ساختار اتم های فلزی نه تنها مشخصه را تعیین می کند مشخصات فیزیکی مواد ساده- فلزات، بلکه خواص شیمیایی عمومی آنها.

با تنوع زیاد، تمام واکنش های شیمیایی فلزات ردوکس هستند و فقط می توانند دو نوع باشند: ترکیبات و جایگزین. فلزات قادر به واکنش های شیمیاییالکترون های اهدایی، یعنی عوامل کاهنده، تنها حالت اکسیداسیون مثبت در ترکیبات تشکیل شده نشان می دهند.

AT نمای کلیاین را می توان در یک نمودار بیان کرد:
Me 0 - ne → Me + n,
که در آن Me - فلز - یک ماده ساده، و Me 0 + n - عنصر شیمیایی فلزی در ترکیب است.

فلزات می توانند الکترون های ظرفیت خود را به اتم های غیر فلزی، یون های هیدروژن، سایر یون های فلزی اهدا کنند و بنابراین با غیر فلزات - مواد ساده، آب، اسیدها، نمک ها واکنش نشان می دهند. با این حال، توانایی کاهش فلزات متفاوت است. ترکیب محصولات واکنش فلزات با مواد مختلف نیز به توانایی اکسید کننده مواد و شرایطی که در آن واکنش انجام می شود بستگی دارد.

در دماهای بالا، بیشتر فلزات در اکسیژن می سوزند:

2Mg + O 2 \u003d 2MgO

فقط طلا، نقره، پلاتین و برخی فلزات دیگر در این شرایط اکسید نمی شوند.

بسیاری از فلزات بدون حرارت دادن با هالوژن ها واکنش می دهند. به عنوان مثال، پودر آلومینیوم، هنگامی که با برم مخلوط می شود، مشتعل می شود:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

هنگامی که فلزات با آب برهمکنش می کنند، گاهی اوقات هیدروکسیدها تشکیل می شوند. بسیار فعال در شرایط عادیفلزات قلیایی با آب و همچنین کلسیم، استرانسیوم، باریم در تعامل هستند. طرح کلی این واکنش به این صورت است:

Me + HOH → Me(OH) n + H 2

فلزات دیگر در هنگام گرم شدن با آب واکنش نشان می دهند: منیزیم وقتی می جوشد، آهن در بخار آب وقتی قرمز می شود. در این موارد اکسیدهای فلزی به دست می آید.

اگر فلز با اسید واکنش نشان دهد، بخشی از نمک حاصل است. هنگامی که یک فلز با محلول های اسید برهمکنش می کند، می تواند توسط یون های هیدروژن موجود در آن محلول اکسید شود. معادله یونی خلاصه شده را می توان به صورت زیر نوشت:

Me + nH + → Me n + + H 2

آنیون‌های اسیدهای حاوی اکسیژن، مانند اسیدهای سولفوریک و نیتریک غلیظ، دارای خواص اکسیدکننده قوی‌تری نسبت به یون‌های هیدروژن هستند. بنابراین آن دسته از فلزاتی که قادر به اکسید شدن توسط یون های هیدروژن نیستند مانند مس و نقره با این اسیدها واکنش می دهند.

هنگامی که فلزات با نمک ها برهمکنش می کنند، یک واکنش جانشینی رخ می دهد: الکترون ها از اتم های جایگزین - فلز فعال تر به یون های فلز جایگزین می رسد - فلز کمتر فعال. سپس شبکه فلز را با فلز در نمک ها جایگزین می کند. این واکنش ها برگشت پذیر نیستند: اگر فلز A فلز B را از محلول نمکی جابجا کند، آنگاه فلز B فلز A را از محلول نمکی جابجا نمی کند.

به ترتیب نزولی فعالیت شیمیایی، که در واکنش های جابجایی فلزات از یکدیگر از محلول های آبی نمک های آنها آشکار می شود، فلزات در سری الکتروشیمیایی ولتاژ (فعالیت) فلزات قرار دارند:

Li → Rb → K → Ba → Sr → Ca → Na→ Mg → Al → Mn → Zn → Cr → Fe → Cd→ Co → Ni → Sn → Pb → H → Sb → Bi → Cu → Hg → Ag → Pd → Pt → Au

فلزاتی که در سمت چپ این ردیف قرار دارند، فعال ترند و قادرند فلزات زیر خود را از محلول های نمکی جابجا کنند.

