Kovové chemické vlastnosti. Chemické vlastnosti kovů s příklady

Restorativní vlastnosti- Jedná se o hlavní chemické vlastnosti charakteristické pro všechny kovy. Oni se projevují ve spolupráci s nejrůznějšími oxidačními činidly, včetně environmentálních oxidačních činidel. Obecně platí, že interakce kovu s oxidačními činidly lze vyjádřit ve schématu:

Mě + oxider" Mě.(+ X),

Kde (+ x) je pozitivní stupeň oxidace mě.

Příklady oxidace kovů.

Fe + O 2 → Fe (+3) 4FE + 3O 2 \u003d 2 FE 2O 3

TI + I 2 → TI (+4) TI + 2I 2 \u003d TII 4

Zn + H + → Zn (+2) Zn + 2H + \u003d Zn 2+ + H 2

Řada aktivity kovů

Restorální vlastnosti kovů se liší od sebe. Elektrodové potenciály E. jsou používány jako kvantitativní charakteristika redukčních vlastností kovů.

Čím více aktivní kov, tím negativněji jeho standardní potenciál elektrody E o.

Kovy umístěné v řadě jako sestupná oxidační aktivita, tvoří řadu aktivit.

Řada aktivity kovů

Mě.

Li.

Ca.

Na.

Mg.

Al.

Mn.

Zn.

ČR

Fe.

Ni.

Sn.

Pb.

H 2.

Cu.

AG.

Au.

Mě z +.

Li +.

K +.

Cca 2+.

Na +.

Mg 2+.

Al 3+.

Mn 2+.

Zn 2+.

Cr 3+.

Fe 2+.

Ni 2+.

Sn 2+.

Pb 2+.

H +.

Cu 2+.

AG +.

Au 3+.

E o, b

-3,0

-2,9

-2,87

-2,71

-2,36

-1,66

-1,18

-0,76

-0,74

-0,44

-0,25

-0,14

-0,13

+0,34

+0,80

+1,50

Kov, s negativnější hodnotou EO, je schopen obnovit kovový kation s pozitivním potenciálem elektrod.

Restaurování kovu z roztoku soli s jiným kovem s vyšší redukční aktivitou se nazývá cementová. Cementace se používá v metalurgických technologiích.

Zejména CD se získá obnovením z roztoku soli zinku.

Zn + CD 2+ \u003d CD + Zn 2+

3.3. 1. Interakce kovů kyslíku

Kyslík je silný oxidační činidlo. Může oxidovat drtivou většinu kovů s výjimkouAu. aPt. . Kovy ve vzduchu jsou v kontaktu s kyslíkem, takže při studiu chemie kovů upozorňují vždy na vlastnosti interakce kovu s kyslíkem.

Každý ví, že železo ve vlhkém vzduchu je pokryta rez - hydratovaným oxidem železa. Mnoho kovů v kompaktním stavu s ne příliš vysokými teplotami ukazují odolnost vůči oxidaci, protože na jejich povrchu jsou vytvořeny tenké ochranné fólie. Tyto filmy z oxidačních produktů neumožňují kontakt s kovem. Fenomén tvorby na povrchu kovových ochranných vrstev, které brání oxidaci kovů se nazývá - pashavivace kovů.

Zvýšená teplota přispívá k oxidaci kovů s kyslíkem. Kovová aktivita stoupá v malém bohatém stavu. Většina kovů ve formě prášku hoří v kyslíku.

s-METALS.

Je ukázána největší redukční činnosts.-Metals.Kovy Na, K, Rb CS jsou schopny zapálit vzduch a jsou skladovány v uzavřených nádobách nebo pod petrolejovou vrstvou. Mg s nízkým teplotou vzduchu jsou pasivovány. Ale při zapálení pásky z mg popáleniny s oslnivým plamenem.

KovyII.A-podskupiny a LI při interakci s oxidy tváření kyslíkem.

2CA + O 2 \u003d 2CAO

4 li + O 2 \u003d 2LI 2 o

Alkálské kovy kroměLi., když interakce s kyslíkem, nejsou vytvořeny oxidy a peroxidyMě. 2 Ó. 2 a protooxidyMeo. 2 .

2NA + O 2 \u003d Na 2O 2

K + O 2 \u003d KO 2

p-METALS.

Kovy patřícíp.- Blok ve vzduchu je pasivován.

Při spalování v kyslíku

kovy IIII-podskupiny oxidy typu IU 2 o 3,
Sn je oxidován Sno. 2 a pb - to Pbo.
Bi jde dovnitř. Bi 2 O 3.

d-METALS.

Všechnod.-Metály 4 období jsou oxidovány kyslíkem. SC, Mn, Fe jsou snadno oxidovány. Zvláště odolný vůči korozi ti, v, ČR.

Když spalování v kyslíku ze všechd.

Když spalování v kyslíku ze všechd.-Lements 4 období pouze skandiu, titanové a vanadové formy oxidů, ve kterých je v nejvyšší oxidaci rovné číslu skupiny.Zbývající D-kovy 4 období během spalování v oxidech oxidů kyslíku, ve kterých je v mezilehlém, ale stabilním stupni oxidace.

