Cu-ն ակտիվ մետաղ է։ Մետաղներ. Մետաղների փոխազդեցությունը ալկալային լուծույթների հետ

Մետաղներ նշանակում է տարրերի խումբ, որոնք ներկայացված են ամենապարզ նյութերի տեսքով։ Նրանք ունեն բնորոշ հատկություններ՝ բարձր էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակություն, դիմադրության դրական ջերմաստիճանի գործակից, բարձր ճկունություն և մետաղական փայլ։

Նշենք, որ մինչ այժմ հայտնաբերված 118 քիմիական տարրերից մետաղներ պետք է դասակարգվեն հետևյալը.

• հողալկալիական մետաղների խմբի մեջ կա 6 տարր.
• ալկալիական մետաղների մեջ կա 6 տարր.
• անցումային մետաղների շարքում 38;
• թեթեւ մետաղների խմբում 11;
• Կիսամետալների մեջ կա 7 տարր.
• 14 լանթանիդների և լանթանի միջև,
• 14 ակտինիդների և ծովային անեմոնների խմբում,
• Բերիլիումը և մագնեզիումը դուրս են սահմանումից:

Դրա հիման վրա 96 տարրեր դասակարգվում են որպես մետաղներ։ Եկեք ավելի մանրամասն նայենք, թե ինչի հետ են արձագանքում մետաղները: Քանի որ մետաղներից շատերը արտաքին էլեկտրոնային մակարդակում ունեն փոքր թվով էլեկտրոններ՝ 1-ից 3-ը, իրենց ռեակցիաների մեծ մասում նրանք կարող են հանդես գալ որպես վերականգնող նյութեր (այսինքն՝ նրանք իրենց էլեկտրոնները տալիս են այլ տարրերին):

Ռեակցիաներ ամենապարզ տարրերով

• Բացի ոսկուց և պլատինից, բացարձակապես բոլոր մետաղները արձագանքում են թթվածնի հետ: Նշենք նաև, որ ռեակցիան տեղի է ունենում արծաթի հետ բարձր ջերմաստիճաններում, սակայն արծաթի (II) օքսիդը չի ձևավորվում նորմալ ջերմաստիճանում: Կախված մետաղի հատկություններից՝ թթվածնի հետ ռեակցիայի արդյունքում առաջանում են օքսիդներ, սուպերօքսիդներ և պերօքսիդներ։

Ահա յուրաքանչյուր քիմիական կրթության օրինակներ.

1. լիթիումի օքսիդ – 4Li+O 2 =2Li 2 O;
2. կալիումի սուպերօքսիդ – K+O 2 =KO 2;
3. նատրիումի պերօքսիդ – 2Na+O 2 =Na 2 O 2.

Պերօքսիդից օքսիդ ստանալու համար այն պետք է կրճատվի նույն մետաղով։ Օրինակ՝ Na 2 O 2 +2Na=2Na 2 O. Ցածր և միջին ակտիվությամբ մետաղների դեպքում նմանատիպ ռեակցիա տեղի կունենա միայն տաքացնելիս, օրինակ՝ 3Fe+2O 2 =Fe 3 O 4:

• Մետաղները ազոտի հետ կարող են փոխազդել միայն ակտիվ մետաղների հետ, սակայն սենյակային ջերմաստիճանում միայն լիթիումը կարող է արձագանքել՝ առաջացնելով նիտրիդներ՝ 6Li+N 2 = 2Li 3 N, սակայն տաքացնելիս տեղի է ունենում հետևյալ քիմիական ռեակցիան՝ 2Al+N 2 = 2AlN, 3Ca+N 2 =Ca 3 N 2:
• Բացարձակապես բոլոր մետաղները արձագանքում են ծծմբի, ինչպես թթվածնի հետ, բացառությամբ ոսկու և պլատինի: Նկատի ունեցեք, որ երկաթը կարող է արձագանքել միայն ծծմբով տաքացնելիս՝ առաջացնելով սուլֆիդ՝ Fe+S=FeS։
• Միայն ակտիվ մետաղները կարող են արձագանքել ջրածնի հետ: Դրանք ներառում են IA և IIA խմբերի մետաղներ, բացառությամբ բերիլիումի: Նման ռեակցիաները կարող են առաջանալ միայն այն ժամանակ, երբ ջեռուցվում է, առաջացնելով հիդրիդներ:

  Քանի որ ջրածնի օքսիդացման աստիճանը համարվում է 1, մետաղներն այս դեպքում վերականգնող նյութեր են կատարում՝ 2Na + H 2 = 2NaH:

• Առավել ակտիվ մետաղները նույնպես արձագանքում են ածխածնի հետ։ Այս ռեակցիայի արդյունքում առաջանում են ացետիլենիդներ կամ մեթանիդներ։

Դիտարկենք, թե ինչ մետաղներ են փոխազդում ջրի հետ և ի՞նչ են դրանք արտադրում այդ ռեակցիայի արդյունքում։ Ացետիլենները ջրի հետ փոխազդելիս կտան ացետիլեն, իսկ մեթան կստացվի ջրի մեթանիդների ռեակցիայի արդյունքում։ Ահա այս ռեակցիաների օրինակները.

1. Ացետիլեն – 2Na+2C= Na 2 C 2;
2. Մեթան - Na 2 C 2 +2H 2 O=2NaOH+C 2 H 2:

Թթուների արձագանքը մետաղների հետ

Մետաղները կարող են նաև տարբեր կերպ արձագանքել թթուների հետ։ Բոլոր թթուների հետ արձագանքում են միայն այն մետաղները, որոնք գտնվում են մետաղների մինչև ջրածնի էլեկտրաքիմիական ակտիվության շարքում։

Բերենք փոխարինման ռեակցիայի օրինակ, որը ցույց է տալիս, թե ինչ մետաղների հետ են արձագանքում: Մեկ այլ կերպ այս ռեակցիան կոչվում է ռեդոքս՝ Mg+2HCl=MgCl 2 +H 2 ^:

Որոշ թթուներ կարող են նաև փոխազդել մետաղների հետ, որոնք գալիս են ջրածնից հետո՝ Cu+2H 2 SO 4 =CuSO 4 +SO 2 ^+2H 2 O:

Նկատի ունեցեք, որ նման նոսր թթուն կարող է փոխազդել մետաղի հետ՝ ըստ ներկայացված դասական սխեմայի՝ Mg + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2 ^:

Բյուրեղային ցանցում ազատ էլեկտրոնների («էլեկտրոն գազ») առկայության պատճառով բոլոր մետաղներն ունեն հետևյալ բնորոշ ընդհանուր հատկությունները.

1) Պլաստիկ- ձևը հեշտությամբ փոխելու, մետաղալարով ձգվելու և բարակ թիթեղների մեջ գլորվելու ունակություն:

2) Մետաղական փայլև անթափանցիկություն: Դա պայմանավորված է մետաղի վրա լույսի հետ ազատ էլեկտրոնների փոխազդեցությամբ:

3) Էլեկտրական հաղորդունակություն. Այն բացատրվում է պոտենցիալ փոքր տարբերության ազդեցությամբ ազատ էլեկտրոնների ուղղությամբ բացասական բևեռից դեպի դրական տեղաշարժով։ Երբ տաքացվում է, էլեկտրական հաղորդունակությունը նվազում է, քանի որ Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ բյուրեղային ցանցի հանգույցներում ատոմների և իոնների թրթռումները ուժեղանում են, ինչը բարդացնում է «էլեկտրոն գազի» ուղղորդված շարժումը։

4) Ջերմային ջերմահաղորդություն.Դա պայմանավորված է ազատ էլեկտրոնների բարձր շարժունակությամբ, որի պատճառով ջերմաստիճանը արագորեն հավասարվում է մետաղի զանգվածին։ Ամենաբարձր ջերմային հաղորդունակությունը հանդիպում է բիսմուտի և սնդիկի մեջ:

5) Կարծրություն.Ամենադժվարը քրոմն է (կտրում է ապակիները); ամենափափուկ ալկալիական մետաղները՝ կալիումը, նատրիումը, ռուբիդիումը և ցեզիումը, կտրվում են դանակով:

6) Խտություն.Որքան փոքր է մետաղի ատոմային զանգվածը և որքան մեծ է ատոմի շառավիղը, այնքան փոքր է այն։ Ամենաթեթևը լիթիումն է (ρ=0,53 գ/սմ3); ամենածանրը օսմիումն է (ρ=22,6 գ/սմ3)։ «Թեթև մետաղներ» են համարվում 5 գ/սմ3-ից պակաս խտությամբ մետաղները։

7) Հալման և եռման կետերը.Առավել դյուրահալվող մետաղը սնդիկն է (mp = -39°C), առավել հրակայուն մետաղը վոլֆրամն է (mp = 3390°C): Հալման ջերմաստիճանով մետաղներ 1000°C-ից բարձր ջերմաստիճանը համարվում է հրակայուն, ցածրը՝ ցածր հալեցման:

Մետաղների ընդհանուր քիմիական հատկությունները

Ուժեղ վերականգնող նյութեր՝ Me 0 – nē → Me n +

Մի շարք լարումներ բնութագրում են մետաղների համեմատական ​​ակտիվությունը ջրային լուծույթներում ռեդոքս ռեակցիաներում։

1. Մետաղների ռեակցիաները ոչ մետաղների հետ

1) թթվածնով.
2Mg + O 2 → 2MgO

2) ծծմբով.
Hg + S → HgS

3) հալոգեններով.
Ni + Cl 2 – t° → NiCl 2

4) ազոտով.
3Ca + N 2 – t° → Ca 3 N 2

5) ֆոսֆորով.
3Ca + 2P – t° → Ca 3 P 2

6) ջրածնի հետ (արձագանքում են միայն ալկալային և հողալկալիական մետաղները).
2Li + H 2 → 2LiH

Ca + H 2 → CaH 2

2. Մետաղների ռեակցիաները թթուների հետ

1) մինչև H էլեկտրաքիմիական լարման շարքի մետաղները չօքսիդացնող թթուները վերածում են ջրածնի.

Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2

2Al+ 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

6Na + 2H 3 PO 4 → 2Na 3 PO 4 + 3H 2

2) օքսիդացնող թթուներով.

Երբ ցանկացած կոնցենտրացիայի ազոտական ​​թթուն և խտացված ծծմբաթթուն փոխազդում են մետաղների հետ Ջրածինը երբեք չի ազատվում:

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

3. Մետաղների փոխազդեցությունը ջրի հետ

1) Ակտիվ (ալկալիական և հողալկալիական մետաղները) կազմում են լուծելի հիմք (ալկալի) և ջրածինը.

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

Ca+ 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

2) Միջին ակտիվության մետաղները օքսիդանում են ջրով, երբ տաքացվում են օքսիդի.

Zn + H 2 O – t° → ZnO + H 2

3) Ոչ ակտիվ (Au, Ag, Pt) - մի արձագանքեք:

4. Պակաս ակտիվ մետաղների տեղաշարժը ավելի ակտիվ մետաղներով դրանց աղերի լուծույթներից.

