Metalo reakcijų lentelė. Cheminės metalų savybės

Yra metalų technologinės, fizinės, mechaninės ir cheminės savybės. Fizinės savybės apima spalvą ir elektrinį laidumą. Šios grupės charakteristikos taip pat apima metalo šilumos laidumą, lydumą ir tankį.

Mechaninės charakteristikos apima plastiškumą, elastingumą, kietumą, stiprumą ir kietumą.

Cheminės savybės metalai apima atsparumą korozijai, tirpumą ir oksidaciją.

Tokios charakteristikos kaip sklandumas, kietumas, suvirinamumas ir kaliumas yra technologinės.

Fizinės savybės

1. Spalva. Metalai nepraleidžia šviesos per save, tai yra yra nepermatomi. Atsispindėjusioje šviesoje kiekvienas elementas turi savo atspalvį – spalvą. Tarp techninių metalų spalvą turi tik varis ir jo lydiniai. Likusiems elementams būdingas atspalvis nuo sidabro baltos iki plieno pilkos spalvos.
2. Lydomumas. Ši charakteristika rodo elemento gebėjimą transformuotis į skystą būseną iš kietos būsenos veikiant temperatūrai. Atsižvelgiama į lydomumą svarbiausias turtas metalai Kaitinimo proceso metu visi metalai iš kietos būsenos pereina į skystą. Kai išlydyta medžiaga atšaldoma, vyksta atvirkštinis perėjimas - iš skystos būsenos į kietą.
3. Elektrinis laidumas. Ši charakteristika rodo laisvųjų elektronų gebėjimą perduoti elektrą. Metalinių kūnų elektrinis laidumas yra tūkstančius kartų didesnis nei nemetalinių kūnų. Kylant temperatūrai elektros laidumas mažėja, o temperatūrai mažėjant – atitinkamai didėja. Reikėtų pažymėti, kad lydinių elektrinis laidumas visada bus mažesnis nei bet kurio lydinį sudarančio metalo.
4. Magnetinės savybės. Akivaizdu, kad magnetiniai (feromagnetiniai) elementai apima tik kobaltą, nikelį, geležį ir daugybę jų lydinių. Tačiau kaitinamos iki tam tikros temperatūros šios medžiagos praranda magnetiškumą. Tam tikri geležies lydiniai kambario temperatūroje nėra feromagnetiniai.
5. Šilumos laidumas. Ši charakteristika rodo, kad šiluma gali pereiti į mažiau šildomą kūną iš labiau šildomo kūno be matomo jį sudarančių dalelių judėjimo. Aukštas lygisšilumos laidumas leidžia tolygiai ir greitai įkaitinti ir atvėsinti metalus. Tarp techninių elementų varis turi aukščiausią rodiklį.

Ypatingą vietą chemijoje užima metalai. Atitinkamų charakteristikų buvimas leidžia naudoti tam tikrą medžiagą tam tikroje srityje.

Metalų cheminės savybės

1. Atsparumas korozijai. Korozija yra medžiagos sunaikinimas dėl elektrocheminės ar cheminės sąveikos su aplinką. Dažniausias pavyzdys yra geležies rūdijimas. Atsparumas korozijai yra viena iš svarbiausių daugelio metalų natūralių savybių. Šiuo atžvilgiu tokios medžiagos kaip sidabras, auksas ir platina vadinamos kilniosiomis. Nikelis pasižymi dideliu atsparumu korozijai, o kitos spalvotosios medžiagos sunaikinamos greičiau ir smarkiau nei spalvotosios.
2. Oksiduojamumas. Ši charakteristika rodo elemento gebėjimą reaguoti su O2, veikiant oksiduojantiems agentams.
3. Tirpumas. Metalai, kurių tirpumas skystoje būsenoje yra neribotas, sukietėję gali sudaryti kietus tirpalus. Šiuose sprendimuose vieno komponento atomai į kitą komponentą įjungiami tik tam tikrose ribose.

Pažymėtina, kad fizinės ir cheminės metalų savybės yra viena iš pagrindinių šių elementų charakteristikų.

CHEMINĖS METALŲ SAVYBĖS

Pagal savo chemines savybes metalai skirstomi į:

1 ) Aktyvus (šarminiai ir šarminių žemių metalai, Mg, Al, Zn ir kt.)