Typy oxidů tvořených D-METALS 4 periody během spalování v kyslíku:

Meo Formulář Zn, Cu, Ni, Co. (při t\u003e 1000 ° C cu formuláře cu 2 o),
IU 2 o 3forma cr, fe a sc,
Meo 2. - Mn a ti,
V tvoří nejvyšší oxid - PROTI. 2 Ó. 5 .

d.-Metals 5 a 6 období s výjimkouY, la, Více než jiné kovy jsou odolné vůči oxidaci. Nereagujte s kyslíkemAu, PT. .

Když spalování v kyslíkud.-Mets 5. 6 periody mají tendenci tvořit vyšší oxidy, Výjimkou je kovové AG, PD, RH, RU.

Typy oxidů tvořených D-METALS 5 a 6 periodami během spalování v kyslíku:

IU 2 o 3- formulář y, la; RH;
Meo 2. - ZR, HF; IR:
Mě 2 o 5 - NB, TA;
Meo 3. - mo, w
Mě 2 o 7 - tc, re
Meo 4 - OS.
Meo. - CD, HG, PD;
Mi 2 O. - AG;

Interakce kovů s kyselinami

V kyselých roztoku je kation vodíku oxidačním činidlem. Kovy stojící v řadě aktivity na vodík mohou být oxidovány pomocí H + kation. S negativními potenciály elektrod.

Mnoho kovů, oxidizace, v kyselých vodních roztoku mnoho se pohybuje do kationtůMě z + .

Anionsu řady kyselin jsou schopny vykazovat oxidační vlastnosti, silnější než h +. Takové oxidanty zahrnují anionty a většina běžných kyselin. H. 2 TAK. 4 aHNO. 3 .

ANIONS NE 3 - vykazují oxidační vlastnosti v jakékoliv koncentraci v roztoku, ale produkty regenerace závisí na koncentraci kyseliny a povaze oxidovaného kovu.

ANIONS SO 4 2 - vykazují oxidační vlastnosti pouze v koncentrovaném H2S04.

Výrobky zotavení oxidiféru: H +, č. 3 - , TAK. 4 2 -

2N + + 2E - \u003dH 2.

TAK. 4 2- Z koncentrovaného H2S04 TAK. 4 2- + 2e. - + 4 H. + = TAK. 2 + 2 H. 2 Ó.

(Je také možné vytvořit S, H 2 S)

Ne 3 - od koncentrovaného HNO 3 Ne 3 - + e - + 2H + \u003d Ne 2 + h 2 o
Ne 3 - od zředěného HNO 3 Ne 3 - + 3e - + 4H + \u003d Ne + 2h 2 o

(Je také možné vytvořit n20, n2, NH4 +)

Příklady reakcí interakce kovů s kyselinami

Zn + H 2 SO 4 (RSC) "ZNSO 4 + H 2

80 + 15H2S04 (k.) "4Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 S + 12H 2 O

3NI + 8HNO 3 (RSC) "3NI (č. 3) 2 + 2NO + 4H 2 o

CU + 4HNO 3 (k.) "Cu (č. 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 o

Oxidační produkty kovů v kyselých roztocích

Alkalické kovy tvoří mě kation typu Me +, S-kovy druhé formy skupiny Mě 2+.

Kovy R-bloku při rozpuštění v kyselinách tvoří kationty uvedená v tabulce.

PB a BI kovy se rozpouští pouze v kyselině dusičné.

Mě.	Al.	Ga.	V.	TL.	Sn.	Pb.	BI
Mez +.	Al 3+.	GA 3+.	V 3+.	TL +.	Sn 2+.	Pb 2+.	Bi 3+.
EO, B.	-1,68	-0,55	-0,34	-0,34	-0,14	-0,13	+0,317

Všechny D-METALS 4 období kroměCu. mohou být oxidovány iontyN +. V kyselých roztokech.

Typy kationtů tvořených D-METALS 4 periody:

Mě 2+. (Formulář D-kovů od Mn do CU)
IU 3+ (forma SC, Ti, V, Cr a Fe v kyselině dusičné).
TI a V také tvoří kationty Meo 2+.

d.Prvky 5 a 6 období jsou odolnější vůči oxidaci než 4d.- Kovy.

V kyselých roztokech, H + může oxidizovat: Y, LA, CD.

Hno 3 lze rozpustit: CD, HG, AG. V horkém HNO 3 PD, TC, znovu se rozpustí.

V horkém H 2 SO 4 se rozpustí: TI, ZR, V, NB, TC, RE, RH, AG, HG.

Kovy: TI, ZR, HF, NB, TA, MO, W se obvykle rozpustí ve směsi HNO 3 + HF.

V Royal Vodka (HNO 3 + HCL směsi), můžete rozpustit ZR, HF, MO, TC, RH, IR, PT, AU a OS s obtížemi). Důvodem pro rozpuštění kovů v královské vodce nebo ve směsi HNO 3 + HF je tvorba komplexních sloučenin.

Příklad. Rozpuštění zlata v Royal Vodka se stává z důvodu tvorby komplexu -

AU + HNO 3 + 4HCI \u003d H + NE + 2H 2 O

Interakce kovů s vodou

Oxidační vlastnosti vody jsou splatnéH (+1).

2N 2 O + 2E -" N. 2 + 2H -

Protože koncentrace H + ve vodě je malá, oxidační vlastnosti jeho nízké. Kovů se mohou rozpustit ve voděE.< - 0,413 B. Число металлов, удовлетворяющих этому условию, значительно больше, чем число металлов, реально растворяющихся в воде. Причиной этого является образование на поверхности большинства металлов плотного слоя оксида, нерастворимого в воде. Если оксиды и гидроксиды металла растворимы в воде, то этого препятствия нет, поэтому щелочные и щелочноземельные металлы энергично растворяются в воде. Všechnos.-Metals, kroměBýt mg. Snadno rozpuštěný ve vodě.

