Metalların qeyri-metallarla qarşılıqlı təsiri. Metalların və qeyri-metalların sadə maddələrinin kimyəvi xassələri

Mühazirə 11. Metalların kimyəvi xassələri.

Metalların sadə oksidləşdirici maddələrlə qarşılıqlı təsiri. Metalların suya, turşuların, qələvilərin və duzların sulu məhlullarına nisbəti. Oksid təbəqəsinin və oksidləşmə məhsullarının rolu. Metalların azot və konsentratlı sulfat turşuları ilə qarşılıqlı təsiri.

Metallara bütün s-, d-, f elementləri, eləcə də bordan astatinə çəkilmiş diaqonaldan dövri sistemin aşağı hissəsində yerləşən p-elementləri daxildir. IN sadə maddələr Bu elementlərdə metal bağ əmələ gəlir. Metal atomlarının xarici elektron qabığında 1, 2 və ya 3 miqdarında elektronları azdır. Metallar elektropozitiv xüsusiyyətlərə malikdir və ikidən az elektronmənfiliyə malikdirlər.

Metallar xasdır xüsusiyyətləri. Bu bərk maddələr, sudan daha ağır, metal parıltı ilə. Metallar yüksək istilik və elektrik keçiriciliyinə malikdir. Onlar müxtəlif xarici təsirlərin təsiri altında elektronların emissiyası ilə xarakterizə olunur: işıqla şüalanma, istilik zamanı, qırılma zamanı (ekzoelektron emissiya).

Metalların əsas xüsusiyyəti digər maddələrin atomlarına və ionlarına elektron vermək qabiliyyətidir. Əksər hallarda metallar azaldıcı maddələrdir. Və bu, onların xarakterik kimyəvi xassəsidir. Metalların sadə maddələri - qeyri-metallar, su, turşuları ehtiva edən tipik oksidləşdirici maddələrə nisbətini nəzərdən keçirin. Cədvəl 1 metalların sadə oksidləşdirici maddələrə nisbəti haqqında məlumat verir.

Cədvəl 1

Metalların sadə oksidləşdirici maddələrə nisbəti

Bütün metallar flüorla reaksiya verir. İstisnalar nəm olmadıqda alüminium, dəmir, nikel, mis, sinkdir. Bu elementlər flüorla reaksiya verərkən əvvəlcə metalları sonrakı reaksiyalardan qoruyan flüor filmləri əmələ gətirir.

Eyni şərtlər və səbəblər altında dəmir xlorla reaksiyada passivləşir. Oksigenə münasibətdə hamısı deyil, yalnız bir sıra metallar sıx əmələ gəlir qoruyucu filmlər oksidlər. Flüordan azota keçid zamanı (cədvəl 1) oksidləşdirici aktivlik azalır və buna görə də bütün daha çox metallar oksidləşmir. Məsələn, yalnız litium azotla reaksiya verir və qələvi torpaq metalları.

Metalların suya və oksidləşdirici maddələrin sulu məhlullarına nisbəti.

Sulu məhlullarda metalın azaldıcı fəaliyyəti onun standart redoks potensialının dəyəri ilə xarakterizə olunur. Standart redoks potensiallarının bütün diapazonundan cədvəl 2-də göstərilən bir sıra metal gərginlikləri fərqləndirilir.

cədvəl 2

Sıra gərginlikli metallar

Bu gərginliklər seriyasında hidrogen elektrodunun turşu (рН=0), neytral (рН=7), qələvi (рН=14) mühitlərdə elektrod potensiallarının qiymətləri də verilmişdir. Müəyyən bir metalın bir sıra gərginliklərdə mövqeyi onun sulu məhlullarda qarşılıqlı oksidləşmə-redoks qabiliyyətini xarakterizə edir. standart şərtlər. Metal ionları oksidləşdirici, metallar isə reduksiyaedicidir. Metal gərginliklər silsiləsində nə qədər uzaqda yerləşərsə, sulu məhlulda oksidləşdirici maddə daha güclü olarsa, onun ionları bir o qədər güclü olar. Metal cərgənin əvvəlinə nə qədər yaxındırsa, azaldıcı maddə bir o qədər güclüdür.

Metallar bir-birini duz məhlullarından sıxışdırmağa qadirdir. Reaksiya istiqaməti bu halda onların gərginliklər silsiləsində qarşılıqlı mövqeyi ilə müəyyən edilir. Nəzərə almaq lazımdır ki, aktiv metallar hidrogeni təkcə sudan deyil, həm də istənilən sulu məhluldan sıxışdırır. Buna görə də, metalların duzlarının məhlullarından qarşılıqlı yerdəyişməsi yalnız maqneziumdan sonra gərginliklər silsiləsində yerləşən metallar halında baş verir.

Bütün metallar üç şərti qrupa bölünür ki, bu da aşağıdakı cədvəldə öz əksini tapır.

Cədvəl 3

Metalların şərti bölünməsi

Su ilə qarşılıqlı əlaqə. Suda oksidləşdirici maddə hidrogen ionudur. Buna görə də, yalnız standart elektrod potensialları sudakı hidrogen ionlarının potensialından aşağı olan metallar su ilə oksidləşə bilər. Bu, mühitin pH-dan asılıdır və belədir

φ \u003d -0,059 pH.

Neytral mühitdə (рН=7) φ = -0,41 V. Metalların su ilə qarşılıqlı təsirinin xarakteri 4-cü cədvəldə verilmişdir.

Seriyanın əvvəlindən -0,41 V-dən çox mənfi potensiala malik olan metallar hidrogeni sudan sıxışdırır. Lakin artıq maqnezium hidrogeni yalnız ondan sıxışdırır isti su. Normalda maqnezium və qurğuşun arasında yerləşən metallar hidrogeni sudan sıxışdırmır. Bu metalların səthində qoruyucu təsir göstərən oksid filmləri əmələ gəlir.

