Metal oranı reaksiyon denklemleri:
- a) basit maddelere: oksijen, hidrojen, halojenler, kükürt, nitrojen, karbon;
- b) karmaşık maddelere: su, asitler, alkaliler, tuzlar.
- Metaller, grup I ve II'nin s-elementlerini, tüm s-elementlerini, grup III'ün p-elementlerini (bor hariç), ayrıca kalay ve kurşun (grup IV), bizmut (grup V) ve polonyumu (grup VI) içerir. Çoğu metalin dış enerji seviyesinde 1-3 elektron bulunur. D-elementlerinin atomları için, periyotlar içerisinde ön-dış katmanın d-alt seviyeleri soldan sağa doğru doldurulur.
- Metallerin kimyasal özellikleri, dış elektron kabuklarının karakteristik yapısı tarafından belirlenir.
Bir periyotta nükleer yük arttıkça aynı sayıda elektron kabuğuna sahip atomların yarıçapları azalır. Alkali metallerin atomları en büyük yarıçapa sahiptir. Atomun yarıçapı ne kadar küçükse iyonlaşma enerjisi o kadar büyük, atomun yarıçapı ne kadar büyükse iyonlaşma enerjisi o kadar az olur. Metal atomları en büyük atom yarıçapına sahip olduklarından, esas olarak düşük iyonizasyon enerjisi ve elektron ilgisi değerleri ile karakterize edilirler. Serbest metaller yalnızca indirgeyici özellikler sergiler.
3) Metaller oksitler oluşturur, örneğin:
Yalnızca alkali ve alkalin toprak metalleri hidrojenle reaksiyona girerek hidritler oluşturur:
Metaller halojenlerle reaksiyona girerek halojenürler, kükürt - sülfitlerle, nitrojen - nitritlerle, karbon - karbürlerle reaksiyona girer.
Gerilim serisindeki bir metal E0'ın standart elektrot potansiyelinin cebirsel değerinin artmasıyla, metalin suyla reaksiyona girme yeteneği azalır.
Bu nedenle demir suyla yalnızca çok yüksek sıcaklıklarda reaksiyona girer:
Pozitif standart elektrot potansiyeline sahip metaller yani gerilim serisinde hidrojenden sonra gelen metaller su ile reaksiyona girmez.
Metallerin asitlerle reaksiyonları karakteristiktir. Negatif E0 değerine sahip metaller hidrojeni HCl, H2S04, H3P04 vb. çözeltilerden uzaklaştırır.
Daha düşük E0 değerine sahip bir metal, daha büyük E0 değerine sahip bir metali tuz çözeltilerinden uzaklaştırır:
Kalsiyum oksit CaO'ya sönmemiş kireç denir. Kireçtaşı CaC0 3 --> CaO + CO'nun 2000° C sıcaklıkta yakılmasıyla elde edilir. Kalsiyum oksit, bazik oksit özelliklerine sahiptir:
a) suyla reaksiyona girerek büyük miktarda ısı açığa çıkarır:
CaO + H 2 0 = Ca (OH) 2 (sönmüş kireç).
b) asitlerle reaksiyona girerek tuz ve su oluşturur:
CaO + 2HCl = CaCl2 + H20
CaO + 2H + = Ca2+ + H2O
c) asit oksitlerle reaksiyona girerek bir tuz oluşturur:
CaO + C0 2 = CaC0 3
Kalsiyum hidroksit Ca(OH)2, sönmüş kireç, kireç sütü ve kireç suyu formunda kullanılır.
Kireç sütü, fazla sönmüş kirecin suyla karıştırılmasıyla oluşan bir bulamaçtır.
Kireç suyu, kireç sütünün süzülmesiyle elde edilen berrak bir çözeltidir. Laboratuvarda karbon (IV) monoksiti tespit etmek için kullanılır.
Ca(OH)2 + C02 = CaC03 + H20
Karbon monoksitin (IV) uzun süre geçmesiyle, suda çözünen asidik bir tuz oluştuğundan çözelti şeffaf hale gelir:
CaC0 3 + C0 2 + H 2 O = Ca(HCO 3 ) 2
Ortaya çıkan berrak kalsiyum bikarbonat çözeltisi ısıtılırsa, CaC03 çökeltisi çöktüğü için bulanıklık tekrar meydana gelir:
Metallerin kimyasal özellikleri: oksijen, halojenler, kükürt ile etkileşimi ve su, asitler ve tuzlarla ilişkisi.
Metallerin kimyasal özellikleri, atomlarının harici bir enerji seviyesinden kolayca elektron vererek pozitif yüklü iyonlara dönüşme yeteneği ile belirlenir. Böylece kimyasal reaksiyonlarda metallerin enerjik indirgeyici maddeler olduğu kanıtlanır. Bu onların ana ortak kimyasal özelliğidir.
