धातुओं के रासायनिक गुण। धातुओं के रासायनिक गुण उदाहरण सहित

धातु परमाणुओं की संरचना न केवल विशिष्ट भौतिक गुणों को निर्धारित करती है सरल पदार्थ- धातु, लेकिन उनके सामान्य रासायनिक गुण भी।

बड़ी विविधता के साथ, धातुओं की सभी रासायनिक प्रतिक्रियाएं रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं होती हैं और केवल दो प्रकार की हो सकती हैं: यौगिक और प्रतिस्थापन। धातुएं रासायनिक अभिक्रियाओं के दौरान इलेक्ट्रॉनों को दान करने में सक्षम होती हैं, अर्थात अपचायक होने के कारण, परिणामी यौगिकों में केवल एक सकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था दिखाती हैं।

में सामान्य रूप से देखेंइसे योजना द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:
е 0 - ne → मैं + n,
जहां Me एक धातु है - एक साधारण पदार्थ, और Me 0 + n एक धातु है - एक यौगिक में एक रासायनिक तत्व।

धातुएं अपने वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को गैर-धातुओं, हाइड्रोजन आयनों, अन्य धातुओं के आयनों के परमाणुओं को दान करने में सक्षम हैं, और इसलिए गैर-धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करेंगे - सरल पदार्थ, पानी, एसिड, लवण। हालांकि, धातुओं की कम करने की क्षमता अलग है। विभिन्न पदार्थों के साथ धातुओं की प्रतिक्रिया के उत्पादों की संरचना भी पदार्थों की ऑक्सीकरण क्षमता और उन स्थितियों पर निर्भर करती है जिनके तहत प्रतिक्रिया होती है।

उच्च तापमान पर, अधिकांश धातुएँ ऑक्सीजन में जल जाती हैं:

2एमजी + ओ 2 = 2एमजीओ

इन परिस्थितियों में केवल सोना, चांदी, प्लेटिनम और कुछ अन्य धातुओं का ऑक्सीकरण नहीं होता है।

कई धातुएं बिना गर्म किए हलोजन के साथ प्रतिक्रिया करती हैं। उदाहरण के लिए, ब्रोमीन के साथ मिश्रित होने पर एल्यूमीनियम पाउडर प्रज्वलित होता है:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

जब धातुएं पानी के साथ परस्पर क्रिया करती हैं, तो कुछ मामलों में हाइड्रॉक्साइड बनते हैं। सामान्य परिस्थितियों में, क्षार धातु, साथ ही कैल्शियम, स्ट्रोंटियम, बेरियम, पानी के साथ बहुत सक्रिय रूप से बातचीत करते हैं। इस प्रतिक्रिया की योजना सामान्य रूप से इस तरह दिखती है:

е + एचओएच → मैं (ओएच) एन + एच २

गर्म होने पर अन्य धातुएँ पानी के साथ प्रतिक्रिया करती हैं: मैग्नीशियम जब उबलता है, तो जलवाष्प में लोहा लाल रंग में उबलता है। इन मामलों में, धातु ऑक्साइड प्राप्त होते हैं।

यदि धातु अम्ल के साथ अभिक्रिया करती है, तो यह परिणामी लवण का भाग है। जब धातु अम्ल विलयनों के साथ परस्पर क्रिया करती है, तो इस विलयन में उपस्थित हाइड्रोजन आयनों द्वारा इसका ऑक्सीकरण किया जा सकता है। संक्षिप्त आयनिक समीकरणसामान्य तौर पर, इसे इस तरह लिखा जा सकता है:

मैं + एनएच + → मैं एन + + एच २

मजबूत ऑक्सीकरण गुणहाइड्रोजन आयनों की तुलना में, ऑक्सीजन युक्त एसिड, जैसे कि केंद्रित सल्फ्यूरिक और नाइट्रिक एसिड के आयन होते हैं। इसलिए, वे धातुएं जो हाइड्रोजन आयनों द्वारा ऑक्सीकृत होने में सक्षम नहीं हैं, इन अम्लों के साथ प्रतिक्रिया करती हैं, उदाहरण के लिए, तांबा और चांदी।

जब धातुएं लवण के साथ परस्पर क्रिया करती हैं, तो एक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया होती है: प्रतिस्थापन के परमाणुओं से इलेक्ट्रॉन - अधिक सक्रिय धातु प्रतिस्थापित - कम सक्रिय धातु के आयनों में जाते हैं। फिर नेटवर्क धातु को लवण में धातु से बदल देता है। ये अभिक्रियाएँ उत्क्रमणीय नहीं हैं: यदि धातु A, धातु B को लवण के विलयन से विस्थापित करती है, तो धातु B, धातु A को लवण के विलयन से विस्थापित नहीं करेगी।

धातुओं को एक दूसरे से विस्थापित करने की अभिक्रियाओं में प्रकट होने वाली रासायनिक गतिविधि के घटते क्रम में जलीय समाधानउनके लवण, धातुएं धातुओं के वोल्टेज (गतिविधियों) की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में स्थित हैं:

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 → पं → औ

इस पंक्ति में बाईं ओर स्थित धातुएं अधिक सक्रिय हैं और निम्नलिखित धातुओं को नमक के घोल से विस्थापित करने में सक्षम हैं।

हाइड्रोजन धातुओं के वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में शामिल है, केवल गैर-धातु के रूप में जो धातुओं के साथ एक सामान्य संपत्ति साझा करता है - सकारात्मक चार्ज आयन बनाने के लिए। इसलिए, हाइड्रोजन कुछ धातुओं को उनके लवणों में बदल देता है और स्वयं को अम्लों में कई धातुओं द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है, उदाहरण के लिए:

