Στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων του DI Mendeleev, τα μέταλλα βρίσκονται στην κάτω αριστερή γωνία της διαγωνίου B – At.
Η κατηγορία των μετάλλων σχηματίζεται από τα στοιχεία μικρό-οικογένειες (εκτός από Η και Μη), Π-στοιχεία των κύριων υποομάδων III (εκτός B), IV (Ge, Sn, Pb), V (Sb, Bi) και VI (Po), όλα ρε- και φά-στοιχεία. Τα στοιχεία που βρίσκονται κοντά στη διαγώνιο (Be, Al, Ti, Ge) έχουν διπλό χαρακτήρα. Τα μέταλλα στον περιοδικό πίνακα στοιχείων αποτελούν την πλειοψηφία (Από τα 109 στοιχεία, μόνο τα 22 είναι αμέταλλα).
Στο εξωτερικό ηλεκτρονικό επίπεδο υπάρχουν 1,2 ή 3 ηλεκτρόνια ασθενώς συνδεδεμένα με τον πυρήνα.
11 Na +11))) 20 Ca +20))))) 13 Al +13)))
2 8 1 2 8 8 2 2 8 3
1s 2 2s 2 2s 6 3s 1 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 3
Στα μέταλλα, ο δεσμός είναι ένα μέταλλο και ένα μεταλλικό κρυσταλλικό πλέγμα, το οποίο εξηγεί τις φυσικές ιδιότητες των μετάλλων.
Για τις κύριες υποομάδες: όσο πιο αριστερά και χαμηλότερα είναι το μέταλλο, τόσο περισσότερη χημική δραστηριότητα παρουσιάζει. Σε περιόδους, οι μεταλλικές ιδιότητες μειώνονται και σε ομάδες αυξάνονται (με αύξηση του σειριακού αριθμού), αφού η ακτίνα του ατόμου αλλάζει.
Τα μέταλλα μοιράζονται γενικές φυσικές ιδιότητες:
1) σκληρότητα? 2) ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα. 3) αδιαφάνεια? 4) μεταλλική λάμψη?
5) ελατότητα ή πλαστικότητα (η εξήγηση είναι ένα μεταλλικό κρυσταλλικό πλέγμα).
Χημικές ιδιότητες: , n= 1,2,3. (τα μέταλλα είναι πάντα αναγωγικοί παράγοντες)
Εγώ ... Με απλές ουσίες:
1) με οξυγόνο:
α) 2Ca + O 2 → 2CaO β) 2Mg + O 2 2MgO γ) Au + O 2 ↛
in-l ok-l πολλά μέταλλα καλύπτονται με μια λεπτή μεμβράνη που εμποδίζει την περαιτέρω οξείδωση.
2) με αλογόνα:
α) 2Na + Cl 2 → 2NaCl β) 2Fe + 3Cl2 FeCl3
3) με γκρι: Fe + S → FeS
II. Με σύνθετες ουσίες (μια σειρά μεταλλικής δραστηριότητας):
1) με νερό:
α) (για μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών) 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2
β) μέταλλα μέσης δραστικότητας Mg + H 2 O MgO + H 2
γ) στα δεξιά του υδρογόνου Au + H 2 O ↛
2) με όξινα διαλύματαεκτός από το HNO 3
α) Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 β) Cu + HCl ↛
3) με άλατα: Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu
Εφαρμογή:
1) στην καθημερινή ζωή - πιάτα, οικιακές συσκευές. 2) στην τεχνολογία, στη βιομηχανία.
3) σε αεροσκάφη και πυραύλους. 4) στην ιατρική κ.λπ.
Αριθμός εισιτηρίου 9 (2)
Φαινόλη, δομή, ιδιότητες, παραγωγή και εφαρμογή της.
ΦαινόληΕίναι ένα παράγωγο βενζολίου στο οποίο ένα άτομο υδρογόνου αντικαθίσταται από μια ομάδα ΟΗ.
Αμοιβαία επιρροή του δακτυλίου βενζολίου και των ομάδων ΟΗ:
1) Η ρίζα C 6 H 5 έχει την ιδιότητα να έλκει τα ηλεκτρόνια του ατόμου οξυγόνου ΟΗ - ομάδες, κάνοντας τον δεσμό O – H πιο πολικό και το άτομο υδρογόνου πιο ευκίνητο.
2) Ω - η ομάδα δίνει μεγάλη κινητικότητα στα άτομα υδρογόνου στις θέσεις 2,4,6 του βενζολικού δακτυλίου.
Αυτή η αλληλεπίδραση καθορίζει τις ιδιότητες της φαινόλης.
Η φαινόλη είναι μια άχρωμη, κρυσταλλική ουσία με χαρακτηριστική νοσοκομειακή οσμή.
Σημείο τήξης 40,9 ℃, ευδιάλυτο σε ζεστό νερό (καρβολικό οξύ).
Η φαινόλη είναι δηλητηριώδης!
Χημικές ιδιότητες:
1) Διασπάται σε ιόντα στο νερό:
2) Παρουσιάζει ασθενείς όξινες ιδιότητες, αντιδρά με μέταλλα:
2C 6 H 5 OH + 2Na → 2C 6 H 5 ONa + H 2
φαινολικό νάτριο
3) Αντιδρά με αλκάλια:
C 6 H 5 OH + NaOH → C 6 H 5 ONa + H 2 O (σε αντίθεση με τις αλκοόλες)
4) Αντιδράσεις υποκατάστασης:
Βιομηχανική φαινόλη παίρνωσύμφωνα με το σχέδιο:
1) 2)
Φαινόλη ισχύουνγια παραγωγή:
1) πολυμερή και πλαστικά με βάση αυτά, βαφές.
2) φάρμακα?
3) εκρηκτικά. Ένα διάλυμα υδρογόνου φαινόλης χρησιμοποιείται ως απολυμαντικό.
Αριθμός εισιτηρίου 10 (1)
1. Ποια χαρακτηριστικά της δομής των ατόμων μετάλλου καθορίζουν τις αναγωγικές τους ιδιότητες;
Οι αναγωγικές ιδιότητες των μετάλλων καθορίζονται από την ικανότητα δωρεάς ηλεκτρονίων στο εξωτερικό στρώμα. Όσο πιο εύκολα ένα άτομο δίνει ηλεκτρόνια στην εξωτερική στιβάδα, τόσο πιο ισχυρός είναι ένας αναγωγικός παράγοντας.
2. Ονομάστε ένα χημικό στοιχείο που σχηματίζει μια απλή ουσία - το πιο ενεργό μέταλλο. Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.
Το πιο ενεργό μέταλλο είναι το φράγκιο (Fr).
Το φράγκιο είναι το πιο εύκολο να δωρίσει ένα ηλεκτρόνιο στο εξωτερικό στρώμα. Έχει τη μεγαλύτερη ατομική ακτίνα, επομένως η ενέργεια αλληλεπίδρασης του ατομικού πυρήνα με το εξωτερικό κέλυφος ηλεκτρονίων είναι μικρή.
3. Πώς η δήλωση ότι τα μέταλλα παρουσιάζουν μόνο αναγωγικές ιδιότητες και, ως εκ τούτου, οξειδώνονται, είναι συνεπής με μια διαδικασία που μπορεί να αντικατοπτριστεί χρησιμοποιώντας την εξίσωση: Ονομάστε αυτή τη διαδικασία. Σε ποιες μορφές ύπαρξης χημικού στοιχείου εμφανίζεται ο χαλκός; Για ποια μορφή ύπαρξης χημικών στοιχείων ισχύει η παραπάνω δήλωση;
Τα μέταλλα παρουσιάζουν αναγωγικές ιδιότητες σε κατάσταση μηδενικής οξείδωσης, δηλ. το ίδιο το μέταλλο μπορεί να είναι μόνο αναγωγικός παράγοντας. Αυτή η διαδικασία είναι ένα παράδειγμα οξείδωσης Cu2 + σε Cu0. Σε αυτό το παράδειγμα, ο χαλκός δρα ως κατιόν.
Εισαγωγή
Τα μέταλλα είναι απλές ουσίες με χαρακτηριστικές ιδιότητες υπό κανονικές συνθήκες: υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και θερμική αγωγιμότητα, ικανότητα να αντανακλούν καλά το φως (που καθορίζει τη λάμψη και την αδιαφάνειά τους), την ικανότητα να παίρνουν το επιθυμητό σχήμα υπό την επίδραση εξωτερικών δυνάμεων (πλαστικότητα). Υπάρχει ένας άλλος ορισμός των μετάλλων - αυτά είναι χημικά στοιχεία που χαρακτηρίζονται από την ικανότητα δωρεάς εξωτερικών ηλεκτρονίων (σθένους).
Από όλα τα γνωστά χημικά στοιχεία, περίπου τα 90 είναι μέταλλα. Οι περισσότερες ανόργανες ενώσεις είναι ενώσεις μετάλλων.
Υπάρχουν διάφοροι τύποι ταξινόμησης μετάλλων. Η πιο ξεκάθαρη είναι η ταξινόμηση των μετάλλων σύμφωνα με τη θέση τους στον περιοδικό πίνακα χημικών στοιχείων - χημική ταξινόμηση.
Εάν, στη "μακριά" έκδοση του περιοδικού πίνακα, σχεδιάσετε μια ευθεία γραμμή μέσω των στοιχείων βόριο και αστατίνη, τότε τα μέταλλα θα βρίσκονται στα αριστερά αυτής της γραμμής και τα μη μέταλλα στα δεξιά της.
Από την άποψη της δομής του ατόμου, τα μέταλλα υποδιαιρούνται σε αμετάβατα και μεταβατικά. Τα μη μεταβατικά μέταλλα βρίσκονται στις κύριες υποομάδες του περιοδικού συστήματος και χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι τα άτομά τους γεμίζουν διαδοχικά με ηλεκτρονικά επίπεδα s και p. Τα μεταβατικά μέταλλα περιλαμβάνουν 22 στοιχεία των κύριων υποομάδων α: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb , Bi, Po.
Τα μεταβατικά μέταλλα βρίσκονται σε πλευρικές υποομάδες και χαρακτηρίζονται από πλήρωση d - ή f - ηλεκτρονικών επιπέδων. Τα d-στοιχεία περιλαμβάνουν 37 μέταλλα των πλευρικών υποομάδων b: Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Sc, Y, La, Ac, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo , W, Sg, Mn, Tc, Re, Bh, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Hs, Mt.
Το στοιχείο f περιλαμβάνει 14 λανθανίδες (Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, D y, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) και 14 ακτινίδες (Th, Pa, U, Np, Pu , Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, Όχι, Lr).
Μεταξύ των μετάλλων μετάπτωσης, υπάρχουν επίσης μέταλλα σπανίων γαιών (Sc, Y, La και λανθανοειδή), μέταλλα πλατίνας (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt), διουρανικά μέταλλα (N p και στοιχεία με μεγαλύτερη ατομική μάζα) .
Εκτός από το χημικό, υπάρχει επίσης, αν και όχι γενικά αποδεκτή, αλλά από καιρό καθιερωμένη τεχνική ταξινόμηση των μετάλλων. Δεν είναι τόσο λογικό όσο ένα χημικό - βασίζεται σε ένα ή άλλο πρακτικά σημαντικό χαρακτηριστικό ενός μετάλλου. Ο σίδηρος και τα κράματα που βασίζονται σε αυτόν ταξινομούνται ως σιδηρούχα μέταλλα, όλα τα άλλα μέταλλα ταξινομούνται ως μη σιδηρούχα. Διάκριση μεταξύ ελαφρών (Li, Be, Mg, Ti, κ.λπ.) και βαρέων μετάλλων (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Hg, Sn, Pb, κ.λπ.), καθώς και ομάδες πυρίμαχων ( Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, R e), πολύτιμα (Ag, Au, μέταλλα πλατίνας) και ραδιενεργά (U, Th, N p, Pu, κ.λπ.) μέταλλα. Στη γεωχημεία διακρίνονται επίσης διάσπαρτα (Ga, Ge, Hf, Re κ.λπ.) και σπάνια (Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Re κ.λπ.) μέταλλα. Όπως μπορείτε να δείτε, δεν υπάρχουν ξεκάθαρα όρια μεταξύ των ομάδων.
Ιστορική αναφορά
Παρά το γεγονός ότι η ζωή της ανθρώπινης κοινωνίας χωρίς μέταλλα είναι αδύνατη, κανείς δεν γνωρίζει με βεβαιότητα πότε και πώς ένα άτομο άρχισε να τα χρησιμοποιεί για πρώτη φορά. Οι αρχαιότερες γραφές που έχουν φτάσει σε μας μιλούν για πρωτόγονα εργαστήρια στα οποία κατασκευάζονταν οσμή ή μέταλλο και κατασκευάζονταν προϊόντα από αυτό. Αυτό σημαίνει ότι ο άνθρωπος κατέκτησε τα μέταλλα νωρίτερα από τη γραφή. Σκάβοντας αρχαίους οικισμούς, οι αρχαιολόγοι βρίσκουν εργαλεία εργασίας και κυνηγιού που χρησιμοποιούσαν οι άνθρωποι σε εκείνες τις μακρινές εποχές - μαχαίρια, τσεκούρια, αιχμές βελών, βελόνες, αγκίστρια ψαριών και πολλά άλλα. Όσο παλαιότεροι ήταν οι οικισμοί, τόσο πιο τραχιά και πρωτόγονα ήταν τα προϊόντα των ανθρώπινων χεριών. Τα πιο αρχαία μεταλλικά προϊόντα βρέθηκαν κατά τις ανασκαφές οικισμών που υπήρχαν πριν από περίπου 8 χιλιάδες χρόνια. Αυτά ήταν κυρίως κοσμήματα από χρυσό και ασήμι και αιχμές βελών και δοράτων από χαλκό.
Η ελληνική λέξη "metallon" ήταν αρχικά η αρχή του ορυχείου, ορυχεία, εξ ου και ο όρος "μέταλλο" προήλθε. Στην αρχαιότητα, πίστευαν ότι υπάρχουν μόνο 7 μέταλλα: χρυσός, ασήμι, χαλκός, κασσίτερος, μόλυβδος, σίδηρος και υδράργυρος. Αυτός ο αριθμός συσχετίστηκε με τον αριθμό των τότε γνωστών πλανητών - Ήλιος (χρυσός), Σελήνη (ασήμι), Αφροδίτη (χαλκός), Δίας (κασσίτερος), Κρόνος (μόλυβδος), Άρης (σίδηρος), Ερμής (υδράργυρος) (βλ. εικόνα)... Σύμφωνα με τις αλχημικές έννοιες, τα μέταλλα προέρχονται από τα έγκατα της γης υπό την επίδραση των ακτίνων των πλανητών και σταδιακά βελτιώθηκαν, μετατρέποντας σε χρυσό.
Ο άνθρωπος κατέκτησε για πρώτη φορά εγγενή μέταλλα - χρυσό, ασήμι, υδράργυρο. Το πρώτο τεχνητά ληφθέν μέταλλο ήταν ο χαλκός, τότε ήταν δυνατό να κυριαρχήσει η παραγωγή ενός κράματος χαλκού με άλμη - μπρούτζο και μόνο αργότερα - σίδηρο. Το 1556 εκδόθηκε στη Γερμανία ένα βιβλίο του γερμανού μεταλλουργού G. Agricola «Περί εξόρυξης και μεταλλουργίας» - ο πρώτος λεπτομερής οδηγός για την παραγωγή μετάλλων που έφτασε σε εμάς. Είναι αλήθεια ότι εκείνη την εποχή, ο μόλυβδος, ο κασσίτερος και το βισμούθιο θεωρούνταν ακόμα ποικιλίες του ίδιου μετάλλου. Το 1789, ο Γάλλος χημικός A. Lavoisier, στο εγχειρίδιό του για τη χημεία, έδωσε μια λίστα με απλές ουσίες, που περιελάμβανε όλα τα τότε γνωστά μέταλλα - αντιμόνιο, άργυρο, βισμούθιο, κοβάλτιο, κασσίτερο, σίδηρο, μαγγάνιο, νικέλιο, χρυσό, pl. -tinu, μόλυβδος, βολφράμιο και ψευδάργυρος. Με την ανάπτυξη μεθόδων χημικής έρευνας, ο αριθμός των γνωστών μετάλλων άρχισε να αυξάνεται ραγδαία. Τον 18ο αιώνα. Ανακαλύφθηκαν 14 μέταλλα, τον 19ο αιώνα. - 38, τον 20ο αιώνα. - 25 μέταλλα. Στο πρώτο μισό του 19ου αι. ανακαλύφθηκαν δορυφόροι πλατίνας, ελήφθησαν μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών με ηλεκτρόλυση. Στα μέσα του αιώνα, το καίσιο, το ρουβίδιο, το θάλλιο και το ίνδιο ανακαλύφθηκαν με φασματική ανάλυση. Η ύπαρξη μετάλλων που προέβλεψε ο D.I.Mendeleev με βάση τον περιοδικό νόμο του (αυτά είναι το γάλλιο, το σκάνδιο και το γερμάνιο) επιβεβαιώθηκε έξοχα. Η ανακάλυψη της ραδιενέργειας στα τέλη του 19ου αιώνα. συνεπαγόταν την αναζήτηση ραδιενεργών μετάλλων. Τέλος, με τη μέθοδο των πυρηνικών μετασχηματισμών στα μέσα του 20ου αιώνα. Ελήφθησαν ραδιενεργά μέταλλα που δεν υπάρχουν στη φύση, ιδιαίτερα υπερουρανικά στοιχεία.
