Сумен белсенді металдар. Металдардың бейметалдармен әрекеттесуі. Металдардың қышқылдармен әрекеттесу реакцияларының мысалдары

Металдардың қасиеттері.

1. Металдардың негізгі қасиеттері.

Металдардың қасиеттері бойынша физикалық, химиялық, механикалық және технологиялық болып бөлінеді.

Физикалық қасиеттерге мыналар жатады: түсі, меншікті салмағы, балқитындығы, электр өткізгіштігі, магниттік қасиеттері, жылу өткізгіштігі, қыздырғанда кеңеюі.

Химиялық - тотықтырғыштық, ерігіштік және коррозияға төзімділік.

Механикалыққа – беріктік, қаттылық, серпімділік, тұтқырлық, пластикалық.

Технологиялық – шынықтыру, аққыштық, иілгіштік, дәнекерлеу, өңдеу.

1. Физикалық және химиялық қасиеттері.

Түс. Металдар мөлдір емес, яғни. жарықтың өтуіне жол бермеңіз және осы шағылысқан жарықта әрбір металдың өзіндік ерекше реңкі бар - түсі.

Техникалық металдардан тек мыс (қызыл) және оның қорытпалары түсті. Басқа металдардың түсі болат сұрдан күмістей аққа дейін өзгереді. Металл бұйымдарының бетіндегі оксидтердің ең жұқа қабықшалары оларға қосымша түстер береді.

Үлес салмағы.Заттың бір текше сантиметрінің грамммен көрсетілген салмағы меншікті ауырлық деп аталады.

Меншікті салмағы бойынша жеңіл металдар және ауыр металдар бөлінеді. Техникалық металдардың ішінен магний ең жеңіл (меншікті салмағы 1,74), ең ауыры вольфрам (меншікті салмағы 19,3). Металдардың меншікті салмағы белгілі бір дәрежеде олардың өндірілу және өңделуіне байланысты.

Ерігіштік.Қыздыру кезінде қатты күйден сұйық күйге ауысу мүмкіндігі ең маңызды қасиетметалдар. Қыздырған кезде барлық металдар қатты күйден сұйық күйге, ал балқыған металды суытқанда сұйық күйден қатты күйге өтеді. Техникалық қорытпалардың балқу температурасы бір ғана балқу температурасына ие емес, температура диапазоны, кейде айтарлықтай маңызды.

Электр өткізгіштік.Өткізгіштік – бұл бос электрондар арқылы электр тогын беру. Металдардың электр өткізгіштігі металл емес денелердің электр өткізгіштігінен мыңдаған есе жоғары. Температура көтерілген сайын металдардың электр өткізгіштігі төмендейді, ал температура төмендеген сайын жоғарылайды. Жақындаған кезде абсолютті нөл(- 273 0 С) шексіз металдардың электр өткізгіштігі +232 0 (қалайы) мен 3370 0 (вольфрам) аралығында болады. Көбінесе артады (қарсылық нөлге дейін төмендейді).

Қорытпалардың электр өткізгіштігі қорытпаларды құрайтын компоненттердің бірінің электр өткізгіштігінен әрқашан төмен.

Магниттік қасиеттер.Тек үш металл анық магнитті (ферромагниттік): темір, никель және кобальт, сондай-ақ олардың кейбір қорытпалары. Белгілі бір температураға дейін қыздырғанда бұл металдар магниттік қасиеттерін де жоғалтады. Кейбір темір қорытпалары бөлме температурасында да ферромагниттік емес. Барлық қалған металдар парамагниттік (магниттермен тартылатын) және диамагнитті (магниттермен итерілетін) болып бөлінеді.

Жылу өткізгіштік.Жылу өткізгіштік - бұл дененің бөлшектерінің көзге көрінетін қозғалысынсыз денедегі жылуды ыстық жерден азырақ қыздырылған жерге беру. Металдардың жоғары жылу өткізгіштігі оларды тез және біркелкі қыздыруға және салқындатуға мүмкіндік береді.

Техникалық металдардың ішінде мыс ең жоғары жылу өткізгіштікке ие. Темірдің жылу өткізгіштігі әлдеқайда төмен, ал болаттың жылу өткізгіштігі ондағы компоненттердің құрамына байланысты өзгереді. Температура көтерілген сайын жылу өткізгіштік төмендейді, ал төмендеген сайын ол жоғарылайды.

Жылу сыйымдылығы.Жылу сыйымдылығы - дене температурасын 10-ға көтеру үшін қажет жылу мөлшері.

Заттың меншікті жылу сыйымдылығы деп оның температурасын 1 0-ға көтеру үшін 1 кг затқа хабарлау керек болатын килограммен есептелген жылу мөлшері – калория болып табылады.

Басқа заттармен салыстырғанда металдардың меншікті жылу сыйымдылығы аз, бұл оларды жоғары температураға дейін қыздыруды салыстырмалы түрде жеңілдетеді.

