Прості речовини метали взаємодіють із неметалами. Хімічні властивості металів

Рівняння реакцій відношення металів:

• а) до простих речовин: кисню, водню, галогенів, сірки, азоту, вуглецю;
• б) до складних речовин: води, кислот, лугів, солей.

1. До металів відносяться s-елементи I та II груп, всі s-елементи, р-елементи III групи (крім бору), а також олово та свинець (IV група), вісмут (V група) та полоній (VI група). Метали здебільшого мають на зовнішньому енергетичному рівні 1-3 електрони. У атомів d-елементів усередині періодів зліва направо відбувається заповнення d-підрівнів переднього шару.
2. Хімічні властивості металів обумовлені характерною будовою зовнішніх електронних оболонок.

У межах періоду із збільшенням заряду ядра радіуси атомів при однаковій кількості електронних оболонок зменшуються. Найбільші радіуси мають атоми лужних металів. Чим менший радіус атома, тим більша енергія іонізації, а чим більший радіус атома, тим менша енергія іонізації. Так як атоми металів мають найбільші радіуси атомів, то для них характерні в основному низькі значення енергії іонізації і спорідненості до електрона. Вільні метали виявляють виключно відновлювальні властивості.

3) Метали утворюють оксиди, наприклад:

З воднем реагують тільки лужні та лужноземельні метали, утворюючи гідриди:

Метали реагують з галогенами, утворюючи галогеніди, із сіркою - сульфіди, з азотом - нітриди, з вуглецем - карбіди.

Зі збільшенням значення алгебри стандартного електродного потенціалу металу Е 0 в ряді напруг здатність металу реагувати з водою зменшується. Так, залізо реагує з водою тільки за дуже високої температури:

Метали з позитивним значенням стандартного електродного потенціалу, тобто ті, що стоять після водню в ряді напруги, не реагують з водою.

Характерні реакції металів із кислотами. Метали з негативним значенням Е 0 витісняють водень з розчинів НСl, H 2 S0 4 H 3 P0 4 і т. д.

Метал із меншим значенням Е 0 витісняє метал з більшим значенням Е 0 із розчинів солей:

Найважливіші сполуки кальцію, одержувані у промисловості, їх хімічні властивості та способи одержання.

Оксид кальцію СаО називають негашеним вапном. Його одержують випалом вапняку СаС0 3 --> СаО + СО, при температурі 2000° С. Оксид кальцію має властивості основного оксиду:

а) реагує з водою з виділенням великої кількості теплоти:

СаО + Н 2 0 = Са(ОН) 2 (гашене вапно).

б) реагує з кислотами, утворюючи сіль та воду:

СаО + 2НСl = СаСl 2 + Н 2 О

СаО + 2Н + = Са 2+ + Н 2 О

в) реагує з кислотними оксидами з утворенням солі:

СаО + С02 = СаС03

Гідроксид кальцію Са(ОН) 2 застосовується у вигляді гашеного вапна, вапняного молока та вапняної води.

Вапняне молоко - це завись, утворена при змішуванні надлишку гашеного вапна з водою.

Вапняна вода - прозорий розчин, отриманий при фільтруванні вапняного молока. Використовується у лабораторії для виявлення оксиду вуглецю (IV).

Са(ОН) 2 + СО 2 = СаСО 3 + Н 2 О

При тривалому пропусканні оксиду вуглецю (IV) розчин стає прозорим, так як утворюється кисла сіль, розчинна у воді:

СаС0 3 + С0 2 + Н 2 О = Са(НСО 3) 2

Якщо отриманий прозорий розчин гідрокарбонату кальцію нагріти, то знову відбувається помутніння, оскільки осад СаС0 3 :

Під металами мають на увазі групу елементів, яка представлена ​​у вигляді найпростіших речовин. Вони мають характерні властивості, а саме високу електро- і теплопровідність, позитивний температурний коефіцієнт опору, високу пластичність і металевий блиск.

Зауважимо, що із 118 хімічних елементів, які були відкриті на даний момент, до металів слід відносити:

• серед групи лужноземельних металів 6 елементів;
• серед лужних металів 6 елементів;
• серед перехідних металів 38;
• у групі легких металів 11;
• серед напівметалів 7 елементів,
• 14 серед лантаноїдів та лантан,
• 14 у групі актиноїдів та актиній,
• Поза визначенням знаходяться берилій і магній.

Виходячи з цього, до металів належать 96 елементів. Розглянемо докладніше, із чим реагують метали. Оскільки на зовнішньому електронному рівні у більшості металів знаходиться невелика кількість електронів від 1 до 3-х, то вони в більшості своїх реакцій можуть виступати як відновники (тобто вони віддають свої електрони іншим елементам).