Φυσικές και χημικές ιδιότητες των μετάλλων.
Όλα τα μέταλλα είναι στερεά (εκτός από τον υδράργυρο, ο οποίος είναι υγρός υπό κανονικές συνθήκες), διαφέρουν από τα μη μέταλλα σε έναν ειδικό τύπο δεσμού (μεταλλικός δεσμός). Τα ηλεκτρόνια σθένους συνδέονται ασθενώς με ένα συγκεκριμένο άτομο και μέσα σε κάθε μέταλλο υπάρχει ένα λεγόμενο αέριο ηλεκτρονίων. Τα περισσότερα μέταλλα έχουν κρυσταλλική δομή και το μέταλλο μπορεί να θεωρηθεί ως ένα «άκαμπτο» κρυσταλλικό πλέγμα θετικών ιόντων (κατιόντα). Αυτά τα ηλεκτρόνια μπορούν περισσότερο ή λιγότερο να κινούνται γύρω από το μέταλλο. Αντισταθμίζουν τις απωστικές δυνάμεις μεταξύ των κατιόντων και, έτσι, τα δεσμεύουν σε ένα συμπαγές σώμα.
Όλα τα μέταλλα έχουν υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα (δηλαδή είναι αγωγοί, σε αντίθεση με τα μη μεταλλικά διηλεκτρικά), ειδικά ο χαλκός, ο άργυρος, ο χρυσός, ο υδράργυρος και το αλουμίνιο. η θερμική αγωγιμότητα των μετάλλων είναι επίσης υψηλή. Ξεχωριστό χαρακτηριστικό πολλών μετάλλων είναι η ολκιμότητα τους (ελαττότητα), με αποτέλεσμα να μπορούν να τυλιχτούν σε λεπτά φύλλα (αλουμινόχαρτο) και να τραβήξουν σε σύρμα (κασσίτερος, αλουμίνιο κ.λπ.), ωστόσο υπάρχουν και αρκετά εύθραυστα μέταλλα (ψευδάργυρος, αντιμόνιο, βισμούθιο).
Στη βιομηχανία, δεν χρησιμοποιούνται συχνά καθαρά μέταλλα, αλλά τα μείγματά τους, που ονομάζονται κράματα. Σε ένα κράμα, οι ιδιότητες ενός συστατικού συνήθως συμπληρώνουν τις ιδιότητες του άλλου. Έτσι, ο χαλκός έχει χαμηλή σκληρότητα και είναι ελάχιστα χρήσιμος για την κατασκευή εξαρτημάτων μηχανών, ενώ τα κράματα χαλκού-ψευδάργυρου, που ονομάζονται ορείχαλκος, είναι ήδη αρκετά σκληρά και χρησιμοποιούνται ευρέως στη μηχανολογία. Το αλουμίνιο έχει καλή ολκιμότητα και επαρκή ελαφρότητα (χαμηλή πυκνότητα), αλλά πολύ μαλακό. Στη βάση του, παρασκευάζεται κράμα ayuralumin (duralumin) που περιέχει χαλκό, μαγνήσιο και μαγγάνιο. Το Duralumin, χωρίς να χάνει τις ιδιότητες του αλουμινίου του, αποκτά υψηλή σκληρότητα και ως εκ τούτου χρησιμοποιείται στην τεχνολογία της αεροπορίας. Τα κράματα σιδήρου με άνθρακα (και πρόσθετα άλλων μετάλλων) είναι γνωστά από χυτοσίδηρο και χάλυβα.
Η πυκνότητα των μετάλλων ποικίλλει πολύ: για το λίθιο είναι σχεδόν το μισό από αυτό του νερού (0,53 g / cm) και για το όσμιο είναι περισσότερο από 20 φορές υψηλότερο (22,61 g / cm 3). Τα μέταλλα διαφέρουν επίσης ως προς τη σκληρότητα. Τα πιο μαλακά - αλκαλικά μέταλλα, κόβονται εύκολα με ένα μαχαίρι. το πιο σκληρό μέταλλο - το χρώμιο - κόβει το γυαλί. Η διαφορά στις θερμοκρασίες τήξης των μετάλλων είναι μεγάλη: ο υδράργυρος είναι υγρό υπό κανονικές συνθήκες, το καίσιο και το γάλλιο τήκονται στη θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος και το πιο πυρίμαχο μέταλλο, το βολφράμιο, έχει σημείο τήξης 3380 ° C. Τα μέταλλα, η θερμοκρασία τήξης των οποίων είναι υψηλότερη από 1000 ° C, αναφέρονται ως πυρίμαχα μέταλλα, κάτω από - έως χαμηλής τήξης. Σε υψηλές θερμοκρασίες, τα μέταλλα είναι ικανά να εκπέμπουν ηλεκτρόνια, τα οποία χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρονικά και στις θερμοηλεκτρικές γεννήτριες για την άμεση μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Ο σίδηρος, το κοβάλτιο, το νικέλιο και το γαδολίνιο, αφού τα τοποθετήσουν σε μαγνητικό πεδίο, είναι σε θέση να διατηρούν συνεχώς μια κατάσταση μαγνήτισης.
Τα μέταλλα έχουν επίσης κάποιες χημικές ιδιότητες. Τα άτομα μετάλλου δωρίζουν σχετικά εύκολα ηλεκτρόνια σθένους και μετατρέπονται σε θετικά φορτισμένα ιόντα. Επομένως, τα μέταλλα είναι αναγωγικοί παράγοντες. Αυτή, μάλιστα, είναι η κύρια και γενικότερη χημική τους ιδιότητα.
Προφανώς, τα μέταλλα ως αναγωγικοί παράγοντες θα εισέλθουν σε αντιδράσεις με διάφορα οξειδωτικά μέσα, μεταξύ των οποίων μπορεί να υπάρχουν απλές ουσίες, οξέα, άλατα λιγότερο ενεργών μετάλλων και κάποιες άλλες ενώσεις. Οι ενώσεις μετάλλων με αλογόνα ονομάζονται αλογονίδια, με θείο - θειούχα, με άζωτο - νιτρίδια, με φώσφορο - φωσφίδια, με άνθρακα - καρβίδια, με πυρίτιο - πυριτικά, με βόριο - βορίδια, με υδρογόνο - υδρίδια κ.λπ. Πολλές από αυτές τις ενώσεις έχουν βρει σημαντικές εφαρμογές στη νέα τεχνολογία. Για παράδειγμα, τα μεταλλικά βορίδια χρησιμοποιούνται στη ραδιοηλεκτρονική, καθώς και στην πυρηνική τεχνολογία ως υλικά για τη ρύθμιση της ακτινοβολίας νετρονίων και την προστασία από αυτήν.
Κάτω από τη δράση συμπυκνωμένων οξειδωτικών οξέων, σχηματίζεται επίσης ένα σταθερό φιλμ οξειδίου σε ορισμένα μέταλλα. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται παθητικοποίηση. Έτσι, στο συμπυκνωμένο θειικό οξύ τέτοια μέταλλα όπως Be, Bi, Co, Fe, Mg και Nb παθητικοποιούνται (και δεν αντιδρούν με αυτό), και στο συμπυκνωμένο νιτρικό οξύ - μέταλλα Al, Be, Bi, Co, Cr, Fe , Nb, Ni, Pb, Th και U.
Όσο πιο αριστερά βρίσκεται το μέταλλο σε αυτή τη σειρά, τόσο περισσότερες αναγωγικές ιδιότητες έχει, δηλαδή οξειδώνεται πιο εύκολα και περνά με τη μορφή κατιόντος σε διάλυμα, αλλά είναι πιο δύσκολο να ανακτηθεί από ένα κατιόν σε ένα ελεύθερο κράτος.
Ένα αμέταλλο, το υδρογόνο, τοποθετείται σε μια σειρά τάσεων, καθώς αυτό καθιστά δυνατό να προσδιοριστεί εάν ένα δεδομένο μέταλλο θα αντιδράσει με οξέα - μη οξειδωτικά μέσα σε ένα υδατικό διάλυμα (ακριβέστερα, θα οξειδωθεί από κατιόντα υδρογόνου H +). Για παράδειγμα, ο ψευδάργυρος αντιδρά με το υδροχλωρικό οξύ, αφού στη σειρά των τάσεων στέκεται προς τα αριστερά (μέχρι) το υδρογόνο. Αντίθετα, ο άργυρος δεν μεταφέρεται στο διάλυμα από το υδροχλωρικό οξύ, αφού βρίσκεται στη σειρά των τάσεων δεξιά (μετά) του υδρογόνου. Τα μέταλλα συμπεριφέρονται παρόμοια στο αραιό θειικό οξύ. Τα μέταλλα στη σειρά τάσεων μετά το υδρογόνο ονομάζονται ευγενή μέταλλα (Ag, Pt, Au, κ.λπ.)
Περιοδικός ΣύστημαΔ. Ι. Μεντελέεφυποδιαιρείται σε ... περίοδο (εκτός της πρώτης) αρχίζει αλκαλικό μέταλλοκαι τελειώνει με ένα ευγενές αέριο. Στοιχεία 2...
Περιοδικός Σύστημαστοιχεία Μεντελέεφ
Περίληψη >> ΧημείαII. Περιοδικόςνόμος και Περιοδικός Σύστημαχημικά στοιχεία Ανακάλυψη Δ.Ι. Μεντελέεφ ΠεριοδικόςΝομική Δομή Περιοδικός συστήματαα) ... είναι ένα μη μέταλλο και το βισμούθιο είναι μέταλλο). V Περιοδικός το σύστηματυπικός μέταλλαβρίσκονται στον όμιλο IA (Li ...
Περιοδικός D.I. Μεντελέεφ (2)
Βιογραφία >> ΒιολογίαΣυνδέσεις. Αυτό το καθόρισε μέταλλααντιστοιχούν σε βασικά οξείδια και βάσεις, ... και υδροξείδια σε ορισμένα μέταλλαπροκαλούσε σύγχυση. Η ταξινόμηση ήταν ... άτομα χημικών στοιχείων σε Περιοδικός το σύστημα DI. Μεντελέεφαλλάζει μονότονα, επομένως...
Περιοδικός Σύστημακαι τη σημασία της στην ανάπτυξη της χημείας από τον D.I. Μεντελέεφ
Περίληψη >> ΧημείαΟι περίοδοι αναφέρονται σε στοιχεία s (αλκαλική και αλκαλική γη μέταλλα), που αποτελούν τις υποομάδες Ia- και IIa (επισήμανε ... την επιστημονική βάση της διδασκαλίας της χημείας. Συμπέρασμα Περιοδικός ΣύστημαΔ. Ι. Μεντελέεφέγινε το πιο σημαντικό ορόσημο στην ανάπτυξη της ατομικής ...
Εισαγωγή
Τα μέταλλα είναι απλές ουσίες με χαρακτηριστικές ιδιότητες υπό κανονικές συνθήκες: υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και θερμική αγωγιμότητα, ικανότητα να αντανακλούν καλά το φως (που καθορίζει τη λάμψη και την αδιαφάνειά τους), την ικανότητα να παίρνουν το επιθυμητό σχήμα υπό την επίδραση εξωτερικών δυνάμεων (πλαστικότητα). Υπάρχει ένας άλλος ορισμός των μετάλλων - αυτά είναι χημικά στοιχεία που χαρακτηρίζονται από την ικανότητα δωρεάς εξωτερικών ηλεκτρονίων (σθένους).
Από όλα τα γνωστά χημικά στοιχεία, περίπου τα 90 είναι μέταλλα. Οι περισσότερες ανόργανες ενώσεις είναι ενώσεις μετάλλων.
Υπάρχουν διάφοροι τύποι ταξινόμησης μετάλλων. Η πιο ξεκάθαρη είναι η ταξινόμηση των μετάλλων σύμφωνα με τη θέση τους στον περιοδικό πίνακα χημικών στοιχείων - χημική ταξινόμηση.
Εάν, στη "μακριά" έκδοση του περιοδικού πίνακα, σχεδιάσετε μια ευθεία γραμμή μέσω των στοιχείων βόριο και αστατίνη, τότε τα μέταλλα θα βρίσκονται στα αριστερά αυτής της γραμμής και τα αμέταλλα στα δεξιά αυτής.
Από την άποψη της ατομικής δομής, τα μέταλλα υποδιαιρούνται σε μεταβατικά και μεταβατικά. Τα μη μεταβατικά μέταλλα εντοπίζονται στις κύριες υποομάδες του περιοδικού συστήματος και χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι στα άτομα τους υπάρχει διαδοχική πλήρωση των ηλεκτρονικών επιπέδων s και p. Τα μεταβατικά μέταλλα περιλαμβάνουν 22 στοιχεία των κύριων υποομάδων α: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb , Bi, Po.
Τα μεταβατικά μέταλλα βρίσκονται σε πλευρικές υποομάδες και χαρακτηρίζονται από την πλήρωση d - ή f-ηλεκτρονικών επιπέδων. Τα στοιχεία d περιλαμβάνουν 37 μέταλλα των πλευρικών υποομάδων b: Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Sc, Y, La, Ac, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo , W, Sg, Mn, Tc, Re, Bh, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Hs, Mt.
Τα στοιχεία f περιλαμβάνουν 14 λανθανίδες (Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Du, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) και 14 ακτινίδες (Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, Όχι, Lr).
Μεταξύ των μετάλλων μετάπτωσης, υπάρχουν επίσης μέταλλα σπανίων γαιών (Sc, Y, La και λανθανίδες), μέταλλα πλατίνας (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt), διουρανικά μέταλλα (Np και στοιχεία με μεγαλύτερη ατομική μάζα).
Εκτός από το χημικό, υπάρχει επίσης, αν και όχι γενικά αποδεκτή, αλλά από καιρό καθιερωμένη τεχνική ταξινόμηση των μετάλλων. Δεν είναι τόσο λογικό όσο ένα χημικό - βασίζεται σε ένα ή άλλο πρακτικά σημαντικό χαρακτηριστικό ενός μετάλλου. Ο σίδηρος και τα κράματα που βασίζονται σε αυτόν ταξινομούνται ως σιδηρούχα μέταλλα, όλα τα άλλα μέταλλα ταξινομούνται ως μη σιδηρούχα. Διάκριση μεταξύ ελαφρών (Li, Be, Mg, Ti, κ.λπ.) και βαρέων μετάλλων (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Hg, Sn, Pb, κ.λπ.), καθώς και ομάδες πυρίμαχων ( Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Re), πολύτιμα (Ag, Au, μέταλλα πλατίνας) και ραδιενεργά (U, Th, Np, Ru, κ.λπ.) μέταλλα. Στη γεωχημεία διακρίνονται επίσης διάσπαρτα (Ga, Ge, Hf, Re κ.λπ.) και σπάνια (Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Re κ.λπ.) μέταλλα. Όπως μπορείτε να δείτε, δεν υπάρχουν ξεκάθαρα όρια μεταξύ των ομάδων.
Ιστορική αναφορά
Παρά το γεγονός ότι η ζωή της ανθρώπινης κοινωνίας χωρίς μέταλλα είναι αδύνατη, κανείς δεν γνωρίζει με βεβαιότητα πότε και πώς ένα άτομο άρχισε να τα χρησιμοποιεί για πρώτη φορά. Οι αρχαιότερες γραφές που έχουν φτάσει σε μας λένε για πρωτόγονα εργαστήρια στα οποία έλιωναν μέταλλο και κατασκευάζονταν προϊόντα από αυτό. Αυτό σημαίνει ότι ο άνθρωπος κατέκτησε τα μέταλλα νωρίτερα από τη γραφή. Σκάβοντας αρχαίους οικισμούς, οι αρχαιολόγοι βρίσκουν εργαλεία εργασίας και κυνηγιού που χρησιμοποιούσαν οι άνθρωποι σε εκείνες τις μακρινές εποχές - μαχαίρια, τσεκούρια, αιχμές βελών, βελόνες, αγκίστρια ψαριών και πολλά άλλα. Όσο πιο αρχαίοι ήταν οι οικισμοί, τόσο πιο χοντροκομμένα και πρωτόγονα ήταν τα προϊόντα των ανθρώπινων χεριών. Τα πιο αρχαία μεταλλικά προϊόντα βρέθηκαν κατά τις ανασκαφές οικισμών που υπήρχαν πριν από περίπου 8 χιλιάδες χρόνια. Αυτά ήταν κυρίως κοσμήματα από χρυσό και ασήμι και αιχμές βελών και δοράτων από χαλκό.