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

हाइड्रोजन तक वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में धातुएं इसे कई एसिड (हाइड्रोक्लोरिक, सल्फ्यूरिक, आदि) के समाधान से विस्थापित करती हैं, और इसका अनुसरण करने वाले सभी, उदाहरण के लिए, तांबे को विस्थापित नहीं करते हैं।

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धातु एक सकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था के साथ सक्रिय अपचायक हैं। उनके रासायनिक गुणों के कारण, धातुओं का व्यापक रूप से उद्योग, धातु विज्ञान, चिकित्सा और निर्माण में उपयोग किया जाता है।

धातु गतिविधि

प्रतिक्रियाओं में, धातु परमाणु वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को दान करते हैं और ऑक्सीकृत होते हैं। एक धातु परमाणु में जितने अधिक ऊर्जा स्तर और कम इलेक्ट्रॉन होते हैं, इलेक्ट्रॉनों को दान करना और प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करना उतना ही आसान होता है। इसलिए आवर्त सारणी में धातु के गुण ऊपर से नीचे और दाएं से बाएं बढ़ते जाते हैं।

चावल। 1. आवर्त सारणी में धात्विक गुणों में परिवर्तन।

साधारण पदार्थों की गतिविधि धातु वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में दिखाई जाती है। हाइड्रोजन के बाईं ओर सक्रिय धातुएँ हैं (बाईं ओर गतिविधि बढ़ जाती है), दाईं ओर निष्क्रिय हैं।

आवर्त सारणी के समूह I में सबसे अधिक सक्रिय क्षार धातुएँ हैं और वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में हाइड्रोजन के बाईं ओर हैं। वे पहले से ही कमरे के तापमान पर कई पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। उनके बाद समूह II में शामिल क्षारीय पृथ्वी धातुएं हैं। गर्म होने पर वे अधिकांश पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। एल्यूमीनियम से हाइड्रोजन (मध्यम गतिविधि) तक विद्युत रासायनिक श्रेणी में धातुओं को प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करने के लिए अतिरिक्त परिस्थितियों की आवश्यकता होती है।

चावल। 2. धातु वोल्टेज की विद्युत रासायनिक सीमा।

कुछ धातुएं उभयधर्मी गुण या द्वैत प्रदर्शित करती हैं। धातु, उनके ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड अम्ल और क्षार के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। अधिकांश धातुएँ केवल कुछ अम्लों के साथ क्रिया करके हाइड्रोजन का स्थान लेती हैं और लवण बनाती हैं। सबसे स्पष्ट दोहरे गुण प्रकट होते हैं:

• एल्यूमीनियम;
• प्रमुख;
• जस्ता;
• लोहा;
• तांबा;
• बेरिलियम;
• क्रोमियम

प्रत्येक धातु विद्युत रासायनिक पंक्ति में अपने दाहिनी ओर खड़े लवणों से दूसरी धातु को विस्थापित करने में सक्षम है। हाइड्रोजन के बाईं ओर की धातुएँ इसे तनु अम्लों से विस्थापित करती हैं।

गुण

धातुओं के साथ परस्पर क्रिया की विशेषताएं विभिन्न पदार्थधातुओं के रासायनिक गुणों की तालिका में प्रस्तुत किया गया है।

प्रतिक्रिया	peculiarities	समीकरण
ऑक्सीजन के साथ	अधिकांश धातुएं ऑक्साइड फिल्म बनाती हैं। क्षार धातुएँ ऑक्सीजन की उपस्थिति में स्वतः प्रज्वलित हो जाती हैं। इस मामले में, सोडियम पेरोक्साइड (Na 2 O 2) बनाता है, समूह I की बाकी धातुएँ - सुपरऑक्साइड (RO 2)। गर्म होने पर, क्षारीय मृदा धातुएँ स्वतः प्रज्वलित हो जाती हैं, मध्यम गतिविधि की धातुएँ ऑक्सीकृत हो जाती हैं। सोना और प्लेटिनम ऑक्सीजन के साथ परस्पर क्रिया नहीं करते हैं	4Li + O 2 → 2Li 2 O; 2ना + ओ 2 → ना 2 ओ 2; के + ओ 2 → केओ 2; 4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3; 2Cu + O 2 → 2CuO
हाइड्रोजन के साथ	कमरे के तापमान पर, क्षारीय प्रतिक्रिया, गर्म होने पर - क्षारीय पृथ्वी। बेरिलियम प्रतिक्रिया नहीं करता है। मैग्नीशियम को अतिरिक्त रूप से उच्च दबाव की आवश्यकता होती है	सीनियर + एच 2 → एसआरएच 2; 2Na + H 2 → 2NaH; एमजी + एच 2 → एमजीएच 2
	केवल सक्रिय धातुएँ। लिथियम कमरे के तापमान पर प्रतिक्रिया करता है। अन्य धातुएं - गर्म होने पर	6Li + N 2 → 2Li 3 N; ३सीए + एन २ → सीए ३ एन २
कार्बन के साथ	लिथियम और सोडियम, बाकी - गर्म होने पर	४अल + ३सी → अल ३ सी४; 2Li + 2C → ली 2 C 2
	सोना और प्लेटिनम परस्पर क्रिया नहीं करते हैं	2के + एस → के 2 एस; Fe + S → FeS; Zn + S → ZnS
फास्फोरस के साथ	गर्म होने पर	३सीए + २पी → सीए ३ पी २
हलोजन के साथ	केवल कम सक्रिय धातुएं प्रतिक्रिया नहीं करती हैं, तांबा - गर्म होने पर	Cu + Cl 2 → CuCl 2
	क्षार और कुछ क्षारीय पृथ्वी धातुएँ। गर्म होने पर, अम्लीय या क्षारीय वातावरण में, मध्यम गतिविधि की धातुएँ प्रतिक्रिया करती हैं	2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2; सीए + 2 एच 2 ओ → सीए (ओएच) 2 + एच 2; पीबी + एच 2 ओ → पीबीओ + एच 2
एसिड के साथ	हाइड्रोजन के बाईं ओर धातुएँ। कॉपर में घुल जाता है केंद्रित एसिडओह	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
क्षार के साथ	केवल उभयधर्मी धातु	2Al + 2KOH + 6H 2 O → 2K + 3H 2
	सक्रिय कम सक्रिय धातुओं की जगह लेता है	3Na + AlCl 3 → 3NaCl + Al

