Reakcijske enačbe razmerja kovin:
- a) na preproste snovi: kisik, vodik, halogeni, žveplo, dušik, ogljik;
- b) na kompleksne snovi: voda, kisline, alkalije, soli.
- Kovine vključujejo s-elemente skupin I in II, vse s-elemente, p-elemente skupine III (razen bora), pa tudi kositer in svinec (skupina IV), bizmut (skupina V) in polonij (skupina VI). Večina kovin ima 1-3 elektrone na svoji zunanji energijski ravni. Za atome d-elementov so znotraj periode d-podnivoji predzunanje plasti zapolnjeni od leve proti desni.
- Kemijske lastnosti kovin so določene z značilno strukturo njihovih zunanjih elektronskih lupin.
V obdobju, ko se jedrski naboj poveča, se polmeri atomov z enakim številom elektronskih lupin zmanjšajo. Atomi alkalijskih kovin imajo največje radije. Manjši kot je polmer atoma, večja je ionizacijska energija, večji kot je polmer atoma, manjša je ionizacijska energija. Ker imajo kovinski atomi največje atomske radije, so zanje značilne predvsem nizke vrednosti ionizacijske energije in afinitete do elektronov. Proste kovine imajo izključno redukcijske lastnosti.
3) Kovine tvorijo okside, na primer:
Samo alkalijske in zemeljskoalkalijske kovine reagirajo z vodikom in tvorijo hidride:
Kovine reagirajo s halogeni, tvorijo halogenide, z žveplom - sulfide, z dušikom - nitride, z ogljikom - karbide.
S povečanjem algebraične vrednosti standardnega elektrodnega potenciala kovine E 0 v napetostnem nizu se sposobnost kovine, da reagira z vodo, zmanjša. Tako železo reagira z vodo le pri zelo visokih temperaturah:
Kovine s pozitivnim standardnim elektrodnim potencialom, torej tiste, ki stojijo za vodikom v napetostnem nizu, ne reagirajo z vodo.
Značilne so reakcije kovin s kislinami. Kovine z negativno vrednostjo E0 izpodrivajo vodik iz raztopin HCl, H2S04, H3P04 itd.
Kovina z nižjo vrednostjo E0 izpodriva kovino z višjo vrednostjo E0 iz raztopin soli:
Najpomembnejše industrijsko pridobljene kalcijeve spojine, njihove kemijske lastnosti in načini pridobivanja.
Kalcijev oksid CaO se imenuje živo apno. Pridobiva se z žganjem apnenca CaC0 3 --> CaO + CO, pri temperaturi 2000° C. Kalcijev oksid ima lastnosti bazičnega oksida:
a) reagira z vodo in pri tem sprosti veliko toplote:
CaO + H 2 0 = Ca (OH) 2 (gašeno apno).
b) reagira s kislinami in tvori sol in vodo:
CaO + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O
CaO + 2H + = Ca 2+ + H 2 O
c) reagira s kislinskimi oksidi in tvori sol:
CaO + C0 2 = CaC0 3
Kalcijev hidroksid Ca(OH) 2 uporabljamo v obliki gašenega apna, apnenega mleka in apnene vode.
Apneno mleko je gošča, ki nastane z mešanjem odvečnega gašenega apna z vodo.
Apnena voda je bistra raztopina, ki jo dobimo s filtriranjem apnenega mleka. Uporablja se v laboratoriju za odkrivanje ogljikovega (IV) monoksida.
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O
Pri daljšem prehodu ogljikovega monoksida (IV) raztopina postane prozorna, saj nastane kisla sol, topna v vodi:
CaC0 3 + C0 2 + H 2 O = Ca(HCO 3 ) 2
Če nastalo prozorno raztopino kalcijevega bikarbonata segrejemo, se ponovno pojavi motnost, saj se oborina CaC0 3 obori:
Kemijske lastnosti kovin: interakcija s kisikom, halogeni, žveplom in odnos do vode, kislin, soli.
Kemične lastnosti kovin so določene s sposobnostjo njihovih atomov, da zlahka oddajo elektrone z zunanje energetske ravni in se spremenijo v pozitivno nabite ione. Tako se pri kemijskih reakcijah kovine izkažejo kot energijski reducenti. To je njihova glavna skupna kemična lastnost.