Cu + HgCl 2 → Hg + CuCl 2

Fe+ CuSO 4 → Cu+ FeSO 4

Արդյունաբերության մեջ նրանք հաճախ օգտագործում են ոչ թե մաքուր մետաղներ, այլ դրանց խառնուրդներ. համաձուլվածքներ, որում մի մետաղի օգտակար հատկությունները լրացվում են մյուսի օգտակար հատկություններով։ Այսպիսով, պղինձն ունի ցածր կարծրություն և պիտանի չէ մեքենաների մասերի արտադրության համար, մինչդեռ պղնձի և ցինկի համաձուլվածքները ( արույր) արդեն բավականին կոշտ են և լայնորեն կիրառվում են մեքենաշինության մեջ։ Ալյումինն ունի բարձր ճկունություն և բավարար թեթևություն (ցածր խտություն), բայց չափազանց փափուկ է: Դրա հիման վրա պատրաստվում է մագնեզիումի, պղնձի և մանգանի հետ համաձուլվածք՝ դուռալյումին (duralumin), որը, չկորցնելով ալյումինի օգտակար հատկությունները, ձեռք է բերում բարձր կարծրություն և հարմար է դառնում ինքնաթիռաշինության մեջ։ Լայնորեն հայտնի են երկաթի համաձուլվածքները ածխածնի հետ (և այլ մետաղների հավելումներով)։ չուգունԵվ պողպատ.

Ազատ մետաղներն են վերականգնողներ.Այնուամենայնիվ, որոշ մետաղներ ունեն ցածր ռեակտիվություն, քանի որ դրանք պատված են մակերեսային օքսիդ ֆիլմ, տարբեր աստիճանի դիմացկուն է քիմիական ռեակտիվների նկատմամբ, ինչպիսիք են ջուրը, թթուների լուծույթները և ալկալիները։

Օրինակ, կապարը միշտ ծածկված է օքսիդային թաղանթով, դրա անցումը լուծույթի մեջ պահանջում է ոչ միայն ռեագենտի ազդեցություն (օրինակ՝ նոսր ազոտաթթու), այլև ջեռուցում: Ալյումինի վրա օքսիդային թաղանթը կանխում է դրա արձագանքը ջրի հետ, բայց ոչնչացվում է թթուների և ալկալիների կողմից: Չամրացված օքսիդ ֆիլմ (ժանգ), որը ձևավորվում է խոնավ օդում երկաթի մակերևույթի վրա, չի խանգարում երկաթի հետագա օքսիդացմանը:

Ազդեցության տակ կենտրոնացվածմետաղների վրա առաջանում են թթուներ կայունօքսիդ ֆիլմ: Այս երեւույթը կոչվում է պասիվացում. Այսպիսով, կենտրոնացված ծծմբական թթումետաղները, ինչպիսիք են Be, Bi, Co, Fe, Mg և Nb, պասիվացվում են (և այնուհետև չեն արձագանքում թթվի հետ), իսկ խտացված ազոտական ​​թթուում՝ A1, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb մետաղները: , Th և U.

Թթվային լուծույթներում օքսիդացնող նյութերի հետ փոխազդելու ժամանակ մետաղների մեծ մասը վերածվում է կատիոնների, որոնց լիցքը որոշվում է տվյալ տարրի կայուն օքսիդացման վիճակով միացություններում (Na +, Ca 2+, A1 3+, Fe 2+ և Fe 3 +)

Մետաղների նվազեցնող ակտիվությունը թթվային լուծույթում փոխանցվում է մի շարք լարումների միջոցով։ Մետաղների մեծ մասը լուծույթ է տեղափոխվում աղաթթուներով և նոսր ծծմբական թթուներով, սակայն Cu, Ag և Hg՝ միայն ծծմբական (խտացված) և ազոտական ​​թթուներով, իսկ Pt և Au՝ «ռեգիա օղիով»:

Մետաղական կոռոզիա

Մետաղների անցանկալի քիմիական հատկությունը նրանց կոռոզիան է, այսինքն՝ ակտիվ քայքայումը (օքսիդացումը) ջրի հետ շփվելիս և դրանում լուծված թթվածնի ազդեցության տակ։ (թթվածնի կոռոզիա):Օրինակ, լայնորեն հայտնի է ջրի մեջ երկաթի արտադրանքի կոռոզիան, որի արդյունքում առաջանում է ժանգ, և արտադրանքը փշրվում է փոշի:

Մետաղների կոռոզիան տեղի է ունենում նաև ջրի մեջ՝ CO 2 և SO 2 լուծված գազերի առկայության պատճառով; ստեղծվում է թթվային միջավայր, և H + կատիոնները տեղահանվում են ակտիվ մետաղներով՝ ջրածնի H2 ձևով ( ջրածնի կոռոզիա).

Երկու տարբեր մետաղների շփման տարածքը կարող է հատկապես քայքայիչ լինել ( կոնտակտային կոռոզիա):Գալվանական զույգ է առաջանում մեկ մետաղի, օրինակ՝ Fe-ի և մեկ այլ մետաղի, օրինակ՝ Sn-ի կամ Cu-ի միջև՝ տեղադրված ջրի մեջ: Էլեկտրոնների հոսքը գնում է ավելի ակտիվ մետաղից, որը գտնվում է լարման շարքի ձախ կողմում (Re), դեպի պակաս ակտիվ մետաղը (Sn, Cu), իսկ ավելի ակտիվ մետաղը ոչնչացվում է (կոռոզիայից):

Դրա պատճառով է, որ պահածոների երեսպատված մակերեսը (անագով պատված երկաթ) ժանգոտվում է խոնավ մթնոլորտում պահելու և անփույթ վարվելիս (երկաթը արագ փլվում է նույնիսկ մի փոքր քերծվածքից հետո՝ թույլ տալով, որ երկաթը շփվի խոնավության հետ): Ընդհակառակը, երկաթե դույլի ցինկապատ մակերեսը երկար ժամանակ չի ժանգոտում, քանի որ նույնիսկ քերծվածքների դեպքում ոչ թե երկաթն է քայքայում, այլ ցինկը (ավելի ակտիվ մետաղ, քան երկաթը):

Կոռոզիոն դիմադրությունը տվյալ մետաղի համար մեծանում է, երբ այն պատվում է ավելի ակտիվ մետաղով կամ երբ դրանք միաձուլվում են. Այսպիսով, երկաթը քրոմով պատելը կամ երկաթի և քրոմի համաձուլվածք պատրաստելը վերացնում է երկաթի կոռոզիան: Քրոմացված երկաթ և քրոմ պարունակող պողպատ ( չժանգոտվող պողպատ), ունեն բարձր կոռոզիոն դիմադրություն:

ՀԻՇԵՔ!!!

Ալկալիական մետաղներ - սա I խումբն է, A-ն հիմնական ենթախումբն է. Լի, Ոչ, Կ, Rb, Cs, Տ

Հողալկալիական մետաղներ – սա II խումբն է, A – հիմնական ենթախումբը (Be, Mg չեն պատկանում) – Ca, Ավագ, Բա, Ռա

n Ի

Հիմքեր Ես (OH) n

OH – հիդրօքսիլ խումբ, վալենտությամբ (I)

Ալկալիներ – սրանք ջրում լուծվող հիմքեր են (տե՛ս ԼՈՒՅԼՈՒԾՈՒԹՅԱՆ ԱՂՅՈՒՍԱԿԸ)

Ի n

Թթուներ - դրանք բարդ նյութեր են ընդհանուր բանաձեւով Ն n (KO)

(KO) - թթվային մնացորդ

V - VII

Թթվային օքսիդ – neMe x O yԵվ Fur x O y

I, II

Հիմնական օքսիդներ – Fur x O y

Ի. Ջրի փոխազդեցությունը մետաղների հետ.

Կախված մետաղի ակտիվությունից, ռեակցիան տեղի է ունենում տարբեր պայմաններում և ձևավորվում են տարբեր արտադրանքներ:

1). Փոխազդեցություն ամենաակտիվ մետաղների հետ , կանգնած պարբերական աղյուսակում ժամը I A և I I A խմբեր (ալկալիական և հողալկալիական մետաղներ) և ալյումին . Գործունեության շարքում այս մետաղները տեղակայված են մինչև ալյումին (ներառյալ)

Ռեակցիան ընթանում է նորմալ պայմաններում՝ առաջացնելով ալկալիներ և ջրածին։

Ես I

2Li + 2 H 2 O = 2 Li OH + H 2

HOH հիդրօքսիդ

լիթիում

I II

Ba + 2 H 2 O = Ba (OH) 2 + H 2

2 Al + 6 H 2 O = 2Al (OH) 3 + 3 H 2

հիդրօքսիդ

ալյումինե

OH-ը հիդրոքսո խումբ է, այն միշտ միավալենտ է

ԵԶՐԱԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆ - ակտիվ մետաղներ - Լի, Ոչ, Կ, Rb, Cs, Տ. Ca, Ավագ, Բա, Ra+ Ալ - արձագանքեք այսպես

Me + H 2 O =Me (OH) n + H 2( Ռ. փոխարինում) Հիմք

2) Փոխազդեցություն պակաս ակտիվ մետաղների հետ, որոնք գտնվում են ակտիվության շարքում՝ ալյումինից մինչև ջրածին։

Ռեակցիան տեղի է ունենում միայն գոլորշու ջրի հետ, այսինքն. երբ տաքացվում է.

Այս դեպքում առաջանում են հետևյալը՝ այս մետաղի օքսիդը և ջրածինը։

I II I

Fe + H 2 O = FeO + H 2 (տեղի է ունենում փոխարինման ռեակցիա)

օքսիդ

գեղձ

Ni + H 2 O = NiO + H 2

(Մետաղի վալենտությունը հեշտությամբ կարելի է որոշել մետաղների ակտիվության շարքով, դրանց նշանի վերևում կա արժեք, օրինակ +2, սա նշանակում է, որ այս մետաղի վալենտությունը 2 է).

ԵԶՐԱԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆ – միջին ակտիվության մետաղներ, որոնք գտնվում են ակտիվության շարքում մինչև (H 2) – Լինել, մգ, Fe, Pb, Cr, Նի, Mn, Zn - արձագանքեք այսպես

3) Ջրածնից հետո ակտիվության շարքի մետաղները ջրի հետ չեն փոխազդում։

Cu + H 2 O = ռեակցիա չկա

Ես I. Փոխազդեցություն օքսիդների հետ (հիմնական և թթվային)

Միայն այն օքսիդները, որոնք փոխազդում են ջրի հետ, փոխազդում են ջրի հետ՝ առաջացնելով ջրում լուծվող արտադրանք (թթու կամ ալկալի):

1). Փոխազդեցությունը հիմնական օքսիդների հետ:

Ջրի հետ փոխազդում են միայն ակտիվ մետաղների հիմնական օքսիդները, որոնք գտնվում են I A և I I A խմբերում, բացառությամբ Be-ի և Mg-ի (ալյումինի օքսիդը չի արձագանքում, քանի որ այն ամֆոտեր է): Ռեակցիան ընթանում է նորմալ պայմաններում, և առաջանում է միայն ալկալի:

I II

Na 2 O + H 2 O = 2 NaOHBaO + H 2 O =Ba (OH) 2 (առաջանում է բարդ ռեակցիա)

2) Թթվային օքսիդների փոխազդեցությունը ջրի հետ.

Թթվային օքսիդները բոլորը փոխազդում են ջրի հետ: Միակ բացառությունը SiO 2-ն է:

Սա թթուներ է արտադրում: Բոլոր թթուներում ջրածինը առաջին տեղում է, ուստի ռեակցիայի հավասարումը գրված է հետևյալ կերպ.

