Suv bilan faol metallar. Metalllarning metall bo'lmaganlar bilan o'zaro ta'siri. Metalllarning kislotalar bilan o'zaro ta'sir qilish reaktsiyalariga misollar

Metalllarning xossalari.

1. Metalllarning asosiy xossalari.

Metalllarning xossalariga ko'ra fizik, kimyoviy, mexanik va texnologik bo'linadi.

Jismoniy xususiyatlarga quyidagilar kiradi: rang, solishtirma og'irlik, erituvchanlik, elektr o'tkazuvchanlik, magnit xususiyatlar, issiqlik o'tkazuvchanligi, qizdirilganda kengayish.

Kimyoviy - oksidlanish, eruvchanlik va korroziyaga chidamlilik.

Mexaniklarga - kuch, qattiqlik, elastiklik, yopishqoqlik, plastiklik.

Texnologik - qattiqlik, suyuqlik, egiluvchanlik, payvandlanish, ishlov berish.

1. Fizikaviy va kimyoviy xossalari.

Rang. Metallar shaffof emas, ya'ni. yorug'likka yo'l qo'ymang va bu aks ettirilgan yorug'likda har bir metallning o'ziga xos soyasi - rangi bor.

Texnik metallardan faqat mis (qizil) va uning qotishmalari rangli bo'ladi. Boshqa metallarning rangi po'latdan kul ranggacha, kumushrang oq ranggacha. Metall buyumlar yuzasida oksidlarning eng nozik plyonkalari ularga qo'shimcha ranglar beradi.

O'ziga xos tortishish. Bir kub santimetr moddaning grammda ifodalangan og'irligi solishtirma og'irlik deyiladi.

O'ziga xos tortishish kuchiga ko'ra engil metallar va og'ir metallar ajralib turadi. Texnik metallardan magniy eng yengili (oʻziga xos ogʻirligi 1,74), eng ogʻirligi volfram (oʻziga xos ogʻirligi 19.3). Metalllarning solishtirma og'irligi ma'lum darajada ularni ishlab chiqarish va qayta ishlash usuliga bog'liq.

Eruvchanlik. Qizdirilganda qattiq holatdan suyuq holatga o'tish qobiliyati metallarning eng muhim xususiyatidir. Qizdirilganda barcha metallar qattiq holatdan suyuq holatga, erigan metall sovutilganda esa suyuq holatdan qattiq holatga o'tadi. Texnik qotishmalarning erish nuqtasi ma'lum bir erish nuqtasiga ega emas, lekin ba'zan juda muhim bo'lgan harorat oralig'iga ega.

Elektr o'tkazuvchanligi. O'tkazuvchanlik - bu erkin elektronlar orqali elektr energiyasini uzatish. Metalllarning elektr o'tkazuvchanligi metall bo'lmagan jismlarning elektr o'tkazuvchanligiga qaraganda minglab marta yuqori. Harorat ko'tarilganda metallarning elektr o'tkazuvchanligi pasayadi, harorat pasayganda esa ortadi. Mutlaq nolga (-273 0 S) yaqinlashganda, metallarning elektr o'tkazuvchanligi +232 0 (qalay) dan 3370 0 (volfram) gacha cheksizdir. Ko'pchilik ortadi (qarshilik nolga yaqin tushadi).

Qotishmalarning elektr o'tkazuvchanligi har doim qotishmalarni tashkil etuvchi komponentlardan birining elektr o'tkazuvchanligidan past bo'ladi.

Magnit xususiyatlari. Faqat uchta metal aniq magnit (ferromagnit): temir, nikel va kobalt, shuningdek, ularning ba'zi qotishmalari. Muayyan haroratgacha qizdirilganda, bu metallar magnit xususiyatlarini ham yo'qotadi. Ba'zi temir qotishmalari xona haroratida ham ferromagnit emas. Boshqa barcha metallar paramagnit (magnit bilan tortiladi) va diamagnetik (magnit bilan qaytariladi) ga bo'linadi.

Issiqlik o'tkazuvchanligi. Issiqlik o'tkazuvchanligi - bu tananing zarralari ko'rinadigan harakatsiz tanadagi issiqlikni issiqroq joydan kamroq isitiladigan joyga o'tkazish. Metalllarning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi ularni tez va bir tekis isitish va sovutish imkonini beradi.

Texnik metallardan mis eng yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Temirning issiqlik o'tkazuvchanligi ancha past bo'ladi va po'latning issiqlik o'tkazuvchanligi undagi tarkibiy qismlarning tarkibiga qarab o'zgaradi. Harorat ko'tarilgach, issiqlik o'tkazuvchanligi pasayadi, harorat pasayganda esa ortadi.

Issiqlik quvvati. Issiqlik sig'imi - bu tananing haroratini 10 ga oshirish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori.

Moddaning o'ziga xos issiqlik sig'imi kilogrammdagi issiqlik miqdori - kaloriya bo'lib, uning haroratini 1 0 ga oshirish uchun 1 kg moddaga xabar berilishi kerak.

Boshqa moddalar bilan solishtirganda metallarning o'ziga xos issiqlik sig'imi kichik, bu ularni yuqori haroratlarda isitishni nisbatan osonlashtiradi.

