Ενεργά μέταλλα. Ενεργά μέταλλα Σειρά δραστηριότητας μετάλλων πίνακας πλήρης

Ποιες πληροφορίες μπορούν να ληφθούν από μια σειρά τάσεων;

Μια σειρά μεταλλικών τάσεων χρησιμοποιείται ευρέως σε ανόργανη χημεία. Ειδικότερα, τα αποτελέσματα πολλών αντιδράσεων και ακόμη και η δυνατότητα υλοποίησής τους εξαρτώνται από τη θέση ενός συγκεκριμένου μετάλλου στο NER. Ας συζητήσουμε αυτό το θέμα με περισσότερες λεπτομέρειες.

Αλληλεπίδραση μετάλλων με οξέα

Μέταλλα που βρίσκονται στη σειρά τάσης στα αριστερά του υδρογόνου αντιδρούν με οξέα - μη οξειδωτικά μέσα. Μέταλλα που βρίσκονται στο NER στα δεξιά του Η αλληλεπιδρούν μόνο με οξειδωτικά οξέα (ιδίως με HNO 3 και συμπυκνωμένο H 2 SO 4).

Παράδειγμα 1. Ο ψευδάργυρος βρίσκεται στο NER στα αριστερά του υδρογόνου, επομένως, είναι σε θέση να αντιδράσει με όλα σχεδόν τα οξέα:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2

Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2

Παράδειγμα 2. Ο χαλκός βρίσκεται στο ERN στα δεξιά του H. αυτό το μέταλλο δεν αντιδρά με «συνηθισμένα» οξέα (HCl, H 3 PO 4, HBr, οργανικά οξέα), αλλά αλληλεπιδρά με οξειδωτικά οξέα (νιτρικό, πυκνό θειικό):

Cu + 4HNO 3 (συμπ.) = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Cu + 2H 2 SO 4 (συμπ.) = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Θα ήθελα να επιστήσω την προσοχή σας σε ένα σημαντικό σημείο: όταν τα μέταλλα αλληλεπιδρούν με οξειδωτικά οξέα, δεν απελευθερώνεται υδρογόνο, αλλά κάποιες άλλες ενώσεις. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για αυτό!

Αλληλεπίδραση μετάλλων με νερό

Τα μέταλλα που βρίσκονται στη σειρά τάσης στα αριστερά του Mg αντιδρούν εύκολα με το νερό που βρίσκεται ήδη θερμοκρασία δωματίουμε την απελευθέρωση υδρογόνου και το σχηματισμό αλκαλικού διαλύματος.

Παράδειγμα 3. Το νάτριο, το κάλιο, το ασβέστιο διαλύονται εύκολα στο νερό για να σχηματίσουν ένα αλκαλικό διάλυμα:

2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2

2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2

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

Τα μέταλλα που βρίσκονται στο εύρος τάσης από υδρογόνο έως μαγνήσιο (συμπεριλαμβανομένου) σε ορισμένες περιπτώσεις αλληλεπιδρούν με το νερό, αλλά οι αντιδράσεις απαιτούν συγκεκριμένες συνθήκες. Για παράδειγμα, το αλουμίνιο και το μαγνήσιο αρχίζουν να αλληλεπιδρούν με το H 2 O μόνο αφού αφαιρέσουν το φιλμ οξειδίου από τη μεταλλική επιφάνεια. Ο σίδηρος δεν αντιδρά με το νερό σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά αντιδρά με τους υδρατμούς. Το κοβάλτιο, το νικέλιο, ο κασσίτερος και ο μόλυβδος πρακτικά δεν αλληλεπιδρούν με το H2O, όχι μόνο σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά και όταν θερμαίνονται.

Τα μέταλλα που βρίσκονται στη δεξιά πλευρά του ERN (ασήμι, χρυσός, πλατίνα) δεν αντιδρούν με το νερό σε καμία περίπτωση.