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 P 2 O 5 + H 2 O = 2 HPO 3

SO 3 սառը

+H2O P2O5

H2SO4 + H2O

H2P2O6

P 2 O 5 +3 H 2 O = 2 H 3 PO 4

տաք

P2O5

+ Հ 6 Օ 3

H6P2O8

Նշում որ կախված ջրի ջերմաստիճանից P 2 O 5-ի հետ փոխազդեցության ժամանակ առաջանում են տարբեր արգասիքներ։

IVՋրի փոխազդեցություն գոչ մետաղներ

Օրինակներ. Cl 2 + H 2 O = HCl + HClO

C + H 2 O = CO + H 2

ածխաթթու գազ

Si +2H 2 O =SiO 2 +2H 2:

Մետաղները մեծապես տարբերվում են իրենց քիմիական ակտիվությամբ: Մետաղի քիմիական ակտիվությունը կարելի է մոտավորապես դատել ըստ նրա դիրքի:

Առավել ակտիվ մետաղները գտնվում են այս շարքի սկզբում (ձախ կողմում), ամենաքիչ ակտիվները՝ վերջում (աջ կողմում):
Ռեակցիաներ պարզ նյութերի հետ. Մետաղները փոխազդում են ոչ մետաղների հետ՝ առաջացնելով երկուական միացություններ։ Ռեակցիայի պայմանները և երբեմն դրանց արտադրանքները մեծապես տարբերվում են տարբեր մետաղների համար:
Օրինակ՝ ալկալիական մետաղները սենյակային ջերմաստիճանում ակտիվորեն փոխազդում են թթվածնի հետ (ներառյալ օդը)՝ առաջացնելով օքսիդներ և պերօքսիդներ։

4Li + O 2 = 2Li 2 O;
2Na + O 2 = Na 2 O 2

Միջին ակտիվության մետաղները տաքացնելիս արձագանքում են թթվածնի հետ։ Այս դեպքում առաջանում են օքսիդներ.

2Mg + O 2 = t 2MgO:

Ցածր ակտիվ մետաղները (օրինակ՝ ոսկին, պլատինը) չեն արձագանքում թթվածնի հետ և, հետևաբար, գործնականում չեն փոխում իրենց փայլը օդում։
Մետաղների մեծ մասը ծծմբի փոշու հետ տաքացնելիս կազմում են համապատասխան սուլֆիդներ.

Բարդ նյութերի հետ ռեակցիաներ. Բոլոր դասերի միացությունները փոխազդում են մետաղների՝ օքսիդների (այդ թվում՝ ջրի), թթուների, հիմքերի և աղերի հետ։
Ակտիվ մետաղները դաժանորեն արձագանքում են ջրի հետ սենյակային ջերմաստիճանում.

2Li + 2H 2 O = 2LiOH + H 2;
Ba + 2H 2 O = Ba(OH) 2 + H 2:

Մետաղների մակերեսը, ինչպիսիք են մագնեզիումը և ալյումինը, պաշտպանված է համապատասխան օքսիդի խիտ թաղանթով: Սա կանխում է ռեակցիայի առաջացումը ջրի հետ: Այնուամենայնիվ, եթե այս թաղանթը հեռացվի կամ դրա ամբողջականությունը խախտվի, ապա այդ մետաղները նույնպես ակտիվորեն արձագանքում են: Օրինակ, փոշիացված մագնեզիումը արձագանքում է տաք ջրի հետ.

Mg + 2H 2 O = 100 °C Mg(OH) 2 + H 2:

Բարձր ջերմաստիճանի դեպքում ջրի հետ փոխազդում են նաև պակաս ակտիվ մետաղները՝ Zn, Fe, Mil և այլն։ Այս դեպքում առաջանում են համապատասխան օքսիդներ։ Օրինակ, երբ ջրի գոլորշին անցնում է տաք երկաթի թելերի վրայով, տեղի է ունենում հետևյալ ռեակցիան.

3Fe + 4H 2 O = t Fe 3 O 4 + 4H 2:

Մինչև ջրածնի ակտիվության շարքի մետաղները փոխազդում են թթուների հետ (բացի HNO 3-ից)՝ առաջացնելով աղեր և ջրածին։ Ակտիվ մետաղները (K, Na, Ca, Mg) արձագանքում են թթվային լուծույթների հետ շատ բուռն (բարձր արագությամբ).

Ca + 2HCl = CaCl 2 + H 2;
2Al + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2:

Ցածր ակտիվ մետաղները հաճախ գործնականում չեն լուծվում թթուներում: Դա պայմանավորված է դրանց մակերեսի վրա չլուծվող աղի թաղանթով: Օրինակ՝ կապարը, որը գտնվում է ջրածնից առաջ ակտիվության շարքում, գործնականում չի լուծվում նոսր ծծմբային և աղաթթուներում՝ իր մակերեսին չլուծվող աղերի թաղանթի (PbSO 4 և PbCl 2) ձևավորման պատճառով։

Քվեարկելու համար պետք է միացնել JavaScript-ը

Պարզ նյութերի՝ մետաղների բնորոշ քիմիական հատկությունները

Քիմիական տարրերի մեծ մասը դասակարգվում է որպես մետաղներ՝ 114 հայտնի տարրերից 92-ը: Մետաղներ- սրանք քիմիական տարրեր են, որոնց ատոմները էլեկտրոններ են տալիս արտաքին (և որոշ արտաքին) էլեկտրոնային շերտից՝ վերածվելով դրական իոնների: Մետաղների ատոմների այս հատկությունը որոշվում է որ նրանք ունեն համեմատաբար մեծ շառավիղներ և փոքր թվով էլեկտրոններ(հիմնականում 1-ից 3-ը արտաքին շերտում): Բացառություն են կազմում միայն 6 մետաղները՝ գերմանիումի, անագի և կապարի ատոմները արտաքին շերտում ունեն 4 էլեկտրոն, անտիմոնի և բիսմութի ատոմները՝ 5, պոլոնիումի ատոմները՝ 6։ Մետաղների ատոմների համար։ բնութագրվում է էլեկտրաբացասական փոքր արժեքներով(0.7-ից մինչև 1.9) և բացառապես վերականգնող հատկություններ, այսինքն՝ էլեկտրոններ նվիրաբերելու ունակություն։ Դ.Ի. Մենդելեևի քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակում մետաղները գտնվում են բոր-աստատին անկյունագծից ներքև, ինչպես նաև դրա վերևում՝ երկրորդական ենթախմբերում: Ժամանակահատվածներում և հիմնական ենթախմբերում հայտնի են տարրերի ատոմների մետաղի փոփոխության, հետևաբար՝ վերականգնող հատկությունների օրինաչափություններ։

Քիմիական տարրեր, որոնք գտնվում են բոր-աստատին անկյունագծի մոտ (Be, Al, Ti, Ge, Nb, Sb և այլն) ունեն երկակի հատկություններԻրենց միացություններում նրանք իրենց պահում են ինչպես մետաղներ, մյուսներում՝ ոչ մետաղների հատկություններ։ Երկրորդական ենթախմբերում մետաղների վերականգնող հատկությունները ամենից հաճախ նվազում են ատոմային թվի աճով։

Համեմատե՛ք ձեզ հայտնի երկրորդական ենթախմբի I խմբի մետաղների ակտիվությունը՝ Cu, Ag, Au; Երկրորդական ենթախմբի II խումբ՝ Zn, Cd, Hg, և դուք ինքներդ դա կտեսնեք: Սա կարելի է բացատրել նրանով, որ այս մետաղների ատոմներում վալենտային էլեկտրոնների և միջուկի միջև կապի ուժը մեծապես ազդում է միջուկային լիցքի մեծությունից, այլ ոչ թե ատոմի շառավղից։ Միջուկային լիցքը զգալիորեն մեծանում է, իսկ էլեկտրոնների ձգողականությունը դեպի միջուկ մեծանում է։ Այս դեպքում, թեև ատոմային շառավիղը մեծանում է, այն այնքան էլ էական չէ, որքան հիմնական ենթախմբերի մետաղների համար։

Քիմիական տարրերից առաջացած պարզ նյութերը՝ մետաղները, և բարդ մետաղ պարունակող նյութերը կենսական դեր են խաղում Երկրի հանքային և օրգանական «կյանքում»: Բավական է հիշել, որ մետաղական տարրերի ատոմները (իոնները) միացությունների անբաժանելի մասն են, որոնք որոշում են նյութափոխանակությունը մարդկանց և կենդանիների մարմնում։ Օրինակ՝ մարդու արյան մեջ 76 տարր կա, և դրանցից միայն 14-ը մետաղներ չեն։

Մարդու մարմնում որոշ մետաղական տարրեր (կալցիում, կալիում, նատրիում, մագնեզիում) առկա են մեծ քանակությամբ, այսինքն՝ դրանք մակրոտարրեր են։ Իսկ մետաղները, ինչպիսիք են քրոմը, մանգանը, երկաթը, կոբալտը, պղինձը, ցինկը, մոլիբդենը, առկա են փոքր քանակությամբ, այսինքն՝ դրանք հետքի տարրեր են: Եթե ​​մարդը կշռում է 70 կգ, ապա նրա օրգանիզմը պարունակում է (գրամներով)՝ կալցիումը՝ 1700, կալիումը՝ 250, նատրիումըը՝ 70, մագնեզիումըը՝ 42, երկաթը՝ 5, ցինկը՝ 3: Բոլոր մետաղները չափազանց կարևոր են, առաջանում են առողջական խնդիրներ և իրենց պակասությամբ և դրանց ավելցուկով։

Օրինակ՝ նատրիումի իոնները կարգավորում են օրգանիզմում ջրի պարունակությունը և նյարդային ազդակների փոխանցումը։ Դրա պակասը հանգեցնում է գլխացավի, թուլության, վատ հիշողության, ախորժակի կորստի, իսկ դրա ավելցուկը՝ արյան ճնշման բարձրացման, հիպերտոնիայի և սրտի հիվանդությունների։

Պարզ նյութեր՝ մետաղներ

Քաղաքակրթության առաջացումը (բրոնզի դար, երկաթի դար) կապված է մետաղների (պարզ նյութերի) և համաձուլվածքների արտադրության զարգացման հետ։ Մոտ 100 տարի առաջ սկսված գիտատեխնիկական հեղափոխությունը, որն ազդել է ինչպես արդյունաբերության, այնպես էլ սոցիալական ոլորտի վրա, նույնպես սերտորեն կապված է մետաղների արտադրության հետ։ Վոլֆրամի, մոլիբդենի, տիտանի և այլ մետաղների հիման վրա նրանք սկսեցին ստեղծել կոռոզիոն դիմացկուն, գերկարծր, հրակայուն համաձուլվածքներ, որոնց օգտագործումը մեծապես ընդլայնեց մեքենաշինության հնարավորությունները։ Միջուկային և տիեզերական տեխնոլոգիաներում վոլֆրամի և ռենիումի համաձուլվածքները օգտագործվում են մինչև 3000 °C ջերմաստիճանում գործող մասեր պատրաստելու համար; Բժշկության մեջ օգտագործվում են տանտալի և պլատինի համաձուլվածքներից պատրաստված վիրաբուժական գործիքներ և եզակի կերամիկա՝ հիմնված տիտանի և ցիրկոնիումի օքսիդների վրա։

Եվ, իհարկե, չպետք է մոռանալ, որ համաձուլվածքների մեծ մասը օգտագործում է վաղուց հայտնի մետաղական երկաթը, և շատ թեթև համաձուլվածքների հիմքը կազմված է համեմատաբար «երիտասարդ» մետաղներից՝ ալյումինից և մագնեզիումից: Կոմպոզիտային նյութերը վերածվել են գերնոր աստղերի, որոնք ներկայացնում են, օրինակ, պոլիմեր կամ կերամիկա, որոնք ներսում (ինչպես երկաթե ձողերով բետոնը) ամրացված են մետաղական մանրաթելերով վոլֆրամից, մոլիբդենից, պողպատից և այլ մետաղներից ու համաձուլվածքներից. ամեն ինչ կախված է դրված նպատակից և դրան հասնելու համար անհրաժեշտ նյութի հատկությունները. Նկարը ցույց է տալիս նատրիումի մետաղի բյուրեղային ցանցի դիագրամը: Նրանում յուրաքանչյուր նատրիումի ատոմ շրջապատված է ութ հարեւաններով։ Նատրիումի ատոմը, ինչպես բոլոր մետաղները, ունի շատ դատարկ վալենտային ուղեծրեր և քիչ վալենտային էլեկտրոններ։ Նատրիումի ատոմի էլեկտրոնային բանաձևը՝ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 0 3d 0, որտեղ 3s, 3p, 3d - վալենտային ուղեծրեր.