2 Na. + 2 Hoh. = H. 2 + 2 Ach. -

Na intenzivně interaguje s vodou s uvolňováním tepla. Odhad H 2 se může zapálit.

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O

Mg se rozpouští pouze ve varné vodě, je chráněna před oxidací s inertním nerozpustným oxidem

Kovy r-blok - méně silných redukčních činidel nežs..

Mezi p-kovů je redukční aktivita vyšší v kovech IIIA-Subgroup, Sn a Pb jsou slabé redukční činidla, BI má EO\u003e 0.

p-kovů za normálních podmínek ve vodě nerozpustí. Když se ochranný oxid rozpustí z povrchu v alkalických roztocích, AL, GA a SN jsou oxidovány vodou.

Mezi Oxidizujte vodou D-metal Při ohřevu SC a Mn, LA, Y. Železo reaguje s vodní páru.

Interakce kovů s alkálovými roztoky

V alkalických roztocích, voda působí jako oxidační činidlo.

2N 2 O + 2E - \u003dH 2 + 2H - EO \u003d - 0,826 b (pH \u003d 14)

Oxidační vlastnosti vody se zvyšující se pH jsou sníženy v důsledku poklesu koncentrace H +. Nicméně, některé kovy, které se nerozpouští ve vodě, se rozpustí v alkalizačních roztokech, Například Al, Zn a někteří jiní. Hlavním důvodem pro rozpouštění takových kovů v alkalických roztocích je, že oxidy a hydroxidy těchto kovů vykazují amhotografii, rozpouštějí se v alkáli, což eliminuje bariéru mezi oxidačním činidlem a redukčním činidlem.

Příklad. Rozpuštění Al v roztoku NaOH.

2K + 3H20 + 2AOH + 3H20 \u003d 2NA + 3H 2

Vzhledem k přítomnosti volných elektronů ("elektronický plyn") v krystalové mříži, všechny kovy vykazují následující charakteristické obecné vlastnosti:

1) Plastický - Schopnost snadno měnit tvar, protáhnout se do drátu, válcované do tenkých plechů.

2) Kovový lesk a neprůhlednost. To je způsobeno interakcí volných elektronů s inkluzivní světlem.

3) Elektrická vodivost. Je vysvětlen směrovým pohybem volných elektronů z negativního pólu k pozitivnímu vlivu malého potenciálního rozdílu. Při zahřátí se elektrická vodivost snižuje, protože S rostoucí teplotou jsou zvýšeny výkyvy atomů a iontů v uzlech krystalové mřížky, což ztěžuje směrového pohybu "elektronického plynu".

4) Tepelná vodivost. Je to způsobeno vysokou mobilitou volných elektronů, díky které teplota rychle vyrovnává hmotnost kovu. Největší tepelnou vodivost je bismut a rtuť.

5) Tvrdost. Nejtěžší - chrom (řezané sklo); Míry jsou alkálové kovy - draslík, sodík, rubidium a cesium - řez nožem.

6) Hustota. Je to méně menší než atomová hmotnost kovu a více poloměru atomu. Nejjednodušší lithium (ρ \u003d 0,53 g / cm3); Těžký - osmium (ρ \u003d 22,6 g / cm3). Kovy mající hustotu menší než 5 g / cm3 jsou považovány za "lehký kov".

7) Teploty tání a varu. Nejkrásnější kovový kov - rtuť (mp \u003d -39 ° C), nejvíce refrakterní kov - wolfram (t ° \u003d 3390 ° C). Kovy s T ° PL. Nad 1000 ° C jsou považovány za refrakterní, nižší - s nízkým tavením.

Obecné chemické vlastnosti kovů

Silné redukční agenti: Me 0 - nē → me n +

Řada napětí charakterizuje srovnávací aktivitu kovů v oxidačních redukcích reakcí ve vodných roztokech.

1. Kovové reakce s nekovovými kovy

1) s kyslíkem:
2 mg + o 2 → 2mgo

2) s šedou:
HG + S → HGS

3) s halogeny:
NI + CL 2 - T ° → NICL 2

4) s dusíkem:
3CA + N 2 - T ° → CA 3 N 2

5) s fosforem:
3CA + 2P - T ° → CA 3 P 2

6) s vodíkem (pouze alkalické a alkalické kovové kovy):
2LI + H 2 → 2lih

CA + H 2 → CAH 2

2. Reakce kovů s kyselinami

1) Kovy stojící v elektrochemické řadě napětí do h obnovení neoxidačních kyselin na vodík:

Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2

2Cl + 6HCl → 2Alcl3 + 3H 2

6NA + 2H 3 PO4 → 2NA 3 PO 4 + 3H 2

2) s oxidačními kyselinami:

V interakci kyseliny dusičné z jakéhokoliv koncentrace a koncentrované síry s kovy vodík nikdy nevynikne!