Η ελληνική λέξη "metallon" αρχικά σήμαινε ορυχεία, ορυχεία, εξ ου και ο όρος "μέταλλο" προήλθε. Στην αρχαιότητα, πίστευαν ότι υπήρχαν μόνο 7 μέταλλα: χρυσός, ασήμι, χαλκός, κασσίτερος, μόλυβδος, σίδηρος και υδράργυρος. Αυτός ο αριθμός συσχετίστηκε με τον αριθμό των τότε γνωστών πλανητών - Ήλιος (χρυσός), Σελήνη (ασήμι), Αφροδίτη (χαλκός), Δίας (κασσίτερος), Κρόνος (μόλυβδος), Άρης (σίδηρος), Ερμής (υδράργυρος) (βλ. εικόνα ). Σύμφωνα με αλχημικές έννοιες, τα μέταλλα προέρχονται από τα έγκατα της γης υπό την επίδραση των ακτίνων των πλανητών και σταδιακά βελτιώθηκαν, μετατρέποντας σε χρυσό.
Ο άνθρωπος κατέκτησε για πρώτη φορά εγγενή μέταλλα - χρυσό, ασήμι, υδράργυρο. Το πρώτο τεχνητά ληφθέν μέταλλο ήταν ο χαλκός, τότε ήταν δυνατό να κυριαρχήσει η παραγωγή ενός κράματος χαλκού με άλμη - μπρούτζο και μόνο αργότερα - σίδηρο. Το 1556 εκδόθηκε στη Γερμανία ένα βιβλίο του γερμανού μεταλλουργού G. Agricola «Περί εξόρυξης και μεταλλουργίας» - ο πρώτος λεπτομερής οδηγός για την παραγωγή μετάλλων που έφτασε σε εμάς. Είναι αλήθεια ότι εκείνη την εποχή, ο μόλυβδος, ο κασσίτερος και το βισμούθιο θεωρούνταν ακόμα ποικιλίες του ίδιου μετάλλου. Το 1789, ο Γάλλος χημικός A. Lavoisier, στο εγχειρίδιό του για τη χημεία, έδωσε μια λίστα με απλές ουσίες, που περιελάμβανε όλα τα γνωστά τότε μέταλλα - αντιμόνιο, άργυρο, βισμούθιο, κοβάλτιο, κασσίτερο, σίδηρο, μαγγάνιο, νικέλιο, χρυσό, πλατίνα. , μόλυβδος, βολφράμιο και ψευδάργυρος. Με την ανάπτυξη μεθόδων χημικής έρευνας, ο αριθμός των γνωστών μετάλλων άρχισε να αυξάνεται ραγδαία. Τον 18ο αιώνα. Ανακαλύφθηκαν 14 μέταλλα, τον 19ο αιώνα. - 38, τον 20ο αιώνα. - 25 μέταλλα. Στο πρώτο μισό του 19ου αι. ανακαλύφθηκαν δορυφόροι πλατίνας, ελήφθησαν μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών με ηλεκτρόλυση. Στα μέσα του αιώνα, το καίσιο, το ρουβίδιο, το θάλλιο και το ίνδιο ανακαλύφθηκαν με φασματική ανάλυση. Η ύπαρξη μετάλλων που προέβλεψε ο D.I.Mendeleev με βάση τον περιοδικό νόμο του (αυτά είναι το γάλλιο, το σκάνδιο και το γερμάνιο) επιβεβαιώθηκε έξοχα. Η ανακάλυψη της ραδιενέργειας στα τέλη του 19ου αιώνα. συνεπαγόταν έρευνα για ραδιενεργά μέταλλα. Τέλος, με τη μέθοδο των πυρηνικών μετασχηματισμών στα μέσα του 20ου αιώνα. ελήφθησαν ραδιενεργά μέταλλα που δεν υπάρχουν στη φύση, ιδίως στοιχεία υπερουρανίου.
Φυσικές και χημικές ιδιότητες των μετάλλων.
Όλα τα μέταλλα είναι στερεά (εκτός από τον υδράργυρο, ο οποίος είναι υγρός υπό κανονικές συνθήκες), διαφέρουν από τα μη μέταλλα σε έναν ειδικό τύπο δεσμού (μεταλλικός δεσμός). Τα ηλεκτρόνια σθένους συνδέονται ασθενώς με ένα συγκεκριμένο άτομο και μέσα σε κάθε μέταλλο υπάρχει ένα λεγόμενο αέριο ηλεκτρονίων. Τα περισσότερα μέταλλα έχουν κρυσταλλική δομή και το μέταλλο μπορεί να θεωρηθεί ως ένα «άκαμπτο» κρυσταλλικό πλέγμα θετικών ιόντων (κατιόντα). Αυτά τα ηλεκτρόνια μπορούν περισσότερο ή λιγότερο να κινούνται γύρω από το μέταλλο. Αντισταθμίζουν τις απωστικές δυνάμεις μεταξύ των κατιόντων και, έτσι, τα δεσμεύουν σε ένα συμπαγές σώμα.
Όλα τα μέταλλα έχουν υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα (δηλαδή είναι αγωγοί, σε αντίθεση με τα μη μεταλλικά διηλεκτρικά), ειδικά ο χαλκός, ο άργυρος, ο χρυσός, ο υδράργυρος και το αλουμίνιο. η θερμική αγωγιμότητα των μετάλλων είναι επίσης υψηλή. Χαρακτηριστική ιδιότητα πολλών μετάλλων είναι η ολκιμότητα τους (ελατότητα), με αποτέλεσμα να μπορούν να τυλιχτούν σε λεπτά φύλλα (αλουμινόχαρτο) και να τραβήξουν σε σύρμα (κασσίτερος, αλουμίνιο κ.λπ.), ωστόσο υπάρχουν και αρκετά εύθραυστα μέταλλα (ψευδάργυρος, αντιμόνιο, βισμούθιο).
Στη βιομηχανία, δεν χρησιμοποιούνται συχνά καθαρά μέταλλα, αλλά τα μείγματά τους, που ονομάζονται κράματα. Σε ένα κράμα, οι ιδιότητες ενός συστατικού συνήθως συμπληρώνουν τις ιδιότητες του άλλου. Έτσι, ο χαλκός έχει χαμηλή σκληρότητα και είναι ελάχιστα χρήσιμος για την κατασκευή εξαρτημάτων μηχανών, ενώ τα κράματα χαλκού-ψευδάργυρου, που ονομάζονται ορείχαλκος, είναι ήδη αρκετά σκληρά και χρησιμοποιούνται ευρέως στη μηχανολογία. Το αλουμίνιο έχει καλή ολκιμότητα και επαρκή ελαφρότητα (χαμηλή πυκνότητα), αλλά πολύ μαλακό. Στη βάση του, παρασκευάζεται κράμα ayuralumin (duralumin) που περιέχει χαλκό, μαγνήσιο και μαγγάνιο. Το Duralumin, χωρίς να χάνει τις ιδιότητες του αλουμινίου του, αποκτά υψηλή σκληρότητα και ως εκ τούτου χρησιμοποιείται στην τεχνολογία της αεροπορίας. Τα κράματα σιδήρου με άνθρακα (και πρόσθετα άλλων μετάλλων) είναι γνωστά από χυτοσίδηρο και χάλυβα.
Η πυκνότητα των μετάλλων ποικίλλει πολύ: για το λίθιο είναι σχεδόν το μισό από αυτό του νερού (0,53 g / cm) και για το όσμιο είναι περισσότερο από 20 φορές υψηλότερο (22,61 g / cm 3). Τα μέταλλα διαφέρουν επίσης ως προς τη σκληρότητα. Τα πιο μαλακά - αλκαλικά μέταλλα, κόβονται εύκολα με ένα μαχαίρι. το πιο σκληρό μέταλλο - το χρώμιο - κόβει το γυαλί. Η διαφορά στις θερμοκρασίες τήξης των μετάλλων είναι μεγάλη: ο υδράργυρος είναι υγρό υπό κανονικές συνθήκες, το καίσιο και το γάλλιο τήκονται στη θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος και το πιο πυρίμαχο μέταλλο, το βολφράμιο, έχει σημείο τήξης 3380 ° C. Τα μέταλλα με σημείο τήξης πάνω από 1000 ° C αναφέρονται ως πυρίμαχα μέταλλα, κάτω - έως μέταλλα χαμηλής τήξης. Σε υψηλές θερμοκρασίες, τα μέταλλα είναι ικανά να εκπέμπουν ηλεκτρόνια, τα οποία χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρονικά και στις θερμοηλεκτρικές γεννήτριες για την άμεση μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Ο σίδηρος, το κοβάλτιο, το νικέλιο και το γαδολίνιο, αφού τα τοποθετήσουν σε μαγνητικό πεδίο, είναι σε θέση να διατηρούν συνεχώς μια κατάσταση μαγνήτισης.
Τα μέταλλα έχουν επίσης κάποιες χημικές ιδιότητες. Τα άτομα μετάλλου δωρίζουν σχετικά εύκολα ηλεκτρόνια σθένους και μετατρέπονται σε θετικά φορτισμένα ιόντα. Επομένως, τα μέταλλα είναι αναγωγικοί παράγοντες. Αυτή, μάλιστα, είναι η κύρια και γενικότερη χημική τους ιδιότητα.
Προφανώς, τα μέταλλα ως αναγωγικοί παράγοντες θα αντιδράσουν με διάφορα οξειδωτικά μέσα, μεταξύ των οποίων μπορεί να υπάρχουν απλές ουσίες, οξέα, άλατα λιγότερο ενεργών μετάλλων και κάποιες άλλες ενώσεις. Οι ενώσεις μετάλλων με αλογόνα ονομάζονται αλογονίδια, με θείο - θειούχα, με άζωτο - νιτρίδια, με φώσφορο - φωσφίδια, με άνθρακα - καρβίδια, με πυρίτιο - πυριτικά, με βόριο - βορίδια, με υδρογόνο - υδρίδια κ.λπ. Πολλές από αυτές τις ενώσεις βρήκε σημαντικές εφαρμογές στη νέα τεχνολογία. Για παράδειγμα, τα μεταλλικά βορίδια χρησιμοποιούνται στη ραδιοηλεκτρονική, καθώς και στην πυρηνική τεχνολογία ως υλικά για τη ρύθμιση της ακτινοβολίας νετρονίων και την προστασία από αυτήν.
Κάτω από τη δράση συμπυκνωμένων οξειδωτικών οξέων, σχηματίζεται επίσης ένα σταθερό φιλμ οξειδίου σε ορισμένα μέταλλα. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται παθητικοποίηση. Έτσι, στο συμπυκνωμένο θειικό οξύ τέτοια μέταλλα όπως Be, Bi, Co, Fe, Mg και Nb παθητικοποιούνται (και δεν αντιδρούν με αυτό), και στο συμπυκνωμένο νιτρικό οξύ - μέταλλα Al, Be, Bi, Co, Cr, Fe , Nb, Ni, Pb, Th και U.
Όσο πιο αριστερά βρίσκεται το μέταλλο σε αυτή τη σειρά, τόσο περισσότερες αναγωγικές ιδιότητες έχει, δηλαδή οξειδώνεται πιο εύκολα και περνά με τη μορφή κατιόντος σε διάλυμα, αλλά είναι πιο δύσκολο να αποκατασταθεί από ένα κατιόν σε ένα ελεύθερο κράτος.
Ένα αμέταλλο, το υδρογόνο, τοποθετείται σε μια σειρά τάσεων, καθώς αυτό καθιστά δυνατό να προσδιοριστεί εάν ένα δεδομένο μέταλλο θα αντιδράσει με οξέα - μη οξειδωτικά μέσα σε ένα υδατικό διάλυμα (ακριβέστερα, θα οξειδωθεί από κατιόντα υδρογόνου H +). Για παράδειγμα, ο ψευδάργυρος αντιδρά με το υδροχλωρικό οξύ, αφού στη σειρά των τάσεων στέκεται προς τα αριστερά (μέχρι) το υδρογόνο. Αντίθετα, ο άργυρος δεν μεταφέρεται στο διάλυμα από το υδροχλωρικό οξύ, αφού βρίσκεται στη σειρά των τάσεων δεξιά (μετά) του υδρογόνου. Τα μέταλλα συμπεριφέρονται παρόμοια στο αραιό θειικό οξύ. Τα μέταλλα στη σειρά τάσεων μετά το υδρογόνο ονομάζονται ευγενή μέταλλα (Ag, Pt, Au, κ.λπ.)
Μια ανεπιθύμητη χημική ιδιότητα των μετάλλων είναι η ηλεκτροχημική τους διάβρωση, δηλαδή η ενεργή καταστροφή (οξείδωση) του μετάλλου σε επαφή με το νερό και υπό την επίδραση του οξυγόνου που έχει διαλυθεί σε αυτό (διάβρωση οξυγόνου). Για παράδειγμα, η διάβρωση προϊόντων σιδήρου στο νερό είναι ευρέως γνωστή.
Ιδιαίτερα διαβρωτικό μπορεί να είναι ο τόπος επαφής δύο ανόμοιων μετάλλων - διάβρωση επαφής. Ένα γαλβανικό ζεύγος προκύπτει μεταξύ ενός μετάλλου, όπως ο Fe, και ενός άλλου μετάλλου, όπως το Sn ή το Cu, τοποθετημένο στο νερό. Η ροή των ηλεκτρονίων πηγαίνει από το πιο ενεργό μέταλλο, που βρίσκεται στα αριστερά στη σειρά τάσεων (Fe), στο λιγότερο ενεργό μέταλλο (Sn, Cu), και το πιο ενεργό μέταλλο καταστρέφεται (διαβρώνεται).
Εξαιτίας αυτού, η επικασσιτερωμένη επιφάνεια των κονσερβών (σίδηρος με επίστρωση κασσίτερου) σκουριάζει όταν αποθηκεύεται σε υγρή ατμόσφαιρα και τα χειρίζεται απρόσεκτα (το σίδερο καταρρέει γρήγορα μετά την εμφάνιση έστω και μιας μικρής γρατσουνιάς που επιτρέπει στον σίδηρο να έρθει σε επαφή με την υγρασία) . Αντίθετα, η γαλβανισμένη επιφάνεια ενός σιδερένιου κάδου δεν σκουριάζει για μεγάλο χρονικό διάστημα, γιατί ακόμη και όταν υπάρχουν γρατζουνιές, δεν διαβρώνεται ο σίδηρος, αλλά ο ψευδάργυρος (ένα μέταλλο πιο ενεργό από το σίδερο).
Η αντίσταση στη διάβρωση για ένα δεδομένο μέταλλο αυξάνεται όταν επικαλύπτεται με ένα πιο ενεργό μέταλλο ή όταν συντήκονται. για παράδειγμα, η επίστρωση σιδήρου με χρώμιο ή η κατασκευή κραμάτων σιδήρου-χρωμίου εξαλείφει τη διάβρωση του σιδήρου. Ο επιχρωμιωμένος σίδηρος και οι χάλυβες που περιέχουν χρώμιο (ανοξείδωτοι χάλυβες) έχουν υψηλή αντοχή στη διάβρωση.
Γενικές μέθοδοι απόκτησης μετάλλων:
Ηλεκτρομεταλλουργία, δηλαδή η παραγωγή μετάλλων με ηλεκτρόλυση τήγματος (για τα πιο ενεργά μέταλλα) ή διαλυμάτων των αλάτων τους.
Πυρομεταλλουργία, δηλαδή η αναγωγή μετάλλων από τα μεταλλεύματά τους σε υψηλές θερμοκρασίες (για παράδειγμα, η παραγωγή σιδήρου με τη χρήση υψικαμίνου).
Υδρομεταλλουργία, δηλαδή ο διαχωρισμός μετάλλων από διαλύματα των αλάτων τους με πιο ενεργά μέταλλα (για παράδειγμα, λήψη χαλκού από διάλυμα CuSO 4 με αντικατάσταση ψευδαργύρου, σιδήρου
ή αλουμίνιο).