Қыздырылған кезде кеңею.Денені 1 0 қыздырғанда ұзындығының өсімінің бастапқы ұзындығына қатынасын сызықтық кеңею коэффициенті деп атайды. Әртүрлі металдар үшін сызықтық кеңею коэффициенті кеңінен өзгереді. Мысалы, вольфрамның сызықтық кеңею коэффициенті 4,0·10 -6 , ал қорғасын 29,5 ·10 -6 .

Коррозияға төзімділік.Коррозия – металдың сыртқы ортамен химиялық немесе электрохимиялық әсерлесуінен оның бұзылуы. Коррозияның мысалы - темірдің тот басуы.

Жоғары коррозияға төзімділік (коррозияға төзімділік) кейбір металдардың маңызды табиғи қасиеті болып табылады: платина, алтын және күміс, сондықтан олар асыл деп аталады. Никель және басқа түсті металдар да коррозияға жақсы қарсы тұрады. Қара металдар түсті металдарға қарағанда күштірек және жылдам коррозияға ұшырайды.

2. Механикалық қасиеттері.

Күш.Металлдың беріктігі - оның сыртқы күштердің әсеріне құламай қарсы тұру қабілеті.

Қаттылық.Қаттылық - дененің басқаның енуіне қарсы тұру қабілеті, одан да көп қатты дене.

Серпімділік.Металлдың икемділігі деп оның пішінінің өзгеруін (деформация) тудырған сыртқы күштердің әсері тоқтағаннан кейін оның пішінін қалпына келтіру қасиетін айтады.

Тұтқырлық.Қаттылық – металдың тез өсетін (соққыға) сыртқы күштерге қарсы тұру қабілеті. Тұтқырлық сынғыштыққа қарама-қарсы қасиет.

Пластмасса.Пластикалық – металдың сыртқы күштердің әсерінен бұзылмай деформациялану және күштер тоқтағаннан кейін жаңа пішінін сақтау қасиеті. Икемділік – серпімділікке қарама-қарсы қасиет.

Кестеде. 1 техникалық металдардың қасиеттерін көрсетеді.

1-кесте.

Техникалық металдардың қасиеттері.

металл атауы	Меншікті ауырлық (тығыздық) гсм 3	Балқу температурасы 0 С	Бринелл қаттылығы	Созылу күші (созылу күші) кгмм 2	Салыстырмалы кеңейту %	Көлденең қиманың салыстырмалы жиырылуы %
АлюминийВольфрамТемірКобальтМагнийМарганецМысНикельҚалайыҚорғасынChromiumЦинк	2,7 19,3 7,87 8,9 1,74 7,44 8,84 8,9 7,3 11,34 7,14 7,14	658 3370 1530 1490 651 1242 1083 1452 232 327 1550 419	20-37 160 50 125 25 20 35 60 5-10 4-6 108 30-42	8-11 110 25-33 70 17-20 Сынғыш22 40-50 2-4 1,8 Сынғыш11,3-15	40 - 21-55 3 15 Сынғыш60 40 40 50 Сынғыш5-20	85 - 68-55 - 20 Сынғыш75 70 74 100 Сынғыш-

3. Металдардың қасиеттерінің маңызы.

Механикалық қасиеттері.Кез келген өнімге қойылатын бірінші талап – жеткілікті беріктік.

Металдардың басқа материалдармен салыстырғанда беріктігі жоғары, сондықтан машиналар, механизмдер мен құрылымдардың жүктелген бөліктері әдетте металдардан жасалады.

Көптеген өнімдер, жалпы беріктіктен басқа, осы өнімнің жұмысына тән ерекше қасиеттерге ие болуы керек. Мысалы, кескіш құралдардың қаттылығы жоғары болуы керек. Басқа кескіш құралдарды жасау үшін аспаптық болаттар мен қорытпалар қолданылады.

Серіппелер мен серіппелерді жасау үшін икемділігі жоғары арнайы болаттар мен қорытпалар қолданылады.

Иілгіш металдар жұмыс кезінде бөлшектер соққыға ұшыраған жағдайларда қолданылады.

Металдардың пластикалық қасиеті оларды қысыммен өңдеуге мүмкіндік береді (соғу, илемдеу).

физикалық қасиеттері.Ұшақтарда, автомобильдерде және вагондарда бөлшектердің салмағы жиі маңызды сипаттама болып табылады, сондықтан алюминий және әсіресе магний қорытпалары бұл жерде өте қажет. Алюминий сияқты кейбір қорытпалар үшін меншікті беріктік (созылу беріктігінің үлес салмағына қатынасы) жұмсақ болаттан жоғары.

Ерігіштікбалқытылған металды қалыптарға құю арқылы құйма алу үшін қолданылады. Төмен балқитын металдар (мысалы, қорғасын) болатты сөндіретін орта ретінде пайдаланылады. Кейбір күрделі қорытпалардың балқу температурасы соншалықты төмен, олар ыстық суда балқиды. Мұндай қорытпалар баспа матрицаларын құю үшін, өрттен қорғау үшін қызмет ететін құрылғыларда қолданылады.