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

4Zn + 5H2S04 (K) → 4ZnSO 4 + H2S + 4H 2 O

3ZN + 4H 2 SO 4 (K) → 3ZNO 4 + S + 4H 2 O

2H 2 SO 4 (K) + Cu → CU SO 4 + SO 2 + 2H20

10HNO 3 + 4 mg → 4 mg (č. 3) 2 + NH 4 NE 3 + 3H 2 O

4HNO 3 (K) + Cu → Cu (č. 3) 2 + 2 + 2 + 2H20

3. Interakce vody s vodou

1) Aktivní (alkalické a alkalické kovové kovy) tvoří rozpustnou bázi (alkáli) a vodík:

2NA + 2H 2 O → 2AOH + H 2

CA + 2H20 → CA (OH) 2 + H 2

2) Kovy střední aktivity jsou oxidovány vodou, když se zahřívají na oxid:

Zn + H 2 O - T ° → ZnO + H 2

3) Neaktivní (AU, AG, PT) - nereagují.

4. Vymáhání aktivnějších kovů méně aktivních kovů z řešení jejich solí:

CU + HGCL 2 → HG + CUCL 2

Fe + Cuso 4 → CU + FESO 4

V průmyslu často používají ne čisté kovy, ale směsi - slitinyVe které jsou prospěšné vlastnosti jednoho kovu doplněny prospěšnými vlastnostmi druhého. Takže měď má nízkou tvrdost a je nevhodná pro výrobu strojních dílů, slitin mědi s zinkem ( mosaz) jsou již pevné a široce používané v strojírenství. Hliník má vysokou plasticitu a dostatečnou lehkost (nízká hustota), ale příliš měkká. Na jeho základě se připraví slitina s hořčíkem, mědí a manganem - duralum (Dural), která bez ztráty příznivých vlastností hliníku získává vysokou tvrdost a vhodný v letadle. Železné slitiny s uhlíkem (a aditivy jiných kovů) - tyto jsou dobře známé litinaa ocel.

Kovů ve volném podobě redukční činidla. Reaktivita některých kovů je však malá vzhledem k tomu, že jsou pokryty. povrchový oxidový film, v různých stupních odolný vůči působení těchto chemických činidel, jako je voda, kyselá roztoky a alkálie.

Například, olovo je vždy pokryta oxidovým filmem, vyžaduje nejen účinek činidla (například zředěné kyseliny dusičné), ale také vytápění. Oxidový film na hliníku zabraňuje jeho reakci s vodou, ale pod působením kyselin a alkális je zničena. Film s volným oxidem (rez), vytvořený na povrchu železa ve vlhkém vzduchu, nezasahuje do další oxidace železa.

Pod vlivem koncentrovaný kyseliny na kovech udržitelného OXYDE FILM. Tento fenomén se nazývá pasivace. Takže v koncentrovaném kyselina sírová Pasivovatelné (a po tom, že nereagují s kyselinou) takové kovy, jako VE, BI, CO, Fe, Mg a Nb, a v koncentrované kyselině dusičné - metals A1, VE, BI, CO, SG, Fe, Nb, Ni , Žito, th a u.

Při interakci s oxidačními činidly v kyselých roztoku se většina kovů stává do kationtů, jehož náboj je určen stabilním stupněm oxidace tohoto prvku ve sloučeninách (Na +, Ca 2+, A1 3+, Fe2+ a Fe 3 +)

Redukční aktivita kovů v kyselém roztoku se přenáší řadou napětí. Většina kovů se přeloží do roztoku s chlorovodíkem a zředí se sírovými kyselinami, ale Cu, Ag a Hg - pouze síry (koncentrované) a kyseliny dusičné, a PT a AI - "carská vodka".

Korozní kovy

Nežádoucí chemický majetek kovů je jejich korozi, tj. Aktivní zničení (oxidace) po kontaktu s vodou a pod vlivem kyslíku v něm (koroze kyslíku). Například koroze produktů železa ve vodě je široce známý, v důsledku toho, jaký je vytvořen rez a produkty se rozpadají do prášku.

Koroze kovů probíhá ve vodě také v důsledku přítomnosti rozpuštěných plynů od 2 a SO 2; Je vytvořeno kyselé médium a kationty H + jsou přemístěny aktivními kovy ve formě vodíku H 2 ( vodíková korozi).

Kontakt dvou heterogenních kovů je obzvláště korozní ( kontakt koroze). Mezi jedním kovem, například Fe, a jiným kovem, například Sn nebo Cu, umístěné ve vodě, dochází k elektrolytickému páru. Elektronový tok pochází z aktivnějšího kovu, který stojí vlevo v řadě napětí (re), na méně aktivního kovu (SN, Cu) a více aktivního kovu je zničen (korody).

Je to z toho důvodu, že rez je cínový povrch plechovek (plechovky) během skladování v mokré atmosféře a neopatrné manipulace z nich (železo je rychle zničeno po vzhledu alespoň malého škrábance, který připouští kontakt železa s vlhkostí). Naopak, pozinkovaný povrch železného kbelíku na dlouhou dobu nekradí, protože i když jsou škrábance, je zkoroduje železo, ale zinek (aktivnější kov než železo).

Odolnost proti korozi pro tento kov je zvýšen jeho povlakem s aktivnějším kovem nebo když je fixuje; Takže povlak železného chromu nebo výroba slitiny železa s chrómem eliminuje korozi železa. Chromované železo a ocel obsahující chrom ( nerezová ocel), mají vysokou odolnost proti korozi.