Elektron verme yeteneği, bireysel metalik elementlerin atomları arasında değişiklik gösterir. Bir metal elektronlarını ne kadar kolay bırakırsa o kadar aktif olur ve diğer maddelerle o kadar kuvvetli reaksiyona girer. Yapılan araştırmalara göre tüm metaller aktivitelerinin azalış sırasına göre düzenlenmiştir. Bu seri ilk olarak seçkin bilim adamı N. N. Beketov tarafından önerildi. Metallerin bu aktivite serisine aynı zamanda metallerin yer değiştirme serisi veya metal gerilimlerinin elektrokimyasal serisi de denir. Şuna benziyor:
Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H2, Cu, Hg, Ag, Pt, Au
Bu serinin yardımıyla hangi metalin diğerinde aktif olduğunu keşfedebilirsiniz. Bu seri bir metal olmayan hidrojen içerir. Görünür özellikleri karşılaştırma için bir tür sıfır olarak alınır.
İndirgeyici ajanların özelliklerine sahip olan metaller, başta metal olmayanlar olmak üzere çeşitli oksitleyici ajanlarla reaksiyona girer. Metaller normal koşullar altında veya ısıtıldığında oksitler oluşturacak şekilde oksijenle reaksiyona girer, örneğin:
2Mg0 + O02 = 2Mg+2O-2
Bu reaksiyonda magnezyum atomları oksitlenir ve oksijen atomları indirgenir. Serinin sonundaki soy metaller oksijenle reaksiyona girer. Halojenlerle reaksiyonlar aktif olarak meydana gelir, örneğin bakırın klorda yanması:
Cu0 + Cl02 = Cu+2Cl-2
Kükürt ile reaksiyonlar çoğunlukla ısıtıldığında meydana gelir, örneğin:
Fe0 + S0 = Fe+2S-2
Mg'deki metallerin aktivite serisinde yer alan aktif metaller su ile reaksiyona girerek alkaliler ve hidrojen oluşturur:
2Na0 + 2H+2O → 2Na+OH + H02
Al'den H2'ye kadar orta aktiviteli metaller daha ağır koşullar altında suyla reaksiyona girer ve oksitler ve hidrojen oluşturur:
Pb0 + H+2O Metallerin kimyasal özellikleri: oksijenle etkileşimi Pb+2O + H02.
Bir metalin çözeltideki asitler ve tuzlarla reaksiyona girme yeteneği aynı zamanda metallerin yer değiştirme serisindeki konumuna da bağlıdır. Hidrojenin solundaki yer değiştiren metal sırasında yer alan metaller genellikle hidrojeni seyreltik asitlerden uzaklaştırır (indirgenir), hidrojenin sağında duran metaller ise onun yerini değiştirmez. Böylece çinko ve magnezyum asit çözeltileriyle reaksiyona girerek hidrojen açığa çıkarır ve tuzlar oluşturur, ancak bakır reaksiyona girmez.
Mg0 + 2H+Cl → Mg+2Cl2 + H02
Zn0 + H+2SO4 → Zn+2SO4 + H02.
Bu reaksiyonlardaki metal atomları indirgeyici maddelerdir ve hidrojen iyonları oksitleyici maddelerdir.
Metaller sulu çözeltilerde tuzlarla reaksiyona girer. Aktif metaller, daha az aktif metalleri tuzların bileşiminden uzaklaştırır. Bu, metallerin aktivite serileri ile belirlenebilir. Reaksiyon ürünleri yeni bir tuz ve yeni bir metaldir. Bu nedenle, bir demir plaka bir bakır (II) sülfat çözeltisine daldırılırsa, bir süre sonra bakır kırmızı bir kaplama şeklinde üzerine salınacaktır:
Fe0 + Cu+2SO4 → Fe+2SO4 + Cu0.
Ancak gümüş bir plaka bir bakır (II) sülfat çözeltisine daldırılırsa hiçbir reaksiyon meydana gelmez:
Ag + CuSO4 ≠ .
Bu tür reaksiyonları gerçekleştirmek için suyla reaksiyona girebilecek çok aktif metalleri (lityumdan sodyuma kadar) kullanamazsınız.
Bu nedenle metaller metal olmayanlarla, suyla, asitlerle ve tuzlarla reaksiyona girebilir. Tüm bu durumlarda metaller oksitlenir ve indirgeyici maddelerdir. Metalleri içeren kimyasal reaksiyonların seyrini tahmin etmek için metallerin yer değiştirme serisi kullanılmalıdır.
Metaller Periyodik Tablonun sol alt köşesini işgal eder. Metaller s-elementler, d-elementler, f-elementler ve kısmen p-elementler ailelerine aittir.
Metallerin en tipik özelliği elektron verme ve pozitif yüklü iyon haline gelme yetenekleridir. Ayrıca metaller yalnızca pozitif oksidasyon durumu sergileyebilir.
Ben - ne = Ben n +
1. Metallerin metal olmayanlarla etkileşimi.
A ) Metallerin hidrojenle etkileşimi.
Alkali ve alkali toprak metalleri doğrudan hidrojenle reaksiyona girerek hidritler oluşturur.
Örneğin:
Ca + H2 = CaH2
İyonik kristal yapıya sahip stokiyometrik olmayan bileşikler oluşur.
b) Metallerin oksijenle etkileşimi.