Жоғары металдар электр өткізгіштік(мыс, алюминий) электротехникада электр желілерін салу үшін, ал электр кедергісі жоғары қорытпалар – қыздыру шамдары, электр қыздырғыштар үшін қолданылады.

Магниттік қасиеттерметалдар электротехникада (динамолар, қозғалтқыштар, трансформаторлар), байланыс құрылғылары үшін (телефон және телеграф аппараттары) негізгі рөл атқарады және көптеген басқа машиналар мен құрылғыларда қолданылады.

Жылу өткізгіштікметалдар олардың физикалық қасиеттерін жасауға мүмкіндік береді. Жылу өткізгіштік металдарды дәнекерлеу және дәнекерлеу өндірісінде де қолданылады.

Кейбір металл қорытпаларында бар сызықтық кеңею коэффициенті, нөлге жақын; мұндай қорытпалар дәлме-дәл аспаптар, радиотүтіктер жасау үшін қолданылады. Көпірлер сияқты ұзын құрылымдарды салу кезінде металдардың кеңеюін ескеру қажет. Сондай-ақ, кеңею коэффициенттері әртүрлі металдардан жасалған және бір-біріне бекітілген екі бөлік қыздырылған кезде майысып, тіпті сынуы мүмкін екенін есте ұстаған жөн.

Химиялық қасиеттері.Коррозияға төзімділік әсіресе жоғары тотықтырғыш ортада жұмыс істейтін өнімдер үшін маңызды (тор торлары, химиялық машиналар мен құрылғылардың бөліктері). Жоғары коррозияға төзімділікке жету үшін арнайы баспайтын, қышқылға төзімді және ыстыққа төзімді болаттар шығарылады, сонымен қатар қорғаныс жабындары қолданылады.

Металдар (лат. metallum – шахта, шахтадан) – элементтер тобы, пішінде қарапайым заттаржоғары жылу және электр өткізгіштік, оң температуралық қарсылық коэффициенті, жоғары созылғыштық және металл жылтырлығы сияқты тән металдық қасиеттері бар.

Қазіргі уақытта ашылған 118 химиялық элементтердің (олардың барлығы ресми түрде танылмаған) металдарға мыналар жатады:

• Сілтілік металдар тобындағы 6 элемент,
• 6 сілтілі жер металдар тобында,
• өтпелі металдар тобында 38,
• Жеңіл металдар тобында 11,
• жартылай металдар тобында 7,
• 14 лантанидтер тобында + лантан,
• Актинидтер тобында 14 (физикалық қасиеттері барлық элементтер үшін зерттелмеген) + актиний,
• бериллий мен магнийдің белгілі бір топтарынан тыс.

Осылайша, барлық табылған элементтердің 96-сы металдарға тиесілі болуы мүмкін.

Астрофизикада «металл» термині басқа мағынаға ие болуы және барлығына қатысты болуы мүмкін химиялық элементтергелийден ауыр

Металдардың сипатты қасиеттері

1. металл жылтырлығы (тек металдарға ғана тән емес: бейметалдар йодқа және графит түріндегі көміртегіге де тән)
2. Жақсы электр өткізгіштік
3. Жеңіл өңдеу мүмкіндігі
4. Жоғары тығыздық (әдетте металдар бейметалдарға қарағанда ауыр)
5. Жоғары балқу температурасы (ерекшеліктер: сынап, галлий және сілтілік металдар)
6. Үлкен жылу өткізгіштік
7. Реакцияларда олар көбінесе қалпына келтіретін агенттер болып табылады.

Металдардың физикалық қасиеттері

Барлық металдар (сынаптан және шартты түрде Франциядан басқа) қалыпты жағдайда қатты күйде болады, бірақ олардың қаттылығы әртүрлі. Төменде Мох шкаласы бойынша кейбір металдардың қаттылығы берілген.

Балқу нүктелерітаза металдар -39 °C (сынап) пен 3410 °C (вольфрам) аралығында болады. Көптеген металдардың балқу температурасы (сілтілерді қоспағанда) жоғары, бірақ қалайы мен қорғасын сияқты кейбір «қалыпты» металдарды кәдімгі электр немесе газ плитасында балқытуға болады.

Байланысты тығыздығы, металдар жеңіл (тығыздығы 0,53 ÷ 5 г/см³) және ауыр (5 ÷ 22,5 г/см³) болып бөлінеді. Ең жеңіл металл литий (тығыздығы 0,53 г/см³). Қазіргі уақытта ең ауыр металды атау мүмкін емес, өйткені екі ең ауыр металдар - осмий мен иридийдің тығыздықтары бірдей дерлік (шамамен 22,6 г/см³ - қорғасынның тығыздығынан екі есе көп) және олардың дәлдігін есептеу өте қиын. тығыздық: бұл үшін сізге толығымен таза металдар қажет, өйткені кез келген қоспалар олардың тығыздығын азайтады.