Реакції з найпростішими елементами

• Крім золота та платини, абсолютно всі метали реагують із киснем. Зауважимо також, що реакція за високих температур відбувається зі сріблом, проте оксид срібла(II) при нормальних температурах не утворюється. Залежно від властивостей металу, в результаті реакції з киснем утворюються оксиди, надпероксиди та пероксиди.

Наведемо приклади кожної з хімічної освіти:

1. оксид літію – 4Li+O 2 =2Li 2 O;
2. надпероксид калію - K + O 2 = KO 2;
3. пероксид натрію – 2Na+O 2 =Na 2 O 2 .

Для того щоб отримати оксид з пероксиду, його потрібно відновити тим же металом. Наприклад, Na 2 O 2 +2Na=2Na 2 O. З малоактивними і середніми металами подібна реакція відбуватиметься лише за нагріванні, наприклад: 3Fe+2O 2 =Fe 3 O 4 .

• З азотом метали можуть реагувати тільки з активними металами, проте при кімнатній температурі може взаємодіяти тільки літій, утворюючи при цьому нітриди – 6Li+N 2 =2Li 3 N, проте при нагріванні відбувається така хімічна реакція 2Al+N 2 =2AlN, 3Ca+N 2 = Ca 3 N 2 .
• З сіркою, як і з киснем, реагують абсолютно всі метали, причому винятком є ​​золото і платина. Зауважимо, що залізо може взаємодіяти тільки при нагріванні із сіркою, утворюючи при цьому сульфід: Fe+S=FeS
• Тільки активні метали можуть реагувати з воднем. До них відносяться метали групи IA та IIA, крім берилію. Такі реакції можуть здійснюватись тільки при нагріванні, утворюючи гідриди.

  Оскільки ступінь окислення водню вважається?1, то метали у разі виступають як відновники: 2Na+H 2 =2NaH.

• Реагують із вуглецем також найактивніші метали. Внаслідок цієї реакції утворюються ацетиленіди або метаніди.

Розглянемо які метали реагують з водою і що вони дають в результаті цієї реакції? Ацетилени при взаємодії з водою будуть ацетилен, а метан вийде в результаті реакції води з метанідами. Наведемо приклади даних реакцій:

1. Ацетилен - 2Na + 2C = Na 2 C 2;
2. Метан - Na 2 C 2 +2H 2 O=2NaOH+C 2 H 2 .

Реакція кислот із металами

Метали з кислотами також можуть реагувати по-різному. З усіма кислотами реагують ті метали, які у ряду стоять електрохімічної активності металів до водню.

Наведемо приклад реакції заміщення, що показує, із чим реагують метали. Інакше така реакція називається окислювально-відновною: Mg+2HCl=MgCl 2 +H 2 ^.

Деякі кислоти можуть взаємодіяти з металами, які стоять після водню: Cu+2H 2 SO 4 =CuSO 4 +SO 2 ^+2H 2 O.

Зауважимо, що така розбавлена ​​кислота може реагувати з металом за наведеною класичною схемою: Mg+H 2 SO 4 =MgSO 4 +H 2 ^.

Будова атомів металів визначає як характерні фізичні властивості простих речовин – металів, а й загальні їх хімічні властивості.

При великому різноманітті всі хімічні реакції металів відносяться до окислювально-відновних і можуть бути лише двох типів: з'єднання та заміщення. Метали здатні при хімічних реакціях віддавати електрони, тобто бути відновниками, виявляти в сполуках, що утворилися, тільки позитивний ступінь окислення.

Загалом це можна виразити схемою:
Ме 0 – ne → Me +n,
де Ме – метал – проста речовина, а Ме 0+n – метал хімічний елемент у поєднанні.

Метали здатні віддавати свої валентні електрони атомам неметалів, іонам водню, іонам інших металів, а тому реагуватимуть з неметалами – простими речовинами, водою, кислотами, солями. Однак відновлювальна здатність металів різна. Склад продуктів реакції металів з різними речовинами залежить і від окисної здатності речовин та умов, за яких протікає реакція.

За високих температур більшість металів згоряє в кисні:

2Mg + O 2 = 2MgO

Не окислюються в цих умовах лише золото, срібло, платина та деякі інші метали.

З галогенами багато металів реагують без нагрівання. Наприклад, порошок алюмінію при змішуванні з бромом спалахує:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

При взаємодії металів із водою у деяких випадках утворюються гідроксиди. Дуже активно за звичайних умов взаємодіють із водою лужні метали, а також кальцій, стронцій, барій. Схема цієї реакції у вигляді виглядає так:

Ме + HOH → Me(OH) n + H 2

Інші метали реагують з водою під час нагрівання: магній при її кипінні, залізо в парах води при червоному кипінні. У таких випадках виходять оксиди металів.

