خواص شیمیایی فلزات خواص شیمیایی فلزات با مثال

ساختار اتم های فلزی نه تنها ویژگی های فیزیکی مشخص را تعیین می کند مواد ساده- فلزات ، بلکه خواص شیمیایی کلی آنها.

با تنوع زیاد ، همه واکنشهای شیمیایی فلزات واکنشهای اکسیداسیون و کاهش است و فقط می تواند دو نوع باشد: ترکیبات و جایگزینها. فلزات قادر به اهدای الکترون در طول واکنشهای شیمیایی هستند ، یعنی آنها عوامل کاهنده هستند و فقط یک حالت اکسیداسیون مثبت در ترکیبات حاصله نشان می دهند.

که در نمای کلیاین را می توان با طرح بیان کرد:
Ме 0 - ne → Me + n ،
جایی که Me یک فلز است - یک ماده ساده و Me 0 + n یک فلز است - یک عنصر شیمیایی در یک ترکیب.

فلزات قادرند الکترونهای ظرفیت خود را به اتمهای غیر فلزات ، یونهای هیدروژن ، یونهای فلزات دیگر اهدا کنند و بنابراین با غیر فلزات-مواد ساده ، آب ، اسیدها ، نمکها واکنش نشان می دهند. با این حال ، توانایی کاهش فلزات متفاوت است. ترکیب محصولات واکنش فلزات با مواد مختلف نیز بستگی به قابلیت اکسیداسیون مواد و شرایطی دارد که واکنش در آن پیش می رود.

در دمای بالا ، اکثر فلزات در اکسیژن می سوزند:

2Mg + O2 = 2MgO

فقط طلا ، نقره ، پلاتین و برخی فلزات دیگر در این شرایط اکسید نمی شوند.

بسیاری از فلزات بدون گرم شدن با هالوژن ها واکنش نشان می دهند. به عنوان مثال ، پودر آلومینیوم ، هنگامی که با برم مخلوط می شود ، مشتعل می شود:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

هنگام تعامل فلزات با آب ، در برخی موارد هیدروکسیدها تشکیل می شوند. در شرایط عادی ، فلزات قلیایی ، و همچنین کلسیم ، استرانسیوم ، باریم ، بسیار فعال با آب تعامل دارند. به طور کلی طرح این واکنش به این شکل است:

Ме + HOH → من (OH) n + H 2

سایر فلزات هنگام گرم شدن با آب واکنش نشان می دهند: منیزیم هنگام جوشیدن ، آهن در بخار آب هنگام قرمز شدن آن. در این موارد اکسیدهای فلزی بدست می آید.

اگر فلز با اسید واکنش نشان دهد ، بخشی از نمک حاصل است. هنگامی که این فلز با محلول های اسیدی در تعامل است ، می تواند توسط یونهای هیدروژن موجود در این محلول اکسید شود. مخفف شده است معادله یونیبه طور کلی ، می توان چنین نوشت:

Me + nH + → Me n + + H 2

قوی تر خواص اکسید کنندهآنیونهای اسیدهای حاوی اکسیژن مانند اسیدهای سولفوریک غلیظ و نیتریک نسبت به یونهای هیدروژن دارند. بنابراین ، فلزات با این اسیدها واکنش می دهند که قادر به اکسید شدن توسط یونهای هیدروژن نیستند ، به عنوان مثال ، مس و نقره.

هنگامی که فلزات با نمک ها تعامل می کنند ، واکنش جایگزینی رخ می دهد: الکترون های اتم های جایگزین - فلز فعال تر به یون های جایگزین می رسد - فلز کمتر فعال. سپس شبکه در حال جایگزینی فلز با فلز موجود در نمک ها است. این واکنشها برگشت پذیر نیستند: اگر فلز A فلز B را از محلول نمک جابجا کند ، فلز B فلز A را از محلول نمک جابجا نمی کند.

با کاهش ترتیب فعالیت های شیمیایی در واکنشهای جابجایی فلزات از یکدیگر از محلول آبینمکها ، فلزات آنها در سری الکتروشیمیایی ولتاژها (فعالیتها) فلزات قرار دارند:

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

فلزات واقع در سمت چپ در این ردیف فعال تر هستند و قادرند فلزات زیر را از محلول های نمک جابجا کنند.

هیدروژن در سری الکتروشیمیایی ولتاژهای فلزی ، به عنوان تنها غیر فلزی که دارای ویژگی مشترک با فلزات است - برای تشکیل یونهای دارای بار مثبت ، گنجانده شده است. بنابراین ، هیدروژن جایگزین برخی از فلزات موجود در نمک های آنها می شود و خود می تواند با بسیاری از فلزات موجود در اسیدها جایگزین شود ، به عنوان مثال:

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

فلزات در سری الکتروشیمیایی ولتاژها تا هیدروژن آن را از محلولهای بسیاری از اسیدها (هیدروکلریک ، گوگرد و غیره) جابجا می کنند و همه کسانی که از آن پیروی می کنند ، به عنوان مثال مس ، جابجا نمی شوند.