Көптеген металдар пластик, яғни металл сымды майыстыруға болады және ол үзілмейді. Бұл металл атомдарының қабаттарының олардың арасындағы байланысты үзбей ығысуымен байланысты. Пластмассалардың ең көп бөлігі - алтын, күміс және мыс. Алтыннан қалыңдығы 0,003 мм фольга жасауға болады, ол алтын жалататын бұйымдарға қолданылады. Дегенмен, барлық металдар пластик емес. Майысқан кезде мырыш немесе қалайы сым сықырлайды; деформация кезінде марганец пен висмут мүлде майыспайды, бірақ бірден үзіледі. Икемділік металдың тазалығына да байланысты; Осылайша, өте таза хром өте икемді, бірақ тіпті болмашы қоспалармен ластанғандықтан, ол сынғыш және қаттырақ болады. Алтын, күміс, қорғасын, алюминий, осмий сияқты кейбір металдар бірге өсе алады, бірақ бұл ондаған жылдарға созылуы мүмкін.

Барлық металдар жақсы электр тогын өткізу;Бұл олардың құрамында болуына байланысты кристалдық торларәсерінен қозғалатын жылжымалы электрондар электр өрісі. Күміс, мыс және алюминий ең жоғары электр өткізгіштікке ие; осы себепті сымдар үшін материал ретінде соңғы екі металды жиі пайдаланады. Натрий сонымен қатар өте жоғары электр өткізгіштікке ие; тәжірибелік жабдықта натрий толтырылған жұқа қабырғалы баспайтын болаттан жасалған түтіктер түріндегі натрий өткізгіштерін қолдану әрекеттері белгілі. Натрийдің салыстырмалы салмағы төмен болғандықтан, бірдей кедергісі бар, натрий «сымдары» мысдан әлдеқайда жеңіл және тіпті алюминийден де біршама жеңіл.

Металдардың жоғары жылу өткізгіштігі бос электрондардың қозғалғыштығына да байланысты. Сондықтан жылу өткізгіштік қатары электр өткізгіштік қатарына ұқсас және электр тогы сияқты жылудың ең жақсы өткізгіші күміс болып табылады. Натрий жылуды жақсы өткізгіш ретінде де қолданылады; Мысалы, автомобиль қозғалтқыштарының клапандарындағы натрийді олардың салқындатуын жақсарту үшін қолдану кеңінен белгілі.

Түсметалдардың көпшілігі шамамен бірдей - көкшіл реңктері бар ашық сұр. Алтын, мыс және цезий сәйкесінше сары, қызыл және ашық сары.

Металдардың химиялық қасиеттері

Сыртқы электрондық деңгейде металдардың көпшілігінде электрондардың саны аз (1-3), сондықтан олар көптеген реакцияларда тотықсыздандырғыш ретінде әрекет етеді (яғни, олар өздерінің электрондарын «береді»)

Қарапайым заттармен реакциялар

• Алтын мен платинадан басқа барлық металдар оттегімен әрекеттеседі. Күміспен реакция жоғары температурада жүреді, бірақ күміс (II) оксиді іс жүзінде түзілмейді, өйткені ол термиялық тұрақсыз. Металлға байланысты шығу оксидтер, пероксидтер, супероксидтер болуы мүмкін:

литий оксиді

натрий пероксиді

калий супероксиді

Пероксидтен оксид алу үшін пероксид металмен тотықсыздандырылады:

Орташа және төмен белсенді металдармен реакция қызған кезде жүреді:

• Азотпен тек ең белсенді металдар әрекеттеседі, тек литий бөлме температурасында әрекеттесіп, нитридтер түзеді:

Қыздырғанда:

• Алтын мен платинадан басқа барлық металдар күкіртпен әрекеттеседі:

Темір қыздырғанда күкіртпен әрекеттесіп, сульфид түзеді:

• Тек ең белсенді металдар сутегімен әрекеттеседі, яғни Be-ден басқа IA және IIA топтарының металдары. Реакциялар қыздырғанда жүреді, гидридтер түзіледі. Реакцияларда метал тотықсыздандырғыш ретінде әрекет етеді, сутектің тотығу дәрежесі -1:

• Көміртекпен ең белсенді металдар ғана әрекеттеседі. Бұл жағдайда ацетиленидтер немесе метанидтер түзіледі. Ацетилидтер сумен әрекеттескенде ацетилен, метанидтер – метан береді.

Металдар химиялық белсенділігі бойынша бір-бірінен өте ерекшеленеді. Металлдың химиялық белсенділігін оның позициясына қарай шамамен бағалауға болады.

Ең белсенді металдар осы қатардың басында (сол жақта), ең белсенді емес - соңында (оң жақта) орналасқан.
Қарапайым заттармен реакциялар. Металдар бейметалдармен әрекеттесіп, екілік қосылыстар түзеді. Әр түрлі металдар үшін реакция жағдайлары, кейде олардың өнімдері айтарлықтай өзгереді.
Мысалы, сілтілік металдар бөлме температурасында оттегімен (соның ішінде ауада) оксидтер мен пероксидтер түзу үшін белсенді әрекеттеседі.

