Металдардың белсенділік қатары қандай топтарға бөлінеді. белсенді металдар. Металдардың қышқылдармен әрекеттесуі

Барлық металдар тотығу-тотықсыздану белсенділігіне байланысты металдардың электрохимиялық кернеу қатары деп аталатын қатарға біріктіріледі (өйткені ондағы металдар стандартты электрохимиялық потенциалдардың өсу ретімен орналасады) немесе металдардың белсенділік қатары:

Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H 2 , Cu, Hg, Ag, Рt, Au

Ең реактивті металдар сутегіге дейінгі белсенділік ретімен орналасады, ал металл неғұрлым сол жақта орналасса, соғұрлым белсенді болады. Белсенділік қатарында сутегінің жанында орналасқан металдар белсенді емес болып саналады.

Алюминий

Алюминий күмістей ақ түсті. Негізгі физикалық қасиеттеріалюминий - жеңілдігі, жоғары жылу және электр өткізгіштігі. Бос күйде, ауамен әсер еткенде, алюминий күшті оксидті қабықшамен жабылған Al 2 O 3 , бұл оны концентрлі қышқылдарға төзімді етеді.

Алюминий p-отбасылық металдарға жатады. Сыртқы энергия деңгейінің электрондық конфигурациясы 3s 2 3p 1. Өзінің қосылыстарында алюминий «+3» -ке тең тотығу дәрежесін көрсетеді.

Алюминийді осы элементтің балқыған оксидінің электролизі арқылы алады:

2Al 2 O 3 \u003d 4Al + 3O 2

Бірақ өнімнің шығымы төмен болғандықтан, алюминийді Na 3 және Al 2 O 3 қоспасын электролиз арқылы алу әдісі жиі қолданылады. Реакция 960С дейін қыздырғанда және катализаторлар – фторидтердің (AlF 3 , CaF 2 , т.б.) қатысуымен жүреді, ал алюминий катодта, ал анодта оттегі бөлінеді.

Алюминий оның бетінен оксидті қабықшаны алып тастағаннан кейін сумен әрекеттесе алады (1), қарапайым заттармен (оттегі, галогендер, азот, күкірт, көміртек) (2-6), қышқылдармен (7) және негіздермен (8) әрекеттеседі:

2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2 (1)

2Al + 3 / 2O 2 \u003d Al 2 O 3 (2)

2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3 (3)

2Al + N 2 = 2AlN (4)

2Al + 3S \u003d Al 2 S 3 (5)

4Al + 3C \u003d Al 4 C 3 (6)

2Al + 3H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 (7)

2Al + 2NaOH + 3H 2 O \u003d 2Na + 3H 2 (8)

Кальций

Еркін түрінде Са күмістей ақ металл. Ауа әсер еткенде, ол бірден сарғыш қабықпен жабылады, бұл оның өзара әрекеттесуінің өнімі болып табылады. құрамдас бөліктерауа. Кальций - өте қатты металл, текше орталықтандырылған кристалдық торы бар.

Сыртқы энергия деңгейінің электрондық конфигурациясы 4s 2. Оның қосылыстарында кальций «+2» тең тотығу дәрежесін көрсетеді.

Кальций балқытылған тұздардың, көбінесе хлоридтердің электролизі арқылы алынады:

CaCl 2 \u003d Ca + Cl 2

Кальций күшті негіздік қасиет көрсететін (1), оттегімен әрекеттесетін (2), оксидтер түзетін, бейметалдармен әрекеттесетін (3-8), қышқылдарда еритін (9) гидроксидтердің түзілуімен суда ериді:

Ca + H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + H 2 (1)

2Ca + O 2 \u003d 2CaO (2)

Ca + Br 2 \u003d CaBr 2 (3)

3Ca + N 2 \u003d Ca 3 N 2 (4)

2Ca + 2C = Ca 2 C 2 (5)

2Ca + 2P = Ca 3 P 2 (7)

Ca + H 2 \u003d CaH 2 (8)

Ca + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2 (9)

Темір және оның қосылыстары

Темір сұр түсті металл. Таза түрінде ол өте жұмсақ, иілгіш және иілгіш. Сыртқы энергия деңгейінің электрондық конфигурациясы 3d 6 4s 2. Өзінің қосылыстарында темір «+2» және «+3» тотығу күйлерін көрсетеді.

