superconductivity sa karamihan ng mga metal.
Dapat pansinin na ang mga di-metal na may electrical conductivity (halimbawa, grapayt), sa kabaligtaran, ay hindi nagsasagawa ng electric current sa mababang temperatura dahil sa kawalan ng mga libreng electron. At lamang sa pagtaas ng temperatura at pagkasira ng ilang mga covalent bond, ang kanilang electrical conductivity ay nagsisimulang tumaas. Ang pilak, tanso, pati na rin ang ginto, aluminyo ay may pinakamataas na electrical conductivity, manganese, lead, at mercury ang may pinakamababang electrical conductivity.
Kadalasan, na may parehong regularidad tulad ng electrical conductivity, nagbabago ang thermal conductivity ng mga metal. Ito ay dahil sa mataas na kadaliang mapakilos ng mga libreng electron, na, na nagbabanggaan sa mga vibrating ions at atoms, nakikipagpalitan ng enerhiya sa kanila. Ang temperatura ay equalized sa buong piraso ng metal.
Ang lakas ng makina, density, punto ng pagkatunaw ng mga metal ay ibang-iba.... Bukod dito, sa isang pagtaas sa bilang ng mga electron na nagbubuklod sa mga ion-atom, at isang pagbaba sa interatomic na distansya sa mga kristal, ang mga indeks ng mga katangiang ito ay tumataas.
Kaya, mga metal na alkali(Li, K, Na, Rb, Cs), na may mga atomo isang valence electron, malambot (cut na may kutsilyo), na may mababang density (lithium ang pinakamagaan na metal na may p = 0.53 g / cm 3) at natutunaw sa mababang temperatura (halimbawa, ang natutunaw na punto ng cesium ay 29 ° C). Ang tanging metal na likido sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang mercury, ay may punto ng pagkatunaw na -38.9 ° C. Ang kaltsyum, na mayroong dalawang electron sa panlabas na antas ng enerhiya ng mga atom, ay mas matigas at natutunaw sa mas maraming mataas na temperatura(842 ° C). Ang mas malakas pa ay ang kristal na sala-sala na nabuo ng mga scandium ions, na mayroong tatlong valence electron. Ngunit ang pinakamalakas na mga lattice ng kristal, mataas na densidad at mga punto ng pagkatunaw ay sinusunod sa mga metal ng mga side subgroup ng V, VI, VII, VIII na grupo. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga metal ng mga side subgroup na may hindi paired na valence electron sa d-sublevel ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagbuo ng napakalakas na covalent bond sa pagitan ng mga atomo, bilang karagdagan sa metallic one, na isinasagawa ng mga electron ng panlabas na layer mula sa ang mga s-orbital.
Pinakamabigat na metal- ito ay osmium (Os) na may p = 22.5 g / cm 3 (isang bahagi ng mga superhard at wear-resistant na haluang metal), ang pinaka-refractory na metal ay tungsten W na may t = 3420 ° C (ginagamit para sa paggawa ng mga lamp filament), ang pinakamatigas na metal - ito ay chrome Cr (mga gasgas na salamin). Ang mga ito ay bahagi ng mga materyales kung saan ginawa ang mga tool sa pagputol ng metal, mga brake pad ng mabibigat na makina, atbp. Iba ang pakikipag-ugnayan ng mga metal sa magnetic field. Ang mga metal tulad ng iron, cobalt, nickel at gadolinium ay namumukod-tangi para sa kanilang kakayahang maging lubhang magnet. Ang mga ito ay tinatawag na ferromagnets. Karamihan sa mga metal (alkali at alkaline earth metals at isang makabuluhang bahagi ng transition metals) ay mahinang na-magnet at hindi nananatili ang ganitong estado sa labas ng magnetic field - ito ay mga paramagnet. Itinulak palabas ang mga metal magnetic field, - diamagnets (tanso, pilak, ginto, bismuth).
Kung isasaalang-alang ang elektronikong istraktura ng mga metal, hinati namin ang mga metal sa mga metal ng mga pangunahing subgroup (s- at p-elemento) at mga metal ng pangalawang subgroup (transition d- at f-elemento).
Sa teknolohiya, kaugalian na pag-uri-uriin ang mga metal ayon sa iba't ibang mga pisikal na katangian:
1. Densidad - baga (p< 5 г/см 3) и тяжелые (все остальные).
2. Melting point - fusible at refractory.
May mga klasipikasyon ng mga metal ayon sa kanilang mga kemikal na katangian. Ang mga metal na may mababang reaktibiti ay tinatawag marangal(pilak, ginto, platinum at mga analog nito - osmium, iridium, ruthenium, palladium, rhodium). Sa pamamagitan ng kalapitan ng mga katangian ng kemikal, sila ay nakikilala alkalina(mga metal ng pangunahing subgroup ng pangkat I), alkaline earth(calcium, strontium, barium, radium) at mga metal na bihirang lupa(scandium, yttrium, lanthanum at lanthanides, anemones at actinides).
Pangkalahatang kemikal na katangian ng mga metal
Ang mga atomo ng metal ay medyo madali mag-abuloy ng mga electron ng valence at pumasa sa mga positibong sisingilin na mga ion, iyon ay, sila ay na-oxidized. Ito ang pangunahing bagay karaniwang ari-arian at mga atomo, at mga simpleng sangkap - mga metal. Mga metal sa mga reaksiyong kemikal laging nagpapanumbalik. Ang pagbabawas ng kakayahan ng mga atomo ng mga simpleng sangkap - mga metal, na nabuo ng mga elemento ng kemikal ng isang panahon o isang pangunahing subgroup ng Periodic Table ni DI Mendeleev, ay natural na nagbabago.
Ang pagbabawas ng aktibidad ng isang metal sa mga reaksiyong kemikal na nagaganap sa mga may tubig na solusyon ay sumasalamin sa posisyon nito sa serye ng electrochemical ng mga boltahe ng metal.
Batay sa serye ng mga stress na ito, ang mga sumusunod na mahahalagang konklusyon ay maaaring makuha tungkol sa aktibidad ng kemikal ng mga metal sa mga reaksyon na nagaganap sa mga may tubig na solusyon sa ilalim ng mga karaniwang kondisyon (t = 25 ° C, p = 1 atm).
· Kung mas nasa kaliwa ang metal sa hilera na ito, mas malakas ito ay isang ahente ng pagbabawas.
· Ang bawat metal ay may kakayahang ilipat (bawas) mula sa mga asin sa solusyon ang mga metal na nasa serye ng mga boltahe pagkatapos nito (sa kanan).
· Ang mga metal na matatagpuan sa serye ng mga boltahe sa kaliwa ng hydrogen ay nagagawang ilipat ito mula sa mga acid sa solusyon
· Ang mga metal, na siyang pinakamalakas na ahente ng pagbabawas (alkaline at alkaline earth), sa anumang may tubig na solusyon ay pangunahing nakikipag-ugnayan sa tubig.
Ang pagbabawas ng aktibidad ng isang metal, na tinutukoy ng serye ng electrochemical, ay hindi palaging tumutugma sa posisyon nito sa periodic table. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na kapag tinutukoy ang posisyon ng isang metal sa isang serye ng mga boltahe, hindi lamang ang enerhiya ng electron detachment mula sa mga indibidwal na atom ay isinasaalang-alang, kundi pati na rin ang enerhiya na ginugol sa pagkawasak ng kristal na sala-sala, pati na rin. bilang ang enerhiya na inilabas sa panahon ng hydration ng mga ions. Halimbawa, ang lithium ay mas aktibo sa mga may tubig na solusyon kaysa sa sodium (bagaman, sa pamamagitan ng posisyon nito sa periodic table, ang Na ay isang mas aktibong metal). Ang katotohanan ay ang enerhiya ng hydration ng Li + ions ay mas mataas kaysa sa enerhiya ng hydration ng Na +, kaya ang unang proseso ay mas masiglang mas kanais-nais. Ang pagkakaroon ng pagsasaalang-alang sa mga pangkalahatang probisyon na nagpapakilala sa pagbabawas ng mga katangian ng mga metal, bumaling tayo sa mga tiyak na reaksiyong kemikal.
Pakikipag-ugnayan ng mga metal sa mga di-metal
· Sa oxygen, karamihan sa mga metal ay bumubuo ng mga oxide- basic at amphoteric. Ang mga acidic oxide ng transition metals, halimbawa, chromium (VI) oxide CrO g o manganese (VII) oxide Mn 2 O 7, ay hindi nabuo sa pamamagitan ng direktang oksihenasyon ng metal na may oxygen. Ang mga ito ay nakuha nang hindi direkta.
Ang mga alkali metal na Na, K ay aktibong tumutugon sa atmospheric oxygen bumubuo ng peroxide:
Ang sodium oxide ay hindi direktang nakukuha sa pamamagitan ng calcining peroxide na may kaukulang mga metal:
Ang mga metal na lithium at alkaline earth ay nakikipag-ugnayan sa atmospheric oxygen upang bumuo ng mga pangunahing oksido:
Ang mga metal maliban sa ginto at platinum na mga metal, na hindi na-oxidized sa lahat ng atmospheric oxygen, ay hindi gaanong nakikipag-ugnayan dito o kapag pinainit:
· Sa mga halogens, ang mga metal ay bumubuo ng mga asin ng mga hydrohalic acid, Halimbawa:
· Sa hydrogen, ang pinaka-aktibong mga metal ay bumubuo ng mga hydride- mga ionic salt-like substance kung saan ang hydrogen ay may oxidation state na -1, halimbawa:
Maraming transisyon na metal ang bumubuo ng mga hydrides ng isang espesyal na uri na may hydrogen - mayroong, kumbaga, ang paglusaw o pagpasok ng hydrogen sa kristal na sala-sala ng mga metal sa pagitan ng mga atomo at mga ion, habang ang metal ay nagpapanatili nito. hitsura, ngunit tumataas ang volume. Ang hinihigop na hydrogen ay nasa metal, tila nasa atomic form.