Isitish paytida kengayish. Tananing uzunligi 1 0 ga qizdirilganda uning dastlabki uzunligiga nisbati chiziqli kengayish koeffitsienti deyiladi. Turli metallar uchun chiziqli kengayish koeffitsienti juda katta farq qiladi. Masalan, volframning chiziqli kengayish koeffitsienti 4,0·10 -6, qo'rg'oshin esa 29,5 ·10 -6 ga teng.

Korroziyaga qarshilik. Korroziya - bu metallning tashqi muhit bilan kimyoviy yoki elektrokimyoviy o'zaro ta'siri tufayli nobud bo'lishi. Temirning zanglashi korroziyaga misol bo'la oladi.

Yuqori korroziyaga chidamlilik (korroziyaga chidamlilik) ba'zi metallarning muhim tabiiy xususiyatidir: platina, oltin va kumush, shuning uchun ular olijanob deb ataladi. Nikel va boshqa rangli metallar ham korroziyaga yaxshi qarshilik ko'rsatadi. Qora metallar rangli metallarga qaraganda kuchliroq va tezroq korroziyaga uchraydi.

2. Mexanik xossalari.

Kuch. Metallning mustahkamligi uning tashqi kuchlar ta'siriga qulab tushmasdan qarshilik ko'rsatish qobiliyatidir.

Qattiqlik. Qattiqlik - bu tananing boshqa, qattiqroq jismning unga kirishiga qarshilik ko'rsatish qobiliyati.

Elastiklik. Metallning egiluvchanligi uning shakli o'zgarishiga (deformatsiyaga) sabab bo'lgan tashqi kuchlar ta'siri tugagandan so'ng uning shaklini tiklash xususiyatidir.

Yopishqoqlik. Qattiqlik - metallning tez ortib borayotgan (zarba) tashqi kuchlarga qarshilik ko'rsatish qobiliyati. Yopishqoqlik mo'rtlikning qarama-qarshi xususiyatidir.

Plastik. Plastiklik - metallning tashqi kuchlar ta'sirida buzilmasdan deformatsiyalanishi va kuchlar to'xtaganidan keyin yangi shaklni saqlab qolishi xususiyati. Elastiklik elastiklikka qarama-qarshi bo'lgan xususiyatdir.

Jadvalda. 1 texnik metallarning xossalarini ko'rsatadi.

1-jadval.

Texnik metallarning xossalari.

metall nomi	O'ziga xos tortishish (zichlik) gcm 3	Erish nuqtasi 0 S	Brinell qattiqligi	Kuchlanish kuchi (chiqish kuchi) kgmm 2	Nisbiy kengaytma %	Kesmaning nisbiy qisqarishi %
alyuminiyVolframTemirKobaltMagniyMarganetsMisNikelQalayQo'rg'oshinChromiumSink	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 Mo'rt22 40-50 2-4 1,8 Mo'rt11,3-15	40 - 21-55 3 15 Mo'rt60 40 40 50 Mo'rt5-20	85 - 68-55 - 20 Mo'rt75 70 74 100 Mo'rt-

3. Metalllarning xossalarining ahamiyati.

Mexanik xususiyatlar. Har qanday mahsulot uchun birinchi talab - bu etarli kuch.

Metalllar boshqa materiallarga nisbatan yuqori quvvatga ega, shuning uchun mashinalar, mexanizmlar va tuzilmalarning yuklangan qismlari odatda metallardan tayyorlanadi.

Ko'pgina mahsulotlar, umumiy quvvatdan tashqari, ushbu mahsulotning ishlashiga xos bo'lgan maxsus xususiyatlarga ham ega bo'lishi kerak. Masalan, kesish asboblari yuqori qattiqlikka ega bo'lishi kerak. Boshqa kesish asboblarini ishlab chiqarish uchun asboblar po'latlari va qotishmalari ishlatiladi.

Buloqlar va kamonlarni ishlab chiqarish uchun yuqori elastiklikka ega bo'lgan maxsus po'latlar va qotishmalar qo'llaniladi.

Egiluvchan metallar ish paytida qismlarga zarba yuklanishiga duchor bo'lgan hollarda qo'llaniladi.

Metalllarning plastikligi ularni bosim bilan qayta ishlashga imkon beradi (zarb qilish, prokatlash).

jismoniy xususiyatlar. Samolyot, avtomobil va vagon qurilishida qismlarning og'irligi ko'pincha eng muhim xususiyatdir, shuning uchun alyuminiy va ayniqsa magniy qotishmalari bu erda ajralmas hisoblanadi. Alyuminiy kabi ba'zi qotishmalar uchun o'ziga xos kuch (chizilish kuchining solishtirma og'irlik nisbati) yumshoq po'latdan yuqori.

Eruvchanlik erigan metallni qoliplarga quyib quyish uchun ishlatiladi. Past eriydigan metallar (masalan, qo'rg'oshin) po'latni so'ndiradigan vosita sifatida ishlatiladi. Ba'zi murakkab qotishmalarning erish nuqtasi shunchalik pastki, ular issiq suvda eriydi. Bunday qotishmalar bosma matritsalarni quyish uchun, yong'indan himoya qilish uchun xizmat qiladigan qurilmalarda ishlatiladi.

