Белсенді металдар. Металдар Химиялық реакция кезіндегі металдар

Металл атомдарының құрылымы жай заттардың – металдардың тән физикалық қасиеттерін ғана емес, сонымен бірге олардың жалпы химиялық қасиеттерін де анықтайды.

Үлкен әртүрлілікпен металдардың барлық химиялық реакциялары тотығу-тотықсыздану болып табылады және тек екі түрлі болуы мүмкін: комбинация және алмастыру. Металдар химиялық реакциялар кезінде электрондарды беруге қабілетті, яғни тотықсыздандырғыш болып табылады және алынған қосылыстарда тек оң тотығу дәрежесін көрсетеді.

Жалпы, мұны келесі диаграмма арқылы көрсетуге болады:
Мен 0 – не → Мен +n,
мұндағы Me – металл – жай зат, ал Me 0+n – металл, қосылыстағы химиялық элемент.

Металдар өздерінің валенттілік электрондарын металл емес атомдарға, сутегі иондарына және басқа металдардың иондарына беруге қабілетті, сондықтан бейметалдармен - жай заттармен, сумен, қышқылдармен, тұздармен әрекеттеседі. Алайда металдардың қалпына келтіру қабілеті әртүрлі. Металдардың әртүрлі заттармен әрекеттесу өнімдерінің құрамы заттардың тотығу қабілетіне және реакцияның жүру жағдайларына байланысты.

Жоғары температурада металдардың көпшілігі оттегіде жанады:

2Mg + O2 = 2MgO

Бұл жағдайда тек алтын, күміс, платина және кейбір басқа металдар тотықпайды.

Көптеген металдар галогендермен қыздырусыз әрекеттеседі. Мысалы, алюминий ұнтағы броммен араласқанда жанады:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

Металдар сумен әрекеттескенде кейбір жағдайларда гидроксидтер түзіледі. Қалыпты жағдайда сілтілік металдар, сонымен қатар кальций, стронций және барий сумен өте белсенді әрекеттеседі. Бұл реакцияның жалпы схемасы келесідей:

Me + HOH → Me(OH) n + H 2

Басқа металдар қыздырғанда сумен әрекеттеседі: қайнағанда магний, қызыл қайнағанда су буында темір. Бұл жағдайларда металл оксидтері алынады.

Егер метал қышқылмен әрекеттессе, ол алынған тұздың бөлігі болып табылады. Металл қышқыл ерітінділерімен әрекеттескенде, ол ерітіндідегі сутегі иондарымен тотыға алады. Қысқартылған иондық теңдеуді жалпы түрде былай жазуға болады:

Me + nH + → Me n + + H 2

Концентрлі күкірт және азот сияқты құрамында оттегі бар қышқылдардың аниондары сутегі иондарына қарағанда күшті тотықтырғыш қасиетке ие. Сондықтан сутегі иондарымен тотығуға қабілетсіз металдар, мысалы, мыс және күміс, осы қышқылдармен әрекеттеседі.

Металдардың тұздармен әрекеттесуі кезінде орын басу реакциясы жүреді: алмастырушы – белсендірек металдың атомдарынан электрондар ауыстырылған – активтілігі аз металдың иондарына өтеді. Содан кейін желі металды тұздардағы металмен ауыстырады. Бұл реакциялар қайтымсыз: егер А металы В металын тұз ерітіндісінен ығыстырса, В металы А металын тұз ерітіндісінен ығыстырмайды.

Металдардың бір-бірінен олардың тұздарының сулы ерітінділерінен ығысу реакцияларында көрінетін химиялық белсенділіктің кему реті бойынша металдар металдардың кернеулерінің (белсенділіктерінің) электрохимиялық қатарында орналасқан:

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

Осы қатарда сол жақта орналасқан металдар белсендірек және келесі металдарды тұз ерітінділерінен ығыстыруға қабілетті.

Сутегі металдар кернеулерінің электрохимиялық қатарына кіреді, өйткені металдармен ортақ қасиетке ие жалғыз бейметал – оң зарядталған иондарды түзу. Сондықтан сутегі кейбір металдарды олардың тұздарында ауыстырады және өзін қышқылдардағы көптеген металдармен алмастыра алады, мысалы:

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

Электрохимиялық кернеу қатарында сутектен бұрын келетін металдар оны көптеген қышқылдардың (тұз, күкірт және т.б.) ерітінділерінен ығыстырады, бірақ одан кейінгілердің бәрі, мысалы, мыс оны ығыстырмайды.

blog.site, материалды толық немесе ішінара көшіру кезінде бастапқы дереккөзге сілтеме қажет.