سایت ، با کپی کامل یا جزئی از مطالب ، پیوند به منبع مورد نیاز است.

فلزات عوامل کاهنده فعال با حالت اکسیداسیون مثبت هستند. فلزات به دلیل ویژگی های شیمیایی خود ، به طور گسترده در صنعت ، متالورژی ، پزشکی و ساختمان استفاده می شوند.

فعالیت فلزی

در واکنش ها ، اتم های فلز الکترون های ظرفیتی را اهدا می کنند و اکسید می شوند. هرچه سطوح انرژی بیشتر و الکترونهای کمتری برای یک اتم فلز وجود داشته باشد ، اهدای الکترونها و وارد شدن به واکنشها آسانتر است. بنابراین ، خواص فلزی از بالا به پایین و از راست به چپ در جدول تناوبی افزایش می یابد.

برنج. 1. تغییر خواص فلزی در جدول تناوبی.

فعالیت مواد ساده در سری الکتروشیمیایی ولتاژهای فلزی نشان داده شده است. در سمت چپ هیدروژن فلزات فعال وجود دارد (فعالیت به سمت چپ افزایش می یابد) ، در سمت راست فلزات غیر فعال قرار دارند.

فلزات قلیایی در گروه 1 جدول تناوبی و سمت چپ هیدروژن در سری الکتروشیمیایی ولتاژها فعال ترین هستند. آنها با بسیاری از مواد در حال حاضر در دمای اتاق واکنش نشان می دهند. پس از آنها فلزات قلیایی خاکی موجود در گروه II قرار می گیرند. وقتی گرم می شوند با اکثر مواد واکنش می دهند. فلزات در محدوده الکتروشیمیایی از آلومینیوم تا هیدروژن (فعالیت متوسط) برای ایجاد واکنش نیاز به شرایط اضافی دارند.

برنج. 2. محدوده الکتروشیمیایی ولتاژهای فلزی.

برخی فلزات دارای ویژگی آمفوتریک یا دوگانگی هستند. فلزات ، اکسیدها و هیدروکسیدهای آنها با اسیدها و بازها واکنش نشان می دهند. اکثر فلزات فقط با برخی اسیدها واکنش می دهند تا هیدروژن را جایگزین کرده و نمک ایجاد کنند. واضح ترین ویژگی های دوگانه با موارد زیر نشان داده می شود:

• آلومینیوم ؛
• رهبری؛
• فلز روی؛
• اهن؛
• فلز مس؛
• بریلیوم ؛
• کروم

هر فلز قادر به جابجایی فلز دیگر از نمک های ایستاده در سمت راست آن در ردیف الکتروشیمیایی است. فلزات سمت چپ هیدروژن آن را از اسیدهای رقیق خارج می کنند.

خواص

ویژگی های تعامل فلزات با مواد مختلفدر جدول خواص شیمیایی فلزات ارائه شده است.

واکنش	ویژگی ها	معادله
با اکسیژن	اکثر فلزات فیلم های اکسیدی تشکیل می دهند. فلزات قلیایی در حضور اکسیژن خود به خود مشتعل می شوند. در این مورد ، سدیم پراکسید (Na 2 O 2) ، بقیه فلزات گروه I - سوپر اکسیدها (RO 2) را تشکیل می دهد. هنگام گرم شدن ، فلزات قلیایی خاکی خود به خود مشتعل می شوند ، فلزات با فعالیت متوسط ​​اکسید می شوند. طلا و پلاتین با اکسیژن تداخل ندارند	4Li + O 2 → 2Li 2 O ؛ 2Na + O 2 → Na 2 O 2؛ K + O 2 → KO 2 ؛ 4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3 ؛ 2Cu + O 2 → 2CuO
با هیدروژن	در دمای اتاق ، قلیایی واکنش نشان می دهد ، هنگامی که گرم می شود - زمین قلیایی. بریلیوم واکنش نشان نمی دهد. منیزیم علاوه بر این نیاز به فشار بالا دارد	Sr + H 2 → SrH 2 ؛ 2Na + H 2 → 2NaH ؛ Mg + H 2 → MgH 2
	فقط فلزات فعال لیتیوم در دمای اتاق واکنش نشان می دهد. فلزات دیگر - هنگامی که گرم می شوند	6Li + N 2 → 2Li 3 N ؛ 3Ca + N 2 → Ca 3 N 2
با کربن	لیتیوم و سدیم ، بقیه - وقتی گرم می شوند	4Al + 3C → Al 3 C4 ؛ 2Li + 2C → Li 2 C 2
	طلا و پلاتین برهم کنش ندارند	2K + S → K 2 S ؛ Fe + S → FeS ؛ Zn + S → ZnS
با فسفر	هنگام گرم شدن	3Ca + 2P → Ca 3 P 2
با هالوژن ها	فقط فلزات کم فعال واکنش نشان نمی دهند ، مس - هنگام گرم شدن	Cu + Cl2 → CuCl2
	قلیایی و برخی فلزات قلیایی خاکی. هنگام گرم شدن ، در محیط اسیدی یا قلیایی ، فلزات با فعالیت متوسط ​​واکنش نشان می دهند	2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 ؛ Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2 ؛ Pb + H 2 O → PbO + H 2
با اسیدها	فلزات سمت چپ هیدروژن. مس حل می شود اسیدهای غلیظاوه	Zn + 2HCl → ZnCl 2 + 2H 2 ؛ Fe + H 2 SO 4 → FeSO 4 + H 2 ؛ Cu + 2H 2 SO 4 → CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
با مواد قلیایی	فقط فلزات آمفوتریک	2Al + 2KOH + 6H 2 O → 2K + 3H 2
	اکتیو جایگزین فلزات کمتر فعال می شود	3Na + AlCl 3 → 3NaCl + Al