Cədvəl 4

Neytral mühitdə metalların su ilə qarşılıqlı təsiri

Metalların xlorid turşusu ilə qarşılıqlı təsiri.

Xlorid turşusunda oksidləşdirici maddə hidrogen ionudur. Hidrogen ionunun standart elektrod potensialı sıfır. Buna görə də bütün aktiv metallar və aralıq fəaliyyət metalları turşu ilə reaksiya verməlidir. Yalnız aparıcı passivasiya nümayiş etdirir.

Cədvəl 5

Metalların xlorid turşusu ilə qarşılıqlı təsiri

Mis aşağı aktiv metallara aid olmasına baxmayaraq, çox konsentratlı xlorid turşusunda həll edilə bilər.

Metalların sulfat turşusu ilə qarşılıqlı təsiri fərqli şəkildə baş verir və onun konsentrasiyasından asılıdır.

Metalların seyreltilmiş sulfat turşusu ilə reaksiyası. Seyreltilmiş sulfat turşusu ilə qarşılıqlı təsir xlorid turşusu ilə eyni şəkildə həyata keçirilir.

Cədvəl 6

Metalların seyreltilmiş sulfat turşusu ilə reaksiyası

Seyreltilmiş sulfat turşusu hidrogen ionu ilə oksidləşir. Elektrod potensialı hidrogenin potensialından daha aşağı olan metallarla qarşılıqlı əlaqədə olur. Qurğuşunun sulfat turşusu ilə qarşılıqlı təsiri zamanı əmələ gələn PbSO 4 duzu həll olunmur və metal səthində qoruyucu təbəqə əmələ gətirdiyi üçün qurğuşun 80%-dən aşağı konsentrasiyada sulfat turşusunda həll olunmur.

Metalların konsentratlaşdırılmış sulfat turşusu ilə qarşılıqlı təsiri.

Konsentratlaşdırılmış sulfat turşusunda +6 oksidləşmə vəziyyətində olan kükürd oksidləşdirici maddə kimi çıxış edir. SO 4 2- sulfat ionunun bir hissəsidir. Buna görə konsentrasiya edilmiş turşu standart elektrod potensialı oksidləşdirici maddənin potensialından az olan bütün metalları oksidləşdirir. Ən yüksək dəyər elektrod potensialı elektrod prosesləri oksidləşdirici agent kimi sulfat ionunun iştirakı ilə 0,36 V. Nəticədə, bəzi aşağı aktiv metallar da konsentratlaşdırılmış sulfat turşusu ilə reaksiya verir.

Orta aktivliyə malik metallar üçün (Al, Fe) passivləşmə sıx oksid filmlərinin əmələ gəlməsi səbəbindən baş verir. Kalay (IV) sulfatın əmələ gəlməsi ilə tetravalent vəziyyətə qədər oksidləşir:

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

Cədvəl 7

Metalların konsentratlaşdırılmış sulfat turşusu ilə qarşılıqlı təsiri

Qurğuşun həll olunan qurğuşun hidrosulfat əmələ gətirməklə iki valentli vəziyyətə oksidləşir. Civə civə (I) və civə (II) sulfatlarını əmələ gətirmək üçün isti konsentratlı sulfat turşusunda həll olunur. Hətta gümüş qaynayan konsentratlaşdırılmış sulfat turşusunda həll olur.

Nəzərə almaq lazımdır ki, metal nə qədər aktivdirsə, sulfat turşusunun azalma dərəcəsi bir o qədər dərin olur. Aktiv metallarla turşu əsasən hidrogen sulfidə qədər azalır, baxmayaraq ki, digər məhsullar da mövcuddur. Misal üçün

Zn + 2H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;

3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S↓ + 4H 2 O;

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

Metalların seyreltilmiş azot turşusu ilə qarşılıqlı təsiri.

Azot turşusunda +5 oksidləşmə vəziyyətində olan azot oksidləşdirici maddə kimi çıxış edir. Oksidləşdirici maddə kimi seyreltilmiş turşunun nitrat ionu üçün elektrod potensialının maksimum dəyəri 0,96 V-dir. Buna görə böyük əhəmiyyət kəsb edir, azot turşusu sulfat turşusundan daha güclü oksidləşdirici maddədir. Bu, azot turşusunun gümüşü oksidləşdirməsindən aydın görünür. Turşu nə qədər dərinləşirsə, metal bir o qədər aktiv olur və turşu daha çox seyreltilir.

Cədvəl 8

Metalların seyreltilmiş azot turşusu ilə reaksiyası

Metalların konsentratlaşdırılmış azot turşusu ilə qarşılıqlı təsiri.

Konsentratlı nitrat turşusu adətən azot dioksidə qədər azaldılır. Konsentrləşdirilmiş nitrat turşusunun metallarla qarşılıqlı təsiri cədvəl 9-da verilmişdir.

Turşu çatışmazlığı və qarışdırmadan istifadə edərkən, aktiv metallar onu azota, orta aktivlikli metallar isə karbon monoksitinə qədər azaldır.

Cədvəl 9

Konsentratlı azot turşusunun metallarla qarşılıqlı təsiri

Metalların qələvi məhlullarla qarşılıqlı təsiri.

Metallar qələvilərlə oksidləşə bilməz. Bunun səbəbi qələvi metallar güclü azaldıcı maddələrdir. Buna görə də onların ionları ən zəif oksidləşdirici maddələrdir və sulu məhlullarda oksidləşdirici xüsusiyyətlər nümayiş etdirmirlər. Lakin qələvilərin mövcudluğunda suyun oksidləşdirici təsiri onların olmamasından daha çox özünü göstərir. Buna görə qələvi məhlullarda metallar su ilə oksidləşərək hidroksidlər və hidrogen əmələ gətirir. Əgər oksid və hidroksid amfoter birləşmələrdirsə, onda onlar qələvi məhlulda həll olunacaqlar. Nəticədə passiv Təmiz su metallar qələvi məhlullarla güclü qarşılıqlı təsir göstərir.