Sposobnost oddajanja elektronov se razlikuje med atomi posameznih kovinskih elementov. Lažje ko kovina odda svoje elektrone, bolj je aktivna in močneje reagira z drugimi snovmi. Na podlagi raziskav so bile vse kovine razvrščene po padajoči aktivnosti. To serijo je prvi predlagal izjemen znanstvenik N. N. Beketov. Ta vrsta aktivnosti kovin se imenuje tudi vrsta odmika kovin ali elektrokemična serija kovinskih napetosti. Videti je takole:
Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H2, Cu, Hg, Ag, Pt, Au
S pomočjo te serije lahko ugotovite, katera kovina je aktivna v drugi. Ta serija vsebuje vodik, ki ni kovina. Njegove vidne lastnosti so vzete za primerjavo kot nekakšna ničla.
Kovine imajo lastnosti reduktivnih sredstev, reagirajo z različnimi oksidanti, predvsem z nekovinami. Kovine reagirajo s kisikom v normalnih pogojih ali pri segrevanju, da tvorijo okside, na primer:
2Mg0 + O02 = 2Mg+2O-2
Pri tej reakciji se atomi magnezija oksidirajo, atomi kisika pa reducirajo. Plemenite kovine na koncu niza reagirajo s kisikom. Aktivno se pojavljajo reakcije s halogeni, na primer zgorevanje bakra v kloru:
Cu0 + Cl02 = Cu+2Cl-2
Reakcije z žveplom se najpogosteje pojavijo pri segrevanju, na primer:
Fe0 + S0 = Fe+2S-2
Aktivne kovine v vrsti aktivnosti kovin v Mg reagirajo z vodo in tvorijo alkalije in vodik:
2Na0 + 2H+2O → 2Na+OH + H02
Srednje aktivne kovine od Al do H2 reagirajo z vodo pod težjimi pogoji in tvorijo okside in vodik:
Pb0 + H+2O Kemijske lastnosti kovin: interakcija s kisikom Pb+2O + H02.
Sposobnost kovine, da reagira s kislinami in solmi v raztopini, je odvisna tudi od njenega položaja v vrsti izpodrivnih kovin. Kovine v izpodrivajoči vrsti kovin levo od vodika običajno izpodrivajo (reducirajo) vodik iz razredčenih kislin, medtem ko ga kovine, ki se nahajajo desno od vodika, ne izpodrivajo. Tako cink in magnezij reagirata s kislinskimi raztopinami, pri čemer se sproščata vodik in tvorita soli, baker pa ne reagira.
Mg0 + 2H+Cl → Mg+2Cl2 + H02
Zn0 + H+2SO4 → Zn+2SO4 + H02.
Kovinski atomi v teh reakcijah so redukcijska sredstva, vodikovi ioni pa oksidanti.
Kovine reagirajo s solmi v vodnih raztopinah. Aktivne kovine izpodrivajo manj aktivne kovine iz sestave soli. To je mogoče določiti s serijo aktivnosti kovin. Produkta reakcije sta nova sol in nova kovina. Torej, če železno ploščo potopimo v raztopino bakrovega (II) sulfata, se čez nekaj časa na njej sprosti baker v obliki rdečega premaza:
Fe0 + Cu+2SO4 → Fe+2SO4 + Cu0.
Če pa srebrno ploščo potopimo v raztopino bakrovega (II) sulfata, potem ne bo prišlo do reakcije:
Ag + CuSO4 ≠ .
Za izvedbo takšnih reakcij ne morete uporabiti preveč aktivnih kovin (od litija do natrija), ki lahko reagirajo z vodo.
Zato so kovine sposobne reagirati z nekovinami, vodo, kislinami in solmi. V vseh teh primerih so kovine oksidirane in redukcijske snovi. Za napovedovanje poteka kemijskih reakcij, ki vključujejo kovine, je treba uporabiti serijo izpodrivanja kovin.
Kovine zavzemajo spodnji levi kot periodnega sistema. Kovine spadajo v družine s-elementov, d-elementov, f-elementov in delno p-elementov.
Najbolj značilna lastnost kovin je njihova sposobnost oddajanja elektronov in pretvorbe v pozitivno nabite ione. Poleg tega lahko kovine kažejo samo pozitivno oksidacijsko stanje.
Jaz - ne = Jaz n +
1. Interakcija kovin z nekovinami.
A ) Interakcija kovin z vodikom.
Alkalijske in zemeljskoalkalijske kovine reagirajo neposredno z vodikom in tvorijo hidride.
Na primer:
Ca + H 2 = CaH 2
Nastanejo nestehiometrične spojine z ionsko kristalno strukturo.
b) Medsebojno delovanje kovin s kisikom.
