Металлы Общая характеристика металлов

Металлы

Общая характеристика металлов

Металлы как элементы

Занимают главные подгруппы с первой по третьи группы + все побочные подгруппы

Их более 80

Металлы – это элементы с:

1. большими радиусами Слабой связью между ядром и электронами внешнего слоя Низкой электроотрицательностью От 1 до 3 электронов на внешнем слое Восстановительными свойствами в реакциях Металлическими свойствами

Поведение в реакциях:

Ме0  –ne  Ме+n

т. е. в реакциях Металл отдает n кол-во электронов и его степень окисления становится +n

2. Металлы как вещество

Химическая связь: Смотри пункт 4 – поведение в реакциях

Общие свойства благодаря металлическим свойствам:

1. Металлический блеск
2. Проводят электрический ток
3. Проводят тепло
4. Ковкие и пластичные

Специфические свойства:

1. По температуре: легкоплавкие (Al) и тугоплавкие (W)
2. По весу: легкие (Na, Li, Al) и тяжелые (Os, Ag, Au)
3. Сплавы:
  Au + Cu – золото
  Au + Pl – белое золото
  Ag + Cu – серебро
  Fe + Cu – нержавейка

Получение металлов

Чтобы получить металл в чистом виде используют химические методы.

Тип реакции: ОВР – окислительно–восстановительные реакции.

В качестве восстановителей металлов используют: H2, C, CO, Al, электрический ток

Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O

Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

Fe2O3 + 2Al → 2Fe + AL2O3

2Fe2O3 → 4Fe + 3O2

Химические свойства металлов

Опирается на ряд активности металлов В этом ряду восстановительные свойства уменьшаются Каждый предыдущий металл может вытеснить последующие металлы из растворов их солей Металлы, стоящие до H2, способны вытеснить другие металлы из растворов кислот

Реакция	Соединения с неметаллами	Ме + НеМе→МеНеМе	Cu + 2Cl → CuCl2
Замещения	Ме + Ме*Кост → МеКост + Ме*	FeCl2 + Cu → CuCl2 + Fe
Ме + НnКост → МеКост + Н2↑	2HCl + Ca → CaCl2 + H2↑
С водой, металл стоит до Mg	Me + H2O → Me(OH)n + H2↑	Li + H2O → LiOH + H2↑
С водой, металл стоит от Mg до H2	Me + H2O → MexOy + H2↑	Mn + H2O → MnO + H2↑

ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ

РАСПОЛОЖЕНИЕ В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ

Расположены в главной подгруппе I группы периодической системы.

На внешнем слое у всех щелочных металлов по одному электрону, который они отдают:

Me0 – 1e → Me+1

Все щелочные металлы – сильные восстановители, в соединениях одновалентны.

.

Общие свойства щелочных металлов
Физические	Химические
Твердые вещества	Очень легко окисляются на воздухе
Очень мягкие металлы (легко режутся ножом)	Активно реагируют с водой (образуется щелочь + Н2↑
Блестящие металлы (на срезе), тускнеют на воздухе.	Бурно реагируют с неметаллами (Cl2, F2, O2, S…)
Легкоплавкие металлы (tпл. (Сs) = 29!)	Оксиды проявляют сильный основной характер. Гидроксиды – все щелочи, за это металлы получили название – щелочные.
Очень легкие металлы (низкая плотность).
Различия
Активность увеличивается сверху вниз по подгруппе, Fr и Cs – самые активные металлы.

Эти металлы хранятся под слоем керосина или в запаянных ампулах, так как в соприкосновении с воздухом они горят

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ

С простыми веществами

С кислородом (Все взаимодействуют, кроме благородных металлов)

Me + O2 → MexOy

Li + O2 → Li2O

Благородные мет
Золото	Au
Серебро	Ag
Платина	Pt
Рутений	Ru
Родий	Rh
Осмий	Os
Иридий	Ir

Галогены
Фтор	F2
Хлор	Cl2
Бром	Br2
Йод	I2
Астат	At2

С галогенами (это элементы главной подгруппы VII группы период. системы)

Me + К. ост. → МеК. ост.