Au, Ag, Pt dışındaki tüm metaller atmosferik oksijen tarafından oksitlenir.
Örnek:
2Na + O2 = Na202 (peroksit)
4K + Ö2 = 2K2Ö
2Mg + O2 = 2MgO
2Cu + Ö2 = 2CuO
c) Metallerin halojenlerle etkileşimi.
Tüm metaller halojenlerle reaksiyona girerek halojenürler oluşturur.
Örnek:
2Al + 3Br2 = 2AlBr3
Bunlar esas olarak iyonik bileşiklerdir: MeHal n
d) Metallerin nitrojenle etkileşimi.
Alkali ve alkali toprak metalleri nitrojenle etkileşime girer.
Örnek:
3Ca + N2 = Ca3N2
Mg + N2 = Mg3N2 - nitrür.
e) Metallerin karbonla etkileşimi.
Metal ve karbon-karbür bileşikleri. Eriyiklerin karbonla etkileşimi sonucu oluşurlar. Aktif metaller karbonla stokiyometrik bileşikler oluşturur:
4Al + 3C = Al4C3
Metaller - d-elementler, katı çözeltiler gibi stokiyometrik olmayan bileşime sahip bileşikler oluşturur: WC, ZnC, TiC - süper sert çeliklerin üretilmesi için kullanılır.
2. Metallerin su ile etkileşimi.
Suyun redoks potansiyelinden daha negatif potansiyele sahip olan metaller su ile reaksiyona girer.
Aktif metaller suyla daha aktif reaksiyona girerek suyu ayrıştırır ve hidrojen açığa çıkarır.
Na + 2H2O = H2 + 2NaOH
Daha az aktif metaller suyu yavaş yavaş ayrıştırır ve çözünmeyen maddelerin oluşması nedeniyle süreç yavaşlar.
3. Metallerin tuz çözeltileriyle etkileşimi.
Böyle bir reaksiyon, reaksiyona giren metalin tuzdakinden daha aktif olması durumunda mümkündür:
Zn + CuS04 = Cu 0 ↓ + ZnS04
0,76 V., = + 0,34 V.
Daha negatif veya daha az pozitif standart elektrot potansiyeline sahip bir metal, başka bir metali tuz çözeltisinden çıkarır.
4. Metallerin alkali çözeltilerle etkileşimi.
Amfoterik hidroksitler üreten veya güçlü oksitleyici maddelerin varlığında yüksek oksidasyon durumlarına sahip metaller, alkalilerle reaksiyona girebilir. Metaller alkali çözeltilerle etkileşime girdiğinde oksitleyici madde sudur.
Örnek:
Zn + 2NaOH + 2H20 = Na2 + H2
1 Zn 0 + 4OH - - 2e = 2- oksidasyon
Zn 0 - indirgeyici ajan
1 2H20 + 2e = H2 + 2OH - indirgeme
H2O - oksitleyici madde
Zn + 4OH - + 2H20 = 2- + 2OH - + H2
Yüksek oksidasyon durumlarına sahip metaller, füzyon sırasında alkalilerle etkileşime girebilir:
4Nb +5O2 +12KOH = 4K3 NbO4 + 6H20
5. Metallerin asitlerle etkileşimi.
Bunlar karmaşık reaksiyonlardır; reaksiyon ürünleri metalin aktivitesine, asidin türüne ve konsantrasyonuna ve sıcaklığa bağlıdır.
Aktiviteye bağlı olarak metaller geleneksel olarak aktif, orta aktivite ve düşük aktiviteye ayrılır.
Asitler geleneksel olarak 2 gruba ayrılır:
Grup I - düşük oksitleme kabiliyetine sahip asitler: HCl, HI, HBr, H2S04 (seyreltilmiş), H3P04, H2S, buradaki oksitleyici madde H +'dır. Metallerle etkileşime girdiğinde oksijen (H2) açığa çıkar. Negatif elektrot potansiyeline sahip metaller, birinci grubun asitleriyle reaksiyona girer.
Grup II - yüksek oksitleme kabiliyetine sahip asitler: H2S04 (kons.), HNO3 (seyreltilmiş), HNO3 (kons.). Bu asitlerdeki oksitleyici maddeler asit anyonlarıdır: . Anyon indirgeme ürünleri çok çeşitli olabilir ve metalin aktivitesine bağlı olabilir.
H 2 S - aktif metallerle
H 2 SO 4 +6е S 0 ↓ - orta aktiviteli metallerle
SO 2 - düşük aktif metallerle
NH3 (NH4 NO3) - aktif metallerle
HNO 3 +4.5e N 2 O, N 2 - orta aktiviteli metallerle
HAYIR - düşük aktif metallerle
HNO 3 (kons.) - NO 2 - herhangi bir aktiviteye sahip metallerle.
Metaller değişken değerliğe sahipse, grup I asitleri ile metaller daha düşük bir pozitif oksidasyon durumu elde eder: Fe → Fe 2+, Cr → Cr 2+. Grup II asitleri ile etkileşime girdiğinde oksidasyon durumu +3'tür: Fe → Fe 3+, Cr → Cr 3+ ve hidrojen asla salınmaz.