2) Metalaividutinis aktyvumas (Fe, Cr, Mn ir kt.) ;

3 ) Mažai aktyvus (Cu, Ag)

4) Taurieji metalai – Au, Pt, Pd ir kt.

Reakcijų metu yra tik reduktorius. Metalo atomai lengvai atiduoda elektronus iš išorinio (o kai kurie iš išorinio) elektronų sluoksnio, virsdami teigiamais jonais. Galimos Me oksidacijos būsenos Žemiausia 0,+1,+2,+3 Aukščiausia +4,+5,+6,+7,+8

1. SĄVEIKA SU NEMETALAIS

1. SU VANDENILIU

Kaitinant reaguoja IA ir IIA grupių metalai, išskyrus berilį. Susidaro kietų nestabilių medžiagų hidridai, kiti metalai nereaguoja.

2K + H₂ = 2KH (kalio hidridas)

Ca + H₂ = CaH₂

2. SU DEGUONINIU

Visi metalai, išskyrus auksą ir platiną, reaguoja. Reakcija su sidabru įvyksta, kai aukšta temperatūra, tačiau sidabro(II) oksidas praktiškai nesusidaro, nes yra termiškai nestabilus. Šarminiai metalai prie normaliomis sąlygomis sudaryti oksidus, peroksidus, superoksidus (ličio oksidas, natrio peroksidas, kalis, cezis, rubidžio superoksidas

4Li + O2 = 2Li2O (oksidas)

2Na + O2 = Na2O2 (peroksidas)

K+O2=KO2 (superoksidas)

Likę pagrindinių pogrupių metalai normaliomis sąlygomis sudaro oksidus, kurių oksidacijos laipsnis yra lygus grupės skaičiui 2Ca+O2=2CaO

2Ca+O2=2CaO

Antrinių pogrupių metalai normaliomis sąlygomis sudaro oksidus, o kaitinant – oksidus įvairaus laipsnio oksidacija ir geležies nuosėdos Fe3O4 (Fe⁺²O∙Fe2⁺³O3)

3Fe + 2O2 = Fe3O4

4Cu + O2 = 2Cu₂⁺¹O (raudona) 2Cu + O2 = 2Cu⁺²O (juoda);

2Zn + O₂ = ZnO 4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

3. SU HALOGENU

halogenidai (fluoridai, chloridai, bromidai, jodidai). Šarminės medžiagos normaliomis sąlygomis užsidega su F, Cl, Br:

2Na + Cl2 = 2NaCl (chloridas)

Įprastomis sąlygomis šarminės žemės ir aliuminis reaguoja:

SUa+Cl2=SUaCl2

2Al+3Cl2 = 2AlCl3

Šoninių pogrupių metalai su pakilusios temperatūros

Cu + Cl2 = Cu⁺²Cl2 Zn + Cl2 = ZnCl2

2Fe + 3С12 = 2Fe⁺³Cl3 geležies chloridas (+3) 2Cr + 3Br2 = 2Cr⁺³Br3

2Cu + I₂ = 2Cu⁺¹I(nėra vario jodido (+2)!)

4. SĄVEIKA SU SIERA

kaitinant, net su šarminiais metalais, gyvsidabriu normaliomis sąlygomis. Visi metalai, išskyrus auksą ir platiną, reaguoja

Supilka – sulfidai: 2K + S = K2S 2Li + S = Li2S (sulfidas)

SUa+S=SUaS(sulfidas) 2Al+3S = Al2S3 Cu + S = Cu⁺²S (juodas)

Zn + S = ZnS 2Cr + 3S = Cr2⁺³S3 Fe + S = Fe⁺²S

5. SĄVEIKA SU FOSFORU IR AZOTU

atsiranda kaitinant (išimtis: litis su azotu normaliomis sąlygomis):

su fosforu – fosfidais: 3Ca + 2 P=Ca3P2,

Su azotu - nitridai 6Li + N2 = 3Li2N (ličio nitridas) (n.s.) 3Mg + N2 = Mg3N2 (magnio nitridas) 2Al + N2 = 2A1N 2Cr + N2 = 2CrN 3Fe + N2¯2N₂

6. SĄVEIKA SU ANGLIA IR SILICIU

atsiranda kaitinant:

