Kimyasal reaksiyonlarda basit maddeler metallerdir. BEN

Metaller, en basit maddeler halinde sunulan bir grup element anlamına gelir. Yüksek elektriksel ve termal iletkenlik, pozitif sıcaklık direnci katsayısı, yüksek süneklik ve metalik parlaklık gibi karakteristik özelliklere sahiptirler.

Şu ana kadar keşfedilen 118 kimyasal elementten aşağıdakilerin metal olarak sınıflandırılması gerektiğini unutmayın:

• toprak alkali metaller grubu arasında 6 element vardır;
• alkali metaller arasında 6 element vardır;
• geçiş metalleri arasında 38;
• hafif metaller 11 grubunda;
• Yarı metaller arasında 7 element vardır.
• Lantanitler ve lantan arasında 14,
• Aktinitler ve deniz anemonları grubunda 14,
• Berilyum ve magnezyum tanımın dışındadır.

Buna göre 96 element metal olarak sınıflandırılır. Metallerin neyle reaksiyona girdiğine daha yakından bakalım. Çoğu metalin dış elektronik seviyesinde 1'den 3'e kadar az sayıda elektronu olduğundan, reaksiyonlarının çoğunda indirgeyici ajan olarak görev yapabilirler (yani elektronlarını diğer elementlere verirler).

En basit elementlerle reaksiyonlar

• Altın ve platin dışında kesinlikle tüm metaller oksijenle reaksiyona girer. Ayrıca reaksiyonun gümüş ile yüksek sıcaklıklarda meydana geldiğini ancak normal sıcaklıklarda gümüş(II) oksitin oluşmadığını unutmayın. Metalin özelliklerine bağlı olarak oksijenle reaksiyon sonucu oksitler, süperoksitler ve peroksitler oluşur.

İşte her kimya eğitiminin örnekleri:

1. lityum oksit – 4Li+O2 =2Li2O;
2. potasyum süperoksit – K+O2 =K02;
3. sodyum peroksit – 2Na+O2 =Na202.

Bir peroksitten oksit elde etmek için aynı metalle indirgenmesi gerekir. Örneğin, Na 2 O 2 +2Na=2Na 2 O. Düşük ve orta aktif metallerde benzer bir reaksiyon yalnızca ısıtıldığında meydana gelir, örneğin: 3Fe+2O 2 =Fe 3 O 4.

• Metaller yalnızca aktif metallerle nitrojenle reaksiyona girebilir, ancak oda sıcaklığında yalnızca lityum reaksiyona girerek nitrürler oluşturabilir - 6Li+N 2 = 2Li 3 N, ancak ısıtıldığında aşağıdaki kimyasal reaksiyon meydana gelir: 2Al+N 2 = 2AlN, 3Ca+N2 =Ca3N2.
• Altın ve platin hariç, kesinlikle tüm metaller oksijenle olduğu gibi kükürtle de reaksiyona girer. Demirin yalnızca kükürt ile ısıtıldığında reaksiyona girerek sülfür oluşturabileceğini unutmayın: Fe+S=FeS
• Hidrojenle yalnızca aktif metaller reaksiyona girebilir. Bunlar berilyum hariç IA ve IIA gruplarının metallerini içerir. Bu tür reaksiyonlar yalnızca ısıtıldığında meydana gelebilir ve hidritler oluşturulabilir.

  Hidrojenin oksidasyon durumu 1 olarak kabul edildiğinden, bu durumda metaller indirgeyici maddeler olarak hareket eder: 2Na + H2 = 2NaH.

• En aktif metaller aynı zamanda karbonla da reaksiyona girer. Bu reaksiyonun sonucunda asetilenitler veya metanitler oluşur.

Hangi metallerin suyla reaksiyona girdiğini ve bu reaksiyon sonucunda ne ürettiklerini düşünelim. Asetilenler su ile etkileşime girdiğinde asetilen üretecek ve suyun metanitlerle reaksiyonu sonucunda metan elde edilecektir. İşte bu reaksiyonların örnekleri:

1. Asetilen – 2Na+2C= Na2C2;
2. Metan - Na2C2+2H20=2NaOH+C2H2.

Asitlerin metallerle reaksiyonu

Metaller asitlerle de farklı şekilde reaksiyona girebilir. Yalnızca metallerin hidrojene kadar elektrokimyasal aktivite serisindeki metaller tüm asitlerle reaksiyona girer.

Metallerin hangi maddelerle reaksiyona girdiğini gösteren bir ikame reaksiyonu örneği verelim. Başka bir şekilde bu reaksiyona redoks denir: Mg+2HCl=MgCl2 +H2^.

Bazı asitler hidrojenden sonra gelen metallerle de etkileşime girebilir: Cu+2H 2 SO 4 =CuSO 4 +SO 2 ^+2H 2 O.

Böyle bir seyreltik asidin, gösterilen klasik şemaya göre bir metalle reaksiyona girebileceğini unutmayın: Mg + H2S04 = MgS04 + H2^.