Vse kovine razen Au, Ag, Pt oksidirajo s kisikom v atmosferi.
primer:
2Na + O 2 = Na 2 O 2 (peroksid)
4K + O 2 = 2K 2 O
2Mg + O2 = 2MgO
2Cu + O 2 = 2CuO
c) Interakcija kovin s halogeni.
Vse kovine reagirajo s halogeni in tvorijo halogenide.
primer:
2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3
To so predvsem ionske spojine: MeHal n
d) Medsebojno delovanje kovin z dušikom.
Alkalijske in zemeljskoalkalijske kovine medsebojno delujejo z dušikom.
Primer:
3Ca + N2 = Ca3N2
Mg + N 2 = Mg 3 N 2 - nitrid.
e) Interakcija kovin z ogljikom.
Spojine kovin in ogljika - karbidi. Nastanejo pri interakciji talin z ogljikom. Aktivne kovine tvorijo stehiometrične spojine z ogljikom:
4Al + 3C = Al 4 C 3
Kovine - d-elementi tvorijo spojine nestehiometrične sestave, kot so trdne raztopine: WC, ZnC, TiC - se uporabljajo za proizvodnjo supertrdnih jekel.
2. Interakcija kovin z vodo.
Kovine, ki imajo večji negativni potencial od redoks potenciala vode, reagirajo z vodo.
Aktivne kovine bolj aktivno reagirajo z vodo, razgrajujejo vodo in sproščajo vodik.
Na + 2H2O = H2 + 2NaOH
Manj aktivne kovine počasi razgrajujejo vodo, proces pa je upočasnjen zaradi nastajanja netopnih snovi.
3. Interakcija kovin z raztopinami soli.
Ta reakcija je možna, če je kovina, ki reagira, bolj aktivna kot tista v soli:
Zn + CuSO 4 = Cu 0 ↓ + ZnSO 4
0,76 V., = + 0,34 V.
Kovina z bolj negativnim ali manj pozitivnim standardnim potencialom elektrode izpodrine drugo kovino iz raztopine njene soli.
4. Interakcija kovin z raztopinami alkalij.
Kovine, ki proizvajajo amfoterne hidrokside ali imajo visoko stopnjo oksidacije v prisotnosti močnih oksidantov, lahko reagirajo z alkalijami. Ko kovine medsebojno delujejo z raztopinami alkalij, je oksidant voda.
Primer:
Zn + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2
1 Zn 0 + 4OH - - 2e = 2- oksidacija
Zn 0 - redukcijsko sredstvo
1 2H 2 O + 2e = H 2 + 2OH - redukcija
H 2 O - oksidant
Zn + 4OH - + 2H 2 O = 2- + 2OH - + H 2
Kovine z visoko stopnjo oksidacije lahko med fuzijo medsebojno delujejo z alkalijami:
4Nb +5O 2 +12KOH = 4K 3 NbO 4 + 6H 2 O
5. Interakcija kovin s kislinami.
To so kompleksne reakcije, produkti reakcije so odvisni od aktivnosti kovine, vrste in koncentracije kisline ter temperature.
Glede na aktivnost kovine konvencionalno delimo na aktivne, srednje aktivne in nizko aktivne.
Kisline so običajno razdeljene v 2 skupini:
Skupina I - kisline z nizko oksidacijsko sposobnostjo: HCl, HI, HBr, H 2 SO 4 (razredčena), H 3 PO 4, H 2 S, oksidant tukaj je H +. Pri interakciji s kovinami se sprosti kisik (H 2 ). Kovine z negativnim potencialom elektrode reagirajo s kislinami prve skupine.
Skupina II - kisline z visoko oksidacijsko sposobnostjo: H 2 SO 4 (konc.), HNO 3 (razredčena), HNO 3 (konc.). V teh kislinah so oksidanti kislinski anioni: . Produkti anionske redukcije so lahko zelo raznoliki in odvisni od aktivnosti kovine.
H 2 S - z aktivnimi kovinami
H 2 SO 4 +6е S 0 ↓ - s kovinami srednje aktivnosti
SO 2 - z nizko aktivnimi kovinami
NH 3 (NH 4 NO 3) - z aktivnimi kovinami
HNO 3 +4,5e N 2 O, N 2 - s srednje aktivnimi kovinami
NE - z nizko aktivnimi kovinami
HNO 3 (konc.) - NO 2 - s kovinami katere koli aktivnosti.
Če imajo kovine spremenljivo valenco, potem s kislinami skupine I kovine pridobijo nižje pozitivno oksidacijsko stanje: Fe → Fe 2+, Cr → Cr 2+. Pri interakciji s kislinami skupine II je oksidacijsko stanje +3: Fe → Fe 3+, Cr → Cr 3+ in vodik se nikoli ne sprosti.