Güçlü asit çözeltilerindeki bazı metaller (Fe, Cr, Al, Ti, Ni, vb.) oksitlendiğinde, metali daha fazla çözünmekten (pasivasyon) koruyan yoğun bir oksit filmi ile kaplanır, ancak ısıtıldığında oksit film çözülür ve reaksiyon devam eder.
Pozitif elektrot potansiyeline sahip, az çözünür metaller, güçlü oksitleyici maddelerin varlığında grup I asitlerde çözünebilir.
Tüm basit maddelerin basit maddelere (metaller ve basit maddeler) metal olmayanlara bölünebileceği bilinmektedir.
M.V. Lomonosov'un tanımladığı gibi METALLER "dövülebilen hafif cisimlerdir". Bunlar genellikle yüksek ısı ve elektrik iletkenliğine sahip, dövülebilir, parlak malzemelerdir. Metallerin bu fiziksel ve birçok kimyasal özellikleri, atomlarının elektronları verme yeteneği ile ilgilidir.
METAL OLMAYANLAR ise tam tersine, kimyasal işlemlerde elektron EKLEYEBİLİR. Ametallerin çoğu, metallerin zıt özelliklerini gösterir: parlamazlar, elektriği iletmezler ve dövülmezler. Yapı zıtÖzelliklerine göre metaller ve metal olmayanlar birbirleriyle kolaylıkla reaksiyona girerler.
Kendi Kendine Öğretmenin bu bölümü metallerin ve metal olmayanların özelliklerine kısa bir genel bakışa ayrılmıştır. Elementlerin özelliklerini açıklarken aşağıdaki mantıksal şemaya uyulması tavsiye edilir:
1. İlk olarak, atomun yapısını tanımlayın (değerlik elektronlarının dağılımını belirtin), bu elementin metallere mi yoksa metal olmayanlara mı ait olduğu hakkında bir sonuç çıkarın, değerlik durumlarını (oksidasyon durumları) belirleyin - bkz. ders 3;
2. Daha sonra reaksiyon denklemlerini oluşturarak basit bir maddenin özelliklerini tanımlayın.
- oksijen ile;
- hidrojen ile;
- metallerle (metal olmayanlar için) veya metal olmayanlarla (metaller için);
- su ile;
- asitler veya alkaliler ile (mümkünse);
- tuz çözeltileri ile;
3. Daha sonra en önemli bileşiklerin (hidrojen bileşikleri, oksitler, hidroksitler, tuzlar) özelliklerini tanımlamanız gerekir. Bu durumda, önce belirli bir bileşiğin doğasını (asidik veya bazik) belirlemeli ve ardından bu sınıftaki bileşiklerin özelliklerini hatırlayarak gerekli reaksiyon denklemlerini hazırlamalısınız;
4. Ve son olarak, bu elementi içeren katyonlara (anyonlara) verilen kalitatif reaksiyonları, basit bir madde elde etme yöntemlerini ve bu kimyasal elementin en önemli bileşiklerini açıklamak ve bu elementin incelenen maddelerinin pratik uygulamasını belirtmek gerekir.
Yani, bir oksidin asidik olduğunu belirlerseniz, su, bazik oksitler ve bazlarla reaksiyona girecek (bkz. ders 2.1) ve bir asidik hidroksite (asit) karşılık gelecektir. Bu asidin özelliklerini anlatırken ilgili bölüme bakmak da faydalıdır: ders 2.2.
Metaller, atomları yalnızca vermek elektronlar. Metallerin bu özelliği, bu atomların dış seviyesinde olmasından kaynaklanmaktadır. bir kaç elektronlar (çoğunlukla 1'den 3'e kadar) veya dış elektronlar bulunur çekirdekten uzak. Atomun dış seviyesinde ne kadar az elektron varsa ve bunlar çekirdekten ne kadar uzaktaysa, metal o kadar aktif olur (metalik özellikleri o kadar belirgin olur).
Görev 8.1. Hangi metal daha aktif:
A, B, C, D kimyasal elementlerini adlandırın.
Mendeleev'in Kimyasal Elementlerin Periyodik Tablosu'ndaki (PSM) metaller ve metal olmayanlar, bordan astatine çekilen bir çizgiyle ayrılır. Bu çizginin üstünde ana alt gruplaröyle ametaller(bkz. ders 3). Geriye kalan kimyasal elementler metallerdir.
Görev 8.2. Aşağıdaki elementlerden hangisi metaldir: silikon, kurşun, antimon, arsenik, selenyum, krom, polonyum?
Soru. Aynı sayıda dış elektrona sahip olmalarına rağmen silikonun metal olmayan, kurşunun ise metal olduğu gerçeğini nasıl açıklayabiliriz?
Metal atomlarının önemli bir özelliği, geniş yarıçapları ve çekirdeğe zayıf bağlı değerlik elektronlarının varlığıdır. Bu tür atomlar için iyonlaşma enerjisi* küçüktür.
* İYONİZASYON ENERJİSİ bir atomdan bir dış elektronun çıkarılması için harcanan işe eşittir (başına iyonlaşma atom) temel enerji durumunda.