Cədvəl 10

Metalların qələvi məhlullarla qarşılıqlı təsiri

Həll prosesi iki mərhələdə təqdim olunur: metalın su ilə oksidləşməsi və hidroksidin həlli:

Zn + 2HOH \u003d Zn (OH) 2 ↓ + H 2;

Zn (OH) 2 ↓ + 2NaOH \u003d Na 2.

Məqsəd: müxtəlif fəaliyyətli metalların və onların birləşmələrinin xarakterik kimyəvi xassələri ilə praktiki olaraq tanış olmaq; amfoter xassələrə malik metalların xüsusiyyətlərini öyrənmək. elektron-ion tarazlığı üsulu ilə redoks reaksiyalarını bərabərləşdirin.

Nəzəri hissə

Metalların fiziki xassələri. Normal şəraitdə, civə istisna olmaqla, bütün metallar sərtlik dərəcəsi ilə kəskin şəkildə fərqlənən bərk maddələrdir. Birinci növ keçirici olan metallar yüksək elektrik və istilik keçiriciliyinə malikdir. Bu xüsusiyyətlər düyünlərində sərbəst elektronların hərəkət etdiyi metal ionlarının olduğu kristal qəfəsin quruluşu ilə əlaqələndirilir. Elektrik və istiliyin ötürülməsi bu elektronların hərəkəti hesabına baş verir.

Metalların kimyəvi xassələri . Bütün metallar reduksiyaedici maddələrdir, yəni. saat kimyəvi reaksiyalar elektronlarını itirərək müsbət yüklü ionlara çevrilirlər. Nəticədə, metalların çoxu tipik oksidləşdirici maddələrlə, məsələn, oksigenlə reaksiyaya girərək oksidlər əmələ gətirir, əksər hallarda metal səthi sıx təbəqə ilə örtür.

Mg°+O 2 °=2Mg +2 O- 2

Mg-2=Mg +2

HAQQINDA 2 +4 =2O -2

Məhlullarda metalların azaldıcı aktivliyi metalın bir sıra gərginliklərdəki mövqeyindən və ya metalın elektrod potensialının qiymətindən asılıdır (cədvəl).Verilmiş metalın elektrod potensialının qiyməti nə qədər aşağı olarsa, bir o qədər aktivdir. azaldıcı agent kimidir. Bütün metalları bölmək olar 3 qrup :

aktiv metallar – gərginliklər seriyasının əvvəlindən (yəni Li-dən) Mg-ə qədər;

Aralıq fəaliyyət metalları Mg-dən H;

Aktiv olmayan metallar – H-dən gərginlik seriyasının sonuna qədər (Au).

1-ci qrupun metalları su ilə qarşılıqlı təsir göstərir (buraya əsasən qələvi və qələvi torpaq metalları daxildir); reaksiya məhsulları müvafiq metalların və hidrogenin hidroksidləridir, məsələn:

2K°+2Ş 2 O=2KOH+H 2 HAQQINDA

K°-=K + | 2

2H + +2 =H 2 0 | 1

Metalların turşularla qarşılıqlı təsiri

Bütün anoksik turşular (xlorid HCl, hidrobromik HBr və s.), eləcə də bəzi oksigen tərkibli turşular (seyrelmiş sulfat turşusu H 2 SO 4, fosforik H 3 PO 4, sirkə CH 3 COOH və s.) metallarla 1 və Hidrogenə qədər bir sıra gərginlikdə duran 2 qrup. Bu vəziyyətdə müvafiq duz əmələ gəlir və hidrogen ayrılır:

Zn+ H 2 BELƏ Kİ 4 = ZnSO 4 + H 2

Zn 0 -2 = Zn 2+ | 1

2H + +2 =H 2 ° | bir

Konsentratlaşdırılmış sulfat turşusu 1-ci, 2-ci və qismən 3-cü qrup metallarını (Ag daxil olmaqla) oksidləşdirir, eyni zamanda SO 2 - kəskin qoxusu olan rəngsiz bir qaz, ağ çöküntü və ya hidrogen sulfid H 2 S kimi çökən sərbəst kükürd - çürük yumurta qoxusu olan qaz. Metal nə qədər aktiv olsa, kükürd bir o qədər azalır, məsələn:

| 1

| 8

İstənilən konsentrasiyanın azot turşusu demək olar ki, bütün metalları oksidləşdirir, eyni zamanda müvafiq metalın nitratını, suyu və reduksiya məhsulu N +5 (NO 2 - kəskin qoxulu qəhvəyi qaz, NO - kəskin qoxulu rəngsiz qaz, N 2 O) əmələ gətirir. - narkotik qoxusu olan qaz, N 2 - qoxusuz qaz, NH 4 NO 3 - rəngsiz məhlul). Metal nə qədər aktivdirsə və turşu nə qədər çox durursa, azot turşusunda bir o qədər azot azalır.

qələvilərlə qarşılıqlı təsir göstərir amfoterik əsasən 2-ci qrupa aid olan metallar (Zn, Be, Al, Sn, Pb və s.). Reaksiya metalların qələvi ilə birləşməsi ilə gedir:

Pb+2 NaOH= Na 2 PbO 2 +H 2

Pb 0 -2 = Pb 2+ | 1

2H + +2 =H 2 ° | bir

və ya qarşılıqlı əlaqədə olduqda güclü minaatan qələvilər:

+ 2NaOH + 2H olun 2 HAQQINDA = Na 2 + H 2

° -2=Ol +2 | 1

Amfoter metallar əmələ gəlir amfoter oksidlər və müvafiq olaraq, amfoter hidroksidlər (duz və su əmələ gətirmək üçün turşular və qələvilərlə reaksiyaya girərək), məsələn:

və ya ion şəklində:

və ya ion şəklində:

Praktik hissə

Təcrübə nömrəsi 1.Metalların su ilə qarşılıqlı təsiri .