4Li + O 2 = 2Li 2 O;
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

Аралық активті металдар қыздырғанда оттегімен әрекеттеседі. Бұл жағдайда оксидтер түзіледі:

2Mg + O 2 \u003d t 2MgO.

Белсенді емес металдар (мысалы, алтын, платина) оттегімен әрекеттеспейді, сондықтан ауадағы жылтырлығын іс жүзінде өзгертпейді.
Көптеген металдар күкірт ұнтағымен қыздырғанда сәйкес сульфидтер түзеді:

реакциялары күрделі заттар. Барлық класстардың қосылыстары металдармен - оксидтермен (соның ішінде сумен), қышқылдармен, негіздермен және тұздармен әрекеттеседі.
Белсенді металдар бөлме температурасында сумен қатты әрекеттеседі:

2Li + 2H 2 O \u003d 2LiOH + H 2;
Ba + 2H 2 O \u003d Ba (OH) 2 + H 2.

Мысалы, магний және алюминий сияқты металдардың беті тиісті оксидтің тығыз қабығымен қорғалған. Бұл сумен реакцияны болдырмайды. Алайда, егер бұл пленка жойылса немесе оның тұтастығы бұзылса, онда бұл металдар да белсенді әрекет етеді. Мысалы, ұнтақ тәрізді магний ыстық сумен әрекеттеседі:

Mg + 2H 2 O \u003d 100 ° C Mg (OH) 2 + H 2.

Жоғары температурада белсенділігі аз металдар да сумен әрекеттеседі: Zn, Fe, Mil және т.б. Бұл жағдайда сәйкес оксидтер түзіледі. Мысалы, су буын ыстық темір жоңқаларының үстінен өткізгенде келесі реакция жүреді:

3Fe + 4H 2 O \u003d t Fe 3 O 4 + 4H 2.

Сутегіге дейінгі белсенділік қатарындағы металдар қышқылдармен (HNO 3-тен басқа) әрекеттесіп, тұздар мен сутегі түзеді. Белсенді металдар (K, Na, Ca, Mg) қышқыл ерітінділерімен өте күшті (жоғары жылдамдықпен) әрекеттеседі:

Ca + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2;
2Al + 3H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.

Белсенді емес металдар көбінесе қышқылдарда іс жүзінде ерімейді. Бұл олардың бетінде ерімейтін тұз қабықшасының пайда болуына байланысты. Мысалы, сутегіге дейінгі белсенділік қатарында болатын қорғасын, оның бетінде ерімейтін тұздардың (PbSO 4 және PbCl 2) қабықшасының түзілуіне байланысты сұйылтылған күкірт және тұз қышқылдарында іс жүзінде ерімейді.

Дауыс беру үшін сізге JavaScript қосулы болуы керек

Металдардың қарапайым тотықтырғыштармен әрекеттесуі. Металдардың суға, қышқылдардың, сілтілердің және тұздардың судағы ерітінділеріне қатынасы. Оксидті қабықшаның және тотығу өнімдерінің рөлі. Металдардың азот және концентрлі күкірт қышқылдарымен әрекеттесуі.

Металдарға барлық s-, d-, f-элементтер, сонымен қатар төменгі бөлігінде орналасқан p-элементтер жатады. периодтық жүйебордан астатинге дейін сызылған диагональдан. Бұл элементтердің қарапайым заттарында металдық байланыс жүзеге асады. Металл атомдарының сыртқы электрондық қабатында 1, 2 немесе 3 мөлшерінде электрондары аз. Металдардың электропозитивті қасиеттері бар және электртерістігі екіден аз.

Металдар табиғи сипаттамалары. ол қатты заттар, судан ауыр, металл жылтырлығы бар. Металдар жоғары жылу және электр өткізгіштікке ие. Олар әртүрлі сыртқы әсерлердің әсерінен электрондардың шығарылуымен сипатталады: жарықпен сәулелену, қыздыру кезінде, үзілу кезінде (экзоэлектрондық эмиссия).

Металдардың басты ерекшелігі – олардың басқа заттардың атомдары мен иондарына электрон беру қабілеті. Металдар көп жағдайда тотықсыздандырғыштар болып табылады. Және бұл олардың ерекшелігі химиялық қасиеті. Қарапайым заттар – бейметалдар, су, қышқылдар кіретін металдардың типтік тотықтырғыштарға қатынасын қарастырайық. 1-кестеде металдардың қарапайым тотықтырғыштарға қатынасы туралы мәліметтер келтірілген.

1-кесте

Металдардың қарапайым тотықтырғыштарға қатынасы

Барлық металдар фтормен әрекеттеседі. Ерекшеліктер алюминий, темір, никель, мыс, ылғал болмаған кезде мырыш болып табылады. Бұл элементтер фтормен әрекеттескенде, бастапқыда металдарды одан әрі реакциядан қорғайтын фторидті қабықшалар түзеді.