Mayroon ding mga intermediate metal hydride.
· Sa mga kulay-abo na metal ay bumubuo ng mga asing-gamot - sulfide, Halimbawa:
· Ang mga metal ay tumutugon sa nitrogen na medyo mas mahirap. dahil ang chemical bond sa nitrogen molecule N 2 ay napakalakas; sa kasong ito, ang mga nitride ay nabuo. Sa normal na temperatura, ang lithium lamang ang nakikipag-ugnayan sa nitrogen:
Pakikipag-ugnayan ng mga metal na may mga kumplikadong sangkap
· May tubig. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang alkali at alkaline earth na mga metal ay nag-aalis ng hydrogen mula sa tubig at bumubuo ng mga natutunaw na base - alkalis, halimbawa:
Ang iba pang mga metal, na nasa serye ng mga boltahe bago ang hydrogen, ay maaari ding mag-displace ng hydrogen mula sa tubig sa ilalim ng ilang mga kundisyon. Ngunit ang aluminyo ay marahas na tumutugon sa tubig kung ang oxide film ay tinanggal mula sa ibabaw nito:
Ang magnesium ay nakikipag-ugnayan lamang sa tubig kapag kumukulo, habang ang hydrogen ay inilalabas din:
Kung ang nasusunog na magnesiyo ay idinagdag sa tubig, pagkatapos ay magpapatuloy ang pagkasunog, dahil ang reaksyon ay nagpapatuloy:
Ang bakal ay nakikipag-ugnayan lamang sa tubig sa isang mainit na estado:
· Sa mga acid sa solusyon (HCl, H 2 KAYA 4 ), CH 3 COOH atbp., maliban sa HNO 3 ) nakikipag-ugnayan sa mga metal, na nakatayo sa serye ng mga stress hanggang sa hydrogen. Gumagawa ito ng asin at hydrogen.
Ngunit ang tingga (at ilang iba pang mga metal), sa kabila ng posisyon nito sa serye ng mga boltahe (sa kaliwa ng hydrogen), halos hindi natutunaw sa dilute na sulfuric acid, dahil ang nagresultang lead sulfate PbSO 4 ay hindi matutunaw at lumilikha ng isang proteksiyon na pelikula sa ibabaw ng metal.
· May mga asin ng hindi gaanong aktibong mga metal sa solusyon. Bilang resulta ng reaksyong ito, ang isang asin ng isang mas aktibong metal ay nabuo at isang hindi gaanong aktibong metal ay pinalaya sa isang libreng anyo.
Dapat tandaan na ang reaksyon ay nagaganap kapag ang nagreresultang asin ay natutunaw. Ang pag-aalis ng mga metal mula sa kanilang mga compound ng iba pang mga metal ay unang pinag-aralan nang detalyado ni NN Beketov, isang mahusay na siyentipikong Ruso sa larangan ng pisikal na kimika. Inayos niya ang mga metal ayon sa kanilang kemikal na aktibidad sa "serye ng displacement", na naging prototype ng isang bilang ng mga metal stress.
· May mga organikong sangkap. Ang pakikipag-ugnayan sa mga organikong acid ay katulad ng mga reaksyon sa mga mineral na asido. Ang mga alkohol, sa kabilang banda, ay maaaring magpakita ng mahinang acidic na katangian kapag nakikipag-ugnayan sa mga alkali na metal:
Ang phenol ay tumutugon nang katulad:
Ang mga metal ay nakikilahok sa mga reaksyon na may mga haloalkane, na ginagamit upang makakuha ng mas mababang mga cycloalkane at para sa mga synthesis, kung saan ang carbon skeleton ng molekula ay nagiging mas kumplikado (reaksyon ng A. Würz):
· Ang mga metal, na ang mga hydroxides ay amphoteric, ay nakikipag-ugnayan sa alkalis sa solusyon. Halimbawa:
· Ang mga metal ay maaaring bumuo ng mga kemikal na compound sa isa't isa, na kung saan ay sama-samang tinatawag na intermetallic compound. Kadalasan ay hindi nila ipinapakita ang mga estado ng oksihenasyon ng mga atomo, na katangian ng mga compound ng mga metal na may mga di-metal. Halimbawa:
Cu 3 Au, LaNi 5, Na 2 Sb, Ca 3 Sb 2, atbp.
Ang mga intermetallic compound ay karaniwang walang pare-parehong komposisyon, ang kemikal na bono sa kanila ay pangunahing metal. Ang pagbuo ng mga compound na ito ay mas tipikal para sa mga metal ng mga subgroup sa gilid.
Mga metal ng pangunahing subgroup ng mga pangkat I-III ng Periodic table ng mga elemento ng kemikal ng D. I. Mendeleev
pangkalahatang katangian
Ito ang mga metal ng pangunahing subgroup ng pangkat I. Ang kanilang mga atomo sa panlabas na antas ng enerhiya ay may tig-iisang elektron. Mga metal na alkali - malakas na pagbabawas ng mga ahente... Ang kanilang reductive na kakayahan at reaktibidad ay tumaas na may pagtaas sa ordinal na numero ng elemento (i.e., mula sa itaas hanggang sa ibaba sa Periodic Table). Ang lahat ng mga ito ay electronically conductive. Ang lakas ng bono sa pagitan ng mga atomo ng alkali metal ay bumababa sa pagtaas ng ordinal na bilang ng elemento. Nababawasan din ang kanilang pagkatunaw at kumukulo. Ang mga alkali metal ay nakikipag-ugnayan sa maraming simpleng sangkap - mga oxidant... Bilang reaksyon sa tubig, bumubuo sila ng mga base na nalulusaw sa tubig (alkalis). Mga elemento ng alkalina na lupa ang mga elemento ng pangunahing subgroup ng pangkat II ay tinatawag. Ang mga atomo ng mga elementong ito ay naglalaman ng panlabas na antas ng enerhiya dalawang elektron... Sila ay ang pinakamalakas na reductant, magkaroon ng oxidation state na +2. Sa pangunahing subgroup na ito, ang mga pangkalahatang pattern sa pagbabago sa pisikal at kemikal na mga katangian na nauugnay sa pagtaas ng laki ng mga atomo sa pangkat mula sa itaas hanggang sa ibaba ay sinusunod, at ang kemikal na bono sa pagitan ng mga atomo ay humihina din. Sa pagtaas ng laki ng ion, humihina ang mga acidic na katangian at tumataas ang mga pangunahing katangian ng mga oxide at hydroxides.
Ang pangunahing subgroup ng pangkat III ay binubuo ng mga elemento ng boron, aluminyo, gallium, indium at thallium. Ang lahat ng mga elemento ay mga p-elemento. Sa panlabas na antas ng enerhiya, mayroon sila tatlo (s 2 p 1 ) elektron, na nagpapaliwanag ng pagkakatulad ng mga katangian. Katayuan ng oksihenasyon +3. Sa loob ng isang grupo, na may pagtaas sa singil ng nucleus, tumataas ang mga katangian ng metal. Ang Boron ay isang di-metal na elemento, habang ang aluminyo ay mayroon nang mga katangiang metal. Ang lahat ng mga elemento ay bumubuo ng mga oxide at hydroxides.
Karamihan sa mga metal ay matatagpuan sa mga subgroup ng Periodic Table. Hindi tulad ng mga elemento ng pangunahing subgroup, kung saan mayroong unti-unting pagpuno ng panlabas na antas ng atomic orbitals na may mga electron, ang mga elemento ng subsidiary subgroups ay puno ng d-orbitals ng penultimate energy level at s-orbitals ng huli. Ang bilang ng mga electron ay tumutugma sa numero ng pangkat. Ang mga elemento na may pantay na bilang ng mga valence electron ay kasama sa isang pangkat sa ilalim ng isang numero. Ang lahat ng mga elemento ng mga subgroup ay mga metal.
Ang mga simpleng sangkap na nabuo ng mga metal ng mga subgroup ay may malakas na kristal na sala-sala na lumalaban sa init. Ang mga metal na ito ay ang pinakamalakas at pinaka-matigas ang ulo sa iba pang mga metal. Sa d-element, ang paglipat na may pagtaas sa kanilang valence mula sa mga pangunahing katangian sa pamamagitan ng amphoteric hanggang acidic ay malinaw na ipinahayag.