Pokud v periodické tabulce prvků Di Ieteleeve držet diagonál z beryllium do Astatu, pak prvky-kovy zůstanou v dolní části úhlopříčky (prvky bočních podskupin zahrnují, zvýrazněny modře) a napravo Kovové prvky (zvýrazněné žluté). Prvky se scházejí v blízkosti diagonálních - semi-kovů nebo metaloidů (B, SI, GE, SB atd.), Mají dvojí charakter (zvýrazněn růžovou barvou).

Jak je vidět z obrázku, drtivá většina prvků jsou kovy.

Svou chemickou povahou jsou kovy chemické prvky, jejichž atomy poskytují elektrony z vnější nebo antisomiální hladiny energie, tvořících pozitivně nabité ionty.

Téměř všechny kovy mají relativně velké poloměry a malý počet elektronů (od 1 do 3) na vnější úrovni energie. Kovy se vyznačují nízkými hodnotami elektronegability a rehabilitace vlastností.

Nejtypičtější kovy jsou umístěny na počátku období (začíná od druhého), dále vlevo napravo od kovových vlastností oslabených. Ve skupině shora dolů jsou rozšířeny kovové vlastnosti, protože poloměr atomů se zvyšuje (v důsledku zvýšení počtu energetických hladin). To vede ke snížení elektronegability (schopnost přilákat elektrony) prvků a snížení rehabilitačních vlastností (schopnost poskytovat elektrony na jiné atomy v chemických reakcích).

Typický Kovy jsou S-elementy (prvky skupiny IA z li do fr. Prvky skupiny PA z MG až RA). Celkový elektronický vzorec jejich NS 1-2 atomů. Jsou charakterizovány stupněm oxidace + I a + II, resp.

Malý počet elektronů (1-2) na vnější úrovni energie typických atomů kovů znamená světelnou ztrátu těchto elektronů a projevem silných redukčních vlastností, což odrážejí nízké hodnoty elektronetability. Proto je omezenost chemických vlastností a metod pro získání typických kovů.

Charakteristickým znakem typických kovů je touha jejich atomů tvoří kationty a iontové chemické vazby s atomy nekovové. Připojení typických kovů s non-kovů jsou iontové krystaly "metalanion nemetalla kation", například k + vg -, cca 2+ na 2-. Kationty typických kovů také sestává ze sloučenin s komplexními anionty - hydroxidy a soli, například mg 2+ (on-) 2, (LI +) 2С03 2-.

Kovy A-skupin, tvořící Amhoterity diagonální v periodickém systému ve-al-ge-sb-ro, stejně jako kovu sousedící s nimi (GA, in, TL, Sn, Rb, BI) nevykazují typické kovové vlastnosti. Generální elektronický vzorec jejich atomů ns. 2 np. 0-4 předpokládá větší rozmanitost oxidačních stupňů, větší schopnost držet své vlastní elektrony, postupné snižování jejich regenerační schopnosti a vzhled oxidační schopnosti, zejména ve vysokých oxidačních stupňů (charakteristické příklady - sloučeniny TL III, PB IV, VI PROTI). Takové chemické chování je také charakteristické pro většinu (D-prvky, tj. Prvky B-skupin periodického systému (typické příklady - amfoterní prvky ČR a Zn).

Toto projevu duality (Amhoterity) vlastností, zároveň kov (základní) a nekovové, je způsobeno povahou chemické vazby. V pevném stavu, spojení nonepical kovů s nekovovými kovoly obsahuje převážně kovalentní vazby (ale méně trvanlivé než vazby mezi nekovovými). V roztoku jsou tyto vazby snadno rozbité a sloučeniny jsou disociovány na ionty (zcela nebo částečně). Například kovový gallium se skládá z molekul GA 2, v pevném stavu hliníku a chloridů rtuti (II), ALSL3 a NGSL 2 obsahují silně kovalentní vazby, ale v roztoku ALSL 3 disociuje téměř úplně a NGSL 2 je ve velmi malém stupni (a pak na iontech NGSL + a SL -).

Obecné fyzikální vlastnosti kovů

Vzhledem k přítomnosti volných elektronů ("elektronický plyn") v krystalové mříži, všechny kovy vykazují následující charakteristické obecné vlastnosti:

1) Plastický - Schopnost snadno měnit tvar, protáhnout se do drátu, válcované do tenkých plechů.

2) Kovový lesk a neprůhlednost. To je způsobeno interakcí volných elektronů s inkluzivní světlem.

4) Tepelná vodivost. Je to způsobeno vysokou mobilitou volných elektronů, díky které teplota rychle vyrovnává hmotnost kovu. Největší tepelnou vodivost je bismut a rtuť.

5) Tvrdost. Nejtěžší - chrom (řezané sklo); Míry jsou alkálové kovy - draslík, sodík, rubidium a cesium - řez nožem.

Obecné chemické vlastnosti kovů

Silné redukční agenti: Me 0 - nē → me n +

Řada napětí charakterizuje srovnávací aktivitu kovů v oxidačních redukcích reakcí ve vodných roztokech.

I. Kovové reakce s non-kovů

1) s kyslíkem:
2 mg + o 2 → 2mgo

2) s šedou:
HG + S → HGS

3) s halogeny:
NI + CL 2 - T ° → NICL 2

4) s dusíkem:
3CA + N 2 - T ° → CA 3 N 2

5) s fosforem:
3CA + 2P - T ° → CA 3 P 2

6) s vodíkem (pouze alkalické a alkalické kovové kovy):
2LI + H 2 → 2lih

CA + H 2 → CAH 2

II. Reakce kyselinových kovů

1) Kovy stojící v elektrochemické řadě napětí do h obnovení neoxidačních kyselin na vodík:

Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2

2Cl + 6HCl → 2Alcl3 + 3H 2

6NA + 2H 3 PO4 → 2NA 3 PO 4 + 3H 2

2) s oxidačními kyselinami:

V interakci kyseliny dusičné z jakéhokoliv koncentrace a koncentrované síry s kovy vodík nikdy nevynikne!