هیدروژن به عنوان تنها غیر فلزی که از فلزات جدا می شود در سری الکتروشیمیایی ولتاژ فلزات قرار می گیرد. اموال عمومی- تشکیل یون های با بار مثبت بنابراین، هیدروژن جایگزین برخی از فلزات در نمک آنها می شود و خود می تواند با بسیاری از فلزات در اسیدها جایگزین شود، به عنوان مثال:

Zn + 2 HCl \u003d ZnCl 2 + H 2 + Q

فلزاتی که در یک سری ولتاژ الکتروشیمیایی تا هیدروژن قرار دارند، آن را از محلول‌های بسیاری از اسیدها (کلریدریک، سولفوریک و غیره) جابه‌جا می‌کنند و به عنوان مثال، همه آن‌ها که به دنبال آن هستند، جای مس را نمی‌گیرند.

blog.site، با کپی کامل یا جزئی از مطالب، لینک به منبع الزامی است.

اتم های فلزی نسبتاً به راحتی الکترون های ظرفیت را از دست می دهند و به یون های دارای بار مثبت عبور می کنند. بنابراین فلزات عامل کاهنده هستند. فلزات با مواد ساده تعامل دارند: Ca + C12 - CaC12 فلزات فعال با آب واکنش می دهند: 2Na + 2H20 = 2NaOH + H2f. فلزاتی که در یک سری پتانسیل الکترود استاندارد تا هیدروژن قرار دارند با محلول های رقیق اسیدها (به جز HN03) با تکامل هیدروژن برهم کنش می کنند: Zn + 2HC1 = ZnCl2 + H2f. فلزات با محلول‌های آبی نمک‌های فلزات کم‌فعال واکنش نشان می‌دهند: Ni + CuSO4 = NiSO4 + Cu J. فلزات با اسیدهای اکسیدکننده واکنش می‌دهند: ج. روش‌های به دست آوردن فلزات متالورژی مدرن بیش از 75 فلز و آلیاژهای متعدد بر اساس آنها دریافت می‌کند. بسته به روش های به دست آوردن فلزات، pyrohydro- و electrometalurgy متمایز می شوند. GD) پیرومتالورژی روش هایی برای به دست آوردن فلزات از سنگ معدن با استفاده از واکنش های احیا انجام شده در دماهای بالا را پوشش می دهد. زغال سنگ، فلزات فعال، مونوکسید کربن (II)، هیدروژن، متان به عنوان عوامل کاهنده استفاده می شود. Cu20 + C - 2Cu + CO، t ° Cu20 + CO - 2Cu + CO2، t ° Cr203 + 2A1 - 2Cr + A1203، (آلومینیوم) t ° TiCl2 + 2Mg - Ti + 2MgCl2، (منیزیم) t ° W03 + 3H2 = W + 3H20. (هیدروترمی) | هیدرومتالورژی تولید فلزات از محلول نمک آنها است. به عنوان مثال، هنگامی که سنگ معدن مس حاوی اکسید مس (I) با اسید سولفوریک رقیق تصفیه می شود، مس به شکل سولفات به محلول تبدیل می شود: CuO + H2S04 = CuS04 + H20. سپس مس از محلول به صورت الکترولیز یا جابجایی با پودر آهن استخراج می شود: CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu. [h] الکترومتالورژی روشی است برای به دست آوردن فلزات از اکسیدها یا نمک های مذاب آنها با استفاده از الکترولیز: الکترولیز 2NaCl - 2Na + Cl2. سوالات و وظایف برای حل مستقل 1. موقعیت فلزات را در سیستم تناوبی D.I. Mendeleev نشان دهید. 2. خواص فیزیکی و شیمیایی فلزات را نشان دهید. 3. علت مشترک بودن خواص فلزات را توضیح دهید. 4. تغییر در فعالیت شیمیایی فلزات زیر گروه های اصلی گروه I و II سیستم تناوبی را نشان دهید. 5. خواص فلزی عناصر دوره II و III چگونه تغییر می کند؟ نسوزترین و قابل ذوب ترین فلزات را نام ببرید. 7. مشخص کنید کدام فلزات در طبیعت به صورت بومی و کدام تنها به صورت ترکیب یافت می شوند. چطور می شود این را توضیح داد؟ 8. ماهیت آلیاژها چیست؟ ترکیب یک آلیاژ چگونه بر خواص آن تأثیر می گذارد؟ با مثال های خاص نشان دهید. مهمترین راههای بدست آوردن فلزات از سنگ معدن را مشخص کنید. 10l انواع پیرومتالورژی را نام ببرید. در هر روش خاص از چه عوامل کاهنده استفاده می شود؟ چرا؟ 11. فلزاتی که با استفاده از هیدرومتالورژی به دست می آیند را نام ببرید. اصل چیست و چه فایده ای دارد این روشجلوی دیگران؟ 12- نمونه هایی از به دست آوردن فلزات با استفاده از الکترومتالورژی را بیان کنید. در چه مواردی از این روش استفاده می شود؟ 13. چه هستند راه های مدرنبه دست آوردن فلزات با خلوص بالا؟ 14. «پتانسیل الکترود» چیست؟ کدام فلز بیشتر و کدام کمتر پتانسیل های الکتروددر محلول آبی؟ 15- تعدادی پتانسیل الکترود استاندارد را توضیح دهید؟ 16. آیا می توان به زور خارج شد آهن فلزیاز جانب محلول آبیسولفات آن با فلز روی، نیکل، سدیم؟ چرا؟ 17. اصل عملکرد سلول های گالوانیکی چیست؟ از چه فلزاتی می توان در آنها استفاده کرد؟ 18. چه فرآیندهایی خورنده هستند؟ چه نوع خوردگی را می شناسید؟ 19. خوردگی الکتروشیمیایی به چه چیزی گفته می شود؟ چه روش های محافظت در برابر آن را می شناسید؟ 20. تماس با فلزات دیگر چگونه بر خوردگی آهن تأثیر می گذارد؟ چه فلزی ابتدا روی سطح آسیب دیده آهن قلع اندود، گالوانیزه و نیکل اندود از بین می رود؟ 21. به چه فرآیندی الکترولیز می گویند؟ واکنش هایی را بنویسید که منعکس کننده فرآیندهای رخ داده در کاتد و آند در طی الکترولیز مذاب کلرید سدیم، محلول های آبی کلرید سدیم، سولفات مس، سولفات سدیم، اسید سولفوریک هستند. 22. ماده الکترود چه نقشی در روند فرآیندهای الکترولیز دارد؟ نمونه هایی از فرآیندهای الکترولیز که با الکترودهای محلول و نامحلول اتفاق می افتد را بیاورید. 23. آلیاژی که برای ساخت سکه های مسی استفاده می شود دارای 95 درصد مس است. فلز دوم موجود در آلیاژ را تعیین کنید، اگر هنگام پردازش یک سکه یک کوپکی با مقدار اضافی اسید هیدروکلریک 62.2 میلی لیتر هیدروژن (n.a.) آزاد شد. آلومینیوم 24. نمونه ای از کاربید فلز به وزن 6 گرم در اکسیژن سوزانده شد. این 2.24 لیتر مونوکسید کربن (IV) (n.a.) تشکیل داد. تعیین کنید که چه فلزی بخشی از کاربید بود. 25. نشان دهید که چه محصولاتی در طول الکترولیز محلول آبی سولفات نیکل آزاد می شود، اگر فرآیند ادامه یابد: الف) با زغال سنگ. ب) با الکترودهای نیکل؟ 26. در حین الکترولیز محلول آبی ویتریول آبی 2.8 لیتر گاز (n.a.) در آند آزاد شد. این گاز چیست؟ چه چیزی و در چه مقدار در کاتد آزاد شد؟ 27. نموداری از الکترولیز محلول آبی نیترات پتاسیم که روی الکترودها جریان دارد، تهیه کنید. اگر 280 میلی لیتر گاز (n.a.) در آند آزاد شود، مقدار برق عبوری چقدر است؟ چه چیزی و در چه مقدار در کاتد آزاد شد؟

مشخص است که تمام مواد ساده را می توان به طور مشروط به مواد ساده - فلزات و مواد ساده - غیر فلزات تقسیم کرد.

فلزات، طبق تعریف M.V. Lomonosov، "جسم سبکی هستند که می توانند جعل شوند." معمولاً اینها مواد براق چکش خوار با هدایت حرارتی و الکتریکی بالا هستند. این خواص فیزیکی و بسیاری از خواص شیمیایی فلزات به توانایی اتم های آنها در دادن الکترون مربوط می شود.