Mga metal na alkali (Na, K)
Sa panlabas na antas ng enerhiya, naglalaman ang mga alkali metal na atomo ng mga elemento isang elektron sa isang pagkakataon matatagpuan sa isang malaking distansya mula sa nucleus. Madali nilang ibigay ang elektron na ito, samakatuwid sila ay malakas na mga ahente ng pagbabawas. Sa lahat ng mga compound, ang mga alkali metal ay nagpapakita ng estado ng oksihenasyon na +1. Ang kanilang mga nagpapababang katangian ay tumataas sa pagtaas ng atomic radius mula Li hanggang Cs... Ang lahat ng mga ito ay tipikal na mga metal, may kulay-pilak-puting kulay, malambot (cut na may kutsilyo), magaan at fusible. Aktibong makipag-ugnayan sa lahat di-metal:
Lahat ng alkali metal ay tumutugon sa oxygen (hindi kasama ang Li) upang bumuo ng mga peroxide. Ang mga alkali metal ay hindi nangyayari sa libreng anyo dahil sa kanilang mataas na aktibidad ng kemikal.
Mga oksido- solids, may mga pangunahing katangian. Ang mga ito ay nakuha sa pamamagitan ng calcining peroxide na may kaukulang mga metal:
Hydroxides NaOH, KOH- mga solidong puting sangkap, hygroscopic, madaling natutunaw sa tubig na may paglabas ng init, ang mga ito ay tinutukoy bilang alkalis:
Halos lahat ng alkali metal salt ay natutunaw sa tubig. Ang pinakamahalaga sa kanila: Na 2 CO 3 - sodium carbonate; Na 2 CO 3 10H 2 O - mala-kristal na soda; NaHCO 3 - sodium bikarbonate, baking soda; K 2 CO 3 - potassium carbonate, potash; Na 2 SO 4 10H 2 O - Glauber's salt; NaCl - sodium chloride, nakakain na asin.
Mga elemento ng pangkat I sa mga talahanayan
Mga metal na alkalina sa lupa (Ca, Mg)
Ang Calcium (Ca) ay isang kinatawan mga metal na alkaline earth, na tinatawag na mga elemento ng pangunahing subgroup ng pangkat II, ngunit hindi lahat, ngunit nagsisimula lamang sa calcium at pababa sa grupo. Ito ang mga elemento ng kemikal na, na nakikipag-ugnayan sa tubig, ay bumubuo ng alkalis. Ang kaltsyum sa panlabas na antas ng enerhiya ay naglalaman dalawang elektron, estado ng oksihenasyon +2.
Ang mga pisikal at kemikal na katangian ng calcium at mga compound nito ay ipinakita sa talahanayan.
Magnesium (Mg) ay may parehong atomic na istraktura tulad ng calcium, ang estado ng oksihenasyon nito ay +2 din. Malambot na metal, ngunit ang ibabaw nito ay natatakpan ng hangin proteksiyon na pelikula, na bahagyang binabawasan ang aktibidad ng kemikal. Ang pagkasunog nito ay sinamahan ng isang nakabulag na flash. Ang MgO at Mg (OH) 2 ay nagpapakita ng mga pangunahing katangian. Bagama't bahagyang natutunaw ang Mg (OH) 2, nabahiran nito ang phenolphthalein solution sa isang pulang-pula na kulay.
Mg + O 2 = MgO 2
Ang mga MO oxide ay mga solidong puting matigas na sangkap. Sa pamamaraan, ang CaO ay tinatawag na quicklime, at ang MgO ay tinatawag na burnt magnesia, ang mga oxide na ito ay ginagamit sa paggawa ng mga materyales sa gusali. Ang reaksyon ng calcium oxide sa tubig ay sinamahan ng paglabas ng init at tinatawag na lime slaking, at ang nagreresultang Ca (OH) 2 ay tinatawag na slaked lime. Ang malinaw na solusyon ng calcium hydroxide ay tinatawag na lime water, at ang puting suspensyon ng Ca (OH) 2 sa tubig ay tinatawag na lime milk.
Ang mga magnesium at calcium salts ay nakukuha sa pamamagitan ng kanilang pakikipag-ugnayan sa mga acid.
CaCO 3 - calcium carbonate, chalk, marmol, limestone. Ginagamit ito sa pagtatayo. Ang MgCO 3 - magnesium carbonate - ay ginagamit sa metalurhiya upang alisin ang mga slag.
CaSO 4 2H 2 O - dyipsum. Ang MgSO 4 - magnesium sulfate - ay tinatawag na mapait, o Epsom, asin, na matatagpuan sa tubig dagat. BaSO 4 - barium sulfate - dahil sa insolubility nito at kakayahang harangan ang X-ray, ginagamit ito sa diagnosis ("barite porridge") ng gastrointestinal tract.
Ang calcium ay bumubuo ng 1.5% ng timbang ng katawan ng tao, 98% ng calcium ay matatagpuan sa mga buto. Ang magnesiyo ay isang bioelement, mayroong mga 40 g nito sa katawan ng tao, ito ay kasangkot sa pagbuo ng mga molekula ng protina.
Mga metal na alkalina sa lupa sa mga talahanayan
aluminyo
Aluminyo (Al)- isang elemento ng pangunahing subgroup ng III group ng periodic system ng D. I. Mendeleev. Ang aluminyo atom ay naglalaman sa panlabas na antas ng enerhiya tatlong elektron, na madali niyang binitawan sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng kemikal. Sa ninuno ng subgroup at ang itaas na kapitbahay ng aluminyo - boron - ang radius ng atom ay mas maliit (para sa boron ito ay katumbas ng 0.080 nm, para sa aluminyo - 0.143 nm). Bilang karagdagan, ang aluminyo atom ay may isang intermediate na walong-electron na layer (2e; 8e; 3e), na pumipigil sa pagpapalawak ng mga panlabas na electron sa nucleus. Samakatuwid, ang pagbabawas ng mga katangian ng mga atomo ng aluminyo ay lubos na binibigkas.
Sa halos lahat ng mga compound nito, mayroon ang aluminyo estado ng oksihenasyon +3.
Ang aluminyo ay isang simpleng sangkap
Silver-white light metal. Natutunaw sa 660 ° C. Ito ay napaka-plastic, madaling iginuhit sa wire at pinagsama sa foil hanggang sa 0.01 mm ang kapal. Ito ay may napakataas na electrical at thermal conductivity. Bumubuo sila ng magaan at malakas na haluang metal sa iba pang mga metal. Ang aluminyo ay isang napaka-aktibong metal. Kung aluminum powder o fine aluminyo palara uminit ng malakas, tapos sila mag-apoy at masunog na may nakabubulag na apoy:
Ang reaksyong ito ay maaaring maobserbahan kapag nagsusunog ng mga sparkler at paputok. Ang aluminyo, tulad ng lahat ng mga metal, madaling tumugon sa mga di-metal, lalo na sa isang pulbos na estado. Upang magsimula ang reaksyon, kinakailangan ang paunang pag-init, maliban sa mga reaksyon na may mga halogens - chlorine at bromine, ngunit pagkatapos ay ang lahat ng mga reaksyon ng aluminyo na may mga di-metal ay pumunta nang napakarahas at sinamahan ng pagpapalabas ng isang malaking halaga ng init. :
aluminyo mahusay na natutunaw sa dilute sulfuric at hydrochloric acids:
At dito concentrated sulfuric at nitric acids passivate aluminum nabubuo sa ibabaw ng metal siksik na matibay na oxide film, na pumipigil sa karagdagang kurso ng reaksyon. Samakatuwid, ang mga acid na ito ay dinadala sa mga tangke ng aluminyo.
Ang aluminyo oxide at hydroxide ay may amphoteric properties, samakatuwid, ang aluminyo ay natutunaw sa may tubig na mga solusyon ng alkalis, na bumubuo ng mga asing-gamot - aluminate:
Ang aluminyo ay malawakang ginagamit sa metalurhiya upang makakuha ng mga metal - chromium, manganese, vanadium, titanium, zirconium mula sa kanilang mga oxide. Ang pamamaraang ito ay tinatawag na alumothermy. Sa pagsasagawa, madalas na ginagamit ang thermite - isang halo ng Fe 3 O 4 na may aluminyo na pulbos. Kung ang halo na ito ay nag-apoy, halimbawa, na may magnesium tape, pagkatapos ay isang malakas na reaksyon ang nangyayari sa paglabas isang malaking bilang init:
Ang pinakawalan na init ay sapat na para sa kumpletong pagtunaw ng nabuong bakal, samakatuwid ang prosesong ito ay ginagamit para sa mga produkto ng hinang na bakal.
Maaaring makuha ang aluminyo sa pamamagitan ng electrolysis - ang pagkabulok ng pagkatunaw ng oxide nito Al 2 O 3 sa mga bahaging bumubuo nito gamit ang isang electric current. Ngunit ang natutunaw na punto ng aluminyo oksido ay tungkol sa 2050 ° C, samakatuwid, ang mataas na gastos sa enerhiya ay kinakailangan para sa electrolysis.
Mga compound ng aluminyo
Aluminosilicates... Ang mga compound na ito ay maaaring ituring bilang mga asin na nabuo sa pamamagitan ng oxide ng aluminum, silicon, alkali at alkaline earth metals. Binubuo nila ang bulto ng crust ng lupa. Sa partikular, ang mga aluminosilicate ay matatagpuan sa mga feldspar, ang pinakakaraniwang mineral at luad.
Bauxite- ang bato kung saan nakuha ang aluminyo. Naglalaman ito ng aluminum oxide Al 2 O 3.