Металл темір су буымен әрекеттесіп, аралас оксид (II, III) Fe 3 O 4 түзеді:

3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2

Ауада темір оңай тотығады, әсіресе ылғал болған кезде (тот басады):

3Fe + 3O 2 + 6H 2 O \u003d 4Fe (OH) 3

Басқа металдар сияқты, темір қарапайым заттармен әрекеттеседі, мысалы, галогендер (1), қышқылдарда (2) ериді:

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2 (2)

Темір қосылыстардың тұтас спектрін құрайды, өйткені ол бірнеше тотығу күйлерін көрсетеді: темір (II) гидроксиді, темір (III) гидроксиді, тұздар, оксидтер және т.б. Сонымен, темір (II) гидроксидін сілтілі ерітінділердің темір (II) тұздарына ауасыз әсер ету арқылы алуға болады:

FeSO 4 + 2NaOH \u003d Fe (OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4

Темір (II) гидроксиді қышқылдарда ериді және оттегінің қатысуымен темір (III) гидроксидіне дейін тотығады.

Темір (II) тұздары тотықсыздандырғыштардың қасиетін көрсетеді және темір (III) қосылыстарына айналады.

Темір оксиді (III) темірді оттегіде жанғанда алынбайды, оны алу үшін темір сульфидтерін күйдіру немесе басқа темір тұздарын күйдірту қажет:

4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2FeSO 4 \u003d Fe 2 O 3 + SO 2 + 3H 2 O

Темір (III) қосылыстары әлсіз тотықтырғыш қасиет көрсетеді және күшті тотықсыздандырғыштармен OVR-ге түсе алады:

2FeCl 3 + H 2 S \u003d Fe (OH) 3 ↓ + 3NaCl

Шойын және болат өндірісі

Болаттар мен шойындар темірдің көміртегімен қорытпалары болып табылады, ал болаттағы көміртегі мөлшері 2%-ға дейін, шойында 2-4%-ды құрайды. Болаттар мен шойындардың құрамында легирленген қоспалар бар: болаттар - Cr, V, Ni, ал шойындар - Si.

Болаттардың әртүрлі түрлері бар, сондықтан олардың мақсатына қарай құрылымдық, тот баспайтын, аспаптық, ыстыққа төзімді және криогенді болаттар бөлінеді. Авторы химиялық құрамыкөміртекті (төмен, орташа және жоғары көміртекті) және легирленген (төмен, орташа және жоғары легирленген) бөледі. Құрылымына қарай аустениттік, ферритті, мартенситті, перлиттік және бейнитті болаттар бөлінеді.

Болаттар көптеген салаларда қолданылады Ұлттық экономикақұрылыс, химия, мұнай-химия, қауіпсіздік сияқты қоршаған орта, көлік энергетикасы және басқа да салалар.

Шойын – цементит немесе графит құрамындағы көміртегінің формасына, сондай-ақ олардың мөлшеріне қарай шойынның бірнеше түрі бөлінеді: ақ (цементит түріндегі көміртегінің болуына байланысты сынудың ашық түсі), сұр ( сұр түсграфит түріндегі көміртектің болуына байланысты сыну), иілгіш және ыстыққа төзімді. Шойындар өте сынғыш қорытпалар болып табылады.

Шойынның қолданылу аясы кең – көркем әшекейлер (қоршаулар, қақпалар), шанақ бөліктері, сантехникалық жабдықтар, тұрмыстық заттар (қастрөлдер) шойыннан жасалады, ол автомобиль өнеркәсібінде қолданылады.

Есептерді шешу мысалдары

МЫСАЛ 1

«Электродты зат – ерітінді» потенциалдар айырымы жай ғана зат қабілетінің сандық сипаттамасы ретінде қызмет етеді (металдар да,бейметалдар) ерітіндіге иондар түрінде өтеді, яғни. кейіпкерлерионның және оған сәйкес заттың ОБ қабілетімен.

