აქტიური ლითონები. ლითონები ლითონები ქიმიური რეაქციის დროს

ლითონის ატომების სტრუქტურა განსაზღვრავს არა მხოლოდ მარტივი ნივთიერებების - ლითონების დამახასიათებელ ფიზიკურ თვისებებს, არამედ მათ ზოგად ქიმიურ თვისებებს.

დიდი მრავალფეროვნებით, ლითონების ყველა ქიმიური რეაქცია რედოქსულია და შეიძლება იყოს მხოლოდ ორი სახის: კომბინაცია და ჩანაცვლება. ლითონებს შეუძლიათ ქიმიური რეაქციების დროს ელექტრონების დონაცია, ანუ შემცირების აგენტები და წარმოქმნილ ნაერთებში მხოლოდ დადებითი დაჟანგვის მდგომარეობის გამოვლენა.

ზოგადად, ეს შეიძლება გამოიხატოს შემდეგი დიაგრამით:
Me 0 – ne → Me +n,
სადაც Me არის ლითონი - მარტივი ნივთიერება, ხოლო Me 0+n არის ლითონი, ქიმიური ელემენტი ნაერთში.

ლითონებს შეუძლიათ თავიანთი ვალენტური ელექტრონები გადასცენ არამეტალის ატომებს, წყალბადის იონებს და სხვა ლითონების იონებს და, შესაბამისად, რეაგირებენ არალითონებთან - მარტივ ნივთიერებებთან, წყალთან, მჟავებთან, მარილებთან. თუმცა, ლითონების შემცირების უნარი განსხვავებულია. ლითონების რეაქციის პროდუქტების შემადგენლობა სხვადასხვა ნივთიერებებთან დამოკიდებულია ნივთიერებების ჟანგვის უნარზე და იმ პირობებზე, რომლებშიც ხდება რეაქცია.

მაღალ ტემპერატურაზე მეტალების უმეტესობა იწვის ჟანგბადში:

2Mg + O2 = 2MgO

მხოლოდ ოქრო, ვერცხლი, პლატინა და ზოგიერთი სხვა ლითონი არ იჟანგება ამ პირობებში.

ბევრი ლითონი რეაგირებს ჰალოგენებთან გათბობის გარეშე. მაგალითად, ალუმინის ფხვნილი, ბრომთან შერევისას, ანთებს:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

როდესაც ლითონები წყალთან ურთიერთქმედებენ, ზოგიერთ შემთხვევაში წარმოიქმნება ჰიდროქსიდები. ნორმალურ პირობებში, ტუტე ლითონები, ისევე როგორც კალციუმი, სტრონციუმი და ბარიუმი, ძალიან აქტიურად ურთიერთქმედებენ წყალთან. ამ რეაქციის ზოგადი სქემა ასე გამოიყურება:

Me + HOH → Me(OH) n + H 2

სხვა ლითონები რეაგირებენ წყალთან გაცხელებისას: მაგნიუმი როცა ადუღდება, რკინა წყლის ორთქლში როცა წითლად ადუღდება. ამ შემთხვევებში მიიღება ლითონის ოქსიდები.

თუ ლითონი რეაგირებს მჟავასთან, ეს არის მიღებული მარილის ნაწილი. როდესაც ლითონი ურთიერთქმედებს მჟავას ხსნარებთან, ის შეიძლება დაჟანგდეს ხსნარში არსებული წყალბადის იონებით. შემოკლებული იონური განტოლება შეიძლება დაიწეროს ზოგადი ფორმით შემდეგნაირად:

Me + nH + → Me n + + H 2

ჟანგბადის შემცველი მჟავების ანიონებს, როგორიცაა კონცენტრირებული გოგირდის და აზოტის, აქვთ უფრო ძლიერი ჟანგვის თვისებები, ვიდრე წყალბადის იონები. მაშასადამე, ის ლითონები, რომლებსაც არ შეუძლიათ წყალბადის იონების დაჟანგვა, მაგალითად, სპილენძი და ვერცხლი, რეაგირებენ ამ მჟავებთან.

როდესაც ლითონები ურთიერთქმედებენ მარილებთან, ხდება ჩანაცვლების რეაქცია: შემცვლელი - უფრო აქტიური ლითონის ატომებიდან ელექტრონები გადადიან ჩანაცვლებული - ნაკლებად აქტიური ლითონის იონებში. შემდეგ ქსელი ანაცვლებს ლითონს მარილებში მეტალთან ერთად. ეს რეაქციები შეუქცევადია: თუ ლითონი A ანაცვლებს ლითონ B-ს მარილის ხსნარიდან, მაშინ ლითონი B არ გადაანაცვლებს მეტალ A-ს მარილის ხსნარიდან.

ქიმიური აქტივობის კლებადი მიმდევრობით, რომელიც გამოიხატება ლითონების ერთმანეთისგან მათი მარილების წყალხსნარებიდან გადაადგილების რეაქციებში, ლითონები განლაგებულია ლითონების ძაბვების (აქტივობების) ელექტროქიმიურ სერიაში:

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

ამ რიგში მარცხნივ მდებარე ლითონები უფრო აქტიურია და შეუძლიათ მარილის ხსნარებიდან შემდეგი ლითონების გადაადგილება.

წყალბადი შედის ლითონების ძაბვის ელექტროქიმიურ სერიაში, როგორც ერთადერთი არალითონი, რომელსაც აქვს საერთო თვისება ლითონებთან - შექმნას დადებითად დამუხტული იონები. მაშასადამე, წყალბადი ცვლის ზოგიერთ ლითონს მათ მარილებში და თავად შეიძლება შეიცვალოს მრავალი ლითონით მჟავებში, მაგალითად:

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

ლითონები, რომლებიც ელექტროქიმიური ძაბვის სერიაში წყალბადზე წინ მოდის, ანაცვლებს მას მრავალი მჟავის ხსნარებისგან (ჰიდროქლორინის, გოგირდის და ა.

blog.site, მასალის სრულად ან ნაწილობრივ კოპირებისას საჭიროა ორიგინალური წყაროს ბმული.