Дәл осындай жағдайлар мен себептерде темір хлормен әрекеттесіп пассивтенеді. Оттегіге қатысты барлық емес, тек бірқатар металдар оксидтердің тығыз қорғаныс қабықшаларын құрайды. Фтордан азотқа ауысқанда (1-кесте) тотығу белсенділігі төмендейді, сондықтан барлық Көбірекметалдар тотықпайды. Мысалы, азотпен тек литий және сілтілі жер металдары әрекеттеседі.

Металдардың суға және тотықтырғыштардың сулы ерітінділеріне қатынасы.

AT сулы ерітінділерметалдың тотықсыздандырғыш белсенділігі оның стандартты тотықсыздану потенциалының мәнімен сипатталады. Стандартты тотығу-тотықсыздану потенциалдарының барлық диапазонынан 2-кестеде көрсетілген металл кернеулерінің қатары ерекшеленеді.

кесте 2

Металдар қатарындағы кернеулер

Тотықтырғыш	Электродтық процесс теңдеуі	Стандартты электродтық потенциал φ 0, В	Тотықсыздандырғыш	Тотықсыздандырғыштардың шартты белсенділігі
Li+	Li + + e - = Li	-3,045	Ли	Белсенді
Rb+	Rb + + e - = Rb	-2,925	Rb	Белсенді
K+	K + + e - = K	-2,925	Қ	Белсенді
Cs+	Cs + + e - = Cs	-2,923	Cs	Белсенді
Са2+	Ca 2+ + 2e - = Ca	-2,866	Ca	Белсенді
Na+	Na + + e - = Na	-2,714	На	Белсенді
Mg2+	Mg 2+ +2 e - \u003d Mg	-2,363	мг	Белсенді
Al 3+	Al 3+ + 3e - = Al	-1,662	Әл	Белсенді
Ti 2+	Ti 2+ + 2e - = Ti	-1,628	Ти	Сәр белсенділік
Mn2+	Mn 2+ + 2e - = Mn	-1,180	Mn	Сәр белсенділік
Cr2+	Cr 2+ + 2e - = Cr	-0,913	Cr	Сәр белсенділік
H2O	2H 2 O+ 2e - \u003d H 2 + 2OH -	-0,826	H 2, рН=14	Сәр белсенділік
Zn2+	Zn 2+ + 2e - = Zn	-0,763	Zn	Сәр белсенділік
Cr3+	Cr 3+ +3e - = Cr	-0,744	Cr	Сәр белсенділік
Fe2+	Fe 2+ + e - \u003d Fe	-0,440	Фе	Сәр белсенділік
H2O	2H 2 O + e - \u003d H 2 + 2OH -	-0,413	H 2, рН=7	Сәр белсенділік
CD 2+	Cd 2+ + 2e - = Cd	-0,403	CD	Сәр белсенділік
Co2+	Co 2+ +2 e - \u003d Co	-0,227	ко	Сәр белсенділік
Ni2+	Ni 2+ + 2e - = Ni	-0,225	Ni	Сәр белсенділік
sn 2+	Sn 2+ + 2e - = Sn	-0,136	sn	Сәр белсенділік
Pb 2+	Pb 2+ + 2e - = Pb	-0,126	Pb	Сәр белсенділік
Fe3+	Fe 3+ + 3e - \u003d Fe	-0,036	Фе	Сәр белсенділік
H+	2H + + 2e - =H 2		H 2, pH=0	Сәр белсенділік
Bi 3+	Bi 3+ + 3e - = Bi	0,215	Би	Шағын белсенді
Cu2+	Cu 2+ + 2e - = Cu	0,337	Cu	Шағын белсенді
Cu+	Cu + + e - = Cu	0,521	Cu	Шағын белсенді
Hg 2 2+	Hg 2 2+ + 2e - = Hg	0,788	Hg 2	Шағын белсенді
Ag+	Ag + + e - = Ag	0,799	Ag	Шағын белсенді
Hg2+	Hg 2+ + 2e - \u003d Hg	0,854	hg	Шағын белсенді
Пт 2+	Pt 2+ + 2e - = Pt	1,2	Пт	Шағын белсенді
Au 3+	Au 3+ + 3e - = Au	1,498	Ау	Шағын белсенді
Au +	Au++e-=Au	1,691	Ау	Шағын белсенді

Бұл кернеу қатарында қышқылдық (рН=0), бейтарап (рН=7), сілтілі (рН=14) ортадағы сутегі электродының электродтық потенциалдарының мәндері де берілген. Белгілі бір металдың кернеулер тізбегіндегі орны оның стандартты жағдайларда сулы ерітінділердегі өзара әрекеттесулерді тотықсыздандыру қабілетін сипаттайды. Металл иондары тотықтырғыш, ал металдар тотықсыздандырғыш болып табылады. Металл кернеу қатарында неғұрлым көп орналасса, оның иондары сулы ерітіндідегі тотықтырғыш зат соғұрлым күшті болады. Металл қатардың басына неғұрлым жақын болса, тотықсыздандырғыш соғұрлым күшті болады.