धातुएँ आपस में परस्पर क्रिया करती हैं और इंटरमेटेलिक यौगिक बनाती हैं - 3Cu + Au → Cu 3 Au, 2Na + Sb → Na 2 Sb।

आवेदन

धातुओं के सामान्य रासायनिक गुणों का उपयोग मिश्र धातु, डिटर्जेंट बनाने के लिए किया जाता है और उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं में उपयोग किया जाता है। धातु बैटरी, इलेक्ट्रॉनिक्स और लोड-असर संरचनाओं में पाए जाते हैं।

आवेदन के मुख्य क्षेत्रों को तालिका में दिखाया गया है।

चावल। 3. बिस्मथ।

हमने क्या सीखा?

रसायन शास्त्र में 9वीं कक्षा के पाठ से, उन्होंने धातुओं के मूल रासायनिक गुणों के बारे में सीखा। सरल और जटिल पदार्थों के साथ बातचीत करने की क्षमता धातुओं की गतिविधि को निर्धारित करती है। धातु जितनी अधिक सक्रिय होती है, सामान्य परिस्थितियों में उतनी ही आसानी से प्रतिक्रिया करती है। सक्रिय धातुएँ हैलोजन, अधातु, जल, अम्ल, लवण के साथ अभिक्रिया करती हैं। उभयधर्मी धातुएं क्षार के साथ परस्पर क्रिया करती हैं। कम सक्रिय धातुएं पानी, हैलोजन, अधिकांश गैर-धातुओं के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती हैं। संक्षेप में आवेदन के उद्योगों की समीक्षा की। धातुओं का उपयोग चिकित्सा, उद्योग, धातु विज्ञान और इलेक्ट्रॉनिक्स में किया जाता है।

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रिपोर्ट का आकलन

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यदि डीआई मेंडेलीव के तत्वों की आवर्त सारणी में बेरिलियम से एस्टैटिन तक एक विकर्ण खींचना है, तो विकर्ण के नीचे बाईं ओर धातु के तत्व होंगे (इनमें द्वितीयक उपसमूहों के तत्व भी शामिल हैं, जो नीले रंग में हाइलाइट किए गए हैं), और ऊपर दाईं ओर - अधातु तत्व (पीला हाइलाइट किया गया)। विकर्ण के पास स्थित तत्व - सेमीमेटल्स या मेटलॉयड्स (बी, सी, जीई, एसबी, आदि) में एक दोहरा चरित्र होता है (गुलाबी रंग में हाइलाइट किया जाता है)।

जैसा कि चित्र से देखा जा सकता है, अधिकांश तत्व धातु हैं।

उनके अनुसार रासायनिक प्रकृतिधातु रासायनिक तत्व हैं जिनके परमाणु बाहरी या पूर्व-बाह्य ऊर्जा स्तर से इलेक्ट्रॉनों को दान करते हैं, इस प्रकार सकारात्मक रूप से चार्ज आयन बनाते हैं।

लगभग सभी धातुओं में बाहरी ऊर्जा स्तर पर अपेक्षाकृत बड़ी त्रिज्या और इलेक्ट्रॉनों की एक छोटी संख्या (1 से 3 तक) होती है। धातुओं को वैद्युतीयऋणात्मकता के निम्न मूल्यों और गुणों को कम करने की विशेषता है।

सबसे विशिष्ट धातुएं आवर्त की शुरुआत (दूसरे से शुरू) में स्थित होती हैं, आगे बाएं से दाएं, धातु के गुण कमजोर हो जाते हैं। एक समूह में ऊपर से नीचे तक, धात्विक गुणों में वृद्धि होती है, क्योंकि परमाणुओं की त्रिज्या बढ़ जाती है (ऊर्जा स्तरों की संख्या में वृद्धि के कारण)। इससे तत्वों की इलेक्ट्रोनगेटिविटी (इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने की क्षमता) में कमी आती है और कम करने वाले गुणों (रासायनिक प्रतिक्रियाओं में अन्य परमाणुओं को इलेक्ट्रॉनों को दान करने की क्षमता) में वृद्धि होती है।

ठेठधातुएँ s-तत्व हैं (Li से Fr तक IA समूह के तत्व। PA समूह के तत्व Mg से Ra तक)। आम इलेक्ट्रॉनिक सूत्रउनके परमाणु एनएस 1-2। वे क्रमशः ऑक्सीकरण राज्यों + I और + II द्वारा विशेषता हैं।