ლითონები არის აქტიური შემცირების აგენტები დადებითი დაჟანგვის მდგომარეობით. ქიმიური თვისებების გამო ლითონები ფართოდ გამოიყენება მრეწველობაში, მეტალურგიაში, მედიცინასა და მშენებლობაში.

ლითონის აქტივობა

რეაქციებში ლითონის ატომები ტოვებენ ვალენტურ ელექტრონებს და იჟანგება. რაც უფრო მეტი ენერგეტიკული დონე და ნაკლები ელექტრონი აქვს ლითონის ატომს, მით უფრო ადვილია მისთვის ელექტრონების დათმობა და რეაქციების გავლა. ამიტომ, პერიოდულ სისტემაში მეტალის თვისებები იზრდება ზემოდან ქვემოდან და მარჯვნიდან მარცხნივ.

ბრინჯი. 1. პერიოდულ სისტემაში მეტალის თვისებების ცვლილებები.

მარტივი ნივთიერებების აქტივობა ნაჩვენებია ლითონების ელექტროქიმიური ძაბვის სერიაში. წყალბადის მარცხნივ არის აქტიური ლითონები (აქტივობა იზრდება მარცხნივ), მარჯვნივ არის არააქტიური ლითონები.

უდიდეს აქტივობას ავლენენ ტუტე ლითონები, რომლებიც პერიოდული ცხრილის I ჯგუფში არიან და წყალბადის მარცხნივ არიან ელექტროქიმიური ძაბვის სერიაში. ისინი რეაგირებენ ბევრ ნივთიერებასთან უკვე ოთახის ტემპერატურაზე. მათ მოსდევს მიწის ტუტე ლითონები, რომლებიც შედიან II ჯგუფში. ისინი რეაგირებენ უმეტეს ნივთიერებებთან გაცხელებისას. ელექტროქიმიური სერიის ლითონები ალუმინის წყალბადამდე (საშუალო აქტივობა) საჭიროებენ დამატებით პირობებს რეაქციებში შესვლისთვის.

ბრინჯი. 2. ლითონების ძაბვის ელექტროქიმიური სერია.

ზოგიერთი ლითონი ავლენს ამფოტერულ თვისებებს ან ორმაგობას. ლითონები, მათი ოქსიდები და ჰიდროქსიდები რეაგირებენ მჟავებთან და ფუძეებთან. მეტალების უმეტესობა რეაგირებს მხოლოდ გარკვეულ მჟავებთან, ანაცვლებს წყალბადს და ქმნის მარილს. ყველაზე გამოხატული ორმაგი თვისებები გამოიხატება:

• ალუმინის;
• ტყვია;
• თუთია;
• რკინა;
• სპილენძი;
• ბერილიუმი;
• ქრომი.

თითოეულ ლითონს შეუძლია მარილებისგან გადააადგილოს სხვა ლითონი, რომელიც დგას მის მარჯვნივ ელექტროქიმიურ სერიაში. ლითონები წყალბადის მარცხნივ ანაცვლებენ მას განზავებული მჟავებისგან.

Თვისებები

ლითონების სხვადასხვა ნივთიერებებთან ურთიერთქმედების თავისებურებები წარმოდგენილია ლითონების ქიმიური თვისებების ცხრილში.

რეაქცია	თავისებურებები	განტოლება
ჟანგბადით	ლითონების უმეტესობა ქმნის ოქსიდის ფილმებს. ტუტე ლითონები სპონტანურად ანთებენ ჟანგბადის თანდასწრებით. ამ შემთხვევაში, ნატრიუმი წარმოქმნის პეროქსიდს (Na 2 O 2), I ჯგუფის დარჩენილი ლითონები ქმნიან სუპეროქსიდებს (RO 2). გაცხელებისას მიწის ტუტე ლითონები სპონტანურად ანთებენ, ხოლო შუალედური აქტივობის ლითონები იჟანგება. ოქრო და პლატინა არ ურთიერთქმედებენ ჟანგბადთან	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
წყალბადით	ოთახის ტემპერატურაზე ტუტე ნაერთები რეაგირებენ, ხოლო გაცხელებისას, დედამიწის ტუტე ნაერთები რეაგირებენ. ბერილიუმი არ რეაგირებს. მაგნიუმი დამატებით საჭიროებს არტერიულ წნევას	Sr + H 2 → SrH 2 ; 2Na + H 2 → 2NaH; Mg + H 2 → MgH 2
	მხოლოდ აქტიური ლითონები. ლითიუმი რეაგირებს ოთახის ტემპერატურაზე. სხვა ლითონები – გაცხელებისას	6Li + N 2 → 2Li 3 N; 3Ca + N 2 → Ca 3 N 2
ნახშირბადით	ლითიუმი და ნატრიუმი, დანარჩენი - გაცხელებისას	4Al + 3C → Al 3 C4; 2Li+2C → Li 2 C 2
	ოქრო და პლატინა არ ურთიერთქმედებენ	2K + S → K 2 S; Fe + S → FeS; Zn + S → ZnS
ფოსფორით	როცა გაცხელდება	3Ca + 2P → Ca 3 P 2
ჰალოგენებით	მხოლოდ დაბალაქტიური ლითონები არ რეაგირებენ, სპილენძი - გაცხელებისას	Cu + Cl 2 → CuCl 2
	ტუტე და ზოგიერთი ტუტე დედამიწის ლითონი. გაცხელებისას, მჟავე ან ტუტე პირობებში, რეაგირებენ საშუალო აქტივობის ლითონები	2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2; Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2; Pb + H 2 O → PbO + H 2
მჟავებით	ლითონები წყალბადის მარცხნივ. სპილენძი იხსნება კონცენტრირებულ მჟავებში	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
ტუტეებით	მხოლოდ ამფოტერული ლითონები	2Al + 2KOH + 6H 2 O → 2K + 3H 2
	რეაქტიული ლითონები ცვლის ნაკლებად რეაქტიულ ლითონებს	3Na + AlCl 3 → 3NaCl + Al

ლითონები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან და ქმნიან მეტალთაშორის ნაერთებს - 3Cu + Au → Cu 3 Au, 2Na + Sb → Na 2 Sb.