Στη φύση, τα μέταλλα βρίσκονται μερικές φορές σε ελεύθερη μορφή, για παράδειγμα, φυσικό υδράργυρο, ασήμι και χρυσό, και πιο συχνά με τη μορφή ενώσεων (μεταλλεύματα μετάλλων). Τα πιο ενεργά μέταλλα, φυσικά, υπάρχουν στον φλοιό της γης μόνο σε δεσμευμένη μορφή.
Λίθιο (από τα ελληνικά. Lithos - πέτρα), Li, ένα χημικό στοιχείο της υποομάδας Ia του περιοδικού συστήματος. ατομικός αριθμός 3, ατομική μάζα 6, 941; αναφέρεται σε αλκαλικά μέταλλα.
Η περιεκτικότητα σε λίθιο στον φλοιό της γης είναι 6,5-10-3% κατά βάρος. Βρίσκεται σε περισσότερα από 150 ορυκτά, από τα οποία περίπου τα 30 είναι στην πραγματικότητα λίθιο.Τα κύρια ορυκτά είναι η σποδουμένη LiAl, ο λεπιδολίτης KLi 1,5 Al 1,5 (F, 0H) 2 και ο πεταλίτης (LiNa). Η σύνθεση αυτών των ορυκτών είναι πολύπλοκη, πολλά από αυτά ανήκουν στην κατηγορία των αργιλοπυριτικών, πολύ διαδεδομένα στον φλοιό της γης. Υποσχόμενες πηγές πρώτων υλών για την παραγωγή λιθίου είναι οι άλμη (άλμη) αποθέσεων αλατούχου και τα υπόγεια νερά. Τα μεγαλύτερα κοιτάσματα ενώσεων λιθίου βρίσκονται στον Καναδά, τις ΗΠΑ, τη Χιλή, τη Ζιμπάμπουε, τη Βραζιλία, τη Ναμίμπια και τη Ρωσία.
Είναι ενδιαφέρον ότι το ορυκτό spodumene εμφανίζεται φυσικά με τη μορφή μεγάλων κρυστάλλων που ζυγίζουν αρκετούς τόνους. Στο ορυχείο Etta στις Ηνωμένες Πολιτείες βρήκαν έναν κρύσταλλο σε σχήμα βελόνας μήκους 16 μέτρων και βάρους 100 τόνων.
Οι πρώτες πληροφορίες για το λίθιο χρονολογούνται από το 1817. Ο Σουηδός χημικός A. Arfvedson, κατά την ανάλυση του ορυκτού πεταλίτη, ανακάλυψε ένα άγνωστο αλκάλιο σε αυτό. Ο δάσκαλος του Arfvedson, J. Berzelius, του έδωσε το όνομα «λίθιο» (από το ελληνικό liteo-stone), επειδή, σε αντίθεση με τα υδροξείδια του καλίου και του νατρίου, που λαμβάνονταν από την τέφρα των φυτών, ένα νέο αλκάλι βρέθηκε στο ορυκτό. Ονόμασε επίσης το μέταλλο, που είναι η «βάση» αυτού του αλκαλίου, λίθιο. Το 1818 ο Άγγλος χημικός και φυσικός G. Davy έλαβε λίθιο με ηλεκτρόλυση υδροξειδίου LiOH.
Ιδιότητες. Το λίθιο είναι ένα ασημί λευκό μέταλλο. τ. πληθ. 180,54°C, bp 1340 "C· το ελαφρύτερο από όλα τα μέταλλα, η πυκνότητά του είναι 0,534 g / cm, είναι 5 φορές ελαφρύτερο από το αλουμίνιο και σχεδόν δύο φορές ελαφρύτερο από το νερό. Το λίθιο είναι μαλακό και όλκιμο. Οι ενώσεις λιθίου χρωματίζουν τη φλόγα σε ένα όμορφο κόκκινο καρμίνιο χρώμα. Αυτή η πολύ ευαίσθητη μέθοδος χρησιμοποιείται στην ποιοτική ανάλυση για την ανίχνευση λιθίου.
Η διαμόρφωση του εξωτερικού στρώματος ηλεκτρονίων του ατόμου λιθίου είναι 2s 1 (s-στοιχείο). Στις ενώσεις, εμφανίζει κατάσταση οξείδωσης +1.
Το λίθιο είναι το πρώτο στην ηλεκτροχημική σειρά τάσεων και εκτοπίζει το υδρογόνο όχι μόνο από οξέα, αλλά και από νερό. Ωστόσο, πολλές χημικές αντιδράσεις στο λίθιο είναι λιγότερο έντονες από άλλα αλκαλικά μέταλλα.
Το λίθιο πρακτικά δεν αντιδρά με τα συστατικά του αέρα απουσία υγρασίας σε θερμοκρασία δωματίου. Όταν θερμαίνεται σε αέρα πάνω από 200 ° C, σχηματίζει οξείδιο Li 2 O ως κύριο προϊόν (μόνο ίχνη υπεροξειδίου Li 2 O 2 υπάρχουν). Σε υγρό αέρα δίνει κυρίως νιτρίδιο Li 3 N, με υγρασία αέρα πάνω από 80% - υδροξείδιο LiOH και ανθρακικό Li 2 CO 3. Το νιτρίδιο λιθίου μπορεί επίσης να ληφθεί με θέρμανση ενός μετάλλου σε ρεύμα αζώτου (το λίθιο είναι ένα από τα λίγα στοιχεία που συνδυάζονται άμεσα με το άζωτο): 6Li + N 2 = 2Li 3 N
Το λίθιο συντήκεται εύκολα με όλα σχεδόν τα μέταλλα και είναι εύκολα διαλυτό στον υδράργυρο. Συνδυάζεται απευθείας με αλογόνα (με ιώδιο όταν θερμαίνεται). Στους 500 ° C, αντιδρά με το υδρογόνο, σχηματίζοντας υδρίδιο LiH, όταν αλληλεπιδρά με νερό - υδροξείδιο LiOH, με αραιά οξέα - άλατα λιθίου, με αμμωνία - αμίδιο LiNH 2, για παράδειγμα:
2Li + H 2 = 2LiH
2Li + 2H 2 O = 2LiOH + H 2
2Li + 2HF = 2LiF + H 2
2Li + 2NH 3 = 2LiNH 2 + H 2
Υδρίδιο LiH - άχρωμοι κρύσταλλοι. χρησιμοποιείται σε διάφορους τομείς της χημείας ως αναγωγικός παράγοντας. Όταν αλληλεπιδρά με το νερό, απελευθερώνει μεγάλη ποσότητα υδρογόνου (από 1 kg LiH, λαμβάνονται 2820 l H 2):
LiН + Н 2 O = LiОН + Н 2
Αυτό καθιστά δυνατή τη χρήση του LiH ως πηγής υδρογόνου για την πλήρωση μπαλονιών και τον εξοπλισμό διάσωσης (φουσκωτά σκάφη, ζώνες κ.λπ.), καθώς και ένα είδος «αποθήκης» για την αποθήκευση και τη μεταφορά εύφλεκτου υδρογόνου (ενώ είναι απαραίτητο για την προστασία LiH από τα παραμικρά ίχνη υγρασίας).
Τα μικτά υδρίδια λιθίου χρησιμοποιούνται ευρέως στην οργανική σύνθεση, για παράδειγμα, το υδρίδιο λιθίου αργιλίου LiAlH 4, ένας εκλεκτικός αναγωγικός παράγοντας. Λαμβάνεται από την αλληλεπίδραση του LiН με το χλωριούχο αλουμίνιο А1С1з
Το υδροξείδιο του LiOH είναι μια ισχυρή βάση (αλκάλι), τα υδατικά διαλύματά του καταστρέφουν το γυαλί και την πορσελάνη. Το νικέλιο, το ασήμι και ο χρυσός είναι ανθεκτικά σε αυτό. Το LiOH χρησιμοποιείται ως πρόσθετο στον ηλεκτρολύτη των αλκαλικών μπαταριών, γεγονός που αυξάνει τη διάρκεια ζωής τους κατά 2-3 φορές και τη χωρητικότητά τους κατά 20%. Με βάση το LiOH και τα οργανικά οξέα (ιδιαίτερα στεατικό και παλμιτικό οξύ), παράγονται ανθεκτικά στον παγετό και στη θερμότητα γράσα (λίθοι) για την προστασία των μετάλλων από τη διάβρωση στο εύρος θερμοκρασίας από -40 έως +130 "C.
Το υδροξείδιο του λιθίου χρησιμοποιείται επίσης ως καθαριστής διοξειδίου του άνθρακα σε μάσκες αερίων, υποβρύχια, αεροπλάνα και διαστημόπλοια.
Παραλαβή και αίτηση. Οι πρώτες ύλες για την παραγωγή λιθίου είναι τα άλατά του, τα οποία εξάγονται από ορυκτά. Ανάλογα με τη σύνθεση, τα ορυκτά διασπώνται με θειικό οξύ Н 2 SO 4 (μέθοδος οξέος) ή με πυροσυσσωμάτωση με οξείδιο του ασβεστίου CaO και το ανθρακικό του CaCO3 (αλκαλική μέθοδος), με θειικό κάλιο K 2 SO 4 (μέθοδος αλατιού), με ανθρακικό ασβέστιο και το χλωριούχο CaCl του (μέθοδος αλκαλικού άλατος). Με την όξινη μέθοδο, λαμβάνεται ένα διάλυμα θειικού Li 2 SO 4 [το τελευταίο απελευθερώνεται από ακαθαρσίες με επεξεργασία με υδροξείδιο του ασβεστίου Ca (OH) 2 και σόδα Na 2 Co 3]. Το κέικ που σχηματίζεται με άλλες μεθόδους αποσύνθεσης ορυκτών ξεπλένεται με νερό. Στην περίπτωση αυτή, με την αλκαλική μέθοδο, το LiOH περνά στο διάλυμα, με τη μέθοδο του άλατος - Li 2 SO 4, με τη μέθοδο αλκαλικού άλατος - LiCl. Όλες αυτές οι μέθοδοι, εκτός από τις αλκαλικές, προβλέπουν την παραγωγή του τελικού προϊόντος με τη μορφή ανθρακικού Li 2 CO 3. που χρησιμοποιείται άμεσα ή ως πηγή για τη σύνθεση άλλων ενώσεων λιθίου.
Το μέταλλο λιθίου λαμβάνεται με ηλεκτρόλυση τετηγμένου μίγματος LiCl και χλωριούχου καλίου KCl ή χλωριούχου βαρίου BaCl 2 με περαιτέρω καθαρισμό από ακαθαρσίες.
Το ενδιαφέρον για το λίθιο είναι τεράστιο. Αυτό οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι αποτελεί πηγή βιομηχανικής παραγωγής τριτίου (ένα βαρύ νουκλεΐδιο υδρογόνου), το οποίο είναι το κύριο συστατικό της βόμβας υδρογόνου και το κύριο καύσιμο για τους θερμοπυρηνικούς αντιδραστήρες. Διεξάγεται μια θερμοπυρηνική αντίδραση μεταξύ του νουκλιδίου 6 Li και των νετρονίων (ουδέτερα σωματίδια με αριθμό μάζας 1). προϊόντα αντίδρασης - τρίτιο 3 Η και ήλιο 4 He:
6 3 Li + 1 0 n = 3 1 H + 4 2 He
Μεγάλη ποσότητα λιθίου χρησιμοποιείται στη μεταλλουργία. Το κράμα μαγνησίου με 10% λίθιο είναι ισχυρότερο και ελαφρύτερο από το ίδιο το μαγνήσιο. Κράματα αλουμινίου και λιθίου - σκληρόν και αερόν, που περιέχουν μόνο 0,1% λίθιο, εκτός από ελαφριά, έχουν υψηλή αντοχή, ολκιμότητα και αυξημένη αντοχή στη διάβρωση. χρησιμοποιούνται στην αεροπορία. Η προσθήκη 0,04% λιθίου σε κράματα που φέρουν μόλυβδο-ασβέστιο αυξάνει τη σκληρότητά τους και μειώνει τον συντελεστή τριβής.
Τα αλογονίδια και το ανθρακικό λίθιο χρησιμοποιούνται για την παραγωγή οπτικών, ανθεκτικών στα οξέα και άλλων ειδικών γυαλιών, καθώς και ανθεκτικών στη θερμότητα πορσελάνης και κεραμικών, διαφόρων υαλοπινάκων και σμάλτων.
Μικρά ψίχουλα λιθίου προκαλούν χημικά εγκαύματα σε υγρό δέρμα και μάτια. Τα άλατα λιθίου ερεθίζουν το δέρμα. Όταν εργάζεστε με υδροξείδιο του λιθίου, λαμβάνετε τις ίδιες προφυλάξεις όπως όταν εργάζεστε με υδροξείδια νατρίου και καλίου.
Νάτριο (από Arab, natrun, Ελληνικά. Nitrone -φυσική σόδα, χημικό στοιχείο της υποομάδας Ia του περιοδικού συστήματος· ατομικός αριθμός 11, ατομική μάζα 22,98977· αναφέρεται σε αλκαλικά μέταλλα. Στη φύση εμφανίζεται με τη μορφή ενός σταθερού νουκλιδίου 23 Na .
Ακόμη και στην αρχαιότητα, οι ενώσεις νατρίου ήταν γνωστές - επιτραπέζιο αλάτι (χλωριούχο νάτριο) NaCl, καυστικό αλκάλιο (υδροξείδιο του νατρίου) NaOH και σόδα (ανθρακικό νάτριο) Na 2 COZ. Η τελευταία ουσία που οι αρχαίοι Έλληνες την ονόμαζαν "νιτρόν"? εξ ου και η σύγχρονη ονομασία του μετάλλου - "νάτριο". Ωστόσο, στη Μεγάλη Βρετανία, τις ΗΠΑ, την Ιταλία, τη Γαλλία διατηρείται η λέξη νάτριο (από την ισπανική λέξη «σόδα», που έχει την ίδια σημασία με τα ρωσικά).
Για πρώτη φορά σχετικά με την απόκτηση νατρίου (και καλίου) αναφέρθηκε από τον Άγγλο χημικό και φυσικό H. Davy σε μια συνάντηση της Βασιλικής Εταιρείας στο Λονδίνο το 1807. Μπόρεσε να αποσυνθέσει τα καυστικά αλκάλια KOH και NaOH με τη δράση ενός ηλεκτρικού τρέχουν και απομονώνουν άγνωστα μέταλλα με εξαιρετικές ιδιότητες. Αυτά τα μέταλλα οξειδώθηκαν πολύ γρήγορα στον αέρα και επέπλεαν στην επιφάνεια του νερού, απελευθερώνοντας υδρογόνο από αυτό.
Επικράτηση στη φύση. Το νάτριο είναι ένα από τα πιο άφθονα στοιχεία στη φύση. Η περιεκτικότητά του στον φλοιό της γης είναι 2,64% κατά βάρος. Στην υδρόσφαιρα περιέχεται με τη μορφή διαλυτών αλάτων σε ποσότητα περίπου 2,9% (με συνολική συγκέντρωση αλατιού στο θαλασσινό νερό 3,5-3,7%). Η παρουσία νατρίου έχει διαπιστωθεί στην ατμόσφαιρα του Ήλιου και στον διαστρικό χώρο. στη φύση, το νάτριο βρίσκεται μόνο με τη μορφή αλάτων. Τα πιο σημαντικά ορυκτά είναι ο αλίτης (πετρώδες άλας) NaCl, ο μιραμπιλίτης (άλας Glauber) Na 2 SO 4 * 10H 2 O, ο θεναρδίτης Na 2 SO 4, το νιτρικό Chelyan NaNO 3, φυσικά πυριτικά άλατα όπως ο αλβίτης Na, η νεφελίνη Na
Η Ρωσία είναι εξαιρετικά πλούσια σε κοιτάσματα ορυκτού αλατιού (για παράδειγμα, Solikamsk, Usolye-Sibirskoe, κ.λπ.), μεγάλα κοιτάσματα του ορυκτού trona στη Σιβηρία.
Ιδιότητες. Το νάτριο είναι ένα ασημί-λευκό μέταλλο χαμηλής τήξης, σ.τ. 97,86°C, bp. 883,15 ° C. Είναι ένα από τα ελαφρύτερα μέταλλα - είναι ελαφρύτερο από το νερό (πυκνότητα 0,99 g / cm 3 στους 19,7 ° C). Το νάτριο και οι ενώσεις του χρωματίζουν τη φλόγα του καυστήρα κίτρινο. Αυτή η αντίδραση είναι τόσο ευαίσθητη που αποκαλύπτει το παραμικρό ίχνος νατρίου παντού (για παράδειγμα, στη σκόνη του δωματίου ή του δρόμου).