Αλληλεπίδραση μετάλλων με υδατικά διαλύματα αλάτων

Θα μιλήσουμε για αντιδράσεις του παρακάτω τύπου:

μέταλλο (*) + άλας μετάλλου (**) = μέταλλο (**) + μεταλλικό άλας (*)

Θα ήθελα να τονίσω ότι οι αστερίσκοι σε αυτή την περίπτωση δεν υποδεικνύουν την κατάσταση οξείδωσης ή το σθένος του μετάλλου, αλλά απλώς επιτρέπουν σε κάποιον να διακρίνει μεταξύ του μετάλλου Νο. 1 και του μετάλλου Νο. 2.

Για να πραγματοποιηθεί μια τέτοια αντίδραση, πρέπει να πληρούνται τρεις προϋποθέσεις ταυτόχρονα:

1. τα άλατα που εμπλέκονται στη διαδικασία πρέπει να διαλυθούν σε νερό (αυτό μπορεί εύκολα να ελεγχθεί χρησιμοποιώντας τον πίνακα διαλυτότητας).
2. το μέταλλο (*) πρέπει να βρίσκεται στη σειρά τάσεων στα αριστερά του μετάλλου (**).
3. το μέταλλο (*) δεν πρέπει να αντιδρά με το νερό (το οποίο επίσης επαληθεύεται εύκολα από το ESI).

Παράδειγμα 4. Ας δούμε μερικές αντιδράσεις:

Zn + CuSO 4 = ZnSO 4 + Cu

K + Ni(NO 3) 2 ≠

Η πρώτη αντίδραση είναι εύκολα εφικτή, πληρούνται όλες οι παραπάνω προϋποθέσεις: ο θειικός χαλκός είναι διαλυτός στο νερό, ο ψευδάργυρος βρίσκεται στο NER στα αριστερά του χαλκού, ο Zn δεν αντιδρά με το νερό.

Η δεύτερη αντίδραση είναι αδύνατη επειδή δεν πληρούται η πρώτη προϋπόθεση (το θειούχο χαλκό (II) είναι πρακτικά αδιάλυτο στο νερό). Η τρίτη αντίδραση δεν είναι εφικτή, καθώς ο μόλυβδος είναι λιγότερο ενεργό μέταλλο από τον σίδηρο (βρίσκεται στα δεξιά στο ESR). Τέλος, η τέταρτη διαδικασία ΔΕΝ θα οδηγήσει σε καθίζηση νικελίου επειδή το κάλιο αντιδρά με το νερό. το προκύπτον υδροξείδιο του καλίου μπορεί να αντιδράσει με το διάλυμα άλατος, αλλά αυτή είναι μια εντελώς διαφορετική διαδικασία.

Διαδικασία θερμικής αποσύνθεσης νιτρικών

Να σας υπενθυμίσω ότι τα νιτρικά είναι άλατα του νιτρικού οξέος. Όλα τα νιτρικά άλατα αποσυντίθενται όταν θερμαίνονται, αλλά η σύνθεση των προϊόντων αποσύνθεσης μπορεί να ποικίλλει. Η σύνθεση καθορίζεται από τη θέση του μετάλλου στη σειρά τάσεων.

Τα νιτρικά άλατα μετάλλων που βρίσκονται στο NER στα αριστερά του μαγνησίου, όταν θερμαίνονται, σχηματίζουν τα αντίστοιχα νιτρώδη και οξυγόνο:

2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2

Κατά τη θερμική αποσύνθεση των νιτρικών μετάλλων που βρίσκονται στο εύρος τάσης από Mg έως Cu, σχηματίζεται οξείδιο μετάλλου, NO 2 και οξυγόνο:

2Cu(NO 3) 2 = 2CuO + 4NO 2 + O 2

Τέλος, κατά την αποσύνθεση των νιτρικών των λιγότερο ενεργών μετάλλων (που βρίσκονται στο ERN στα δεξιά του χαλκού), σχηματίζεται μέταλλο, διοξείδιο του αζώτου και οξυγόνο.

Τα μέταλλα που αντιδρούν εύκολα ονομάζονται ενεργά μέταλλα. Αυτά περιλαμβάνουν αλκάλια, μέταλλα αλκαλικών γαιών και αλουμίνιο.