विशिष्ट धातु परमाणुओं के बाहरी ऊर्जा स्तर पर इलेक्ट्रॉनों की छोटी संख्या (1-2) इन इलेक्ट्रॉनों के मामूली नुकसान और मजबूत कम करने वाले गुणों की अभिव्यक्ति का सुझाव देती है, जो इलेक्ट्रोनगेटिविटी के निम्न मूल्यों को दर्शाती है। इसलिए, विशिष्ट धातुओं को प्राप्त करने के रासायनिक गुण और तरीके सीमित हैं।

विशिष्ट धातुओं की एक विशिष्ट विशेषता उनके परमाणुओं की अधातु परमाणुओं के साथ धनायन और आयनिक रासायनिक बंधन बनाने की प्रवृत्ति है। गैर-धातुओं के साथ विशिष्ट धातुओं के यौगिक आयनिक क्रिस्टल हैं "गैर-धातु का धातु धनायन", उदाहरण के लिए K + Br -, Ca 2+ O 2-। विशिष्ट धातुओं के धनायन भी जटिल आयनों वाले यौगिकों में शामिल होते हैं - हाइड्रॉक्साइड और लवण, उदाहरण के लिए, Mg 2+ (OH -) 2, (Li +) 2CO 3 2-।

आवर्त सारणी Be-Al-Ge-Sb-Po में उभयचरता का विकर्ण बनाने वाले A-समूहों की धातुएं, साथ ही आसन्न धातुएं (Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi) आमतौर पर धात्विक गुण प्रदर्शित नहीं करती हैं। उनके परमाणुओं का सामान्य इलेक्ट्रॉनिक सूत्र एनएस 2 एनपी 0-4 ऑक्सीकरण राज्यों की एक बड़ी विविधता का सुझाव देता है, अपने स्वयं के इलेक्ट्रॉनों को बनाए रखने की अधिक क्षमता, उनकी अपरिवर्तनीय क्षमता में क्रमिक कमी और ऑक्सीडेटिव क्षमता की उपस्थिति, विशेष रूप से में उच्च डिग्रीऑक्सीकरण (विशिष्ट उदाहरण यौगिक Tl III, Pb IV, Bi v) हैं। एक समान रासायनिक व्यवहार अधिकांश (डी-तत्वों, यानी, बी-समूहों के तत्वों) के लिए विशिष्ट है आवर्त सारणी (विशिष्ट उदाहरण- उभयधर्मी तत्व Cr और Zn)।

धात्विक (मूल) और अधात्विक दोनों गुणों के द्वैत (उभयधर्मिता) की यह अभिव्यक्ति प्रकृति के कारण है। रासायनिक बंध... ठोस अवस्था में, गैर-धातुओं के साथ एटिपिकल धातुओं के यौगिकों में मुख्य रूप से सहसंयोजक बंधन होते हैं (लेकिन गैर-धातुओं के बीच के बंधनों की तुलना में कम मजबूत)। समाधान में, ये बंधन आसानी से टूट जाते हैं, और यौगिक आयनों (पूरे या आंशिक रूप से) में अलग हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, गैलियम धातु में Ga 2 अणु होते हैं, ठोस अवस्था में एल्यूमीनियम और पारा (II) क्लोराइड AlCl 3 और HgCl 2 में दृढ़ता से सहसंयोजक बंधन होते हैं, लेकिन AlCl 3 के घोल में यह लगभग पूरी तरह से अलग हो जाता है, और HgCl 2 - से एक बहुत कम मात्रा में (और फिर आयनों НgСl + और Сl -) पर।

धातुओं के सामान्य भौतिक गुण

क्रिस्टल जाली में मुक्त इलेक्ट्रॉनों ("इलेक्ट्रॉन गैस") की उपस्थिति के कारण, सभी धातुएं निम्नलिखित विशिष्ट सामान्य गुण प्रदर्शित करती हैं:

1) प्लास्टिक- आसानी से आकार बदलने की क्षमता, तार में खींचा जाना, पतली चादरों में लुढ़कना।

2) धातु आभाऔर अस्पष्टता। यह धातु पर आपतित प्रकाश के साथ मुक्त इलेक्ट्रॉनों की अन्योन्य क्रिया के कारण होता है।

3) इलेक्ट्रिकल कंडक्टीविटी... यह एक छोटे से संभावित अंतर के प्रभाव में नकारात्मक से सकारात्मक ध्रुव तक मुक्त इलेक्ट्रॉनों की निर्देशित गति द्वारा समझाया गया है। गर्म करने पर विद्युत चालकता कम हो जाती है, क्योंकि तापमान में वृद्धि के साथ, क्रिस्टल जाली के नोड्स में परमाणुओं और आयनों का कंपन तेज हो जाता है, जो "इलेक्ट्रॉन गैस" के दिशात्मक आंदोलन को जटिल बनाता है।

4) ऊष्मीय चालकता।यह मुक्त इलेक्ट्रॉनों की उच्च गतिशीलता के कारण होता है, जिसके कारण धातु के द्रव्यमान पर तापमान का तेजी से बराबरी होता है। बिस्मथ और पारा में सबसे अधिक तापीय चालकता होती है।

5) कठोरता।सबसे कठिन क्रोम है (कांच को काटता है); सबसे नरम - क्षार धातु - पोटेशियम, सोडियम, रूबिडियम और सीज़ियम - को चाकू से काटा जाता है।