Corundum- isang mineral ng komposisyon Al 2 O 3, ay may napakataas na katigasan, ang pinong butil na iba't ibang naglalaman ng mga impurities - emery, ay ginagamit bilang isang nakasasakit (paggiling) na materyal. Ang isa pang natural na tambalan, alumina, ay may parehong formula.
Kilalang transparent, kulay na may mga impurities, mga kristal ng corundum: pula - rubi at asul - sapphires, na ginagamit bilang mga mahalagang bato. Sa kasalukuyan, ang mga ito ay nakuha nang artipisyal at ginagamit hindi lamang para sa alahas, kundi pati na rin para sa mga teknikal na layunin, halimbawa, para sa paggawa ng mga bahagi para sa mga relo at iba pang mga instrumento sa katumpakan. Ang mga kristal na ruby ay ginagamit sa mga laser.
Aluminyo oksido Al 2 O 3 - isang puting sangkap na may napakataas na punto ng pagkatunaw. Maaari itong makuha sa pamamagitan ng agnas sa pamamagitan ng pag-init ng aluminum hydroxide:
Aluminum hydroxide Al (OH) 3 namuo sa anyo ng isang gelatinous precipitate sa ilalim ng pagkilos ng alkalis sa mga solusyon ng mga aluminyo na asing-gamot:
Paano amphoteric hydroxide madali itong natutunaw sa mga acid at alkali solution:
Mga alumina tinatawag na mga asing-gamot ng hindi matatag na mga acid ng aluminyo - ortho-aluminum H 2 AlO 3, meta-aluminum HAlO 2 (maaari itong ituring bilang ortho-aluminum acid, mula sa molekula kung saan inalis ang molekula ng tubig). Kasama sa mga natural na aluminate ang noble spinel at mahalagang chrysoberyl. Ang mga aluminyo na asing-gamot, maliban sa mga pospeyt, ay madaling natutunaw sa tubig. Ang ilang mga asin (sulfides, sulfites) ay nabubulok ng tubig. Ang aluminyo klorido AlCl 3 ay ginagamit bilang isang katalista sa paggawa ng maraming mga organikong sangkap.
Mga elemento ng pangkat III sa mga talahanayan
Pagkilala sa mga elemento ng paglipat - tanso, sink, kromo, bakal
Copper (Cu)- isang elemento ng pangalawang subgroup ng unang pangkat. Electronic formula: (… 3d 10 4s 1). Ang ikasampung d-electron nito ay mobile, dahil lumipat ito mula sa 4S-sublevel. Ang tanso sa mga compound ay nagpapakita ng mga estado ng oksihenasyon +1 (Cu 2 O) at +2 (CuO). Ang tanso ay isang light pink na metal, malapot, malapot, isang mahusay na konduktor ng kuryente. Natutunaw na punto 1083 ° C.
Tulad ng iba pang mga metal ng subgroup I ng pangkat I ng periodic system, tanso nakatayo sa hilera ng aktibidad sa kanan ng hydrogen at hindi pinapalitan ito mula sa mga acid, ngunit tumutugon sa mga oxidizing acid:
Sa ilalim ng pagkilos ng alkalis sa mga solusyon ng mga tansong asin, isang namuo ng mahinang base ng asul na kulay- tanso (II) hydroxide, na, kapag pinainit, nabubulok sa isang pangunahing itim na oksido CuO at tubig:
Mga katangian ng kemikal tanso sa mga talahanayan
Sink (Zn)- isang elemento ng pangalawang subgroup ng pangkat II. Ang electronic formula nito ay ang mga sumusunod: (… 3d 10 4s 2). Dahil ang penultimate d-sublevel sa mga atomo ng zinc ay ganap na nakumpleto, ang zinc sa mga compound ay nagpapakita ng isang estado ng oksihenasyon ng +2.
Ang zinc ay isang silvery-white metal na halos hindi nagbabago sa hangin. Mayroon itong corrosion resistance dahil sa pagkakaroon ng oxide film sa ibabaw nito. Ang zinc ay isa sa mga pinaka-aktibong metal sa mataas na temperatura tumutugon sa mga simpleng sangkap:
Ang zinc, tulad ng iba pang mga metal, ay lumilipat hindi gaanong aktibong mga metal mula sa kanilang mga asin:
Zn + 2AgNO 3 = 2Ag + Zn (NO 3) 2
Zinc hydroxide amphoterine, iyon ay, ito ay nagpapakita ng mga katangian ng parehong acid at base. Sa unti-unting pagdaragdag ng alkali solution sa zinc salt solution, ang naunang namuo na precipitate ay natunaw (ganoon din ang nangyayari sa aluminyo):
Mga katangian ng kemikal ng zinc sa mga talahanayan
Halimbawa chromium (Cr) maipapakita yan Ang mga katangian ng mga elemento ng paglipat ay nagbabago sa panahon na hindi sa panimula: mayroong isang quantitative na pagbabago na nauugnay sa isang pagbabago sa bilang ng mga electron sa valence orbitals. Ang pinakamataas na estado ng oksihenasyon ng chromium ay +6. Ang metal sa hanay ng aktibidad ay nasa kaliwa ng hydrogen at inilipat ito mula sa mga acid:
Kapag ang isang alkali solution ay idinagdag sa naturang solusyon, ang isang namuo ng Me (OH) ay nabuo 2 , na mabilis na na-oxidize ng atmospheric oxygen:
Ito ay tumutugma sa amphoteric oxide Cr 2 O 3. Ang Chromium oxide at hydroxide (sa pinakamataas na estado ng oksihenasyon) ay nagpapakita ng mga katangian ng acidic oxides at acids, ayon sa pagkakabanggit. Mga chromic acid salts (H 2 Cr O 4 ) sa isang acidic medium ay nagiging dichromates- dichromic acid salts (H 2 Cr 2 O 7). Ang mga Chromium compound ay lubos na nag-o-oxidize.
Mga kemikal na katangian ng chromium sa mga talahanayan
Iron Fe- isang elemento ng isang side subgroup ng VIII group at ang ika-4 na panahon ng periodic system ng D.I.Mendeleev. Ang mga atomo ng bakal ay nakaayos nang medyo naiiba sa mga atomo ng mga elemento ng pangunahing mga subgroup. Bilang angkop sa isang elemento ng ika-4 na panahon, ang mga atomo ng bakal ay may apat na antas ng enerhiya, ngunit hindi ang huli ay napuno, ngunit ang penultimate, pangatlo mula sa nucleus, na antas. Sa huling antas, ang mga iron atom ay naglalaman ng dalawang electron. Sa penultimate level, na maaaring humawak ng 18 electron, ang iron atom ay may 14 na electron. Dahil dito, ang pamamahagi ng mga electron sa mga antas sa mga atomo ng bakal ay ang mga sumusunod: 2e; 8e; 14e; 2e. Tulad ng lahat ng mga metal Ang mga atomo ng bakal ay nagpapakita ng mga katangian ng pagbabawas, pagbibigay ng donasyon sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng kemikal hindi lamang dalawang electron mula sa huling antas, at pagkuha ng estado ng oksihenasyon +2, kundi pati na rin ng isang elektron mula sa antas ng penultimate, habang ang estado ng oksihenasyon ng atom ay tumataas sa +3.
Ang bakal ay isang simpleng sangkap
Ito ay isang kulay-pilak na puting makintab na metal na may punto ng pagkatunaw na 1539 ° C. Ito ay napaka-plastic, samakatuwid ito ay madaling naproseso, huwad, pinagsama, naselyohang. Ang bakal ay may kakayahang mag-magnetize at mag-demagnetize. Maaari itong bigyan ng higit na lakas at katigasan sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng thermal at mekanikal na pagkilos. Matukoy ang pagkakaiba sa pagitan ng teknikal na dalisay at kemikal na purong bakal. Sa teknikal na purong bakal, sa katunayan, ay isang mababang-carbon na bakal, naglalaman ito ng 0.02-0.04% na carbon, at kahit na mas kaunting oxygen, sulfur, nitrogen at phosphorus. Ang kemikal na purong bakal ay naglalaman ng mas mababa sa 0.01% na mga dumi. Halimbawa, ang mga paper clip at button ay gawa sa teknikal na purong bakal. Ang gayong bakal ay madaling nabubulok, habang ang purong bakal na kemikal ay halos hindi nabubulok. Sa kasalukuyan, ang bakal ay ang batayan ng modernong teknolohiya at agricultural engineering, transportasyon at komunikasyon, spacecraft at, sa pangkalahatan, lahat ng modernong sibilisasyon. Karamihan sa mga produkto, mula sa mga karayom sa pananahi hanggang sa spacecraft, ay hindi maaaring gawin nang hindi gumagamit ng bakal.
Mga katangian ng kemikal na bakal
Ang bakal ay maaaring magpakita ng mga estado ng oksihenasyon na +2 at +3, nang naaayon, ang bakal ay nagbibigay ng dalawang serye ng mga compound. Ang bilang ng mga electron na ibinibigay ng isang iron atom sa mga kemikal na reaksyon ay nakasalalay sa kakayahan sa pag-oxidizing ng mga sangkap na tumutugon dito.