Якщо метал реагує з кислотою, то він входить до складу солі, що утворюється. Коли метал взаємодіє з розчинами кислоти, він може окислюватися іонами водню, що є в цьому розчині. Скорочене іонне рівняння у загальному вигляді можна записати так:

Me + nH + → Me n + + H 2

Більш сильними окислювальними властивостями, ніж іони водню, мають аніони таких кисневмісних кислот, як, наприклад, концентрована сірчана і азотна. Тому з цими кислотами реагують ті метали, які не здатні окислюватися іонами водню, наприклад, мідь та срібло.

При взаємодії металів із солями відбувається реакція заміщення: електрони від атомів заміщуючого – більш активного металу переходять до іонів заміщуваного – менш активного металу. Тобто мережа відбувається заміщення металу металом в солях. Дані реакції не оборотні: якщо метал А витісняє метал з розчину солей, то метал не витіснятиме метал А з розчину солей.

У порядку зменшення хімічної активності, що виявляється в реакціях витіснення металів один одного з водних розчинів їх солей, метали розташовуються в електрохімічному ряду напруг (активності) металів:

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

Метали, розташовані в цьому ряду лівіше, активніші і здатні витісняти наступні за ними метали з розчинів солей.

У електрохімічний ряд напруг металів включений водень, як єдиний неметал, що розділяє з металами загальну властивість утворювати позитивно заряджені іони. Тому водень заміщає деякі метали у їх солях і може заміщатися багатьма металами в кислотах, наприклад:

Zn + 2 HCl = ZnCl 2 + H 2 + Q

Метали, які у електрохімічному ряду напруг до водню, витісняють його з розчинів багатьох кислот (соляної, сірчаної та інших.), проте наступні його, наприклад, мідь не витісняють.

blog.сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.

Відновлювальні властивості- це основні хімічні характеристики, характерні всім металів. Вони проявляються у взаємодії з найрізноманітнішими окислювачами, зокрема з окислювачами з довкілля. Загалом взаємодія металу з окислювачами можна виразити схемою:

Ме + Окислювач" Me(+Х),

Де (+Х) – це позитивний ступінь окислення Ме.

Приклади окиснення металів.

Fe + O 2 → Fe(+3) 4Fe + 3O 2 = 2 Fe 2 O 3

Ti + I 2 → Ti(+4) Ti + 2I 2 = TiI 4

Zn + H + → Zn(+2) Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2

Перший матеріал, який навчилися використовувати люди для своїх потреб – це камінь. Однак пізніше, коли людині стало відомо про властивості металів, камінь відійшов далеко назад. Саме ці речовини та їх сплави стали найважливішим та головним матеріалом у руках людей. У тому числі виготовлялися предмети побуту, знаряддя праці, будувалися приміщення. Тому в цій статті ми розглянемо, що ж являють собою метали, загальна характеристика, властивості та застосування яких так актуально до сьогодні. Адже буквально одразу за кам'яним віком пішла ціла плеяда металевих: мідний, бронзовий та залізний.

Метали: загальна характеристика

Що ж поєднує всіх представників цих простих речовин? Звичайно, це будова їх кристалічних ґрат, типи хімічних зв'язків та особливості електронної будови атома. Адже звідси й характерні фізичні властивості, що лежать в основі використання цих матеріалів людиною.

Насамперед, розглянемо метали як хімічні елементи періодичної системи. У ній вони розташовуються досить вільно, займаючи 95 осередків з відомих на сьогоднішній день 115. Є кілька особливостей їх розташування в загальній системі:

• Утворюють головні підгрупи I та II груп, а також III, починаючи з алюмінію.
• Усі побічні підгрупи складаються лише з металів.
• Вони розташовуються нижче від умовної діагоналі від бору до астату.

Спираючись на такі дані, легко простежити, що неметали зібрані у верхній правій частині системи, а решта решти належить розглядуваним нами елементам.

Усі вони мають кілька особливостей електронної будови атома:

Загальна характеристика металів та неметалів дозволяє виявити закономірності у їх будові. Так, кристалічні грати перших - металеві, особливі. У вузлах її знаходяться відразу кілька типів частинок:

• іони;
• атоми;
• електрони.

Усередині накопичується загальна хмара, яка називається електронним газом, яка і пояснює всі фізичні властивості цих речовин. Тип хімічного зв'язку в металах однойменний із нею.