Karbidai susidaro su anglimi.Su anglimi reaguoja tik patys aktyviausi metalai. Iš šarminių metalų karbidai sudaro litį ir natrį; kalis, rubidis, cezis nesąveikauja su anglimi:

2Li + 2C = Li2C2, Ca + 2C = CaC2

Metalai – d-elementai su anglimi sudaro nestechiometrinės sudėties junginius, tokius kaip kietieji tirpalai: WC, ZnC, TiC – naudojami itin kietiems plienams gaminti.

su siliciu – silicidai: 4Cs + Si = Cs4Si,

7. METALŲ SĄVEIKA SU VANDENIU:

Metalai, esantys prieš vandenilį elektrocheminės įtampos serijoje, reaguoja su vandeniu.Šarmų ir šarminių žemių metalai reaguoja su vandeniu nekaitindami, susidaro tirpūs hidroksidai (šarmai) ir vandenilis, aliuminis (sunaikinus oksido plėvelę – amalgiacija), magnis kaitinant, susidaro netirpios bazės ir vandenilis .

2Na + 2HOH = 2NaOH + H2
SUa + 2HOH = Ca(OH)2 + H2

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2

Kiti metalai reaguoja su vandeniu tik karštoje būsenoje, sudarydami oksidus (geležies ir geležies nuosėdas)

Zn + H2O = ZnO + H2 3Fe + 4HOH = Fe3O4 + 4H2 2Cr + 3H2O = Cr2O3 + 3H2

8 SU DEGUONINIU IR VANDENIU

Geležis ir chromas ore, esant drėgmei, lengvai oksiduojasi (rūdija)

4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3

4Cr + 3O2 + 6H2O = 4Cr(OH)3

9. METALŲ SĄVEIKA SU OKSIDAIS

Metalai (Al, Mg, Ca), aukštoje temperatūroje redukuoja nemetalus arba mažiau aktyvius metalus iš jų oksidų → nemetaliniai arba mažai aktyvūs metalai ir oksidai (kalcio termija, magnio termija, aliuminotermija)

2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3 ZCa + Cr₂O₃ = ZCaO + 2Cr (800 °C) 8Al+3Fe3O4 = 4Al2O3+9Fe (termitas) 2Mg + CO2 = 2MgO + C MgO + N2O = Zn + Cu + Cu + Mg + 2NO = 2CuO + N2 3Zn + SO2 = ZnS + 2ZnO

10. SU OKSIDAIS

Metalai geležis ir chromas reaguoja su oksidais, sumažindami oksidacijos būseną

Cr + Cr2⁺³O3 = 3Cr⁺²O Fe+ Fe2⁺³O3 = 3Fe⁺²O

11. METALŲ SĄVEIKA SU ŠARMAIS

Su šarmais sąveikauja tik tie metalai, kurių oksidai ir hidroksidai pasižymi amfoterinėmis savybėmis (Zn, Al, Cr(III), Fe(III) ir kt. LYDYMAS → metalo druska + vandenilis).

2NaOH + Zn → Na2ZnO2 + H2 (natrio cinkatas)

2Al + 2(NaOH H2O) = 2NaAlO2 + 3H2
SPRENDIMAS → kompleksinė metalo druska + vandenilis.

2NaOH + Zn0 + 2H2O = Na2 + H2 (natrio tetrahidroksicinkatas) 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2

12. SĄVEIKA SU RŪGŠTIMIS (IŠSKYRUS HNO3 ir H2SO4 (konc.)

Metalai, esantys į kairę nuo vandenilio elektrocheminės įtampos serijoje, išstumia jį iš praskiestų rūgščių → druskos ir vandenilio

Prisiminti! Sąveikaujant su metalais azoto rūgštis niekada neišskiria vandenilio.

Mg + 2HC1 = MgCl2 + H2
Al + 2HC1 = Al⁺3Сl3 + H2

13. REAKCIJOS SU DRUSKA

Aktyvūs metalai išstumia mažiau aktyvius metalus iš druskų. Atsigavimas po sprendimų:

CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu

FeSO4 + Cu =REAKCIJOSNE

Mg + CuCl2(pp) = MgCl2 +SUu

Metalų atgavimas iš išlydytų druskų

3Na+ AlCl3 = 3NaCl + Al

TiCl2 + 2Mg = MgCl2 + Ti

B grupės metalai reaguoja su druskomis, sumažindami oksidacijos būseną

2Fe⁺³Cl3 + Fe = 3Fe⁺²Cl2

Metalai užima apatinį kairįjį periodinės lentelės kampą. Metalai priklauso s elementų, d elementų, f elementų ir iš dalies p elementų šeimoms.