Бұл потенциалдар айырымы деп аталадыэлектродтық потенциал.

Дегенмен, мұндай потенциалдар айырмасын өлшеудің тікелей әдістеріжоқ, сондықтан біз оларды қатысты анықтауға келістістандартты сутегі электроды деп аталатын потенциалоның мәні шартты түрде нөл ретінде қабылданады (жиі деп те аталадыанықтамалық электрод). Стандартты сутегі электродынан тұрадыкон бар қышқыл ерітіндісіне батырылған платина пластинасынаниондарының концентрациясы H + 1 моль/л және газ тәріздес ағынмен жуыладыстандартты жағдайларда сутегі.

Стандартты сутегі электродындағы потенциалдың пайда болуын елестетуге болады келесідей. Газ тәрізді сутегі платинамен адсорбцияланып, атомдық күйге өтеді:

H22H.

Пластинаның бетінде түзілген атомдық сутегі, ерітіндідегі сутегі иондары мен платина (электрондар!) арасында динамикалық тепе-теңдік күйі жүзеге асады:

H H + + e.

Жалпы процесс мына теңдеумен өрнектеледі:

H 2 2H + + 2e.

Платина тотығу-тотықсыздануға қатыспайдыЖәне процесс, бірақ тек атомдық сутегінің тасымалдаушысы болып табылады.

Егер метал иондарының концентрациясы 1 моль/л-ге тең оның тұзының ерітіндісіне батырылған қандай да бір металдың пластинасы стандартты сутегі электродына қосылса, онда гальваникалық элемент алынады. Электр қозғаушы күшбұл элемент(ЭМӨ), 25 ° C өлшенеді және металдың стандартты электродтық потенциалын сипаттайды, әдетте E 0 деп белгіленеді.

H 2 / 2H + жүйесіне қатысты кейбір заттар тотықтырғыш, басқалары тотықсыздандырғыш ретінде әрекет етеді. Қазіргі уақытта тотықсыздандырғыш немесе тотықтырғыштардың электрондарды беру немесе ұстау салыстырмалы қабілетін сипаттайтын барлық дерлік металдардың және көптеген бейметалдардың стандартты потенциалдары алынды.

Сутегіге қатысты тотықсыздандырғыш ретінде әрекет ететін электродтардың потенциалдары «-» таңбасына ие, ал «+» таңбасы тотықтырғыштар болып табылатын электродтардың потенциалдарын белгілейді.

Егер металдарды олардың стандартты электродтық потенциалдарының өсу ретімен орналастырсаңыз, онда деп аталады металдардың электрохимиялық кернеу қатары:

Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, N a, M g, A l, M n, Zn, C r, F e, C d, Co, N i, Sn, P b, H, Sb, B i, C u, Hg, A g, P d, P t, A u.

Кернеу қатары металдардың химиялық қасиеттерін сипаттайды.

1. Металдың электродтық потенциалы неғұрлым теріс болса, соғұрлым оның қалпына келтіру қабілеті жоғары болады.

2. Әрбір металл тұз ерітінділерінен өзінен кейінгі металл кернеулер қатарында тұрған металдарды ығыстыруға (қалпына келтіруге) қабілетті. Жалғыз ерекшеліктер сілтілі және сілтілі жер металдары болып табылады, олар басқа металл иондарын олардың тұздарының ерітінділерінен азайтпайды. Себебі бұл жағдайларда металдардың сумен әрекеттесу реакциялары жылдамырақ жүреді.

3. Теріс стандартты электродтық потенциалы бар барлық металдар, т.б. сутегінің сол жағындағы металдардың кернеу қатарында орналасқан, оны қышқыл ерітінділерінен ығыстыруға қабілетті.

Айта кету керек, ұсынылған қатар металдар мен олардың тұздарының тек сулы ерітінділердегі әрекетін сипаттайды, өйткені потенциалдар сол немесе басқа ионның еріткіш молекулаларымен әрекеттесу ерекшеліктерін ескереді. Сондықтан электрохимиялық сериялар литийден басталады, ал белсенділері химиялық жолменрубидий мен калий литийдің оң жағында орналасқан. Бұл басқа сілтілік металдар иондарымен салыстырғанда литий ионының гидратация процесінің ерекше жоғары энергиясымен түсіндіріледі.