Nekatere kovine (Fe, Cr, Al, Ti, Ni itd.) V raztopinah močnih kislin se pri oksidaciji prekrijejo z gostim oksidnim filmom, ki ščiti kovino pred nadaljnjim raztapljanjem (pasivacijo), pri segrevanju pa oksid film se raztopi in reakcija se nadaljuje.
Rahlo topne kovine s pozitivnim elektrodnim potencialom se lahko raztopijo v kislinah I. skupine v prisotnosti močnih oksidantov.
Znano je, da lahko vse enostavne snovi razdelimo na enostavne snovi – kovine in enostavne snovi – nekovine.
KOVINE, kot jih je definiral M.V. Lomonosov, so »lahka telesa, ki jih je mogoče kovati«. To so običajno voljni, sijoči materiali z visoko toplotno in električno prevodnostjo. Te fizikalne in številne kemijske lastnosti kovin so povezane s sposobnostjo njihovih atomov, da PREDAJO elektrone.
NEKOVINE, nasprotno, lahko v kemijskih procesih dodajajo elektrone. Večina nekovin ima nasprotne lastnosti kot kovine: ne svetijo, ne prevajajo elektrike in niso kovane. Biti nasprotje Kovine in nekovine po svojih lastnostih zlahka reagirajo med seboj.
Ta del samouka je namenjen kratkemu pregledu lastnosti kovin in nekovin. Pri opisovanju lastnosti elementov je priporočljivo upoštevati naslednjo logično shemo:
1. Najprej opišite strukturo atoma (navedite porazdelitev valenčnih elektronov), sklepajte, ali ta element spada med kovine ali nekovine, določite njegova valenčna stanja (oksidacijska stanja) - glejte lekcijo 3;
2. Nato opiši lastnosti enostavne snovi s sestavljanjem reakcijskih enačb
- s kisikom;
- z vodikom;
- s kovinami (za nekovine) ali z nekovinami (za kovine);
- z vodo;
- s kislinami ali alkalijami (če je mogoče);
- z raztopinami soli;
3. Nato morate opisati lastnosti najpomembnejših spojin (vodikove spojine, oksidi, hidroksidi, soli). V tem primeru morate najprej določiti naravo (kislo ali bazično) dane spojine in nato, ob upoštevanju lastnosti spojin tega razreda, sestaviti potrebne reakcijske enačbe;
4. In končno je treba opisati kvalitativne reakcije na katione (anione), ki vsebujejo ta element, metode za pridobivanje preproste snovi in najpomembnejših spojin tega kemičnega elementa ter navesti praktično uporabo preučevanih snovi tega elementa.
Torej, če ugotovite, da je oksid kisel, potem bo reagiral z vodo, bazičnimi oksidi, bazami (glej lekcijo 2.1) in bo ustrezal kislemu hidroksidu (kislini). Ko opisujete lastnosti te kisline, je koristno pogledati tudi ustrezen razdelek: lekcija 2.2.
Kovine so enostavne snovi, katerih atomi lahko le daj proč elektroni. Ta značilnost kovin je posledica dejstva, da so ti atomi na zunanji ravni nekaj nahajajo se elektroni (najpogosteje od 1 do 3) ali zunanji elektroni daleč od jedra. Manj kot je elektronov na zunanji ravni atoma in dlje kot so od jedra, bolj je kovina aktivna (bolj izrazite so njene kovinske lastnosti).
Naloga 8.1. Katera kovina je bolj aktivna:
Poimenujte kemijske elemente A, B, C, D.
Kovine in nekovine v Mendelejevem periodnem sistemu kemijskih elementov (PSM) so ločene s črto, narisano od bora do astatina. Nad to črto v glavne podskupine so nekovine(glej lekcijo 3). Preostali kemični elementi so kovine.
Naloga 8.2. Kateri od naslednjih elementov so kovine: silicij, svinec, antimon, arzen, selen, krom, polonij?
vprašanje. Kako naj si razložimo dejstvo, da je silicij nekovina, svinec pa kovina, čeprav imata enako število zunanjih elektronov?
Bistvena značilnost kovinskih atomov je njihov velik radij in prisotnost valenčnih elektronov, ki so šibko vezani na jedro. Za take atome je ionizacijska energija* majhna.
* IONIZACIJA ENERGIJE enako delu, porabljenem za odstranitev enega zunanjega elektrona iz atoma (per ionizacija atom) v svojem osnovnem energijskem stanju.