Kerosin bankasında saxlanılan qələvi və ya qələvi torpaq metalından (natrium, kalium, litium, kalsium) kiçik bir parça götürün, onu filtr kağızı ilə yaxşıca qurutun və su ilə doldurulmuş çini qaba qoyun. Təcrübənin sonunda bir neçə damcı fenolftalein əlavə edin və alınan məhlulun mühitini təyin edin.

Maqnezium su ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda, reaksiya borusunu bir müddət spirt lampasında qızdırın.

Təcrübə nömrəsi 2.Metalların seyreltilmiş turşularla reaksiyası .

Üç sınaq borusuna 20-25 damcı xlorid, sulfat və azot turşularının 2N məhlulu tökün. Metalları tel, parçalar və ya yonqar şəklində hər bir sınaq borusuna atın. Baş verən hadisələri müşahidə edin. Heç bir şeyin baş vermədiyi sınaq borularını reaksiya başlayana qədər spirt lampasında qızdırın. Yaranan qazı müəyyən etmək üçün azot turşusu borusunu yumşaq bir şəkildə iyləyin.

Təcrübə nömrəsi 3.Metalların konsentratlı turşularla qarşılıqlı təsiri .

İki sınaq borusuna 20 - 25 damcı qatılaşdırılmış azot və kükürd (diqqətlə!) Turşuları tökün, onlara metal atın, baş verənləri müşahidə edin. Lazım gələrsə, reaksiya başlamazdan əvvəl sınaq boruları spirt lampasında qızdırıla bilər. Qazın çıxmasını müəyyən etmək üçün sınaq borularını yumşaq bir şəkildə iyləyin.

Təcrübə nömrəsi 4.Metalların qələvilərlə qarşılıqlı təsiri .

Sınaq borusuna 20 - 30 damcı konsentratlaşdırılmış qələvi məhlulu (KOH və ya NaOH) tökün, metal əlavə edin. Test borusunu bir qədər qızdırın. Nə baş verdiyinə baxın.

Bir təcrübə№5. Qəbz və xassələri metal hidroksidlər.

Sınaq borusuna 15-20 damcı müvafiq metalın duzunu tökün, çöküntü əmələ gələnə qədər qələvi əlavə edin. Çöküntünü iki hissəyə bölün. Bir hissəyə xlorid turşusu məhlulu, digərinə isə qələvi məhlulu tökün. Müşahidələri qeyd edin, molekulyar, tam ion və qısa ion formalarında tənliklər yazın, yaranan hidroksidin təbiəti haqqında nəticə çıxarın.

İşin və nəticələrin tərtibi

Redoks reaksiyaları üçün elektron-ion balansının tənliklərini yazın, ion mübadiləsi reaksiyalarını molekulyar və ion-molekulyar formada yazın.

Nəticələrdə tədqiq etdiyiniz metalın hansı fəaliyyət qrupuna (1, 2 və ya 3) aid olduğunu və onun hidroksidinin hansı xüsusiyyətlərini - əsas və ya amfoter olduğunu yazın. Nəticələri əsaslandırın.

Laboratoriya №11

Metalların kimyəvi xassələri: oksigen, halogenlər, kükürd ilə qarşılıqlı əlaqə və su, turşular, duzlarla əlaqəsi.

Metalların kimyəvi xassələri onların atomlarının xarici enerji səviyyəsindən asanlıqla elektronları müsbət yüklü ionlara çevirmək qabiliyyəti ilə bağlıdır. Beləliklə, kimyəvi reaksiyalarda metallar energetik reduksiyaedici kimi çıxış edirlər. Bu, onların əsas ümumi kimyəvi xassəsidir.

Ayrı-ayrı metal elementlərin atomlarında elektron vermək qabiliyyəti fərqlidir. Metal elektronları nə qədər asanlıqla verirsə, bir o qədər aktivdir və digər maddələrlə daha güclü reaksiya verir. Tədqiqat əsasında bütün metallar azalan aktivliklərinə görə sıra ilə düzülüblər. Bu seriyanı ilk dəfə görkəmli alim N. N. Beketov təklif etmişdir. Metalların belə aktivlik silsiləsi metalların yerdəyişmə sıraları və ya metal gərginliklərinin elektrokimyəvi silsiləsi də adlanır. Bu belə görünür:

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

Bu seriyadan istifadə edərək, hansı metalın digərinin aktiv olduğunu öyrənə bilərsiniz. Bu seriyada metal olmayan hidrogen var. Onun görünən xassələri müqayisə üçün bir növ sıfır kimi götürülür.

Azaldıcı maddələrin xüsusiyyətlərinə malik olan metallar müxtəlif oksidləşdirici maddələrlə, ilk növbədə qeyri-metallarla reaksiya verir. Metallar normal şəraitdə və ya qızdırıldıqda oksidlər əmələ gətirmək üçün oksigenlə reaksiyaya girirlər, məsələn:

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

Bu reaksiyada maqnezium atomları oksidləşir və oksigen atomları azalır. Sıranın sonundakı nəcib metallar oksigenlə reaksiya verir. Halojenlərlə reaksiyalar aktiv şəkildə baş verir, məsələn, misin xlorda yanması:

Cu0 + Cl02 = Cu+2Cl-2

Kükürdlə reaksiyalar ən çox qızdırıldıqda baş verir, məsələn:

Fe0 + S0 = Fe+2S-2

Mg-dəki metalların aktivlik seriyasındakı aktiv metallar su ilə reaksiyaya girərək qələvilər və hidrogen əmələ gətirir:

2Na0 + 2H+2O → 2Na+OH + H02

Al-dən H2-ə qədər orta aktivliyə malik metallar daha ağır şəraitdə su ilə reaksiya verir və oksidlər və hidrogen əmələ gətirir:

Pb0 + H+2O Metalların kimyəvi xassələri: oksigenlə qarşılıqlı təsir Pb+2O + H02.