Yuqori metallar elektr o'tkazuvchanligi(mis, alyuminiy) elektrotexnikada, elektr uzatish liniyalarini qurishda va yuqori elektr qarshilikka ega qotishmalar - cho'g'lanma lampalar, elektr isitgichlar uchun ishlatiladi.

Magnit xususiyatlari metallar elektrotexnikada (dinamolar, motorlar, transformatorlar), aloqa qurilmalari (telefon va telegraf apparatlari) uchun asosiy rol o'ynaydi va boshqa ko'plab turdagi mashinalar va qurilmalarda qo'llaniladi.

Issiqlik o'tkazuvchanligi metallar ularning fizik xossalarini ishlab chiqarish imkonini beradi. Issiqlik o'tkazuvchanligi metallarni lehimlash va payvandlashda ham qo'llaniladi.

Ba'zi metall qotishmalari mavjud chiziqli kengayish koeffitsienti, nolga yaqin; bunday qotishmalar nozik asboblar, radio trubkalar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Ko'priklar kabi uzun tuzilmalarni qurishda metallarning kengayishini hisobga olish kerak. Shuni ham yodda tutish kerakki, kengayish koeffitsientlari har xil bo'lgan metallardan yasalgan va bir-biriga mahkamlangan ikkita qism qizdirilganda egilishi va hatto sinishi mumkin.

Kimyoviy xossalari. Korroziyaga chidamliligi yuqori oksidlovchi muhitda (panjara panjaralari, kimyoviy mashinalar va qurilmalarning qismlari) ishlaydigan mahsulotlar uchun ayniqsa muhimdir. Yuqori korroziyaga chidamliligiga erishish uchun maxsus zanglamaydigan, kislotaga chidamli va issiqlikka chidamli po'latlar ishlab chiqariladi va himoya qoplamalar ham qo'llaniladi.

Metalllar (lotincha metallum — shaxta, shaxta) — yuqori issiqlik va elektr oʻtkazuvchanlik, musbat harorat qarshilik koeffitsienti, yuqori egiluvchanlik va metall yorqinligi kabi xarakterli metall xossalarga ega boʻlgan oddiy moddalar shaklidagi elementlar guruhi.

Hozirgi vaqtda topilgan 118 ta kimyoviy elementdan (ularning hammasi ham rasman tan olinmagan) metallarga quyidagilar kiradi:

• ishqoriy metallar guruhidagi 6 ta element,
• 6 ishqoriy tuproq metallari guruhida,
• o'tish metallari guruhida 38,
• Yengil metallar guruhida 11,
• 7 yarim metallar guruhida,
• 14 lantanidlar guruhida + lantan,
• 14 aktinidlar guruhida (barcha elementlar uchun fizik xususiyatlar o'rganilmagan) + aktiniy,
• berilliy va magniyning ayrim guruhlari tashqarisida.

Shunday qilib, barcha topilgan elementlarning 96 tasi metallarga tegishli bo'lishi mumkin.

Astrofizikada "metall" atamasi boshqa ma'noga ega bo'lishi mumkin va geliydan og'irroq barcha kimyoviy elementlarga ishora qiladi.

Metalllarning xarakterli xossalari

1. Metall yorqinlik (nafaqat metallar uchun xarakterlidir: metall bo'lmagan yod va grafit ko'rinishidagi uglerod ham mavjud)
2. Yaxshi elektr o'tkazuvchanligi
3. Engil ishlov berish imkoniyati
4. Yuqori zichlik (odatda metallar metall bo'lmaganlarga qaraganda og'irroq)
5. Yuqori erish nuqtasi (istisnolar: simob, galiy va gidroksidi metallar)
6. Katta issiqlik o'tkazuvchanligi
7. Reaktsiyalarda ular ko'pincha qaytaruvchi moddalardir.

Metalllarning fizik xossalari

Barcha metallar (simob va shartli ravishda Frantsiyadan tashqari) normal sharoitda qattiq holatda bo'ladi, ammo ular turli xil qattiqlikka ega. Quyida Mohs shkalasi bo'yicha ba'zi metallarning qattiqligi keltirilgan.

Erish nuqtalari sof metallar -39 °C (simob) dan 3410 °C (volfram) gacha. Ko'pgina metallarning erish nuqtasi (ishqorlar bundan mustasno) yuqori, ammo qalay va qo'rg'oshin kabi ba'zi "normal" metallarni an'anaviy elektr yoki gaz plitasida eritish mumkin.

ga qarab zichlik, metallar engil (zichligi 0,53 ÷ 5 g / sm³) va og'ir (5 ÷ 22,5 g / sm³) ga bo'linadi. Eng engil metall lityum (zichligi 0,53 g/sm³). Hozirgi vaqtda eng og'ir metalni nomlashning iloji yo'q, chunki ikkita eng og'ir metal - osmiy va iridiyning zichligi deyarli teng (taxminan 22,6 g / sm³ - qo'rg'oshin zichligidan ikki baravar ko'p) va ularning aniqligini hisoblash juda qiyin. zichlik: buning uchun sizga butunlay toza metallar kerak, chunki har qanday aralashmalar ularning zichligini kamaytiradi.