Būdingiausia metalų savybė yra jų gebėjimas atiduoti elektronus ir tapti teigiamai įkrautais jonais. Be to, metalai gali turėti tik teigiamą oksidacijos būseną.

Aš - ne = Me n +

1. Metalų sąveika su nemetalais.

A ) Metalų sąveika su vandeniliu.

Šarminiai ir šarminių žemių metalai tiesiogiai reaguoja su vandeniliu, sudarydami hidridus.

Pavyzdžiui:

Ca + H 2 = CaH 2

Susidaro nestechiometriniai junginiai su jonine kristaline struktūra.

b) Metalų sąveika su deguonimi.

Visi metalai, išskyrus Au, Ag, Pt, yra oksiduojami atmosferos deguonimi.

Pavyzdys:

2Na + O 2 = Na 2 O 2 (peroksidas)

4K + O 2 = 2K 2 O

2Mg + O2 = 2MgO

2Cu + O 2 = 2CuO

c) Metalų sąveika su halogenais.

Visi metalai reaguoja su halogenais, sudarydami halogenidus.

Pavyzdys:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

Tai daugiausia joniniai junginiai: MeHal n

d) Metalų sąveika su azotu.

Šarminiai ir šarminių žemių metalai sąveikauja su azotu.

Pavyzdys:

3Ca + N2 = Ca3N2

Mg + N 2 = Mg 3 N 2 - nitridas.

e) Metalų sąveika su anglimi.

Metalų ir anglies junginiai – karbidai. Jie susidaro lydalams sąveikaujant su anglimi. Aktyvieji metalai sudaro stechiometrinius junginius su anglimi:

4Al + 3C = Al 4 C 3

Metalai – d-elementai sudaro nestechiometrinės sudėties junginius, tokius kaip kietieji tirpalai: WC, ZnC, TiC – naudojami ypač kietiems plienams gaminti.

2. Metalų sąveika su vandeniu.

Metalai, kurių potencialas yra didesnis nei vandens redokso potencialas, reaguoja su vandeniu.

Aktyvūs metalai aktyviau reaguoja su vandeniu, skaidydami vandenį ir išskirdami vandenilį.

Na + 2H2O = H2 + 2NaOH

Mažiau aktyvūs metalai lėtai skaido vandenį ir procesas sulėtėja dėl netirpių medžiagų susidarymo.

3. Metalų sąveika su druskų tirpalais.

Ši reakcija įmanoma, jei reaguojantis metalas yra aktyvesnis nei esantis druskoje:

Zn + CuSO 4 = Cu 0 ↓ + ZnSO 4

0,76 V, = + 0,34 V.

Metalas, kurio standartinis elektrodo potencialas yra daugiau neigiamas ar mažiau teigiamas, išstumia kitą metalą iš savo druskos tirpalo.

4. Metalų sąveika su šarmų tirpalais.

Metalai, kurie gamina amfoterinius hidroksidus arba turi aukšti laipsniai oksidacija esant stiprioms oksiduojančioms medžiagoms. Kai metalai sąveikauja su šarmų tirpalais, oksidatorius yra vanduo.

Pavyzdys:

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

1 Zn 0 + 4OH - - 2e = 2- oksidacija

Zn 0 – reduktorius

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

H 2 O - oksidatorius

Zn + 4OH - + 2H 2 O = 2- + 2OH - + H2

Metalai, turintys didelę oksidacijos būseną, lydymosi metu gali sąveikauti su šarmais:

4Nb +5O2 +12KOH = 4K3NbO4 + 6H2O

5. Metalų sąveika su rūgštimis.

Tai sudėtingos reakcijos, reakcijos produktai priklauso nuo metalo aktyvumo, rūgšties tipo ir koncentracijos bei temperatūros.

Pagal aktyvumą metalai sutartinai skirstomi į aktyvius, vidutinio aktyvumo ir mažo aktyvumo.