Металдар оң тотығу дәрежесі бар белсенді тотықсыздандырғыштар болып табылады. Химиялық қасиеттеріне байланысты металдар өнеркәсіпте, металлургияда, медицинада, құрылыста кеңінен қолданылады.

Металл белсенділігі

Реакцияларда металл атомдары валенттілік электрондарынан бас тартып, тотығады. Металл атомының энергия деңгейі неғұрлым көп және электрондары аз болса, оның электрондардан бас тартуы және реакцияларға түсуі оңайырақ болады. Сондықтан металдық қасиеттер периодтық жүйеде жоғарыдан төменге және оңнан солға қарай артады.

Күріш. 1. Периодтық жүйедегі металдық қасиеттердің өзгеруі.

Қарапайым заттардың белсенділігі металдардың электрохимиялық кернеу қатарында көрсетілген. Сутектің сол жағында белсенді металдар (белсенділік солға қарай артады), оң жағында белсенді емес металдар орналасқан.

Ең үлкен белсенділікті периодтық жүйенің I тобындағы және электрохимиялық кернеу қатарында сутегінің сол жағында орналасқан сілтілік металдар көрсетеді. Олар бөлме температурасында көптеген заттармен әрекеттеседі. Олардан кейін II топқа кіретін сілтілі жер металдары келеді. Олар қыздырған кезде заттардың көпшілігімен әрекеттеседі. Алюминийден сутегіге дейінгі (белсенділігі орташа) электрохимиялық қатардағы металдар реакцияға түсу үшін қосымша шарттарды қажет етеді.

Күріш. 2. Металдардың кернеулерінің электрохимиялық қатары.

Кейбір металдар амфотерлік немесе екі жақты қасиеттерді көрсетеді. Металдар, олардың оксидтері мен гидроксидтері қышқылдармен және негіздермен әрекеттеседі. Көптеген металдар тек белгілі бір қышқылдармен әрекеттесіп, сутекті ығыстырып, тұз түзеді. Ең айқын қос қасиеттерді көрсетеді:

• алюминий;
• қорғасын;
• мырыш;
• темір;
• мыс;
• бериллий;
• хром.

Әрбір металл электрохимиялық қатарда оның оң жағында тұрған басқа металды тұздардан ығыстыруға қабілетті. Сутегінің сол жағындағы металдар оны сұйылтылған қышқылдардан ығыстырады.

Қасиеттер

Металдардың әртүрлі заттармен әрекеттесу ерекшеліктері металдардың химиялық қасиеттерінің кестесінде берілген.

Реакция	Ерекшеліктер	теңдеу
Оттегімен	Көптеген металдар оксидті қабықшалар түзеді. Сілтілік металдар оттегінің қатысуымен өздігінен жанады. Бұл жағдайда натрий пероксид (Na 2 O 2), I топтың қалған металдары супероксидтер (RO 2) түзеді. Қыздырған кезде сілтілі жер металдары өздігінен тұтанады, ал аралық активті металдар тотығады. Алтын мен платина оттегімен әрекеттеспейді	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
Сутегімен	Бөлме температурасында сілтілі қосылыстар әрекеттеседі, ал қыздырғанда сілтілі жер қосылыстары әрекеттеседі. Бериллий реакцияға түспейді. Магний қосымша жоғары қан қысымын қажет етеді	Sr + H 2 → SrH 2 ; 2Na + H 2 → 2NaH; Mg + H 2 → MgH 2
	Тек белсенді металдар. Литий бөлме температурасында әрекеттеседі. Басқа металдар - қыздырылған кезде	6Li + N 2 → 2Li 3 N; 3Ca + N 2 → Ca 3 N 2
Көміртекпен	Литий және натрий, қалғандары - қыздырылған кезде	4Al + 3C → Al 3 C4; 2Li+2C → Li 2 C 2
	Алтын мен платина өзара әрекеттеспейді	2K + S → K 2 S; Fe + S → FeS; Zn + S → ZnS
Фосформен	Қызған кезде	3Ca + 2P → Ca 3 P 2
Галогендермен	Тек активтілігі төмен металдар әрекеттеспейді, мыс – қыздырғанда	Cu + Cl 2 → CuCl 2
	Сілтілік және кейбір сілтілі жер металдары. Қыздырған кезде қышқылдық немесе сілтілі жағдайда орта активті металдар әрекеттеседі	2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 ; Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2; Pb + H 2 O → PbO + H 2
Қышқылдармен	Сутегінің сол жағындағы металдар. Мыс концентрлі қышқылдарда ериді	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
Сілтілермен	Тек амфотерлік металдар	2Al + 2KOH + 6H 2 O → 2K + 3H 2
	Реактивті металдар аз реактивті металдарды ауыстырады	3Na + AlCl 3 → 3NaCl + Al