Фізичні властивості

Існує низка параметрів, які поєднують усі метали. Загальна характеристика їх за фізичними властивостями має такий вигляд.

Перелічені параметри - це і є загальна характеристика металів, тобто все те, що їх поєднує в велике сімейство. Проте слід розуміти, що з будь-якого правила є винятки. Тим більше, що елементів такого роду занадто багато. Тому всередині сімейства також є свої підрозділи на різні групи, які ми розглянемо нижче і для яких вкажемо характерні особливості.

Хімічні властивості

З погляду науки хімії, всі метали – це відновники. Причому дуже сильні. Чим менше електронів на зовнішньому рівні і чим більший атомний радіус, тим сильніший метал за вказаним параметром.

В результаті цього метали здатні реагувати з:

Це лише загальний огляд хімічних властивостей. Адже кожної групи елементів вони суто індивідуальні.

Лужноземельні метали

Загальна характеристика лужноземельних металів:

Таким чином, лужноземельні метали – це поширені елементи s-родини, що виявляють високу хімічну активність і є сильними відновниками та важливими учасниками біологічних процесів в організмі.

Лужні метали

Загальна характеристика починається з їхньої назви. Його вони отримали за здатність розчинятися у воді, формуючи луги – їдкі гідроксиди. Реакції з водою дуже бурхливі, іноді із запаленням. У вільному вигляді в природі дані речовини не зустрічаються, тому що їхня хімічна активність занадто висока. Вони реагують із повітрям, парами води, неметалами, кислотами, оксидами та солями, тобто практично з усім.

Це їх електронним будовою. На зовнішньому рівні лише один електрон, який вони легко віддають. Це найсильніші відновники, саме тому для їх отримання у чистому вигляді знадобився досить тривалий час. Вперше це було зроблено Гемфрі Деві вже у XVIII столітті шляхом електролізу гідроксиду натрію. Наразі всіх представників цієї групи добувають саме таким методом.

Загальна характеристика лужних металів полягає ще й у тому, що вони становлять першу групу головної підгрупи періодичної системи. Усі вони - важливі елементи, що утворюють багато цінних природних сполук, що використовуються людиною.

Загальна характеристика металів d- та f-сімейств

До цієї групи елементів відносяться всі ті, ступінь окислення яких може змінюватись. Це означає, що в залежності від умов метал може виступати в ролі і окислювача, і відновника. Такі елементи мають велику здатність вступати в реакції. Серед них велика кількість амфотерних речовин.

Загальна назва всіх цих атомів – перехідні елементи. Вони отримали його за те, що за властивостями, що виявляються, дійсно стоять як би посередині, між типовими металами s-родини і неметалами р-родини.

Загальна характеристика перехідних металів має на увазі позначення подібних їх властивостей. Вони такі:

• велика кількість електронів на зовнішньому рівні;
• великий атомний радіус;
• кілька ступенів окиснення (від +3 до +7);
• знаходяться на d-або f-підрівні;
• утворюють 4-6 великих періодів системи.

Як прості речовини метали цієї групи дуже міцні, тягучі та ковкі, тому мають велике промислове значення.

Побічні підгрупи періодичної системи

Загальна характеристика металів побічних підгруп повністю збігається з такою у перехідних. І це не дивно, адже, по суті, це зовсім те саме. Просто побічні підгрупи системи утворені саме представниками d- та f-родин, тобто перехідними металами. Тому можна сказати, що дані поняття – синоніми.

Найактивніші та найважливіші з них – перший ряд із 10 представників від скандію до цинку. Всі вони мають важливе промислове значення і часто використовуються людиною, особливо для виплавки.

Сплави

Загальна характеристика металів та сплавів дозволяє зрозуміти, де і як можна використовувати ці речовини. Такі сполуки в останні десятки років зазнали великих перетворень, адже відкриваються і синтезуються нові добавки для поліпшення їх якості.

Найбільш відомими сплавами на сьогоднішній день є:

• латунь;
• дюраль;
• чавун;
• сталь;
• бронза;
• переможе;
• ніхром та інші.

Що таке метал? Це суміш металів, що отримується при плавці останніх у спеціальних пічних пристроях. Це робиться для того, щоб отримати продукт, що перевершує за властивостями чисті речовини, що його утворюють.

Порівняння властивостей металів та неметалів

Якщо говорити про загальні властивості, то характеристика металів і неметалів буде відрізнятися одним дуже істотних пунктом: для останніх не можна виділити подібних рис, тому що вони дуже відрізняються за властивостями, що виявляються як фізичним, так і хімічним.

Тому для неметалів створити подібну характеристику не можна. Можна лише окремо розглянути представників кожної групи та описати їх властивості.