განაცხადი

ლითონების ზოგადი ქიმიური თვისებები გამოიყენება შენადნობების, სარეცხი საშუალებების შესაქმნელად და გამოიყენება კატალიზურ რეაქციებში. ლითონები გვხვდება ბატარეებში, ელექტრონიკაში და დამხმარე სტრუქტურებში.

გამოყენების ძირითადი სფეროები ჩამოთვლილია ცხრილში.

ბრინჯი. 3. ბისმუტი.

რა ვისწავლეთ?

მე-9 კლასის ქიმიის გაკვეთილიდან გავეცანით ლითონების ძირითად ქიმიურ თვისებებს. მარტივ და რთულ ნივთიერებებთან ურთიერთქმედების უნარი განსაზღვრავს ლითონების აქტივობას. რაც უფრო აქტიურია ლითონი, მით უფრო ადვილად რეაგირებს ის ნორმალურ პირობებში. აქტიური ლითონები რეაგირებენ ჰალოგენებთან, არამეტალებთან, წყალთან, მჟავებთან და მარილებთან. ამფოტერული ლითონები რეაგირებენ ტუტეებთან. დაბალაქტიური ლითონები არ რეაგირებენ წყალთან, ჰალოგენებთან და არამეტალების უმეტესობასთან. ჩვენ მოკლედ მიმოვიხილეთ განაცხადის სფეროები. ლითონები გამოიყენება მედიცინაში, მრეწველობაში, მეტალურგიაში და ელექტრონიკაში.

ტესტი თემაზე

ანგარიშის შეფასება

Საშუალო რეიტინგი: 4.4. სულ მიღებული შეფასებები: 246.

ეს გაკვეთილი ეძღვნება თემის შესწავლას „ლითონების ზოგადი თვისებები. ლითონის კავშირი." გაკვეთილზე განხილული იქნება ლითონების ზოგადი ქიმიური თვისებები და მეტალის ქიმიური ბმების თავისებურებები. მასწავლებელი აგიხსნის მსგავსებას ლითონების ქიმიურ და ფიზიკურ თვისებებში მათი შიდა სტრუქტურის მოდელის გამოყენებით.

თემა: ლითონების ქიმია

გაკვეთილი: ლითონების ზოგადი თვისებები. ლითონის კავშირი

ლითონებს ახასიათებთ საერთო ფიზიკური თვისებები: აქვთ განსაკუთრებული მეტალის ბზინვარება, მაღალი თერმული და ელექტრული გამტარობა და ელასტიურობა.

ლითონებს ასევე აქვთ საერთო ქიმიური თვისებები. მნიშვნელოვანია გვახსოვდეს, რომ ქიმიურ რეაქციებში ლითონები მოქმედებენ როგორც შემცირების აგენტები: ისინი აძლევენ ელექტრონებს და ზრდის მათ ჟანგვის მდგომარეობას. მოდით შევხედოთ რამდენიმე რეაქციას, რომელშიც ლითონები მონაწილეობენ.

ურთიერთქმედება ჟანგბადთან

ბევრ ლითონს შეუძლია რეაგირება ჟანგბადთან. როგორც წესი, ამ რეაქციების პროდუქტები ოქსიდებია, მაგრამ არის გამონაკლისებიც, რომელთა შესახებაც მომდევნო გაკვეთილზე შეიტყობთ. განვიხილოთ მაგნიუმის ურთიერთქმედება ჟანგბადთან.

მაგნიუმი იწვის ჟანგბადში მაგნიუმის ოქსიდის წარმოქმნით:

2Mg + O2 = 2MgO

ბრინჯი. 1. მაგნიუმის წვა ჟანგბადში

მაგნიუმის ატომები ჩუქნიან თავიანთ გარე ელექტრონებს ჟანგბადის ატომებს: მაგნიუმის ორი ატომი აძლევს ორ ელექტრონს ჟანგბადის ორ ატომს. ამ შემთხვევაში, მაგნიუმი მოქმედებს როგორც შემამცირებელი აგენტი, ხოლო ჟანგბადი მოქმედებს როგორც ჟანგვის აგენტი.

ლითონები რეაგირებენ ჰალოგენებთან. ამ რეაქციის პროდუქტი არის ლითონის ჰალოდი, როგორიცაა ქლორიდი.

ბრინჯი. 2. კალიუმის წვა ქლორში

კალიუმი იწვის ქლორში კალიუმის ქლორიდის წარმოქმნით:

2K + Cl 2 = 2KCl

კალიუმის ორი ატომი თითო ელექტრონს აძლევს ქლორის მოლეკულას. კალიუმი, რომელიც ზრდის ჟანგვის მდგომარეობას, ასრულებს აღმდგენი აგენტის როლს, ხოლო ქლორი, რომელიც ამცირებს ჟანგვის მდგომარეობას, ასრულებს ჟანგვის აგენტის როლს.