Металдар бір-бірімен әрекеттесіп, металаралық қосылыстар түзеді - 3Cu + Au → Cu 3 Au, 2Na + Sb → Na 2 Sb.

Қолдану

Металдардың жалпы химиялық қасиеттері қорытпалар, жуғыш заттар жасау үшін қолданылады және каталитикалық реакцияларда қолданылады. Металдар батареяларда, электроникада және тірек құрылымдарда болады.

Қолданудың негізгі бағыттары кестеде көрсетілген.

Күріш. 3. Висмут.

Біз не үйрендік?

9-сыныптың химия сабағынан металдардың негізгі химиялық қасиеттерімен таныстық. Жай және күрделі заттармен әрекеттесу қабілеті металдардың белсенділігін анықтайды. Металл неғұрлым белсенді болса, қалыпты жағдайда соғұрлым оңай әрекеттеседі. Белсенді металдар галогендермен, бейметалдармен, сумен, қышқылдармен және тұздармен әрекеттеседі. Амфотерлі металдар сілтілермен әрекеттеседі. Белсенділігі төмен металдар сумен, галогендермен және бейметалдардың көпшілігімен әрекеттеспейді. Біз қолдану салаларын қысқаша қарастырдық. Металдар медицинада, өнеркәсіпте, металлургияда, электроникада қолданылады.

Тақырып бойынша тест

Есепті бағалау

Орташа рейтинг: 4.4. Алынған жалпы рейтингтер: 246.

Бұл сабақ «Металдардың жалпы қасиеттері. Металл байланысы». Сабақ барысында металдардың жалпы химиялық қасиеттері және металдық химиялық байланыстардың ерекшеліктері талқыланады. Мұғалім металдардың химиялық және физикалық қасиеттеріндегі ұқсастықтарды олардың ішкі құрылысының моделі арқылы түсіндіреді.

Тақырыбы: Металдар химиясы

Сабақтың тақырыбы: Металдардың жалпы қасиеттері. Металл байланысы

Металдар жалпы физикалық қасиеттерімен сипатталады: олардың ерекше металл жылтырлығы, жоғары жылу және электр өткізгіштігі, иілгіштігі бар.

Металдардың кейбір ортақ химиялық қасиеттері де бар. Химиялық реакцияларда металдар тотықсыздандырғыш ретінде әрекет ететінін есте ұстаған жөн: олар электрондарды береді және тотығу дәрежесін арттырады. Металдар қатысатын кейбір реакцияларды қарастырайық.

ОТТЕГІМЕН ӨЗАРА Әрекеттесу

Көптеген металдар оттегімен әрекеттесе алады. Әдетте бұл реакциялардың өнімдері оксидтер болып табылады, бірақ ерекше жағдайлар бар, олар туралы келесі сабақта білесіз. Магнийдің оттегімен әрекеттесуін қарастырайық.

Магний оттегіде жанып магний оксидін түзеді:

2Mg + O2 = 2MgO

Күріш. 1.Магнийдің оттегіде жануы

Магний атомдары сыртқы электрондарын оттегі атомдарына береді: екі магний атомы екі оттегі атомына екі электрон береді. Бұл жағдайда магний тотықсыздандырғыш, ал оттегі тотықтырғыш ретінде әрекет етеді.

Металдар галогендермен әрекеттеседі. Бұл реакцияның өнімі хлорид сияқты металл галогенді болып табылады.

Күріш. 2. Калийдің хлорда жануы

Калий хлорда күйіп, калий хлориді түзеді:

2K + Cl 2 = 2KCl

Екі калий атомы хлор молекуласына бір электрон береді. Тотығу дәрежесін жоғарылататын калий тотықсыздандырғыш рөлін атқарады, ал тотығу дәрежесін төмендететін хлор тотықтырғыш рөлін атқарады.