Το νάτριο είναι ένα από τα πιο ενεργά στοιχεία του περιοδικού πίνακα. Η εξωτερική στοιβάδα ηλεκτρονίων του ατόμου νατρίου περιέχει ένα ηλεκτρόνιο (διάταξη 3s 1, νάτριο - s-στοιχείο). Το νάτριο εγκαταλείπει εύκολα το μοναδικό του ηλεκτρόνιο σθένους και επομένως παρουσιάζει πάντα μια κατάσταση οξείδωσης +1 στις ενώσεις του.
Στον αέρα, το νάτριο οξειδώνεται ενεργά, σχηματίζοντας, ανάλογα με τις συνθήκες, το οξείδιο Na 2 O ή το υπεροξείδιο Na 2 O 2. Επομένως, το νάτριο αποθηκεύεται κάτω από ένα στρώμα κηροζίνης ή ορυκτελαίου. Αντιδρά έντονα με το νερό, εκτοπίζοντας το υδρογόνο:
2Na + H 2 0 = 2NaOH + H 2
Μια τέτοια αντίδραση συμβαίνει ακόμη και με πάγο σε θερμοκρασία -80 ° C, και με ζεστό νερό ή στην επιφάνεια επαφής πηγαίνει με έκρηξη (δεν είναι για τίποτε που λένε: "Αν δεν θέλεις να γίνεις φρικιό , μην πετάτε νάτριο στο νερό»).
Το νάτριο αντιδρά απευθείας με όλα τα μη μέταλλα: στους 200 ° C αρχίζει να απορροφά υδρογόνο, σχηματίζοντας ένα πολύ υγροσκοπικό υδρίδιο NaH. με άζωτο σε ηλεκτρική εκκένωση δίνει το νιτρίδιο Na 3 N ή το αζίδιο NaN 3. αναφλέγεται σε ατμόσφαιρα φθορίου. στο χλώριο καίγεται σε θερμοκρασία? αντιδρά με βρώμιο μόνο όταν θερμαίνεται:
2Na + H 2 = 2NaH
6Na + N 2 = 2Na 3 N ή 2Na + 3Na 2 = 2NaN 3
2Na + С1 2 = 2NaСl
Στους 800-900 ° C, το νάτριο ενώνεται με τον άνθρακα για να σχηματίσει το καρβίδιο Na 2 C 2. όταν τρίβεται με θείο δίνει το σουλφίδιο Na 2 S και ένα μείγμα πολυσουλφιδίων (Na 2 S 3 και Na 2 S 4)
Το νάτριο διαλύεται εύκολα σε υγρή αμμωνία, το μπλε διάλυμα που προκύπτει έχει μεταλλική αγωγιμότητα, με αέρια αμμωνία στους 300-400 "C ή παρουσία καταλύτη όταν ψύχεται στους -30 C δίνει το αμίδιο NaNH 2.
Το νάτριο σχηματίζει ενώσεις με άλλα μέταλλα (διαμεταλλικές ενώσεις), για παράδειγμα, με ασήμι, χρυσό, κάδμιο, μόλυβδο, κάλιο και μερικά άλλα. Με τον υδράργυρο δίνει αμαλγάματα NaHg 2, NaHg 4 κλπ. Τα σημαντικότερα είναι τα υγρά αμαλγάματα, τα οποία σχηματίζονται με τη σταδιακή εισαγωγή νατρίου στον υδράργυρο κάτω από ένα στρώμα κηροζίνης ή ορυκτελαίου.
Το νάτριο σχηματίζει άλατα με αραιά οξέα.
Παραλαβή και αίτηση. Η κύρια μέθοδος για την παραγωγή νατρίου είναι η ηλεκτρόλυση λιωμένου επιτραπέζιου αλατιού. Σε αυτή την περίπτωση, το χλώριο απελευθερώνεται στην άνοδο και το νάτριο στην κάθοδο. Για να μειωθεί το σημείο τήξης του ηλεκτρολύτη, προστίθενται άλλα άλατα στο επιτραπέζιο αλάτι: KCl, NaF, CaCl 2. Η ηλεκτρόλυση πραγματοποιείται σε συσκευές ηλεκτρόλυσης με διάφραγμα. Οι άνοδοι είναι κατασκευασμένες από γραφίτη, οι κάθοδοι από χαλκό ή σίδηρο.
Το νάτριο μπορεί να ληφθεί με ηλεκτρόλυση τήγματος υδροξειδίου του NaOH και μικρές ποσότητες μπορούν να ληφθούν με αποσύνθεση του αζιδίου NaN 3.
Το μεταλλικό νάτριο χρησιμοποιείται για τη μείωση των καθαρών μετάλλων από τις ενώσεις τους - κάλιο (από ΚΟΗ), τιτάνιο (από TiCl 4), κ.λπ. η σχάση των πυρήνων ουρανίου. Ο ατμός νατρίου, ο οποίος έχει λαμπερή κίτρινη λάμψη, χρησιμοποιείται για την πλήρωση λαμπτήρων εκκένωσης αερίου που χρησιμοποιούνται για τον φωτισμό αυτοκινητοδρόμων, μαρινών, σιδηροδρομικών σταθμών κ.λπ. Το νάτριο χρησιμοποιείται στην ιατρική: το τεχνητά λαμβανόμενο νουκλίδιο 24 Na χρησιμοποιείται για την ακτινολογική επεξεργασία ορισμένων μορφές λευχαιμίας και για διαγνωστικούς σκοπούς.
Η χρήση ενώσεων νατρίου είναι πολύ πιο εκτεταμένη.
Υπεροξείδιο Na 2 O 2 - άχρωμοι κρύσταλλοι, κίτρινο τεχνικό προϊόν. Όταν θερμαίνεται στους 311-400 ° C, αρχίζει να απελευθερώνει οξυγόνο και στους 540 ° C αποσυντίθεται γρήγορα. Ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας, που το καθιστά κατάλληλο για λεύκανση υφασμάτων και άλλων υλικών. Στον αέρα απορροφά СО 2", απελευθερώνοντας οξυγόνο και σχηματίζοντας ανθρακικό 2Na 2 O 2 + 2CO 2 = 2Na 2 Co 3 + O 2). Αυτή η ιδιότητα βασίζεται στη χρήση Na 2 O 2 για αναγέννηση αέρα σε κλειστούς χώρους και αναπνευστικές συσκευές μονωτικού τύπου (υποβρύχια, μονωτικές μάσκες αερίων κ.λπ.).
υδροξείδιο NaOH; ξεπερασμένο όνομα - καυστική σόδα, τεχνική ονομασία - καυστική σόδα (από το λατινικό καυστικό - καυστικό, καύση). ένα από τα ισχυρότερα θεμέλια. Το τεχνικό προϊόν, εκτός από NaOH, περιέχει ακαθαρσίες (έως 3% Ka 2 COz και έως 1,5% NaCl). Μεγάλη ποσότητα NaOH χρησιμοποιείται για την παρασκευή ηλεκτρολυτών για αλκαλικές μπαταρίες, για την παραγωγή χαρτιού, σαπουνιού, χρωμάτων, κυτταρίνης και χρησιμοποιείται για τη διύλιση πετρελαίου και ελαίων.
Από τα άλατα νατρίου, το χρωμικό Na 2 CrO 4 χρησιμοποιείται - στην παραγωγή βαφών, ως μέσο για τη βαφή υφασμάτων και ως μαυριστικός παράγοντας στη βιομηχανία βυρσοδεψίας. θειικό Na 2 SO 3 - συστατικό στερέωσης και προγραμματιστών στη φωτογραφία. υδροθειώδες NaHSO 3 - λευκαντικό υφασμάτων, φυσικές ίνες, που χρησιμοποιείται για την κονσερβοποίηση φρούτων, λαχανικών και ζωοτροφών λαχανικών. θειοθειικό Na 2 S 2 O 3 - για την απομάκρυνση του χλωρίου κατά τη λεύκανση υφασμάτων, ως σταθεροποιητικό στη φωτογραφία, ένα αντίδοτο για δηλητηρίαση με ενώσεις υδραργύρου, αρσενικού κ.λπ., αντιφλεγμονώδη παράγοντα. χλωρικό NaClO 3 - ένας οξειδωτικός παράγοντας σε διάφορες πυροτεχνικές συνθέσεις. τριφωσφορικό Na 5 P 3 O 10 - πρόσθετο σε συνθετικά απορρυπαντικά για αποσκλήρυνση του νερού.
Το νάτριο, το NaOH και τα διαλύματά του προκαλούν σοβαρά εγκαύματα στο δέρμα και στους βλεννογόνους.
Σε εμφάνιση και ιδιότητες, το κάλιο είναι παρόμοιο με το νάτριο, αλλά πιο αντιδραστικό. Αντιδρά έντονα με το νερό και αναφλέγει το υδρογόνο. Καίγεται στον αέρα, σχηματίζοντας ένα πορτοκαλί υπεροξείδιο KO 2. Σε θερμοκρασία δωματίου, αντιδρά με αλογόνα, με μέτρια θέρμανση - με υδρογόνο, θείο. Σε υγρό αέρα, καλύπτεται γρήγορα με ένα στρώμα ΚΟΗ. Αποθηκεύστε το κάλιο κάτω από ένα στρώμα βενζίνης ή κηροζίνης.
Η μεγαλύτερη πρακτική εφαρμογή βρίσκεται για ενώσεις καλίου - υδροξείδιο ΚΟΗ, νιτρικό KNO 3 και ανθρακικό K 2 CO 3.
Υδροξείδιο του καλίου KOH (τεχνική ονομασία - καυστικό κάλιο) - λευκοί κρύσταλλοι που απλώνονται σε υγρό αέρα και απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα (που σχηματίζεται από K 2 CO 3 και KHCO 3). Διαλύεται πολύ καλά στο νερό με υψηλό εξω-φαινόμενο. Το υδατικό διάλυμα είναι πολύ αλκαλικό.
Το υδροξείδιο του καλίου παράγεται με ηλεκτρόλυση διαλύματος KCl (παρόμοιο με την παραγωγή NaOH). Το αρχικό χλωριούχο κάλιο KCl λαμβάνεται από φυσικές πρώτες ύλες (ορυκτά sylvin KCl και καρναλλίτης KMgCl 3 6H 2 0). Το ΚΟΗ χρησιμοποιείται για τη σύνθεση διαφόρων αλάτων καλίου, υγρού σαπουνιού, βαφών, ως ηλεκτρολύτης σε μπαταρίες.
Νιτρικό κάλιο KNO 3 (ορυκτό νιτρικό κάλιο) - λευκοί κρύσταλλοι, πολύ πικρή στη γεύση, χαμηλό σημείο τήξης (σημείο τήξης = 339 ° C). Ας διαλυθεί καλά στο νερό (χωρίς υδρόλυση). Όταν θερμαίνεται πάνω από το σημείο τήξης, αποσυντίθεται σε νιτρώδες κάλιο KNO 2 και οξυγόνο O 2, εμφανίζει ισχυρές οξειδωτικές ιδιότητες. Το θείο και ο άνθρακας αναφλέγονται κατά την επαφή με το τήγμα KNO 3 και το μείγμα C + S εκρήγνυται (καύση "μαύρης σκόνης"):
2KNO 3 + ЗС (άνθρακας) + S = N 2 + 3CO 2 + K 2 S
Το νιτρικό κάλιο χρησιμοποιείται στην παραγωγή γυάλινων και ορυκτών λιπασμάτων.
Το ανθρακικό κάλιο K 2 CO 3 (τεχνική ονομασία - ποτάσα) είναι μια λευκή υγροσκοπική σκόνη. Διαλύεται πολύ καλά στο νερό, υδρολύεται έντονα από ανιόντα και δημιουργεί ένα αλκαλικό περιβάλλον στο διάλυμα. Χρησιμοποιείται στην κατασκευή γυαλιού και σαπουνιού.
Η λήψη K 2 CO 3 βασίζεται στις αντιδράσεις:
K 2 SO 4 + Ca (OH) 2 + 2CO = 2K (HCOO) + CaSO 4
2K (НСОО) + O 2 = К 2 С0 3 + Н 2 0 + С0 2
Το θειικό κάλιο από φυσικές πρώτες ύλες (ορυκτά καϊνίτης KMg (SO 4) Сl ЗН 2 0 και σονίτης К 2 Мg (SO 4) 2 * 6Н 2 0) θερμαίνονται με σβησμένο ασβέστη Ca (OH) 2 σε ατμόσφαιρα CO (κάτω από πίεση 15 atm), λαμβάνεται μυρμηκικό κάλιο Κ (НСОО), το οποίο πυρώνεται σε ρεύμα αέρα.
Το κάλιο είναι ένα ζωτικό στοιχείο για τα φυτά και τα ζώα. Τα λιπάσματα ποτάσας είναι άλατα καλίου, τόσο φυσικά όσο και προϊόντα της επεξεργασίας τους (KCl, K 2 SO 4, KNO 3). υψηλή περιεκτικότητα σε άλατα καλίου στην τέφρα των φυτών.
Το κάλιο είναι το ένατο πιο άφθονο στοιχείο στον φλοιό της γης. Περιέχεται μόνο σε δεσμευμένη μορφή σε μέταλλα, θαλασσινό νερό (έως 0,38 g ιόντων K + σε 1 λίτρο), φυτά και ζωντανούς οργανισμούς (μέσα στα κύτταρα). Ο ανθρώπινος οργανισμός έχει = 175 g κάλιο, η ημερήσια απαίτηση φτάνει τα ~ 4 g. Το ραδιενεργό ισότοπο 40 K (ένα μείγμα με το κυρίαρχο σταθερό ισότοπο 39 K) διασπάται πολύ αργά (ο χρόνος ημιζωής είναι 1 10 9 χρόνια), μαζί με τα ισότοπα 238 U και 232 Th, συνεισφέρει σημαντικά στο γεωθερμικό απόθεμα του πλανήτη μας (εσωτερική θερμότητα του εσωτερικού της γης) ...
Από (λατ. Cuprum), Cu, χημικό στοιχείο της υποομάδας 16 του περιοδικού συστήματος. ατομικός αριθμός 29, ατομική μάζα 63.546 αναφέρεται σε μέταλλα μετάπτωσης. Ο φυσικός χαλκός είναι ένα μείγμα νουκλεϊδίων με μάζες 63 (69,1%) και 65 (30,9%).
Επικράτηση στη φύση. Η μέση περιεκτικότητα σε χαλκό στον φλοιό της γης είναι 4,7-10 ~ 3% κατά μάζα.
Στον φλοιό της γης, ο χαλκός βρίσκεται τόσο με τη μορφή ψήγματος όσο και με τη μορφή διαφόρων ορυκτών. Τα ψήγματα χαλκού, μερικές φορές μεγάλου μεγέθους, καλύπτονται με πράσινη ή μπλε επίστρωση και είναι ασυνήθιστα βαριά σε σύγκριση με την πέτρα. το μεγαλύτερο ψήγμα βάρους περίπου 420 τόνων βρέθηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες στην περιοχή των Μεγάλων Λιμνών (εικόνα). Η συντριπτική πλειοψηφία του χαλκού υπάρχει στα πετρώματα με τη μορφή ενώσεων. Είναι γνωστά περισσότερα από 250 ορυκτά χαλκού. Βιομηχανικής σημασίας είναι: ο χαλκοπυρίτης (πυρίτης χαλκού) CuFeS 2, ο κοβελίτης (χαλκό λουλακί) Cu 2 S, ο χαλκοκίτης (χάλκινη λάμψη) Cu 2 S, ο χαλκός Cu 2 O, ο μαλαχίτης CuCO3 * Cu (OH) 2 και ο αζουρίτης 2 CuCO3 * Cu (OH) ) 2. Σχεδόν όλα τα ορυκτά του χαλκού είναι φωτεινά και όμορφα χρωματισμένα, για παράδειγμα, ο χαλκοπυρίτης χυτεύει χρυσό, η λάμψη του χαλκού έχει ένα μπλε-χάλυβα χρώμα, ο αζουρίτης είναι βαθύ μπλε με υαλώδη λάμψη και κομμάτια κοβελλίτη χυτεύονται σε όλα τα χρώματα του ουράνιου τόξου. Πολλά από τα ορυκτά χαλκού είναι ημιπολύτιμοι λίθοι και πολύτιμοι λίθοι. Ο μαλαχίτης και το τυρκουάζ CuA1 6 (PO 4) 4 (OH) 8 * 5H 2 O έχουν υψηλή αξία. Τα μεγαλύτερα κοιτάσματα μεταλλευμάτων χαλκού βρίσκονται στη Βόρεια και Νότια Αμερική (κυρίως στις ΗΠΑ, τον Καναδά, τη Χιλή, το Περού, το Μεξικό), Αφρική (Ζάμπια, Νότια Αφρική), Ασία (Ιράν, Φιλιππίνες, Ιαπωνία). Στη Ρωσία, υπάρχουν κοιτάσματα μεταλλευμάτων χαλκού στα Ουράλια και στο Αλτάι.