6) घनत्व।यह जितना छोटा होता है, धातु का परमाणु द्रव्यमान उतना ही कम होता है और परमाणु की त्रिज्या जितनी अधिक होती है। सबसे हल्का लिथियम है (ρ = 0.53 ग्राम / सेमी 3); सबसे भारी ऑस्मियम (ρ = 22.6 g/cm3) है। 5 ग्राम / सेमी 3 से कम घनत्व वाली धातुओं को "हल्की धातु" माना जाता है।

7) गलनांक और क्वथनांक।सबसे कम पिघलने वाली धातु पारा (गलनांक = -39 ° C) है, सबसे दुर्दम्य धातु टंगस्टन (गलनांक = 3390 ° C) है। टी ° pl के साथ धातु। 1000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर अपवर्तक माना जाता है, नीचे - कम पिघलने वाला।

धातुओं के सामान्य रासायनिक गुण

प्रबल अपचायक: Me 0 - nē → Me n +

कई तनाव जलीय घोलों में रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में धातुओं की तुलनात्मक गतिविधि की विशेषता रखते हैं।

I. अधातुओं के साथ धातुओं की अभिक्रियाएँ

1) ऑक्सीजन के साथ:
2एमजी + ओ 2 → 2एमजीओ

2) ग्रे के साथ:
एचजी + एस → एचजीएस

3) हैलोजन के साथ:
नी + सीएल 2 - टी ° → NiCl 2

4) नाइट्रोजन के साथ:
३सीए + एन २ - टी ° → सीए ३ एन २

5) फास्फोरस के साथ:
३सीए + २पी - टी ° → सीए ३ पी २

6) हाइड्रोजन के साथ (केवल क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुएँ प्रतिक्रिया करती हैं):
2Li + H 2 → 2LiH

सीए + एच 2 → सीएएच 2

द्वितीय. धातुओं की अम्लों के साथ अभिक्रिया

1) एच तक वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में धातुएं गैर-ऑक्सीकरण एसिड को हाइड्रोजन में कम करती हैं:

एमजी + 2एचसीएल → एमजीसीएल 2 + एच 2

2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

6Na + 2H 3 PO 4 → 2Na 3 PO 4 + 3H 2

2) ऑक्सीकरण एसिड के साथ:

किसी भी सांद्रता के नाइट्रिक एसिड और धातुओं के साथ केंद्रित सल्फ्यूरिक की बातचीत के साथ हाइड्रोजन कभी मुक्त नहीं होता है!

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

III. पानी के साथ धातुओं की बातचीत

1) सक्रिय (क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातु) एक घुलनशील आधार (क्षार) और हाइड्रोजन बनाते हैं:

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

सीए + 2 एच 2 ओ → सीए (ओएच) 2 + एच 2

2) मध्यम क्रिया वाली धातुएँ ऑक्साइड में गर्म करने पर जल द्वारा ऑक्सीकृत हो जाती हैं:

Zn + H 2 O - t ° → ZnO + H 2

3) निष्क्रिय (Au, Ag, Pt) - प्रतिक्रिया न करें।

चतुर्थ। कम सक्रिय धातुओं की अधिक सक्रिय धातुओं द्वारा उनके लवणों के विलयन से विस्थापन:

Cu + HgCl 2 → Hg + CuCl 2

Fe + CuSO 4 → Cu + FeSO 4

उद्योग में प्राय: शुद्ध धातुओं का प्रयोग नहीं किया जाता, बल्कि उनके मिश्रणों का प्रयोग किया जाता है- मिश्र, जिसमें एक धातु के लाभकारी गुण दूसरे के लाभकारी गुणों के पूरक होते हैं। इसलिए, तांबे की कठोरता कम होती है और मशीन के पुर्जों के निर्माण के लिए इसका बहुत कम उपयोग होता है, जबकि तांबा-जस्ता मिश्र धातु ( पीतल) पहले से ही काफी ठोस हैं और मैकेनिकल इंजीनियरिंग में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। एल्यूमीनियम में उच्च लचीलापन और पर्याप्त हल्कापन (कम घनत्व) होता है, लेकिन बहुत नरम होता है। इसके आधार पर, मैग्नीशियम, तांबा और मैंगनीज के साथ एक मिश्र धातु तैयार की जाती है - ड्यूरालुमिन (ड्यूरालुमिन), जो बिना खोए उपयोगी गुणएल्यूमीनियम, उच्च कठोरता प्राप्त करता है और विमान निर्माण में उपयुक्त हो जाता है। कार्बन के साथ लोहे के मिश्र धातु (और अन्य धातुओं के योजक) व्यापक रूप से जाने जाते हैं कच्चा लोहातथा स्टील।

मुक्त धातु हैं अपचायक कारक।हालांकि, कुछ धातुओं की प्रतिक्रियाशीलता कम होती है क्योंकि वे लेपित होती हैं सतह ऑक्साइड फिल्मपानी, एसिड और क्षार के घोल जैसे रसायनों की क्रिया के प्रतिरोध की अलग-अलग डिग्री में।

उदाहरण के लिए, सीसा हमेशा एक ऑक्साइड फिल्म के साथ कवर किया जाता है; समाधान में इसके संक्रमण के लिए, न केवल एक अभिकर्मक (उदाहरण के लिए, पतला नाइट्रिक एसिड) की कार्रवाई की आवश्यकता होती है, बल्कि हीटिंग भी होती है। एल्यूमीनियम पर ऑक्साइड फिल्म इसे पानी के साथ प्रतिक्रिया करने से रोकती है, लेकिन एसिड और क्षार द्वारा नष्ट कर दी जाती है। ढीली ऑक्साइड फिल्म (जंग), नम हवा में लोहे की सतह पर बनता है, लोहे के आगे ऑक्सीकरण में हस्तक्षेप नहीं करता है।