Металдар бір-бірін тұз ерітінділерінен ығыстыруға қабілетті. Бұл жағдайда реакцияның бағыты олардың кернеу қатарындағы өзара орналасуымен анықталады. Белсенді металдар сутегін тек судан ғана емес, кез келген сулы ерітіндіден де ығыстыратынын есте ұстаған жөн. Сондықтан металдардың олардың тұздарының ерітінділерінен өзара ығысуы магнийден кейінгі кернеулер қатарында орналасқан металдар жағдайында ғана болады.

Барлық металдар үш шартты топқа бөлінеді, ол келесі кестеде көрсетілген.

3-кесте

Металдардың шартты түрде бөлінуі

Сумен әрекеттесу.Судағы тотықтырғыш зат сутегі ионы. Сондықтан стандартты электродтық потенциалдары судағы сутегі иондарының потенциалынан төмен болатын металдарды ғана сумен тотықтыруға болады. Бұл ортаның рН-ына байланысты және болып табылады

φ \u003d -0,059 рН.

Бейтарап ортада (рН=7) φ = -0,41 V. Металдардың сумен әрекеттесу табиғаты 4-кестеде берілген.

Потенциалы -0,41 В-тан әлдеқайда теріс болатын қатардың басынан металдар сутекті судан ығыстырады. Бірақ қазірдің өзінде магний сутегін тек ыстық судан ығыстырады. Әдетте магний мен қорғасынның арасында орналасқан металдар сутегін судан ығыстырмайды. Бұл металдардың бетінде қорғаныш әсері бар оксидті қабықшалар түзіледі.

4-кесте

Бейтарап ортадағы металдардың сумен әрекеттесуі

Металдардың тұз қышқылымен әрекеттесуі.

Тұз қышқылының тотықтырғышы сутегі ионы болып табылады. Сутегі ионының стандартты электродтық потенциалы нөлге тең. Сондықтан барлық белсенді металдар мен аралық активті металдар қышқылмен әрекеттесуі керек. Тек қорғасын пассивацияны көрсетеді.

5-кесте

Металдардың тұз қышқылымен әрекеттесуі

Мыс белсенділігі төмен металдарға жататынына қарамастан, өте концентрлі тұз қышқылында ерітуге болады.

Металдардың күкірт қышқылымен әрекеттесуі басқаша жүреді және оның концентрациясына байланысты.

Металдардың сұйылтылған күкірт қышқылымен әрекеттесуі.Сұйылтылған күкірт қышқылымен әрекеттесу тұз қышқылымен бірдей жүзеге асады.

6-кесте

Металдардың сұйылтылған күкірт қышқылымен әрекеттесуі

Сұйылтылған күкірт қышқылысутегі ионымен тотығады. Ол электродтық потенциалы сутегінен төмен металдармен әрекеттеседі. Қорғасын күкірт қышқылында 80%-дан төмен концентрацияда ерімейді, өйткені қорғасынның күкірт қышқылымен әрекеттесуі кезінде түзілетін PbSO 4 тұзы ерімейді және металл бетінде қорғаныс қабықшасын жасайды.

Металдардың концентрлі күкірт қышқылымен әрекеттесуі.

Концентрлі күкірт қышқылында +6 тотығу күйіндегі күкірт тотықтырғыш ретінде әрекет етеді. Ол SO 4 2- сульфат ионының құрамына кіреді. Сондықтан концентрлі қышқыл стандартты электродтық потенциалы тотықтырғыштың потенциалынан аз барлық металдарды тотықтырады. Ең жоғары мәнТотықтырғыш ретінде сульфат ионының қатысуымен электродтық процестерде электродтық потенциал 0,36 В. Осының нәтижесінде кейбір активтілігі төмен металдар концентрлі күкірт қышқылымен де әрекеттеседі.

Орташа активті металдар үшін (Al, Fe) пассивация тығыз оксидті қабықшалардың түзілуіне байланысты жүреді. Қалайы қалайы (IV) сульфатының түзілуімен төрт валентті күйге дейін тотығады:

Sn + 4 H 2 SO 4 (конк.) \u003d Sn (SO 4) 2 + 2SO 2 + 2H 2 O.

7-кесте

Металдардың концентрлі күкірт қышқылымен әрекеттесуі

Қорғасын еритін қорғасын гидросульфатының түзілуімен екі валентті күйге дейін тотығады. Сынап ыстық концентрлі күкірт қышқылында еріп, сынап (I) және сынап (II) сульфаттарын түзеді. Тіпті күміс қайнаған концентрлі күкірт қышқылында ериді.

Металл неғұрлым белсенді болса, күкірт қышқылының тотықсыздану дәрежесі соғұрлым тереңірек болатынын есте ұстаған жөн. Белсенді металдармен қышқыл негізінен күкіртсутекке дейін тотықсызданады, дегенмен басқа өнімдер де бар. Мысалға

Zn + 2H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;

3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S↓ + 4H 2 O;

4Zn + 5H 2 SO 4 \u003d 4ZnSO 4 \u003d 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O.

Металдардың сұйылтылған азот қышқылымен әрекеттесуі.