فلزات با یکدیگر تعامل دارند و ترکیبات بین فلزی تشکیل می دهند - 3Cu + Au → Cu 3 Au ، 2Na + Sb → Na 2 Sb.

کاربرد

خواص شیمیایی کلی فلزات برای ایجاد آلیاژها ، مواد شوینده و در واکنشهای کاتالیزوری استفاده می شود. فلزات در باتری ها ، قطعات الکترونیکی و سازه های باربر یافت می شوند.

زمینه های اصلی کاربرد در جدول نشان داده شده است.

برنج. 3. بیسموت.

چه آموخته ایم؟

از درس شیمی کلاس 9 ، آنها با خواص شیمیایی اساسی فلزات آشنا شدند. توانایی تعامل با مواد ساده و پیچیده ، فعالیت فلزات را تعیین می کند. هرچه فلز فعال تر باشد ، در شرایط عادی واکنش آسان تری دارد. فلزات فعال با هالوژن ها ، غیر فلزات ، آب ، اسیدها ، نمک ها واکنش نشان می دهند. فلزات آمفوتریک با مواد قلیایی تعامل دارند. فلزات کم فعال با آب ، هالوژن ها ، اکثر غیر فلزات واکنش نشان نمی دهند. به طور مختصر صنایع کاربردی را مرور کرد. فلزات در پزشکی ، صنعت ، متالورژی و الکترونیک استفاده می شود.

تست بر اساس موضوع

ارزیابی گزارش

میانگین امتیاز: 4.4 مجموع امتیازات دریافتی: 120

اگر در جدول تناوبی عناصر DI مندلیف برای کشیدن مورب از بریلیوم به استاتین ، عناصر فلزی در سمت چپ زیر مورب وجود خواهد داشت (این شامل عناصر زیرگروه های ثانویه ، برجسته شده با رنگ آبی) ، و در بالا سمت راست - عناصر غیر فلزی (رنگ زرد برجسته). عناصر واقع در نزدیکی مورب - نیم فلزها یا فلزها (B ، Si ، Ge ، Sb و غیره) دارای یک شخصیت دوگانه هستند (با رنگ صورتی مشخص شده است).

همانطور که از شکل مشخص است ، اکثریت قریب به اتفاق عناصر فلزات هستند.

به گفته خودش طبیعت شیمیاییفلزات عناصری شیمیایی هستند که اتم های آنها الکترونهایی را از سطح انرژی خارجی یا قبل از خارج هدیه می کنند ، بنابراین یونهای دارای بار مثبت را تشکیل می دهند.

تقریباً تمام فلزات دارای شعاع نسبتاً بزرگ و تعداد کمی الکترون (از 1 تا 3) در سطح انرژی خارجی هستند. فلزات با مقادیر کم الکترونگاتیویته و خواص کاهش دهنده مشخص می شوند.

معمولی ترین فلزات در ابتدای دوره ها (شروع از دوره دوم) قرار دارند ، بیشتر از چپ به راست ، خواص فلزی ضعیف می شود. در یک گروه از بالا به پایین ، خواص فلزی افزایش می یابد ، زیرا شعاع اتم ها افزایش می یابد (به دلیل افزایش تعداد سطوح انرژی). این منجر به کاهش الکترونگاتیوی (توانایی جذب الکترون) عناصر و افزایش خواص کاهنده (توانایی اهدای الکترون به سایر اتمها در واکنشهای شیمیایی) می شود.