Nekateri valenčni elektroni kovin, ki se ločijo od atomov, postanejo "svobodni". »Prosti« elektroni se zlahka premikajo med atomi in kovinskimi ioni v kristalu ter tvorijo »elektronski plin« (slika 28).
V naslednjem časovnem trenutku lahko katerega koli od "prostih" elektronov pritegne kateri koli kation in kateri koli kovinski atom lahko odda elektron in se spremeni v ion (ti procesi so prikazani na sliki 28 s pikčastimi črtami).
Tako je notranja struktura kovine podobna plastni torti, kjer se pozitivno nabite "plasti" kovinskih atomov in ionov izmenjujejo z elektronskimi "plastmi" in jih privlačijo. Najboljši model notranje zgradbe kovine je kup steklenih plošč, navlaženih z vodo: zelo težko je odtrgati eno ploščo od druge (močne kovine) in zelo enostavno premakniti eno ploščo glede na drugo (duktilne kovine). ) (slika 29).
Naloga 8.3. Naredite tak "model" kovine in preverite te lastnosti.
Kemična vez, ki jo izvedejo "prosti" elektroni, se imenuje kovinska vez.
To zagotavljajo tudi "prosti" elektroni fizično lastnosti kovin, kot so električna in toplotna prevodnost, duktilnost (kovost) in kovinski lesk.
Naloga 8.4. Po hiši poiščite kovinske predmete.
Če opravite to nalogo, boste zlahka našli kovinske pripomočke v kuhinji: lonce, ponve, vilice, žlice. Stroji, letala, avtomobili, dizelske lokomotive in orodja so izdelani iz kovin in njihovih zlitin. Sodobna civilizacija je nemogoča brez kovin, saj so tudi električni vodniki izdelani iz kovin – Cu in Al. Za izdelavo anten za radijske in televizijske sprejemnike so primerne samo kovine; V tem primeru se pogosto uporabljajo ne čiste kovine, temveč njihove mešanice (trdne raztopine) - ZLITINE.
Zlitine
Kovine zlahka tvorijo zlitine - materiale, ki imajo kovinske lastnosti in so sestavljeni iz dveh ali več kemičnih elementov (enostavnih snovi), od katerih je vsaj ena kovina. Mnoge kovinske zlitine imajo eno samo kovino kot osnovo z majhnimi dodatki drugih komponent. Načeloma je težko potegniti jasno mejo med kovinami in zlitinami, saj tudi najčistejše kovine vsebujejo "sledove" nečistoč drugih kemičnih elementov.
Vsi zgoraj našteti predmeti - stroji, letala, avtomobili, ponve, vilice, žlice, nakit - so izdelani iz zlitin. Kovine primesi (legirne komponente) s človeškega vidika zelo pogosto spremenijo lastnosti navadne kovine na bolje. Tako železo kot aluminij sta na primer precej mehki kovini. Toda v kombinaciji med seboj ali z drugimi komponentami se spremenijo v jeklo, duraluminij in druge trajne konstrukcijske materiale. Poglejmo si lastnosti najpogostejših zlitin.
Jeklo- to so zlitine železo z ogljikom, ki vsebuje slednje do 2%. Legirana jekla vsebujejo tudi druge kemične elemente - krom, vanadij, nikelj. Proizvede se veliko več jekel kot vseh drugih kovin in zlitin in težko je našteti vse njihove možne uporabe. Nizkoogljično jeklo (manj kot 0,25% ogljika) se v velikih količinah uporablja kot konstrukcijski material, jeklo z višjo vsebnostjo ogljika (več kot 0,55%) pa se uporablja za izdelavo rezilnih orodij: britvic, svedrov itd.
Osnova je železo lito železo. Lito železo je zlitina železa z 2–4 % ogljika. Silicij je tudi pomembna sestavina litega železa. Iz litega železa je mogoče uliti najrazličnejše zelo uporabne izdelke, kot so pokrovi jaškov, priključki za cevovode, bloki cilindrov motorja itd.
bron- zlitina baker, običajno z kositer kot glavna legirna komponenta, pa tudi z aluminijem, silicijem, berilijem, svincem in drugimi elementi, razen cinka. Kositrni bron je bil znan in široko uporabljen v starih časih. Večina antičnih bronov vsebuje 75–90 % bakra in 25–10 % kositra, zaradi česar so videti podobni zlatu, vendar so bolj ognjevzdržni. To je zelo trpežna zlitina. Iz njega so izdelovali orožje, dokler se niso naučili izdelovati železove zlitine. Celotno obdobje v človeški zgodovini je povezano z uporabo brona: bronasta doba.