Θέση στον περιοδικό πίνακα

Οι μεταλλικές ιδιότητες των στοιχείων μειώνονται από αριστερά προς τα δεξιά στον περιοδικό πίνακα. Ως εκ τούτου, τα στοιχεία των ομάδων I και II θεωρούνται τα πιο ενεργά.

Ρύζι. 1. Ενεργά μέταλλαστον περιοδικό πίνακα.

Όλα τα μέταλλα είναι αναγωγικοί παράγοντες και χωρίζονται εύκολα με ηλεκτρόνια στο εξωτερικό επίπεδο ενέργειας. Τα ενεργά μέταλλα έχουν μόνο ένα ή δύο ηλεκτρόνια σθένους. Εν μεταλλικές ιδιότητεςεντείνονται από πάνω προς τα κάτω με αυξανόμενο αριθμό ενεργειακών επιπέδων, γιατί Όσο πιο μακριά είναι ένα ηλεκτρόνιο από τον πυρήνα ενός ατόμου, τόσο πιο εύκολο είναι να διαχωριστεί.

Τα αλκαλικά μέταλλα θεωρούνται τα πιο δραστικά:

• λίθιο;
• νάτριο;
• κάλιο;
• ρουβίνιο;
• καίσιο;
• γαλλική γλώσσα

Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών περιλαμβάνουν:

• βηρύλλιο;
• μαγνήσιο;
• ασβέστιο;
• στρόντιο;
• βάριο;
• ράδιο.

Ο βαθμός δραστηριότητας ενός μετάλλου μπορεί να προσδιοριστεί από την ηλεκτροχημική σειρά τάσεων μετάλλου. Όσο πιο αριστερά από το υδρογόνο βρίσκεται ένα στοιχείο, τόσο πιο ενεργό είναι. Τα μέταλλα στα δεξιά του υδρογόνου είναι ανενεργά και μπορούν να αντιδράσουν μόνο με πυκνά οξέα.

Ρύζι. 2. Ηλεκτροχημική σειράτάσεις μετάλλων.

Ο κατάλογος των ενεργών μετάλλων στη χημεία περιλαμβάνει επίσης το αλουμίνιο, που βρίσκεται στην ομάδα III και στα αριστερά του υδρογόνου. Ωστόσο, το αλουμίνιο βρίσκεται στα όρια ενεργών και ενδιάμεσα ενεργών μετάλλων και δεν αντιδρά με ορισμένες ουσίες υπό κανονικές συνθήκες.

Ιδιότητες

Τα ενεργά μέταλλα είναι μαλακά (μπορούν να κοπούν με μαχαίρι), ελαφριά και έχουν χαμηλό σημείο τήξης.

Βασικός Χημικές ιδιότητεςτα μέταλλα παρουσιάζονται στον πίνακα.

Τα ενεργά μέταλλα αντιδρούν εύκολα, επομένως στη φύση βρίσκονται μόνο σε μείγματα - ορυκτά, πετρώματα.

Ρύζι. 3. Ορυκτά και αγνά μέταλλα.

Τι μάθαμε;

Τα ενεργά μέταλλα περιλαμβάνουν στοιχεία των ομάδων I και II - μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών, καθώς και αλουμίνιο. Η δραστηριότητά τους καθορίζεται από τη δομή του ατόμου - μερικά ηλεκτρόνια διαχωρίζονται εύκολα από το εξωτερικό επίπεδο ενέργειας. Πρόκειται για μαλακά ελαφριά μέταλλα που αντιδρούν γρήγορα με απλά και σύνθετες ουσίες, σχηματίζοντας οξείδια, υδροξείδια, άλατα. Το αλουμίνιο είναι πιο κοντά στο υδρογόνο και η αντίδρασή του με ουσίες απαιτεί πρόσθετες προϋποθέσεις- υψηλές θερμοκρασίες, καταστροφή του φιλμ οξειδίου.