Նատրիումի ատոմ 3s միարժեք էլեկտրոն 1 կարող է զբաղեցնել ինը ազատ ուղեծրերից որևէ մեկը՝ 3s (մեկ), 3p (երեք) և 3d (հինգ), քանի որ դրանք էներգիայի մակարդակով առանձնապես չեն տարբերվում։ Երբ ատոմները մոտենում են միմյանց, երբ ձևավորվում է բյուրեղային ցանց, հարևան ատոմների վալենտային ուղեծրերը համընկնում են, ինչի պատճառով էլեկտրոնները ազատորեն շարժվում են մի ուղեծրից մյուսը՝ կապեր հաստատելով մետաղի բյուրեղի բոլոր ատոմների միջև։ Նման քիմիական կապը կոչվում է մետաղական:

Մետաղական կապը ձևավորվում է տարրերի կողմից, որոնց ատոմները արտաքին շերտում ունեն քիչ վալենտային էլեկտրոններ՝ համեմատած մեծ թվով արտաքին ուղեծրերի հետ, որոնք էներգետիկորեն մոտ են։ Նրանց վալենտային էլեկտրոնները թույլ են պահվում ատոմում։ Հաղորդակցությունն իրականացնող էլեկտրոնները սոցիալականացված են և շարժվում են ընդհանուր առմամբ չեզոք մետաղի բյուրեղային ցանցով: Մետաղական կապ ունեցող նյութերը բնութագրվում են մետաղական բյուրեղյա վանդակներով, որոնք սովորաբար պատկերված են սխեմատիկորեն, ինչպես ցույց է տրված նկարում: Կատիոնները և մետաղական ատոմները, որոնք տեղակայված են բյուրեղային ցանցի վայրերում, ապահովում են դրա կայունությունն ու ամրությունը (սոցիալականացված էլեկտրոնները պատկերված են փոքր սև գնդիկների տեսքով):

Մետաղական միացում- սա մետաղների և համաձուլվածքների կապ է բյուրեղային ցանցի հանգույցներում տեղակայված մետաղական ատոմների միջև, որն իրականացվում է ընդհանուր վալենտային էլեկտրոնների միջոցով: Որոշ մետաղներ բյուրեղանում են երկու կամ ավելի բյուրեղային ձևերով։ Նյութերի այս հատկությունը՝ գոյություն ունենալ մի քանի բյուրեղային փոփոխություններով, կոչվում է պոլիմորֆիզմ։ Պարզ նյութերի պոլիմորֆիզմը հայտնի է որպես ալոտրոպիա։ Օրինակ, երկաթն ունի չորս բյուրեղային փոփոխություններ, որոնցից յուրաքանչյուրը կայուն է որոշակի ջերմաստիճանի միջակայքում.

α - կայուն մինչև 768 °C, ֆերոմագնիսական;

β - կայուն 768-ից 910 °C, ոչ ֆերոմագնիսական, այսինքն՝ պարամագնիսական;

γ - կայուն 910-ից մինչև 1390 °C, ոչ ֆերոմագնիսական, այսինքն՝ պարամագնիսական;

δ - կայուն է 1390-ից մինչև 1539 °C (£° pl երկաթ), ոչ ֆերոմագնիսական:

Անագը ունի երկու բյուրեղային փոփոխություն.

α - կայուն է 13,2 °C-ից ցածր (p = 5,75 գ/սմ3): Սա մոխրագույն թիթեղ է: Ունի ադամանդի տիպի բյուրեղյա վանդակ (ատոմային);

β - կայուն է 13,2 °C-ից բարձր (p = 6,55 գ/սմ3): Սա սպիտակ թիթեղ է:

Սպիտակ թիթեղը արծաթափայլ սպիտակ, շատ փափուկ մետաղ է։ Երբ սառչում է 13,2 °C-ից ցածր, այն քայքայվում է մոխրագույն փոշու մեջ, քանի որ անցման ընթացքում դրա հատուկ ծավալը զգալիորեն մեծանում է: Այս երեւույթը կոչվում էր «անագ ժանտախտ»։

Իհարկե, քիմիական կապի հատուկ տեսակը և մետաղների բյուրեղային ցանցի տեսակը պետք է որոշեն և բացատրեն դրանց ֆիզիկական հատկությունները: Ինչ են նրանք? Դրանք են մետաղական փայլը, ճկունությունը, բարձր էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակությունը, ջերմաստիճանի բարձրացման հետ կապված էլեկտրական դիմադրության բարձրացումը, ինչպես նաև այնպիսի նշանակալի հատկություններ, ինչպիսիք են խտությունը, հալման և եռման բարձր կետերը, կարծրությունը և մագնիսական հատկությունները: Մետաղական բյուրեղային ցանցով բյուրեղի վրա մեխանիկական ազդեցությունը առաջացնում է իոն-ատոմների շերտերի տեղաշարժը միմյանց նկատմամբ (Նկար 17), և քանի որ էլեկտրոնները շարժվում են բյուրեղով մեկ, կապի խզումը տեղի չի ունենում, հետևաբար մետաղները բնութագրվում են ավելի մեծ քանակությամբ: պլաստիկություն. Նմանատիպ ազդեցությունը կովալենտային կապերով պինդ նյութի վրա (ատոմային բյուրեղային ցանց) հանգեցնում է կովալենտային կապերի խզման։ Իոնային ցանցում կապերի խզումը հանգեցնում է նման լիցքավորված իոնների փոխադարձ վանմանը: Հետևաբար, ատոմային և իոնային բյուրեղային ցանցերով նյութերը փխրուն են։ Առավել ճկուն մետաղներն են Au, Ag, Sn, Pb, Zn: Նրանք հեշտությամբ քաշվում են մետաղալարով, կարող են կեղծվել, սեղմվել կամ գլորվել թերթերի մեջ: Օրինակ՝ ոսկուց կարելի է պատրաստել 0,003 մմ հաստությամբ ոսկյա փայլաթիթեղ, իսկ այս մետաղից 0,5 գ-ից՝ 1 կմ երկարությամբ թել։ Նույնիսկ սնդիկը, որը հեղուկ է սենյակային ջերմաստիճանում, ցածր ջերմաստիճանում դառնում է պինդ վիճակում, ինչպես կապարը։ Միայն Bi-ն ու Mn-ը չունեն պլաստիկություն, դրանք փխրուն են:

Ինչու՞ են մետաղներն ունեն բնորոշ փայլ և նաև անթափանց:

Միջատոմային տարածությունը լցնող էլեկտրոնները արտացոլում են լույսի ճառագայթները (փոխանցում են դրանք ապակու նման), և մետաղների մեծ մասը հավասարապես ցրում է սպեկտրի տեսանելի մասի բոլոր ճառագայթները։ Հետևաբար դրանք ունեն արծաթափայլ սպիտակ կամ մոխրագույն գույն: Ստրոնցիումը, ոսկին և պղինձը կլանում են կարճ ալիքների երկարությունները (մանուշակագույնին մոտ) ավելի մեծ չափով և արտացոլում են լույսի սպեկտրի երկար ալիքները և, հետևաբար, ունեն բաց դեղին, դեղին և «պղնձի» գույներ: Չնայած գործնականում մետաղը միշտ չէ, որ մեզ «թեթև մարմին» է թվում: Նախ, դրա մակերեսը կարող է օքսիդանալ և կորցնել իր փայլը: Հետեւաբար, հայրենի պղինձը հայտնվում է որպես կանաչավուն քար: Եվ երկրորդ, նույնիսկ մաքուր մետաղը կարող է չփայլել: Արծաթի և ոսկու շատ բարակ թիթեղները բոլորովին անսպասելի տեսք ունեն՝ կապտականաչավուն գույն ունեն։ Իսկ նուրբ մետաղական փոշիները հայտնվում են մուգ մոխրագույն, նույնիսկ սև: Արծաթը, ալյումինը և պալադիումը ունեն ամենամեծ անդրադարձողությունը։ Դրանք օգտագործվում են հայելիների, այդ թվում՝ լուսարձակների արտադրության մեջ։

Ինչու են մետաղները բարձր էլեկտրական հաղորդունակություն և ջերմություն փոխանցում:

Մետաղի մեջ քաոսային շարժվող էլեկտրոնները, կիրառական էլեկտրական լարման ազդեցության տակ, ձեռք են բերում ուղղորդված շարժում, այսինքն՝ անցկացնում են էլեկտրական հոսանք։ Քանի որ մետաղի ջերմաստիճանը մեծանում է, բյուրեղային ցանցի հանգույցներում տեղակայված ատոմների և իոնների թրթռման ամպլիտուդները մեծանում են։ Դա դժվարացնում է էլեկտրոնների շարժը, իսկ մետաղի էլեկտրական հաղորդունակությունը նվազում է։ Ցածր ջերմաստիճանի դեպքում տատանողական շարժումը, ընդհակառակը, մեծապես նվազում է, և մետաղների էլեկտրական հաղորդունակությունը կտրուկ մեծանում է։ Բացարձակ զրոյի մոտ մետաղները գործնականում դիմադրություն չունեն, մետաղների մեծ մասը գերհաղորդականություն է ցուցաբերում:

Հարկ է նշել, որ ոչ մետաղները, որոնք ունեն էլեկտրական հաղորդունակություն (օրինակ՝ գրաֆիտը), ցածր ջերմաստիճաններում, ընդհակառակը, էլեկտրական հոսանք չեն անցկացնում ազատ էլեկտրոնների բացակայության պատճառով։ Եվ միայն ջերմաստիճանի բարձրացմամբ և որոշ կովալենտային կապերի քայքայմամբ է սկսում աճել դրանց էլեկտրական հաղորդունակությունը։ Արծաթը, պղինձը, ինչպես նաև ոսկին և ալյումինը ունեն ամենաբարձր էլեկտրական հաղորդունակությունը, իսկ մանգանը, կապարը և սնդիկը` ամենացածրը:

Ամենից հաճախ մետաղների ջերմային հաղորդունակությունը փոխվում է նույն ձևով, ինչ էլեկտրական հաղորդունակությունը: Դա պայմանավորված է ազատ էլեկտրոնների բարձր շարժունակությամբ, որոնք, բախվելով թրթռացող իոնների ու ատոմների հետ, էներգիա են փոխանակում նրանց հետ։ Ջերմաստիճանը հավասարեցվում է ամբողջ մետաղի կտորով:

Մետաղների մեխանիկական ամրությունը, խտությունը, հալման ջերմաստիճանը շատ տարբեր են. Ավելին, իոն-ատոմները միացնող էլեկտրոնների քանակի աճով և բյուրեղներում միջատոմային հեռավորության նվազմամբ այդ հատկությունների ցուցիչները մեծանում են։

Այսպիսով, ալկալիական մետաղներ(Li, K, Na, Rb, Cs), որոնց ատոմներն ունեն մեկ վալենտային էլեկտրոն, փափուկ (դանակով կտրված), ցածր խտությամբ (լիթիումը ամենաթեթև մետաղն է՝ p = 0,53 գ/սմ 3) և հալվում է ցածր ջերմաստիճանում (օրինակ՝ ցեզիումի հալման ջերմաստիճանը 29 °C է)։ Միակ մետաղը, որը նորմալ պայմաններում հեղուկ է, սնդիկն է, որի հալման ջերմաստիճանը -38,9 °C է։ Կալցիումը, որն իր ատոմների արտաքին էներգիայի մակարդակում ունի երկու էլեկտրոն, շատ ավելի կոշտ է և հալվում է ավելի բարձր ջերմաստիճանում (842 °C): Էլ ավելի դիմացկուն է սկանդիումի իոններից առաջացած բյուրեղյա ցանցը, որն ունի երեք վալենտային էլեկտրոն։ Բայց ամենաուժեղ բյուրեղյա վանդակները, բարձր խտությունները և հալման ջերմաստիճանները դիտվում են V, VI, VII, VIII ենթախմբերի մետաղներում։ Սա բացատրվում է նրանով, որ կողային ենթախմբերի մետաղները, որոնք ունեն d-ենթամակարդակում չզույգված վալենտային էլեկտրոններ, բնութագրվում են ատոմների միջև շատ ուժեղ կովալենտային կապերի ձևավորմամբ, բացի մետաղից, որն իրականացվում է արտաքինի էլեկտրոնների կողմից: շերտ s-օրբիտալներից։

Ամենածանր մետաղը- սա օսմիում է (Os) p = 22,5 գ/սմ 3 (գերկոշտ և մաշվածության դիմացկուն համաձուլվածքների բաղադրիչ), առավել հրակայուն մետաղը վոլֆրամ W-ն է՝ t = 3420 ° C (օգտագործվում է շիկացած լամպերի արտադրության համար: թելեր), ամենադժվար մետաղն է - Սա Cr քրոմ է (քերծվածքային ապակի): Դրանք այն նյութերի մի մասն են, որոնցից պատրաստվում են մետաղ կտրող գործիքներ, ծանր մեքենաների արգելակման բարձիկներ և այլն։Մետաղները տարբեր կերպ են փոխազդում մագնիսական դաշտի հետ։ Մետաղները, ինչպիսիք են երկաթը, կոբալտը, նիկելը և գադոլինիումը, աչքի են ընկնում բարձր մագնիսացման ունակությամբ: Դրանք կոչվում են ֆերոմագնիսներ։ Մետաղների մեծ մասը (ալկալիական և հողալկալիական մետաղներ և անցումային մետաղների զգալի մասը) թույլ մագնիսացված են և չեն պահպանում այս վիճակը մագնիսական դաշտից դուրս՝ դրանք պարամագնիսական են: Մագնիսական դաշտից դուրս մղվող մետաղները դիամագնիսական են (պղինձ, արծաթ, ոսկի, բիսմուտ):

Մետաղների էլեկտրոնային կառուցվածքը դիտարկելիս մետաղները բաժանեցինք հիմնական ենթախմբերի մետաղների (s- և p-տարրեր) և երկրորդական ենթախմբերի մետաղների (անցումային d- և f-տարրեր):

Տեխնոլոգիայում ընդունված է մետաղները դասակարգել ըստ տարբեր ֆիզիկական հատկությունների.

1. Խտություն - լույս (էջ< 5 г/см 3) и тяжелые (все остальные).

2. Հալման կետ - ցածր հալեցման և հրակայուն:

Գոյություն ունեն մետաղների դասակարգում՝ ելնելով դրանց քիմիական հատկություններից։ Ցածր քիմիական ակտիվությամբ մետաղները կոչվում են ազնվական(արծաթ, ոսկի, պլատին և դրա անալոգները՝ օսմիում, իրիդիում, ռութենիում, պալադիում, ռոդիում): Քիմիական հատկությունների նմանության հիման վրա առանձնացնում են ալկալային(I խմբի հիմնական ենթախմբի մետաղներ), ալկալային երկիր(կալցիում, ստրոնցիում, բարիում, ռադիում), ինչպես նաև հազվագյուտ հողային մետաղներ(սկանդիում, իտրիում, լանթան և լանթանիդներ, ակտինիում և ակտինիդներ):

Մետաղների ընդհանուր քիմիական հատկությունները

Մետաղների ատոմները համեմատաբար հեշտ են նվիրաբերել վալենտային էլեկտրոններեւ վերածվում են դրական լիցքավորված իոնների, այսինքն՝ օքսիդանում են։ Սա ինչպես ատոմների, այնպես էլ պարզ նյութերի՝ մետաղների հիմնական ընդհանուր հատկությունն է։ Քիմիական ռեակցիաներում մետաղները միշտ վերականգնող նյութեր են: Մենդելեևի Պարբերական աղյուսակի մեկ շրջանի կամ մեկ հիմնական ենթախմբի քիմիական տարրերով ձևավորված պարզ նյութերի ատոմների նվազեցման ունակությունը բնականաբար փոխվում է:

Ջրային լուծույթներում տեղի ունեցող քիմիական ռեակցիաներում մետաղի վերականգնողական ակտիվությունը արտացոլվում է մետաղների էլեկտրաքիմիական լարման շարքում նրա դիրքով։

Լարումների այս շարքի հիման վրա կարելի է անել հետևյալ կարևոր եզրակացությունները մետաղների քիմիական ակտիվության վերաբերյալ ստանդարտ պայմաններում ջրային լուծույթներում տեղի ունեցող ռեակցիաներում (t = 25 °C, p = 1 ատմ):

· Որքան ձախ կողմում է մետաղը այս շարքում, այնքան ավելի հզոր է այն նվազեցնող նյութը:

· Յուրաքանչյուր մետաղ ի վիճակի է լուծույթում գտնվող աղերից տեղահանել (նվազեցնել) այն մետաղները, որոնք գտնվում են դրանից հետո լարվածությունների շարքում (աջից):

· Մետաղները, որոնք գտնվում են ջրածնի ձախ լարման շարքում, կարող են այն հեռացնել լուծույթի թթուներից

· Մետաղները, որոնք ամենաուժեղ վերականգնող նյութերն են (ալկալիներ և հողալկալիներ) հիմնականում արձագանքում են ջրի հետ ցանկացած ջրային լուծույթում:

Էլեկտրաքիմիական շարքից որոշված ​​մետաղի վերականգնողական ակտիվությունը միշտ չէ, որ համապատասխանում է պարբերական աղյուսակում նրա դիրքին: Սա բացատրվում է նրանով, որ մի շարք լարումների մեջ մետաղի դիրքը որոշելիս հաշվի է առնվում ոչ միայն առանձին ատոմներից էլեկտրոնների աբստրակցիայի էներգիան, այլև բյուրեղային ցանցի ոչնչացման վրա ծախսվող էներգիան։ որպես իոնների հիդրացիայի ժամանակ արձակված էներգիա։ Օրինակ, լիթիումն ավելի ակտիվ է ջրային լուծույթներում, քան նատրիումը (չնայած Na-ն ավելի ակտիվ մետաղ է ըստ դիրքի պարբերական համակարգում)։ Փաստն այն է, որ Li + իոնների հիդրացման էներգիան շատ ավելի մեծ է, քան Na +-ի հիդրացիոն էներգիան, ուստի առաջին պրոցեսը էներգետիկ առումով ավելի բարենպաստ է։ Քննելով մետաղների վերականգնող հատկությունները բնութագրող ընդհանուր դրույթները՝ անցնենք կոնկրետ քիմիական ռեակցիաներին։

Մետաղների փոխազդեցությունը ոչ մետաղների հետ

· Մետաղների մեծ մասը թթվածնի հետ օքսիդներ է առաջացնում- հիմնական և ամֆոտերիկ: Թթվային անցումային մետաղների օքսիդները, ինչպիսիք են քրոմի (VI) օքսիդը CrOg կամ մանգանի (VII) օքսիդը Mn 2 O 7, չեն ձևավորվում մետաղի ուղղակի օքսիդացումից թթվածնով: Դրանք ստացվում են անուղղակիորեն:

Ալկալիական մետաղները Na, K-ն ակտիվորեն արձագանքում են օդի թթվածնի հետ, ձևավորելով պերօքսիդներ.

Նատրիումի օքսիդը ստացվում է անուղղակիորեն՝ կալցինացնելով պերօքսիդները համապատասխան մետաղներով.

Լիթիումը և հողալկալային մետաղները փոխազդում են մթնոլորտի թթվածնի հետ՝ ձևավորելով հիմնական օքսիդներ.

Մյուս մետաղները, բացառությամբ ոսկու և պլատինե մետաղների, որոնք ընդհանրապես չեն օքսիդանում մթնոլորտային թթվածնով, փոխազդում են նրա հետ ավելի քիչ ակտիվ կամ տաքացնելիս.

· Հալոգենների հետ մետաղները կազմում են հիդրոհալաթթուների աղեր, Օրինակ:

· Առավել ակտիվ մետաղները ջրածնի հետ կազմում են հիդրիդներ- իոնային աղանման նյութեր, որոնցում ջրածինը ունի -1 օքսիդացման աստիճան, օրինակ.

Շատ անցումային մետաղներ ջրածնի հետ ձևավորում են հատուկ տեսակի հիդրիդներ. կարծես ջրածինը լուծարվում կամ ներմուծվում է ատոմների և իոնների միջև մետաղների բյուրեղային ցանցի մեջ, մինչդեռ մետաղը պահպանում է իր տեսքը, բայց մեծանում է ծավալով: Կլանված ջրածինը մետաղի մեջ է, ըստ երեւույթին, ատոմային տեսքով:

Կան նաև միջանկյալ մետաղական հիդրիդներ։

· Մոխրագույն մետաղներից առաջանում են աղեր՝ սուլֆիդներ, Օրինակ:

· Մետաղները մի փոքր ավելի դժվար են արձագանքում ազոտի հետ, քանի որ N2 ազոտի մոլեկուլում քիմիական կապը շատ ամուր է. Այս դեպքում ձևավորվում են նիտրիդներ: Սովորական ջերմաստիճանում միայն լիթիումը փոխազդում է ազոտի հետ.

Մետաղների փոխազդեցությունը բարդ նյութերի հետ

· Ջրով. Նորմալ պայմաններում ալկալային և հողալկալիական մետաղները ջրից տեղահանում են ջրածինը և ձևավորում լուծելի հիմքեր՝ ալկալիներ, օրինակ.

Մյուս մետաղները, որոնք գտնվում են ջրածնից առաջ լարման շարքում, կարող են նաև որոշակի պայմաններում ջրածինը հեռացնել ջրից: Բայց ալյումինը դաժանորեն արձագանքում է ջրի հետ միայն այն դեպքում, եթե օքսիդ թաղանթը հեռացվի դրա մակերեսից.

Մագնեզիումը ջրի հետ փոխազդում է միայն եռացրած ժամանակ, և ջրածինը նույնպես ազատվում է.