Metalın məhluldakı turşu və duzlarla reaksiyaya girmə qabiliyyəti də onun metalların yerdəyişmə silsiləsindəki mövqeyindən asılıdır. Metalların yerdəyişmə silsiləsində hidrogenin solunda olan metallar adətən hidrogeni seyreltilmiş turşulardan sıxışdırır (azaldır), hidrogenin sağındakı metallar isə onu sıxışdırmır. Beləliklə, sink və maqnezium turşu məhlulları ilə reaksiya verir, hidrogeni buraxır və duzlar əmələ gətirir, mis isə reaksiya vermir.

Mg0 + 2H+Cl → Mg+2Cl2 + H02

Zn0 + H+2SO4 → Zn+2SO4 + H02.

Bu reaksiyalarda metal atomları reduksiyaedici, hidrogen ionları isə oksidləşdirici maddələrdir.

Metallar sulu məhlullarda duzlarla reaksiya verir. Aktiv metallar az aktiv metalları duzların tərkibindən çıxarır. Bunu metalların aktivlik seriyasından müəyyən etmək olar. Reaksiya məhsullarıdır yeni duz və yeni metal. Beləliklə, bir dəmir boşqab mis (II) sulfat məhluluna batırılırsa, bir müddət sonra mis qırmızı örtük şəklində onun üzərində görünəcəkdir:

Fe0 + Cu+2SO4 → Fe+2SO4 + Cu0 .

Ancaq gümüş bir boşqab mis (II) sulfat məhluluna batırılırsa, heç bir reaksiya baş verməyəcək:

Ag + CuSO4 ≠ .

Bu cür reaksiyaları həyata keçirmək üçün su ilə reaksiya verə bilən çox aktiv metalları (litiumdan natriuma qədər) qəbul etməməlisiniz.

Buna görə metallar qeyri-metallar, su, turşular və duzlarla reaksiya verə bilirlər. Bütün bu hallarda metallar oksidləşir və reduksiyaedicidir. Metallarla əlaqəli kimyəvi reaksiyaların gedişatını proqnozlaşdırmaq üçün metalların yerdəyişmə seriyasından istifadə edilməlidir.

D.İ.Mendeleyevin elementlərinin dövri cədvəlində berilyumdan astatinə qədər diaqonal çəksək, onda sol altda diaqonalda metal elementlər (onlara mavi rənglə vurğulanmış ikinci dərəcəli altqrupların elementləri də daxildir) və yuxarıda metal elementlər olacaq. sağ - qeyri-metal elementlər (vurğulanmış sarı). Diaqonalın yaxınlığında yerləşən elementlər - semimetallar və ya metalloidlər (B, Si, Ge, Sb və s.) ikili xarakterə malikdir (çəhrayı ilə vurğulanır).

Şəkildən göründüyü kimi, elementlərin böyük əksəriyyəti metallardır.

Kimyəvi təbiətinə görə metallar, atomları xarici və ya əvvəlki xarici enerji səviyyələrindən elektronlar verən və beləliklə müsbət yüklü ionlar əmələ gətirən kimyəvi elementlərdir.

Demək olar ki, bütün metallar xarici enerji səviyyəsində nisbətən böyük radiuslara və az sayda elektrona (1-dən 3-ə qədər) malikdir. Metallar aşağı elektromənfilik dəyərləri və azaldıcı xüsusiyyətləri ilə xarakterizə olunur.

Ən tipik metallar dövrlərin əvvəlində (ikincidən başlayaraq) yerləşir, daha da soldan sağa, metal xüsusiyyətləri zəifləyir. Yuxarıdan aşağıya doğru bir qrupda metal xüsusiyyətlər artır, çünki atomların radiusu artır (enerji səviyyələrinin sayının artması səbəbindən). Bu, elementlərin elektromənfiliyinin (elektronları cəlb etmək qabiliyyətinin) azalmasına və azaldıcı xüsusiyyətlərin artmasına (kimyəvi reaksiyalarda elektronları digər atomlara vermək qabiliyyəti) səbəb olur.

tipik metallar s-elementləridir (Li-dən Fr-ə qədər IA qrupunun elementləri. Mg-dan Ra-ya qədər PA qrupunun elementləri). General elektron formula onların atomları ns 1-2. Onlar müvafiq olaraq + I və + II oksidləşmə dərəcələri ilə xarakterizə olunur.

Tipik metal atomlarının xarici enerji səviyyəsində elektronların sayının az olması (1-2) bu elektronların asan itirilməsini və aşağı elektronmənfilik dəyərlərini əks etdirən güclü reduksiya xüsusiyyətlərinin təzahürünü göstərir. Bu, məhdud kimyəvi xassələri və tipik metalların alınması üsullarını nəzərdə tutur.

Tipik metalların xarakterik xüsusiyyəti onların atomlarının qeyri-metal atomları ilə kationlar və ion kimyəvi bağlar əmələ gətirmək meylidir. Tipik metalların qeyri-metallarla birləşmələri ion kristalları“Metal kation qeyri-metal anion”, məsələn K + Br -, Ca 2+ O 2-. Tipik metal kationları kompleks anionlarla birləşmələrə - hidroksidlər və duzlara da daxildir, məsələn, Mg 2+ (OH -) 2, (Li +) 2CO 3 2-.