Ko'pchilik metallar plastik, ya'ni metall simni egish mumkin va u buzilmaydi. Bu metall atomlari qatlamlarining ular orasidagi bog'lanishni buzmasdan siljishi bilan bog'liq. Eng ko'p plastmassa oltin, kumush va misdir. Oltin 0,003 mm qalinlikdagi folga ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin, u zargarlik buyumlari uchun ishlatiladi. Biroq, hamma metallar plastik emas. Sink yoki qalay sim egilganda siqiladi; marganets va vismut deformatsiya paytida umuman egilmaydi, lekin darhol sinadi. Plastisite metallning tozaligiga ham bog'liq; Shunday qilib, juda sof xrom juda egiluvchan, lekin hatto kichik aralashmalar bilan ifloslangan, u mo'rt va qattiqroq bo'ladi. Oltin, kumush, qo'rg'oshin, alyuminiy, osmiy kabi ba'zi metallar birgalikda o'sishi mumkin, ammo bu o'nlab yillar davom etishi mumkin.

Barcha metallar yaxshi elektr tokini o'tkazish; bu ularning kristall panjaralarida elektr maydoni ta'sirida harakatlanuvchi elektronlarning mavjudligi bilan bog'liq. Kumush, mis va alyuminiy eng yuqori elektr o'tkazuvchanligiga ega; shu sababli, oxirgi ikki metall ko'pincha simlar uchun material sifatida ishlatiladi. Natriy ham juda yuqori elektr o'tkazuvchanligiga ega; eksperimental uskunada natriy bilan to'ldirilgan yupqa devorli zanglamaydigan po'lat quvurlar shaklida natriy o'tkazgichlardan foydalanishga urinishlar ma'lum. Natriyning o'ziga xos og'irligi pastligi sababli, teng qarshilikka ega, natriy "simlari" misdan ancha engilroq va hatto alyuminiydan biroz engilroq.

Metalllarning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi erkin elektronlarning harakatchanligiga ham bog'liq. Shuning uchun issiqlik o'tkazuvchanlik seriyasi elektr o'tkazuvchanlik seriyasiga o'xshaydi va elektr energiyasi kabi issiqlikning eng yaxshi o'tkazuvchisi kumushdir. Natriy issiqlikni yaxshi o'tkazuvchi sifatida ham foydalanishni topadi; Masalan, avtomobil dvigatellarining klapanlarida natriyni sovutishni yaxshilash uchun foydalanish keng ma'lum.

Rang ko'pgina metallar taxminan bir xil - mavimsi tusli och kulrang. Oltin, mis va seziy navbati bilan sariq, qizil va och sariq rangga ega.

Metalllarning kimyoviy xossalari

Tashqi elektron darajada ko'pchilik metallar oz sonli elektronlarga ega (1-3), shuning uchun ko'p reaktsiyalarda ular qaytaruvchi vosita sifatida ishlaydi (ya'ni ular elektronlarini "beradi").

Oddiy moddalar bilan reaksiyalar

• Oltin va platinadan tashqari barcha metallar kislorod bilan reaksiyaga kirishadi. Kumush bilan reaksiya yuqori haroratlarda sodir bo'ladi, ammo kumush (II) oksidi deyarli hosil bo'lmaydi, chunki u termal jihatdan beqaror. Metallga qarab, oksidlar, peroksidlar, superoksidlar chiqishi mumkin:

litiy oksidi

natriy periks

kaliy superoksidi

Peroksiddan oksid olish uchun peroksid metall bilan qaytariladi:

O'rta va past faol metallar bilan reaksiya qizdirilganda sodir bo'ladi:

• Faqat eng faol metallar azot bilan reaksiyaga kirishadi, faqat litiy xona haroratida o'zaro ta'sirlanib, nitridlarni hosil qiladi:

Isitilganda:

• Oltin va platinadan tashqari barcha metallar oltingugurt bilan reaksiyaga kirishadi:

Temir qizdirilganda oltingugurt bilan reaksiyaga kirishib sulfid hosil qiladi:

• Faqat eng faol metallar vodorod bilan reaksiyaga kirishadi, ya'ni Be dan tashqari IA va IIA guruhlari metallari. Reaksiyalar qizdirilganda amalga oshiriladi va gidridlar hosil bo'ladi. Reaktsiyalarda metall qaytaruvchi vosita sifatida ishlaydi, vodorodning oksidlanish darajasi -1 ga teng:

• Faqat eng faol metallar uglerod bilan reaksiyaga kirishadi. Bunday holda, atsetilenidlar yoki metanidlar hosil bo'ladi. Atsetilidlar suv bilan o'zaro ta'sirlashganda asetilen, metanidlar - metan beradi.

Metalllarning kimyoviy faolligi juda katta farq qiladi. Metallning kimyoviy faolligini taxminan uning joylashuviga qarab baholash mumkin.

Eng faol metallar ushbu qatorning boshida (chapda), eng faol bo'lmaganlari - oxirida (o'ngda) joylashgan.
Oddiy moddalar bilan reaksiyalar. Metalllar nometalllar bilan reaksiyaga kirishib, ikkilik birikmalar hosil qiladi. Turli metallar uchun reaksiya sharoitlari va ba'zan ularning mahsulotlari juda katta farq qiladi.
Masalan, gidroksidi metallar xona haroratida kislorod (shu jumladan havoda) bilan faol reaksiyaga kirishib, oksidlar va peroksidlarni hosil qiladi.