ბევრი ლითონი რეაგირებს გოგირდთან და წარმოქმნის სულფიდებს. ამ რეაქციებში ლითონები ასევე მოქმედებენ როგორც შემცირების აგენტები, ხოლო გოგირდი იქნება ჟანგვის აგენტი. სულფიდებში გოგირდი არის დაჟანგვის მდგომარეობაში -2, ე.ი. ის ამცირებს მის დაჟანგვის რიცხვს 0-დან -2-მდე. მაგალითად, როდესაც თბება, რკინა რეაგირებს გოგირდთან და წარმოქმნის რკინის (II) სულფიდს:

ბრინჯი. 3. რკინის ურთიერთქმედება გოგირდთან

ლითონებს ასევე შეუძლიათ რეაგირება წყალბადთან, აზოტთან და სხვა არამეტალებთან გარკვეულ პირობებში.

მხოლოდ აქტიური ლითონები, როგორიცაა ტუტე და ტუტე მიწის ლითონები, რეაგირებენ წყალთან გათბობის გარეშე. ამ რეაქციების დროს წარმოიქმნება ტუტე და გამოიყოფა წყალბადის აირი. მაგალითად, კალციუმი რეაგირებს წყალთან და წარმოქმნის კალციუმის ჰიდროქსიდს და წყალბადს, ათავისუფლებს დიდი რაოდენობით სითბოს:

Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2

ნაკლებად რეაქტიული ლითონები, როგორიცაა რკინა და თუთია, რეაგირებენ წყალთან მხოლოდ გაცხელებისას, რათა წარმოქმნან ლითონის ოქსიდი და წყალბადი. Მაგალითად:

Zn + H 2 O = ZnO + H 2

ამ რეაქციებში ჟანგვის აგენტია წყალბადის ატომი, რომელიც შეიცავს წყალს.

წყალბადის მარჯვნივ ძაბვის სერიაში მდებარე ლითონები არ რეაგირებენ წყალთან.

თქვენ უკვე იცით, რომ წყალბადის მარცხნივ ძაბვის რიგის ლითონები რეაგირებენ მჟავებთან. ამ რეაქციებში ლითონები აძლევენ ელექტრონებს და მოქმედებენ როგორც შემცირების აგენტი. ჟანგვის აგენტი არის წყალბადის კათიონები, რომლებიც წარმოიქმნება მჟავა ხსნარებში. მაგალითად, თუთია რეაგირებს მარილმჟავასთან:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2

წინააღმდეგ შემთხვევაში, ხდება ლითონების რეაქციები აზოტთან და კონცენტრირებულ გოგირდის მჟავებთან. ამ რეაქციებში პრაქტიკულად არ გამოიყოფა წყალბადი. ამ ურთიერთქმედების შესახებ მომავალ გაკვეთილებზე ვისაუბრებთ.

ლითონს შეუძლია რეაგირება მარილის ხსნართან, თუ ის უფრო აქტიურია ვიდრე ლითონი, რომელიც შეიცავს მარილში. მაგალითად, რკინა ცვლის სპილენძს სპილენძის (II) სულფატიდან:

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

რკინა არის შემამცირებელი აგენტი, სპილენძის კათიონები არის ჟანგვის აგენტი.

შევეცადოთ ავხსნათ, რატომ აქვთ ლითონებს საერთო ფიზიკური და ქიმიური თვისებები. ამისათვის განიხილეთ ლითონის შიდა სტრუქტურის მოდელი.

ლითონის ატომებს აქვთ შედარებით დიდი რადიუსი და მცირე რაოდენობის გარე ელექტრონები. ეს ელექტრონები სუსტად იზიდავს ბირთვს, ამიტომ ქიმიურ რეაქციებში ლითონები მოქმედებენ როგორც შემცირების აგენტები, აძლევენ ელექტრონებს გარე ენერგიის დონიდან.

ლითონების კრისტალური ბადის კვანძებში არის არა მხოლოდ ნეიტრალური ატომები, არამედ ლითონის კათიონები, რადგან გარე ელექტრონები თავისუფლად მოძრაობენ ბროლის გისოსზე. ამ შემთხვევაში, ატომები, რომლებიც ტოვებენ ელექტრონებს, ხდებიან კატიონები, ხოლო კათიონები, რომლებიც იღებენ ელექტრონებს, გადაიქცევიან ელექტრულად ნეიტრალურ ატომებად.

ბრინჯი. 4. ლითონის შიდა სტრუქტურის მოდელი

ქიმიურ ბმას, რომელიც წარმოიქმნება ლითონის კათიონების თავისუფლად მოძრავ ელექტრონებთან მიზიდვის შედეგად, ე.წ. ლითონის.

ლითონების ელექტრული და თბოგამტარობა აიხსნება თავისუფალი ელექტრონების არსებობით, რომლებიც შეიძლება იყვნენ ელექტრული დენის მატარებლები და სითბოს მატარებლები. ლითონის პლასტიურობა აიხსნება იმით, რომ ქიმიური ბმა არ იშლება მექანიკური სტრესის დროს, რადგან ქიმიური კავშირი მყარდება არა კონკრეტულ ატომებსა და კატიონებს შორის, არამედ ყველა მეტალის კატიონს შორის, ყველა თავისუფალი ელექტრონით ლითონის კრისტალში.

1. მიკიტუკი ახ.წ. ამოცანებისა და სავარჯიშოების კრებული ქიმიაში. 8-11 კლასები / ახ.წ. მიკიტუკი. - მ.: გამომცემლობა. „გამოცდა“, 2009 წ.

2. ორჟეკოვსკი პ.ა. ქიმია: მე-9 კლასი: სახელმძღვანელო. ზოგადი განათლებისთვის დაარსება / პ.ა. ორჟეკოვსკი, ლ.მ. მეშჩერიაკოვა, ლ.ს. პონტაკი. - M.: AST: Astrel, 2007. (§23)

3. ორჟეკოვსკი პ.ა. ქიმია: მე-9 კლასი: ზოგადსაგანმანათლებლო. დაარსება / პ.ა. ორჟეკოვსკი, ლ.მ. მეშჩერიაკოვა, მ.მ. შალაშოვა. - M.: Astrel, 2013. (§6)

4. რუძიტის გ.ე. ქიმია: არაორგანული. ქიმია. ორგანო. ქიმია: სახელმძღვანელო. მე-9 კლასისთვის. / გ.ე. რუძიტისი, ფ.გ. ფელდმანი. - მ.: განათლება, OJSC "მოსკოვის სახელმძღვანელოები", 2009 წ.