Τα μεταλλεύματα χαλκού είναι συνήθως πολυμεταλλικά: εκτός από χαλκό περιέχουν Fe, Zn, Pb, Sn, Ni, Mo, Au, Ag, Se, μέταλλα πλατίνας κ.λπ.
Ιστορική αναφορά. Ο χαλκός είναι γνωστός από αμνημονεύτων χρόνων και περιλαμβάνεται στα «υπέροχα επτά» από τα πιο αρχαία μέταλλα που χρησιμοποιεί η ανθρωπότητα - αυτά είναι ο χρυσός, το ασήμι, ο χαλκός, ο σίδηρος, ο κασσίτερος, ο μόλυβδος και ο υδράργυρος. Σύμφωνα με τα αρχαιολογικά δεδομένα, ο χαλκός ήταν γνωστός στους ανθρώπους πριν από 6.000 χρόνια. Αποδείχθηκε ότι ήταν το πρώτο μέταλλο που αντικατέστησε την πέτρα σε πρωτόγονα εργαλεία για τον αρχαίο άνθρωπο. Αυτή ήταν η αρχή του λεγόμενου. εποχή του χαλκού, που διήρκεσε περίπου δύο χιλιετίες. Σφυρηλάτησαν από χαλκό και στη συνέχεια έλιωσαν τσεκούρια, μαχαίρια, ρόπαλα, είδη σπιτιού. Σύμφωνα με το μύθο, ο αρχαίος σιδηρουργός θεός Ήφαιστος σφυρηλάτησε μια ασπίδα από καθαρό χαλκό για τον ανίκητο Αχιλλέα. Οι πέτρες για την πυραμίδα του Χέοπα μήκους 147 μέτρων εξορύσσονταν επίσης και λαξεύτηκαν με χάλκινο εργαλείο.
Οι αρχαίοι Ρωμαίοι εξήγαγαν μεταλλεύματα χαλκού από το νησί της Κύπρου, εξ ου και η λατινική ονομασία του χαλκού - «cuprum». Το ρωσικό όνομα "χαλκός", προφανώς, συνδέεται με τη λέξη "smida", που στην αρχαιότητα σήμαινε "μέταλλο".
Στα μεταλλεύματα που εξορύσσονταν στη χερσόνησο του Σινά, μερικές φορές βρέθηκαν μεταλλεύματα με πρόσμιξη κασσίτερου, γεγονός που οδήγησε στην ανακάλυψη ενός κράματος χαλκού με κασσίτερο - μπρούτζο. Ο μπρούτζος αποδείχθηκε ότι ήταν πιο εύτηκτος και πιο σκληρός από τον ίδιο τον χαλκό. Η ανακάλυψη του χαλκού σηματοδότησε την αρχή μιας μακράς Εποχής του Χαλκού (4η - 1η χιλιετία π.Χ.).
Ιδιότητες. Ο χαλκός είναι ένα κόκκινο μέταλλο. M.p. 1083 "C, bp 2567 ° C, πυκνότητα 8,92 g / cm. Είναι εύπλαστο ελατό μέταλλο, είναι δυνατό να τυλιχτούν φύλλα του 5 φορές πιο λεπτά από το λεπτό χαρτί. Ο χαλκός αντανακλά καλά το φως, μεταφέρει τέλεια τη θερμότητα και τον ηλεκτρισμό, δεύτερο μόνο στο ασήμι.
Η διαμόρφωση των εξωτερικών στοιβάδων ηλεκτρονίων του ατόμου του χαλκού είναι 3d 10 4s 1 (d-στοιχείο). Αν και ο χαλκός και τα αλκαλιμέταλλα ανήκουν στην ίδια ομάδα Ι, η συμπεριφορά και οι ιδιότητές τους είναι πολύ διαφορετικές. Ο χαλκός φέρεται πιο κοντά στα αλκαλικά μέταλλα μόνο λόγω της ικανότητας σχηματισμού μονοσθενών κατιόντων. Κατά τον σχηματισμό των ενώσεων, το άτομο χαλκού μπορεί να χάσει όχι μόνο το εξωτερικό ηλεκτρόνιο s, αλλά ένα ή δύο d-ηλεκτρόνια του προηγούμενου στρώματος, παρουσιάζοντας έτσι μια υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης. Για τον χαλκό, η κατάσταση οξείδωσης +2 είναι πιο χαρακτηριστική από το +1.
Ο μεταλλικός χαλκός είναι ανενεργός, σταθερός σε ξηρό και καθαρό αέρα. Σε υγρό αέρα που περιέχει CO 2, σχηματίζεται στην επιφάνειά του ένα πρασινωπό φιλμ Cu (OH) 2 * CuCO3 που ονομάζεται πατίνα. Η Patina δίνει στα προϊόντα από χαλκό και τα κράματά του μια όμορφη "αντίκα" εμφάνιση. Η συμπαγής πατίνα, επιπλέον, προστατεύει το μέταλλο από περαιτέρω καταστροφή. Όταν ο χαλκός θερμαίνεται σε καθαρό και ξηρό οξυγόνο, σχηματίζεται μαύρο οξείδιο CuO. θέρμανση πάνω από 375 ° C οδηγεί στο κόκκινο οξείδιο Cu 2 O. Σε κανονικές θερμοκρασίες, τα οξείδια του χαλκού είναι σταθερά στον αέρα.
Στη σειρά των τάσεων, ο χαλκός βρίσκεται στα δεξιά του υδρογόνου και επομένως δεν εκτοπίζει το υδρογόνο από το νερό και στα ανοξικά οξέα δεν το κάνει. Ο χαλκός μπορεί να διαλυθεί σε οξέα μόνο όταν οξειδωθεί ταυτόχρονα, για παράδειγμα, σε νιτρικό οξύ ή πυκνό θειικό οξύ:
ЗСu + 8НNO 3 = ЗСu (NO 3) 2 + 2NO + 4Н 2 O
Cu + 2H 2 S0 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Το φθόριο, το χλώριο και το βρώμιο αντιδρούν με χαλκό για να σχηματίσουν τα αντίστοιχα διαλογονίδια, για παράδειγμα:
Сu + Сl 2 = СuСl 2
Η αλληλεπίδραση της θερμαινόμενης σκόνης χαλκού με το ιώδιο παράγει ιωδιούχο Cu (I) ή μονοϊωδιούχο χαλκό:
2Cu + I 2 = 2CuI
Ο χαλκός καίγεται σε ατμούς θείου, σχηματίζοντας μονοσουλφίδιο CuS. Δεν αλληλεπιδρά με το υδρογόνο υπό κανονικές συνθήκες. Ωστόσο, εάν τα δείγματα χαλκού περιέχουν ίχνη ακαθαρσιών οξειδίου Cu 2 O, τότε σε μια ατμόσφαιρα που περιέχει υδρογόνο, μεθάνιο ή μονοξείδιο του άνθρακα, το οξείδιο του χαλκού ανάγεται σε μέταλλο:
Cu 2 O + H 2 = 2Cu + H 2 O
Cu 2 O + CO = 2 Cu + CO 2
Οι απελευθερωμένοι ατμοί νερού και CO 2 προκαλούν την εμφάνιση ρωγμών, οι οποίες επιδεινώνουν απότομα τις μηχανικές ιδιότητες του μετάλλου («ασθένεια του υδρογόνου»). Τα μονοσθενή άλατα χαλκού - χλωριούχο CuCl, θειικό Cu 2 SO 3, σουλφίδιο Cu 2 S και άλλα - είναι συνήθως ελάχιστα διαλυτά στο νερό. Για τον δισθενή χαλκό, υπάρχουν άλατα σχεδόν όλων των γνωστών οξέων. τα πιο σημαντικά από αυτά είναι το θειικό СuSO 4, το χλωριούχο СuСl 2, το νιτρικό Сu (NO3) 2. Όλα διαλύονται καλά στο νερό και όταν απελευθερώνονται από αυτό σχηματίζουν κρυσταλλικούς υδρίτες, για παράδειγμα, СuСl 2 * 2H 2 O, Cu ( NO3) 2 * 6H 2 O, Cu80 4 -5H 2 0. Το χρώμα των αλάτων είναι από πράσινο έως μπλε, αφού το ιόν Cu στο νερό είναι ενυδατωμένο και έχει τη μορφή μπλε υδατικού ιόντος [Cu (H 2 Ο) 6] 2+, που καθορίζει το χρώμα των διαλυμάτων των αλάτων του δισθενούς χαλκού.
Ένα από τα πιο σημαντικά άλατα χαλκού - ο θειικός - λαμβάνεται με τη διάλυση του μετάλλου σε θερμαινόμενο αραιό θειικό οξύ ενώ φυσάει αέρας:
2Сu + 2Н 2 SO 4 + O 2 = 2СuSO 4 + 2Н 2 O
Το άνυδρο θειικό είναι άχρωμο. προσθέτοντας νερό, μετατρέπεται σε θειικό χαλκό CuSO 4 -5H 2 O - γαλάζιο-γαλάζιο διαφανείς κρύσταλλοι. Λόγω της ιδιότητας του θειικού χαλκού να αλλάζει χρώμα όταν υγραίνεται, χρησιμοποιείται για την ανίχνευση ιχνών νερού σε αλκοόλες, αιθέρες, βενζίνες κ.λπ.
Όταν ένα άλας δισθενούς χαλκού αλληλεπιδρά με ένα αλκάλιο, σχηματίζεται ένα ογκώδες μπλε ίζημα - υδροξείδιο Cu (OH) 2. Είναι αμφοτερικό: διαλύεται σε συμπυκνωμένο αλκάλιο για να σχηματίσει ένα άλας στο οποίο ο χαλκός έχει τη μορφή ανιόντος, για παράδειγμα:
Cu (OH) 2 + 2KON = K 2 [Cu (OH) 4]
Σε αντίθεση με τα αλκαλικά μέταλλα, ο χαλκός χαρακτηρίζεται από μια τάση συμπλοκοποίησης - τα ιόντα Cu και Cu 2+ στο νερό μπορούν να σχηματίσουν σύμπλοκα ιόντα με ανιόντα (Cl-, CN-), ουδέτερα μόρια (NH 3) και ορισμένες οργανικές ενώσεις. Αυτά τα σύμπλοκα είναι συνήθως έντονα χρωματισμένα και εύκολα διαλυτά στο νερό.
Παραλαβή και αίτηση. Πίσω στον 19ο αιώνα. ο χαλκός τήχθηκε από μεταλλεύματα που περιείχαν τουλάχιστον 15% μέταλλο. Επί του παρόντος, τα πλούσια μεταλλεύματα χαλκού έχουν σχεδόν εξαντληθεί, επομένως ο χαλκός Ch. αρ. λαμβάνονται από θειούχα μεταλλεύματα που περιέχουν μόνο 1-7% χαλκό. Η τήξη μετάλλων είναι μια μακρά και πολλαπλών σταδίων διαδικασία.
Μετά την επεξεργασία επίπλευσης του αρχικού μεταλλεύματος, το συμπύκνωμα που περιέχει θειούχα σίδηρο και χαλκό τοποθετείται σε ανακλαστικούς κλιβάνους τήξης χαλκού που θερμαίνονται στους 1200 ° C. Το συμπύκνωμα λιώνει, σχηματίζοντας το λεγόμενο. ματ που περιέχει λιωμένο χαλκό, σίδηρο και θείο, καθώς και στερεές πυριτικές σκωρίες που επιπλέουν στην επιφάνεια. Το λιωμένο ματ σε μορφή CuS περιέχει περίπου 30% χαλκό, το υπόλοιπο είναι θειούχος σίδηρος και θείο. Το επόμενο στάδιο είναι η μετατροπή του ματ στο λεγόμενο. χαλκός φυσαλίδων, ο οποίος πραγματοποιείται σε φούρνους οριζόντιων μετατροπέων, εμφυσημένος με οξυγόνο. Το FeS οξειδώνεται πρώτα. για να δεσμεύσει το προκύπτον οξείδιο του σιδήρου, προστίθεται χαλαζίας στον μετατροπέα - αυτό σχηματίζει μια εύκολα αποσπώμενη πυριτική σκωρία. Στη συνέχεια το CuS οξειδώνεται, μετατρέπεται σε μεταλλικό χαλκό και απελευθερώνεται SO 2:
CuS + O 2 = Cu + SO 2
Μετά την απομάκρυνση του SO 2 με αέρα, ο χαλκός κυψέλης που παραμένει στον μετατροπέα, που περιέχει 97-99% χαλκό, χύνεται σε καλούπια και στη συνέχεια υποβάλλεται σε ηλεκτρολυτικό εξευγενισμό. Για το σκοπό αυτό, τεμάχια από blister χαλκού, σε σχήμα σαν χοντρές σανίδες, αιωρούνται σε λουτρά ηλεκτρόλυσης που περιέχουν διάλυμα θειικού χαλκού με την προσθήκη H 2 SO 4. Στα ίδια λουτρά αιωρούνται επίσης λεπτά φύλλα καθαρού χαλκού. Χρησιμεύουν ως κάθοδοι και τα χυτά χάλκινα φυσαλίδες ως άνοδοι. Κατά τη διέλευση του ρεύματος, ο χαλκός διαλύεται στην άνοδο και ο χαλκός απελευθερώνεται στην κάθοδο:
Cu - 2e = Cu 2+
Сu 2+ + 2е = Сu
Οι ακαθαρσίες, συμπεριλαμβανομένου του ασημιού, του χρυσού, της πλατίνας, πέφτουν στον πυθμένα του λουτρού με τη μορφή ιλυώδους μάζας (λάσπης). Ο διαχωρισμός των πολύτιμων μετάλλων από τη λάσπη συνήθως πληρώνει για όλη αυτή την ενεργοβόρα διαδικασία. Μετά από μια τέτοια διύλιση, το μέταλλο που προκύπτει περιέχει 98-99% χαλκό.
Ο χαλκός χρησιμοποιείται από καιρό στην κατασκευή: οι αρχαίοι Αιγύπτιοι κατασκεύαζαν χάλκινους σωλήνες νερού. στέγες μεσαιωνικών κάστρων και εκκλησιών ήταν καλυμμένες με φύλλα χαλκού, για παράδειγμα το περίφημο βασιλικό κάστρο στην Ελσινόρη (Δανία) καλύφθηκε με χαλκό στέγης. Τα νομίσματα και τα κοσμήματα κατασκευάζονταν από χαλκό. Λόγω της χαμηλής ηλεκτρικής του αντίστασης, ο χαλκός είναι το κύριο μέταλλο στην ηλεκτρική μηχανική: περισσότερο από το ήμισυ του συνόλου του παραγόμενου χαλκού πηγαίνει στην παραγωγή ηλεκτρικών καλωδίων για μεταδόσεις υψηλής τάσης και καλώδια χαμηλού ρεύματος. Ακόμη και αμελητέες ακαθαρσίες στον χαλκό οδηγούν σε αύξηση της ηλεκτρικής του αντίστασης και μεγάλες απώλειες ηλεκτρικής ενέργειας.
Η υψηλή θερμική αγωγιμότητα και η αντίσταση στη διάβρωση καθιστούν δυνατή την κατασκευή εξαρτημάτων εναλλάκτη θερμότητας, ψυγείων, συσκευών κενού, αγωγών για άντληση λαδιών και καυσίμων κ.λπ. από χαλκό. Ο χαλκός χρησιμοποιείται επίσης ευρέως στην επιμετάλλωση κατά την εφαρμογή προστατευτικών επιστρώσεων σε προϊόντα χάλυβα. Έτσι, για παράδειγμα, κατά την επινικελίωση ή την επιχρωμίωση χαλύβδινων αντικειμένων, ο χαλκός προκατατίθεται σε αυτά. Σε αυτή την περίπτωση, η προστατευτική επίστρωση διαρκεί περισσότερο και πιο αποτελεσματικά. Ο χαλκός χρησιμοποιείται επίσης στην ηλεκτρομορφοποίηση (δηλαδή κατά την αναπαραγωγή προϊόντων με τη λήψη της κατοπτρικής τους εικόνας), για παράδειγμα, στην κατασκευή μεταλλικών μητρών για την εκτύπωση τραπεζογραμματίων, στην αναπαραγωγή γλυπτών προϊόντων.