Be-Al-Ge-Sb-Po Dövri Sistemində amfoter diaqonalını təşkil edən A qrupu metalları, eləcə də onlara bitişik metallar (Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi) adətən metallıq nümayiş etdirmir. xassələri. Onların atomlarının ümumi elektron düsturu ns 2 np 0-4 oksidləşmə vəziyyətlərinin daha çox müxtəlifliyini, öz elektronlarını saxlamaq qabiliyyətini, onların azaldılması qabiliyyətinin tədricən azalması və oksidləşmə qabiliyyətinin görünüşünü, xüsusən də yüksək oksidləşmə vəziyyətlərində (tipik nümunələr Tl III, Pb IV, Bi v birləşmələridir) nəzərdə tutur. ). Oxşar kimyəvi davranış əksər (d elementləri, yəni B qruplarının elementləri) üçün də xarakterikdir. Dövri sistem (tipik nümunələr- amfoter elementlər Cr və Zn).

Həm metal (əsas), həm də qeyri-metal ikilik (amfoter) xassələrin bu təzahürü kimyəvi əlaqənin təbiəti ilə bağlıdır. Bərk vəziyyətdə, atipik metalların qeyri-metallarla birləşmələri əsasən kovalent bağları ehtiva edir (lakin qeyri-metallar arasındakı bağlardan daha az güclüdür). Məhlulda bu bağlar asanlıqla qırılır və birləşmələr ionlara ayrılır (tamamilə və ya qismən). Məsələn, qalium metalı Ga 2 molekullarından ibarətdir, bərk vəziyyətdə alüminium və civə (II) xloridlərində AlCl 3 və HgCl 2 güclü kovalent bağlar ehtiva edir, lakin məhlulda AlCl 3 demək olar ki, tamamilə dissosiasiya olunur və HgCl 2 - çox kiçik dərəcədə (və hətta HgCl + və Cl - ionlarına).

Metalların ümumi fiziki xassələri

Kristal qəfəsdə sərbəst elektronların ("elektron qazı") olması səbəbindən bütün metallar aşağıdakı xarakterik ümumi xassələri nümayiş etdirirlər:

1) plastik- formanı asanlıqla dəyişmək, telə uzanmaq, nazik təbəqələrə yuvarlamaq bacarığı.

2) metal parıltı və qeyri-şəffaflıq. Bu, metalın üzərinə düşən işıqla sərbəst elektronların qarşılıqlı təsiri ilə əlaqədardır.

3) Elektrik keçiriciliyi. Kiçik potensial fərqinin təsiri altında sərbəst elektronların mənfi qütbdən müsbət qütbə doğru istiqamətlənmiş hərəkəti ilə izah olunur. Qızdırıldıqda elektrik keçiriciliyi azalır, çünki. temperatur yüksəldikcə kristal qəfəsin düyünlərindəki atom və ionların titrəməsi artır ki, bu da “elektron qazının” istiqamətləndirilmiş hərəkətini çətinləşdirir.

4) İstilikkeçirmə. Sərbəst elektronların yüksək hərəkətliliyinə görə, buna görə sürətli hamarlama metalın çəkisinə görə temperatur. Ən yüksək istilik keçiriciliyi vismut və civədədir.

5) Sərtlik.Ən çətini xromdur (şüşəni kəsir); ən yumşaq - qələvi metallar - kalium, natrium, rubidium və sezium - bıçaqla kəsilir.

6) Sıxlıq. O qədər azdır atom kütləsi metal və daha böyük atom radiusu. Ən yüngülü litiumdur (ρ=0,53 q/sm3); ən ağırı osmiumdur (ρ=22,6 q/sm3). Sıxlığı 5 q/sm3-dən az olan metallar “yüngül metallar” sayılır.

7) Ərimə və qaynama nöqtələri.Ən əriyən metal civədir (m.p. = -39 ° C), ən odadavamlı metal volframdır (t ° m. = 3390 ° C). t°pl ilə metallar. 1000 ° C-dən yuxarı olanlar odadavamlı, aşağıda - aşağı ərimə nöqtəsi hesab olunur.

Metalların ümumi kimyəvi xassələri

Güclü azaldıcı maddələr: Me 0 – nē → Me n +

Bir sıra gərginliklər sulu məhlullarda oksidləşmə-qaytarma reaksiyalarında metalların müqayisəli aktivliyini xarakterizə edir.

I. Metalların qeyri-metallarla reaksiyaları

1) Oksigenlə:
2Mg + O 2 → 2MgO

2) Kükürdlə:
Hg + S → HgS

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

4) Azotla:
3Ca + N 2 – t° → Ca 3 N 2

5) Fosforla:
3Ca + 2P – t° → Ca 3 P 2

6) Hidrogenlə (yalnız qələvi və qələvi torpaq metalları reaksiya verir):
2Li + H 2 → 2LiH

Ca + H 2 → CaH 2

II. Metalların turşularla reaksiyaları

1) H-ə qədər olan elektrokimyəvi gərginliklər seriyasında olan metallar oksidləşdirici olmayan turşuları hidrogenə qədər azaldır:

Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2

2Al+ 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

6Na + 2H 3 PO 4 → 2Na 3 PO 4 + 3H 2

2) oksidləşdirici turşularla:

İstənilən konsentrasiyalı nitrat turşusu və konsentratlı sulfat turşusu metallarla qarşılıqlı təsirində hidrogen heç vaxt sərbəst buraxılmır!