معمولفلزات عناصر s هستند (عناصر گروه IA از Li تا Fr. عناصر گروه PA از Mg تا Ra). عمومی فرمول الکترونیکیاتمهای آنها ns 1-2 آنها به ترتیب با حالتهای اکسیداسیون + I و + II مشخص می شوند.

تعداد کمی الکترون (1-2) در سطح انرژی خارجی اتمهای فلزی معمولی ، از دست دادن جزئی این الکترونها و تجلی خواص کاهنده قوی ، که نشان دهنده مقادیر پایین الکترونگاتیویته است ، حکایت می کند. از این رو خواص شیمیایی محدود و روش های بدست آوردن فلزات معمولی.

ویژگی بارز فلزات معمولی تمایل اتمهای آنها برای تشکیل کاتیونها و پیوندهای شیمیایی یونی با اتمهای غیر فلزی است. ترکیبات فلزات معمولی با غیر فلزات بلورهای یونی "آنیون کاتیونی فلزی غیر فلزی" هستند ، برای مثال K + Br-، Ca2+ O 2-. کاتیونهای فلزات معمولی نیز در ترکیبات دارای آنیونهای پیچیده -هیدروکسیدها و نمکها ، به عنوان مثال ، Mg 2+ (OH -) 2 ، (Li +) 2CO 3 2- گنجانده شده است.

فلزات گروههای A که در جدول تناوبی مورب آمفوتریک بودن را تشکیل می دهند Be-Al-Ge-Sb-Po و همچنین فلزات مجاور (Ga، In، Tl، Sn، Pb، Bi) ویژگیهای معمولاً فلزی را ندارند. فرمول الکترونیکی کلی اتمهای آنها ns 2 np 0-4 تنوع بیشتری از حالتهای اکسیداسیون ، توانایی بیشتر در حفظ الکترونهای خود ، کاهش تدریجی در توانایی تقلیل آنها و ظاهر ظرفیت اکسیداتیو ، به ویژه در درجات بالااکسیداسیون (نمونه های معمولی ترکیبات Tl III ، Pb IV ، Bi v) هستند. یک رفتار شیمیایی مشابه برای اکثر عناصر d (به عنوان مثال ، عناصر گروه B) معمولی است جدول تناوبی (نمونه های معمولی- عناصر آمفوتریک Cr و Zn).

این تجلی دوگانگی (آمفوتریک بودن) خواص ، هر دو فلزی (اساسی) و غیر فلزی ، به دلیل ماهیت است پیوند شیمیایی... در حالت جامد ، ترکیبات فلزات غیر معمول با غیر فلزات دارای پیوندهای عمدتا کووالانسی (اما از پیوندهای بین غیر فلزات کمتر قوی) است. در محلول ، این پیوندها به راحتی شکسته می شوند و ترکیبات به یون (به طور کلی یا جزئی) تجزیه می شوند. به عنوان مثال ، فلز گالیم از مولکولهای Ga2 تشکیل شده است ، در حالت جامد آلومینیوم و جیوه (II) کلریدهای AlCl3 و HgCl2 حاوی پیوندهای قوی کووالانسی هستند ، اما در محلول AlCl3 تقریباً کاملاً تجزیه می شود و HgCl2 - به مقدار بسیار کمی (و سپس روی یونهای НgСl + و Сl -).

خواص فیزیکی عمومی فلزات

به دلیل وجود الکترونهای آزاد ("گاز الکترون") در شبکه کریستالی ، تمام فلزات دارای ویژگیهای کلی مشخصه زیر هستند:

1) پلاستیک- توانایی تغییر شکل به راحتی ، کشیده شدن به سیم ، ورقه های نازک.

2) درخشندگی فلزیو کدورت این به دلیل برهم کنش الکترون های آزاد با برخورد نوری بر روی فلز است.

3) رسانایی الکتریکی... این امر با حرکت جهت الکترون های آزاد از قطب منفی به قطب مثبت تحت تأثیر اختلاف پتانسیل کوچک توضیح داده می شود. وقتی گرم می شود ، هدایت الکتریکی کاهش می یابد ، زیرا با افزایش دما ، ارتعاشات اتم ها و یون ها در گره های شبکه بلوری تشدید می شود ، که حرکت جهت "گاز الکترون" را پیچیده می کند.

4) هدایت حرارتی.این به دلیل تحرک زیاد الکترونهای آزاد ایجاد می شود ، به همین دلیل یکسان سازی سریع دما بر روی جرم فلز وجود دارد. بیسموت و جیوه بیشترین هدایت حرارتی را دارند.

5) سختیسخت ترین آن کروم (برش شیشه) است. نرم ترین - فلزات قلیایی - پتاسیم ، سدیم ، روبیدیوم و سزیم - با چاقو بریده می شوند.