Стандартты тотықсыздану потенциалының алгебралық мәні сәйкес тотыққан түрдің тотығу белсенділігін сипаттайды. Сондықтан стандартты тотығу-тотықсыздану потенциалдарының мәндерін салыстыру бізге сұраққа жауап беруге мүмкіндік береді: осы немесе басқа тотығу-тотықсыздану реакциясы жүре ме?

Сонымен галогенид иондарының бос галогендерге дейін тотығуының барлық жартылай реакциялары

2 Cl - - 2 e \u003d C l 2 E 0 \u003d -1,36 В (1)

2 Br - -2e \u003d B r 2 E 0 \u003d -1,07 В (2)

2I - -2 e \u003d I 2 E 0 \u003d -0,54 В (3)

қорғасын оксиді тотықтырғыш ретінде пайдаланылған кезде стандартты жағдайларда жүзеге асырылуы мүмкін ( IV ) (E 0 = 1,46 В) немесе калий перманганаты (E 0 = 1,52 В). Калий бихроматын қолданғанда ( E0 = 1,35 В) тек (2) және (3) реакцияларды жүргізуге болады. Соңында, азот қышқылын тотықтырғыш ретінде пайдалану ( E0 = 0,96 В) йодид иондарының (3) қатысуымен жартылай реакцияға ғана мүмкіндік береді.

Осылайша, белгілі бір тотығу-тотықсыздану реакциясының мүмкіндігін бағалаудың сандық критерийі болып табылады оң мәнтотығу мен тотықсызданудың жартылай реакцияларының стандартты тотығу-тотықсыздану потенциалдарының айырмасы.

Егер стандартты электродтық потенциалдардың барлық қатарынан тек жалпы теңдеуге сәйкес келетін электродтық процестерді бөліп алсақ.

онда металдардың кернеулерінің қатарын аламыз. Металдардан басқа, сутегі әрқашан осы қатарға кіреді, бұл қандай металдардың сутегін қышқылдардың сулы ерітінділерінен ығыстыруға қабілетті екенін көруге мүмкіндік береді.

19-кесте

Ең маңызды металдар үшін бірқатар кернеулер кестеде келтірілген. 19. Кернеу қатарындағы металдың жағдайы оның стандартты жағдайларда сулы ерітінділердегі әрекеттесулерді тотықсыздандыруға қабілеттілігін сипаттайды. Металл иондары тотықтырғыштар, ал металдар түрінде қарапайым заттар- қалпына келтірушілер. Сонымен қатар, металл кернеулер қатарында неғұрлым көп орналасса, сулы ерітіндідегі тотықтырғыш оның иондары неғұрлым күшті болса, және керісінше, металл қатардың басына неғұрлым жақын болса, соғұрлым қарапайым зат - металл тотықсыздандырғыш қасиеттерді көрсетеді.

Электрод процесінің потенциалы

бейтарап ортада ол B (273-бетті қараңыз). белсенді металдар-0,41 В-тан әлдеқайда теріс потенциалға ие қатардың басы сутегін судан ығыстырады. Магний тек сутегін ыстық судан ығыстырып шығарады. Магний мен кадмий арасында орналасқан металдар әдетте сутегін судан ығыстырмайды. Бұл металдардың бетінде қорғаныс әсері бар оксидті қабықшалар түзіледі.

Магний мен сутегі арасында орналасқан металдар қышқыл ерітінділерінен сутекті ығыстырады. Сонымен қатар кейбір металдардың бетінде реакцияны тежейтін қорғаныс қабықшалары да пайда болады. Сонымен, алюминийдегі оксидті пленка бұл металды суда ғана емес, сонымен қатар белгілі бір қышқылдардың ерітінділеріне де төзімді етеді. Қорғасынның күкірт қышқылымен әрекеттесуі кезінде түзілетін тұз ерімейтіндіктен металл бетінде қорғасын қабықша түзетіндіктен, оның концентрациясынан төмен болған кезде қорғасын күкірт қышқылында ерімейді. Металдың тотығуының терең тежелу құбылысы оның бетінде қорғаныш оксидінің немесе тұз қабықшаларының болуына байланысты пассивтілік, ал металдың бұл жағдайдағы күйін пассивті күй деп атайды.