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

Oraliq faollikdagi metallar qizdirilganda kislorod bilan reaksiyaga kirishadi. Bunday holda oksidlar hosil bo'ladi:

2Mg + O 2 \u003d t 2MgO.

Faol bo'lmagan metallar (masalan, oltin, platina) kislorod bilan reaksiyaga kirishmaydi va shuning uchun havodagi yorqinligini deyarli o'zgartirmaydi.
Aksariyat metallar oltingugurt kukuni bilan qizdirilganda tegishli sulfidlarni hosil qiladi:

Murakkab moddalar bilan reaksiyalar. Barcha sinflarning birikmalari metallar - oksidlar (shu jumladan suv), kislotalar, asoslar va tuzlar bilan reaksiyaga kirishadi.
Faol metallar xona haroratida suv bilan kuchli reaksiyaga kirishadi:

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

Magniy va alyuminiy kabi metallarning yuzasi, masalan, tegishli oksidning zich plyonkasi bilan himoyalangan. Bu suv bilan reaktsiyani oldini oladi. Biroq, agar bu film olib tashlansa yoki uning yaxlitligi buzilgan bo'lsa, unda bu metallar ham faol reaksiyaga kirishadi. Masalan, kukunli magniy issiq suv bilan reaksiyaga kirishadi:

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

Ko'tarilgan haroratda faolligi kam bo'lgan metallar ham suv bilan reaksiyaga kirishadi: Zn, Fe, Mil va boshqalar Bu holda tegishli oksidlar hosil bo'ladi. Masalan, suv bug'ini issiq temir talaşlari ustidan o'tkazganda, quyidagi reaktsiya sodir bo'ladi:

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

Vodorodgacha bo'lgan faollik qatoridagi metallar kislotalar (HNO 3 dan tashqari) bilan reaksiyaga kirishib, tuzlar va vodorod hosil qiladi. Faol metallar (K, Na, Ca, Mg) kislota eritmalari bilan juda kuchli (yuqori tezlikda) reaksiyaga kirishadi:

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

Faol bo'lmagan metallar ko'pincha kislotalarda amalda erimaydi. Bu ularning yuzasida erimaydigan tuz plyonkasi hosil bo'lishi bilan bog'liq. Masalan, vodorodgacha bo'lgan faollik qatoriga kiruvchi qo'rg'oshin yuzasida erimaydigan tuzlar (PbSO 4 va PbCl 2) plyonkasi hosil bo'lganligi sababli suyultirilgan sulfat va xlorid kislotalarda amalda erimaydi.

Ovoz berish uchun JavaScript yoqilgan boʻlishi kerak

Metalllarning oddiy oksidlovchi moddalar bilan o'zaro ta'siri. Metalllarning suvga nisbati, kislotalar, ishqorlar va tuzlarning suvdagi eritmalari. Oksid plyonkasi va oksidlanish mahsulotlarining roli. Metalllarning nitrat va konsentrlangan sulfat kislotalar bilan o'zaro ta'siri.

Metalllarga barcha s-, d-, f elementlar, shuningdek, bordan astatingacha chizilgan diagonaldan davriy sistemaning pastki qismida joylashgan p-elementlar kiradi. Ushbu elementlarning oddiy moddalarida metall bog'lanish amalga oshiriladi. Metall atomlarining tashqi elektron qobig'ida 1, 2 yoki 3 miqdorida bir nechta elektron mavjud. Metalllar elektropozitiv xususiyatga ega va past elektronegativlikka ega, ikkitadan kam.

Metalllarning o'ziga xos xususiyatlari bor. Bu qattiq moddalar, suvdan og'irroq, metall nashrida. Metalllar yuqori issiqlik va elektr o'tkazuvchanligiga ega. Ular turli xil tashqi ta'sirlar ta'sirida elektronlarning emissiyasi bilan tavsiflanadi: yorug'lik bilan nurlanish, isitish vaqtida, yorilish paytida (ekzoelektron emissiya).

Metalllarning asosiy xususiyati boshqa moddalarning atomlari va ionlariga elektron berish qobiliyatidir. Aksariyat hollarda metallar qaytaruvchi moddalardir. Va bu ularning xarakterli kimyoviy xossasidir. Metalllarning oddiy moddalar - metall bo'lmaganlar, suv, kislotalarni o'z ichiga olgan odatiy oksidlovchi moddalarga nisbatini ko'rib chiqing. 1-jadvalda metallarning oddiy oksidlovchi moddalarga nisbati haqida ma'lumot berilgan.

1-jadval

Metalllarning oddiy oksidlovchi moddalarga nisbati

Barcha metallar ftor bilan reaksiyaga kirishadi. Istisno alyuminiy, temir, nikel, mis, namlik yo'qligida sinkdir. Ushbu elementlar ftor bilan reaksiyaga kirishganda, dastlab ftorid plyonkalarini hosil qiladi, ular metallarni keyingi reaktsiyalardan himoya qiladi.