5. ხომჩენკო ი.დ. ამოცანებისა და სავარჯიშოების კრებული ქიმიაში საშუალო სკოლისთვის. - M.: RIA "ახალი ტალღა": გამომცემელი უმერენკოვი, 2008 წ.

6. ენციკლოპედია ბავშვებისთვის. ტომი 17. ქიმია / თავი. რედ. ვ.ა. ვოლოდინი, ვედ. სამეცნიერო რედ. ი.ლენსონი. - მ.: ავანტა+, 2003 წ.

დამატებითი ვებ რესურსები

1. ციფრული საგანმანათლებლო რესურსების ერთიანი კოლექცია (ვიდეო გამოცდილება თემაზე) ().

2. ჟურნალის „ქიმია და სიცოცხლე“ ელექტრონული ვერსია ().

Საშინაო დავალება

გვ.41 Nos A1, A2 Orzhekovsky P.A.-ს სახელმძღვანელოდან. „ქიმია: მე-9 კლასი“ (მ.: ასტრელი, 2013 წ.).

ლითონებს, რომლებიც ადვილად რეაგირებენ, აქტიურ ლითონებს უწოდებენ. მათ შორისაა ტუტე, მიწის ტუტე ლითონები და ალუმინი.

მდებარეობა პერიოდულ სისტემაში

პერიოდულ სისტემაში ელემენტების მეტალის თვისებები მცირდება მარცხნიდან მარჯვნივ. ამიტომ I და II ჯგუფების ელემენტები ყველაზე აქტიურებად ითვლება.

ბრინჯი. 1. აქტიური ლითონები პერიოდულ სისტემაში.

ყველა ლითონი შემცირების აგენტია და ადვილად ეყოფა ელექტრონებს გარე ენერგიის დონეზე. აქტიურ ლითონებს აქვთ მხოლოდ ერთი ან ორი ვალენტური ელექტრონი. ამ შემთხვევაში, მეტალის თვისებები იზრდება ზემოდან ქვემოდან ენერგიის დონის მატებასთან ერთად, რადგან რაც უფრო შორს არის ელექტრონი ატომის ბირთვიდან, მით უფრო ადვილია მისი გამოყოფა.

ტუტე ლითონები ითვლება ყველაზე აქტიურებად:

• ლითიუმი;
• ნატრიუმი;
• კალიუმი;
• რუბიდიუმი;
• ცეზიუმი;
• ფრანგული

ტუტე მიწის ლითონები მოიცავს:

• ბერილიუმი;
• მაგნიუმი;
• კალციუმი;
• სტრონციუმი;
• ბარიუმი;
• რადიუმი.

ლითონის აქტივობის ხარისხი შეიძლება განისაზღვროს ლითონის ძაბვების ელექტროქიმიური სერიით. რაც უფრო შორს მდებარეობს წყალბადის მარცხნივ ელემენტი, მით უფრო აქტიურია იგი. წყალბადის მარჯვნივ მდებარე ლითონები არააქტიურია და შეუძლიათ მხოლოდ კონცენტრირებულ მჟავებთან რეაგირება.

ბრინჯი. 2. ლითონების ძაბვის ელექტროქიმიური სერია.

ქიმიაში აქტიური ლითონების სიაში ასევე შედის ალუმინი, რომელიც მდებარეობს III ჯგუფში და წყალბადის მარცხნივ. თუმცა, ალუმინი აქტიური და შუალედურად აქტიური ლითონების საზღვარზეა და ნორმალურ პირობებში არ რეაგირებს ზოგიერთ ნივთიერებასთან.

Თვისებები

აქტიური ლითონები რბილია (იჭრება დანით), მსუბუქი და აქვს დაბალი დნობის წერტილი.

ლითონების ძირითადი ქიმიური თვისებები წარმოდგენილია ცხრილში.

რეაქცია	განტოლება	გამონაკლისი
ტუტე ლითონები ჟანგბადთან ურთიერთობისას ჰაერში სპონტანურად ანთებენ	K + O 2 → KO 2	ლითიუმი რეაგირებს ჟანგბადთან მხოლოდ მაღალ ტემპერატურაზე
მიწის ტუტე ლითონები და ალუმინი ქმნიან ოქსიდის ფენებს ჰაერში და სპონტანურად ანთებენ გაცხელებისას.	2Ca + O 2 → 2CaO
რეაგირება მარტივ ნივთიერებებთან მარილების წარმოქმნით	Ca + Br 2 → CaBr 2; - 2Al + 3S → Al 2 S 3	ალუმინი არ რეაგირებს წყალბადთან
მძაფრად რეაგირებს წყალთან, წარმოქმნის ტუტეებს და წყალბადს	- Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2	ლითიუმთან რეაქცია ნელია. ალუმინი წყალთან რეაგირებს მხოლოდ ოქსიდის ფირის ამოღების შემდეგ
რეაგირება მჟავებთან მარილების წარმოქმნით	Ca + 2HCl → CaCl 2 + H 2; 2K + 2HMnO 4 → 2KMnO 4 + H 2
ურთიერთქმედება მარილის ხსნარებთან, ჯერ წყალთან და შემდეგ მარილთან	2Na + CuCl 2 + 2H 2 O: 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2; - 2NaOH + CuCl 2 → Cu(OH) 2 ↓ + 2NaCl

აქტიური ლითონები ადვილად რეაგირებენ, ამიტომ ბუნებაში ისინი გვხვდება მხოლოდ ნარევებში - მინერალებში, ქანებში.