Металдар бір-бірін тұз ерітінділерінен ығыстыруға қабілетті. Реакцияның бағыты бұл жағдайда олардың кернеу қатарындағы өзара орналасуымен анықталады. Мұндай реакциялардың нақты жағдайларын ескере отырып, белсенді металдар сутегін тек судан ғана емес, сонымен қатар кез келген су ерітіндісінен де ығыстыратынын есте ұстаған жөн. Сондықтан металдардың олардың тұздарының ерітінділерінен өзара ығысуы іс жүзінде магнийден кейінгі қатарда орналасқан металдар жағдайында ғана болады.

Металдардың қосындыларынан басқа металдармен ығысуын алғаш Бекетов егжей-тегжейлі зерттеген. Ол өз жұмысының нәтижесінде металдарды химиялық активтілігіне қарай орын ауыстыру қатарында орналастырды, бұл металдық кернеулер қатарының прототипі болып табылады.

Кейбір металдардың кернеу қатарындағы және периодтық жүйедегі өзара орналасуы бір қарағанда бір-біріне сәйкес келмейді. Мысалы, периодтық жүйедегі орнына сәйкес калийдің реактивтілігі натрийден, ал натрий литийден жоғары болуы керек. Кернеу қатарында литий ең белсенді, ал калий литий мен натрий арасында орташа орынды алады. Мырыш пен мыс периодтық жүйедегі орнына сәйкес шамамен бірдей химиялық белсенділікке ие болуы керек, бірақ кернеулер қатарында мырыш мысқа қарағанда әлдеқайда ертерек орналасқан. Мұндай сәйкессіздіктің себебі келесідей.

Периодтық жүйеде белгілі бір орын алатын металдарды салыстыру кезінде бос атомдардың иондану энергиясының мәні ретінде олардың химиялық белсенділігінің өлшемі – қалпына келтіру қабілеті алынады. Шынында да, өту кезінде, мысалы, I топтың негізгі топшасы бойымен жоғарыдан төменге қарай периодтық жүйеатомдардың иондану энергиясы төмендейді, бұл олардың радиустарының ұлғаюымен (яғни, сыртқы электрондардың ядродан үлкен қашықтығымен) және аралық электронды қабаттармен ядроның оң зарядының скринингінің жоғарылауымен байланысты (31-тармақты қараңыз). Сондықтан калий атомдары натрий атомдарына қарағанда күштірек тотықсыздандырғыш қасиетке ие, ал натрий атомдары литий атомдарына қарағанда белсендірек болады.

Кернеу қатарындағы металдарды салыстыру кезінде химиялық белсенділік өлшемі қатты күйдегі металды сулы ерітіндідегі гидратталған иондарға айналдыру жұмысы ретінде қабылданады. Бұл жұмысты үш мүшенің қосындысы ретінде көрсетуге болады: атомизация энергиясы – металл кристалының оқшауланған атомдарға айналуы, бос металл атомдарының иондану энергиясы және түзілген иондардың гидратация энергиясы. Атомизация энергиясы берілген металдың кристалдық торының беріктігін сипаттайды. Атомдардың иондану энергиясы – олардан валенттік электрондардың ажырауы – металдың периодтық жүйедегі орнымен тікелей анықталады. Гидратация кезінде бөлінетін энергия тәуелді электрондық құрылымион, оның заряды және радиусы.

Зарядтары бірдей, бірақ радиустары әртүрлі литий мен калий иондары тең емес иондар жасайды. электр өрістері. Кішкентай литий иондарының жанында пайда болатын өріс үлкен калий иондарының жанындағы өріске қарағанда күштірек болады. Бұдан литий иондары калий жоқтарға қарағанда көбірек энергия бөле отырып, гидраттанатыны анық.