Եթե ​​այրվող մագնեզիումը ավելացվում է ջրի մեջ, այրումը շարունակվում է, քանի որ ռեակցիան տեղի է ունենում.

Երկաթը ջրի հետ արձագանքում է միայն այն ժամանակ, երբ այն տաք է.

· Լուծման մեջ թթուներով (HCl, H 2 ԱՅՍՊԵՍ 4 ), Չ 3 COOH և այլք, բացի HNO-ից 3 ) փոխազդում են մետաղները, որոնք գտնվում են մինչև ջրածնի լարման շարքում:Սա արտադրում է աղ և ջրածին:

Բայց կապարը (և որոշ այլ մետաղներ), չնայած իր դիրքին լարման շարքում (ջրածնի ձախ կողմում), գրեթե անլուծելի է նոսր ծծմբաթթվի մեջ, քանի որ ստացված կապարի սուլֆատը PbSO 4-ը անլուծելի է և պաշտպանիչ թաղանթ է ստեղծում մետաղի մակերեսի վրա: .

· Նվազ ակտիվ մետաղների աղերով լուծույթում: Այս ռեակցիայի արդյունքում ձևավորվում է ավելի ակտիվ մետաղի աղ և ազատ ձևով ազատվում է պակաս ակտիվ մետաղը։

Պետք է հիշել, որ ռեակցիան տեղի է ունենում այն ​​դեպքերում, երբ ստացված աղը լուծելի է: Մետաղների տեղաշարժը նրանց միացություններից այլ մետաղներով առաջին անգամ մանրամասն ուսումնասիրել է ֆիզիկական քիմիայի բնագավառում ռուս մեծ գիտնական Ն.Ն.Բեկետովը։ Նա մետաղները դասավորեց՝ ըստ նրանց քիմիական ակտիվության, «տեղաշարժման շարքի», որը դարձավ մետաղական լարումների շարքի նախատիպը։

· Օրգանական նյութերով. Օրգանական թթուների հետ փոխազդեցությունը նման է հանքային թթուների հետ ռեակցիաներին: Ալկոհոլները կարող են թույլ թթվային հատկություններ ցուցաբերել ալկալային մետաղների հետ փոխազդեցության ժամանակ.

Ֆենոլը նման կերպ է արձագանքում.

Մետաղները մասնակցում են հալոալկանների հետ ռեակցիաներին, որոնք օգտագործվում են ցածր ցիկլոալկաններ ստանալու համար և սինթեզների համար, որոնց ընթացքում մոլեկուլի ածխածնային կմախքը դառնում է ավելի բարդ (Ա. Վուրցի ռեակցիա).

· Մետաղները, որոնց հիդրօքսիդները ամֆոտերային են, արձագանքում են լուծույթում գտնվող ալկալիների հետ:Օրինակ:

· Մետաղները կարող են միմյանց հետ առաջացնել քիմիական միացություններ, որոնք միասին կոչվում են միջմետաղական միացություններ։ Նրանք առավել հաճախ չեն ցուցաբերում ատոմների օքսիդացման վիճակներ, որոնք բնորոշ են ոչ մետաղների հետ մետաղների միացություններին։ Օրինակ:

Cu 3 Au, LaNi 5, Na 2 Sb, Ca 3 Sb 2 և այլն:

Միջմետաղական միացությունները սովորաբար չունեն մշտական ​​բաղադրություն, դրանցում քիմիական կապը հիմնականում մետաղական է։ Այս միացությունների առաջացումը առավել բնորոշ է երկրորդական ենթախմբերի մետաղների համար։

Մենդելեևի Քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակի I-III խմբերի հիմնական ենթախմբերի մետաղները.

ընդհանուր բնութագրերը

Սրանք I խմբի հիմնական ենթախմբի մետաղներ են։ Նրանց ատոմները արտաքին էներգիայի մակարդակում ունեն մեկական էլեկտրոն։ Ալկալիական մետաղներ - ուժեղ վերականգնող նյութեր. Նրանց նվազող հզորությունը և քիմիական ակտիվությունը մեծանում են տարրի ատոմային թվի աճով (այսինքն՝ Պարբերական աղյուսակում վերևից ներքև): Դրանք բոլորն ունեն էլեկտրոնային հաղորդունակություն։ Ալկալիական մետաղի ատոմների միջև կապի ուժը նվազում է տարրի ատոմային թվի աճով: Նրանց հալման ու եռման ջերմաստիճանը նույնպես նվազում է։ Ալկալիական մետաղները փոխազդում են շատ պարզ նյութերի հետ. օքսիդացնող նյութեր. Ջրի հետ ռեակցիաներում առաջանում են ջրում լուծվող հիմքեր (ալկալիներ)։ Երկրի ալկալային տարրերկոչվում են II խմբի հիմնական ենթախմբի տարրեր։ Այս տարրերի ատոմները պարունակում են արտաքին էներգիայի մակարդակում յուրաքանչյուրը երկու էլեկտրոն. Նրանք են ամենաուժեղ վերականգնող նյութերը,ունեն +2 օքսիդացման աստիճան: Այս հիմնական ենթախմբում նկատվում են ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների փոփոխությունների ընդհանուր օրինաչափություններ, որոնք կապված են խմբի ատոմների չափի մեծացման հետ վերևից ներքև, և ատոմների միջև քիմիական կապը նույնպես թուլանում է: Իոնի չափի մեծացման հետ օքսիդների և հիդրօքսիդների թթվային հատկությունները թուլանում են, իսկ հիմնականները՝ մեծանում։

III խմբի հիմնական ենթախումբը բաղկացած է բոր, ալյումին, գալիում, ինդիում և թալիում տարրերից։ Բոլոր տարրերը p-տարրեր են: Արտաքին էներգիայի մակարդակում նրանք ունեն երեք (եր) 2 էջ 1 ) էլեկտրոն, որը բացատրում է հատկությունների նմանությունը։ Օքսիդացման վիճակ +3. Խմբի ներսում միջուկային լիցքի ավելացման հետ մեկտեղ մեծանում են մետաղական հատկությունները։ Բորը ոչ մետաղական տարր է, մինչդեռ ալյումինը արդեն ունի մետաղական հատկություններ։ Բոլոր տարրերը կազմում են օքսիդներ և հիդրօքսիդներ:

Մետաղների մեծ մասը գտնվում է Պարբերական աղյուսակի ենթախմբերում: Ի տարբերություն հիմնական ենթախմբերի տարրերի, որտեղ ատոմային ուղեծրերի արտաքին մակարդակը աստիճանաբար լցվում է էլեկտրոններով, երկրորդական ենթախմբերի տարրերում լրացվում են նախավերջին էներգետիկ մակարդակի d-օրբիտալները և վերջինի s-օրբիտալները։ Էլեկտրոնների թիվը համապատասխանում է խմբի թվին։ Հավասար թվով վալենտային էլեկտրոններ ունեցող տարրերը խմբավորված են նույն թվի տակ։ Ենթախմբերի բոլոր տարրերը մետաղներ են։

Պարզ նյութերը, որոնք ձևավորվում են ենթախմբի մետաղներից, ունեն ամուր բյուրեղյա ցանցեր, որոնք դիմացկուն են ջերմության նկատմամբ։ Այս մետաղները մյուս մետաղների մեջ ամենաուժեղն ու հրակայունն են: D-տարրերում հստակ երևում է անցումը հիմնական հատկություններից ամֆոտերայինից թթվայինի միջով:

Ալկալիական մետաղներ (Na, K)

Արտաքին էներգիայի մակարդակում տարրերի ալկալիական մետաղների ատոմները պարունակում են յուրաքանչյուրը մեկ էլեկտրոն, գտնվում է միջուկից մեծ հեռավորության վրա։ Նրանք հեշտությամբ հրաժարվում են այս էլեկտրոնից, ուստի ուժեղ վերականգնող նյութեր են։ Բոլոր միացություններում ալկալիական մետաղները ցուցաբերում են +1 օքսիդացման աստիճան: Նրանց վերականգնող հատկությունները մեծանում են ատոմային շառավիղը Li-ից Cs մեծանալով. Դրանք բոլորը բնորոշ մետաղներ են, ունեն արծաթափայլ սպիտակ գույն, փափուկ են (կարելի է կտրել դանակով), թեթև և դյուրահալ։ Ակտիվորեն շփվեք բոլորի հետ ոչ մետաղներ:

Բոլոր ալկալիական մետաղները թթվածնի հետ փոխազդելիս (բացառությամբ Li-ի) առաջացնում են պերօքսիդներ։ Ալկալիական մետաղները ազատ տեսքով չեն հայտնաբերվում իրենց բարձր քիմիական ռեակտիվության պատճառով:

Օքսիդներ- հիմնական հատկություններով պինդ նյութեր. Դրանք ստացվում են պերօքսիդների կալցինացման միջոցով՝ համապատասխան մետաղներով.

Հիդրօքսիդներ NaOH, KOH- պինդ սպիտակ նյութեր, հիգրոսկոպիկ, ջրի մեջ լուծվող ջերմության արտանետմամբ, դրանք դասակարգվում են որպես ալկալիներ.

Ալկալիական մետաղների աղերը գրեթե բոլորը լուծելի են ջրում: Դրանցից ամենակարեւորը Na 2 CO 3 - նատրիումի կարբոնատ; Na 2 CO 3 10H 2 O - բյուրեղային սոդա; NaHCO 3 - նատրիումի բիկարբոնատ, խմորի սոդա; K 2 CO 3 - կալիումի կարբոնատ, պոտաշ; Na 2 SO 4 10H 2 O - Գլաուբերի աղ; NaCl - նատրիումի քլորիդ, կերակրի աղ:

I խմբի տարրերը աղյուսակներում

Հողալկալիական մետաղներ (Ca, Mg)

Կալցիումը (Ca) ներկայացուցիչ է հողալկալային մետաղներ, որոնք II խմբի հիմնական ենթախմբի տարրերի անվանումներն են, բայց ոչ բոլորը, այլ միայն կալցիումից սկսած և խմբից վար։ Սրանք այն քիմիական տարրերն են, որոնք ջրի հետ փոխազդեցության ժամանակ առաջացնում են ալկալիներ։ Կալցիումը արտաքին էներգիայի մակարդակում պարունակում է երկու էլեկտրոն, օքսիդացման աստիճան +2.