Metallerin değerlik elektronlarının bir kısmı atomlardan ayrılarak “serbest” hale gelir. "Serbest" elektronlar kristaldeki atomlar ve metal iyonları arasında kolayca hareket ederek bir "elektron gazı" oluşturur (Şekil 28).
Daha sonraki bir anda, "serbest" elektronlardan herhangi biri herhangi bir katyon tarafından çekilebilir ve herhangi bir metal atomu bir elektronu bırakıp iyona dönüşebilir (bu süreçler Şekil 28'de noktalı çizgilerle gösterilmiştir).
Bu nedenle, bir metalin iç yapısı, metal atomlarının ve iyonlarının pozitif yüklü "katmanlarının" elektronik "katmanlar" ile değiştiği ve onlara çekildiği bir katman pastasına benzer. Bir metalin iç yapısının en iyi modeli, suyla nemlendirilmiş bir dizi cam plakadır: bir plakayı diğerinden koparmak çok zordur (güçlü metaller) ve bir plakayı diğerine göre hareket ettirmek çok kolaydır (sünek metaller) ( Şekil 29).
Görev 8.3. Metalin böyle bir "modelini" yapın ve bu özellikleri doğrulayın.
Serbest elektronlar tarafından gerçekleştirilen kimyasal bağa denir metal bağı.
“Serbest” elektronlar da bunu sağlar fiziksel metallerin elektriksel ve termal iletkenlik, süneklik (dövülebilirlik) ve metalik parlaklık gibi özellikleri.
Görev 8.4. Evin etrafındaki metal nesneleri bulun.
Bu görevi tamamlayarak mutfaktaki metal eşyaları kolayca bulabilirsiniz: tencere, tava, çatal, kaşık. Takım tezgahları, uçaklar, arabalar, dizel lokomotifler ve aletler metallerden ve alaşımlarından yapılır. Elektrik kabloları da metallerden (Cu ve Al) yapıldığı için modern uygarlık metaller olmadan imkansızdır. Radyo ve televizyon alıcıları için anten yapımına yalnızca metaller uygundur; en iyi aynalar metallerden yapılır. Bu durumda sıklıkla saf metaller değil, bunların karışımları (katı çözeltiler) - ALAŞIMLAR kullanılır.
Alaşımlar
Metaller kolayca alaşımlar oluşturur; metalik özelliklere sahip olan ve en az biri metal olan iki veya daha fazla kimyasal elementten (basit maddeler) oluşan malzemeler. Birçok metal alaşımında, diğer bileşenlerin küçük ilaveleriyle birlikte temel olarak bir metal bulunur. Prensip olarak metaller ve alaşımlar arasında net bir sınır çizmek zordur, çünkü en saf metaller bile diğer kimyasal elementlerin "eser" safsızlıklarını içerir.
Yukarıda listelenen tüm öğeler (makineler, uçaklar, arabalar, kızartma tavaları, çatallar, kaşıklar, mücevherler) alaşımlardan yapılmıştır. Saf olmayan metaller (alaşım bileşenleri), çoğu zaman ana metalin özelliklerini insan bakış açısından daha iyiye doğru değiştirir. Örneğin hem demir hem de alüminyum oldukça yumuşak metallerdir. Ancak birbirleriyle veya diğer bileşenlerle birleştirildiğinde çelik, duralumin ve diğer dayanıklı yapı malzemelerine dönüşürler. En yaygın alaşımların özelliklerine bakalım.
Çelik- bunlar alaşımlar karbonlu demir ikincisini %2'ye kadar içerir. Alaşımlı çelikler ayrıca krom, vanadyum, nikel gibi başka kimyasal elementler de içerir. Diğer metal ve alaşımlardan çok daha fazla çelik üretilmektedir ve bunların olası tüm kullanımlarını listelemek zordur. Düşük karbonlu çelik (%0,25'ten az karbon) yapısal malzeme olarak büyük miktarlarda tüketilir ve daha yüksek karbon içeriğine sahip (%0,55'ten fazla) çelik, kesici aletlerin (jilet, matkap vb.) yapımında kullanılır.
Demir temeli oluşturur dökme demir. Dökme demir, %2-4 oranında karbon içeren bir demir alaşımıdır. Silikon aynı zamanda dökme demirin önemli bir bileşenidir. Rögar kapakları, boru hattı bağlantı parçaları, motor silindir blokları vb. gibi çok çeşitli çok kullanışlı ürünler dökme demirden dökülebilir.
Bronz- alaşım bakır, genellikle kalay ana alaşım bileşeni olarak ve çinko hariç alüminyum, silikon, berilyum, kurşun ve diğer elementlerle birlikte. Kalay bronzları antik çağlarda biliniyor ve yaygın olarak kullanılıyordu. Antik bronzların çoğu %75-90 bakır ve %25-10 kalay içerir, bu da onların altına benzer görünmesini sağlar, ancak daha refrakterdir. Bu çok dayanıklı bir alaşımdır. Demir alaşımlarının nasıl üretileceğini öğrenene kadar ondan silahlar yapıldı. İnsanlık tarihinde bütün bir dönem bronzun kullanımıyla ilişkilidir: Bronz Çağı.