Xuddi shu sharoit va sabablarga ko'ra, temir xlor bilan reaksiyaga kirishib, passivlanadi. Kislorodga nisbatan hammasi emas, faqat bir qator metallar oksidlarning zich himoya plyonkalarini hosil qiladi. Ftordan azotga o'tganda (1-jadval) oksidlanish faolligi pasayadi va shuning uchun ortib borayotgan metallar oksidlanmaydi. Masalan, azot bilan faqat litiy va ishqoriy yer metallari reaksiyaga kirishadi.

Metalllarning suvga va oksidlovchi moddalarning suvli eritmalariga nisbati.

Suvli eritmalarda metallning qaytaruvchi faolligi uning standart oksidlanish-qaytarilish potentsialining qiymati bilan tavsiflanadi. Standart redoks potentsiallarining barcha diapazonidan 2-jadvalda ko'rsatilgan bir qator metall kuchlanishlari ajralib turadi.

jadval 2

Qator kuchlanishli metallar

Oksidlovchi vosita	Elektrod jarayoni tenglamasi	Standart elektrod potensiali ph 0, V	Qaytaruvchi vosita	Qaytaruvchi moddalarning shartli faolligi
Li+	Li + + e - = Li	-3,045	Li	Faol
Rb+	Rb + + e - = Rb	-2,925	Rb	Faol
K+	K + + e - = K	-2,925	K	Faol
Cs+	Cs + + e - = Cs	-2,923	Cs	Faol
Ca2+	Ca 2+ + 2e - = Ca	-2,866	Ca	Faol
Na+	Na + + e - = Na	-2,714	Na	Faol
Mg2+	Mg 2+ +2 e - \u003d Mg	-2,363	mg	Faol
Al 3+	Al 3+ + 3e - = Al	-1,662	Al	Faol
Ti 2+	Ti 2+ + 2e - = Ti	-1,628	Ti	Chorshanba faoliyat
Mn2+	Mn 2+ + 2e - = Mn	-1,180	Mn	Chorshanba faoliyat
Cr2+	Cr 2+ + 2e - = Cr	-0,913	Cr	Chorshanba faoliyat
H2O	2H 2 O+ 2e - \u003d H 2 + 2OH -	-0,826	H 2, pH=14	Chorshanba faoliyat
Zn2+	Zn 2+ + 2e - = Zn	-0,763	Zn	Chorshanba faoliyat
Cr3+	Cr 3+ +3e - = Cr	-0,744	Cr	Chorshanba faoliyat
Fe2+	Fe 2+ + e - \u003d Fe	-0,440	Fe	Chorshanba faoliyat
H2O	2H 2 O + e - \u003d H 2 + 2OH -	-0,413	H 2, pH=7	Chorshanba faoliyat
CD 2+	Cd 2+ + 2e - = Cd	-0,403	CD	Chorshanba faoliyat
Co2+	Co 2+ +2 e - \u003d Co	-0,227	co	Chorshanba faoliyat
Ni2+	Ni 2+ + 2e - = Ni	-0,225	Ni	Chorshanba faoliyat
sn 2+	Sn 2+ + 2e - = Sn	-0,136	sn	Chorshanba faoliyat
Pb 2+	Pb 2+ + 2e - = Pb	-0,126	Pb	Chorshanba faoliyat
Fe3+	Fe 3+ + 3e - \u003d Fe	-0,036	Fe	Chorshanba faoliyat
H+	2H + + 2e - =H 2		H 2, pH=0	Chorshanba faoliyat
Bi 3+	Bi 3+ + 3e - = Bi	0,215	Bi	Kichik faol
Cu2+	Cu 2+ + 2e - = Cu	0,337	Cu	Kichik faol
Cu+	Cu + + e - = Cu	0,521	Cu	Kichik faol
Hg 2 2+	Hg 2 2+ + 2e - = Hg	0,788	Hg 2	Kichik faol
Ag+	Ag + + e - = Ag	0,799	Ag	Kichik faol
Hg2+	Hg 2+ + 2e - \u003d Hg	0,854	hg	Kichik faol
Pt 2+	Pt 2+ + 2e - = Pt	1,2	Pt	Kichik faol
Au 3+	Au 3+ + 3e - = Au	1,498	au	Kichik faol
Au +	Au++e-=Au	1,691	au	Kichik faol

Ushbu kuchlanish qatorida kislotali (rN=0), neytral (rN=7), ishqoriy (rN=14) muhitdagi vodorod elektrodining elektrod potentsiallarining qiymatlari ham berilgan. Muayyan metalning bir qator kuchlanishdagi holati uning standart sharoitlarda suvli eritmalardagi o'zaro ta'sirlarini oksidlanish-qaytarilish qobiliyatini tavsiflaydi. Metall ionlari oksidlovchi moddalar, metallar esa qaytaruvchi moddalardir. Metall kuchlanishlar qatorida qanchalik uzoqroq joylashgan bo'lsa, suvli eritmadagi oksidlovchi vosita uning ionlari shunchalik kuchli bo'ladi. Metall satrning boshiga qanchalik yaqin bo'lsa, qaytaruvchi vosita shunchalik kuchli bo'ladi.

Metallar tuz eritmalaridan bir-birini siqib chiqarishga qodir. Reaksiya yo'nalishi bu holda kuchlanishlar qatoridagi o'zaro joylashuvi bilan belgilanadi. Shuni yodda tutish kerakki, faol metallar vodorodni nafaqat suvdan, balki har qanday suvli eritmadan ham siqib chiqaradi. Shuning uchun metallarning tuzlari eritmalaridan o'zaro siljishi faqat magniydan keyin kuchlanishlar qatorida joylashgan metallarda sodir bo'ladi.