Δοκιμή για το θέμα

Αξιολόγηση της έκθεσης

Μέση βαθμολογία: 4.4. Συνολικές βαθμολογίες που ελήφθησαν: 388.

Εάν από ολόκληρη τη σειρά των τυπικών δυναμικών ηλεκτροδίων επιλέξουμε μόνο εκείνες τις διεργασίες ηλεκτροδίων που αντιστοιχούν στη γενική εξίσωση

τότε παίρνουμε μια σειρά μεταλλικών τάσεων. Εκτός από τα μέταλλα, αυτή η σειρά θα περιλαμβάνει πάντα υδρογόνο, το οποίο σας επιτρέπει να δείτε ποια μέταλλα είναι ικανά να εκτοπίσουν το υδρογόνο από υδατικά διαλύματα οξέων.

Πίνακας 19. Σειρά τάσεων μετάλλων

Ένας αριθμός τάσεων για τα πιο σημαντικά μέταλλα δίνεται στον πίνακα. 19. Η θέση ενός συγκεκριμένου μετάλλου σε μια σειρά τάσεων χαρακτηρίζει την ικανότητά του να υφίσταται αλληλεπιδράσεις οξειδοαναγωγής σε υδατικά διαλύματαυπό τυπικές συνθήκες. Τα ιόντα μετάλλων είναι οξειδωτικοί παράγοντες και τα μέταλλα στη μορφή τους απλές ουσίες- αναγωγικούς παράγοντες. Επιπλέον, όσο περισσότερο βρίσκεται ένα μέταλλο στη σειρά τάσης, τόσο ισχυρότερο είναι ο οξειδωτικός παράγοντας σε ένα υδατικό διάλυμα τα ιόντα του και αντίστροφα, όσο πιο κοντά είναι το μέταλλο στην αρχή της σειράς, τόσο ισχυρότερες είναι οι αναγωγικές ιδιότητες ενός απλού ουσία - το μέταλλο.

Δυνατότητα διεργασίας ηλεκτροδίων

σε ουδέτερο περιβάλλον ισούται με B (βλ. σελίδα 273). Τα ενεργά μέταλλα στην αρχή της σειράς, με δυναμικό σημαντικά πιο αρνητικό από -0,41 V, εκτοπίζουν το υδρογόνο από το νερό. Το μαγνήσιο εκτοπίζει το υδρογόνο μόνο από το ζεστό νερό. Τα μέταλλα που βρίσκονται μεταξύ μαγνησίου και καδμίου γενικά δεν εκτοπίζουν το υδρογόνο από το νερό. Στην επιφάνεια αυτών των μετάλλων σχηματίζονται μεμβράνες οξειδίου, οι οποίες έχουν προστατευτική δράση.

Τα μέταλλα που βρίσκονται μεταξύ μαγνησίου και υδρογόνου εκτοπίζουν το υδρογόνο από τα όξινα διαλύματα. Ταυτόχρονα, σχηματίζονται επίσης προστατευτικές μεμβράνες στην επιφάνεια ορισμένων μετάλλων, αναστέλλοντας την αντίδραση. Έτσι, το φιλμ οξειδίου στο αλουμίνιο καθιστά αυτό το μέταλλο σταθερό όχι μόνο στο νερό, αλλά και σε διαλύματα ορισμένων οξέων. Ο μόλυβδος δεν διαλύεται στο θειικό οξύ στη συγκέντρωση του κάτω, καθώς το άλας που σχηματίζεται όταν αντιδρά ο μόλυβδος με το θειικό οξύ είναι αδιάλυτο και δημιουργεί ένα προστατευτικό φιλμ στην επιφάνεια του μετάλλου. Το φαινόμενο της βαθιάς αναστολής της οξείδωσης του μετάλλου, λόγω της παρουσίας προστατευτικών μεμβρανών οξειδίου ή αλατιού στην επιφάνειά του, ονομάζεται παθητικότητα και η κατάσταση του μετάλλου σε αυτή την περίπτωση ονομάζεται παθητική κατάσταση.