6) تراکماین کوچکتر است ، جرم اتمی فلز کمتر و شعاع اتم بیشتر است. سبک ترین آن لیتیوم است (ρ = 0.53 g / cm3) ؛ سنگین ترین آن اسمیوم است (ρ = 22.6 g / cm3). فلزات با چگالی کمتر از 5 گرم در سانتی متر مکعب "فلزات سبک" محسوب می شوند.

7) نقاط ذوب و جوش.کمترین ذوب فلز جیوه است (نقطه ذوب = -39 درجه سانتی گراد) ، نسوز ترین فلز تنگستن است (نقطه ذوب = 3390 درجه سانتی گراد). فلزات با t ° pl. بالاتر از 1000 درجه سانتیگراد نسوز در نظر گرفته می شود ، در زیر - کم ذوب می شود.

خواص شیمیایی کلی فلزات

عوامل کاهنده قوی: Me 0 - nē → Me n +

تعدادی از تنش ها فعالیت مقایسه ای فلزات را در واکنش های اکسیداسیون و کاهش در محلول های آبی مشخص می کنند.

I. واکنش فلزات با غیر فلزات

1) با اکسیژن:
2Mg + O 2 → 2MgO

2) با رنگ خاکستری:
Hg + S → HgS

3) با هالوژن:
Ni + Cl2 - t ° → NiCl2

4) با نیتروژن:
3Ca + N 2 - t ° → Ca 3 N 2

5) با فسفر:
3Ca + 2P - t ° → Ca 3 P 2

6) با هیدروژن (فقط فلزات قلیایی و قلیایی خاک واکنش می دهند):
2Li + H 2 → 2LiH

Ca + H2 → CaH2

II واکنش فلزات با اسیدها

1) فلزات در سری الکتروشیمیایی ولتاژها تا H اسیدهای غیر اکسید کننده را به هیدروژن کاهش می دهند:

Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2

2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

6Na + 2H 3 PO 4 → 2Na 3 PO 4 + 3H 2

2) با اسیدهای اکسید کننده:

با تعامل اسید نیتریک با هر غلظت و گوگرد غلیظ با فلزات هیدروژن هرگز آزاد نمی شود!

Zn + 2H 2 SO 4 (К) → ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

4Zn + 5H 2 SO 4 (К) → 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

3Zn + 4H 2 SO 4 (К) → 3ZnSO 4 + S + 4H 2 O

2H 2 SO 4 (k) + Cu → Cu SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

10HNO 3 + 4Mg → 4Mg (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

4HNO 3 (c) + Cu → Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

سوم تعامل فلزات با آب

1) فعال (فلزات قلیایی و قلیایی خاک) یک پایه محلول (قلیایی) و هیدروژن تشکیل می دهند:

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2

2) فلزات با فعالیت متوسط ​​هنگام گرم شدن به اکسید توسط آب اکسید می شوند:

Zn + H 2 O - t ° → ZnO + H 2

3) غیر فعال (Au ، Ag ، Pt) - واکنش نشان ندهید.

IV جابجایی فلزات کمتر فعال از محلول های نمک های آنها توسط فلزات فعال تر:

مس + HgCl2 → جیوه + CuCl2

Fe + CuSO 4 → Cu + FeSO 4

در صنعت ، اغلب از فلزات خالص استفاده نمی شود ، بلکه مخلوط آنها - آلیاژها، که در آن خواص مفید یک فلز با خواص مفید فلز دیگر تکمیل می شود. بنابراین ، مس دارای سختی کمی است و برای ساخت قطعات ماشین کاربرد چندانی ندارد ، در حالی که آلیاژهای مس-روی ( برنجی) در حال حاضر کاملاً جامد هستند و به طور گسترده ای در مهندسی مکانیک مورد استفاده قرار می گیرند. آلومینیوم دارای شکل پذیری بالا و سبکی کافی (چگالی کم) ، اما بسیار نرم است. بر اساس آن ، آلیاژی با منیزیم ، مس و منگنز تهیه می شود - دورالومین (دورالومین) ، که بدون از دست دادن خواص مفیدآلومینیوم ، سختی بالایی به دست می آورد و در ساخت هواپیما مناسب می شود. آلیاژهای آهن با کربن (و مواد افزودنی دیگر فلزات) به طور گسترده ای شناخته شده است چدنو فولاد.

فلزات آزاد هستند عوامل کاهش دهنده.با این حال ، واکنش پذیری برخی فلزات به دلیل روکش دار بودن آنها کم است فیلم اکسید سطحی، در درجات مختلف مقاومت در برابر عمل مواد شیمیایی مانند آب ، محلولهای اسیدها و قلیاها.