Halimbawa, sa mga halogens, ang bakal ay bumubuo ng mga halides, kung saan mayroon itong estado ng oksihenasyon na +3:
at may sulfur - iron (II) sulfide:
Ang mainit na bakal ay nasusunog sa oxygen na may pagbuo ng sukat ng bakal:
Sa mataas na temperatura (700-900 ° C) bakal tumutugon sa singaw ng tubig:
Alinsunod sa posisyon ng bakal sa electrochemical series ng mga boltahe, maaari nitong palitan ang mga metal na nakatayo sa kanan nito mula sa mga may tubig na solusyon ng kanilang mga asin, halimbawa:
Ang bakal ay natutunaw sa dilute na hydrochloric at sulfuric acid, ibig sabihin, ito ay na-oxidized ng hydrogen ions:
Ang iron ay natutunaw sa dilute na nitric acid, sa kasong ito, ang iron (III) nitrate, tubig at mga produktong pagbabawas ng nitric acid - N 2, NO o NH 3 (NH 4 NO 3) ay nabuo, depende sa konsentrasyon ng acid.
Mga compound ng bakal
Sa kalikasan, ang bakal ay bumubuo ng maraming mineral. Ang mga ito ay magnetic iron ore (magnetite) Fe 3 O 4, red iron ore (hematite) Fe 2 O 3, brown iron ore (limonite) 2Fe 2 O 3 3H 2 O. Ang isa pang natural na iron compound ay iron, o sulfur, pyrite ( pyrite) FeS 2, ay hindi nagsisilbing iron ore para sa produksyon ng metal, ngunit ginagamit para sa produksyon ng sulfuric acid.
Ang bakal ay nailalarawan sa pamamagitan ng dalawang serye ng mga compound: iron (II) at iron (III) compounds. Ang iron (II) oxide FeO at ang katumbas na iron (II) hydroxide Fe (OH) 2 ay nakuha nang hindi direkta, sa partikular, sa pamamagitan ng sumusunod na chain ng pagbabago:
Ang parehong mga compound ay may binibigkas na mga pangunahing katangian.
Iron (II) cation Fe 2 + madaling ma-oxidize ng atmospheric oxygen sa mga cation ng iron (III) Fe 3 + ... Samakatuwid, ang puting precipitate ng iron (II) hydroxide ay nagiging berde, at pagkatapos ay nagiging kayumanggi, nagiging iron (III) hydroxide:
Iron (III) oxide Fe 2 O 3 at ang katumbas na iron (III) hydroxide Fe (OH) 3 ay nakuha din nang hindi direkta, halimbawa, kasama ang kadena:
Sa mga bakal na asing-gamot, ang mga sulfate at klorido ay ang pinakamalaking teknikal na kahalagahan.
Ang crystalline hydrate ng iron sulfate (II) FeSO 4 7H 2 O, na kilala bilang ferrous sulfate, ay ginagamit upang labanan ang mga peste ng halaman, upang maghanda ng mga mineral na pintura at para sa iba pang mga layunin. Ang iron (III) chloride na FeCl 3 ay ginagamit bilang mordant para sa pagtitina ng mga tela. Ang bakal (III) sulfate Fe 2 (SO 4) 3 9H 2 O ay ginagamit para sa paglilinis ng tubig at para sa iba pang mga layunin.
Ang pisikal at kemikal na mga katangian ng bakal at ang mga compound nito ay ibinubuod sa talahanayan:
Mga kemikal na katangian ng bakal sa mga talahanayan
Qualitative reactions para sa Fe 2+ at Fe 3+ ions
Para sa pagkilala sa mga compound ng bakal (II) at (III). magsagawa ng mga qualitative reactions para sa Fe ions 2+ at Fe 3+ ... Ang isang qualitative reaction sa Fe 2+ ions ay ang reaksyon ng iron (II) salts na may compound K 3, na tinatawag na red blood salt. Ito ay isang espesyal na pangkat ng mga asing-gamot, na tinatawag na kumplikadong mga asing-gamot, makikilala mo sila sa hinaharap. Pansamantala, kailangan mong matutunan kung paano naghihiwalay ang mga naturang asin:
Ang reagent para sa Fe 3+ ions ay isa pang kumplikadong tambalan - dilaw na asin ng dugo - K 4, na naghihiwalay sa solusyon sa parehong paraan:
Kung, ayon sa pagkakabanggit, ang mga solusyon ng pulang asin ng dugo (reagent para sa Fe 2+) at dilaw na asin ng dugo (reagent para sa Fe 3+) ay idinagdag sa mga solusyon na naglalaman ng mga ion Fe 2+ at Fe 3+, kung gayon sa parehong mga kaso ang parehong asul na precipitate ay anyo:
Upang makita ang Fe 3+ ions, ginagamit din ang interaksyon ng mga iron (III) salt na may potassium thiocyanate KNCS o ammonium NH 4 NCS. Sa kasong ito, nabuo ang isang maliwanag na kulay na FeNCNS 2+ ion, bilang isang resulta kung saan ang buong solusyon ay nakakakuha ng matinding pulang kulay:
Talahanayan ng solubility
Dahil sa pagkakaroon ng mga libreng electron ("electron gas") sa kristal na sala-sala, ang lahat ng mga metal ay nagpapakita ng sumusunod na mga pangkalahatang katangian:
1) Plastic- ang kakayahang madaling baguhin ang hugis, iguguhit sa wire, pinagsama sa manipis na mga sheet.
2) Metallic kinang at opacity. Ito ay dahil sa pakikipag-ugnayan ng mga libreng electron na may liwanag na insidente sa metal.
3) Electrical conductivity... Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng direksyon ng paggalaw ng mga libreng electron mula sa negatibo hanggang sa positibong poste sa ilalim ng impluwensya ng isang maliit na potensyal na pagkakaiba. Kapag pinainit, bumababa ang electrical conductivity, dahil na may pagtaas ng temperatura, ang mga panginginig ng boses ng mga atomo at ion sa mga node ng kristal na sala-sala ay tumindi, na nagpapalubha sa nakadirekta na paggalaw ng "electron gas".
4) Thermal conductivity. Ito ay sanhi ng mataas na kadaliang mapakilos ng mga libreng electron, dahil sa kung saan mayroong mabilis na pagkakapantay-pantay ng temperatura sa masa ng metal. Ang bismuth at mercury ay may pinakamataas na thermal conductivity.
5) Katigasan. Ang pinakamahirap ay chrome (pagputol ng salamin); ang pinakamalambot - alkali metal - potasa, sodium, rubidium at cesium - ay pinutol gamit ang kutsilyo.
6) Densidad. Ito ay mas kaunti, mas maliit ang atomic mass ng metal at mas malaki ang radius ng atom. Ang pinakamagaan ay lithium (ρ = 0.53 g / cm3); ang pinakamabigat ay osmium (ρ = 22.6 g / cm3). Ang mga metal na may density na mas mababa sa 5 g / cm3 ay itinuturing na "magaan na metal".
7) Mga punto ng pagkatunaw at pagkulo. Ang pinakamababang natutunaw na metal ay mercury (melting point = -39 ° C), ang pinaka-refractory metal ay tungsten (melting point = 3390 ° C). Mga metal na may t ° pl. sa itaas ng 1000 ° C ay itinuturing na matigas ang ulo, sa ibaba - mababa ang pagkatunaw.
Pangkalahatang kemikal na katangian ng mga metal
Malakas na nagpapababa ng ahente: Me 0 - nē → Me n +
Ang isang bilang ng mga stress ay nagpapakilala sa paghahambing na aktibidad ng mga metal sa mga reaksyon ng redox sa mga may tubig na solusyon.
1. Mga reaksyon ng mga metal na may mga di-metal
1) May oxygen:
2Mg + O 2 → 2MgO
2) May kulay abo:
Hg + S → HgS
3) Sa mga halogens:
Ni + Cl 2 - t ° → NiCl 2
4) May nitrogen:
3Ca + N 2 - t ° → Ca 3 N 2
5) May posporus:
3Ca + 2P - t ° → Ca 3 P 2
6) Sa hydrogen (mga alkali at alkaline earth metal lamang ang tumutugon):
2Li + H 2 → 2LiH
Ca + H 2 → CaH 2
2. Mga reaksyon ng mga metal na may mga acid
1) Ang mga metal sa electrochemical series ng mga boltahe hanggang sa H ay binabawasan ang non-oxidizing acids sa hydrogen:
Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2
2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2
6Na + 2H 3 PO 4 → 2Na 3 PO 4 + 3H 2
2) Sa mga oxidizing acid:
Sa pakikipag-ugnayan ng nitric acid ng anumang konsentrasyon at puro sulfuric acid na may mga metal ang hydrogen ay hindi kailanman inilabas!
Zn + 2H 2 SO 4 (К) → ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
4Zn + 5H 2 SO 4 (К) → 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O
3Zn + 4H 2 SO 4 (К) → 3ZnSO 4 + S + 4H 2 O
2H 2 SO 4 (k) + Cu → Cu SO 4 + SO 2 + 2H 2 O
10HNO 3 + 4Mg → 4Mg (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
4HNO 3 (c) + Cu → Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
3. Pakikipag-ugnayan ng mga metal sa tubig
1) Aktibo (alkali at alkaline earth metals) ay bumubuo ng isang natutunaw na base (alkali) at hydrogen:
2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2
Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2
2) Ang mga metal ng katamtamang aktibidad ay na-oxidized ng tubig kapag pinainit sa oxide:
Zn + H 2 O - t ° → ZnO + H 2
3) Hindi Aktibo (Au, Ag, Pt) - huwag mag-react.