ბრინჯი. 3. მინერალები და სუფთა ლითონები.

რა ვისწავლეთ?

აქტიურ ლითონებს მიეკუთვნება I და II ჯგუფების ელემენტები - ტუტე და მიწის ტუტე ლითონები, ასევე ალუმინი. მათი აქტივობა განისაზღვრება ატომის სტრუქტურით - რამდენიმე ელექტრონი ადვილად გამოყოფილია გარე ენერგეტიკული დონიდან. ეს არის რბილი მსუბუქი ლითონები, რომლებიც სწრაფად რეაგირებენ მარტივ და რთულ ნივთიერებებთან, წარმოქმნიან ოქსიდებს, ჰიდროქსიდებს და მარილებს. ალუმინი უფრო ახლოს არის წყალბადთან და მისი რეაქცია ნივთიერებებთან მოითხოვს დამატებით პირობებს - მაღალი ტემპერატურა, ოქსიდის ფირის განადგურება.

ტესტი თემაზე

ანგარიშის შეფასება

Საშუალო რეიტინგი: 4.4. სულ მიღებული შეფასებები: 401.

აღდგენითი თვისებები- ეს არის ყველა ლითონის დამახასიათებელი ძირითადი ქიმიური თვისებები. ისინი ვლინდება ურთიერთქმედებისას მრავალფეროვან ჟანგვის აგენტებთან, მათ შორის გარემოს ჟანგვის აგენტებთან. ზოგადად, ლითონის ურთიერთქმედება ჟანგვის აგენტებთან შეიძლება გამოიხატოს შემდეგი სქემით:

მე + ჟანგვის აგენტი" მე(+X),

სადაც (+X) არის Me-ს დადებითი დაჟანგვის მდგომარეობა.

ლითონის დაჟანგვის მაგალითები.

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

ლითონის აქტივობების სერია

ლითონების აღმდგენი თვისებები განსხვავდება ერთმანეთისგან. ელექტროდის პოტენციალი E გამოიყენება როგორც ლითონების შემცირების თვისებების რაოდენობრივი მახასიათებელი.

რაც უფრო აქტიურია ლითონი, მით უფრო უარყოფითია მისი სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალი E o.

ზედიზედ განლაგებული ლითონები, როდესაც მათი ჟანგვითი აქტივობა მცირდება, ქმნიან აქტივობის სერიას.

ლითონის აქტივობების სერია

მე

ლი

კ

დაახ

ნა

მგ

ალ

მნ

ზნ

ქრ

ფე

ნი

სნ

Pb

H 2

კუ

აღ

აუ

მე z+

Li+

K+

Ca2+

Na+

მგ 2+

ალ 3+

Mn 2+

Zn 2+

Cr 3+

Fe 2+

Ni 2+

Sn 2+

Pb 2+

H+

Cu 2+

აგ+

Au 3+

ე ო, ბ

-3,0

-2,9

-2,87

-2,71

-2,36

-1,66

-1,18

-0,76

-0,74

-0,44

-0,25

-0,14

-0,13

0

+0,34

+0,80

+1,50

უფრო უარყოფითი Eo მნიშვნელობის მქონე ლითონს შეუძლია შეამციროს მეტალის კატიონი უფრო დადებითი ელექტროდის პოტენციალით.

ლითონის რედუქციას მისი მარილის ხსნარიდან სხვა ლითონთან უფრო მაღალი შემცირების აქტივობით ეწოდება ცემენტაცია. ცემენტაცია გამოიყენება მეტალურგიულ ტექნოლოგიებში.

კერძოდ, Cd მიიღება მისი მარილის თუთიის ხსნარის შემცირებით.

Zn + Cd 2+ = Cd + Zn 2+

3.3. 1. მეტალების ურთიერთქმედება ჟანგბადთან

ჟანგბადი არის ძლიერი ჟანგვის აგენტი. მას შეუძლია დაჟანგვის ლითონების დიდი უმრავლესობა გარდააუდაპტ . ჰაერზე დაუცველი ლითონები კონტაქტშია ჟანგბადთან, ამიტომ ლითონების ქიმიის შესწავლისას ყოველთვის ყურადღება ეთმობა ლითონის ჟანგბადთან ურთიერთქმედების თავისებურებებს.

ყველამ იცის, რომ ტენიან ჰაერში რკინა იფარება ჟანგით - ჰიდრატირებული რკინის ოქსიდით. მაგრამ ბევრი ლითონი კომპაქტურ მდგომარეობაში არც თუ ისე მაღალ ტემპერატურაზე ავლენს ჟანგვის წინააღმდეგობას, რადგან ისინი ქმნიან თხელ დამცავ ფილმებს მათ ზედაპირზე. ჟანგვის პროდუქტების ეს ფილმები ხელს უშლის ჟანგვის აგენტს მეტალთან კონტაქტს. ლითონის ზედაპირზე დამცავი ფენების წარმოქმნის ფენომენს, რომელიც ხელს უშლის ლითონის დაჟანგვას, ლითონის პასივაცია ეწოდება.

ტემპერატურის მატება ხელს უწყობს ლითონების დაჟანგვას ჟანგბადით. ლითონების აქტივობა იზრდება წვრილად დამსხვრეულ მდგომარეობაში. მეტალების უმეტესობა ფხვნილის სახით იწვის ჟანგბადში.

ს-მეტალები

აჩვენეთ ყველაზე დიდი შემცირების აქტივობას- ლითონები.ლითონები Na, K, Rb Cs შეიძლება აალდეს ჰაერში და ისინი ინახება დალუქულ ჭურჭელში ან ნავთის ფენის ქვეშ. Be და Mg პასიურდება ჰაერში დაბალ ტემპერატურაზე. მაგრამ როდესაც აალდება, Mg ლენტი იწვის ბრმა ალით.