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

4Zn + 5H 2 SO 4(K) → 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

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

2H 2 SO 4 (c) + 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) + Сu → Сu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

III. Metalların su ilə qarşılıqlı təsiri

1) Aktiv (qələvi və qələvi torpaq metalları) həll olunan əsas (qələvi) və hidrogen əmələ gətirir:

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

Ca+ 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

2) Orta aktivliyə malik metallar oksidə qədər qızdırıldıqda su ilə oksidləşirlər:

Zn + H 2 O – t° → ZnO + H 2

3) Qeyri-aktiv (Au, Ag, Pt) - reaksiya verməyin.

IV. Daha az aktiv metalların duzlarının məhlullarından daha aktiv metallarla yerdəyişməsi:

Cu + HgCl 2 → Hg + CuCl 2

Fe+ CuSO 4 → Cu+ FeSO 4

Sənayedə tez-tez təmiz metallar deyil, onların qarışıqları istifadə olunur - ərintilər burada bir metalın faydalı xüsusiyyətləri digərinin faydalı xüsusiyyətləri ilə tamamlanır. Beləliklə, mis aşağı sərtliyə malikdir və maşın hissələrinin istehsalı üçün az istifadə olunur, misin sink ilə ərintiləri ( mis) artıq kifayət qədər sərtdir və maşınqayırmada geniş istifadə olunur. Alüminium yüksək çevikliyə və kifayət qədər yüngülliyə (aşağı sıxlığa) malikdir, lakin çox yumşaqdır. Bunun əsasında maqnezium, mis və manqan ilə bir ərinti hazırlanır - duralumin (duralumin), itirmədən faydalı xassələri alüminium, yüksək sərtlik əldə edir və təyyarə sənayesində uyğunlaşır. Dəmirin karbonla ərintiləri (və digər metalların əlavələri) geniş yayılmışdır çuqun Və polad.

Sərbəst formada olan metallar azaldıcı maddələr. Amma reaktivlik bəzi metallar örtüldüyünə görə kiçik olur səthi oksid filmi, su, turşu və qələvi məhlulları kimi kimyəvi reagentlərin təsirinə müxtəlif dərəcədə davamlıdır.

Məsələn, qurğuşun həmişə bir oksid filmi ilə örtülmüşdür, onun məhlula keçməsi yalnız reagentə (məsələn, seyreltilmiş nitrat turşusu) məruz qalmağı deyil, həm də qızdırmağı tələb edir. Alüminiumdakı oksid filmi onun su ilə reaksiyasına mane olur, lakin turşuların və qələvilərin təsiri altında məhv edilir. Boş oksid filmi (pas), nəmli havada dəmirin səthində əmələ gəlir, dəmirin sonrakı oksidləşməsinə mane olmur.

Təsiri altında cəmlənmişdir metallarda turşular əmələ gəlir davamlı oksid filmi. Bu fenomen deyilir passivləşmə. Beləliklə, konsentrasiyada sulfat turşusu passivləşdirilmiş (və sonra turşu ilə reaksiya vermir) Be, Bi, Co, Fe, Mg və Nb kimi metallar və konsentratlaşdırılmış azot turşusunda - metallar A1, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb , Th və U.

Turşu məhlullarında oksidləşdirici maddələrlə qarşılıqlı əlaqədə olduqda, əksər metallar kationlara çevrilir, onların yükü birləşmələrdə (Na +, Ca 2+, A1 3+, Fe 2+ və Fe 3) müəyyən bir elementin sabit oksidləşmə vəziyyəti ilə müəyyən edilir. +)

Turşu məhlulda metalların azaldıcı fəaliyyəti bir sıra gərginliklərlə ötürülür. Əksər metallar xlorid və seyreltilmiş sulfat turşuları ilə məhlula çevrilir, lakin Cu, Ag və Hg - yalnız sulfat (konsentrat) və azot turşuları ilə və Pt və Au - "aqua regia" ilə.

Metalların korroziyası

Metalların arzuolunmaz kimyəvi xassələri onların, yəni su ilə təmasda və orada həll olunan oksigenin təsiri altında aktiv məhv olmasıdır (oksidləşmə). (oksigen korroziyası). Məsələn, dəmir məmulatlarının suda korroziyaya uğraması geniş şəkildə məlumdur, bunun nəticəsində pas əmələ gəlir və məhsullar toz halına gəlir.

Metalların korroziyası suda həll edilmiş CO 2 və SO 2 qazlarının olması səbəbindən də davam edir; turş mühit yaranır və H + kationları hidrogen H 2 şəklində aktiv metallarla yerdəyişir. hidrogen korroziyası).

İki fərqli metalın təmas nöqtəsi xüsusilə aşındırıcı ola bilər ( kontakt korroziyası). Suya yerləşdirilmiş Fe kimi bir metal ilə Sn və ya Cu kimi başqa bir metal arasında qalvanik cüt görünür. Elektron axını gərginliklər silsiləsində (Re) solda olan daha aktiv metaldan daha az aktiv metala (Sn, Cu) keçir və daha aktiv metal məhv olur (korroziyaya uğrayır).

Məhz buna görə konservləşdirilmiş səth paslanır. bankalar(qalayla örtülmüş dəmir) rütubətli atmosferdə saxlandıqda və ehtiyatsız davrandıqda (dəmir hətta kiçik bir cızıqdan sonra tez parçalanır və dəmirin nəmlə təmasda olmasına imkan verir). Əksinə, dəmir vedrənin sinklənmiş səthi uzun müddət paslanmır, çünki cızıqlar olsa belə, dəmir deyil, sink (dəmirdən daha aktiv metal) paslanır.