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

4Zn + 5H2S04 (K) → 4ZnSO 4 + H2S + 4H 2 O

3ZN + 4H 2 SO 4 (K) → 3ZNO 4 + S + 4H 2 O

2H 2 SO 4 (K) + Cu → CU SO 4 + SO 2 + 2H20

10HNO 3 + 4 mg → 4 mg (č. 3) 2 + NH 4 NE 3 + 3H 2 O

4HNO 3 (K) + Cu → Cu (č. 3) 2 + 2 + 2 + 2H20

III. Interakce kovů s vodou

1) Aktivní (alkalické a alkalické kovové kovy) tvoří rozpustnou bázi (alkáli) a vodík:

2NA + 2H 2 O → 2AOH + H 2

CA + 2H20 → CA (OH) 2 + H 2

2) Kovy střední aktivity jsou oxidovány vodou, když se zahřívají na oxid:

Zn + H 2 O - T ° → ZnO + H 2

3) Neaktivní (AU, AG, PT) - nereagují.

IV. Vynikající méně aktivních kovů z řešení jejich solí:

CU + HGCL 2 → HG + CUCL 2

Fe + Cuso 4 → CU + FESO 4

Korozní kovy

Nežádoucí chemický majetek kovů je, tj. Aktivní zničení (oxidace) po kontaktu s vodou a pod vlivem kyslíku se v něm rozpustí (koroze kyslíku). Například koroze produktů železa ve vodě je široce známý, v důsledku toho, jaký je vytvořen rez a produkty se rozpadají do prášku.

elektrometrie, tj. Výroba kovů elektrolýzou tavenin (pro nejaktivnější kovy) nebo soli roztoků;

pyrometalurgy., tj. Obnovení kovů z rud při vysokých teplotách (například získání železa v procesu domény);

hydrometalurgie, tj. Uvolnění kovů z roztoků jejich solí s aktivnějšími kovy (například příprava mědi z sacího roztoku 4 s působením zinku, železa nebo hliníku).

V přírodě, někdy nativní kovy (charakteristické příklady - AG, AU, PT, NG), ale častěji, kovy jsou ve formě spojení ( kovové rudy). Podle prevalence v zemské kůře jsou kovy odlišné: od nejběžnějšího - Al, Na, Ca, Fe, MG, K, TI) do nejvzácnějšího - VI, IN, AG, AU, PT, Re.

První materiál, který se naučil používat lidi pro jejich potřeby, je kámen. Nicméně, později, když se člověk uvědomil vlastnosti kovů, kámen se odvrátil zpět. Jsou to tyto látky a jejich slitiny, které se staly nejdůležitějším a hlavním materiálem v rukou lidí. Z nich byly vyrobeny předměty pro domácnost, byla vybudována zařízení. Proto v tomto článku se podíváme na skutečnost, že kovy, celkové vlastnosti, vlastnosti a jejich použití jsou tak důležité pro tento den. Koneckonců, doslova ihned na kamenném věku následoval celý pleádový kov: měď, bronz a železo.

Kovy: Obecné charakteristiky

Co spojuje všechny představitele těchto jednoduchých látek? Samozřejmě to je struktura jejich krystalové mřížky, typy chemických vazeb a vlastností elektronické struktury atomu. Koneckonců, tedy charakteristické fyzikální vlastnosti, které podléhají použití těchto materiálů člověkem.

Za prvé, zvažte kovy jako chemické prvky periodického systému. V něm se nacházejí docela svobodně, zabírají 95 buněk od těch, které jsou známé dnešní 115. Existuje několik funkcí jejich umístění v obecném systému:

Tvoří hlavní podskupiny I a II skupiny, stejně jako III, počínaje hliníkem.
Všechny boční podskupiny se skládají pouze z kovů.
Nacházejí se pod podmíněným diagonálně od Bora do Astata.

Na základě těchto údajů je snadné sledovat, že nekovové kovy jsou shromažďovány v pravé horní straně systému a všechny zbytek prostoru patří do prvků.

Všechny mají několik funkcí elektronické struktury atomu:

Celkové vlastnosti kovů a non-kovů vám umožní identifikovat vzorce v jejich struktuře. Takže krystal mříž prvního je kovová, speciální. V uzlech je najednou několik typů částic:

ionty;
atomy;
elektrony.

Uvnitř celkového cloudu se nahromadil, nazývanou elektronový plyn, který vysvětluje všechny fyzikální vlastnosti těchto látek. Typ chemické vazby v kovech je stejný název s nimi.

Fyzikální vlastnosti

Existuje řada parametrů, které kombinují všechny kovy. Obecná charakteristika jejich fyzikálních vlastností vypadá takto.

Uvedené parametry jsou celkové vlastnosti kovů, to znamená, že jsou vše v kombinaci do jedné velké rodiny. Mělo by však být zřejmé, že existují výjimky z jakéhokoli pravidla. Zvláště od prvků tohoto druhu příliš mnoho. Proto v rámci rodiny samotné jsou také jeho rozdělení různým skupinám, které zvážíme níže a pro které naznačujeme charakteristické rysy.