Կալցիումի և նրա միացությունների ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները ներկայացված են աղյուսակում:

Մագնեզիում (Mg)ունի նույն ատոմային կառուցվածքը, ինչ կալցիումը, նրա օքսիդացման աստիճանը նույնպես +2 է։ Այն փափուկ մետաղ է, սակայն դրա մակերեսը օդում ծածկված է պաշտպանիչ թաղանթով, որը մի փոքր նվազեցնում է քիմիական ռեակտիվությունը։ Դրա այրումը ուղեկցվում է կուրացնող բռնկումով։ MgO և Mg(OH) 2-ն ունեն հիմնական հատկություններ: Չնայած Mg(OH) 2-ը փոքր-ինչ լուծելի է, այն ֆենոլֆթալեինի լուծույթը ներկում է բոսորագույն գույնով:

Mg + O 2 = MgO 2

MO օքսիդները պինդ, սպիտակ, հրակայուն նյութեր են։ Ճարտարագիտության մեջ CaO-ն կոչվում է կրաքար, իսկ MgO-ն՝ այրված մագնեզիա, այս օքսիդներն օգտագործվում են շինանյութերի արտադրության մեջ։ Կալցիումի օքսիդի արձագանքը ջրի հետ ուղեկցվում է ջերմության արտազատմամբ և կոչվում է կրաքարի ցրում, իսկ ստացված Ca(OH) 2-ը՝ խարխլված կրաքար։ Կալցիումի հիդրօքսիդի թափանցիկ լուծույթը կոչվում է կրաքարի ջուր, իսկ Ca(OH) 2-ի սպիտակ կախույթը ջրի մեջ՝ կրաքարի կաթ։

Մագնեզիումի և կալցիումի աղերը ստացվում են թթուների հետ փոխազդելու արդյունքում։

CaCO 3 - կալցիումի կարբոնատ, կավիճ, մարմար, կրաքար: Օգտագործվում է շինարարության մեջ։ MgCO 3 - մագնեզիումի կարբոնատ - օգտագործվում է մետաղագործության մեջ խարամը հեռացնելու համար:

CaSO 4 2H 2 O - գիպս: MgSO 4 - մագնեզիումի սուլֆատ - կոչվում է դառը կամ անգլերեն աղ, որը հայտնաբերված է ծովի ջրում: BaSO 4 - բարիումի սուլֆատ - իր անլուծելիության և ռենտգենյան ճառագայթները արգելափակելու ունակության պատճառով այն օգտագործվում է աղեստամոքսային տրակտի ախտորոշման մեջ («բարիտի շիլա»):

Կալցիումը կազմում է մարդու մարմնի քաշի 1,5%-ը, կալցիումի 98%-ը գտնվում է ոսկորներում։ Մագնեզիումը կենսատարր է, մարդու մարմնում կա մոտ 40 գ, այն մասնակցում է սպիտակուցի մոլեկուլների ձևավորմանը։

Հողալկալիական մետաղները աղյուսակներում

Ալյումինե

Ալյումին (Al)- Դ.Ի. Մենդելեևի պարբերական համակարգի III խմբի հիմնական ենթախմբի տարր: Ալյումինի ատոմը պարունակում է արտաքին էներգիայի մակարդակում երեք էլեկտրոն, որը հեշտությամբ արձակում է քիմիական փոխազդեցությունների ժամանակ։ Ենթախմբի նախահայրը և ալյումինի վերին հարևանը՝ բորը, ունի ավելի փոքր ատոմային շառավիղ (բորի համար այն 0,080 նմ է, ալյումինի համար՝ 0,143 նմ)։ Բացի այդ, ալյումինի ատոմն ունի մեկ միջանկյալ ութէլեկտրոնային շերտ (2e; 8e; 3e), որը թույլ չի տալիս արտաքին էլեկտրոններին հասնել միջուկ: Ուստի ալյումինի ատոմների վերականգնող հատկությունները բավականին ընդգծված են։

Իր գրեթե բոլոր միացություններում ալյումինը ունի օքսիդացման վիճակ +3.

Ալյումինը պարզ նյութ է

Արծաթ-սպիտակ բաց մետաղ։ Հալվում է 660 °C ջերմաստիճանում։ Այն շատ պլաստիկ է, հեշտությամբ քաշվում է մետաղալարով և գլորվում մինչև 0,01 մմ հաստությամբ փայլաթիթեղի մեջ: Այն ունի շատ բարձր էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակություն։ Այլ մետաղների հետ ձևավորում են թեթև և ամուր համաձուլվածքներ։ Ալյումինը շատ ակտիվ մետաղ է։ Եթե ​​ալյումինի փոշին կամ բարակ ալյումինե փայլաթիթեղը ուժեղ ջեռուցվում է, նրանք բոցավառվել և այրվել կուրացնող բոցով:

Այս ռեակցիան կարելի է նկատել, երբ այրվում են կայծակներ և հրավառություն: Ալյումին, ինչպես բոլոր մետաղները, Հեշտ է արձագանքում ոչ մետաղների հետ, հատկապես փոշու տեսքով։ Որպեսզի ռեակցիան սկսվի, անհրաժեշտ է նախնական ջեռուցում, բացառությամբ հալոգենների՝ քլորի և բրոմի ռեակցիաների, բայց հետո ալյումինի բոլոր ռեակցիաները ոչ մետաղների հետ ընթանում են շատ բուռն և ուղեկցվում են մեծ քանակությամբ ջերմության արտազատմամբ։ :

Ալյումինե լավ լուծվում է նոսր ծծմբային և աղաթթուներում:

Եվ ահա խտացված ծծմբային և ազոտական ​​թթուները պասիվացնում են ալյումինը, ձևավորվելով մետաղի մակերեսի վրա խիտ դիմացկուն օքսիդ թաղանթ, որը կանխում է ռեակցիայի հետագա առաջընթացը։ Հետեւաբար, այդ թթուները տեղափոխվում են ալյումինե տանկերով:

Ալյումինի օքսիդը և հիդրօքսիդը ունեն ամֆոտերային հատկություններ, հետևաբար ալյումինը լուծվում է ալկալիների ջրային լուծույթներում՝ առաջացնելով աղեր՝ ալյումինատներ.

Ալյումինը լայնորեն օգտագործվում է մետալուրգիայում՝ դրանց օքսիդներից մետաղներ արտադրելու համար՝ քրոմ, մանգան, վանադիում, տիտան, ցիրկոնիում։ Այս մեթոդը կոչվում է ալյումինոթերմիա: Գործնականում հաճախ օգտագործվում է թերմիտ՝ Fe 3 O 4 խառնուրդ ալյումինի փոշու հետ: Եթե ​​այս խառնուրդը վառվում է, օրինակ՝ օգտագործելով մագնեզիումի ժապավեն, ապա տեղի է ունենում բուռն ռեակցիա՝ ազատելով մեծ քանակությամբ ջերմություն.

Ազատված ջերմությունը բավականին բավարար է ստացված երկաթը ամբողջությամբ հալեցնելու համար, ուստի այս գործընթացը օգտագործվում է պողպատե արտադրանքի եռակցման համար:

Ալյումինը կարելի է ձեռք բերել էլեկտրոլիզով - դրա օքսիդի Al 2 O 3 հալվածի տարրալուծումը իր բաղադրիչ մասերի մեջ էլեկտրական հոսանքի միջոցով: Բայց ալյումինի օքսիդի հալման կետը մոտ 2050 °C է, ուստի էլեկտրոլիզը պահանջում է մեծ քանակությամբ էներգիա։

Ալյումինե միացումներ

Ալյումինոսիլիկատներ. Այս միացությունները կարելի է համարել որպես ալյումինի, սիլիցիումի, ալկալային և հողալկալիական մետաղների օքսիդից առաջացած աղեր։ Նրանք կազմում են երկրի ընդերքի հիմնական մասը։ Մասնավորապես, ալյումինոսիլիկատները մտնում են դաշտային սպաթների, ամենատարածված հանքանյութերի և կավերի մեջ:

Բոքսիտ- քար, որից ստացվում է ալյումին։ Այն պարունակում է ալյումինի օքսիդ Al 2 O 3:

Կորունդ- Al 2 O 3 բաղադրության միներալ, ունի շատ բարձր կարծրություն, դրա մանրահատիկ տեսակը, որը պարունակում է կեղտեր՝ զմրուխտ, օգտագործվում է որպես հղկող (հղկող) նյութ։ Մեկ այլ բնական միացություն՝ կավահողն ունի նույն բանաձևը։

Թափանցիկ, կեղտերով գունավորված, հայտնի են կորունդի բյուրեղները՝ կարմիր՝ սուտակ և կապույտ՝ շափյուղաներ, որոնք օգտագործվում են որպես թանկարժեք քարեր։ Ներկայումս դրանք ձեռք են բերվում արհեստականորեն և օգտագործվում են ոչ միայն ոսկերչական, այլև տեխնիկական նպատակներով, օրինակ՝ ժամացույցների և այլ ճշգրիտ գործիքների մասերի արտադրության համար։ Ռուբինի բյուրեղները օգտագործվում են լազերներում:

Ալյումինի օքսիդ Ալ 2 Օ 3 - շատ բարձր հալման կետով սպիտակ նյութ: Կարելի է ձեռք բերել ալյումինի հիդրօքսիդի քայքայման միջոցով տաքացնելով.

Ալյումինի հիդրօքսիդ Al (OH) 3 նստում է դոնդողանման նստվածքի տեսքով ալկալիների ազդեցության տակ ալյումինի աղերի լուծույթների վրա.

Ինչպես ամֆոտերային հիդրօքսիդայն հեշտությամբ լուծվում է թթուների և ալկալիների լուծույթներում.

Ալյումինատներկոչվում են անկայուն ալյումինի թթուների աղեր՝ օրթոալյումին H 2 AlO 3, մետաալյումին HAlO 2 (կարելի է համարել օրթոալյումինաթթու, որի մոլեկուլից հեռացվել է ջրի մոլեկուլ)։ Բնական ալյումինատները ներառում են ազնիվ սպինել և թանկարժեք քրիզոբերիլ: Ալյումինի աղերը, բացի ֆոսֆատներից, շատ լուծելի են ջրում։ Որոշ աղեր (սուլֆիդներ, սուլֆիտներ) քայքայվում են ջրով։ Ալյումինի քլորիդ AlCl 3 օգտագործվում է որպես կատալիզատոր բազմաթիվ օրգանական նյութերի արտադրության մեջ:

III խմբի տարրերը աղյուսակներում

Անցումային տարրերի բնութագրերը՝ պղինձ, ցինկ, քրոմ, երկաթ

Պղինձ (Cu)- առաջին խմբի երկրորդական ենթախմբի տարր: Էլեկտրոնային բանաձև՝ (…3d 10 4s 1): Նրա տասներորդ d-էլեկտրոնը շարժական է, քանի որ այն տեղափոխվել է 4S ենթամակարդակից։ Պղնձը միացություններում ցուցադրում է օքսիդացման աստիճաններ +1 (Cu 2 O) և +2 (CuO): Պղինձը բաց վարդագույն մետաղ է, ճկուն, մածուցիկ և էլեկտրականության հիանալի հաղորդիչ։ Հալման կետը 1083 °C:

Պարբերական համակարգի I խմբի I ենթախմբի մյուս մետաղների նման՝ պղինձը ակտիվության շարքում կանգնած է ջրածնի աջ կողմումև այն չի տեղահանում թթուներից, այլ արձագանքում է օքսիդացող թթուների հետ.

Պղնձի աղերի լուծույթների վրա ալկալիների ազդեցությամբ նստում է կապույտ գույնի թույլ հիմքի նստվածք։- պղնձի (II) հիդրօքսիդ, որը տաքացնելիս քայքայվում է հիմնական սև օքսիդի CuO-ի և ջրի.

Պղնձի քիմիական հատկությունները աղյուսակներում

Ցինկ (Zn)- II խմբի երկրորդական ենթախմբի տարր: Դրա էլեկտրոնային բանաձևը հետևյալն է. (…3d 10 4s 2): Քանի որ ցինկի ատոմներում նախավերջին d-ենթամակարդակը լիովին ամբողջական է, միացություններում ցինկը ցուցադրում է +2 օքսիդացման աստիճան:

Ցինկը արծաթագույն-սպիտակ մետաղ է, որը գործնականում չի փոխվում օդում։ Այն կոռոզիոն դիմացկուն է իր մակերեսին օքսիդ թաղանթի առկայության պատճառով: Ցինկը ամենաակտիվ մետաղներից մեկն է բարձր ջերմաստիճաններում արձագանքում է պարզ նյութերի հետ:

հեռացնում է ջրածինը թթուներից:

Ցինկը, ինչպես մյուս մետաղները, տեղահանում է պակաս ակտիվ մետաղներ իրենց աղերից:

Zn + 2AgNO 3 = 2Ag + Zn(NO 3) 2

Ցինկի հիդրօքսիդը ամֆոտեր է, այսինքն՝ ցուցադրում է ինչպես թթուների, այնպես էլ հիմքերի հատկությունները։ Երբ ալկալիի լուծույթը աստիճանաբար ավելացվում է ցինկի աղի լուծույթին, սկզբում ձևավորված նստվածքը լուծվում է (նույնը տեղի է ունենում ալյումինի դեպքում).