Barcha metallar uchta shartli guruhga bo'linadi, bu quyidagi jadvalda aks ettirilgan.

3-jadval

Metalllarning shartli bo'linishi

Suv bilan o'zaro ta'siri. Suvdagi oksidlovchi vosita vodorod ionidir. Shuning uchun faqat shu metallar suv bilan oksidlanishi mumkin, ularning standart elektrod potentsiallari suvdagi vodorod ionlarining potentsialidan past bo'ladi. Bu muhitning pH darajasiga bog'liq va shunday

ph \u003d -0,059 pH.

Neytral muhitda (rN=7) ph = -0,41 V. Metalllarning suv bilan o'zaro ta'sir qilish tabiati 4-jadvalda keltirilgan.

Seriyaning boshidan beri -0,41 V dan ancha salbiy potentsialga ega bo'lgan metallar vodorodni suvdan siqib chiqaradi. Ammo allaqachon magniy vodorodni faqat issiq suvdan siqib chiqaradi. Odatda, magniy va qo'rg'oshin o'rtasida joylashgan metallar vodorodni suvdan siqib chiqarmaydi. Ushbu metallar yuzasida himoya ta'siriga ega bo'lgan oksid plyonkalari hosil bo'ladi.

4-jadval

Neytral muhitda metallarning suv bilan o'zaro ta'siri

Metalllarning xlorid kislota bilan o'zaro ta'siri.

Xlorid kislotadagi oksidlovchi vosita vodorod ionidir. Vodorod ionining standart elektrod potensiali nolga teng. Shuning uchun barcha faol metallar va oraliq faollikdagi metallar kislota bilan reaksiyaga kirishishi kerak. Faqat qo'rg'oshin passivlikni namoyon qiladi.

5-jadval

Metalllarning xlorid kislota bilan o'zaro ta'siri

Mis, past faol metallarga tegishli bo'lishiga qaramay, juda konsentrlangan xlorid kislotada eritilishi mumkin.

Metalllarning sulfat kislota bilan o'zaro ta'siri turlicha sodir bo'ladi va uning konsentratsiyasiga bog'liq.

Metalllarning suyultirilgan sulfat kislota bilan reaksiyasi. Suyultirilgan sulfat kislota bilan o'zaro ta'sir xlorid kislotasi bilan bir xil tarzda amalga oshiriladi.

6-jadval

Metalllarning suyultirilgan sulfat kislota bilan reaksiyasi

Suyultirilgan sulfat kislota vodorod ioni bilan oksidlanadi. Elektrod potentsiallari vodorodnikidan past bo'lgan metallar bilan o'zaro ta'sir qiladi. Qo'rg'oshin sulfat kislotada 80% dan past konsentratsiyada erimaydi, chunki qo'rg'oshinning sulfat kislota bilan o'zaro ta'sirida hosil bo'lgan PbSO 4 tuzi erimaydi va metall yuzasida himoya plyonka hosil qiladi.

Metalllarning konsentrlangan sulfat kislota bilan o'zaro ta'siri.

Konsentrlangan sulfat kislotada +6 oksidlanish holatidagi oltingugurt oksidlovchi vosita sifatida ishlaydi. U SO 4 2- sulfat ionining bir qismidir. Shuning uchun konsentrlangan kislota standart elektrod potentsiali oksidlovchi moddadan kamroq bo'lgan barcha metallarni oksidlaydi. Oksidlanish vositasi sifatida sulfat ionini o'z ichiga olgan elektrod jarayonlarida elektrod potentsialining eng yuqori qiymati 0,36 V. Natijada, ba'zi past faol metallar ham konsentrlangan sulfat kislota bilan reaksiyaga kirishadi.

O'rtacha faollikdagi metallar uchun (Al, Fe) passivatsiya zich oksidli plyonkalar hosil bo'lishi tufayli sodir bo'ladi. Qalay (IV) sulfat hosil bo'lishi bilan to'rt valentli holatga oksidlanadi:

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

7-jadval

Metalllarning konsentrlangan sulfat kislota bilan o'zaro ta'siri

Qo'rg'oshin eruvchan qo'rg'oshin gidrosulfat hosil bo'lishi bilan ikki valentli holatga oksidlanadi. Simob issiq konsentrlangan sulfat kislotada eriydi va simob (I) va simob (II) sulfatlarini hosil qiladi. Hatto kumush ham qaynayotgan konsentrlangan sulfat kislotada eriydi.

Shuni yodda tutish kerakki, metall qanchalik faol bo'lsa, sulfat kislotaning pasayish darajasi shunchalik chuqurroq bo'ladi. Faol metallar bilan kislota asosan vodorod sulfidiga kamayadi, ammo boshqa mahsulotlar ham mavjud. masalan

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.

Metalllarning suyultirilgan nitrat kislota bilan o'zaro ta'siri.

