Головна » Кашель » У хімічних реакціях прості речовини виявляють метали. Загальна характеристика металів

У хімічних реакціях прості речовини виявляють метали. Загальна характеристика металів

Метали займають у періодичній таблиці лівий нижній кут. Метали відносяться до сімейств s-елементів, d-елементів, f-елементів та частково – р-елементів.

Найбільш типовим властивістю металів є їхня здатність віддавати електрони і переходити в позитивно заряджені іони. Причому метали можуть виявляти лише позитивний ступінь окиснення.

Ме - ne = Me n +

1. Взаємодія металів із неметалами.

а ) Взаємодія металів із воднем .

З воднем безпосередньо реагують лужні та лужноземельні метали, утворюючи гідриди.

Наприклад:

Ca + H 2 = CaH 2

Утворюються нестехіометричні сполуки з іонною кристалічною структурою.

б) Взаємодія металів із киснем.

Усі метали крім Au, Ag, Pt окислюються киснем повітря.

Приклад:

2Na + O 2 = Na 2 O 2 (пероксид)

4K + O 2 = 2K 2 O

2Mg + O 2 = 2MgO

2Cu + O 2 = 2CuO

в) Взаємодія металів із галогенами.

Усі метали реагують із галогенами з утворенням галогенідів.

Приклад:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

В основному це іонні сполуки: MeHal n

г) Взаємодія металів із азотом .

З азотом взаємодіють лужні та лужноземельні метали.

Приклад:

3 Ca + N 2 = Ca 3 N 2

Mg + N 2 = Mg 3 N 2 – нітрид.

д) Взаємодія металів із вуглецем .

З'єднання металів та вуглецю - карбіди. Вони утворюються при взаємодії розплавів із вуглецем. Активні метали утворюють з вуглецем стехіометричні сполуки:

4Al + 3C = Al 4 C 3

Метали – d-елементи утворюють сполуки нестехіометричного складу типу твердих розчинів: WC, ZnC, TiC – використовуються для отримання надтвердих сталей.

2. Взаємодія металів із водою.

З водою реагують метали, які мають негативніший потенціал, ніж окислювально-відновний потенціал води.

Активні метали більш активно реагують із водою, розкладаючи воду із водню.

Na + 2H 2 O = H 2 + 2NaOH

Менш активні метали повільно розкладають воду і процес гальмується через утворення нерозчинних речовин.

3. Взаємодія металів із розчинами солей.

Така реакція можлива, якщо реагує метал активніше, ніж що міститься в солі:

Zn + CuSO 4 = Cu 0 ↓ + ZnSO 4

0,76 B. = + 0,34 B.

Метал, що має більш негативний або менш позитивний стандартний електродний потенціал, витісняє інший метал з розчину його солі.

4. Взаємодія металів із розчинами лугів.

З лугами можуть взаємодіяти метали, що дають амфотерні гідрооксиди або володіють високими ступенями окиснення в присутності сильних окисників. При взаємодії металів із розчинами лугів, окислювачем є вода.

Приклад:

Zn + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2

1 Zn 0 + 4OH - - 2e = 2-окислення

Zn 0 – відновник

1 2H 2 O + 2e = H 2 + 2OH - відновлення

H 2 O - окисник

Zn + 4OH - + 2H 2 O = 2- + 2OH - + H 2

Метали, що володіють високими ступенями окиснення, можуть взаємодіяти з лугами при сплавленні:

4Nb +5O 2 +12KOH = 4K 3 NbO 4 + 6H 2 O

5. Взаємодія металів із кислотами.

Це складні реакції, продукти взаємодії залежать від активності металу, від виду та концентрації кислоти та від температури.

За активністю метали умовно поділяються на активні, середньої активності та малоактивні.

Кислоти умовно поділяються на 2 групи:

I група - кислоти, що мають невисоку окисну здатність: HCl, HI, HBr, H 2 SO 4(розб.) , H 3 PO 4 , H 2 S, окислювач тут H + . При взаємодії з металами виділяється кисень (H2). З кислотами першої групи реагують метали, що мають негативний електродний потенціал.

II група - кислоти, що мають високу окисну здатність: H 2 SO 4(конц.) , HNO 3(розб.) , HNO 3(конц.) . У цих кислотах окислювачами є аніони кислоти: . Продукти відновлення аніону можуть бути різноманітними і залежать від активності металу.