Көптеген металдар күкіртпен әрекеттесіп, сульфидтер түзеді. Бұл реакцияларда металдар тотықсыздандырғыш ретінде де әрекет етеді, ал күкірт тотықтырғыш болады. Сульфидтердегі күкірт -2 тотығу күйінде, яғни. оның тотығу санын 0-ден -2-ге дейін төмендетеді. Мысалы, қыздырған кезде темір күкіртпен әрекеттесіп, темір (II) сульфиді түзеді:

Күріш. 3. Темірдің күкіртпен әрекеттесуі

Белгілі бір жағдайларда металдар сутегімен, азотпен және басқа бейметалдармен әрекеттесе алады.

Тек белсенді металдар, мысалы, сілтілік және сілтілік жер металдары, сумен қыздырусыз әрекеттеседі. Бұл реакциялар кезінде сілті түзіліп, сутегі газы бөлінеді. Мысалы, кальций сумен әрекеттесіп, кальций гидроксиді мен сутегін түзіп, көп мөлшерде жылу бөледі:

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

Темір мен мырыш сияқты реактивтілігі аз металдар тек қыздырғанда ғана сумен әрекеттесіп, металл оксиді мен сутегін түзеді. Мысалы:

Zn + H 2 O = ZnO + H 2

Бұл реакцияларда тотықтырғыш зат судағы сутегі атомы болып табылады.

Сутегінің оң жағындағы кернеу қатарында орналасқан металдар сумен әрекеттеспейді.

Сіз сутегінің сол жағындағы кернеу қатарындағы металдар қышқылдармен әрекеттесетінін білесіз. Бұл реакцияларда металдар электрондар беріп, тотықсыздандырғыш ретінде әрекет етеді. Тотықтырғыш зат қышқыл ерітінділерінде түзілетін сутек катиондары. Мысалы, мырыш тұз қышқылымен әрекеттеседі:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2

Әйтпесе, металдардың азот және концентрлі күкірт қышқылдарымен реакциялары жүреді. Бұл реакцияларда іс жүзінде сутегі бөлінбейді. Бұл өзара әрекеттесулер туралы алдағы сабақтарда айтатын боламыз.

Металл тұздың құрамындағы металға қарағанда белсендірек болса, тұз ерітіндісімен әрекеттесуі мүмкін. Мысалы, темір мысты мыс (II) сульфатынан ауыстырады:

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

Темір тотықсыздандырғыш, мыс катиондары тотықтырғыш.

Неліктен металдардың жалпы физикалық және химиялық қасиеттері бар екенін түсіндіруге тырысайық. Ол үшін металдың ішкі құрылымының моделін қарастырайық.

Металл атомдарының салыстырмалы түрде үлкен радиустары және сыртқы электрондарының саны аз. Бұл электрондар ядроға әлсіз тартылады, сондықтан химиялық реакцияларда металдар тотықсыздандырғыш ретінде әрекет етеді, сыртқы энергия деңгейінен электрондарды береді.

Металдардың кристалдық торының түйіндерінде бейтарап атомдар ғана емес, сонымен қатар металл катиондары да болады, өйткені сыртқы электрондар кристалдық тордың бойымен еркін қозғалады. Бұл жағдайда электрондардан бас тартқан атомдар катиондарға, ал катиондар электрондарды қабылдап, электрлік бейтарап атомдарға айналады.

Күріш. 4. Металдың ішкі құрылымының моделі

Металл катиондарының еркін қозғалатын электрондарға тартылуы нәтижесінде түзілетін химиялық байланыс деп аталады. металл.

Металдардың электр және жылу өткізгіштігі электр тогын тасымалдаушы және жылуды тасымалдаушы бола алатын бос электрондардың болуымен түсіндіріледі. Металлдың пластикалық қасиеті механикалық кернеу кезінде химиялық байланыстың үзілмейтіндігімен түсіндіріледі, өйткені химиялық байланыс арнайы атомдар мен катиондар арасында емес, металл кристалындағы барлық бос электрондары бар барлық металл катиондарының арасында орнатылады.

1. Микитюк А.Д. Химиядан есептер мен жаттығулар жинағы. 8-11 сыныптар / А.Д. Микитюк. - М.: Баспа үйі. «Емтихан», 2009 ж.

2. Оржековский П.А. Химия: 9-сынып: оқулық. жалпы білім беруге арналған құру / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. - М.: АСТ: Astrel, 2007. (§23)

3. Оржековский П.А. Химия: 9 сынып: жалпы білім беру. құру / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрель, 2013. (§6)

4. Рудзит Г.Е. Химия: бейорганикалық. химия. Орган. химия: оқулық. 9 сыныпқа арналған. / Г.Е. Рудзит, Ф.Г. Фельдман. - М.: Білім, «Мәскеу оқулықтары» ААҚ, 2009 ж.