Сонымен, қарастырылып отырған түрлендіру барысында энергия атомизация мен ионизацияға жұмсалады, ал гидратация кезінде энергия бөлінеді. Жалпы энергия шығыны неғұрлым төмен болса, бүкіл процесс соғұрлым жеңіл болады және берілген металл кернеу қатарының басына жақынырақ орналасады. Бірақ жалпы энергия балансының үш мүшесінің тек біреуі – иондану энергиясы – металдың периодтық жүйедегі орнымен тікелей анықталады. Демек, кернеулер қатарындағы кейбір металдардың өзара орналасуы олардың периодтық жүйедегі орнына әрқашан сәйкес келеді деп күтуге негіз жоқ. Сонымен, литий үшін жалпы энергия тұтыну калийге қарағанда аз, соған сәйкес литий калийге дейінгі кернеулер қатарында.

Мыс пен мырыш үшін бос атомдардың ионизациясы үшін энергияның шығыны және иондардың гидратация кезіндегі оның өсуі жақын. Бірақ металдық мыс мырышқа қарағанда күшті кристалдық торды құрайды, оны осы металдардың балқу нүктелерін салыстыру арқылы көруге болады: мырыш - температурада балқиды, ал мыс тек -де балқиды. Демек, бұл металдарды атомизациялауға жұмсалатын энергия айтарлықтай ерекшеленеді, соның нәтижесінде мыс жағдайында бүкіл процесс үшін жалпы энергия шығындары мырыш жағдайына қарағанда әлдеқайда көп, бұл кернеу қатарындағы бұл металдардың салыстырмалы орнын түсіндіреді.

Судан сулы емес еріткіштерге өткенде металдардың кернеу қатарындағы өзара орналасуы өзгеруі мүмкін. Мұның себебі әртүрлі металдар иондарының еріту энергиясының бір еріткіштен екінші еріткішке өткенде әртүрлі түрде өзгеретіндігінде.

Атап айтқанда, мыс ионы кейбір органикалық еріткіштерде өте күшті ерітіледі; бұл мұндай еріткіштерде мыстың сутегіге дейінгі кернеулер қатарында орналасуына және оны қышқыл ерітінділерінен ығыстыруына әкеледі.

Осылайша, элементтердің периодтық жүйесінен айырмашылығы, металдардағы кернеулер қатары шағылысу емес. жалпы үлгі, соның негізінде жан-жақты Сипаттама беруге болады химиялық қасиеттеріметалдар. Кернеулер қатары «металл-металл ионы» электрохимиялық жүйесінің қатаң анықталған шарттардағы тотығу-тотықсыздану қабілетін ғана сипаттайды: онда берілген мәндер сулы ерітіндіге, температураға және металл иондарының бірлік концентрациясына (активтілігіне) қатысты.

Кернеу қатарынан қандай ақпаратты алуға болады?

Кернеу металдарының ауқымы кеңінен қолданылады бейорганикалық химия. Атап айтқанда, көптеген реакциялардың нәтижелері және тіпті олардың жүзеге асырылу мүмкіндігі кейбір металдың NRN-дегі орнына байланысты. Бұл мәселені толығырақ талқылайық.

Металдардың қышқылдармен әрекеттесуі

Сутегінің сол жағындағы кернеу қатарында орналасқан металдар қышқылдармен - тотықтырмайтын агенттермен әрекеттеседі. ERN-де Н оң жағында орналасқан металдар тек қышқылдармен - тотықтырғыштармен әрекеттеседі (атап айтқанда, HNO 3 және концентрлі H 2 SO 4).

1-мысал. Мырыш NER-де сутегінің сол жағында орналасқан, сондықтан ол барлық дерлік қышқылдармен әрекеттесе алады:

Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2

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

2-мысал. Мыс ERN-де Н оң жағында орналасқан; бұл металл «қарапайым» қышқылдармен (HCl, H 3 PO 4, HBr, органикалық қышқылдар) әрекеттеспейді, бірақ ол тотықтырғыш қышқылдармен (азот, концентрлі күкірт) әрекеттеседі:

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

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

Мен сіздердің назарларыңызды бір маңызды жайтқа аударамын: металдар тотықтырғыш қышқылдармен әрекеттескенде сутегі емес, кейбір басқа қосылыстар бөлінеді. Бұл туралы толығырақ оқи аласыз!