Me + К. ост. → МеК. ост

2Na + Cl2 → 2NaCl

C серой

Me + S → MexSy

2K + S → K2S

Во всех случаях, если составить уравнения по ОВР, металлы – восстановители

Li

Na

K

Rb

Cs

Fr

Ba

Са

Sr

Со сложными веществами

Cтоит до Mg	Me + H2O → Me(OH)n + H2↑	Li + H2O → LiOH + H2↑
Чистый Al	2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2↑
Стоит от Mg до H2	Me + H2O → MexOy + H2↑	Mn + H2O → MnO + H2↑

С водой (взаимодействуют щелочи и чистый алюминий, образуя щелочи, другие образуют оксиды)

С кислотами (взаимодействуют все мет. до H2. Искл. Кислоты: HNO3 H2SO4 (конц)

Me + HnКост → МеnКост + H2↑

Fe + H2SO4 (разб) → FeSO4 + H2↑

В данном случае металл – восстановитель

ОКСИДЫ И ГИДРОКСИДЫ МЕТАЛЛОВ

Взаимодействие с водой

Оксиды и гидроксиды ЩЕЛОЧНЫХ металлов имеют ионную связь, поэтому при взаимодействии оксидов металлов с водой, получаются очень сильные основания – щелочи.

Связь между ионом металла и гидроксильной группой (OH) тоже ионная.

Щёлочи полностью диссоциируют в водных растворах.

MexOy + H2O → Me(OH)n	CaO + H2O → Ca(OH)2
Ca(OH)2 → Ca2+ + 2OH-

Разложение при нагревани

По причине полярной ковалентной химической связи в оксидах и гидроксидах у ОСТАЛЬНЫХ металлов, их оксиды НЕ взаимодействуют с водой, а гидроксиды НЕ растворяются в воде.

Они разлагаются при нагревании с образованием оксидов

Me(OH)n  t  MexOy + H2O

Cu(OH)2  t  CuO + H2O

Взаимодействие с кислотными оксидами и кислотами

MexOy + НеMexOy → МеК. ост	CaO + CO2 → CaCO3
Me(OH)n  + НеMexOy → МеК. ост + H2О	2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
MexOy + НnКост → МеК. ост + H2О	FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O
Me(OH)n + НnКост → МеК. ост + H2О	Ca(OH)2 + H2SO4 → CaSO4 + 2H2O

ЩЕЛОЧНО-ЗЕМЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ

К щелочно-земельным металлам относятся кальций, бериллий и стронций.

Расположены в главной подгруппе II группы периодической системы.

На внешнем слое у всех щелочных металлов по два электрона, которые они отдают:

Me0 – 2e → Me+2

Все щелочно-земельные металлы – сильные восстановители, но слабее щелочных, в соединениях двухвалентные.

ОКСИДЫ  И ГИДРОКСИДЫ Щ-З МЕТАЛЛОВ

Оксид	Реагирует с:
MgO	Водой Кислотными оксидами кислотами
CaO
SrO
BaO
BeO	Амфотерный оксид

Гидроксид	Реагирует с:
Ca(OH)2	Растворимыми солями (↓↑) Кисл. Оксидами Кислотами
Sr(OH)2
Ba(OH)2
Mg(OH)2	Амфотерный гидрооксид
Be(OH)2

КАЛЬЦИЙ

В природе встречается только в виде соединений. Они содержатся в: горах, глине, природной воде, почве и т. Д.

Основные минералы кальция
Мел, мрамор, известняк	CaCO3
Гипс	CaSO4 * 2H2O
Фосфориты	Са3(PO4)2
Апатиты	Ca5OH(PO4)3, Ca5F(PO4)3

Свойства кальция:

Ca – мягкий, легкий, серебристо-белый, очень активный металл.