Азот қышқылында +5 тотығу күйіндегі азот тотықтырғыш ретінде әрекет етеді. Тотықтырғыш ретінде сұйылтылған қышқылдың нитрат ионының электродтық потенциалының максималды мәні 0,96 В. Осындай үлкен мәнге байланысты азот қышқылы күкірт қышқылына қарағанда күшті тотықтырғыш болып табылады. Бұл азот қышқылының күмісті тотықтыратынынан көрінеді. Қышқыл неғұрлым тереңірек төмендесе, соғұрлым металл белсендірек және қышқыл соғұрлым сұйылтылған.

8-кесте

Металдардың сұйылтылған азот қышқылымен әрекеттесуі

Металдардың концентрлі азот қышқылымен әрекеттесуі.

Концентрлі азот қышқылы әдетте азот диоксидіне дейін тотықсызданады. Концентрлі азот қышқылының металдармен әрекеттесуі 9-кестеде көрсетілген.

Қышқылды жетіспейтін және араластырмай пайдаланған кезде белсенді металдар оны азотқа, ал белсенділігі орташа металдар көміртегі тотығына дейін төмендетеді.

9-кесте

Концентрлі азот қышқылының металдармен әрекеттесуі

Металдардың сілті ерітінділерімен әрекеттесуі.

Металдарды сілтілер тотықтырмайды. Бұл сілтілі металдардың күшті тотықсыздандырғыштар болуына байланысты. Сондықтан олардың иондары ең әлсіз тотықтырғыштар болып табылады және сулы ерітінділерде тотықтырғыш қасиет көрсетпейді. Бірақ сілтілер болған кезде судың тотықтырғыш әсері олар болмаған кездегіге қарағанда көбірек көрінеді. Осыған байланысты сілтілі ерітінділерде металдар сумен тотығады және гидроксидтер мен сутек түзеді. Егер оксид пен гидроксид амфотерлі қосылыстар болса, онда олар сілтілі ерітіндіде ериді. Нәтижесінде таза суда пассивті металдар сілті ерітінділерімен қарқынды әрекеттеседі.

10-кесте

Металдардың сілті ерітінділерімен әрекеттесуі

Еріту процесі екі кезең түрінде ұсынылған: металдың сумен тотығуы және гидроксидтің еруі:

Zn + 2HOH \u003d Zn (OH) 2 ↓ + H 2;

Zn (OH) 2 ↓ + 2NaOH \u003d Na 2.

Ең алдымен, металдар үш топқа бөлінетінін есте ұстаған жөн:

1) Белсенді металдар: Бұл металдарға барлық сілтілі металдар, сілтілі жер металдары, сонымен қатар магний мен алюминий кіреді.

2) Белсенділігі орташа металдар: оларға белсенділік қатарындағы алюминий мен сутегі арасында орналасқан металдар жатады.

3) Белсенді емес металдар: белсенділік қатарында сутегінің оң жағында орналасқан металдар.

Ең алдымен, белсенділігі төмен металдар (яғни сутегінен кейін орналасқандар) ешбір жағдайда сумен әрекеттеспейтінін есте ұстаған жөн.

Сілтілік және сілтілік жер металдары кез келген жағдайда (тіпті қарапайым температурада және суықта) сумен әрекеттеседі, ал реакция сутегінің бөлінуімен және металл гидроксидінің түзілуімен бірге жүреді. Мысалға:

2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2

Ca + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + H 2

Магний, ол қорғаныш оксидті пленкамен жабылғандықтан, оны қайнатқанда ғана сумен әрекеттеседі. Суда қыздырған кезде MgO-дан тұратын оксидті қабықша бұзылып, оның астындағы магний сумен әрекеттесе бастайды. Бұл жағдайда реакция сонымен қатар сутегінің бөлінуімен және металл гидроксидінің түзілуімен бірге жүреді, алайда магний жағдайында ол ерімейді:

Mg + 2H 2 O \u003d Mg (OH) 2 ↓ + H 2

Алюминий, магний сияқты, қорғаныс оксидті пленкамен жабылған, бірақ бұл жағдайда оны қайнату арқылы жою мүмкін емес. Оны жою үшін механикалық тазалау (қандай да бір абразивпен) немесе оны сілтімен, сынап тұздарының немесе аммоний тұздарының ерітінділерімен химиялық жолмен жою қажет:

2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2

Белсенділігі орташа металдар сумен өте қызған су буы күйінде болғанда ғана әрекеттеседі. Бұл жағдайда металдың өзі қызыл ыстық температураға дейін (шамамен 600-800 ° C) қыздырылуы керек. Белсенді металдардан айырмашылығы, аралық активті металдар сумен әрекеттескенде гидроксидтердің орнына металл оксидтерін түзеді. Бұл жағдайда қалпына келтіру өнімі сутегі болып табылады:

Zn + H 2 O \u003d ZnO + H 2

3Fe + 4H 2 O = Fe 3 O 4 + 4H 2 немесе

Fe + H 2 O \u003d FeO + H 2 (қызу дәрежесіне байланысты)