ლითონებიIIA-ქვეჯგუფები და Li, ჟანგბადთან ურთიერთობისას, ქმნიან ოქსიდებს.

2Ca + O2 = 2CaO

4 Li + O 2 = 2 Li 2 O

ტუტე ლითონები, გარდალიჟანგბადთან ურთიერთობისას ისინი ქმნიან არა ოქსიდებს, არამედ პეროქსიდებსმე 2 ო 2 და სუპეროქსიდებიMeO 2 .

2Na + O 2 = Na 2 O 2

K + O 2 = KO 2

პ-მეტალები

კუთვნილი ლითონებიგვ- ბლოკი პასივირებულია ჰაერში.

ჟანგბადში წვისას

• IIIA ქვეჯგუფის ლითონები ქმნიან ტიპის ოქსიდებს მე 2 O 3,
• Sn იჟანგება SnO 2 და Pb - მდე PbO
• ბი მიდის Bi2O3.

დ-მეტალები

ყველად-მე-4 პერიოდის ლითონები იჟანგება ჟანგბადით. Sc, Mn, Fe ყველაზე ადვილად იჟანგება. კოროზიის მიმართ განსაკუთრებით მდგრადია Ti, V, Cr.

ჟანგბადში დაწვისას ყველად

ჟანგბადში დაწვისას ყველად-4 პერიოდის ელემენტებიდან მხოლოდ სკანდიუმი, ტიტანი და ვანადიუმი ქმნიან ოქსიდებს, რომლებშიც Me არის უმაღლეს ჟანგვის მდგომარეობაში, ჯგუფის რიცხვის ტოლი.დარჩენილი პერიოდი 4 d-მეტალები ჟანგბადში წვისას წარმოქმნიან ოქსიდებს, რომლებშიც Me არის შუალედურ, მაგრამ სტაბილურ ჟანგვის მდგომარეობებში.

ჟანგბადში წვის დროს წარმოქმნილი ოქსიდების ტიპები, რომლებიც წარმოიქმნება პერიოდის 4 d-ლითონებით:

• MeOფორმა Zn, Cu, Ni, Co. (T>1000°C-ზე Cu ქმნის Cu 2 O-ს),
• მე 2 O 3, ქმნიან Cr, Fe და Sc,
• MeO 2 - Mn და Ti,
• V ქმნის უფრო მაღალ ოქსიდს - ვ 2 ო 5 .

დ-მე-5 და მე-6 პერიოდის ლითონები, გარდა Y, La, უფრო მდგრადია ჟანგვის მიმართ, ვიდრე ყველა სხვა ლითონი. არ რეაგირებს ჟანგბადთანაუ, პტ .

ჟანგბადში დაწვისასდ- მე-5 და მე-6 პერიოდის ლითონები, როგორც წესი, ქმნიან უფრო მაღალ ოქსიდებს, გამონაკლისია ლითონები Ag, Pd, Rh, Ru.

ჟანგბადში წვის დროს მე-5 და მე-6 პერიოდების d-ლითონებით წარმოქმნილი ოქსიდების ტიპები:

• მე 2 O 3- ფორმა Y, La; Rh;
• MeO 2- Zr, Hf; ირ:
• მე 2 O 5- ნბ, ტა;
• MeO 3- მო, ვ
• მე 2 O 7- Tc, Re
• MeO 4 - ოს
• MeO- Cd, Hg, Pd;
• მე 2 ო- აგ;

ლითონების ურთიერთქმედება მჟავებთან

მჟავა ხსნარებში წყალბადის კატიონი არის ჟანგვის აგენტი. H+ კატიონს შეუძლია დაჟანგვის ლითონები აქტივობის სერიაში წყალბადამდე, ე.ი. უარყოფითი ელექტროდის პოტენციალის მქონე.

ბევრი ლითონი, როდესაც იჟანგება, გარდაიქმნება კატიონებად მჟავე წყალხსნარებშიმე ზ + .

რიგი მჟავების ანიონებს შეუძლიათ გამოიჩინონ ჟანგვის თვისებები, რომლებიც უფრო ძლიერია ვიდრე H +. ასეთ ჟანგვის აგენტებს მიეკუთვნება ანიონები და ყველაზე გავრცელებული მჟავები ჰ 2 ᲘᲡᲔ 4 დაHNO 3 .

NO 3 - ანიონები ავლენენ ჟანგვის თვისებებს ხსნარში ნებისმიერ კონცენტრაციაზე, მაგრამ შემცირების პროდუქტები დამოკიდებულია მჟავის კონცენტრაციაზე და დაჟანგული ლითონის ბუნებაზე.

SO 4 2- ანიონები ავლენენ ჟანგვის თვისებებს მხოლოდ კონცენტრირებულ H 2 SO 4-ში.

ჟანგვის აგენტების შემცირების პროდუქტები: H +, NO 3 - , ᲘᲡᲔ 4 2 -

2Н + + 2е - =H 2

ᲘᲡᲔ 4 2- კონცენტრირებული H 2 SO 4-დან ᲘᲡᲔ 4 2- + 2e - + 4 ჰ + = ᲘᲡᲔ 2 + 2 ჰ 2 ო

(ასევე შესაძლებელია S, H 2 S-ის ფორმირება)

NO 3 - კონცენტრირებული HNO 3-დან NO 3 - + ე - + 2H + = NO 2 + H 2 O
NO 3 - განზავებული HNO 3-დან NO 3 - + 3e - +4H+=NO+2H2O

(ასევე შესაძლებელია N 2 O, N 2, NH 4 + ფორმირება)

ლითონებსა და მჟავებს შორის რეაქციების მაგალითები

Zn + H 2 SO 4 (განზავებული) " ZnSO 4 + H 2

8Al + 15H 2 SO 4 (k.) " 4Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 S + 12H 2 O

3Ni + 8HNO 3 (დილ.) " 3Ni(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O

Cu + 4HNO 3 (k.) " Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

ლითონის დაჟანგვის პროდუქტები მჟავე ხსნარებში

ტუტე ლითონები ქმნიან Me + ტიპის კათიონს, მეორე ჯგუფის s-მეტალები ქმნიან კატიონებსმე 2+.