5. Хомченко И.Д. Орта мектепке арналған химиядан есептер мен жаттығулар жинағы. - М.: РИА «Жаңа толқын»: Баспа Умеренков, 2008 ж.

6. Балаларға арналған энциклопедия. 17-том. Химия / тарау. ред. В.А. Володин, Вед. ғылыми ред. И.Линсон. - М.: Аванта+, 2003 ж.

Қосымша веб-ресурстар

1. Сандық білім беру ресурстарының бірыңғай жинағы (тақырып бойынша бейне тәжірибелер) ().

2. «Химия және өмір» журналының электронды нұсқасы ().

Үй жұмысы

б.41 Оржековский П.А. Оқулығынан № А1, А2. «Химия: 9 сынып» (М.: Астрель, 2013).

Жеңіл реакцияға түсетін металдарды белсенді металдар деп атайды. Оларға сілтілі, сілтілі жер металдары және алюминий жатады.

Периодтық жүйедегі орны

Периодтық жүйеде элементтердің металлдық қасиеттері солдан оңға қарай төмендейді. Сондықтан I және II топтардың элементтері ең белсенді болып саналады.

Күріш. 1. Периодтық жүйедегі белсенді металдар.

Барлық металдар тотықсыздандырғыш болып табылады және сыртқы энергия деңгейінде электрондармен оңай бөлінеді. Белсенді металдарда тек бір немесе екі валенттік электрон болады. Бұл жағдайда металлдық қасиеттер жоғарыдан төменге қарай энергетикалық деңгейлер санының өсуіне қарай артады, өйткені Электрон атом ядросынан неғұрлым алыс болса, соғұрлым оның бөлінуі оңайырақ болады.

Сілтілік металдар ең белсенді болып саналады:

• литий;
• натрий;
• калий;
• рубидий;
• цезий;
• француз

Сілтілік жер металдарына мыналар жатады:

• бериллий;
• магний;
• кальций;
• стронций;
• барий;
• радий.

Металдың белсенділік дәрежесін металл кернеулерінің электрохимиялық қатары арқылы анықтауға болады. Элемент сутегінің сол жағында неғұрлым алыс орналасса, соғұрлым ол белсендірек болады. Сутегінің оң жағындағы металдар белсенді емес және тек концентрлі қышқылдармен әрекеттесе алады.

Күріш. 2. Металдардың кернеулерінің электрохимиялық қатары.

Химиядағы белсенді металдар тізіміне III топта және сутегінің сол жағында орналасқан алюминий де кіреді. Алайда алюминий белсенді және аралық белсенді металдар шекарасында болады және қалыпты жағдайда кейбір заттармен әрекеттеспейді.

Қасиеттер

Белсенді металдар жұмсақ (пышақпен кесуге болады), жеңіл, балқу температурасы төмен.

Металдардың негізгі химиялық қасиеттері кестеде берілген.

Реакция	теңдеу	Ерекшелік
Сілтілік металдар оттегімен әрекеттескенде ауада өздігінен жанады	K + O 2 → KO 2	Литий оттегімен тек жоғары температурада әрекеттеседі
Сілтілік жер металдары мен алюминий ауада оксидті қабықшалар түзеді және қызған кезде өздігінен тұтанады.	2Ca + O 2 → 2CaO
Қарапайым заттармен әрекеттесіп, тұз түзеді	Ca + Br 2 → CaBr 2; - 2Al + 3S → Al 2 S 3	Алюминий сутегімен әрекеттеспейді
Сумен қатты әрекеттесіп, сілтілер мен сутегі түзеді	- Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2	Литиймен реакция баяу жүреді. Алюминий оксидті қабықшаны алып тастағаннан кейін ғана сумен әрекеттеседі
Қышқылдармен әрекеттесіп, тұз түзеді	Ca + 2HCl → CaCl 2 + H 2; 2K + 2HMnO 4 → 2KMnO 4 + H 2
Тұз ерітінділерімен әрекеттеседі, алдымен сумен, содан кейін тұзбен әрекеттеседі	2Na + CuCl 2 + 2H 2 O: 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 ; - 2NaOH + CuCl 2 → Cu(OH) 2 ↓ + 2NaCl

Белсенді металдар оңай әрекеттеседі, сондықтан табиғатта олар тек қоспаларда – минералдарда, тау жыныстарында кездеседі.