Müəyyən bir metal üçün korroziya müqaviməti daha aktiv bir metal ilə örtüldükdə və ya əridildikdə artır; məsələn, dəmirin xromla örtülməsi və ya dəmirin xromla ərintisinin hazırlanması dəmirin korroziyasını aradan qaldırır. Xromlanmış dəmir və xrom tərkibli polad ( Paslanmaz polad ) yüksək korroziyaya davamlıdır.

elektrometallurgiya, yəni ərimələrin (ən aktiv metallar üçün) və ya duz məhlullarının elektrolizi ilə metalların alınması;

pirometallurgiya, yəni yüksək temperaturda filizlərdən metalların çıxarılması (məsələn, domna prosesində dəmir istehsalı);

hidrometallurgiya, yəni metalların duzlarının məhlullarından daha aktiv metallarla təcrid edilməsi (məsələn, sink, dəmir və ya alüminiumun təsiri ilə CuSO 4 məhlulundan mis istehsalı).

Doğma metallara bəzən təbiətdə rast gəlinir (tipik nümunələr Ag, Au, Pt, Hg-dir), lakin daha çox metallar birləşmələr şəklində olur ( metal filizləri). Ölkədə yayılma baxımından yer qabığı metallar fərqlidir: ən çox yayılmışlardan - Al, Na, Ca, Fe, Mg, K, Ti) ən nadir - Bi, In, Ag, Au, Pt, Re.

Metal atomlarının quruluşu təkcə xarakteristikasını müəyyən etmir fiziki xassələri sadə maddələr - metallar, həm də onların ümumi kimyəvi xassələri.

Böyük bir müxtəlifliklə, metalların bütün kimyəvi reaksiyaları redoksdur və yalnız iki növ ola bilər: birləşmələr və əvəzetmələr. Metallar kimyəvi reaksiyalar zamanı elektron verə bilir, yəni reduksiyaedici ola bilir, əmələ gələn birləşmələrdə yalnız müsbət oksidləşmə vəziyyətini göstərir.

IN ümumi görünüş bu diaqramda ifadə edilə bilər:
Mən 0 - ne → Mən + n,
burada Me - metal - sadə maddə və Me 0 + n - metal kimyəvi elementəlaqədə.

Metallar valentlik elektronlarını qeyri-metal atomlarına, hidrogen ionlarına, digər metalların ionlarına verə bilir və buna görə də qeyri-metallarla - sadə maddələr, su, turşular, duzlarla reaksiya verəcəkdir. Bununla belə, metalların reduksiya qabiliyyəti fərqlidir. Metalların müxtəlif maddələrlə reaksiya məhsullarının tərkibi də maddələrin oksidləşmə qabiliyyətindən və reaksiyanın getdiyi şəraitdən asılıdır.

At yüksək temperatur metalların çoxu oksigendə yanır:

2Mg + O 2 \u003d 2MgO

Yalnız qızıl, gümüş, platin və bəzi digər metallar bu şəraitdə oksidləşmir.

Bir çox metal halogenlərlə qızdırılmadan reaksiya verir. Məsələn, alüminium tozu bromla qarışdırıldıqda alovlanır:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

Metallar su ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda bəzən hidroksidlər əmələ gəlir. Qələvi metallar, eləcə də kalsium, stronsium, barium normal şəraitdə su ilə çox aktiv qarşılıqlı təsir göstərir. Bu reaksiyanın ümumi sxemi belə görünür:

Me + HOH → Me(OH) n + H 2

Digər metallar qızdırıldıqda su ilə reaksiya verir: qaynadıqda maqnezium, qırmızı qaynadıqda su buxarında dəmir. Bu hallarda metal oksidləri əldə edilir.

Metal bir turşu ilə reaksiya verirsə, o zaman yaranan duzun bir hissəsidir. Bir metal turşu məhlulları ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda, bu məhlulda mövcud olan hidrogen ionları ilə oksidləşə bilər. Qısaldılmış ion tənliyi ümumi formada aşağıdakı kimi yazıla bilər:

Me + nH + → Me n + + H 2

Daha güclü oksidləşdirici xüsusiyyətlər Hidrogen ionlarından daha çox, konsentratlaşdırılmış kükürd və azot turşuları kimi oksigen tərkibli turşuların anionları var. Buna görə də, mis və gümüş kimi hidrogen ionları ilə oksidləşə bilməyən metallar bu turşularla reaksiya verir.

Metallar duzlarla qarşılıqlı əlaqədə olduqda, əvəzetmə reaksiyası baş verir: əvəzedicinin atomlarından elektronlar - daha aktiv metal əvəzedicinin ionlarına keçir - daha az aktiv metal. Sonra şəbəkə metalı duzlarda metal ilə əvəz edir. Bu reaksiyalar geri dönməzdir: əgər A metalı B metalını duz məhlulundan sıxışdırırsa, B metalı A metalını duz məhlulundan sıxışdırmayacaq.

Kimyəvi aktivliyin azalan ardıcıllığında metalların bir-birindən yerdəyişməsi reaksiyalarında özünü göstərir. sulu məhlullar onların duzları, metallar metalların elektrokimyəvi gərginliklər seriyasında (fəaliyyətində) yerləşir:

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

Bu cərgənin solunda yerləşən metallar daha aktivdir və onları izləyən metalları duz məhlullarından sıxışdırmağa qadirdir.

Hidrogen metallardan ayrılan yeganə qeyri-metal kimi metalların elektrokimyəvi gərginlik seriyasına daxildir. ümumi mülkiyyət- müsbət yüklü ionlar əmələ gətirir. Buna görə də, hidrogen duzlarında bəzi metalları əvəz edir və özü turşularda çoxlu metallarla əvəz edilə bilər, məsələn:

Zn + 2 HCl \u003d ZnCl 2 + H 2 + Q

Hidrogenə qədər olan elektrokimyəvi gərginlik seriyasında dayanan metallar onu bir çox turşuların (xlorid, kükürd və s.) Məhlullarından sıxışdırır və ondan sonra gələnlərin hamısı, məsələn, misi sıxışdırmır.

sayt, materialın tam və ya qismən surəti ilə mənbəyə keçid tələb olunur.