به عنوان مثال ، سرب همیشه با یک فیلم اکسید پوشانده می شود ؛ برای تبدیل آن به محلول ، نه تنها به یک واکنش (به عنوان مثال ، اسید نیتریک رقیق) نیاز است ، بلکه باید گرم شود. فیلم اکسیدی روی آلومینیوم از واکنش آن با آب جلوگیری می کند ، اما تحت تأثیر اسیدها و قلیاها از بین می رود. فیلم اکسید شل (زنگ) ، که در سطح آهن در هوای مرطوب تشکیل شده است ، با اکسیداسیون بیشتر آهن تداخل ندارد.

تحت تاثیر متمرکز شدهاسیدهای روی فلزات تشکیل می شوند ثابتفیلم اکسید این پدیده نامیده می شود انفعال... بنابراین ، به صورت متمرکز اسید سولفوریکفلزاتی مانند Be ، Bi ، Co ، Fe ، Mg و Nb غیرفعال می شوند (و سپس با اسید واکنش نشان نمی دهند) و فلزات A1 ​​، Be ، Bi، Co، Cr، Fe، Nb، Ni، Pb در اسید نیتریک غلیظ ، Th و U.

هنگام تعامل با اکسیدانها در محلولهای اسیدی ، اکثر فلزات به کاتیون تبدیل می شوند ، بار آنها توسط حالت اکسیداسیون پایدار یک عنصر مشخص در ترکیبات (Na+، Ca2+ ، A1 3+ ، Fe2+ و Fe3 تعیین می شود. +)

فعالیت کاهنده فلزات در محلول اسیدی توسط یک سری ولتاژها منتقل می شود. اکثر فلزات به محلول اسید سولفوریک هیدروکلریک و رقیق تبدیل می شوند ، اما Cu ، Ag و Hg - فقط گوگرد (غلیظ) و اسیدهای نیتریک، و Pt و Au - "aqua regia".

خوردگی فلزات

یک ویژگی شیمیایی نامطلوب فلزات ، یعنی تخریب فعال (اکسیداسیون) در تماس با آب و تحت تأثیر اکسیژن محلول در آن است. (خوردگی اکسیژن)به عنوان مثال ، خوردگی محصولات آهن در آب به طور گسترده ای شناخته شده است ، در نتیجه زنگ زدگی ایجاد می شود و محصولات به صورت پودر در می آیند.

خوردگی فلزات در آب نیز به دلیل وجود گازهای محلول CO2 و SO2 رخ می دهد. یک محیط اسیدی ایجاد می شود و کاتیون های H + توسط فلزات فعال به شکل هیدروژن H2 جابجا می شوند ( خوردگی هیدروژن).

محل تماس دو فلز متفاوت ( خوردگی تماس)یک جفت گالوانیک بین یک فلز مانند Fe و فلز دیگر مانند Sn یا Cu در آب قرار می گیرد. جریان الکترون ها از فلز فعال تر ، که در سری ولتاژها به سمت چپ است ، به فلز کمتر فعال (Sn ، Cu) می رود و فلز فعال تر از بین می رود (خورده می شود).

به همین دلیل است که سطح قلع قوطی های قلع (آهنی با قلع پوشانده شده) هنگام ذخیره در یک محیط مرطوب و بدون مراقبت با آنها زنگ می زند (آهن پس از ظاهر شدن حتی یک خراش کوچک که به آهن اجازه تماس با رطوبت را می دهد ، سریعاً فرو می ریزد. ) برعکس ، سطح گالوانیزه یک سطل آهنی به مدت طولانی زنگ نمی زند ، زیرا حتی در صورت وجود خراش ، آهن خوردگی نمی کند ، بلکه روی است (فلز فعال تری از آهن).

مقاومت در برابر خوردگی برای فلز معین زمانی افزایش می یابد که با فلز فعال تری پوشانده شود یا هنگامی که آنها ذوب شده اند. به عنوان مثال ، آبکاری آهن با کروم یا ساخت آلیاژ آهن-کروم ، خوردگی آهن را از بین می برد. آهن و فولاد با روکش کروم حاوی کروم ( فولاد ضد زنگ) ، دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی هستند.

الکترو متالوژییعنی بدست آوردن فلزات از طریق الکترولیز مذاب (برای فعال ترین فلزات) یا محلول های نمک.

پیرومتالورژییعنی کاهش فلزات از سنگ معدن در دمای بالا (به عنوان مثال ، تولید آهن در کوره بلند).

هیدرومتالورژیبه عنوان مثال ، جداسازی فلزات از محلول های نمک های آنها با فلزات فعال تر (به عنوان مثال ، بدست آوردن مس از محلول CuSO4 با اثر روی ، آهن یا آلومینیوم).