Onarıcı özellikler- bunlar tüm metallerin temel kimyasal özellikleridir. Çevreden gelen oksitleyici maddeler de dahil olmak üzere çok çeşitli oksitleyici maddelerle etkileşim halinde kendilerini gösterirler. Genel olarak bir metalin oksitleyici maddelerle etkileşimi aşağıdaki şema ile ifade edilebilir:

Ben + Oksitleyici madde" Ben(+X),

Burada (+X) Me'nin pozitif oksidasyon durumudur.

Metal oksidasyon örnekleri.

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

Ti + I 2 → Ti(+4) Ti + 2I 2 = TiI 4

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

METALLERİN METAL OLMAYANLARLA ETKİLEŞİMİ

Ametaller, metallerle reaksiyona girerek oksitleyici özellikler gösterir, onlardan elektron alır ve indirgenir.

Halojenlerle etkileşim

Halojenler (F 2, Cl 2, Br 2, I 2 ) güçlü oksitleyici maddelerdir, bu nedenle tüm metaller normal koşullar altında bunlarla reaksiyona girer:

2 Ben + N Hal 2 → 2 MeHal n

Bu reaksiyonun ürünü bir tuzdur - bir metal halojenür ( MeF n -florür, MeCl n -klorür, MeBr n -bromür, Mel n -iyodür). Bir metal ile etkileşime girdiğinde halojen en düşük oksidasyon durumuna (-1) indirgenir veNmetalin oksidasyon durumuna eşittir.

Reaksiyon hızı metalin ve halojenin kimyasal aktivitesine bağlıdır. Halojenlerin oksidatif aktivitesi grupta yukarıdan aşağıya doğru azalır. F'den I'ye).

Oksijen ile etkileşim

Hemen hemen tüm metaller oksijenle oksitlenir (hariç) Ag, Au, Pt ) ve oksitler oluşur Ben 2 Açık .

Aktif metaller Normal koşullar altında havadaki oksijenle kolaylıkla etkileşime girerler.

2 Mg + O 2 → 2 MgO (flaşlı)

Orta aktivite metalleri Ayrıca normal sıcaklıklarda oksijenle reaksiyona girer. Ancak böyle bir reaksiyonun oranı, aktif metallerin katılımından önemli ölçüde daha düşüktür.

Düşük aktif metaller ısıtıldığında oksijenle oksitlenir (oksijende yanma).

Oksitler Metaller kimyasal özelliklerine göre üç gruba ayrılabilir:

1. Bazik oksitler ( Na 2 O, CaO, Fe II O, Mn II O, Cu IO vb.) düşük oksidasyon durumlarında (+1, +2, genellikle +4'ün altında) metaller tarafından oluşturulur. Bazik oksitler, asit oksitler ve asitlerle reaksiyona girerek tuzlar oluşturur:

CaO + CO 2 → CaCO 3

CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

2. Asidik oksitler ( Cr VI O 3 , Fe VI O 3 , Mn VI O 3 , Mn 2 VII O 7 vb.) yüksek oksidasyon durumlarında (genellikle +4'ün üzerinde) metaller tarafından oluşturulur. Asidik oksitler, bazik oksitler ve bazlarla reaksiyona girerek tuzlar oluşturur:

FeO3 + K2O → K2FeO4

CrO3 + 2KOH → K2CrO4 + H2O

3. Amfoterik oksitler ( BeO, Al 2 O 3, ZnO, SnO, MnO 2, Cr 2 O 3, PbO, PbO 2 vb.) ikili bir yapıya sahiptir ve hem asitlerle hem de bazlarla etkileşime girebilir:

Cr 2 Ö 3 + 3H 2 SO 4 → Cr 2 (S04) + 3H 2 O

Cr203 + 6NaOH → 2Na3

Kükürt ile etkileşim

Tüm metaller kükürt ile reaksiyona girer (hariç) Au ), tuzlar - sülfürler oluşturur Ben 2 Sn . Bu durumda kükürt “-2” oksidasyon durumuna indirgenir. platin ( puan ) kükürt ile yalnızca ince ezilmiş halde etkileşime girer. Alkali metaller ve Ca ve Mg ısıtıldığında kükürt ile patlayıcı bir şekilde reaksiyona girer. Zn, Al (toz halinde) ve Mg kükürt ile reaksiyona girdiğinde parlama verirler. Etkinlik serisinde soldan sağa metallerin kükürt ile etkileşim hızı azalır.

Hidrojen ile etkileşim

Bazı aktif metaller hidrojen hidritlerle bileşikler oluşturur:

2 Na + H 2 → 2 NaH

Bu bileşiklerde hidrojen nadir görülen “-1” oksidasyon durumundadır.

E.A. Nudnova, M.V. Andryuhova

Metal atomlarının yapısı yalnızca basit maddelerin - metallerin karakteristik fiziksel özelliklerini değil, aynı zamanda genel kimyasal özelliklerini de belirler.