4. Pag-aalis ng mas aktibong mga metal ng hindi gaanong aktibong mga metal mula sa mga solusyon ng kanilang mga asin:
Cu + HgCl 2 → Hg + CuCl 2
Fe + CuSO 4 → Cu + FeSO 4
Sa industriya, hindi purong metal ang kadalasang ginagamit, ngunit ang kanilang mga pinaghalong - haluang metal, kung saan ang mga kapaki-pakinabang na katangian ng isang metal ay kinukumpleto ng mga kapaki-pakinabang na katangian ng isa pa. Kaya, ang tanso ay may mababang katigasan at hindi gaanong ginagamit para sa paggawa ng mga bahagi ng makina, habang ang mga haluang metal na tanso-zinc ( tanso) ay medyo solid na at malawakang ginagamit sa mechanical engineering. Ang aluminyo ay may mataas na ductility at sapat na liwanag (mababang density), ngunit masyadong malambot. Sa batayan nito, ang isang haluang metal na may magnesium, tanso at mangganeso ay inihanda - duralumin (duralumin), na, nang hindi nawawala kapaki-pakinabang na mga katangian aluminyo, nakakakuha ng mataas na tigas at nagiging angkop sa pagtatayo ng sasakyang panghimpapawid. Ang mga haluang metal na may carbon (at mga additives ng iba pang mga metal) ay malawak na kilala cast iron at bakal.
Ang mga libreng metal ay mga ahente ng pagbabawas. Gayunpaman, ang reaktibiti ng ilang mga metal ay mababa dahil sa ang katunayan na sila ay pinahiran ibabaw ng oxide film, sa iba't ibang antas ng paglaban sa pagkilos ng mga kemikal tulad ng tubig, mga solusyon ng mga acid at alkalis.
Halimbawa, ang tingga ay palaging natatakpan ng isang oxide film; para sa paglipat nito sa solusyon, hindi lamang ang pagkilos ng isang reagent (halimbawa, dilute nitric acid) ay kinakailangan, kundi pati na rin ang pag-init. Pinipigilan ng oxide film sa aluminyo na tumugon ito sa tubig, ngunit sinisira ng mga acid at alkalis. Maluwag na oxide film (kalawang), na nabuo sa ibabaw ng bakal sa mahalumigmig na hangin, ay hindi nakakasagabal sa karagdagang oksihenasyon ng bakal.
Sa ilalim ng impluwensiya puro nabubuo ang mga acid sa mga metal matatag pelikulang oxide. Ang kababalaghang ito ay tinatawag pagiging pasibo... Kaya, sa puro sulpuriko acid ang mga metal tulad ng Be, Bi, Co, Fe, Mg at Nb ay na-passivated (at pagkatapos ay hindi tumutugon sa acid), at sa concentrated nitric acid - mga metal A1, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb , Th at U.
Kapag nakikipag-ugnayan sa mga oxidant sa mga acidic na solusyon, karamihan sa mga metal ay na-convert sa mga kasyon, ang singil nito ay tinutukoy ng matatag na estado ng oksihenasyon ng isang naibigay na elemento sa mga compound (Na +, Ca 2+, A1 3+, Fe 2+ at Fe 3 +)
Ang pagbabawas ng aktibidad ng mga metal sa acidic na solusyon ipinadala sa pamamagitan ng isang bilang ng mga boltahe. Karamihan sa mga metal ay na-convert sa isang solusyon na may hydrochloric at dilute sulfuric acids, ngunit Cu, Ag at Hg - lamang sulpuriko (puro) at nitric acid, at Pt at Au - "aqua regia".
Kaagnasan ng mga metal
Ang isang hindi kanais-nais na pag-aari ng kemikal ng mga metal ay ang kanilang kaagnasan, i.e., aktibong pagkawasak (oksihenasyon) sa pakikipag-ugnay sa tubig at sa ilalim ng impluwensya ng oxygen na natunaw dito. (oxygen corrosion). Halimbawa, ang kaagnasan ng mga produktong bakal sa tubig ay malawak na kilala, bilang isang resulta kung saan ang kalawang ay nabuo, at ang mga produkto ay gumuho sa pulbos.
Ang kaagnasan ng mga metal ay nangyayari sa tubig dahil din sa pagkakaroon ng mga dissolved gas na CO 2 at SO 2; isang acidic na kapaligiran ay nilikha, at ang mga H + cation ay inilipat ng mga aktibong metal sa anyo ng hydrogen H 2 ( kaagnasan ng hydrogen).
Ang lugar ng pakikipag-ugnay ng dalawang magkaibang metal ( contact corrosion). Ang isang pares ng galvanic ay lumitaw sa pagitan ng isang metal, tulad ng Fe, at isa pang metal, tulad ng Sn o Cu, na inilagay sa tubig. Ang daloy ng mga electron ay napupunta mula sa mas aktibong metal, na nasa kaliwa sa serye ng mga boltahe (Pe), hanggang sa hindi gaanong aktibong metal (Sn, Cu), at ang mas aktibong metal ay nawasak (corroded).
Ito ay dahil dito na ang lata na ibabaw ng mga lata (tin-coated na bakal) ay kinakalawang kapag nakaimbak sa isang mamasa-masa na kapaligiran at walang ingat na paghawak sa mga ito (ang bakal ay mabilis na bumagsak pagkatapos lumitaw ang hindi bababa sa isang maliit na gasgas na nagpapahintulot sa bakal na makipag-ugnay sa kahalumigmigan). Sa kabaligtaran, ang galvanized na ibabaw ng isang balde na bakal ay hindi kinakalawang nang mahabang panahon, dahil kahit na sa pagkakaroon ng mga gasgas, hindi bakal ang nabubulok, ngunit ang zinc (isang mas aktibong metal kaysa sa bakal).
Ang resistensya ng kaagnasan para sa isang partikular na metal ay pinahuhusay kapag ito ay pinahiran ng isang mas aktibong metal o kapag sila ay pinagsama; halimbawa, ang paglalagay ng iron na may chromium o paggawa ng iron-chromium alloy ay nag-aalis ng iron corrosion. Chromium-plated iron at steel na naglalaman ng chromium ( hindi kinakalawang na Bakal), may mataas na resistensya sa kaagnasan.
1. Ang mga metal ay tumutugon sa mga di-metal.
2 Ako + n Hal 2 → 2 MeHal n
4Li + O2 = 2Li2O
Ang mga alkali na metal, maliban sa lithium, ay bumubuo ng mga peroxide:
2Na + O 2 = Na 2 O 2
2. Ang mga metal na tumatayo sa hydrogen ay tumutugon sa mga acid (maliban sa nitric at sulfuric conc.) Sa paglabas ng hydrogen
Ako + HCl → asin + H2
2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2
Pb + 2 HCl → PbCl2 ↓ + H2
3. Ang mga aktibong metal ay tumutugon sa tubig upang bumuo ng alkali at maglalabas ng hydrogen.
2Ako + 2n H 2 O → 2Me (OH) n + n H 2
Ang produkto ng metal oxidation ay ang hydroxide nito - Me (OH) n (kung saan ang n ay ang oxidation state ng metal).
Halimbawa:
Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2
4. Ang mga metal na may katamtamang aktibidad ay tumutugon sa tubig kapag pinainit upang bumuo ng metal oxide at hydrogen.
2Me + nH 2 O → Me 2 O n + nH 2
Ang produkto ng oksihenasyon sa naturang mga reaksyon ay ang metal oxide Me 2 O n (kung saan ang n ay ang estado ng oksihenasyon ng metal).
3Fe + 4H 2 O → Fe 2 O 3 FeO + 4H 2
5. Ang mga metal sa likod ng hydrogen ay hindi tumutugon sa mga solusyon sa tubig at acid (maliban sa nitric at sulfuric conc.)
6. Ang mga mas aktibong metal ay nag-aalis ng mga hindi gaanong aktibong metal mula sa mga solusyon ng kanilang mga asin.
CuSO 4 + Zn = Zn SO 4 + Cu
CuSO 4 + Fe = Fe SO 4 + Cu
Mga aktibong metal - pinalitan ng zinc at iron ang tanso sa sulfate at nabuo ang mga asing-gamot. Ang zinc at iron ay na-oxidized, at ang tanso ay nabawasan.
7. Ang mga halogens ay tumutugon sa tubig at alkali na solusyon.
Ang fluorine, hindi tulad ng ibang mga halogen, ay nag-oxidize ng tubig:
2H 2 O + 2F 2 = 4HF + O 2 .
sa lamig: Cl2 + 2KOH = KClO + KCl + H2OCl2 + 2KOH = KClO + KCl + H2O chloride at hypochlorite ay nabuo
kapag pinainit: 3Cl2 + 6KOH− → KClO3 + 5KCl + 3H2O3Cl2 + 6KOH → t, ∘CKClO3 + 5KCl + 3H2O loride at chlorate ay nabuo
8 Ang mga aktibong halogens (maliban sa fluorine) ay nag-aalis ng hindi gaanong aktibong mga halogens mula sa mga solusyon ng kanilang mga asin.