Металдардың сумен әрекеттесуі

Mg сол жағындағы кернеу қатарында орналасқан металдар қазірдің өзінде сумен оңай әрекеттеседі бөлме температурасысутегінің бөлінуімен және сілті ерітіндісінің түзілуімен.

3-мысал. Натрий, калий, кальций суда оңай ериді және сілті ерітіндісін түзеді:

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

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

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

Сутегіден магнийге (қоса алғанда) дейінгі кернеулер диапазонында орналасқан металдар кейбір жағдайларда сумен әрекеттеседі, бірақ реакциялар нақты шарттарды талап етеді. Мысалы, алюминий мен магний металл бетінен оксидті қабықшаны алып тастағаннан кейін ғана H 2 O-мен әрекеттесе бастайды. Темір бөлме температурасында сумен әрекеттеспейді, бірақ су буымен әрекеттеседі. Кобальт, никель, қалайы, қорғасын бөлме температурасында ғана емес, сонымен қатар қыздырғанда да H 2 O-мен іс жүзінде әрекеттеспейді.

ERN оң жағында орналасқан металдар (күміс, алтын, платина) ешбір жағдайда сумен әрекеттеспейді.

Металдардың тұздардың сулы ерітінділерімен әрекеттесуі

Біз реакциялардың келесі түрлері туралы айтатын боламыз:

металл (*) + металл тұзы (**) = металл (**) + металл тұзы (*)

Бұл жағдайда жұлдызшалар металдың валенттілігін емес, тотығу дәрежесін көрсетпейді, жай ғана No1 металл мен No2 металды ажыратуға мүмкіндік беретінін атап өткім келеді.

Мұндай реакция пайда болуы үшін бір уақытта үш шарт орындалуы керек:

1. процеске қатысатын тұздар суда жақсы еритін болуы керек (оны ерігіштік кестесін пайдаланып тексеру оңай);
2. металл (*) металдың сол жағындағы кернеулер қатарында болуы керек (**);
3. металл (*) сумен әрекеттеспеуі керек (бұл да ERN арқылы оңай тексеріледі).

4-мысал. Бірнеше реакцияларды қарастырайық:

Zn + CuSO 4 \u003d ZnSO 4 + Cu

K + Ni(NO 3) 2 ≠

Бірінші реакцияны орындау оңай, жоғарыда аталған шарттардың барлығы орындалады: мыс сульфаты суда ериді, мырыш мыстың сол жағындағы ERN-де, Zn сумен әрекеттеспейді.

Екінші реакция мүмкін емес, өйткені бірінші шарт орындалмайды (мыс (II) сульфиді суда іс жүзінде ерімейді). Үшінші реакция мүмкін емес, өйткені қорғасын темірге қарағанда белсенді емес метал (NRN оң жақта орналасқан). Ақырында, төртінші процесс калий сумен әрекеттесетіндіктен никельдің жауын-шашынына әкелмейді; алынған калий гидроксиді тұз ерітіндісімен әрекеттесе алады, бірақ бұл мүлдем басқа процесс.

Нитраттардың термиялық ыдырау процесі

Естеріңізге сала кетейін, нитраттар азот қышқылының тұздары болып табылады. Барлық нитраттар қыздырғанда ыдырайды, бірақ ыдырау өнімдерінің құрамы әртүрлі болуы мүмкін. Құрам металдың кернеулер қатарындағы орнымен анықталады.

Магнийдің сол жағындағы NER-де орналасқан металдардың нитраттары қыздырғанда сәйкес нитрит пен оттегін түзеді:

2KNO 3 \u003d 2KNO 2 + O 2

Металл нитраттарының термиялық ыдырауы кезінде Mg-ден Cu қоса алғанда кернеу қатарында орналасқан металл оксиді, NO 2 және оттегі түзіледі:

2Cu(NO 3) 2 \u003d 2CuO + 4NO 2 + O 2

Соңында активтілігі аз металдардың нитраттарының ыдырауы кезінде (мыстың оң жағындағы NER-де орналасқан) металл, азот диоксиді және оттегі түзіледі.