Τα μέταλλα είναι ικανά να μετατοπίζουν το ένα το άλλο από τα διαλύματα αλάτων. Η κατεύθυνση της αντίδρασης καθορίζεται από τη σχετική θέση τους στη σειρά των τάσεων. Όταν εξετάζουμε συγκεκριμένες περιπτώσεις τέτοιων αντιδράσεων, θα πρέπει να θυμόμαστε ότι τα ενεργά μέταλλα εκτοπίζουν το υδρογόνο όχι μόνο από το νερό, αλλά και από οποιοδήποτε υδατικό διάλυμα. Επομένως, η αμοιβαία μετατόπιση των μετάλλων από διαλύματα των αλάτων τους συμβαίνει πρακτικά μόνο στην περίπτωση μετάλλων που βρίσκονται στη σειρά μετά το μαγνήσιο.

Ο Beketov ήταν ο πρώτος που μελέτησε λεπτομερώς τη μετατόπιση των μετάλλων από τις ενώσεις τους από άλλα μέταλλα. Ως αποτέλεσμα της δουλειάς του, τακτοποίησε τα μέταλλα ανάλογα με τη χημική τους δραστηριότητα σε μια σειρά μετατόπισης, η οποία είναι το πρωτότυπο μιας σειράς μεταλλικών τάσεων.

Η σχετική θέση ορισμένων μετάλλων στη σειρά τάσεων και στον περιοδικό πίνακα με την πρώτη ματιά δεν ανταποκρίνεται μεταξύ τους. Για παράδειγμα, σύμφωνα με τη θέση στον περιοδικό πίνακα, η χημική δραστηριότητα του καλίου πρέπει να είναι μεγαλύτερη από το νάτριο και το νάτριο - μεγαλύτερη από το λίθιο. Στη σειρά των τάσεων, το λίθιο είναι το πιο ενεργό και το κάλιο καταλαμβάνει μια μεσαία θέση μεταξύ λιθίου και νατρίου. Ο ψευδάργυρος και ο χαλκός, σύμφωνα με τη θέση τους στον περιοδικό πίνακα, θα πρέπει να έχουν περίπου ίση χημική δραστηριότητα, αλλά στη σειρά τάσης, ο ψευδάργυρος βρίσκεται πολύ νωρίτερα από τον χαλκό. Ο λόγος για αυτό το είδος ασυνέπειας είναι ο εξής.

Κατά τη σύγκριση των μετάλλων που καταλαμβάνουν τη μία ή την άλλη θέση στον περιοδικό πίνακα, η ενέργεια ιοντισμού των ελεύθερων ατόμων λαμβάνεται ως μέτρο της χημικής τους δραστηριότητας - αναγωγικής ικανότητας. Πράγματι, όταν μετακινείστε, για παράδειγμα, από πάνω προς τα κάτω κατά μήκος της κύριας υποομάδας της ομάδας I Περιοδικός Πίνακαςη ενέργεια ιοντισμού των ατόμων μειώνεται, η οποία σχετίζεται με την αύξηση των ακτίνων τους (δηλαδή με μεγαλύτερη απόσταση των εξωτερικών ηλεκτρονίων από τον πυρήνα) και με την αυξανόμενη διαλογή του θετικού φορτίου του πυρήνα από τα ενδιάμεσα ηλεκτρονικά στρώματα (βλ. § 31) . Επομένως, τα άτομα καλίου παρουσιάζουν μεγαλύτερη χημική δραστηριότητα - έχουν ισχυρότερες αναγωγικές ιδιότητες - από τα άτομα νατρίου και τα άτομα νατρίου παρουσιάζουν μεγαλύτερη δραστηριότητα από τα άτομα λιθίου.