მჟავებში გახსნისას, p-ბლოკის ლითონები ქმნიან ცხრილში მითითებულ კათიონებს.

ლითონები Pb და Bi იხსნება მხოლოდ აზოტის მჟავაში.

მე	ალ	გა	In	ტლ	სნ	Pb	ბი
მეზ+	ალ 3+	გა 3+	3+-ში	Tl+	Sn 2+	Pb 2+	ბი 3+
ეო, ბ	-1,68	-0,55	-0,34	-0,34	-0,14	-0,13	+0,317

4 პერიოდის ყველა დ-მეტალი, გარდაკუ , შეიძლება დაჟანგდეს იონებითH+ მჟავე ხსნარებში.

მე-4 დ-მეტალების მიერ წარმოქმნილი კათიონების ტიპები:

• მე 2+(ფორმავენ d- ლითონებს Mn-დან Cu-მდე)
• მე 3+ (ქმნიან Sc, Ti, V, Cr და Fe აზოტის მჟავაში).
• Ti და V ასევე ქმნიან კატიონებს MeO 2+

დ-მე-5 და მე-6 პერიოდების ელემენტები უფრო მდგრადია დაჟანგვის მიმართ, ვიდრე მე-4 პერიოდებიდ- ლითონები.

მჟავე ხსნარებში H + შეიძლება დაჟანგდეს: Y, La, Cd.

HNO 3-ში შეიძლება დაითხოვოს შემდეგი: Cd, Hg, Ag. Pd, Tc, Re იხსნება ცხელ HNO 3-ში.

ცხელ H 2 SO 4-ში იხსნება შემდეგი: Ti, Zr, V, Nb, Tc, Re, Rh, Ag, Hg.

ლითონები: Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W ჩვეულებრივ იხსნება HNO 3 + HF ნარევში.

აკვა რეგიაში (HNO 3 + HCl ნარევი) Zr, Hf, Mo, Tc, Rh, Ir, Pt, Au და Os შეიძლება დაიშალა ძნელად. ლითონების დაშლის მიზეზი წყლის რეჟიმში ან HNO 3 + HF ნარევში არის რთული ნაერთების წარმოქმნა.

მაგალითი. აკვა რეგიაში ოქროს დაშლა შესაძლებელი ხდება კომპლექსის წარმოქმნის გამო -

Au + HNO 3 + 4HCl = H + NO + 2H 2 O

ლითონების ურთიერთქმედება წყალთან

წყლის ჟანგვის თვისებები განპირობებულია H(+1).

2H 2 O + 2e -" ნ 2 + 2OH -

ვინაიდან წყალში H + კონცენტრაცია დაბალია, მისი ჟანგვის თვისებები დაბალია. ლითონებს შეუძლიათ წყალში დაშლაე< - 0,413 B. Число металлов, удовлетворяющих этому условию, значительно больше, чем число металлов, реально растворяющихся в воде. Причиной этого является образование на поверхности большинства металлов плотного слоя оксида, нерастворимого в воде. Если оксиды и гидроксиды металла растворимы в воде, то этого препятствия нет, поэтому щелочные и щелочноземельные металлы энергично растворяются в воде. ყველას- ლითონები, გარდაიყოს და Mg ადვილად იხსნება წყალში.

2 ნა + 2 ჰოჰ = ჰ 2 + 2 ოჰ -

Na ენერგიულად რეაგირებს წყალთან, ათავისუფლებს სითბოს. გამოთავისუფლებული H2 შეიძლება აალდეს.

2H 2 +O 2 =2H 2 O

Mg იხსნება მხოლოდ მდუღარე წყალში, Be დაცულია დაჟანგვისგან ინერტული უხსნადი ოქსიდით.

P-ბლოკის ლითონები ნაკლებად ძლიერი შემცირების აგენტებია, ვიდრეს.

p-მეტალებს შორის აღმდგენი აქტივობა უფრო მაღალია IIIA ქვეჯგუფის მეტალებში, Sn და Pb სუსტი შემცირების აგენტებია, Bi-ს აქვს Eo > 0.

p-მეტალები არ იხსნება წყალში ნორმალურ პირობებში. როდესაც დამცავი ოქსიდი იხსნება ზედაპირიდან ტუტე ხსნარებში წყლით, Al, Ga და Sn იჟანგება.

d-მეტალებს შორის ისინი იჟანგება წყლითროდესაც Sc და Mn, La, Y თბება.რკინა რეაგირებს წყლის ორთქლთან.

ლითონების ურთიერთქმედება ტუტე ხსნარებთან

ტუტე ხსნარებში წყალი მოქმედებს როგორც ჟანგვის აგენტი..

2H 2 O + 2e - =H 2 + 2OH - Eo = - 0,826 B (pH = 14)

წყლის ჟანგვის თვისებები მცირდება pH-ის მატებასთან ერთად, H + კონცენტრაციის შემცირების გამო. მიუხედავად ამისა, ზოგიერთი ლითონი, რომელიც არ იხსნება წყალში, იხსნება ტუტე ხსნარებში,მაგალითად, Al, Zn და სხვა. ტუტე ხსნარებში ასეთი ლითონების დაშლის მთავარი მიზეზი არის ის, რომ ამ ლითონების ოქსიდები და ჰიდროქსიდები ავლენენ ამფოტერულობას და იხსნება ტუტეში, ხსნის ბარიერს ჟანგვის აგენტსა და აღმდგენი აგენტს შორის.

მაგალითი. Al-ის დაშლა NaOH ხსნარში.

2Al + 3H 2 O + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na + 3H 2