Ցինկի քիմիական հատկությունները աղյուսակներում

Օրինակ քրոմ (Cr)կարելի է ցույց տալ, որ Անցումային տարրերի հատկությունները ժամանակաշրջանի ընթացքում էապես չեն փոխվումՔանակական փոփոխություն տեղի է ունենում վալենտային ուղեծրերում էլեկտրոնների քանակի փոփոխության պատճառով: Քրոմի առավելագույն օքսիդացման աստիճանը +6 է։ Ակտիվության շարքի մետաղը գտնվում է ջրածնի ձախ կողմում և այն տեղահանում է թթուներից.

Երբ նման լուծույթին ավելացվում է ալկալային լուծույթ, առաջանում է Me(OH) նստվածք 2 , որը արագ օքսիդանում է մթնոլորտային թթվածնով.

Համապատասխանում է Cr 2 O 3 ամֆոտերային օքսիդին։ Քրոմի օքսիդը և հիդրօքսիդը (ամենաբարձր օքսիդացման վիճակում) ցուցաբերում են համապատասխանաբար թթվային օքսիդների և թթուների հատկությունները։ Քրոմաթթվի աղեր (H 2 CrO 4 ) թթվային միջավայրում վերածվում են երկքրոմատների- երկքրոմաթթվի աղեր (H 2 Cr 2 O 7): Քրոմի միացություններն ունեն բարձր օքսիդացնող հատկություն։

Քրոմի քիմիական հատկությունները աղյուսակներում

Iron Fe- VIII խմբի երկրորդական ենթախմբի տարր և Դ.Ի. Մենդելեևի պարբերական աղյուսակի 4-րդ շրջանը: Երկաթի ատոմները որոշակիորեն տարբերվում են հիմնական ենթախմբերի տարրերի ատոմներից: Ինչպես վայել է 4-րդ շրջանի տարրին, երկաթի ատոմներն ունեն էներգիայի չորս մակարդակ, բայց ոչ թե վերջինն է լցված, այլ նախավերջին՝ միջուկից երրորդը։ Վերջին մակարդակում երկաթի ատոմները պարունակում են երկու էլեկտրոն: Նախավերջին մակարդակում, որը կարող է տեղավորել 18 էլեկտրոն, երկաթի ատոմն ունի 14 էլեկտրոն։ Հետևաբար, երկաթի ատոմներում էլեկտրոնների բաշխումը մակարդակների վրա հետևյալն է. 2e; 8e ; 14e; 2e. Ինչպես բոլոր մետաղները, երկաթի ատոմներն ունեն նվազեցնող հատկություն, քիմիական փոխազդեցությունների ժամանակ վերջին մակարդակից ոչ միայն երկու էլեկտրոն է տալիս, և ստանում է +2 օքսիդացման վիճակ, այլ նաև նախավերջին մակարդակից էլեկտրոն, մինչդեռ ատոմի օքսիդացման աստիճանը բարձրանում է մինչև +3։

Երկաթը պարզ նյութ է

Այն արծաթափայլ փայլուն մետաղ է, որի հալման ջերմաստիճանը 1539 °C է։ Այն շատ պլաստիկ է, հետևաբար հեշտ է մշակել, կեղծել, գլորել, դրոշմել։ Երկաթը ունի մագնիսացման և ապամագնիսացման հատկություն։ Ջերմային և մեխանիկական մեթոդներով կարելի է ավելի մեծ ուժ և կարծրություն տալ: Կան տեխնիկապես մաքուր և քիմիապես մաքուր երկաթ։ Տեխնիկապես մաքուր երկաթը, ըստ էության, ցածր ածխածնային պողպատ է, այն պարունակում է 0,02-0,04% ածխածին և նույնիսկ ավելի քիչ թթվածին, ծծումբ, ազոտ և ֆոսֆոր: Քիմիապես մաքուր երկաթը պարունակում է 0,01%-ից պակաս կեղտեր: Օրինակ՝ թղթի սեղմակներն ու կոճակները պատրաստված են տեխնիկապես մաքուր երկաթից։ Նման երկաթը հեշտությամբ կոռոզիայի է ենթարկվում, մինչդեռ քիմիապես մաքուր երկաթը գրեթե չի ենթարկվում կոռոզիայի։ Ներկայումս երկաթը ժամանակակից տեխնոլոգիաների և գյուղատնտեսական ճարտարագիտության, տրանսպորտի և կապի, տիեզերանավերի և, ընդհանրապես, ողջ ժամանակակից քաղաքակրթության հիմքն է։ Ապրանքների մեծ մասը՝ կարի ասեղից մինչև տիեզերանավ, չի կարող պատրաստվել առանց երկաթի:

Երկաթի քիմիական հատկությունները

Երկաթը կարող է դրսևորել օքսիդացման աստիճաններ +2 և +3, համապատասխանաբար, երկաթը տալիս է երկու շարք միացություններ. Էլեկտրոնների թիվը, որոնցից զիջում է երկաթի ատոմը քիմիական ռեակցիաների ժամանակ, կախված է դրա հետ փոխազդող նյութերի օքսիդացման ունակությունից։

Օրինակ, հալոգենների հետ երկաթը առաջացնում է հալոգենիդներ, որոնցում ունի +3 օքսիդացման աստիճան.

իսկ ծծմբի հետ՝ երկաթ (II) սուլֆիդ.

Տաք երկաթը այրվում է թթվածնի մեջերկաթի կշեռքի ձևավորմամբ.

Բարձր ջերմաստիճաններում (700-900 °C) երկաթ արձագանքում է ջրի գոլորշու հետ:

Էլեկտրաքիմիական լարման շարքում երկաթի դիրքին համապատասխան՝ այն կարող է մետաղները տեղահանել աջից՝ դրանց աղերի ջրային լուծույթներից, օրինակ.

Երկաթը լուծվում է նոսր աղաթթուներում և ծծմբական թթուներում, այսինքն, այն օքսիդացված է ջրածնի իոններով.

Երկաթը լուծվում է նաև նոսր ազոտական ​​թթվի մեջ։, դա արտադրում է երկաթի (III) նիտրատ, ջուր և ազոտական ​​թթվի վերականգնման արտադրանք՝ N 2, NO կամ NH 3 (NH 4 NO 3)՝ կախված թթվի կոնցենտրացիայից։

Երկաթի միացություններ

Բնության մեջ երկաթը կազմում է մի շարք հանքանյութեր։ Սա մագնիսական երկաթի հանքաքար է (մագնետիտ) Fe 3 O 4, կարմիր երկաթի հանքաքար (հեմատիտ) Fe 2 O 3, շագանակագույն երկաթի հանքաքար (լիմոնիտ) 2Fe 2 O 3 3H 2 O: Երկաթի մեկ այլ բնական միացություն երկաթն է կամ ծծումբը, պիրիտը ( պիրիտ) FeS 2, չի ծառայում որպես երկաթի հանքաքար մետաղի արտադրության համար, այլ օգտագործվում է ծծմբաթթվի արտադրության համար:

Երկաթը բնութագրվում է միացությունների երկու շարքով. երկաթ (II) և երկաթ (III) միացություններ:Երկաթի (II) օքսիդ FeO-ն և դրա համապատասխան երկաթի (II) հիդրօքսիդը Fe(OH) 2-ը ստացվում են անուղղակիորեն, մասնավորապես, փոխակերպումների հետևյալ շղթայի միջոցով.

Երկու միացություններն էլ ունեն հստակ հիմնական հատկություններ:

Երկաթի (II) կատիոններ Fe 2 + հեշտությամբ օքսիդացվում է մթնոլորտային թթվածնի միջոցով երկաթի (III) կատիոնների Fe 3 + . Հետևաբար, երկաթի (II) հիդրօքսիդի սպիտակ նստվածքը դառնում է կանաչ, այնուհետև դառնում շագանակագույն՝ վերածվելով երկաթի (III) հիդրօքսիդի.

Երկաթի (III) օքսիդ Fe 2 Օ 3 և համապատասխան երկաթի (III) հիդրօքսիդ Fe(OH) 3-ը նույնպես ստացվում է անուղղակիորեն, օրինակ՝ շղթայի երկայնքով.

Երկաթի աղերից առավել տեխնիկական նշանակություն ունեն սուլֆատները և քլորիդները։

Երկաթի (II) սուլֆատի բյուրեղահիդրատ FeSO 4 7H 2 O, որը հայտնի է որպես երկաթի սուլֆատ, օգտագործվում է բույսերի վնասատուների դեմ պայքարելու, հանքային ներկեր պատրաստելու և այլ նպատակներով: Երկաթի (III) քլորիդ FeCl 3-ը օգտագործվում է որպես գործվածքներ ներկելու ժամանակ: Երկաթի (III) սուլֆատ Fe 2 (SO 4) 3 9H 2 O օգտագործվում է ջրի մաքրման և այլ նպատակներով:

Երկաթի և նրա միացությունների ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները ամփոփված են աղյուսակում.

Երկաթի քիմիական հատկությունները աղյուսակներում

Որակական ռեակցիաներ Fe 2+ և Fe 3+ իոնների նկատմամբ

Երկաթի (II) և (III) միացությունների ճանաչման համար իրականացնել որակական ռեակցիաներ Fe իոնների նկատմամբ 2+ և Ֆե 3+ . Fe 2+ իոնների նկատմամբ որակական ռեակցիան երկաթի (II) աղերի ռեակցիան է K 3 միացության հետ, որը կոչվում է արյան կարմիր աղ: Սա աղերի հատուկ խումբ է, որը կոչվում է բարդ աղեր, որոնց կծանոթանաք ավելի ուշ։ Միևնույն ժամանակ, դուք պետք է հասկանաք, թե ինչպես են այդպիսի աղերը տարանջատվում.

Fe 3+ իոնների ռեագենտը ևս մեկ բարդ միացություն է՝ դեղին արյան աղ՝ K 4, որը լուծույթում տարանջատվում է նույն կերպ.

Եթե ​​Fe 2+ և Fe 3+ իոններ պարունակող լուծույթներ ավելացվում են համապատասխանաբար արյան կարմիր աղի (ռեակտիվ Fe 2+-ի համար) և դեղին արյան աղի (ռեագենտ Fe 3+-ի համար), ապա երկու դեպքում էլ նույն կապույտ նստվածքը նստում է. :

Fe 3+ իոնները հայտնաբերելու համար օգտագործվում է նաև երկաթի (III) աղերի փոխազդեցությունը կալիումի թիոցիանատի KNCS-ի կամ ամոնիումի թիոցիանատի NH 4 NCS-ի հետ։ Այս դեպքում ձևավորվում է վառ գույնի FeNCNS 2+ իոն, որի արդյունքում ամբողջ լուծույթը ձեռք է բերում ինտենսիվ կարմիր գույն.

Լուծելիության աղյուսակ