Chemické vlastnosti

Z pohledu vědy o chemii, všechny kovy redukují agenty. Navíc velmi silný. Čím méně elektronů na vnější úrovni a tím větší je atomový poloměr, silnější kov podle zadaného parametru.

V důsledku toho jsou kovy schopny reagovat s:

To je jen obecný přehled o chemických vlastnostech. Koneckonců, pro každou skupinu prvků, jsou čistě individuální.

Kovy alkalických zemin

Celková charakteristika kovů alkalických zemin je následující:

Kovy alkalických zemin jsou tedy běžnými prvky S-rodiny, které ukazují vysokou chemickou aktivitu a jsou silnými redukčními činidly a významnými účastníky biologických procesů v těle.

Alkalické kovy

Celková charakteristika začíná jejich jménem. Byl získán pro schopnost rozpustit ve vodě, tvořících alkálie - hydroxidy žíraviny. Reakce s vodou jsou velmi bouřlivé, někdy se zapálením. Ve volné formě v přírodě nejsou tyto látky nalezeny, protože jejich chemická aktivita je příliš vysoká. Reagují se vzduchem, vodní páry, non-kovů, kyselinami, oxidy a solí, to je prakticky všechno.

To je vysvětleno jejich elektronickou strukturou. Na vnější úrovni, pouze jeden elektron, který se snadno vzdávají. To jsou nejsilnější redukční činidla, která je důvod, proč se dostat do čisté formy, kterou trvalo dlouho. Davy Hemphri byl poprvé proveden v Xviii století elektrolýzou hydroxidu sodného. Nyní jsou všechny zástupci této skupiny přesně vyráběny touto metodou.

Celková charakteristika alkálských kovů je také skutečnost, že představují první skupinu hlavního podskupiny periodického systému. Všechny jsou důležité prvky, které tvoří mnoho cenných přírodních sloučenin používaných osobou.

Obecné charakteristiky kovů D- a F-rodin

Tato skupina prvků zahrnuje veškerý stupeň oxidace, která se může lišit. To znamená, že v závislosti na podmínkách může kov působit jako roli a oxidační činidlo a redukční činidlo. Tyto prvky mají velkou schopnost reagovat. Mezi nimi jsou velké množství amhotořských látek.

Obecný název všech těchto atomů je přechodné prvky. Dostali to za to, že podle požadovaných vlastností stojí ve středu, mezi typovými kovy rodiny s rodinou a non-kovů R-rodiny.

Celkové charakteristiky přechodných kovů zahrnuje označení jejich podobných vlastností. Jsou následující:

velký počet elektronů na vnější úrovni;
velký atomový poloměr;
několik stupňů oxidace (od +3 do +7);
jsou na D- nebo F-supro;
forma 4-6 velká období systému.

Jako jednoduché látky jsou kovy této skupiny velmi trvanlivé, drigura a holubice, takže mají velkou průmyslovou hodnotu.

Boční podskupiny periodického systému

Celkové vlastnosti kovů bočních podskupin se zcela shodují s přechodným. A není překvapující, protože ve skutečnosti je to úplně stejné. Jen boční podskupiny systému tvoří zástupci D- a F-rodin, tj. Přechodové kovy. Proto můžeme říci, že tyto koncepty jsou synonyma.

Nejaktivnější a důležitý z nich jsou první řada 10 zástupců z Scandia na zinek. Všechny mají významnou průmyslovou hodnotu a často používají osobu, zejména pro tavení.

Slitiny

Celkové charakteristiky kovů a slitin umožňuje pochopit, kde a jak tyto látky používat. Tyto sloučeniny prošly velkými transformacemi v posledních desetiletích, koneckonců, všechny nové přísady jsou otevřeny a syntetizovány tak, aby zlepšily jejich kvalitu.

Nejznámější slitiny jsou dnes:

mosaz;
duralumin;
litina;
ocel;
bronz;
vyhrát;
nichrom a další.

Co je slitina? Tato směs kovů získaná tavením druhu ve speciálních zařízeních pece. To se provádí za účelem získání produktu, který je lepší než vlastnosti čistých látek, které jej tvoří.

Srovnání vlastností kovů a non-kovů

Pokud hovoříme o běžných vlastnostech, charakteristika kovů a non-kovů budou odlišné v jedné velmi významné položce: Pro získání je nemožné jednat podobné znaky, protože jsou velmi odlišné od manifestních vlastností fyzické i chemické látky vlastnosti.

Proto pro non-kovy není možné vytvořit podobnou charakteristiku. Je možné pouze odděleně zvážit zástupce každé skupiny a popsat jejich vlastnosti.