Σημαντική ποσότητα χαλκού καταναλώνεται στην κατασκευή κραμάτων, τα οποία σχηματίζει με πολλά μέταλλα. Τα κύρια κράματα χαλκού χωρίζονται γενικά σε τρεις ομάδες: μπρούτζοι (κράματα με κασσίτερο και άλλα μέταλλα εκτός από ψευδάργυρο και νικέλιο), ορείχαλκο (κράματα με ψευδάργυρο) και κράματα χαλκού-νικελίου. Στην εγκυκλοπαίδεια υπάρχουν ξεχωριστά άρθρα για μπρούτζους και ορείχαλκους. Τα πιο διάσημα κράματα χαλκού-νικελίου είναι χαλκονικέλιο, νικέλιο άργυρος, κονταντάνη, μαγγανίνη. Όλα περιέχουν έως και 30-40% νικέλιο και διάφορα πρόσθετα κραμάτων. Αυτά τα κράματα χρησιμοποιούνται στη ναυπηγική, για την κατασκευή εξαρτημάτων που λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες, σε ηλεκτρικές συσκευές, καθώς και για μεταλλικά προϊόντα οικιακής χρήσης αντί για ασήμι (μαχαιροπήρουνα).
Οι ενώσεις του χαλκού έχουν βρει και βρίσκουν διάφορες εφαρμογές. Το δισθενές οξείδιο και ο θειικός χαλκός χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ορισμένων τύπων τεχνητών ινών και για την παραγωγή άλλων ενώσεων χαλκού. Το CuO και το Cu 2 O χρησιμοποιούνται για την παραγωγή γυαλιού και σμάλτων. Cu (NO3) 2 - για εκτύπωση calico. СuСl 2 - συστατικό ορυκτών χρωμάτων, καταλύτης. Τα ορυκτά χρώματα που περιέχουν χαλκό είναι γνωστά από την αρχαιότητα. Έτσι, μια ανάλυση των αρχαίων τοιχογραφιών της Πομπηίας και της τοιχογραφίας στη Ρωσία έδειξε ότι η σύνθεση των χρωμάτων περιελάμβανε τον βασικό οξικό χαλκό Cu (OH) 2 * (CH3COO) 2 Cu 2, ήταν αυτό που χρησίμευε ως έντονο πράσινο χρώμα , που ονομάζεται στη Ρωσία yar-medyanka ...
Ο χαλκός ανήκει στα λεγόμενα. βιοστοιχεία απαραίτητα για την ομαλή ανάπτυξη των φυτών και των ζώων. Σε περίπτωση απουσίας ή έλλειψης χαλκού στους φυτικούς ιστούς, η περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη μειώνεται, τα φύλλα κιτρινίζουν, τα φυτά παύουν να καρποφορούν και μπορεί να πεθάνουν. Ως εκ τούτου, πολλά άλατα χαλκού αποτελούν μέρος των λιπασμάτων χαλκού, όπως ο θειικός χαλκός, τα λιπάσματα χαλκού-καλίου (θειικός χαλκός αναμεμειγμένος με KSD). Τα άλατα χαλκού χρησιμοποιούνται επίσης για την καταπολέμηση ασθενειών των φυτών. Για περισσότερα από εκατό χρόνια, ένα υγρό Bordeaux που περιέχει βασικό θειικό χαλκό [Cu (OH) 2] 3CuSO 4 έχει χρησιμοποιηθεί για αυτό. καταλάβετε από την αντίδραση:
4СuSO 4 + ЗСа (ОН) 2 = СuSO 4 * ЗСu (ОН) 2 + ЗСаSО 4
Το ζελατινώδες ίζημα αυτού του αλατιού καλύπτει καλά τα φύλλα και παραμένει πάνω τους για μεγάλο χρονικό διάστημα προστατεύοντας το φυτό. Το Cu 2 O, το χλωροξείδιο του χαλκού 3Cu (OH) 2 * CuCl 2, καθώς και ο φωσφορικός, βορικός και αρσενικός χαλκός έχουν παρόμοια ιδιότητα.
Στο ανθρώπινο σώμα, ο χαλκός είναι μέρος ορισμένων ενζύμων και εμπλέκεται στις διαδικασίες της αιμοποίησης και της ενζυμικής οξείδωσης. η μέση περιεκτικότητα σε χαλκό στο ανθρώπινο αίμα είναι περίπου 0,001 mg / l. Στους οργανισμούς των κατώτερων ζώων, ο χαλκός είναι πολύ υψηλότερος, για παράδειγμα, η αιμοκυανίνη - η χρωστική του αίματος των μαλακίων και των καρκινοειδών - περιέχει έως και 0,26% χαλκό. Η μέση περιεκτικότητα σε χαλκό στους ζωντανούς οργανισμούς είναι 2-10-4% κατά βάρος.
Για τον άνθρωπο, οι ενώσεις του χαλκού είναι ως επί το πλείστον τοξικές. Παρά το γεγονός ότι ο χαλκός περιλαμβάνεται σε ορισμένα φαρμακευτικά προϊόντα, η κατάποσή του με νερό ή φαγητό σε μεγάλες ποσότητες μπορεί να προκαλέσει σοβαρή δηλητηρίαση. Οι άνθρωποι που εργάζονται για μεγάλο χρονικό διάστημα στην τήξη του χαλκού και των κραμάτων του συχνά αρρωσταίνουν με "πυρετό χαλκού" - η θερμοκρασία αυξάνεται, οι πόνοι στην περιοχή του στομάχου και η ζωτική δραστηριότητα των πνευμόνων μειώνεται. Εάν άλατα χαλκού έχουν εισέλθει στο στομάχι, είναι απαραίτητο να το ξεπλύνετε επειγόντως και να πάρετε ένα διουρητικό πριν έρθει ο γιατρός.
Συμπέρασμα.
Τα μέταλλα είναι το κύριο δομικό υλικό στη μηχανολογία και την οργανοποιία. Όλα έχουν κοινές λεγόμενες μεταλλικές ιδιότητες, αλλά κάθε στοιχείο τις εκδηλώνει σύμφωνα με τη θέση του στο περιοδικό σύστημα του D.I. Mendeleev, δηλαδή σύμφωνα με τα δομικά χαρακτηριστικά του ατόμου του.
Τα μέταλλα αλληλεπιδρούν ενεργά με στοιχειώδη οξειδωτικά με υψηλή ηλεκτραρνητικότητα (αλογόνα, οξυγόνο, θείο κ.λπ.) και επομένως, όταν εξετάζονται οι γενικές ιδιότητες των μεταλλικών στοιχείων, είναι απαραίτητο να λαμβάνεται υπόψη η χημική τους δράση σε σχέση με τα αμέταλλα, τους τύπους των ενώσεων τους και των μορφών χημικών δεσμών, αφού αυτό καθορίζει όχι μόνο τις μεταλλουργικές διεργασίες κατά την παραγωγή τους, αλλά και τη λειτουργικότητα των μετάλλων υπό συνθήκες λειτουργίας.
Σήμερα, που η οικονομία αναπτύσσεται με γοργούς ρυθμούς, υπάρχει ανάγκη για προκατασκευασμένα κτίρια που δεν απαιτούν σημαντικές επενδύσεις κεφαλαίου. Αυτό χρειάζεται κυρίως για την κατασκευή εμπορικών περιπτέρων, κέντρων διασκέδασης, αποθηκών. Με τη χρήση μεταλλικών κατασκευών, τέτοιες κατασκευές μπορούν πλέον όχι μόνο να ανεγερθούν εύκολα και γρήγορα, αλλά και να αποσυναρμολογηθούν με την ίδια ευκολία όταν λήξει η περίοδος ενοικίασης ή για μετακόμιση σε άλλη τοποθεσία. Επιπλέον, δεν είναι δύσκολο να φέρεις επικοινωνίες, θέρμανση, φως σε τέτοια εύκολα ανεγερμένα κτίρια. Τα κτίρια από μεταλλικές κατασκευές αντέχουν στις σκληρές συνθήκες της φύσης όχι μόνο ως προς τις συνθήκες θερμοκρασίας, αλλά επίσης, κάτι που είναι σημαντικό από την άποψη της σεισμολογικής δραστηριότητας, όπου δεν είναι εύκολο και ασφαλές να ανεγερθούν κατασκευές από τούβλα.
Η γκάμα των μεταλλικών κατασκευών που προσφέρει σήμερα η βιομηχανία μεταφέρεται εύκολα και μπορεί να ανυψωθεί από οποιονδήποτε γερανό. Η σύνδεση και η εγκατάσταση τέτοιων κατασκευών μπορεί να γίνει τόσο με μπουλόνια όσο και με συγκόλληση. Η εμφάνιση ελαφρών μεταλλικών κατασκευών, οι οποίες κατασκευάζονται και παρέχονται με πολύπλοκο τρόπο, διαδραματίζουν μεγάλο θετικό ρόλο στην κατασκευή δημόσιων κτιρίων σε σύγκριση με την κατασκευή κτιρίων από οπλισμένο σκυρόδεμα και μειώνει σημαντικά τον χρόνο που απαιτείται για την ολοκλήρωση των εργασιών. .
Βιβλιογραφία.
1. Khomchenko G.P. Εγχειρίδιο χημείας για υποψήφιους πανεπιστημίου. - 3η έκδοση-Μ .: New Wave Publishing House LLC, ONIX Publishing House CJSC, 1999.-464 p.
2. A.S. Egorova. Χημεία. Ένας οδηγός για τους υποψήφιους στα πανεπιστήμια - 2η έκδοση - Rostov n / a: εκδοτικός οίκος "Phoenix", 1999. - 768 p.
3. Frolov V.V. Χημεία: Εγχειρίδιο για ειδικά πανεπιστήμια μηχανολόγων μηχανικών. - 3η έκδ., Rev. και προσθέστε. - Μ .: Ανώτερο σχολείο, 1986.-543 σελ.
Επιβεβαιώνει με την έγκρισή του τη λανθασμένη ή όχι απόλυτα ακριβή απάντηση του μαθητή. 1.2 Βελτίωση του σχολικού χημικού πειράματος στη μάθηση με βάση το πρόβλημα 1.2.1 Αρχές για την ανάπτυξη ενός μεθοδολογικού συστήματος και το περιεχόμενο των πειραμάτων στη χημεία στο σύστημα μάθησης με βάση το πρόβλημα
αντικειμενικά υπάρχουσα σχέση μεταξύ χημικών στοιχείων. Ως εκ τούτου, ονομάστηκε από τον Mendeleev "φυσικό" σύστημα στοιχείων. Ο περιοδικός νόμος δεν έχει όμοιο στην ιστορία της επιστήμης. Αντί για διάσπαρτες, άσχετες ουσίες, προέκυψε ένα ενιαίο αρμονικό σύστημα ενώπιον της επιστήμης, ενώνοντας όλα τα χημικά στοιχεία σε ένα σύνολο. Ο Mendeleev έδειξε τον τρόπο της κατευθυνόμενης αναζήτησης στη χημεία ...
Αρχική> ΈγγραφοΜέταλλα στον περιοδικό πίνακα. Η δομή των ατόμων μετάλλου. Γενικά χαρακτηριστικά μετάλλων.
Θέση των μετάλλων στον περιοδικό πίνακαΑν σχεδιάσουμε μια διαγώνιο από βόριο σε αστατίνη στον πίνακα του Δ.Ι. Τα στοιχεία που βρίσκονται κοντά στη διαγώνιο έχουν διπλές ιδιότητες: σε ορισμένες από τις ενώσεις τους συμπεριφέρονται σαν μέταλλα. σε μερικά - ως αμέταλλα. Η δομή των ατόμων μετάλλουΣε περιόδους και κύριες υποομάδες, υπάρχουν κανονικότητες στην αλλαγή των μεταλλικών ιδιοτήτων Τα άτομα πολλών μετάλλων έχουν 1, 2 ή 3 ηλεκτρόνια σθένους, για παράδειγμα:Na (+ 11): 1S 2 2S 2 2p 6 3S 1
Ca (+ 20): 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 6 3d 0 4S 2
Αλκαλιμέταλλα (ομάδα 1, κύρια υποομάδα): ... nS 1. Μέταλλα αλκαλικών γαιών (ομάδα 2, κύρια υποομάδα): ... nS 2. Οι ιδιότητες των ατόμων μετάλλων εξαρτώνται περιοδικά από τη θέση τους στον πίνακα του D.I. Mendeleev . ΣΤΗΝ ΚΥΡΙΑ ΥΠΟΟΜΑΔΑ:
- δεν αλλάζει.
Ακτίνα ατόμου αυξάνει
Ηλεκτραρνητικότητα μειώνεται.
Αποκαταστατικές ιδιότητες εντείνω.
Μεταλλικές ιδιότητες εντείνω.
- Πυρηνικά φορτία ατόμων αυξάνουν.
Ακτίνες ατόμων μείωση.
Ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό στρώμα αυξάνει.
Ηλεκτραρνητικότητα αυξάνει.
Αποκαταστατικές ιδιότητες μείωση.
Μεταλλικές ιδιότητες αποδυναμώνω.