9. Ang mga halogen ay hindi tumutugon sa oxygen.
10. Ang mga amphoteric metal (Al, Be, Zn) ay tumutugon sa mga solusyon ng alkalis at acids.
3Zn + 4H2SO4 = 3 ZnSO4 + S + 4H2O
11. Ang Magnesium ay tumutugon sa carbon dioxide at silicon oxide.
2Mg + CO2 = C + 2MgO
SiO2 + 2Mg = Si + 2MgO
12. Ang mga alkali metal (maliban sa lithium) ay bumubuo ng mga peroxide na may oxygen.
2Na + O 2 = Na 2 O 2
3. Pag-uuri ng mga inorganikong compound
Mga simpleng sangkap - mga sangkap na ang mga molekula ay binubuo ng mga atomo ng isang uri (mga atomo ng isang elemento). Sa mga reaksiyong kemikal, hindi sila mabulok upang makabuo ng iba pang mga sangkap.
Mga kumplikadong sangkap (o mga compound ng kemikal) - mga sangkap na ang mga molekula ay binubuo ng mga atomo ng iba't ibang uri (mga atom ng iba't ibang elemento ng kemikal). Sa mga reaksiyong kemikal, nabubulok sila upang bumuo ng maraming iba pang mga sangkap.
Ang mga simpleng sangkap ay nahahati sa dalawang malalaking grupo: mga metal at di-metal.
Mga metal - isang pangkat ng mga elemento na may mga katangian ng metal na katangian: ang mga solido (maliban sa mercury) ay may metal na kinang, mahusay na konduktor ng init at kuryente, malleable (bakal (Fe), tanso (Cu), aluminyo (Al), mercury ( Hg), ginto (Au), pilak (Ag), atbp.).
Mga hindi metal - isang pangkat ng mga elemento: solid, likido (bromine) at gas na mga sangkap na walang metal na kinang, ay mga insulator, marupok.
At ang mga kumplikadong sangkap, sa turn, ay nahahati sa apat na grupo, o mga klase: mga oxide, base, acid at asin.
Mga oksido - ito ay mga kumplikadong sangkap, ang komposisyon ng mga molekula na kinabibilangan ng mga atomo ng oxygen at ilang iba pang sangkap.
Mga pundasyon Ang mga kumplikadong sangkap kung saan ang mga metal na atom ay pinagsama sa isa o higit pang mga hydroxyl group.
Mula sa punto ng view ng teorya ng electrolytic dissociation, ang mga base ay kumplikadong mga sangkap, ang dissociation kung saan sa isang may tubig na solusyon ay bumubuo ng mga metal cations (o NH4 +) at hydroxide - OH- anion.
Mga asido - Ito ay mga kumplikadong sangkap, ang mga molekula nito ay kinabibilangan ng mga atomo ng hydrogen na maaaring palitan o palitan ng mga atomo ng metal.
asin Ang mga kumplikadong sangkap, ang mga molekula nito ay binubuo ng mga metal na atom at acidic na residues. Ang asin ay isang produkto ng bahagyang o kumpletong pagpapalit ng isang metal para sa mga atomo ng hydrogen ng isang acid.
Tinutukoy ng istraktura ng mga atomo ng metal hindi lamang ang mga katangiang pisikal na katangian ng mga simpleng sangkap - mga metal, kundi pati na rin ang kanilang mga pangkalahatang katangian ng kemikal.
Sa isang malaking pagkakaiba-iba, ang lahat ng mga kemikal na reaksyon ng mga metal ay mga reaksyong redox at maaari lamang sa dalawang uri: mga compound at mga pamalit. Ang mga metal ay may kakayahang mag-donate ng mga electron sa panahon ng mga kemikal na reaksyon, iyon ay, pagiging mga ahente ng pagbabawas, na nagpapakita lamang ng isang positibong estado ng oksihenasyon sa mga resultang compound.
Sa pangkalahatang mga termino, ito ay maaaring ipahayag sa pamamagitan ng sumusunod na pamamaraan:
Ме 0 - ne → Ako + n,
kung saan ang Me ay isang metal - isang simpleng sangkap, at ang Me 0 + n ay isang metal elemento ng kemikal kasabay.
Nagagawa ng mga metal na ibigay ang kanilang mga valence electron sa mga atomo ng hindi metal, hydrogen ions, ions ng iba pang mga metal, at samakatuwid ay tutugon sa mga di-metal - mga simpleng sangkap, tubig, acids, asin. Gayunpaman, ang pagbabawas ng kakayahan ng mga metal ay naiiba. Ang komposisyon ng mga produkto ng reaksyon ng mga metal na may iba't ibang mga sangkap ay nakasalalay din sa kakayahan ng pag-oxidizing ng mga sangkap at ang mga kondisyon kung saan nagpapatuloy ang reaksyon.
Sa mataas na temperatura, karamihan sa mga metal ay nasusunog sa oxygen:
2Mg + O 2 = 2MgO
Tanging ginto, pilak, platinum at ilang iba pang mga metal ang hindi na-oxidized sa ilalim ng mga kundisyong ito.
Maraming mga metal ang tumutugon sa mga halogens nang walang pag-init. Halimbawa, ang aluminum powder, kapag hinaluan ng bromine, ay nag-aapoy:
2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3
Kapag ang mga metal ay nakikipag-ugnayan sa tubig, ang mga hydroxide ay nabuo sa ilang mga kaso. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang mga alkali metal, pati na rin ang calcium, strontium, barium, ay aktibong nakikipag-ugnayan sa tubig. Ang scheme ng reaksyong ito sa pangkalahatan ay ganito ang hitsura:
Ме + HOH → Ako (OH) n + H 2
Ang ibang mga metal ay tumutugon sa tubig kapag pinainit: magnesiyo kapag kumukulo, plantsa sa singaw ng tubig kapag kumukulo ito ng pula. Sa mga kasong ito, ang mga metal oxide ay nakuha.
Kung ang metal ay tumutugon sa isang acid, kung gayon ito ay bahagi ng nagresultang asin. Kapag ang metal ay nakikipag-ugnayan sa mga solusyon sa acid, maaari itong ma-oxidize ng mga hydrogen ions na nasa solusyon na ito. Ang pinaikling ionic equation sa pangkalahatang anyo ay maaaring isulat bilang mga sumusunod:
Ako + nH + → Ako n + + H 2
Ang mga anion ng mga acid na naglalaman ng oxygen tulad ng mga concentrated na sulfuric at nitric acid ay may mas malakas na mga katangian ng pag-oxidizing kaysa sa mga hydrogen ion. Samakatuwid, ang mga metal na iyon na hindi kayang ma-oxidize ng mga hydrogen ions ay tumutugon sa mga acid na ito, halimbawa, tanso at pilak.
Kapag ang mga metal ay nakikipag-ugnayan sa mga asin, nangyayari ang isang reaksyon ng pagpapalit: mga electron mula sa mga atomo ng pagpapalit - mas aktibong metal ang pumasa sa mga ion ng pinalitan - hindi gaanong aktibong metal. Pagkatapos ang network ay ang kapalit ng metal na may metal sa mga asing-gamot. Ang mga reaksyong ito ay hindi nababaligtad: kung ang metal A ay inilipat ang metal B mula sa solusyon ng asin, kung gayon ang metal B ay hindi mag-aalis ng metal A mula sa solusyon ng asin.
Sa pagbawas ng pagkakasunud-sunod ng aktibidad ng kemikal, na ipinakita sa mga reaksyon ng pag-alis ng mga metal mula sa bawat isa mula sa mga may tubig na solusyon ng kanilang mga asing-gamot, ang mga metal ay matatagpuan sa serye ng electrochemical ng mga boltahe (mga aktibidad) ng mga metal:
Li → Rb → K → Ba → Sr → Ca → Na → Mg → Al → Mn → Zn → Cr → → Fe → Cd → Co → Ni → Sn → Pb → H → Sb → Bi → Cu → Hg → Ag → Pd → Pt → Au
Ang mga metal na matatagpuan sa kaliwa sa hilera na ito ay mas aktibo at nagagawang ilipat ang mga sumusunod na metal mula sa mga solusyon sa asin.
Ang hydrogen ay kasama sa serye ng electrochemical ng mga boltahe ng metal, bilang ang tanging non-metal na nagbabahagi ng isang karaniwang ari-arian sa mga metal - upang bumuo ng mga ion na may positibong sisingilin. Samakatuwid, pinapalitan ng hydrogen ang ilang mga metal sa kanilang mga asin at ang sarili nito ay maaaring mapalitan ng maraming mga metal sa mga acid, halimbawa:
Zn + 2 HCl = ZnCl 2 + H 2 + Q
Ang mga metal sa serye ng electrochemical ng mga boltahe hanggang sa hydrogen ay pinapalitan ito mula sa mga solusyon ng maraming mga acid (hydrochloric, sulfuric, atbp.), At lahat ng mga sumusunod dito, halimbawa, ay hindi nag-aalis ng tanso.
blog. site, na may buo o bahagyang pagkopya ng materyal, kinakailangan ang isang link sa pinagmulan.
MGA CHEMICAL PROPERTY NG MGA METAL
Ayon sa kanilang mga kemikal na katangian, ang mga metal ay nahahati sa:1 ) Aktibo (alkali at alkaline earth metal, Mg, Al, Zn, atbp.)