Rūgštys paprastai skirstomos į 2 grupes:

I grupė - rūgštys su mažu oksidaciniu gebėjimu: HCl, HI, HBr, H 2 SO 4 (praskiestas), H 3 PO 4, H 2 S, oksidatorius čia yra H +. Sąveikaujant su metalais išsiskiria deguonis (H 2 ). Metalai, turintys neigiamą elektrodo potencialą, reaguoja su pirmosios grupės rūgštimis.

II grupė – rūgštys, pasižyminčios dideliu oksidaciniu gebėjimu: H 2 SO 4 (konc.), HNO 3 (praskiestas), HNO 3 (konc.). Šiose rūgštyse oksidatoriai yra rūgščių anijonai: . Anijonų redukcijos produktai gali būti labai įvairūs ir priklausyti nuo metalo aktyvumo.

H 2 S – su aktyviais metalais

H 2 SO 4 +6е S 0 ↓ - su vidutinio aktyvumo metalais

SO 2 – su mažai aktyviais metalais

NH 3 (NH 4 NO 3) – su aktyviais metalais

HNO 3 +4,5e N 2 O, N 2 - vidutinio aktyvumo metalai

NE – su mažai aktyviais metalais

HNO 3 (konc.) - NO 2 - su bet kokio aktyvumo metalais.

Jei metalai turi kintamą valentingumą, tai su I grupės rūgštimis metalai įgauna žemesnę teigiamą oksidacijos būseną: Fe → Fe 2+, Cr → Cr 2+. Sąveikaujant su II grupės rūgštimis, oksidacijos būsena yra +3: Fe → Fe 3+, Cr → Cr 3+, o vandenilis niekada neišsiskiria.

Kai kurie metalai (Fe, Cr, Al, Ti, Ni ir kt.) stiprių rūgščių tirpaluose oksiduodami pasidengia tankia oksido plėvele, kuri apsaugo metalą nuo tolesnio tirpimo (pasyvavimo), tačiau kaitinant oksidas. plėvelė ištirpsta ir reakcija vyksta.

Mažai tirpūs metalai, turintys teigiamą elektrodo potencialą, gali ištirpti I grupės rūgštyse esant stiprioms oksiduojančioms medžiagoms.

IIA grupėje yra tik metalai – Be (berilis), Mg (magnis), Ca (kalcis), Sr (stroncis), Ba (baris) ir Ra (radis). Pirmojo šios grupės atstovo – berilio – cheminės savybės labiausiai skiriasi nuo kitų šios grupės elementų cheminių savybių. Jo cheminės savybės daugeliu atžvilgių yra net panašesnės į aliuminį nei kitų IIA grupės metalų (vadinamasis „įstrižainės panašumas“). Magnis savo cheminėmis savybėmis taip pat ryškiai skiriasi nuo Ca, Sr, Ba ir Ra, bet vis tiek turi daug panašesnių cheminių savybių nei su beriliu. Dėl didelio kalcio, stroncio, bario ir radžio cheminių savybių panašumo jie yra sujungti į vieną šeimą, vadinamą šarminių žemių metalai.

Visi IIA grupės elementai priklauso s-elementai, t.y. yra visi jų valentiniai elektronai s- žemesnio lygio Taigi visų šios grupės cheminių elementų išorinio elektroninio sluoksnio elektroninė konfigūracija turi formą ns 2 , Kur n– laikotarpio, kuriame yra elementas, numeris.

Dėl IIA grupės metalų elektroninės sandaros ypatumų šie elementai, be nulio, gali turėti tik vieną vienintelę oksidacijos būseną, lygią +2. Paprastos medžiagos, sudarytos iš IIA grupės elementų, dalyvaujančios bet kurioje cheminės reakcijos gali tik oksiduotis, t.y. paaukoti elektronus:

Aš 0 – 2e — → Aš +2

Kalcis, stroncis, baris ir radis pasižymi itin dideliu cheminiu reaktyvumu. Jų suformuotos paprastos medžiagos yra labai stiprios reduktorius. Magnis taip pat yra stiprus reduktorius. Metalų redukcijos aktyvumas paklūsta bendriesiems periodinio D.I. įstatymo dėsniams. Mendelejevas ir didėja pogrupiu žemyn.