Важнейшие соединения кальция

Соединение	Химическое назв.	Техническое назв.
CaO	Оксид кальция	Негашеная известь
Ca(OH)2	Гидроксид кальция	Гашеная известь
CaSO4 * 2H2O	Сульфат кальция, дигидрат	Гипс
(CaSO4)2 * H2O	Сульфат кальция, полугидрат	Жженый гипс
CaCO3	Карбонат кальция	Мел, мрамор, известняк
Ca(HCO3)2	Гидрокарбонат кальция

Реакция с простыми веществами: Галогены, сера, азот, водород

Ca + 2Cl → CaCl2

Ca + S → CaS

3Ca + 2N → Ca3N2

Ca + H → CaH2

CaO – оксид кальция.

Получение при обжиге CaCO3 и реакции с кислородом

CaCO3 → CaO + CO2

2Ca + O2 → 2CaO

Реакция со сложными веществами: вода, кислоты (кроме HNO3 H2SO4(k))

Ca + 2HCl → CaCl2 + H2↑

Ca(OH)2 – гидроксид кальция.

Получение при разбавлении оксида кальция водой и кальция водой

CaO + H2O → Ca(OH)2

Ca + H2O → Ca(OH)2 + H2↑

CaSO4 – сульфат кальция.

Основная реакция:

(CaSO4)2 * H2O + 3H2O → 2[CaSO4 * 2H2O]

Ca(HCO3)2 – гидрокарбонат кальция.

Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + H2О + CO2↑

Ca(HCO3)2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + 2NaHCO3

Распознавание ионов кальция.

CaCl2 + H2C2O4 → CaC2O4↓ + 2HCl

Ca + C2O4 → CaC2O4↓

       

АЛЮМИНИЙ И ЕГО СВОЙСТВА

Находится в третьем периоде в главной подгруппе III группы.

На внешнем слое у алюминия три электрона, которые они отдают:

Al0 – 3e → Me+3

АМФОТЕРНОЕ В-ВО (С К-ТАМИ ОСНОВНОЙ ХАРАКТЕР, С ОСНОВАНИЯМИ - К-ТНЫЙ)

Реагирует с неметаллами окислителями: O2, галогены, S, C, P.

4Al + 3O2 → 2Al2O3

4Al + 3C → Al4C3

Со сложными веществами: Вода, Кислоты, оксид металла, растворимая соль, щелочи.

2Al+6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑ - металлические свойства

2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑ - неметаллические свойства

ЖЕЛЕЗО И ЕГО СВОЙСТВА

Находится в четвертом периоде в побочной подгруппе VIII группы.

Взаимодействия с неметаллами

При нагревании на воздухе выше 200 °С железо взаимодействует с кислородом, образуя оксиды нестехиометрического состава FexO, мелкодисперсное железо сгорает с образованием смешанного оксида железа (II, III):

3Fe + 2O2 = Fe3O4.

С галогенами железо реагирует, образуя галогениды :

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

При взаимодействии с азотом при невысокой температуре железо, кобальт и никель образуют нитриды различного состава, например:

4Fe + N2 = 2Fe2N

С углеродом, бором, кремнием, фосфором также при нагревании образуют соединения нестехиометрического состава, например:

3Fe + P = Fe3P.

Взаимодействие с водой

В воде в присутствии кислорода железо медленно окисляется кислородом воздуха (корродирует):

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

Взаимодействие с кислотами

Железо валентности II и III реагирует с разбавленными кислотами, образуя соли железа (II, III):

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2,

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2;

Взаимодействие со щелочами

Возможно только взаимодействие железа валентности III с щелочами:

Fe + KClO3 + 2KOH = K2FeO4 + KCl + H2O.

Fe2+	O2	H2O	HnKост	MeКост	S
Fe3+	Cl

Соли железа реагируют с:

Кислотами

Щелочами

Другими солями

Более активными металлами

Реагирует или нет?	Кислоты	Основания
Fe(OH)2	Да	Нет
Fe(OH)3	Да	Да

Fe(OH)3 – амфотерный характер