Azot kislotasida +5 oksidlanish holatidagi azot oksidlovchi vosita sifatida ishlaydi. Oksidlovchi sifatida suyultirilgan kislotaning nitrat ioni uchun elektrod potensialining maksimal qiymati 0,96 V. Bunday katta qiymat tufayli nitrat kislota sulfat kislotaga qaraganda kuchliroq oksidlovchi hisoblanadi. Bu nitrat kislota kumushni oksidlanishidan yaqqol ko‘rinadi. Kislota qanchalik chuqurroq bo'lsa, metall faolroq va kislota suyultiriladi.

8-jadval

Metalllarning suyultirilgan nitrat kislota bilan reaksiyasi

Metalllarning konsentrlangan nitrat kislota bilan o'zaro ta'siri.

Konsentrlangan nitrat kislota odatda azot dioksidigacha qaytariladi. Konsentrlangan nitrat kislotaning metallar bilan oʻzaro taʼsiri 9-jadvalda keltirilgan.

Kislota etishmasligi va aralashtirmasdan ishlatilsa, faol metallar uni azotga, o'rtacha faollikdagi metallar esa uglerod oksidigacha kamaytiradi.

9-jadval

Konsentrlangan nitrat kislotaning metallar bilan o'zaro ta'siri

Metalllarning ishqor eritmalari bilan o'zaro ta'siri.

Metalllarni ishqorlar bilan oksidlash mumkin emas. Bu ishqoriy metallarning kuchli qaytaruvchi moddalar ekanligi bilan bog'liq. Shuning uchun ularning ionlari eng zaif oksidlovchi moddalar bo'lib, suvli eritmalarda oksidlovchi xususiyatni ko'rsatmaydi. Biroq, gidroksidi mavjud bo'lganda, suvning oksidlovchi ta'siri ular yo'qligidan ko'ra ko'proq darajada namoyon bo'ladi. Shu tufayli ishqoriy eritmalarda metallar suv bilan oksidlanib gidroksid va vodorod hosil qiladi. Agar oksid va gidroksid amfoter birikmalar bo'lsa, ular ishqoriy eritmada eriydi. Natijada, toza suvda passiv bo'lgan metallar ishqor eritmalari bilan kuchli o'zaro ta'sir qiladi.

10-jadval

Metalllarning ishqor eritmalari bilan o'zaro ta'siri

Eritma jarayoni ikki bosqichda taqdim etiladi: metallning suv bilan oksidlanishi va gidroksidning erishi:

Zn + 2HOH \u003d Zn (OH) 2 ↓ + H 2;

Zn (OH) 2 ↓ + 2NaOH \u003d Na 2.

Birinchidan, shuni esda tutish kerakki, metallar odatda uch guruhga bo'lingan:

1) Faol metallar: Bu metallarga barcha ishqoriy metallar, ishqoriy tuproq metallari, shuningdek magniy va alyuminiy kiradi.

2) O'rtacha faollikdagi metallar: bularga faollik qatoridagi alyuminiy va vodorod o'rtasida joylashgan metallar kiradi.

3) Faol bo'lmagan metallar: vodorodning o'ng tomonida faollik qatorida joylashgan metallar.

Avvalo, siz past faol metallar (ya'ni vodoroddan keyin joylashgan) hech qanday sharoitda suv bilan reaksiyaga kirishmasligini yodda tutishingiz kerak.

Ishqoriy va ishqoriy tuproq metallari har qanday sharoitda (hatto normal haroratda va sovuqda ham) suv bilan reaksiyaga kirishadi, reaksiya esa vodorodning evolyutsiyasi va metall gidroksidi hosil bo'lishi bilan kechadi. Masalan:

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

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

Magniy, himoya oksidi plyonkasi bilan qoplanganligi sababli, faqat qaynatilganda suv bilan reaksiyaga kirishadi. Suvda qizdirilganda MgO dan tashkil topgan oksid plyonkasi yo'q qilinadi va uning ostidagi magniy suv bilan reaksiyaga kirisha boshlaydi. Bunday holda, reaktsiya vodorodning evolyutsiyasi va metall gidroksidi hosil bo'lishi bilan birga keladi, ammo magniyda erimaydi:

Mg + 2H 2 O \u003d Mg (OH) 2 ↓ + H 2

Alyuminiy, magniy kabi, himoya oksidi plyonkasi bilan qoplangan, ammo bu holda uni qaynatish orqali yo'q qilish mumkin emas. Uni olib tashlash uchun mexanik tozalash (qandaydir abraziv bilan) yoki uni gidroksidi, simob tuzlari yoki ammoniy tuzlari eritmalari bilan kimyoviy yo'q qilish kerak:

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

O'rtacha faollikdagi metallar suv bilan faqat o'ta qizib ketgan suv bug'i holatida bo'lganda reaksiyaga kirishadi. Bunday holda, metallning o'zi qizil-issiq haroratga (taxminan 600-800 ° S) qizdirilishi kerak. Faol metallardan farqli o'laroq, oraliq faollikdagi metallar suv bilan reaksiyaga kirishganda gidroksidlar o'rniga metall oksidlarini hosil qiladi. Bu holda qaytarilish mahsuloti vodorod hisoblanadi:

Zn + H 2 O \u003d ZnO + H 2

3Fe + 4H 2 O = Fe 3 O 4 + 4H 2 yoki

Fe + H 2 O \u003d FeO + H 2 (isitish darajasiga qarab)