2) Mga Metalkaraniwang aktibidad (Fe, Cr, Mn, atbp.);
3 ) Hindi aktibo (Cu, Ag)
4) Mga marangal na metal - Au, Pt, Pd, atbp.
Ang mga reaksyon ay naglalaman lamang ng mga ahente ng pagbabawas. Ang mga metal na atom ay madaling nag-donate ng mga electron sa panlabas (at ilan sa pre-outer) na layer ng elektron, na nagiging mga positibong ion. Mga posibleng estado ng oksihenasyon ng Ме Low 0, + 1, + 2, + 3 Highest + 4, + 5, + 6, + 7, + 8
1. INTERAKSYON SA MGA HINDI METAL
1.MAY HYDROGEN
Kapag pinainit, ang mga metal ng grupong IA at IIA, maliban sa beryllium, ay tumutugon. Ang mga solidong hindi matatag na hydride ay nabuo, ang natitirang mga metal ay hindi gumanti.
2K + H₂ = 2KH (potassium hydride)
Ca + H₂ = CaH₂
2.Na may oxygen
Ang lahat ng mga metal ay tumutugon, maliban sa ginto at platinum. Ang reaksyon sa pilak ay nangyayari sa mataas na temperatura, ngunit ang pilak (II) oxide ay halos hindi nabuo, dahil ito ay thermally unstable. Ang mga alkali metal sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay bumubuo ng mga oxide, peroxide, superoxides (lithium - oxide, sodium - peroxide, potassium, cesium, rubidium - superoxide
4Li + O2 = 2Li2O (oxide)
2Na + O2 = Na2O2 (peroxide)
K + O2 = KO2 (superoxide)
Ang natitirang mga metal ng pangunahing mga subgroup sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay bumubuo ng mga oxide na may estado ng oksihenasyon na katumbas ng pangkat na numero 2Ca + O2 = 2CaO
2Сa + O2 = 2СaO
Ang mga metal ng mga side subgroup ay bumubuo ng mga oxide sa ilalim ng normal na mga kondisyon at kapag pinainit, mga oxide ng iba't ibang estado ng oksihenasyon, at iron iron oxide Fe3O4 (Fe⁺²O ∙ Fe2⁺³O3)
3Fe + 2O2 = Fe3O4
4Cu + O₂ = 2Cu₂⁺¹O (pula) 2Cu + O₂ = 2Cu⁺²O (itim);
2Zn + O₂ = ZnO 4Cr + 3О2 = 2Cr2О3
3. MAY HALOGENS
halides (fluoride, chlorides, bromides, iodide). Alkaline sa ilalim ng normal na mga kondisyon na may F, Cl, Br ignite:
2Na + Cl2 = 2NaCl (chloride)
Ang alkaline earth at aluminum ay tumutugon sa ilalim ng normal na mga kondisyon:
SAa + Cl2 =SAaCl2
2Al + 3Cl2 = 2AlCl3
Mga metal sa gilid sa mataas na temperatura
Cu + Cl₂ = Cu⁺²Cl₂ Zn + Cl₂ = ZnCl₂
2Fe + ЗС12 = 2Fe⁺³Cl3 ferric chloride (+3) 2Cr + 3Br2 = 2Cr⁺³Br3
2Cu + I₂ = 2Cu⁺¹I(walang tansong iodide (+2)!)
4. INTERACTION WITH GREY
kapag pinainit kahit na may alkali metal, na may mercury sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Ang lahat ng mga metal ay tumutugon maliban sa ginto at platinum
kasamakulay-abo – sulfide: 2K + S = K2S 2Li + S = Li2S (sulfide)
SAa + S =SAaS (sulfide) 2Al + 3S = Al2S3 Cu + S = Cu⁺²S (itim)
Zn + S = ZnS 2Cr + 3S = Cr2⁺³S3 Fe + S = Fe⁺²S
5. INTERACTION WITH PHOSPHORUS AT NITROGEN
nagpapatuloy kapag pinainit (exception: lithium na may nitrogen sa ilalim ng normal na mga kondisyon):
may phosphorus - phosphides: 3Ca + 2 P= Ca3P2,
May nitrogen - nitride 6Li + N2 = 3Li2N (lithium nitride) (n.o.) 3Mg + N2 = Mg3N2 (magnesium nitride) 2Al + N2 = 2A1N 2Cr + N2 = 2CrN 3Fe + N2 = Fe₃⁺²N¯
6. INTERACTION WITH CARBON AT SILICON
nagpapatuloy kapag pinainit:
Ang mga karbida ay nabuo gamit ang carbon. Tanging ang pinaka-aktibong mga metal lamang ang tumutugon sa carbon. Mula sa mga metal na alkali, ang mga carbides ay bumubuo ng lithium at sodium, potassium, rubidium, cesium ay hindi nakikipag-ugnayan sa carbon:
2Li + 2C = Li2C2, Ca + 2C = CaC2
Ang mga metal - ang mga d-element ay bumubuo ng mga compound ng non-stoichiometric na komposisyon na may carbon, tulad ng mga solidong solusyon: WC, ZnC, TiC - ay ginagamit upang makakuha ng mga superhard na bakal.
may silikon - silicide: 4Cs + Si = Cs4Si,
7. INTERAKSYON NG MGA METAL SA TUBIG:
Ang mga metal na tumatayo sa hydrogen sa electrochemical series ng mga boltahe ay tumutugon sa tubig Ang alkaline at alkaline earth na mga metal ay tumutugon sa tubig nang walang pag-init, na bumubuo ng natutunaw na hydroxides (alkalis) at hydrogen, aluminyo (pagkatapos ng pagkawasak ng oxide film - amalgamation), magnesium kapag pinainit, bumubuo ng mga hindi matutunaw na base at hydrogen ...
2Na + 2HOH = 2NaOH + H2
SAa + 2HOH = Ca (OH) 2 + H2
2Аl + 6Н2O = 2Аl (OH) 3 + 3Н2
Ang natitirang mga metal ay tumutugon sa tubig sa isang maliwanag na maliwanag na estado, na bumubuo ng mga oxide (iron - iron scale)
Zn + H2O = ZnO + H2 3Fe + 4HOH = Fe3O4 + 4H2 2Cr + 3H₂O = Cr₂O₃ + 3H₂
8 MAY OXYGEN AT TUBIG
Sa hangin, ang iron at chromium ay madaling ma-oxidize sa pagkakaroon ng moisture (rusting)
4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe (OH) 3
4Cr + 3O2 + 6H2O = 4Cr (OH) 3
9. INTERAKSYON NG MGA METAL SA MGA OXIDE
Mga Metal (Al, Mg, Ca), binabawasan ang mga non-metal o hindi gaanong aktibong metal mula sa kanilang mga oxide sa mataas na temperatura → non-metal o low-activity na metal at oxide (calcium-thermal, magnesium-thermal, aluminothermy)
2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3 ЗСа + Cr₂O₃ = ЗСаО + 2Cr (800 ° C) 8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe (thermite) 2Mg + CО2 = 2MgO + 2 С = 2MgO + 2 С = 2MgO + 2 С = 2CuO + N2 3Zn + SO2 = ZnS + 2ZnO
10. MAY MGA OKSIDO
Ang mga metal na bakal at chromium ay tumutugon sa mga oxide, na binabawasan ang estado ng oksihenasyon
Cr + Cr2⁺³O3 = 3Cr⁺²O Fe + Fe2⁺³O3 = 3Fe⁺²O
11. INTERAKSYON NG MGA METAL SA ALKALI
Ang alkalis ay nakikipag-ugnayan lamang sa mga metal, oxide at hydroxides na mayroong amphoteric properties ((Zn, Al, Cr (III), Fe (III), atbp.) MELT → metal salt + hydrogen.
2NaOH + Zn → Na2ZnO2 + H2 (sodium zincate)
2Al + 2 (NaOH H2O) = 2NaAlO2 + 3H2
SOLUSYON → kumplikadong metal na asin + hydrogen.
2NaOH + Zn0 + 2H2O = Na2 + H2 (sodium tetrahydroxozincate) 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2
12. REAKSYON SA MGA ASID (MALIBAN sa HNO3 at H2SO4 (conc.)
Ang mga metal na nakatayo sa serye ng electrochemical ng mga boltahe ng metal sa kaliwa ng hydrogen ay inilipat ito mula sa mga dilute acid → asin at hydrogen
Tandaan! Ang nitric acid ay hindi kailanman naglalabas ng hydrogen kapag nakikipag-ugnayan ito sa mga metal.
Mg + 2HC1 = MgCl2 + H2
Al + 2HC1 = Al⁺³Сl₃ + Н2
13. MGA REAKSYON SA MGA ASIN
Inililipat ng mga aktibong metal ang mga di-gaanong aktibong metal mula sa mga asin. Pagbawi mula sa mga solusyon:
CuSO4 + Zn = Zn SO4 + Cu
FeSO4 + Cu =MGA REAKSIYONHINDI
Mg + CuCl2 (pp) = MgCl2 +SAu
Pagbawi ng mga metal mula sa mga tinunaw na asing-gamot
3Na + AlCl₃ = 3NaCl + Al
TiCl2 + 2Mg = MgCl2 + Ti
Ang mga metal ng pangkat B ay tumutugon sa mga asin, na nagpapababa sa estado ng oksihenasyon
2Fe⁺³Cl3 + Fe = 3Fe⁺²Cl2