فلزات بومی گاهی در طبیعت یافت می شوند (نمونه های معمولی Ag ، Au ، Pt ، Hg) ، اما بیشتر اوقات فلزات به شکل ترکیبات هستند ( سنگ معدن) بر اساس شیوع در پوسته زمینفلزات متفاوت هستند: از رایج ترین آنها - Al، Na، Ca، Fe، Mg، K، Ti) تا نادرترین آنها - Bi، In، Ag، Au، Pt، Re.

فلزات از نظر فعالیت شیمیایی بسیار متفاوت هستند. فعالیت شیمیایی یک فلز را می توان بر اساس موقعیت آن در آن قضاوت کرد.

فلزات فعال در ابتدای این ردیف (در سمت چپ) ، کم فلزات فعال در انتها (در سمت راست) قرار دارند.
واکنش با مواد ساده فلزات با غیر فلزات واکنش داده و ترکیبات دوتایی ایجاد می کنند. شرایط واکنش و گاهی محصولات آنها برای فلزات مختلف بسیار متفاوت است.
به عنوان مثال ، فلزات قلیایی به طور فعال با اکسیژن (از جمله هوا) در دمای اتاق واکنش داده و اکسیدها و پراکسیدها را تشکیل می دهند

4Li + O 2 = 2Li 2 O ؛
2Na + O 2 = Na 2 O 2

فلزات با فعالیت متوسط ​​هنگام گرم شدن با اکسیژن واکنش می دهند. در این حالت ، اکسیدها تشکیل می شوند:

2Mg + O2 = t 2MgO.

فلزات کم فعال (به عنوان مثال طلا ، پلاتین) با اکسیژن واکنش نمی دهند و بنابراین عملا درخشندگی خود را در هوا تغییر نمی دهند.
وقتی بیشتر فلزات با پودر گوگرد گرم می شوند ، سولفیدهای مربوطه را تشکیل می دهند:

واکنش با مواد پیچیده ترکیبات همه طبقات با فلزات - اکسیدها (شامل آب) ، اسیدها ، بازها و نمک ها واکنش نشان می دهند.
فلزات فعال در دمای اتاق به شدت با آب تعامل می کنند:

2Li + 2H 2 O = 2LiOH + H 2 ؛
Ba + 2H 2 O = Ba (OH) 2 + H 2.

سطح فلزات مانند منیزیم و آلومینیوم توسط یک فیلم متراکم از اکسید مربوطه محافظت می شود. این از واکنش با آب جلوگیری می کند. با این حال ، اگر این فیلم برداشته شود یا یکپارچگی آن مختل شود ، این فلزات نیز به طور فعال واکنش نشان می دهند. به عنوان مثال ، پودر منیزیم با آب گرم واکنش می دهد:

Mg + 2H 2 O = 100 ° C Mg (OH) 2 + H 2.

در دمای بالا ، فلزات کمتر فعال با آب واکنش می دهند: روی ، آهن ، میل و غیره. در این حالت ، اکسیدهای مربوطه تشکیل می شوند. به عنوان مثال ، هنگامی که بخار از روی تراشه های آهن داغ عبور می کند ، واکنش نشان می دهد:

3Fe + 4H 2 O = t Fe 3 O 4 + 4H 2.

فلزاتی که در محدوده فعالیت به هیدروژن رتبه بندی می شوند با اسیدها (به استثنای HNO3) واکنش می دهند و نمک و هیدروژن ایجاد می کنند. فلزات فعال (K ، Na ، Ca ، Mg) با محلولهای اسیدی بسیار شدید (با سرعت بالا) واکنش نشان می دهند:

Ca + 2HCl = CaCl2 + H2 ؛
2Al + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.

فلزات کم فعالیت غالباً در اسیدها نامحلول هستند. این به دلیل تشکیل یک فیلم نمک نامحلول در سطح آنها است. به عنوان مثال ، سرب ، که تا هیدروژن رتبه بندی می شود ، عملاً در گوگرد رقیق و محلول نیست اسید کلریدریکبه دلیل تشکیل یک فیلم از نمکهای نامحلول (PbSO4 و PbCl2) در سطح آن.

برای رای دادن باید جاوا اسکریپت را فعال کنید

منظور فلزات گروهی از عناصر است که به شکل ساده ترین مواد ارائه شده است. دارند خواص مشخصهیعنی هدایت الکتریکی و حرارتی بالا ، ضریب دمای مقاومت مثبت ، شکل پذیری بالا و درخشندگی فلزی.

توجه داشته باشید که از 118 عناصر شیمیاییکه در آن باز شد این لحظه، فلزات باید شامل موارد زیر باشد:

• در بین گروه فلزات قلیایی خاک 6 عنصر وجود دارد.
• در میان فلزات قلیایی 6 عنصر ؛
• در میان فلزات گذار 38؛
• در گروه فلزات سبک 11 ؛
• 7 عنصر در بین نیم فلزها وجود دارد ،
• 14 در بین لانتانیدها و لانتانیم ،
• 14 در گروه اکتینیدها و شقایق ها ،
• بریلیوم و منیزیم خارج از تعریف هستند.