Όταν συγκρίνουμε μέταλλα σε μια σειρά τάσεων, το έργο της μετατροπής ενός μετάλλου σε στερεή κατάσταση σε ενυδατωμένα ιόντα σε ένα υδατικό διάλυμα λαμβάνεται ως μέτρο της χημικής δραστηριότητας. Αυτό το έργο μπορεί να αναπαρασταθεί ως το άθροισμα τριών όρων: η ενέργεια ψεκασμού - ο μετασχηματισμός ενός κρυστάλλου μετάλλου σε μεμονωμένα άτομα, η ενέργεια ιονισμού των ελεύθερων ατόμων μετάλλου και η ενέργεια ενυδάτωσης των ιόντων που προκύπτουν. Η ενέργεια ψεκασμού χαρακτηρίζει την αντοχή του κρυσταλλικού πλέγματος ενός δεδομένου μετάλλου. Η ενέργεια ιονισμού των ατόμων - η απομάκρυνση των ηλεκτρονίων σθένους από αυτά - καθορίζεται άμεσα από τη θέση του μετάλλου στον περιοδικό πίνακα. Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την ενυδάτωση εξαρτάται από ηλεκτρονική δομήιόν, το φορτίο και την ακτίνα του.

Τα ιόντα λιθίου και καλίου, που έχουν το ίδιο φορτίο αλλά διαφορετικές ακτίνες, θα δημιουργήσουν άνισα ηλεκτρικά πεδία. Το πεδίο που δημιουργείται κοντά σε μικρά ιόντα λιθίου θα είναι ισχυρότερο από το πεδίο κοντά σε μεγάλα ιόντα καλίου. Από αυτό είναι σαφές ότι τα ιόντα λιθίου θα ενυδατωθούν με την απελευθέρωση περισσότερης ενέργειας από τα ιόντα καλίου.

Έτσι, κατά τη διάρκεια του εξεταζόμενου μετασχηματισμού, η ενέργεια δαπανάται για ψεκασμό και ιονισμό και απελευθερώνεται ενέργεια κατά την ενυδάτωση. Όσο μικρότερη είναι η συνολική κατανάλωση ενέργειας, τόσο πιο εύκολη θα είναι η όλη διαδικασία και όσο πιο κοντά στην αρχή της σειράς τάσεων θα βρίσκεται το δεδομένο μέταλλο. Αλλά από τους τρεις όρους του γενικού ενεργειακού ισοζυγίου, μόνο ένας - η ενέργεια ιονισμού - καθορίζεται άμεσα από τη θέση του μετάλλου στον περιοδικό πίνακα. Συνεπώς, δεν υπάρχει λόγος να αναμένεται ότι η σχετική θέση ορισμένων μετάλλων στη σειρά τάσεων θα αντιστοιχεί πάντα στη θέση τους στον περιοδικό πίνακα. Έτσι, για το λίθιο, η συνολική κατανάλωση ενέργειας αποδεικνύεται μικρότερη από ό,τι για το κάλιο, σύμφωνα με την οποία το λίθιο προηγείται του καλίου στη σειρά τάσης.

Για τον χαλκό και τον ψευδάργυρο, η ενεργειακή δαπάνη για τον ιονισμό των ελεύθερων ατόμων και το ενεργειακό κέρδος κατά την ενυδάτωση των ιόντων είναι κοντά. Αλλά ο μεταλλικός χαλκός σχηματίζει ένα ισχυρότερο κρυσταλλικού πλέγματος, από τον ψευδάργυρο, όπως φαίνεται από μια σύγκριση των θερμοκρασιών τήξης αυτών των μετάλλων: ο ψευδάργυρος λιώνει στο , και ο χαλκός μόνο σε . Επομένως, η ενέργεια που δαπανάται για τον ψεκασμό αυτών των μετάλλων είναι σημαντικά διαφορετική, με αποτέλεσμα το συνολικό ενεργειακό κόστος για ολόκληρη τη διαδικασία στην περίπτωση του χαλκού να είναι πολύ μεγαλύτερο από ό,τι στην περίπτωση του ψευδαργύρου, γεγονός που εξηγεί τη σχετική θέση αυτών των μετάλλων. μέταλλα στη σειρά τάσεων.

Κατά τη μετάβαση από το νερό σε μη υδατικούς διαλύτες, οι σχετικές θέσεις των μετάλλων στη σειρά τάσης μπορεί να αλλάξουν. Ο λόγος για αυτό είναι ότι η ενέργεια διαλυτοποίησης διαφορετικών μεταλλικών ιόντων αλλάζει διαφορετικά όταν μετακινούνται από τον ένα διαλύτη στον άλλο.