Medenina- to so zlitine baker z Zn, Al, Mg. To so zlitine barvnih želez z nizkim tališčem in jih je enostavno obdelovati: rezati, variti in spajkati.
Bakronikl- je zlitina baker z nikljem, včasih z dodatki železa in mangana. Po zunanjih značilnostih je kupronikel podoben srebru, vendar ima večjo mehansko trdnost. Zlitina se pogosto uporablja za izdelavo namiznega pribora in poceni nakita. Večina sodobnih kovancev srebrne barve je izdelana iz bakroniklja (običajno 75 % bakra in 25 % niklja z manjšimi dodatki mangana).
Duraluminij, ali duralumin je na osnovi zlitine aluminij z dodatkom legirnih elementov - bakra, mangana, magnezija in železa. Odlikuje ga trdnost jekla in odpornost na morebitne preobremenitve. Je glavni konstrukcijski material v letalstvu in astronavtiki.
Kemijske lastnosti kovin
Kovine zlahka oddajo elektrone, torej so restavratorji. Zato zlahka reagirajo z oksidanti.
Vprašanja
- Kateri atomi so oksidanti?
- Kako se imenujejo preproste snovi, sestavljene iz atomov, ki lahko sprejemajo elektrone?
Tako kovine reagirajo z nekovinami. V takih reakcijah pridobijo nekovine, ki sprejemajo elektrone ponavadi NIŽJE oksidacijsko stanje.
Poglejmo si primer. Naj aluminij reagira z žveplom:
vprašanje. Kateri od teh kemičnih elementov je sposoben samo daj elektroni? Koliko elektronov?
Aluminij - kovina, ki ima na svojem zunanjem nivoju 3 elektrone (skupina III!), torej odda 3 elektrone:
Ko atom aluminija odda elektrone, jih atom žvepla sprejme.
vprašanje. Koliko elektronov lahko sprejme atom žvepla, preden dokonča zunanjo raven? Zakaj?
Atom žvepla ima zunanjo raven 6 elektronov (skupina VI!), zato ta atom prejme 2 elektrona:
Tako ima nastala spojina sestavo:
Kot rezultat dobimo reakcijsko enačbo:
Naloga 8.5. S podobnim razmišljanjem sestavite reakcijske enačbe:
- kalcij + klor (Cl 2);
- magnezij + dušik (N 2).
Ko sestavljate reakcijske enačbe, ne pozabite, da atom kovine odda vse zunanje elektrone, atom nekovine pa sprejme toliko elektronov, kolikor jih manjka do osem.
Imena spojin, pridobljenih v takih reakcijah, vedno vsebujejo pripono ID:
Korenska beseda v imenu izhaja iz latinskega imena nekovine (glej lekcijo 2.4).
Kovine reagirajo s kislinskimi raztopinami(glej lekcijo 2.2). Pri sestavljanju enačb za takšne reakcije in pri ugotavljanju možnosti takšne reakcije je treba uporabiti vrsto napetosti (vrsto aktivnosti) kovin:
Kovine v tej vrstici na vodik, lahko izpodrinejo vodik iz kislinskih raztopin:
Naloga 8.6. Sestavite enačbe mogoče reakcije:
- magnezij + žveplova kislina;
- nikelj + klorovodikova kislina;
- živo srebro + klorovodikova kislina.
Vse te kovine v nastalih spojinah so dvovalentne.
Reakcija kovine s kislino je možna, če je rezultat topen sol. Na primer, magnezij praktično ne reagira s fosforno kislino, saj je njegova površina hitro prekrita s plastjo netopnega fosfata:
Kovine po vodiku lahko reagirajo z nekaterimi kislinami, vendar vodik v teh reakcijah ne izstopa:
Naloga 8.7. Katera od kovin - Ba, Mg, Fe, Pb, Cu- lahko reagira z raztopino žveplove kisline? Zakaj? Sestavite enačbe mogoče reakcije.
Kovine reagirajo z vodo, če so bolj aktivni od železa (železo lahko reagira tudi z vodo). Hkrati so zelo aktivne kovine ( Li–Al) reagirajo z vodo pri normalnih pogojih ali z rahlim segrevanjem po shemi:
Kje X- kovinska valenca.
Naloga 8.8. Napišite reakcijske enačbe po tej shemi za K, Na, Ca. Katere druge kovine lahko reagirajo z vodo na ta način?