Sąveika su paprastomis medžiagomis

su deguonimi

Be šildymo berilis ir magnis nereaguoja nei su atmosferos deguonimi, nei su grynas deguonis dėl to, kad jie yra padengti plonomis apsauginėmis plėvelėmis, kurias sudaro atitinkamai BeO ir MgO oksidai. Jų saugojimui nereikia jokių specialių apsaugos nuo oro ir drėgmės būdų, kitaip nei šarminių žemių metalų, kurie laikomi po jiems inertiško skysčio, dažniausiai žibalo, sluoksniu.

Be, Mg, Ca, Sr, deginant deguonyje, susidaro oksidai, kurių sudėtis yra MeO, o Ba - bario oksido (BaO) ir bario peroksido (BaO 2) mišinys:

2Mg + O2 = 2MgO

2Ca + O2 = 2CaO

2Ba + O 2 = 2BaO

Ba + O 2 = BaO 2

Pažymėtina, kad šarminių žemių metalams ir magniui degant ore, taip pat įvyksta šalutinė šių metalų reakcija su oro azotu, dėl kurios, be metalų junginių su deguonimi, atsiranda nitridai, kurių bendra formulė Me 3 N. Taip pat susidaro 2.

su halogenais

Berilis su halogenais reaguoja tik esant aukštai temperatūrai, o kiti IIA grupės metalai - jau kambario temperatūroje:

Mg + I 2 = MgI 2 – Magnio jodidas

Ca + Br 2 = CaBr 2 – kalcio bromidas

Ba + Cl 2 = BaCl 2 – bario chloridas

su IV–VI grupių nemetalais

Visi IIA grupės metalai kaitinami reaguoja su visais IV–VI grupių nemetalais, tačiau priklausomai nuo metalo padėties grupėje ir nemetalų aktyvumo, tai būtina. įvairaus laipsniošildymas Kadangi berilis yra chemiškai inertiškiausias tarp visų IIA grupės metalų, vykstant jo reakcijai su nemetalais, reikia daug naudoti. O aukštesnė temperatūra.

Reikėtų pažymėti, kad metalams reaguojant su anglimi, gali susidaryti karbidai skirtingo pobūdžio. Yra karbidų, kurie priklauso metanidams ir paprastai laikomi metano dariniais, kuriuose visi vandenilio atomai pakeisti metalu. Juose, kaip ir metane, yra -4 oksidacijos būsenos anglies, o kai jos hidrolizuojamos arba sąveikauja su neoksiduojančiomis rūgštimis, vienas iš produktų yra metanas. Taip pat yra ir kito tipo karbidai – acetilenidai, kuriuose yra C 2 2- jonų, kurie iš tikrųjų yra acetileno molekulės fragmentas. Karbidai, tokie kaip acetilenidai, hidrolizės arba sąveikos su neoksiduojančiomis rūgštimis metu sudaro acetileną kaip vieną iš reakcijos produktų. Karbido tipas – metanidas arba acetilenidas – gaunamas tam tikram metalui reaguojant su anglimi, priklauso nuo metalo katijono dydžio. Kai metalo jonai turi mažą spindulį, metanidai paprastai susidaro su didesniais jonais didelis dydis– acetilenidai. Antrosios grupės metalų atveju metanidas gaunamas beriliui sąveikaujant su anglimi:

Likę II A grupės metalai su anglimi sudaro acetilenidus:

Su siliciu IIA grupės metalai sudaro silicidus - Me 2 Si tipo junginius, su azotu - nitridus (Me 3 N 2), su fosforu - fosfidus (Me 3 P 2):

su vandeniliu

Visi šarminių žemių metalai kaitinant reaguoja su vandeniliu. Kad magnis reaguotų su vandeniliu, vien kaitinimo, kaip ir šarminių žemės metalų atveju, neužtenka, be aukštos temperatūros reikia ir aukštas kraujo spaudimas vandenilis. Berilis jokiomis sąlygomis nereaguoja su vandeniliu.