Күріш. 3. Минералдар және таза металдар.

Біз не үйрендік?

Белсенді металдарға I және II топтың элементтері – сілтілік және сілтілік жер металдары, сонымен қатар алюминий жатады. Олардың белсенділігі атомның құрылымымен анықталады – бірнеше электрондар сыртқы энергетикалық деңгейден оңай бөлінеді. Бұл жай және күрделі заттармен тез әрекеттесіп, оксидтер, гидроксидтер және тұздар түзетін жұмсақ жеңіл металдар. Алюминий сутегіге жақын және оның заттармен реакциясы қосымша жағдайларды талап етеді - жоғары температура, оксидті қабықтың бұзылуы.

Тақырып бойынша тест

Есепті бағалау

Орташа рейтинг: 4.4. Алынған жалпы рейтингтер: 401.

Қалпына келтіру қасиеттері- бұл барлық металдарға тән негізгі химиялық қасиеттер. Олар әртүрлі тотықтырғыштармен, соның ішінде қоршаған ортаның тотықтырғыштарымен әрекеттесу арқылы көрінеді. Жалпы металдың тотықтырғыштармен әрекеттесуін келесі схема арқылы көрсетуге болады:

Мен + Тотықтырғыш" Мен(+X),

Мұндағы (+X) – Менің оң тотығу дәрежесі.

Металдардың тотығу мысалдары.

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

Металл белсенділік қатары

Металдардың тотықсыздандырғыш қасиеттері бір-бірінен ерекшеленеді. Металдардың тотықсыздану қасиеттерінің сандық сипаттамасы ретінде электродтық потенциалдар Е қолданылады.

Металл неғұрлым белсенді болса, соғұрлым оның стандартты электродтық потенциалы Е o теріс.

Тотығу белсенділігінің төмендеуіне қарай қатар орналасқан металдар белсенділік қатарын құрайды.

Металл белсенділік қатары

Мен

Ли

Қ

Ca

На

Mg

Әл

Mn

Zn

Cr

Фе

Ni

Сн

Pb

H 2

Cu

Ag

Ау

Мен z+

Li+

K+

Са2+

Na+

Mg 2+

Al 3+

Mn 2+

Zn 2+

Cr 3+

Fe 2+

Ni 2+

Sn 2+

Pb 2+

H+

Cu 2+

Ag+

Au 3+

Е , Б

-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

Неғұрлым теріс Eo мәні бар металл электродтық потенциалы оңырақ металл катионын қалпына келтіруге қабілетті.

Металды оның тұзының ерітіндісінен тотықсыздандырғыш белсенділігі жоғары басқа металмен тотықсыздандыру цементтеу деп аталады. Цементтеу металлургиялық технологияда қолданылады.

Атап айтқанда, Cd оны оның тұзының мырышпен ерітіндісінен тотықсыздандыру арқылы алынады.

Zn + Cd 2+ = Cd + Zn 2+

3.3. 1. Металдардың оттегімен әрекеттесуі

Оттегі - күшті тотықтырғыш. Басқа металдардың басым көпшілігін тотықтыра аладыАуЖәнеПт . Ауа әсеріне ұшыраған металдар оттегімен жанасады, сондықтан металдар химиясын оқығанда әрқашан металдың оттегімен әрекеттесу ерекшеліктеріне назар аударылады.

Ылғалды ауадағы темірдің тот - гидратталған темір оксидімен жабылатынын бәрі біледі. Бірақ тым жоғары емес температурада ықшам күйдегі көптеген металдар тотығуға төзімділік көрсетеді, өйткені олардың бетінде жұқа қорғаныс қабықшалары пайда болады. Тотығу өнімдерінің бұл қабықшалары тотықтырғыштың металмен жанасуына жол бермейді. Металдың тотығуын болдырмайтын металдың бетінде қорғаныш қабаттарының пайда болу құбылысын металдың пассивтенуі деп атайды.

Температураның жоғарылауы металдардың оттегімен тотығуына ықпал етеді. Металдардың белсенділігі майда ұсақталған күйде жоғарылайды. Ұнтақ түріндегі металдардың көпшілігі оттегіде жанады.

s-металдар

Ең үлкен азайту әрекетін көрсетіңізс-металдар. Na, K, Rb Cs металдары ауада тұтануы мүмкін және олар жабық ыдыстарда немесе керосин қабатының астында сақталады. Be және Mg ауада төмен температурада пассивтенеді. Бірақ тұтанған кезде Mg таспасы соқыр жалынмен жанады.