Postavlja se vprašanje: zakaj aluminij praktično ne reagira z vodo? Res, zavremo vodo v aluminijasti posodi in ... nič! Dejstvo je, da je površina aluminija zaščitena z oksidnim filmom (relativno Al 2 O 3). Če se uniči, se bo začela reakcija aluminija z vodo in precej aktivna. Koristno je vedeti, da ta film uničijo klorovi ioni Cl –. In ker aluminijevi ioni niso varni za zdravje, morate upoštevati pravilo: Močno slane hrane ne shranjujte v aluminijasti posodi!
vprašanje. Ali ga je mogoče shraniti v aluminijastih posodah? kislo zeljna juha, kompot?
Manj aktivne kovine, ki so v nizu napetosti za aluminijem, reagirajo z vodo v močno zdrobljenem stanju in ob močnem segrevanju (nad 100 °C) po naslednji shemi:
Kovine, ki so manj aktivne od železa, ne reagirajo z vodo!
Kovine reagirajo z raztopinami soli. V tem primeru bolj aktivne kovine izpodrinejo manj aktivno kovino iz raztopine njene soli:
Naloga 8.9. Katere od naslednjih reakcij so možne in zakaj:
- srebro + bakrov nitrat II;
- nikelj + svinčev nitrat II;
- baker + živosrebrov nitrat II;
- cink + nikeljev nitrat II.
Sestavite enačbe mogoče reakcije. Za nemogoče razložite, zakaj so nemogoči.
Opozoriti je treba (!). zelo reaktivne kovine, ki v normalnih razmerah reagirajo z vodo, ne izpodrivajte drugih kovin iz raztopin njihovih soli, saj reagirajo z vodo in ne s soljo:
In potem nastala alkalija reagira s soljo:
Zato reakcija med železovim sulfatom in natrijem NI v spremstvu premik manj aktivne kovine:
Korozija kovin
korozija- spontani proces oksidacije kovin pod vplivom okoljskih dejavnikov.
Kovin v naravi praktično ni v prosti obliki. Izjema so le »plemenite«, najbolj neaktivne kovine, kot sta zlato in platina. Vsi drugi se aktivno oksidirajo pod vplivom kisika, vode, kislin itd. Na primer, rja nastane na katerem koli nezaščitenem železnem izdelku ravno v prisotnosti kisika ali vode. V tem primeru se železo oksidira:
in sestavine atmosferske vlage se obnovijo:
Kot rezultat, železov hidroksid (II), ki se ob oksidaciji spremeni v rjo:
Tudi druge kovine lahko korodirajo, čeprav se na njihovi površini ne tvori rja. Torej na Zemlji ni kovine aluminija - najpogostejše kovine na planetu. Toda osnova mnogih kamnin in tal je aluminijev oksid. Al2O3. Dejstvo je, da aluminij takoj oksidira na zraku. Korozija kovin povzroča ogromno škodo, uničuje različne kovinske strukture.
Za zmanjšanje izgub zaradi korozije je treba odpraviti vzroke, ki jo povzročajo. Najprej je treba kovinske predmete izolirati pred vlago. To je mogoče storiti na različne načine, na primer shranjevanje izdelka na suhem mestu, kar ni vedno mogoče. Poleg tega lahko pobarvate površino predmeta, jo namažete z vodoodbojno sestavo in ustvarite umetni oksidni film. V slednjem primeru se v zlitino vnese krom, ki "prijazno" razprostre svoj oksidni film po površini celotne kovine. Jeklo postane nerjavno.
Izdelki iz nerjavečega jekla so dragi. Zato za zaščito pred korozijo uporabljajo dejstvo, da manj aktivna kovina se ne spremeni, tj. ne sodeluje v procesu. Zato, če varite na izdelek, ki ga shranjujete bolj aktivna kovine, dokler se ne zruši, izdelek ne bo korodiral. Ta način zaščite se imenuje tekalna plast zaščita.
zaključki
Kovine so enostavne snovi, ki so vedno reducenti. Redukcijska aktivnost kovine se zmanjšuje v napetostnem nizu od litija do zlata. S položajem kovine v nizu napetosti lahko ugotovite, kako kovina reagira s kislinskimi raztopinami, z vodo, z raztopinami soli.