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

Стандарт электродтық потенциалдар қатарында металл неғұрлым солға қарай көп болса, соғұрлым ол тотықсыздандырғыш күштірек болады, ең күшті тотықсыздандырғыш – литий металы, алтын – ең әлсіз, ал керісінше, алтын (III) ионы – ең күшті тотықтырғыш, литий (I) – ең әлсіз.

Әрбір металл ерітіндідегі тұздардан өзінен кейінгі кернеулер қатарында болатын металдарды қалпына келтіре алады, мысалы, темір мысты өз тұздарының ерітінділерінен ығыстырып шығара алады. Дегенмен, сілтілі және сілтілі жер металдары сумен тікелей әрекеттесетінін есте ұстаған жөн.

Сутектің сол жағындағы кернеулер қатарында тұрған металдар оларда еріген кезде оны сұйылтылған қышқылдар ерітінділерінен ығыстыра алады.

Металдың тотықсыздандырғыш белсенділігі оның периодтық жүйедегі орнына әрқашан сәйкес келе бермейді, өйткені қатардағы металдың орнын анықтау кезінде оның электрондарды беру қабілеті ғана емес, сонымен қатар металдың кристалдық торының бұзылуына жұмсалған энергиясы, сонымен қатар иондардың гидратациясына жұмсалатын энергия да ескеріледі.

Қарапайым заттармен әрекеттесу

МЕН оттегі металдардың көпшілігі оксидтер түзеді – амфотерлік және негіздік:

4Li + O 2 \u003d 2Li 2 O,

4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3.

Сілтілік металдар, литийден басқа, пероксидтер түзеді:

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2.

МЕН галогендер металдар галогенсутек қышқылдарының тұздарын түзеді, мысалы,

Cu + Cl 2 \u003d CuCl 2.

МЕН сутегі ең белсенді металдар иондық гидридтерді құрайды - сутегінің тотығу дәрежесі -1 болатын тұз тәрізді заттар.

2Na + H 2 = 2NaH.

МЕН сұр металдар сульфидтер түзеді - сульфид қышқылының тұздары:

МЕН азот кейбір металдар нитридтер түзеді, реакция әрқашан қызған кезде жүреді:

3Mg + N 2 \u003d Mg 3 N 2.

МЕН көміртек карбидтер түзіледі.

4Al + 3C \u003d Al 3 C 4.

МЕН фосфор - фосфидтер:

3Ca + 2P = Ca 3 P 2.

Металдар бір-бірімен әрекеттесіп түзе алады аралық металдық қосылыстар :

2Na + Sb = Na 2 Sb,

3Cu + Au = Cu 3 Au.

Металдар бір-бірімен жоғары температурада өзара әрекеттеспей, түзілмей ери алады қорытпалар.

Қорытпалар

Қорытпалар екі немесе одан да көп металдардан, сондай-ақ металдық күйге ғана тән сипатты қасиеттері бар металдар мен бейметалдардан тұратын жүйелер деп аталады.

Қорытпалардың қасиеттері өте алуан түрлі және олардың құрамдас бөліктерінің қасиеттерінен ерекшеленеді, мысалы, алтынды қатайту және зергерлік бұйымдарды жасауға қолайлы ету үшін оған күміс қосылады, ал құрамында 40% кадмий және 60% висмут бар қорытпаның балқу температурасы 144 ° C, яғни оның құрамдас бөліктерінің балқу температурасынан ° 2 , ° C-тан әлдеқайда төмен (Bi21, ° C).

Қорытпалардың келесі түрлері мүмкін:

Балқытылған металдар бір-бірімен кез келген қатынаста араласады, бір-біріне шектеусіз ериді, мысалы, Ag-Au, Ag-Cu, Cu-Ni және т.б. Бұл қорытпалар құрамы бойынша біртекті, химиялық төзімділігі жоғары, электр тогын өткізеді;

Түзетілген металдар бір-бірімен кез келген қатынаста араласады, алайда салқындаған кезде қабаттасады және компоненттердің жеке кристалдарынан тұратын масса алынады, мысалы, Pb-Sn, Bi-Cd, Ag-Pb және т.б.