МеталдарIIА-топшалары мен Li оттегімен әрекеттескенде оксидтер түзеді.

2Са + О2 = 2СаО

4 Li + O 2 = 2 Li 2 O

Сілтілік металдар, қоспағандаЛи, оттегімен әрекеттескенде олар оксидтер емес, пероксидтер түзедіМен 2 О 2 және супероксидтерMeO 2 .

2Na + O 2 = Na 2 O 2

K + O 2 = KO 2

p-металдар

тиесілі металдарб- блок ауада пассивтенеді.

Оттегіде жану кезінде

• IIIA топшасының металдары түрдегі оксидтер түзеді Мен 2 O 3,
• Sn дейін тотығады SnO 2 , және Pb - дейін PbO
• Би барады Bi2O3.

d-металдар

Барлықd-4 период металдар оттегімен тотығады. Sc, Mn, Fe ең оңай тотығады. Әсіресе коррозияға төзімді Ti, V, Cr.

Оттегіде жанғанда бәріненd

Оттегіде жанғанда бәріненd-периодтың 4 элементі, тек скандий, титан және ванадий оксидтер түзеді, онда Me ең жоғары тотығу дәрежесінде, топ санына тең.Қалған период 4 d-металдар оттегіде жанғанда оксидтер түзеді, оларда Me аралық, бірақ тұрақты тотығу күйінде болады.

Оттегіде жанғанда 4 d-металдар периодында түзілетін оксидтердің түрлері:

• MeO Zn, Cu, Ni, Co. (T>1000°C Cu Cu 2 O түзеді),
• Мен 2 O 3, Cr, Fe және Sc түрінде,
• MeO 2 - Mn және Ti,
• V жоғары оксид түзеді - В 2 О 5 .

d-5 және 6 периодтағы металдар, қоспағандаЫ, Ла, барлық басқа металдарға қарағанда тотығуға төзімді. Оттегімен әрекеттеспейді Au, Pt .

Оттегіде жанғандаd-5 және 6 периодтағы металдар, әдетте, жоғары оксидтер түзеді, ерекшеліктер - Ag, Pd, Rh, Ru металдары.

Оттегіде жану кезінде 5 және 6 периодтағы d-металдар түзетін оксидтердің түрлері:

• Мен 2 O 3- Y, La формасы; Rh;
• MeO 2- Zr, Hf; Ir:
• Мен 2 О 5- Nb, Ta;
• MeO 3- Мо, В
• Мен 2 О 7- Tc, Re
• MeO 4 - О
• MeO- Cd, Hg, Pd;
• Мен 2 О- Ag;

Металдардың қышқылдармен әрекеттесуі

Қышқыл ерітінділерінде сутегі катионы тотықтырғыш болып табылады. Н+ катионы белсенділік қатарындағы металдарды сутегіге дейін тотықтыра алады, яғни. теріс электродтық потенциалдарға ие.

Көптеген металдар тотыққанда қышқыл сулы ерітінділерде катиондарға айналадыМен з + .

Бірқатар қышқылдардың аниондары Н+ қарағанда күшті тотықтырғыш қасиет көрсетуге қабілетті. Мұндай тотықтырғыштарға аниондар мен кең таралған қышқылдар жатады Х 2 SO 4 ЖәнеHNO 3 .

NO 3 – аниондар ерітіндідегі кез келген концентрацияда тотықтырғыш қасиет көрсетеді, бірақ тотықсыздану өнімдері қышқылдың концентрациясына және тотығатын металдың табиғатына байланысты.

SO 4 2- аниондары тек концентрленген H 2 SO 4-те ғана тотықтырғыш қасиет көрсетеді.

Тотықтырғыштардың тотықсыздану өнімдері: H + , NO 3 - , SO 4 2 -

2Н + + 2е - =H 2

SO 4 2- концентрленген H 2 SO 4-тен SO 4 2- + 2e - + 4 Х + = SO 2 + 2 Х 2 О

(S, H 2 S түзілуі де мүмкін)

NO 3 - концентрленген HNO 3-тен NO 3 - + e - + 2H + = NO 2 + H 2 O
NO 3 - сұйылтылған HNO 3-тен NO 3 - + 3e - +4H+=NO+2H2O

(N 2 O, N 2, NH 4 + түзілуі де мүмкін)

Металдар мен қышқылдар арасындағы реакциялардың мысалдары

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

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

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

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

Қышқыл ерітінділердегі металдардың тотығу өнімдері

Сілтілік металдар Me+ типті катион түзеді, екінші топтың s-металдары катион түзедіМен 2+.