Συγκεκριμένα, το ιόν χαλκού επιδιαλυτώνεται αρκετά έντονα σε ορισμένους οργανικούς διαλύτες. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι σε τέτοιους διαλύτες ο χαλκός βρίσκεται στη σειρά τάσης πριν από το υδρογόνο και τον εκτοπίζει από όξινα διαλύματα.

Έτσι, σε αντίθεση με το περιοδικό σύστημα στοιχείων, μια σειρά από τάσεις μετάλλων δεν είναι αντανάκλαση ενός γενικού σχεδίου, βάσει του οποίου είναι δυνατό να δοθεί ένα ολοκληρωμένο Χαρακτηριστικό των χημικών ιδιοτήτων των μετάλλων. Μια σειρά τάσεων χαρακτηρίζει μόνο την ικανότητα οξειδοαναγωγής του Ηλεκτροχημικού συστήματος «ιόν μετάλλου - μετάλλου» υπό αυστηρά καθορισμένες συνθήκες: οι τιμές που δίνονται σε αυτό αναφέρονται σε υδατικό διάλυμα, θερμοκρασία και μονάδα συγκέντρωσης (δραστηριότητα) μεταλλικών ιόντων.

Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Cr, Fe, Pb, H 2 , Cu, Ag, Hg, Au

Όσο πιο αριστερά βρίσκεται ένα μέταλλο στη σειρά των τυπικών δυναμικών ηλεκτροδίων, τόσο ισχυρότερος είναι ο αναγωγικός παράγοντας· ο ισχυρότερος αναγωγικός παράγοντας είναι το μέταλλο λιθίου, ο χρυσός είναι το πιο ασθενές και, αντιστρόφως, το ιόν χρυσού (III) είναι το ισχυρότερο οξειδωτικό παράγοντας, το λίθιο (Ι) είναι το πιο αδύναμο .

Κάθε μέταλλο είναι ικανό να μειώσει από τα άλατα σε διάλυμα εκείνα τα μέταλλα που βρίσκονται στη σειρά τάσεων μετά από αυτό· για παράδειγμα, ο σίδηρος μπορεί να εκτοπίσει τον χαλκό από τα διαλύματα των αλάτων του. Ωστόσο, να θυμάστε ότι τα μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών θα αντιδράσουν απευθείας με το νερό.

Τα μέταλλα που βρίσκονται στη σειρά τάσης στα αριστερά του υδρογόνου είναι ικανά να το εκτοπίσουν από διαλύματα αραιών οξέων και να διαλυθούν σε αυτά.

Η αναγωγική δραστηριότητα ενός μετάλλου δεν αντιστοιχεί πάντα στη θέση του στον περιοδικό πίνακα, επειδή κατά τον προσδιορισμό της θέσης ενός μετάλλου σε μια σειρά, λαμβάνεται υπόψη όχι μόνο η ικανότητά του να δίνει ηλεκτρόνια, αλλά και η ενέργεια που δαπανάται για την καταστροφή του το κρυσταλλικό πλέγμα του μετάλλου, καθώς και η ενέργεια που δαπανάται για την ενυδάτωση των ιόντων.

Αλληλεπίδραση με απλές ουσίες

ΜΕ οξυγόνο Τα περισσότερα μέταλλα σχηματίζουν οξείδια - αμφοτερικά και βασικά:

4Li + O 2 = 2Li 2 O,

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3.

Τα αλκαλικά μέταλλα, με εξαίρεση το λίθιο, σχηματίζουν υπεροξείδια:

2Na + O 2 = Na 2 O 2.

ΜΕ αλογόνα τα μέταλλα σχηματίζουν άλατα υδραλογονικών οξέων, για παράδειγμα,

Cu + Cl 2 = CuCl 2.