Sąveika su sudėtingomis medžiagomis

su vandeniu

Visi šarminių žemių metalai aktyviai reaguoja su vandeniu, sudarydami šarmus (tirpius metalų hidroksidus) ir vandenilį. Magnis su vandeniu reaguoja tik verdamas dėl to, kad kaitinant vandenyje ištirpsta apsauginė oksido plėvelė MgO. Berilio atveju apsauginė oksido plėvelė yra labai atspari: vanduo su ja nereaguoja nei verdant, nei net esant raudonai karštai temperatūrai:

su neoksiduojančiomis rūgštimis

Visi II grupės pagrindinio pogrupio metalai reaguoja su neoksiduojančiomis rūgštimis, nes jie yra aktyvumo eilutėje į kairę nuo vandenilio. Tokiu atveju susidaro atitinkamos rūgšties ir vandenilio druska. Reakcijų pavyzdžiai:

Be + H 2 SO 4 (praskiestas) = ​​BeSO 4 + H 2

Mg + 2HBr = MgBr 2 + H2

Ca + 2CH 3 COOH = (CH 3 COO) 2 Ca + H 2

su oksiduojančiomis rūgštimis

− praskiesta azoto rūgštis

Visi IIA grupės metalai reaguoja su praskiesta azoto rūgštimi. Šiuo atveju redukcijos produktai vietoj vandenilio (kaip neoksiduojančių rūgščių atveju) yra azoto oksidai, daugiausia azoto oksidas (I) (N 2 O), o labai praskiestos azoto rūgšties atveju – amonis. nitratas (NH 4 NO 3):

4Ca + 10HNO3 ( razb .) = 4Ca(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O

4Mg + 10HNO3 (labai neryškus)= 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

− koncentruota azoto rūgštis

Koncentruota azoto rūgštis įprastoje (arba žemoje) temperatūroje pasyvina berilį, t.y. su juo nereaguoja. Verdant reakcija yra įmanoma ir vyksta daugiausia pagal lygtį:

Magnis ir šarminiai žemės metalai reaguoja su koncentruota azoto rūgštimi, sudarydami platų spektrą įvairių gaminių azoto atkūrimas.

− koncentruota sieros rūgštis

Berilis pasyvinamas koncentruota sieros rūgštimi, t.y. su ja nereaguoja normaliomis sąlygomis tačiau reakcija vyksta verdant ir susidaro berilio sulfatas, sieros dioksidas ir vanduo:

Be + 2H 2 SO 4 → BeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Barį taip pat pasyvuoja koncentruota sieros rūgštis, nes susidaro netirpus bario sulfatas, tačiau kaitinant su juo reaguoja; bario sulfatas ištirpsta kaitinant koncentruotoje sieros rūgštyje, nes jis virsta bario vandenilio sulfatu.

Likę pagrindinės IIA grupės metalai reaguoja su koncentruota sieros rūgštimi bet kokiomis sąlygomis, taip pat ir šaltyje. Atsižvelgiant į metalo aktyvumą, reakcijos temperatūrą ir rūgšties koncentraciją, sieros kiekis gali redukuotis iki SO 2, H 2 S ir S:

Mg + H2SO4 ( konc. .) = MgSO 4 + SO 2 + H 2 O

3Mg + 4H2SO4 ( konc. .) = 3MgSO 4 + S↓ + 4H 2 O

4Ca + 5H2SO4 ( konc. .) = 4CaSO4 +H2S + 4H2O

su šarmais

Magnis ir šarminiai žemės metalai nesąveikauja su šarmais, o berilis susiliejimo metu lengvai reaguoja tiek su šarmų tirpalais, tiek su bevandeniais šarmais. Be to, kai reakcija vyksta vandeniniame tirpale, reakcijoje dalyvauja ir vanduo, o produktai yra šarminių arba šarminių žemės metalų tetrahidroksoberilatai ir vandenilio dujos:

Be + 2KOH + 2H 2 O = H2 + K 2 - kalio tetrahidroksoberiliatas

Vykdant reakciją su kietu šarmu lydymosi metu susidaro šarminių arba šarminių žemės metalų ir vandenilio berilatai

Be + 2KOH = H 2 + K 2 BeO 2 - kalio berilatas

su oksidais

Šarminių žemių metalai, taip pat magnis, kaitinant gali redukuoti mažiau aktyvius metalus ir kai kuriuos nemetalus iš jų oksidų, pavyzdžiui:

Metalų redukavimo iš jų oksidų magniu metodas vadinamas magniu.

Metalo atomų struktūra lemia ne tik charakteristiką fizines savybes paprastos medžiagos – metalai, bet ir jų bendrosios cheminės savybės.