प्रभाव में केंद्रितधातुओं पर अम्ल बनते हैं नियमितऑक्साइड फिल्म। इस घटना को कहा जाता है निष्क्रियता... तो, एकाग्र में सल्फ्यूरिक एसिड Be, Bi, Co, Fe, Mg और Nb जैसी धातुएं निष्क्रिय हो जाती हैं (और फिर एसिड के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती हैं), और धातु A1, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb सांद्र नाइट्रिक एसिड में, वें और यू.

अम्लीय समाधानों में ऑक्सीडेंट के साथ बातचीत करते समय, अधिकांश धातुएं पिंजरों में परिवर्तित हो जाती हैं, जिसका प्रभार यौगिकों (Na +, Ca 2+, A1 3+, Fe 2+ और Fe 3) में दिए गए तत्व की स्थिर ऑक्सीकरण अवस्था द्वारा निर्धारित किया जाता है। +)

एक अम्लीय घोल में धातुओं की घटती गतिविधि वोल्टेज की एक श्रृंखला द्वारा प्रेषित होती है। अधिकांश धातुओं को हाइड्रोक्लोरिक और तनु सल्फ्यूरिक एसिड के घोल में बदल दिया जाता है, लेकिन Cu, Ag और Hg - केवल सल्फ्यूरिक (केंद्रित) और नाइट्रिक अम्ल, और पं और औ - "एक्वा रेजिया"।

धातुओं का क्षरण

धातुओं का एक अवांछनीय रासायनिक गुण उनका पानी के संपर्क में आने पर और उसमें घुली ऑक्सीजन के प्रभाव में उनका सक्रिय विनाश (ऑक्सीकरण) है। (ऑक्सीजन क्षरण)।उदाहरण के लिए, पानी में लोहे के उत्पादों के क्षरण को व्यापक रूप से जाना जाता है, जिसके परिणामस्वरूप जंग का निर्माण होता है और उत्पादों को पाउडर में बदल दिया जाता है।

धातुओं का क्षरण जल में घुली हुई गैसों CO2 और SO2 की उपस्थिति के कारण भी होता है; एक अम्लीय वातावरण बनाया जाता है, और हाइड्रोजन एच 2 के रूप में सक्रिय धातुओं द्वारा एच + धनायनों को विस्थापित किया जाता है ( हाइड्रोजन जंग).

दो असमान धातुओं के संपर्क का स्थान ( संपर्क जंग)।एक धातु, जैसे Fe, और दूसरी धातु, जैसे Sn या Cu, के बीच एक गैल्वेनिक जोड़ी उत्पन्न होती है, जिसे पानी में रखा जाता है। इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह अधिक सक्रिय धातु से जाता है, जो वोल्टेज (पीई) की श्रृंखला में बाईं ओर होता है, कम सक्रिय धातु (एसएन, क्यू) तक जाता है, और अधिक सक्रिय धातु नष्ट हो जाती है (संक्षारकित)।

यह इस वजह से है कि टिन के डिब्बे (टिन-लेपित लोहे) की टिन की सतह को नम वातावरण में संग्रहीत करने और लापरवाही से संभालने पर जंग लग जाता है (कम से कम एक छोटी सी खरोंच की उपस्थिति के बाद लोहा जल्दी से गिर जाता है जो लोहे के संपर्क में आने की अनुमति देता है) नमी)। इसके विपरीत, लोहे की बाल्टी की गैल्वेनाइज्ड सतह लंबे समय तक जंग नहीं करती है, क्योंकि खरोंच की उपस्थिति में भी, यह लोहा नहीं होता है, लेकिन जस्ता (लोहे की तुलना में अधिक सक्रिय धातु) होता है।

किसी दिए गए धातु के लिए संक्षारण प्रतिरोध तब बढ़ जाता है जब उस पर अधिक सक्रिय धातु का लेप लगाया जाता है या जब वे फ्यूज हो जाते हैं; उदाहरण के लिए, क्रोमियम के साथ लोहा चढ़ाना या लौह-क्रोमियम मिश्र धातु बनाना लोहे के क्षरण को समाप्त करता है। क्रोमियम-प्लेटेड लोहा और क्रोमियम युक्त स्टील ( स्टेनलेस स्टील), उच्च संक्षारण प्रतिरोध है।

विद्युत धातु विज्ञान, यानी, पिघलने (सबसे सक्रिय धातुओं के लिए) या नमक के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा धातु प्राप्त करना;

पायरोमेटैलर्जी, यानी, उच्च तापमान पर अयस्कों से धातुओं की कमी (उदाहरण के लिए, ब्लास्ट-फर्नेस प्रक्रिया में लोहे का उत्पादन);

जलधातु विज्ञान, यानी, अधिक सक्रिय धातुओं के साथ धातुओं को उनके लवण के घोल से अलग करना (उदाहरण के लिए, जस्ता, लोहा या एल्यूमीनियम की क्रिया द्वारा CuSO 4 के घोल से तांबा प्राप्त करना)।