Қышқылдарда еріген кезде p-блок металдары кестеде көрсетілген катиондарды құрайды.

Pb және Bi металдары тек азот қышқылында еріген.

Мен	Әл	Га	жылы	тг	Сн	Pb	Би
Mez+	Al 3+	Ga 3+	3+ ішінде	Tl+	Sn 2+	Pb 2+	Bi 3+
Эо, Б	-1,68	-0,55	-0,34	-0,34	-0,14	-0,13	+0,317

4 периодтағы барлық d-металдар, қоспағанда Cu , иондармен тотығуға боладыH+ қышқыл ерітінділерде.

4 d-металдар периодында түзілетін катиондардың түрлері:

• Мен 2+(Mn-ден Cu аралығындағы d-металдар түзеді)
• Мен 3+ (азот қышқылында Sc, Ti, V, Cr және Fe түзеді).
• Ti және V да катиондар түзеді MeO 2+

d-5 және 6 периодтың элементтері 4 периодқа қарағанда тотығуға төзімдірекd- металдар.

Қышқыл ерітінділерде H + тотыға алады: Y, La, Cd.

HNO 3-те мыналар еруі мүмкін: Cd, Hg, Ag. Pd, Tc, Re ыстық HNO 3 ерітеді.

Ыстық H 2 SO 4-те мыналар ериді: Ti, Zr, V, Nb, Tc, Re, Rh, Ag, Hg.

Металдар: Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W әдетте HNO 3 + HF қоспасында ерітіледі.

Aqua regia (HNO 3 + HCl қоспасы) Zr, Hf, Mo, Tc, Rh, Ir, Pt, Au және Os қиындықпен ерітіледі). Металдардың акварегияда немесе HNO 3 + HF қоспасында еру себебі күрделі қосылыстардың түзілуі болып табылады.

Мысал. Алтынның акварегияда еруі кешеннің түзілуіне байланысты мүмкін болады -

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

Металдардың сумен әрекеттесуі

Судың тотықтырғыш қасиеті мынаған байланысты H(+1).

2H 2 O + 2e -" Н 2 + 2OH -

Судағы Н+ концентрациясы төмен болғандықтан оның тотықтырғыш қасиеті де төмен. Металдар суда ери аладыЕ< - 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. Барлықс-металдар, қоспағанда Be және Mg суда оңай ериді.

2 На + 2 HOH = Х 2 + 2 OH -

Na сумен қарқынды әрекеттеседі, жылу бөледі. Бөлінген H2 тұтануы мүмкін.

2H 2 +O 2 =2H 2 O

Mg тек қайнаған суда ериді, Be инертті ерімейтін оксидпен тотығудан қорғалған.

Р-блок металдарымен салыстырғанда аз қуатты тотықсыздандырғыштарс.

p-металдардың ішінде IIIA топшасының металдарында тотықсыздандырғыш белсенділік жоғары, Sn және Pb әлсіз тотықсыздандырғыштар, Bi - Eo > 0.

p-металдар қалыпты жағдайда суда ерімейді. Қорғаныс оксиді сумен сілтілі ерітінділерде бетінен ерітілгенде, Al, Ga және Sn тотығады.

d-металдардың ішінде олар сумен тотығады Sc және Mn, La, Y қыздырғанда.Темір су буымен әрекеттеседі.

Металдардың сілті ерітінділерімен әрекеттесуі

Сілтілік ерітінділерде су тотықтырғыш ретінде әрекет етеді..

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

Н+ концентрациясының төмендеуіне байланысты судың тотықтырғыш қасиеті рН жоғарылаған сайын төмендейді. Дегенмен, суда ерімейтін кейбір металдар сілті ерітінділерінде ериді,мысалы, Al, Zn және басқалары. Мұндай металдардың сілтілі ерітінділерде еруінің негізгі себебі, бұл металдардың оксидтері мен гидроксидтерінің амфотерлік қасиетін көрсетіп, тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыш арасындағы кедергіні жоя отырып, сілтіде еруі.

Мысал. Al-ның NaOH ерітіндісінде еруі.

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