Esant didelei įvairovei, visos cheminės metalų reakcijos yra redoksinės ir gali būti tik dviejų tipų: kombinuotos ir pakaitinės. Metalai gali paaukoti elektronus cheminių reakcijų metu, tai yra, yra reduktoriai ir susidarančių junginių oksidacijos būsena yra tik teigiama.

IN bendras vaizdas tai galima išreikšti diagrama:
Aš 0 – ne → Aš +n,
kur Me yra metalas - paprasta medžiaga, o Me 0+n yra metalas cheminis elementas ryšium.

Metalai gali atiduoti savo valentinius elektronus nemetalų atomams, vandenilio jonams ir kitų metalų jonams, todėl reaguos su nemetalais – paprastomis medžiagomis, vandeniu, rūgštimis, druskomis. Tačiau metalų redukcinis gebėjimas skiriasi. Metalų reakcijos su įvairiomis medžiagomis produktų sudėtis priklauso nuo medžiagų oksidacinio gebėjimo ir reakcijos vykstančių sąlygų.

Aukštoje temperatūroje dauguma metalų dega deguonimi:

2Mg + O2 = 2MgO

Tokiomis sąlygomis nesioksiduoja tik auksas, sidabras, platina ir kai kurie kiti metalai.

Daugelis metalų reaguoja su halogenais nekaitindami. Pavyzdžiui, aliuminio milteliai, sumaišyti su bromu, užsidega:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

Kai metalai sąveikauja su vandeniu, kai kuriais atvejais susidaro hidroksidai. Įprastomis sąlygomis šarminiai metalai, taip pat kalcis, stroncis ir baris, labai aktyviai sąveikauja su vandeniu. Bendra šios reakcijos schema atrodo taip:

Me + HOH → Me(OH) n + H 2

Kiti metalai reaguoja su vandeniu kaitinant: magnis, kai jis verda, geležis vandens garuose, kai verda raudonai. Tokiais atvejais gaunami metalų oksidai.

Jei metalas reaguoja su rūgštimi, jis yra susidariusios druskos dalis. Kai metalas sąveikauja su rūgšties tirpalais, jį gali oksiduoti tirpale esantys vandenilio jonai. Sutrumpintą joninę lygtį bendra forma galima parašyti taip:

Me + nH + → Me n + + H 2

Deguonies turinčių rūgščių, tokių kaip koncentruota sieros ir azoto, anijonai pasižymi stipresnėmis oksidacinėmis savybėmis nei vandenilio jonai. Todėl su šiomis rūgštimis reaguoja tie metalai, kurių negali oksiduoti vandenilio jonai, pavyzdžiui, varis ir sidabras.

Kai metalai sąveikauja su druskomis, vyksta pakeitimo reakcija: elektronai iš pakeičiančių atomų – ​​daugiau aktyvus metalas pereiti prie pakeisto - mažiau aktyvaus metalo jonų. Tada tinklelis metalą pakeičia metalu druskose. Šios reakcijos nėra grįžtamos: jei metalas A išstumia metalą B iš druskos tirpalo, tai metalas B neišstums metalo A iš druskos tirpalo.

Mažėjančia tvarka cheminis aktyvumas, pasireiškiantis metalų, išstumiančių vienas kitą, reakcijose vandeniniai tirpalai jų druskos, metalai yra elektrocheminėse metalų įtampų (veiklių) serijose:

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

Metalai, esantys kairėje šioje eilutėje, yra aktyvesni ir gali išstumti šiuos metalus iš druskos tirpalų.

Vandenilis įtrauktas į metalų elektrocheminės įtampos seriją kaip vienintelis nemetalas, kuris dalijasi su metalais bendroji nuosavybė- formuoja teigiamo krūvio jonus. Todėl vandenilis pakeičia kai kuriuos metalus jų druskose ir pats gali būti pakeistas daugeliu metalų rūgštyse, pavyzdžiui:

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

Metalai, esantys prieš vandenilį elektrocheminėje įtampos serijoje, išstumia jį iš daugelio rūgščių (vandenilio chlorido, sieros ir kt.) tirpalų, tačiau visi po jo esantys, pavyzdžiui, varis, jo neišstumia.

blog.site, kopijuojant visą medžiagą ar jos dalį, būtina nuoroda į pirminį šaltinį.