H 2 S - з активними металами

H 2 SO 4 +6е S 0 ↓ - з металами середньої активності

SO 2 - з малоактивними металами

NH 3 (NH 4 NO 3)- з активними металами

HNO 3 +4,5e N 2 O, N 2 - з металами середньої активності

NO - з малоактивними металами

HNO 3(конц.) - NO 2 - з металами будь-якої активності.

Якщо метали мають змінну валентність, то з кислотами I групи метали набувають нижчого позитивного ступеня окислення: Fe → Fe 2+ , Cr → Cr 2+ . При взаємодії з кислотами II групи - ступінь окиснення +3: Fe → Fe 3+ , Cr → Cr 3+ , у своїй будь-коли виділяється водень.

Деякі метали (Fe, Cr, Al, Ti, Ni та ін.) у розчинах сильних кислот, окислюючись, покриваються щільною оксидною плівкою, яка захищає метал від подальшого розчинення (пасивація), але при нагріванні оксидна плівка розчиняється, і реакція йде.

Малорозчинні метали, що мають позитивний електродний потенціал, можуть розчинятися в кислотах I групи, у присутності сильних окислювачів.

За своєю хімічною активністю метали дуже відрізняються. Про хімічну активність металу можна судити з його положенню в .

Найактивніші метали розташовані на початку цього ряду (ліворуч), найменші активні - наприкінці (праворуч).
Реакції із простими речовинами. Метали входять у реакції з неметалами із заснуванням бінарних сполук. Умови перебігу реакцій, котрий іноді їх продукти сильно різняться для різних металів.
Так, наприклад, лужні метали активно реагують з киснем (у тому числі у складі повітря) при кімнатній температурі з утворенням оксидів та пероксидів

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

Метали середньої активності реагують із киснем при нагріванні. При цьому утворюються оксиди:

2Mg + O2 = t2MgO.

Малоактивні метали (наприклад, золото, платина) з киснем не реагують і тому повітря практично не змінюють свого блиску.
Більшість металів при нагріванні з порошком сірки утворюють відповідні сульфіди:

Реакції із складними речовинами. З металами реагують сполуки всіх класів - оксиди (у тому числі вода), кислоти, основи та солі.
Активні метали бурхливо взаємодіють з водою за кімнатної температури:

2Li + 2H 2 O = 2LiOH + H 2;
Ba + 2H2O = Ba(OH)2+H2.

Поверхня таких металів, як, наприклад, магній та алюміній, захищена щільною плівкою відповідного оксиду. Це перешкоджає перебігу реакції з водою. Однак якщо цю плівку видалити або порушити її цілісність, ці метали також активно вступають у реакцію. Наприклад, порошкоподібний магній реагує з гарячою водою:

Mg + 2H 2 O = 100 °C Mg(OH) 2 + H 2 .

При підвищеній температуріз водою вступають у реакцію і менш активні метали: Zn, Fe, Mil та ін. При цьому утворюються відповідні оксиди. Наприклад, при пропущенні водяної пари над розпеченими залізними стружками протікає реакція:

3Fe + 4H 2 O = t Fe 3 O 4 + 4H2.

Метали, що стоять у активності до водню, реагують з кислотами (крім HNO 3) з утворенням солей і водню. Активні метали (К, Na, Са, Mg) реагують із розчинами кислот дуже бурхливо (з великою швидкістю):

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

Малоактивні метали часто практично не розчиняються у кислотах. Це зумовлено утворенням на поверхні плівки нерозчинної солі. Наприклад, свинець, що стоїть у активності до водню, практично не розчиняється в розведеній сірчаній і соляній кислотах внаслідок утворення на його поверхні плівки нерозчинних солей (PbSO 4 і PbCl 2).

Вам необхідно ввімкнути JavaScript, щоб проголосувати

Будова атомів металів визначає не лише характерні Фізичні властивостіпростих речовин – металів, а й загальні їх Хімічні властивості.

При великому різноманітті всі хімічні реакції металів відносяться до окисно-відновних і можуть бути лише двох типів: з'єднання та заміщення. Метали здатні при хімічних реакціях віддавати електрони, тобто бути відновниками, виявляти в з'єднаннях, 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. Проте відновлювальна здатність металів різна. Склад продуктів реакції металів з різними речовинами залежить і від окисної здатності речовин та умов, за яких протікає реакція.