α - χαλκός? β - μαγνήσιο; γ - α-τροποποίηση σιδήρου
Τα άτομα μετάλλου τείνουν να δωρίζουν τα εξωτερικά τους ηλεκτρόνια. Σε ένα κομμάτι μετάλλου, πλινθώματος ή μεταλλικού προϊόντος, τα άτομα μετάλλου εγκαταλείπουν εξωτερικά ηλεκτρόνια και τα στέλνουν σε αυτό το κομμάτι, ράβδο ή προϊόν, μετατρέποντας έτσι σε ιόντα. Τα «σχισμένα» ηλεκτρόνια μετακινούνται από το ένα ιόν στο άλλο, ενώνονται προσωρινά μαζί τους σε άτομα, αποσπώνται ξανά και αυτή η διαδικασία συμβαίνει συνεχώς. Τα μέταλλα έχουν ένα κρυσταλλικό πλέγμα, στους κόμβους του οποίου υπάρχουν άτομα ή ιόντα (+). ανάμεσά τους υπάρχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια (αέριο ηλεκτρονίων). Το σχήμα επικοινωνίας σε μέταλλο μπορεί να εμφανιστεί ως εξής:
M 0 ↔ nē + M n +,
άτομο - ιόν
όπου nΕίναι ο αριθμός των εξωτερικών ηλεκτρονίων που συμμετέχουν στον δεσμό (y Na - 1 ē, στο Ca - 2 ē, στο Al - 3 ēΑυτός ο τύπος δεσμού παρατηρείται σε μέταλλα - απλές ουσίες-μέταλλα και σε κράματα.Μεταλλικός δεσμός είναι ένας δεσμός μεταξύ θετικά φορτισμένων μεταλλικών ιόντων και ελεύθερων ηλεκτρονίων στο κρυσταλλικό πλέγμα των μετάλλων.Ο μεταλλικός δεσμός έχει κάποια ομοιότητα με τον ομοιοπολικό, αλλά και κάποια διαφορά, δεδομένου ότι το μέταλλο η σύνδεση βασίζεται στην κοινωνικοποίηση των ηλεκτρονίων (ομοιότητα), όλα τα άτομα συμμετέχουν στην κοινωνικοποίηση αυτών των ηλεκτρονίων (διαφορά). Γι' αυτό οι κρύσταλλοι με μεταλλικό δεσμό είναι όλκιμοι, ηλεκτρικά αγώγιμοι και έχουν μεταλλική λάμψη. Ωστόσο, στην κατάσταση ατμού, τα άτομα μετάλλου συνδέονται με ομοιοπολικό δεσμό, τα ζεύγη μετάλλων αποτελούνται από μεμονωμένα μόρια (μονοατομικά και διατομικά). Γενικά χαρακτηριστικά μετάλλων
| Η ικανότητα των ατόμων να δίνουν ηλεκτρόνια (οξειδώνουν) | ← Αυξάνεται |
|||
| Αλληλεπίδραση με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο | Οξειδώνεται γρήγορα σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος | Οξειδώνουμε αργά σε κανονική θερμοκρασία ή όταν θερμαίνουμε | Μην οξειδώνονται |
|
| Αλληλεπίδραση με το νερό | Σε κανονικές θερμοκρασίες, απελευθερώνεται Η2 και σχηματίζεται υδροξείδιο | Όταν θερμαίνεται, απελευθερώνεται Н 2 | Το H 2 δεν εκτοπίζεται από το νερό |
|
| 5 αλληλεπίδραση με οξέα | Εκτοπίστε το Η 2 από αραιά οξέα | Δεν εκτοπίζει το H 2 από αραιά οξέα |
||
| Αντιδράστε με συν. και αποσυμπίεση. HNO 3 και με συζ. H 2 SO 4 όταν θερμαίνεται | Μην αντιδράτε με οξέα |
|||
| Όντας στη φύση | Μόνο στις συνδέσεις | Σε συνδέσεις και σε ελεύθερη μορφή | Κυρίως χαλαρά |
|
| Μέθοδοι απόκτησης | Ηλεκτρόλυση τήγματος | Αναγωγή με άνθρακα, μονοξείδιο του άνθρακα (2), αλουμοθερμία ή ηλεκτρόλυση υδατικών διαλυμάτων αλάτων | ||
| Η ικανότητα των ιόντων να προσκολλούν ηλεκτρόνια (ανακτούν) | Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au |
|||
| Αυξάνεται → |
||||
Ηλεκτροχημική σειρά τάσεων μετάλλων. Φυσικές και χημικές ιδιότητες των μετάλλων
Γενικές φυσικές ιδιότητες των μετάλλωνΟι γενικές φυσικές ιδιότητες των μετάλλων καθορίζονται από τον μεταλλικό δεσμό και το μεταλλικό κρυσταλλικό πλέγμα. Ελατότητα, ολκιμότηταΗ μηχανική δράση σε έναν μεταλλικό κρύσταλλο προκαλεί μετατόπιση των στρωμάτων των ατόμων. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια στο μέταλλο κινούνται σε όλο τον κρύσταλλο, δεν συμβαίνει σπάσιμο των δεσμών. Η πλαστικότητα μειώνεται στη σειρά Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe... Ο χρυσός, για παράδειγμα, μπορεί να τυλιχτεί σε φύλλα πάχους όχι μεγαλύτερου από 0,001 mm, τα οποία χρησιμοποιούνται για επιχρύσωση διαφόρων αντικειμένων. Το αλουμινόχαρτο εμφανίστηκε σχετικά πρόσφατα και νωρίτερα το τσάι, η σοκολάτα σφυρηλατήθηκε σε αλουμινόχαρτο, το οποίο ονομαζόταν stanyol. Ωστόσο, το Mn και το Bi δεν έχουν ολκιμότητα: πρόκειται για εύθραυστα μέταλλα. Μεταλλική λάμψηΜεταλλική λάμψη, που στη σκόνη χάνεται από όλα τα μέταλλα, εκτός Ο Αλκαι Mg... Τα πιο λαμπερά μέταλλα είναι Hg(τα περίφημα «βενετσιάνικα κάτοπτρα» κατασκευάστηκαν από αυτό τον Μεσαίωνα), Αγ(τώρα από αυτό κατασκευάζονται σύγχρονοι καθρέφτες με τη βοήθεια της αντίδρασης του "ασημένιου καθρέφτη"). Ανά χρώμα (συμβατικά) διακρίνονται τα σιδηρούχα και τα μη σιδηρούχα μέταλλα. Από τα τελευταία θα ξεχωρίσουμε πολύτιμα - Au, Ag, Pt. Ο χρυσός είναι το μέταλλο των κοσμημάτων. Στη βάση του φτιάχτηκαν τα υπέροχα πασχαλινά αυγά Faberge. ΚουδούνισμαΤα μέταλλα χτυπούν και αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται για την κατασκευή καμπάνων (θυμηθείτε την καμπάνα του Τσάρου στο Κρεμλίνο της Μόσχας). Τα πιο ηχητικά μέταλλα είναι τα Au, Ag, Ci. Χάλκινα δαχτυλίδια με χοντρό, βουητό δαχτυλίδι - ένα κατακόκκινο δαχτυλίδι. Αυτή είναι μια μεταφορική έκφραση όχι προς τιμή του βατόμουρου, αλλά προς τιμήν της ολλανδικής πόλης Malina, όπου έλιωσαν οι πρώτες καμπάνες της εκκλησίας. Αργότερα στη Ρωσία, Ρώσοι τεχνίτες άρχισαν να ρίχνουν καμπάνες ακόμα καλύτερης ποιότητας και οι κάτοικοι των πόλεων και των κωμοπόλεων δώρησαν χρυσά και ασημένια κοσμήματα για να ακούγεται καλύτερα η καμπάνα που ρίχνεται για τις εκκλησίες. Σε ορισμένα ρωσικά ενεχυροδανειστήρια, η αυθεντικότητα των χρυσών δαχτυλιδιών που έγιναν δεκτά για παραγγελία προσδιορίστηκε από το κουδούνισμα μιας χρυσής βέρας που κρέμεται από τα μαλλιά μιας γυναίκας (ακούγεται ένας πολύ μακρύς και καθαρός ήχος σε υψηλό τόνο). Υπό κανονικές συνθήκες, όλα τα μέταλλα εκτός από τον υδράργυρο Hg είναι στερεά. Το πιο σκληρό μέταλλο είναι το χρώμιο Cr, το οποίο γρατσουνίζει το γυαλί. Τα πιο μαλακά είναι τα αλκαλικά μέταλλα, κόβονται με μαχαίρι. Τα αλκαλικά μέταλλα αποθηκεύονται με μεγάλες προφυλάξεις - Na - σε κηροζίνη, και Li - στη βαζελίνη λόγω της ελαφρότητάς της, η κηροζίνη - σε ένα γυάλινο βάζο, ένα βάζο - σε τσιπς αμιάντου, ο αμίαντος - σε ένα κουτί από κασσίτερο. Ηλεκτρική αγωγιμότηταΗ καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα των μετάλλων εξηγείται από την παρουσία ελεύθερων ηλεκτρονίων σε αυτά, τα οποία, υπό την επίδραση έστω και μιας μικρής διαφοράς δυναμικού, αποκτούν μια κατευθυντική κίνηση από τον αρνητικό προς τον θετικό πόλο. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, οι δονήσεις των ατόμων (ιόντων) εντείνονται, γεγονός που καθιστά δύσκολη την κατευθυντική κίνηση των ηλεκτρονίων και ως εκ τούτου οδηγεί σε μείωση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, η δονητική κίνηση, αντίθετα, μειώνεται πολύ και η ηλεκτρική αγωγιμότητα αυξάνεται απότομα. Τα μέταλλα παρουσιάζουν υπεραγωγιμότητα κοντά στο απόλυτο μηδέν. Οι Ag, Cu, Au, Al, Fe έχουν την υψηλότερη ηλεκτρική αγωγιμότητα. χειρότεροι αγωγοί - Hg, Pb, W. Θερμική αγωγιμότηταΥπό κανονικές συνθήκες, η θερμική αγωγιμότητα των μετάλλων αλλάζει βασικά με την ίδια σειρά με την ηλεκτρική τους αγωγιμότητα. Η θερμική αγωγιμότητα οφείλεται στην υψηλή κινητικότητα των ελεύθερων ηλεκτρονίων και στη δονητική κίνηση των ατόμων, λόγω της οποίας υπάρχει ταχεία εξίσωση της θερμοκρασίας στη μάζα του μετάλλου. Η υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα είναι στον άργυρο και τον χαλκό, η χαμηλότερη στο βισμούθιο και τον υδράργυρο. ΠυκνότηταΗ πυκνότητα των μετάλλων είναι διαφορετική. Είναι όσο μικρότερη, τόσο μικρότερη είναι η ατομική μάζα του μεταλλικού στοιχείου και τόσο μεγαλύτερη είναι η ακτίνα του ατόμου του. Το ελαφρύτερο μέταλλο είναι το λίθιο (πυκνότητα 0,53 g / cm 3), το βαρύτερο είναι το όσμιο (πυκνότητα 22,6 g / cm 3). Τα μέταλλα με πυκνότητα μικρότερη από 5 g / cm 3 ονομάζονται ελαφριά, τα υπόλοιπα είναι βαριά. Τα σημεία τήξης και βρασμού των μετάλλων ποικίλλουν. Το μέταλλο με τη μεγαλύτερη τήξη - ο υδράργυρος (μπάλα = -38,9 ° C), το καίσιο και το γάλλιο - λιώνουν στους 29 και 29,8 ° C, αντίστοιχα. Το βολφράμιο είναι το πιο πυρίμαχο μέταλλο (δεμάτιο t = 3390 ° C). Η έννοια της αλλοτροπίας των μετάλλων στο παράδειγμα του κασσίτερουΟρισμένα μέταλλα έχουν αλλοτροπικές τροποποιήσεις. Για παράδειγμα, ο κασσίτερος διακρίνεται σε:- α-κασσίτερος, ή γκρίζος κασσίτερος («πανώλης κασσίτερου» - ο μετασχηματισμός του συνηθισμένου β-κασσιτέρου σε α-κασσίτερο σε χαμηλές θερμοκρασίες προκάλεσε το θάνατο της αποστολής του R. Scott στον Νότιο Πόλο, ο οποίος έχασε όλα τα καύσιμα, αφού αποθηκεύτηκε σε δεξαμενές σφραγισμένες με κασσίτερο ), είναι σταθερό για t<14°С, серый порошок. β-олово, или белое олово (t = 14 ― 161°С) очень мягкий металл, но тверже свинца, поддается литью и пайке. Используется в сплавах, например, для изготовления белой жести (луженого железа).
- Με τα αλογόνα, τα μέταλλα σχηματίζουν άλατα - αλογονίδια:
- Τα μέταλλα σχηματίζουν οξείδια με το οξυγόνο:
- Με το θείο, τα μέταλλα σχηματίζουν άλατα - σουλφίδια:
- Με το υδρογόνο, τα πιο ενεργά μέταλλα σχηματίζουν υδρίδια, για παράδειγμα:
- με τον άνθρακα, πολλά μέταλλα σχηματίζουν καρβίδια:
- Τα μέταλλα στην αρχή μιας σειράς τάσεων (από λίθιο σε νάτριο), υπό κανονικές συνθήκες, εκτοπίζουν το υδρογόνο από το νερό και σχηματίζουν αλκάλια, για παράδειγμα:
- Μέταλλα που βρίσκονται σε μια σειρά από τάσεις μέχρι το υδρογόνο αλληλεπιδρούν με αραιά οξέα (НCl, Н 2 SO 4 κ.λπ.), ως αποτέλεσμα των οποίων σχηματίζονται άλατα και απελευθερώνεται υδρογόνο, για παράδειγμα:
- Τα μέταλλα αλληλεπιδρούν με διαλύματα αλάτων λιγότερο ενεργών μετάλλων, ως αποτέλεσμα του οποίου σχηματίζεται ένα άλας ενός πιο ενεργού μετάλλου και απελευθερώνεται λιγότερο ενεργό μέταλλο σε ελεύθερη μορφή, για παράδειγμα:
Μέταλλα στη φύση.
Εύρεση μετάλλων στη φύση.Τα περισσότερα μέταλλα βρίσκονται στη φύση με τη μορφή διαφόρων ενώσεων: τα ενεργά μέταλλα βρίσκονται μόνο με τη μορφή ενώσεων. μέταλλα χαμηλής δραστικότητας - με τη μορφή ενώσεων και σε ελεύθερη μορφή. ευγενή μέταλλα (Ag, Pt, Au ...) σε ελεύθερη μορφή Τα εγγενή μέταλλα περιέχονται συνήθως σε μικρές ποσότητες με τη μορφή κόκκων ή εγκλείσματα σε πετρώματα. Σπάνια υπάρχουν και αρκετά μεγάλα κομμάτια μετάλλου – ψήγματα. Πολλά μέταλλα στη φύση υπάρχουν σε δεσμευμένη κατάσταση με τη μορφή χημικών φυσικών ενώσεων - μεταλλικά στοιχεία... Πολύ συχνά αυτά είναι οξείδια, για παράδειγμα, ορυκτά σιδήρου: κόκκινο σιδηρομετάλλευμα Fe 2 O 3, καφέ σιδηρομετάλλευμα 2Fe 2 O 3 ∙ 3H 2 O, μαγνητικό σιδηρομετάλλευμα Fe 3 O 4. Τα ορυκτά είναι μέρος των πετρωμάτων και των μεταλλευμάτων. Μεταλλεύματαονομάζονται φυσικοί σχηματισμοί που περιέχουν ορυκτά, στους οποίους τα μέταλλα είναι σε ποσότητες κατάλληλα τεχνολογικά και οικονομικά για την παραγωγή μετάλλων στη βιομηχανία Από τη χημική σύσταση του ορυκτού που περιλαμβάνεται στο μετάλλευμα διακρίνονται το οξείδιο, το σουλφίδιο και άλλα μεταλλεύματα. Συνήθως, πριν από τη λήψη μέταλλα από μετάλλευμα, εμπλουτίζεται προκαταρκτικά - χωριστά απόβλητα πετρώματα, ακαθαρσίες, ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένα συμπύκνωμα, το οποίο χρησιμεύει ως πρώτη ύλη για τη μεταλλουργική παραγωγή. Μέθοδοι λήψης μετάλλων.Η παραγωγή μετάλλων από τις ενώσεις τους είναι έργο της μεταλλουργίας. Οποιαδήποτε μεταλλουργική διαδικασία είναι μια διαδικασία αναγωγής μεταλλικών ιόντων με τη βοήθεια διαφόρων αναγωγικών παραγόντων, ως αποτέλεσμα των οποίων λαμβάνονται μέταλλα σε ελεύθερη μορφή. Ανάλογα με τη μέθοδο διεξαγωγής της μεταλλουργικής διαδικασίας, διακρίνονται η πυρομεταλλουργία, η υδρομεταλλουργία και η ηλεκτρομεταλλουργία. ΠυρομεταλλουργίαΕίναι η παραγωγή μετάλλων από τις ενώσεις τους σε υψηλές θερμοκρασίες με τη χρήση διαφόρων αναγωγικών παραγόντων: άνθρακα, μονοξείδιο του άνθρακα (II), υδρογόνο, μέταλλα (αλουμίνιο, μαγνήσιο) κ.λπ. Παραδείγματα αναγωγής μετάλλων- κάρβουνο:
- μονοξείδιο του άνθρακα:
- υδρογόνο:
- αλουμίνιο (αλουμοθερμία):
- μαγνήσιο:
- 2CuS + 3O 2 = 2CuO + 2SO 2.
- CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu.
Γενικά χαρακτηριστικά των μετάλλων της ομάδας ΙΑ.
Τα μέταλλα της κύριας υποομάδας της πρώτης ομάδας (ομάδα ΙΑ) περιλαμβάνουν λίθιο (Li), νάτριο (Na), κάλιο (K), ρουβίδιο (Rb), καίσιο (Cs), φράγκιο (Fr). Αυτά τα μέταλλα ονομάζονται αλκαλιμέταλλα επειδή αυτά και τα οξείδια τους σχηματίζουν αλκάλια όταν αλληλεπιδρούν με το νερό.Τα αλκαλικά μέταλλα είναι s-στοιχεία. Στο εξωτερικό στρώμα ηλεκτρονίων, τα άτομα μετάλλου έχουν ένα s-ηλεκτρόνιο (ns 1). Κάλιο, νάτριο - απλές ουσίες
Αλκαλικά μέταλλα σε αμπούλες:
α - καίσιο; β - ρουβίδιο; γ - κάλιο; g - νάτριο Βασικές πληροφορίες για τα στοιχεία της ομάδας ΙΑ
| Στοιχείο | λιθίου | νάτριο Na | Κ κάλιο | Rb ρουβίδιο | Cs καίσιο | Γ. Γαλλία |
| Ατομικός αριθμός | 3 | 11 | 19 | 37 | 55 | 87 |
| Η δομή των εξωτερικών φλοιών ηλεκτρονίων των ατόμων | ns 1 np 0, όπου n = 2, 3, 4, 5, 6, 7, n είναι ο αριθμός της περιόδου | |||||
| Κατάσταση οξείδωσης | +1 | +1 | +1 | +1 | +1 | +1 |
| Βασικές φυσικές ενώσεις | Li 2 O · Al 2 O 3 · 4SiO 2 (σποδομένη); LiAl (PO 4) F, LiAl (PO 4) OH (αμβλυγονίτης) | NaCl (επιτραπέζιο αλάτι); Na 2 SO 4 · 10H 2 O (άλας Glauber, mirabilit); КCl NaCl (συλβίτης) | KCl (συλβινίτης), KCl NaCl (συλβινίτης); Κ (άστριος καλίου, ορθογώνιο); KCl MgCl 2 6H 2 O (καρναλλίτης) - βρίσκεται στα φυτά | Ως ισοάμορφη πρόσμειξη σε ορυκτά καλίου - συλβινίτης και καρναλλίτης | 4Cs 2 O · 4Al 2 O 3 · 18 SiO 2 · 2H 2 O (ημι-κύτταρο); σύντροφος ορυκτών καλίου | Α-προϊόν αποσύνθεσης ακτινίου |