Pirinç- bunlar alaşımlar Zn, Al, Mg ile bakır. Bunlar düşük erime noktasına sahip demir dışı alaşımlardır ve işlenmesi kolaydır: kesme, kaynaklama ve lehimleme.
Cupronickel- bir alaşımdır nikel ile bakır bazen demir ve manganez ilavesiyle. Dış özellikler açısından cupronickel gümüşe benzer, ancak daha fazla mekanik dayanıma sahiptir. Alaşım, sofra takımı ve ucuz mücevher yapımında yaygın olarak kullanılmaktadır. Modern gümüş paraların çoğu bakır nikelden yapılır (genellikle %75 bakır ve %25 nikel ve az miktarda manganez ilavesi).
Duralümin veya duralumin bir alaşım bazlıdır alüminyum alaşım elementlerinin eklenmesiyle - bakır, manganez, magnezyum ve demir. Çelik mukavemeti ve olası aşırı yüklere karşı direnci ile karakterize edilir. Havacılık ve uzay biliminin ana yapı malzemesidir.
Metallerin kimyasal özellikleri
Metaller kolayca elektron verirler, yani restoratörler. Bu nedenle oksitleyici maddelerle kolayca reaksiyona girerler.
Sorular
- Hangi atomlar oksitleyici ajanlardır?
- Elektron kabul edebilen atomlardan oluşan basit maddelerin adları nelerdir?
Böylece metaller metal olmayanlarla reaksiyona girer. Bu tür reaksiyonlarda elektron kabul eden ametaller, genellikle DÜŞÜK oksidasyon durumu.
Bir örneğe bakalım. Alüminyumun kükürt ile reaksiyona girmesine izin verin:
Soru. Bu kimyasal elementlerden hangisi sadece ver elektronlar mı? Kaç elektron?
Alüminyum - maden dış seviyesinde (grup III!) 3 elektronu vardır, dolayısıyla 3 elektron bağışlar:
Alüminyum atomu elektronları verirken kükürt atomu da onları kabul eder.
Soru. Bir kükürt atomu dış seviyeyi tamamlamadan önce kaç elektron alabilir? Neden?
Kükürt atomunun harici bir seviyesi vardır 6 elektronlar (grup VI!), dolayısıyla bu atom 2 elektron alır:
Böylece elde edilen bileşik aşağıdaki bileşime sahiptir:
Sonuç olarak reaksiyon denklemini elde ederiz:
Görev 8.5. Benzer akıl yürütmeyi kullanarak reaksiyon denklemlerini oluşturun:
- kalsiyum + klor (Cl 2);
- magnezyum + nitrojen (N2).
Reaksiyon denklemlerini oluştururken, bir metal atomunun tüm dış elektronlarından vazgeçtiğini ve metal olmayan bir atomun, sekize kadar eksik elektron kadar elektron kabul ettiğini unutmayın.
Bu tür reaksiyonlarda elde edilen bileşiklerin adları her zaman son eki içerir. İD:
İsimdeki kök kelime, metal olmayan bir maddenin Latince isminden gelmektedir (bkz. ders 2.4).
Metaller asit çözeltileriyle reaksiyona girer(bkz. ders 2.2). Bu tür reaksiyonlar için denklemler hazırlarken ve böyle bir reaksiyonun olasılığını belirlerken, bir dizi metal voltajı (aktivite serisi) kullanılmalıdır:
Bu sıradaki metaller hidrojene, hidrojeni asit çözeltilerinden uzaklaştırma yeteneğine sahiptir:
Görev 8.6. Denklemler oluşturma olası reaksiyonlar:
- magnezyum + sülfürik asit;
- nikel + hidroklorik asit;
- cıva + hidroklorik asit.
Ortaya çıkan bileşiklerdeki tüm bu metaller iki değerlidir.
Sonuç şu olursa, bir metalin bir asitle reaksiyonu mümkündür. çözünür tuz. Örneğin, magnezyum pratik olarak fosforik asitle reaksiyona girmez, çünkü yüzeyi hızla çözünmeyen bir fosfat tabakasıyla kaplanır:
Hidrojenden sonraki metaller olabilmek bazı asitlerle reaksiyona girer, ancak hidrojen bu reaksiyonlarda göze çarpmıyor:
Görev 8.7. Metallerden hangisi - Ba, Mg, Fe, Pb, Cu- sülfürik asit çözeltisiyle reaksiyona girebilir mi? Neden? Denklemler oluşturma olası reaksiyonlar.
Metaller suyla reaksiyona girer Demirden daha aktiflerse (demir su ile de reaksiyona girebilir). Aynı zamanda çok aktif metaller ( Li-Al) normal koşullar altında suyla veya şemaya göre hafif ısıtmayla reaksiyona girer:
Nerede X- metal değerlik.
Görev 8.8. Bu şemaya göre reaksiyon denklemlerini yazın. K, Na, Ca. Başka hangi metaller suyla bu şekilde reaksiyona girebilir?