ΜΕ υδρογόνο τα πιο ενεργά μέταλλα σχηματίζουν ιοντικά υδρίδια - ουσίες που μοιάζουν με άλατα στις οποίες το υδρογόνο έχει κατάσταση οξείδωσης -1.

2Na + H2 = 2NaH.

ΜΕ γκρί τα μέταλλα σχηματίζουν σουλφίδια - άλατα υδρόθειου οξέος:

ΜΕ άζωτο Ορισμένα μέταλλα σχηματίζουν νιτρίδια· η αντίδραση συμβαίνει σχεδόν πάντα όταν θερμαίνονται:

3Mg + N2 = Mg3N2.

ΜΕ άνθρακας σχηματίζονται καρβίδια:

4Al + 3C = Al 3 C 4.

ΜΕ φώσφορος – φωσφίδια:

3Ca + 2P = Ca 3 P 2 .

Τα μέταλλα μπορούν να αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους, σχηματίζοντας διαμεταλλικές ενώσεις :

2Na + Sb = Na 2 Sb,

3Cu + Au = Cu 3 Au.

Τα μέταλλα μπορούν να διαλυθούν μεταξύ τους σε υψηλές θερμοκρασίες χωρίς να αντιδράσουν, να σχηματιστούν κράματα.

Κράματα

Κράματα ονομάζονται συστήματα που αποτελούνται από δύο ή περισσότερα μέταλλα, καθώς και μέταλλα και αμέταλλα, τα οποία έχουν χαρακτηριστικές ιδιότητες εγγενείς μόνο στη μεταλλική κατάσταση.

Οι ιδιότητες των κραμάτων είναι πολύ διαφορετικές και διαφέρουν από τις ιδιότητες των συστατικών τους, για παράδειγμα, για να γίνει ο χρυσός πιο σκληρός και πιο κατάλληλος για την κατασκευή κοσμημάτων, προστίθεται ασήμι σε αυτό και ένα κράμα που περιέχει 40% κάδμιο και 60% βισμούθιο έχει σημείο τήξης 144 °C, δηλαδή πολύ χαμηλότερο από το σημείο τήξης των συστατικών του (Cd 321 °C, Bi 271 °C).

Είναι δυνατοί οι ακόλουθοι τύποι κραμάτων:

Τα τηγμένα μέταλλα αναμιγνύονται μεταξύ τους σε οποιαδήποτε αναλογία, διαλύοντας το ένα στο άλλο επ' αόριστον, για παράδειγμα, Ag-Au, Ag-Cu, Cu-Ni και άλλα. Αυτά τα κράματα είναι ομοιογενή στη σύσταση, έχουν υψηλή χημική αντίσταση και φέρουν ηλεκτρικό ρεύμα.

Τα ισιωμένα μέταλλα αναμιγνύονται μεταξύ τους σε οποιαδήποτε αναλογία, αλλά όταν ψύχονται διαχωρίζονται και λαμβάνεται μια μάζα που αποτελείται από μεμονωμένους κρυστάλλους συστατικών, για παράδειγμα, Pb-Sn, Bi-Cd, Ag-Pb και άλλα.

Αποκαταστατικές ιδιότητες- Αυτές είναι οι κύριες χημικές ιδιότητες όλων των μετάλλων. Εκδηλώνονται σε αλληλεπίδραση με μια μεγάλη ποικιλία οξειδωτικών παραγόντων, συμπεριλαμβανομένων των οξειδωτικών παραγόντων από περιβάλλον. ΣΕ γενική εικόναΗ αλληλεπίδραση ενός μετάλλου με οξειδωτικά μέσα μπορεί να εκφραστεί με το ακόλουθο διάγραμμα:

Me + Οξειδωτικός παράγοντας" Μου(+X),

Όπου είναι το (+X). θετικό βαθμόοξείδωση του Me.

Παραδείγματα οξείδωσης μετάλλων.

Fe + O 2 → Fe(+3) 4Fe + 3O 2 = 2 Fe 2 O 3

Ti + I 2 → Ti(+4) Ti + 2I 2 = TiI 4

Zn + H + → Zn(+2) Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2