При високих температурахбільшість металів згоряє в кисні:

2Mg + O 2 = 2MgO

Не окислюються в цих умовах тільки 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, і навіть 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 цих випадках утворюються 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 окисними 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 → → Pt → Au

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

У електрохімічний ряд напруг металів включений водень як єдиний неметал, що розділяє з металами загальна властивість- утворювати позитивно заряджені іони. Тому водень заміщає деякі метали в їх солях і сам 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.

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

За високих температур більшість металів згоряє в кисні:

2Mg + O 2 = 2MgO

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

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

Ме + HOH → Me(OH) n + H 2

Me + nH + → Me n + + H 2

Li → Rb → K → Ba → Sr → Ca → Na → Mg → Al → Mn → Zn → Cr → → Fe → Cd → Co → Ni → Sn → Pb → → Pt → Au

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 в їх солях і сам може заміщатися багатьма металами в кислотах, наприклад:

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

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

ВЗАЄМОДІЯ МЕТАЛІВ З НЕМЕТАЛАМИ

Неметали виявляють окисні властивості у реакціях з металами, приймаючи від них електрони та відновлюючись.

Взаємодія з галогенами

Галогени (F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 ) є сильними окислювачами, тому з ними взаємодіють усі метали за звичайних умов:

2 Me + n Hal 2 → 2 MeHal n

Продуктом такої реакції є сіль – галогенід металу ( MeF n -фторид, MeCl n -хлорид, MeBr n -бромід, MeI n -іодид). При взаємодії з металом галоген відновлюється до нижчого ступеня окиснення (-1), аnодно ступеня окиснення металу.

Швидкість реакції залежить від хімічної активності металу та галогену. Окисна активність галогенів знижується по групі зверху вниз (від F до I).

Взаємодія з киснем

Киснем окислюються майже всі метали (крім Ag, Au, Pt ), при цьому відбувається утворення оксидів Me 2 O n.

Активні метали легко за звичайних умов взаємодіють із киснем повітря.

2 Mg + O 2 → 2 MgO (зі спалахом)

Метали середньої активності також реагують з киснем за нормальної температури. Але швидкість такої реакції суттєво нижча, ніж за участю активних металів.

Малоактивні метали окислюються киснем при нагріванні (горіння у кисні).

Оксиди металів за хімічними властивостями можна поділити на три групи:

1. Основні оксиди ( Na 2 O , CaO , Fe II O , Mn II O , Cu I O та ін) утворені металами в низьких ступенях окиснення (+1, +2, як правило, нижче +4). Основні оксиди взаємодіють з кислотними оксидами та кислотами з утворенням солей:

CaO + CO 2 → CaCO 3

CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

2. Кислотні оксиди ( Cr VI O 3 , Fe VI O 3 , Mn VI O 3 , Mn 2 VII O 7 та ін) утворені металами у високих ступенях окиснення (як правило, вище +4). Кислотні оксиди взаємодіють з основними оксидами та основами з утворенням солей:

FeO 3 + K 2 O → K 2 FeO 4

CrO 3 + 2KOH → K 2 CrO 4 + H 2 O

3. Амфотерні оксиди ( BeO , Al 2 O 3 , ZnO , SnO , MnO 2 , Cr 2 O 3 , PbO , PbO 2 та ін) мають двоїсту природу і можуть взаємодіяти як з кислотами, так і з основами:

Cr 2 O 3 + 3H 2 SO 4 → Cr 2 (SO 4) + 3H 2 O

Cr 2 O 3 + 6NaOH → 2Na 3

Взаємодія із сіркою

З сіркою взаємодіють усі метали (крім Au ), утворюючи солі – сульфіди Me 2 S n . У цьому сірка відновлюється до ступеня окислення «-2». Платина ( Pt ) взаємодіє із сіркою лише у дрібнороздробленому стані. Лужні метали, а також Ca та Mg реагують із сіркою при нагріванні з вибухом. Zn , Al (у порошку) та Mg у реакції з сіркою дають спалах. У напрямку зліва направо в ряду активності швидкість взаємодії металів із сіркою зменшується.

Взаємодія з воднем

З воднем деякі активні метали утворюють сполуки – гідриди:

2 Na + H 2 → 2 NaH

У цих сполуках водень перебуває у рідкісному йому ступеня окислення «-1».

Є.А. Нуднова, М.В. Андрюхова

У хімічних реакціях прості речовини виявляють метали. Загальна характеристика металів

1. Взаємодія металів із неметалами.

2. Взаємодія металів із водою.

3. Взаємодія металів із розчинами солей.

4. Взаємодія металів із розчинами лугів.

5. Взаємодія металів із кислотами.

Популярне