Büyük bir çeşitlilikle, metallerin tüm kimyasal reaksiyonları redokstur ve yalnızca iki tipte olabilir: kombinasyon ve ikame. Metaller kimyasal reaksiyonlar sırasında elektron bağışlama yeteneğine sahiptirler, yani indirgeyici maddelerdirler ve sonuçta ortaya çıkan bileşiklerde yalnızca pozitif bir oksidasyon durumu sergilerler.

Genel olarak bu durum aşağıdaki diyagramla ifade edilebilir:
Ben 0 – ne → Ben +n,
burada Me bir metaldir - basit bir madde ve Me 0+n bir metaldir, bir bileşikteki kimyasal elementtir.

Metaller değerlik elektronlarını metal olmayan atomlara, hidrojen iyonlarına ve diğer metal iyonlarına verme yeteneğine sahiptirler ve bu nedenle metal olmayanlarla (basit maddeler, su, asitler, tuzlar) reaksiyona girerler. Ancak metallerin indirgeme yetenekleri farklılık göstermektedir. Metallerin çeşitli maddelerle reaksiyon ürünlerinin bileşimi, maddelerin oksitlenme yeteneğine ve reaksiyonun meydana geldiği koşullara bağlıdır.

Yüksek sıcaklıklarda çoğu metal oksijenle yanar:

2Mg + O2 = 2MgO

Yalnızca altın, gümüş, platin ve diğer bazı metaller bu koşullar altında oksitlenmez.

Birçok metal halojenlerle ısınmadan reaksiyona girer. Örneğin alüminyum tozu brom ile karıştırıldığında tutuşur:

2Al + 3Br2 = 2AlBr3

Metaller suyla etkileşime girdiğinde bazı durumlarda hidroksitler oluşur. Normal koşullar altında alkali metallerin yanı sıra kalsiyum, stronsiyum ve baryum da suyla çok aktif etkileşime girer. Bu reaksiyonun genel şeması şöyle görünür:

Ben + HOH → Me(OH) n + H 2

Diğer metaller ısıtıldığında suyla reaksiyona girer: kaynadığında magnezyum, kırmızı renkte kaynadığında su buharındaki demir. Bu durumlarda metal oksitler elde edilir.

Bir metal bir asitle reaksiyona girerse, ortaya çıkan tuzun bir parçasıdır. Bir metal asit çözeltileriyle etkileşime girdiğinde çözeltide bulunan hidrojen iyonları tarafından oksitlenebilir. Kısaltılmış iyonik denklem genel formda aşağıdaki gibi yazılabilir:

Ben + nH + → Me n + + H 2

Konsantre sülfürik ve nitrik gibi oksijen içeren asitlerin anyonları, hidrojen iyonlarından daha güçlü oksitleyici özelliklere sahiptir. Bu nedenle, bakır ve gümüş gibi hidrojen iyonları tarafından oksitlenemeyen metaller bu asitlerle reaksiyona girer.

Metaller tuzlarla etkileşime girdiğinde bir ikame reaksiyonu meydana gelir: ikame edilen, daha aktif metalin atomlarından gelen elektronlar, ikame edilen, daha az aktif metalin iyonlarına geçer. Daha sonra ağ, metali tuzlardaki metalle değiştirir. Bu reaksiyonlar tersine çevrilemez: eğer A metali, metal B'yi tuz çözeltisinden çıkarırsa, metal B, metal A'yı tuz çözeltisinden çıkarmaz.

Metallerin, tuzlarının sulu çözeltilerinden birbirlerinden yer değiştirme reaksiyonlarında ortaya çıkan kimyasal aktivitenin azalan sırasına göre, metaller, metallerin elektrokimyasal voltaj (aktiviteleri) serisinde bulunur:

Li → Rb → K → Ba → Sr → Ca → Na → Mg → Al → Mn → Zn → Cr → → Fe → Cd → Co → Ni → Sn → Pb → H → Sb → Bi → Cu → → Ag → Pd → Pt → Au

Bu sıranın solunda yer alan metaller daha aktiftir ve aşağıdaki metalleri tuz çözeltilerinden uzaklaştırabilirler.

Hidrojen, pozitif yüklü iyonlar oluşturmak için metallerle ortak bir özelliği paylaşan tek metal olmayan madde olarak metallerin elektrokimyasal voltaj serisine dahil edilir. Bu nedenle hidrojen, tuzlarındaki bazı metallerin yerini alır ve kendisi de asitlerdeki birçok metalle değiştirilebilir, örneğin:

Zn + 2 HC1 = ZnCl 2 + H2 + Q

Elektrokimyasal voltaj serisinde hidrojenden önce gelen metaller, onu birçok asitin (hidroklorik, sülfürik vb.) çözeltilerinden uzaklaştırır, ancak onu takip edenlerin tümü, örneğin bakır, onu yerinden çıkarmaz.

web sitesi, materyalin tamamı veya bir kısmı kopyalanırken orijinal kaynağa bir bağlantı gereklidir.

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 önceki 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.