بر این اساس ، 96 عنصر متعلق به فلزات است. بیایید نگاه دقیق تری به واکنش فلزات با هم داشته باشیم. از آنجایی که اکثر فلزات دارای تعداد کمی الکترون از 1 تا 3 در سطح الکترونیکی خارجی هستند ، می توانند در اکثر واکنش های خود به عنوان عامل کاهنده عمل کنند (یعنی الکترون های خود را به عناصر دیگر اهدا می کنند).

واکنش با ساده ترین عناصر

• به جز طلا و پلاتین ، کاملاً همه فلزات با اکسیژن واکنش نشان می دهند. همچنین توجه داشته باشید که واکنش در دماهای بالا با نقره رخ می دهد ، اما اکسید نقره (II) در دمای معمولی ایجاد نمی شود. بسته به خواص فلز ، در نتیجه واکنش با اکسیژن ، اکسیدها ، سوپراکسیدها و پراکسیدها تشکیل می شوند.

در اینجا نمونه هایی از هر یک از آموزش های شیمیایی آمده است:

1. لیتیوم اکسید - 4Li + O 2 = 2 Li 2 O ؛
2. سوپراکسید پتاسیم - K + O2 = KO2 ؛
3. پراکسید سدیم - 2Na + O2 = Na 2 O 2.

برای به دست آوردن اکسید از پراکسید ، باید با همان فلز کاهش یابد. به عنوان مثال ، Na 2 O 2 + 2Na = 2Na 2 O. با فلزات کم فعالیت و متوسط ​​، یک واکنش مشابه فقط در صورت گرم شدن رخ می دهد ، به عنوان مثال: 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4.

• فلزات فقط با فلزات فعال می توانند با نیتروژن واکنش نشان دهند ، با این حال ، در دمای اتاق ، تنها لیتیوم می تواند برهم کنش کرده و نیتریدها را ایجاد کند - 6Li + N 2 = 2Li 3 N ، با این حال ، هنگامی که گرم می شود ، واکنش شیمیایی 2Al + N 2 = 2AlN ، 3Ca + N 2 = Ca 3 N 2.
• کاملاً همه فلزات با گوگرد و همچنین با اکسیژن به استثنای طلا و پلاتین واکنش نشان می دهند. توجه داشته باشید که آهن فقط در صورت گرم شدن با گوگرد می تواند برهمکنش داشته و سولفید تشکیل دهد: Fe + S = FeS
• فقط فلزات فعال می توانند با هیدروژن واکنش دهند. اینها شامل فلزات از گروه IA و IIA ، به استثنای بریلیوم است. چنین واکنشهایی فقط در صورت گرم شدن و تشکیل هیدریدها امکان پذیر است.

  از آنجا که حالت اکسیداسیون هیدروژن 1 در نظر گرفته می شود ، فلزات در این مورد به عنوان عوامل کاهش دهنده عمل می کنند: 2Na + H2 = 2NaH.

• فلزات فعال نیز با کربن واکنش نشان می دهند. در نتیجه این واکنش ، استیلنیدها یا متانیدها تشکیل می شوند.

در نظر بگیرید که کدام فلزات با آب واکنش نشان می دهند و در نتیجه این واکنش چه می کنند؟ استیلن ها هنگام تعامل با آب ، استیلن می دهند و متان در نتیجه واکنش آب با متانیدها به دست می آید. در اینجا چند نمونه از این واکنش ها آمده است:

1. استیلن - 2Na + 2C = Na 2 C 2 ؛
2. متان - Na 2 C 2 + 2H 2 O = 2NaOH + C 2 H 2.

واکنش اسیدها با فلزات

فلزات همچنین می توانند به طرق مختلف با اسیدها واکنش نشان دهند. فقط آن فلزات با همه اسیدهایی که در ردیف فعالیت الکتروشیمیایی فلزات قرار دارند به هیدروژن واکنش نشان می دهند.

در اینجا نمونه ای از واکنش جایگزینی است که نشان می دهد فلزات با چه چیزی واکنش نشان می دهند. به روش دیگر ، چنین واکنشی را اکسیداسیون اکسیداسیون (Redox) می نامند: Mg + 2HCl = MgCl 2 + H 2 ^.

برخی از اسیدها همچنین می توانند پس از هیدروژن با فلزات تعامل داشته باشند: Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 ^ + 2H 2 O.

توجه داشته باشید که چنین اسید رقیق شده می تواند مطابق طرح کلاسیک فوق با فلز واکنش دهد: Mg + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2 ^.