Atomy kovů relativně snadno poskytnou valenčním elektronům a jdou k pozitivně nabitým iontům. Proto kovy redukují činidla. Kovy interagují s jednoduchými látkami: CA + C12 - CAC12, aktivní kovy reagují s vodou: 2NA + 2N20 \u003d 2NAOH + H2F. Kovy stojící v řadě standardních elektrodových potenciálů na vodík interagují se zředěnými kyselinami roztoky (kromě HN03) s uvolňováním vodíku: Zn + 2NC1 \u003d ZnCl2 + H2F. Kovy reagují s vodnými roztoky solí méně aktivních kovů: NI + CUS04 \u003d NIS04 + C. J. kovů reagují s oxidačními kyselinami: C. Metody výroby kovů Moderní metalurgie přijímá více než 75 kovů a mnoho slitin založených na nich. V závislosti na metodách získávání kovů se rozlišují pyrohydro- a elektroměr. HG) Pyrometrostrgy pokrývá metody výroby kovů z rud s použitím reakcí z regenerace prováděných při vysokých teplotách. Uhlí, aktivní kovy, oxid uhelnatý (II), vodík, metan se používají jako redukční činidla. CU20 + C - 2SI + CO, T ° CU20 + CO-2CU + C02, T ° CG203 + 2A1 - 2SG + A1203, (ALTERTERMIA) T ° TICL2 + 2 mg - TI + 2MGCL2, (magitermie) T ° W03 + 3H2 \u003d W + 3H20. (Hydrogenotermie) | C Hydromometalurgie je příprava kovů z roztoků jejich solí. Například při zpracování zředěné kyseliny sírové z měděné rudy, obsahující měďnatý oxid (y), měď se pohybuje do roztoku ve formě sulfátu: CUO + H2S04 \u003d CUS04 + H20. Potom se měď odstraní z roztoku nebo elektrolýzy, nebo s posunutím s železným práškem: CUS04 + FE \u003d FES04 + SI. [S] Elektrometrie je způsoby výroby kovů z jejich roztavených oxidů nebo solí pomocí elektrolýzy: 2NACL elektrolýzy - 2NA + CL2. Otázky a úkoly pro sebe-rozhodnutí 1. Uveďte pozici kovů v periodickém systému D. I. MENDELEEV. 2. Ukažte fyzikální a chemické vlastnosti kovů. 3. Vysvětlete důvod generálnosti vlastností kovů. 4. Ukažte změnu chemické aktivity kovů hlavních podskupin I a II skupin periodického systému. 5. Jak se mění kovové vlastnosti změnou prvků II a III období? Jméno nejvíce refrakterní a většiny loktových kovů. 7. Uveďte, které kovy se nacházejí v přírodě v původním stavu a které pouze ve formě spojení. Jak to lze vysvětlit? 8. Jaká je povaha slitin? Jak složení slitiny ovlivňuje jeho vlastnosti. Zobrazit na konkrétních příkladech. Určete nejdůležitější metody pro výrobu kovů z rud. 10L zavolejte odrůdy pyrometallurgie. Jaké redukční činidla se používají v každé konkrétní metodě? Proč? 11. Pojmenujte kovy, které jsou získány pomocí hydrometallurgie. Jaká je podstata a jaké jsou výhody této metody před ostatními? 12. Uveďte příklady získávání kovů pomocí elektroměru. V takovém případě použijte tuto metodu? 13. Jaké jsou moderní metody získávání kovů s vysokou čistotou? 14. Co je "potenciál elektrody"? Který z kovů má největší a což je nejnižší elektrodové potenciály ve vodném roztoku? 15. Popište řadu standardních potenciálů elektrod? 16. Je možné vychovávat kovové železo z vodného roztoku síranu s kovovým zinkem, niklem, sodíkem? Proč? 17. Jaký je princip elektrolytických prvků? Jaké kovové mohou být používány v nich? 18. Jaké procesy se týkají korozi? Jaké typy koroze jste známý? 19. Co se nazývá elektrochemická koroze? Jaké způsoby ochrany je vám známo? 20. Jak to ovlivňuje korozi železa jeho kontakt s jinými kovy? Jaký kov se zhroutí nejprve na poškozeném povrchu plechovkovaného, \u200b\u200bpozinkovaného a poniklovaného železa? 21. Jaký druh procesu se nazývá elektrolýza? Napište reakce odrazující procesy vyskytující se na katodu a anodě s elektrolýzou taveniny chloridu sodného, \u200b\u200bvodným roztokem chloridu sodného, \u200b\u200bsíranu měďnatého, síranu sodného, \u200b\u200bkyseliny sírové. 22. Jakou roli provádí elektrodové materiály, když proud elektrolýzy procesy? Dejte příklady elektrolýzačních procesů unikajících s rozpustnými a nerozpustnými elektrodami. 23. Slitina přicházející na přípravu mědi mincí obsahuje 95% mědi. Určete druhý kov, který je zařazen do slitiny, pokud při zpracování jedno-tepelné mince byl uvolněn přebytek kyseliny chlorovodíkové 62,2 ml vodíku (n. Y.). hliník. 24. Kovový karbidový brusný papír vážící 6 g je spálen v kyslíku. Ve stejné době, 2,24 litrů oxidu uhličitého (iv) (n. Y.) byl vytvořen. Zjistit, který kov vstoupil do karbidu. 25. Ukázat, které produkty jsou alokovány v elektrolýze vodného roztoku sulfátu niklu, pokud proces probíhá: a) s uhlí; b) s niklovými elektrodami? 26. S elektrolýzou vodného roztoku síranu mědi na anodě se 2,8 litrů plynu oddělí (n. Y.). Co je plyn? Co a v jakém množství bylo vydáno na katodě? 27. Proveďte schéma elektrolýzy vodného roztoku dusičnanu draselného proudícího na elektrodách. Co se rovná množství prošla elektřiny, pokud se na anodě oddělí 280 ml plynu (N. U.)? Co a v jakém množství bylo vydáno na katodě?