1. Kovine reagirajo z nekovinami.
2 jaz + n Hal 2 → 2 MeHal št
4Li + O2 = 2Li2O
Alkalijske kovine, razen litija, tvorijo perokside:
2Na + O 2 = Na 2 O 2
2. Kovine pred vodikom reagirajo s kislinami (razen dušikove in žveplove kisline), da sprostijo vodik
Me + HCl → sol + H2
2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2
Pb + 2 HCl → PbCl2↓ + H2
3. Aktivne kovine reagirajo z vodo, da tvorijo alkalije in sproščajo vodik.
2Me+ 2n H 2 O → 2Me(OH) n + n H 2
Produkt oksidacije kovine je njen hidroksid – Me(OH) n (kjer je n oksidacijsko stanje kovine).
Na primer:
Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2
4. Srednje aktivne kovine pri segrevanju reagirajo z vodo in tvorijo kovinski oksid in vodik.
2Me + nH 2 O → Me 2 O n + nH 2
Produkt oksidacije v takih reakcijah je kovinski oksid Me 2 O n (kjer je n oksidacijsko stanje kovine).
3Fe + 4H 2 O → Fe 2 O 3 FeO + 4H 2
5. Kovine po vodiku ne reagirajo z vodo in kislinskimi raztopinami (razen koncentracije dušika in žvepla)
6. Bolj aktivne kovine izpodrivajo manj aktivne iz raztopin njihovih soli.
CuSO 4 + Zn = Zn SO 4 + Cu
CuSO 4 + Fe = Fe SO 4 + Cu
Aktivne kovine - cink in železo - so zamenjale baker v sulfatu in tvorile soli. Cink in železo sta oksidirala, baker pa reduciral.
7. Halogeni reagirajo z vodo in raztopino alkalij.
Fluor za razliko od drugih halogenov oksidira vodo:
2H 2 O+2F 2 = 4HF + O 2 .
na mrazu: Cl2+2KOH=KClO+KCl+H2OCl2+2KOH=KClO+KCl+H2O nastaneta klorid in hipoklorit
pri segrevanju: 3Cl2+6KOH−→KClO3+5KCl+3H2O3Cl2+6KOH→t,∘CKClO3+5KCl+3H2O nastaneta lorid in klorat
8 Aktivni halogeni (razen fluora) izpodrivajo manj aktivne halogene iz raztopin njihovih soli.
9. Halogeni ne reagirajo s kisikom.
10. Amfoterne kovine (Al, Be, Zn) reagirajo z raztopinami alkalij in kislin.
3Zn+4H2SO4= 3 ZnSO4+S+4H2O
11. Magnezij reagira z ogljikovim dioksidom in silicijevim oksidom.
2Mg + CO2 = C + 2MgO
SiO2+2Mg=Si+2MgO
12. Alkalijske kovine (razen litija) tvorijo perokside s kisikom.
2Na + O 2 = Na 2 O 2
3. Razvrstitev anorganskih spojin
Preproste snovi – snovi, katerih molekule so sestavljene iz atomov iste vrste (atomi istega elementa). V kemijskih reakcijah se ne morejo razgraditi v druge snovi.
Kompleksne snovi (ali kemične spojine) so snovi, katerih molekule so sestavljene iz atomov različnih vrst (atomov različnih kemičnih elementov). V kemijskih reakcijah se razgradijo in tvorijo več drugih snovi.
Preproste snovi delimo v dve veliki skupini: kovine in nekovine.
Kovine – skupina elementov z značilnimi kovinskimi lastnostmi: trdne snovi (z izjemo živega srebra) imajo kovinski lesk, so dobri prevodniki toplote in elektrike, temprane (železo (Fe), baker (Cu), aluminij (Al), živo srebro ( Hg), zlato (Au), srebro (Ag) itd.).
nekovine – skupina elementov: trdne, tekoče (brom) in plinaste snovi, ki nimajo kovinskega leska, so izolatorji in so krhki.
Kompleksne snovi pa so razdeljene v štiri skupine ali razrede: oksidi, baze, kisline in soli.
Oksidi - to so kompleksne snovi, katerih molekule vključujejo atome kisika in nekatere druge snovi.
Razlogi - to so kompleksne snovi, v katerih so kovinski atomi povezani z eno ali več hidroksilnimi skupinami.
Z vidika teorije elektrolitske disociacije so baze kompleksne snovi, pri katerih pri disociaciji v vodni raztopini nastanejo kovinski kationi (ali NH4+) in hidroksidni anioni OH-.
kisline - to so kompleksne snovi, katerih molekule vključujejo vodikove atome, ki jih je mogoče nadomestiti ali zamenjati za kovinske atome.
Soli - to so kompleksne snovi, katerih molekule so sestavljene iz kovinskih atomov in kislih ostankov. Sol je produkt delne ali popolne zamenjave vodikovih atomov kisline s kovino.