Şu soru ortaya çıkıyor: Alüminyum neden pratikte suyla reaksiyona girmiyor? Aslında suyu alüminyum bir tencerede kaynatıyoruz ve... hiçbir şey yok! Gerçek şu ki, alüminyumun yüzeyi bir oksit film (nispeten Al203) ile korunmaktadır. Yok edilirse alüminyumun suyla reaksiyonu başlayacak ve oldukça aktif olacaktır. Bu filmin Cl – klor iyonları tarafından yok edildiğini bilmekte fayda var. Alüminyum iyonları sağlık açısından güvenli olmadığından aşağıdaki kurala uyulmalıdır: Çok tuzlu yiyecekler alüminyum kaplarda saklanmamalıdır!
Soru. Alüminyum kaplarda saklanabilir mi? ekşi lahana çorbası mı, komposto mu?
Alüminyumdan sonra voltaj serisinde yer alan daha az aktif metaller, aşağıdaki şemaya göre su ile oldukça ezilmiş bir durumda ve kuvvetli ısıtmayla (100 °C'nin üzerinde) reaksiyona girer:
Demirden daha az aktif olan metaller suyla reaksiyona girmez!
Metaller tuz çözeltileriyle reaksiyona girer. Bu durumda, daha aktif metaller, daha az aktif metali tuz çözeltisinden uzaklaştırır:
Görev 8.9. Aşağıdaki reaksiyonlardan hangisi mümkündür ve nedeni:
- gümüş + bakır nitrat II;
- nikel + kurşun nitrat II;
- bakır + cıva nitrat II;
- çinko + nikel nitrat II.
Denklemler oluşturma olası reaksiyonlar. İmkansız olanlar için neden imkansız olduklarını açıklayın.
Şunu belirtmek gerekir ki(!) çok reaktif metaller, normal koşullar altında su ile reaksiyona girer diğer metalleri tuz çözeltilerinden çıkarmayın çünkü bunlar tuzla değil suyla reaksiyona girer:
Ve sonra ortaya çıkan alkali tuzla reaksiyona girer:
Bu nedenle demir sülfat ve sodyum arasındaki reaksiyon eşlik ETMEMİŞ Daha az aktif bir metalin yer değiştirmesi:
Metal korozyonu
Korozyon- çevresel faktörlerin etkisi altında kendiliğinden bir metal oksidasyon süreci.
Metaller doğada serbest halde pratikte bulunmaz. Tek istisna, altın ve platin gibi en aktif olmayan metaller olan “asil” metallerdir. Diğerleri oksijen, su, asitler vb.'nin etkisi altında aktif olarak oksitlenir. Örneğin, oksijen veya su varlığında korunmasız herhangi bir demir ürün üzerinde pas oluşur. Bu durumda demir oksitlenir:
ve atmosferik nemin bileşenleri geri yüklenir:
Sonuç olarak, demir hidroksit (II), oksitlendiğinde pasa dönüşür:
Yüzeylerinde pas oluşmamasına rağmen diğer metaller de paslanabilir. Yani, gezegendeki en yaygın metal olan Dünya'da alüminyum metali yoktur. Ancak birçok kaya ve toprağın temeli alüminadır. Al2O3. Gerçek şu ki, alüminyum havada anında oksitlenir. Metal korozyonu, çeşitli metal yapıları tahrip ederek çok büyük hasara neden olur.
Korozyondan kaynaklanan kayıpları azaltmak için buna sebep olan sebeplerin ortadan kaldırılması gerekir. Öncelikle metal nesnelerin nemden yalıtılması gerekir. Bu, örneğin ürünün kuru bir yerde saklanması gibi farklı şekillerde yapılabilir ki bu her zaman mümkün değildir. Ayrıca nesnenin yüzeyini boyayabilir, su itici bir bileşimle yağlayabilir ve yapay bir oksit film oluşturabilirsiniz. İkinci durumda, kendi oksit filmini tüm metalin yüzeyine "nazikçe" yayan alaşıma krom eklenir. Çelik paslanmaz hale gelir.
Paslanmaz çelik ürünler pahalıdır. Bu nedenle korozyona karşı koruma sağlamak için şu gerçeği kullanırlar: daha az aktif olan metal değişmez, yani. sürece katılmaz. Bu nedenle depolanan ürüne kaynak yaparsanız daha aktif metal, daha sonra çökene kadar ürün paslanmaz. Bu koruma yöntemine denir basmak koruma.
Sonuçlar
Metaller her zaman indirgeyici ajan olan basit maddelerdir. Metalin indirgeme aktivitesi lityumdan altına kadar olan voltaj aralığında azalır. Metalin stres serisindeki konumuna göre metalin asit çözeltileriyle, suyla, tuz çözeltileriyle nasıl reaksiyona girdiğini belirleyebilirsiniz.