मूल धातुएं कभी-कभी प्रकृति में पाई जाती हैं (विशिष्ट उदाहरण एजी, एयू, पीटी, एचजी हैं), लेकिन अधिकतर धातुएं यौगिकों के रूप में होती हैं ( धात्विक अयस्क) प्रचलन से पृथ्वी की ऊपरी तहधातुएँ भिन्न होती हैं: सबसे आम से - अल, ना, सीए, फ़े, एमजी, के, टीआई) से लेकर दुर्लभतम तक - बीआई, इन, एजी, एयू, पीटी, रे।

धातुएं अपनी रासायनिक गतिविधि में बहुत भिन्न होती हैं। किसी धातु की रासायनिक गतिविधि का अंदाजा मोटे तौर पर उसकी स्थिति से लगाया जा सकता है।

सबसे सक्रिय धातुएं इस पंक्ति की शुरुआत में (बाईं ओर) स्थित हैं, सबसे कम सक्रिय धातुएं अंत में (दाईं ओर) हैं।
सरल पदार्थों के साथ प्रतिक्रियाएँ। धातुएँ अधातुओं के साथ अभिक्रिया करके बाइनरी यौगिक बनाती हैं। विभिन्न धातुओं के लिए प्रतिक्रिया की स्थिति और कभी-कभी उनके उत्पाद बहुत भिन्न होते हैं।
उदाहरण के लिए, क्षार धातुएँ कमरे के तापमान पर ऑक्सीजन (हवा सहित) के साथ सक्रिय रूप से प्रतिक्रिया करके ऑक्साइड और पेरोक्साइड बनाती हैं

4Li + O 2 = 2Li 2 O;
2ना + ओ 2 = ना 2 ओ 2

मध्यम क्रिया की धातुएँ गर्म होने पर ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करती हैं। इस मामले में, ऑक्साइड बनते हैं:

2एमजी + ओ 2 = टी 2एमजीओ।

कम सक्रिय धातुएं (उदाहरण के लिए, सोना, प्लैटिनम) ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती हैं और इसलिए व्यावहारिक रूप से हवा में अपनी चमक नहीं बदलती हैं।
अधिकांश धातुएँ जब सल्फर पाउडर के साथ गर्म की जाती हैं तो संगत सल्फाइड बनती हैं:

जटिल पदार्थों के साथ प्रतिक्रियाएं। सभी वर्गों के यौगिक धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करते हैं - ऑक्साइड (पानी सहित), अम्ल, क्षार और लवण।
सक्रिय धातुएं कमरे के तापमान पर पानी के साथ हिंसक रूप से बातचीत करती हैं:

2Li + 2H 2 O = 2LiOH + H 2;
बा + 2 एच 2 ओ = बा (ओएच) 2 + एच 2।

मैग्नीशियम और एल्युमिनियम जैसी धातुओं की सतह को संबंधित ऑक्साइड की घनी फिल्म द्वारा संरक्षित किया जाता है। यह पानी के साथ प्रतिक्रिया को रोकता है। हालांकि, अगर इस फिल्म को हटा दिया जाता है या इसकी अखंडता में गड़बड़ी होती है, तो ये धातुएं भी सक्रिय रूप से प्रतिक्रिया करती हैं। उदाहरण के लिए, पाउडर मैग्नीशियम गर्म पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है:

एमजी + 2 एच 2 ओ = 100 डिग्री सेल्सियस एमजी (ओएच) 2 + एच 2।

ऊंचे तापमान पर, कम सक्रिय धातुएं पानी के साथ प्रतिक्रिया करती हैं: Zn, Fe, Mil, आदि। इस मामले में, संबंधित ऑक्साइड बनते हैं। उदाहरण के लिए, जब भाप को लाल-गर्म लोहे की छीलन के ऊपर से गुजारा जाता है, तो एक प्रतिक्रिया होती है:

3Fe + 4H 2 O = t Fe 3 O 4 + 4H 2।

हाइड्रोजन के लिए गतिविधि की श्रेणी में रैंक की गई धातुएं अम्ल (HNO3 को छोड़कर) के साथ क्रिया करके लवण और हाइड्रोजन बनाती हैं। सक्रिय धातुएँ (K, Na, Ca, Mg) अम्ल विलयनों के साथ बहुत तीव्र गति से (उच्च गति पर) प्रतिक्रिया करती हैं:

सीए + 2 एचसीएल = सीएसीएल 2 + एच 2;
2Al + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.

कम गतिविधि वाली धातुएं अक्सर एसिड में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील होती हैं। यह उनकी सतह पर एक अघुलनशील नमक फिल्म के निर्माण के कारण है। उदाहरण के लिए, सीसा, जो हाइड्रोजन तक रैंक करता है, तनु सल्फ्यूरिक में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील है और हाइड्रोक्लोरिक अम्लइसकी सतह पर अघुलनशील लवण (PbSO 4 और PbCl 2) की एक फिल्म बनने के कारण।

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धातुओं का अर्थ है तत्वों का एक समूह, जिसे सरलतम पदार्थों के रूप में प्रस्तुत किया जाता है। उनके पास है विशेषता गुण, अर्थात् उच्च विद्युत और तापीय चालकता, प्रतिरोध का सकारात्मक तापमान गुणांक, उच्च लचीलापन और धातु चमक।

ध्यान दें कि 118 . का रासायनिक तत्वजिस पर खोला गया था इस पल, धातुओं में शामिल होना चाहिए:

• क्षारीय पृथ्वी धातुओं के समूह में 6 तत्व हैं;
• के बीच में क्षारीय धातु 6 तत्व;
• संक्रमण धातुओं के बीच 38;
• हल्की धातुओं के समूह में 11;
• अर्धधातुओं में 7 तत्व होते हैं,
• 14 लैन्थेनाइड और लैन्थेनम के बीच में,
• 14 एक्टिनाइड्स और एनीमोन के समूह में,
• बेरिलियम और मैग्नीशियम परिभाषा से बाहर हैं।

इसके आधार पर 96 तत्व धातुओं के हैं। आइए देखें कि धातु किसके साथ प्रतिक्रिया करती है। चूंकि बाहरी इलेक्ट्रॉनिक स्तर पर, अधिकांश धातुओं में 1 से 3 तक इलेक्ट्रॉनों की एक छोटी संख्या होती है, इसलिए उनकी अधिकांश प्रतिक्रियाओं में वे कम करने वाले एजेंटों के रूप में कार्य कर सकते हैं (अर्थात, वे अपने इलेक्ट्रॉनों को अन्य तत्वों को दान करते हैं)।

सबसे सरल तत्वों के साथ प्रतिक्रियाएं

• सोना और प्लेटिनम को छोड़कर, सभी धातुएं ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करती हैं। यह भी ध्यान दें कि उच्च तापमान पर प्रतिक्रिया चांदी के साथ होती है, लेकिन सामान्य तापमान पर सिल्वर (II) ऑक्साइड नहीं बनता है। धातु के गुणों के आधार पर, ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, ऑक्साइड, सुपरऑक्साइड और पेरोक्साइड बनते हैं।

यहाँ प्रत्येक रासायनिक शिक्षा के उदाहरण दिए गए हैं:

1. लिथियम ऑक्साइड - 4Li + O 2 = 2Li 2 O;
2. पोटेशियम सुपरऑक्साइड - के + ओ 2 = केओ 2;
3. सोडियम पेरोक्साइड - 2Na + O 2 = Na 2 O 2।

पेरोक्साइड से ऑक्साइड प्राप्त करने के लिए, इसे उसी धातु से कम किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, Na 2 O 2 + 2Na = 2Na 2 O। कम गतिविधि और मध्यम धातुओं के साथ, एक समान प्रतिक्रिया केवल गर्म होने पर ही होगी, उदाहरण के लिए: 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4।

• धातुएं केवल सक्रिय धातुओं के साथ नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया कर सकती हैं, हालांकि, कमरे के तापमान पर, केवल लिथियम बातचीत कर सकता है, नाइट्राइड बनाता है - 6Li + N 2 = 2Li 3 N, हालांकि, गर्म होने पर, जैसे रासायनिक प्रतिक्रिया 2Al + N 2 = 2AlN, 3Ca + N 2 = Ca 3 N 2।
• सोने और प्लैटिनम को छोड़कर, बिल्कुल सभी धातुएं सल्फर के साथ-साथ ऑक्सीजन के साथ भी प्रतिक्रिया करती हैं। ध्यान दें कि लोहा केवल सल्फर के साथ गर्म होने पर ही बातचीत कर सकता है, जिससे सल्फाइड बनता है: Fe + S = FeS
• केवल सक्रिय धातुएँ ही हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया कर सकती हैं। इनमें बेरिलियम को छोड़कर समूह IA और IIA की धातुएँ शामिल हैं। ऐसी प्रतिक्रियाएं केवल गर्म होने पर ही हो सकती हैं, जिससे हाइड्राइड बनते हैं।

  चूंकि हाइड्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्था को 1 माना जाता है, इस मामले में धातुएं कम करने वाले एजेंटों के रूप में कार्य करती हैं: 2Na + H 2 = 2NaH।

• सबसे सक्रिय धातुएं भी कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करती हैं। इस प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, एसिटिलीनाइड्स या मेथेनाइड्स बनते हैं।

विचार करें कि कौन सी धातुएं पानी के साथ प्रतिक्रिया करती हैं और इस प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप वे क्या देती हैं? एसिटिलीन, पानी के साथ बातचीत करते समय, एसिटिलीन देगा, और मीथेन मेथेनाइड्स के साथ पानी की प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप प्राप्त होगा। इन प्रतिक्रियाओं के कुछ उदाहरण यहां दिए गए हैं:

1. एसिटिलीन - 2Na + 2C = Na 2 C 2;
2. मीथेन - Na 2 C 2 + 2H 2 O = 2NaOH + C 2 H 2।

धातुओं के साथ अम्लों की अभिक्रिया

धातुएं भी विभिन्न तरीकों से अम्लों के साथ प्रतिक्रिया कर सकती हैं। केवल वे धातुएँ सभी अम्लों के साथ प्रतिक्रिया करती हैं जो धातुओं की हाइड्रोजन से विद्युत रासायनिक गतिविधि की पंक्ति में हैं।

यहां एक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया का एक उदाहरण दिया गया है जो दर्शाता है कि धातु किसके साथ प्रतिक्रिया करती है। दूसरे तरीके से, ऐसी प्रतिक्रिया को रेडॉक्स कहा जाता है: Mg + 2HCl = MgCl 2 + H 2 ^।

कुछ एसिड हाइड्रोजन के बाद आने वाली धातुओं के साथ भी बातचीत कर सकते हैं: Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 ^ + 2H 2 O।

ध्यान दें कि इस तरह का पतला एसिड उपरोक्त शास्त्रीय योजना के अनुसार धातु के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है: एमजी + एच 2 एसओ 4 = एमजीएसओ 4 + एच 2 ^।