1. Metaller metal olmayanlarla reaksiyona girer.
2 Ben + N Hal 2 → 2 MeHal n
4Li + O2 = 2Li2O
Lityum dışındaki alkali metaller peroksitler oluşturur:
2Na + O2 = Na202
2. Hidrojenden önce gelen metaller asitlerle (nitrik ve sülfürik asitler hariç) reaksiyona girerek hidrojen açığa çıkarır
Ben + HCl → tuz + H2
2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2
Pb + 2 HCl → PbCl2↓ + H2
3. Aktif metaller su ile reaksiyona girerek alkali oluşturur ve hidrojen açığa çıkarır.
2Ben+ 2n H2O → 2Me(OH)n + N H2
Metal oksidasyonunun ürünü, hidroksiti Me(OH)n'dir (burada n, metalin oksidasyon durumudur).
Örneğin:
Ca + 2H20 → Ca(OH)2 + H2
4. Orta aktiviteli metaller ısıtıldıklarında suyla reaksiyona girerek metal oksit ve hidrojen oluştururlar.
2Me + nH2Ö → Me2Ön + nH2
Bu tür reaksiyonlardaki oksidasyon ürünü metal oksit Me20n'dir (burada n, metalin oksidasyon durumudur).
3Fe + 4H 2 O → Fe 2 O 3 FeO + 4H 2
5. Hidrojenden sonraki metaller su ve asit çözeltileriyle reaksiyona girmez (nitrik ve kükürt konsantrasyonları hariç)
6. Daha aktif metaller, daha az aktif olanları tuzlarının çözeltilerinden uzaklaştırır.
CuS04 + Zn = ZnS04 + Cu
CuS04 + Fe = Fe SO4 + Cu
Aktif metaller - çinko ve demir - sülfattaki bakırın yerini aldı ve tuzlar oluşturdu. Çinko ve demir oksitlendi ve bakır azaldı.
7. Halojenler su ve alkali çözeltilerle reaksiyona girer.
Flor, diğer halojenlerden farklı olarak suyu oksitler:
2 saat 2 Ç+2F 2 = 4HF + O 2 .
soğukta: Cl2+2KOH=KClO+KCl+H2OCl2+2KOH=KClO+KCl+H2O klorür ve hipoklorit oluşur
ısıtıldığında: 3Cl2+6KOH−→KClO3+5KCl+3H2O3Cl2+6KOH→t,∘CKClO3+5KCl+3H2O lorit ve klorat oluşur
8 Aktif halojenler (flor hariç), daha az aktif halojenleri tuzlarının çözeltilerinden uzaklaştırır.
9. Halojenler oksijenle reaksiyona girmez.
10. Amfoterik metaller (Al, Be, Zn) alkali ve asit çözeltileriyle reaksiyona girer.
3Zn+4H2SO4= 3 ZnSO4+S+4H2O
11. Magnezyum karbondioksit ve silikon oksitle reaksiyona girer.
2Mg + CO2 = C + 2MgO
SiO2+2Mg=Si+2MgO
12. Alkali metaller (lityum hariç) oksijenle peroksitler oluşturur.
2Na + O2 = Na202
3. İnorganik bileşiklerin sınıflandırılması
Basit maddeler – Molekülleri aynı türden atomlardan (aynı elementin atomları) oluşan maddeler. Kimyasal reaksiyonlarda başka maddeler oluşturacak şekilde ayrışamazlar.
Karmaşık maddeler (veya kimyasal bileşikler), molekülleri farklı türdeki atomlardan (farklı kimyasal elementlerin atomları) oluşan maddelerdir. Kimyasal reaksiyonlarda başka maddeler oluşturmak üzere ayrışırlar.
Basit maddeler iki büyük gruba ayrılır: metaller ve metal olmayanlar.
Metaller – karakteristik metalik özelliklere sahip bir grup element: katılar (cıva hariç) metalik bir parlaklığa sahiptir, iyi ısı ve elektrik iletkenleridir, dövülebilir (demir (Fe), bakır (Cu), alüminyum (Al), cıva ( Hg), altın (Au), gümüş (Ag), vb.).
Ametaller – bir grup element: metalik bir parlaklığa sahip olmayan, yalıtkan olan ve kırılgan olan katı, sıvı (brom) ve gaz halindeki maddeler.
Ve karmaşık maddeler de dört gruba veya sınıfa ayrılır: oksitler, bazlar, asitler ve tuzlar.
Oksitler - bunlar molekülleri oksijen atomları ve başka bazı maddeler içeren karmaşık maddelerdir.
Gerekçeler - bunlar metal atomlarının bir veya daha fazla hidroksil grubuna bağlandığı karmaşık maddelerdir.
Elektrolitik ayrışma teorisi açısından bazlar, sulu bir çözeltide ayrışması metal katyonları (veya NH4+) ve hidroksit anyonları OH- üreten karmaşık maddelerdir.
Asitler - bunlar, molekülleri metal atomlarıyla değiştirilebilen veya değiştirilebilen hidrojen atomları içeren karmaşık maddelerdir.
Tuzlar - bunlar molekülleri metal atomlarından ve asidik kalıntılardan oluşan karmaşık maddelerdir. Tuz, bir asidin hidrojen atomlarının bir metalle kısmen veya tamamen değiştirilmesinin ürünüdür.