برعکس، غیر فلزات قادر به افزودن الکترون در فرآیندهای شیمیایی هستند. اکثر غیر فلزات خواص متضاد فلزات را نشان می دهند: آنها نمی درخشند، رسانا نمی شوند برق، جعل نکنید. بودن مقابلفلزات و غیرفلزات با توجه به خواص خود به راحتی با یکدیگر واکنش نشان می دهند.

این بخش از آموزش به پوشش مختصری از خواص فلزات و غیر فلزات اختصاص دارد. هنگام توصیف خواص عناصر، مطلوب است که به طرح منطقی زیر پایبند باشید:

1. ابتدا ساختار اتم را توصیف کنید (توزیع الکترون های ظرفیت را نشان دهید)، نتیجه بگیرید که این عنصر متعلق به فلزات یا غیر فلزات است، وضعیت های ظرفیت آن (حالت های اکسیداسیون) را تعیین کنید - به درس 3 مراجعه کنید.

2. سپس با جمع آوری معادلات واکنش، خواص یک ماده ساده را شرح دهید

• با اکسیژن؛
• با هیدروژن؛
• با فلزات (برای غیر فلزات) یا با غیر فلزات (برای فلزات)؛
• با آب؛
• با اسیدها یا قلیاها (در صورت امکان)؛
• با محلول های نمک؛

3. سپس باید خواص مهم ترین ترکیبات (ترکیبات هیدروژنی، اکسیدها، هیدروکسیدها، نمک ها) را شرح دهید. در این صورت، ابتدا باید ماهیت (اسیدی یا بازی) یک ترکیب معین را مشخص کرد و سپس با به خاطر سپردن خواص ترکیبات این کلاس، معادلات واکنش لازم را ترسیم کرد.

4. و در نهایت لازم است واکنش های کیفی به کاتیون ها (آنیون ها) حاوی این عنصر، روش های بدست آوردن یک ماده ساده و مهم ترین ترکیبات این عنصر شیمیایی بیان شود. استفاده عملیمواد این عنصر را مورد مطالعه قرار داد.

بنابراین، اگر تعیین کنید که اکسید اسیدی است، آنگاه با آب، اکسیدهای بازی، بازها واکنش نشان می دهد (به درس 2.1 مراجعه کنید) و مطابق با یک هیدروکسید اسیدی (اسید) خواهد بود. هنگام توصیف خواص این اسید، نگاهی به بخش مربوطه نیز مفید است: درس 2.2.

فلزات مواد ساده ای هستند که اتم های آنها فقط می توانند بخشیدالکترون ها این ویژگی فلزات به این دلیل است که در سطح خارجی این اتم ها تعداد کمیالکترون ها (اغلب 1 تا 3) یا الکترون های بیرونی قرار دارند دور از هسته. هر چه الکترون‌ها در سطح بیرونی اتم کمتر باشند و از هسته دورتر باشند، فلز فعال‌تر است (خواص فلزی آن بارزتر است).

وظیفه 8.1.کدام فلز فعال تر است:

عناصر شیمیایی A، B، C، D را نام ببرید.

فلزات و غیر فلزات در سیستم دوره ای عناصر شیمیاییمندلیف (PSM) با خطی از بور به استاتین جدا می شود. بالای این خط در زیر گروه های اصلیهستند غیر فلزات(درس 3 را ببینید). عناصر شیمیایی باقیمانده فلزات هستند.

وظیفه 8.2.کدام یک از عناصر زیر فلز هستند: سیلیکون، سرب، آنتیموان، آرسنیک، سلنیوم، کروم، پلونیوم؟

سوالچگونه می توان این واقعیت را توضیح داد که سیلیکون یک غیر فلز است و سرب یک فلز است، اگرچه تعداد الکترون های خارجی آنها برابر است؟

یکی از ویژگی‌های اساسی اتم‌های فلزی، شعاع بزرگ آنها و وجود الکترون‌های ظرفیتی است که ضعیف به هسته متصل شده‌اند. برای چنین اتم هایی، انرژی یونش* اندک است.

* انرژی یونیزاسیونبرابر است با کاری که صرف حذف یک الکترون خارجی از یک اتم می شود (در هر یونیزاسیوناتم) در حالت انرژی زمینی خود.

بخشی از الکترون های ظرفیت فلزات که از اتم ها جدا می شوند "آزاد" می شوند. الکترون های "آزاد" به راحتی بین اتم ها و یون های فلزی در یک کریستال حرکت می کنند و "گاز الکترون" را تشکیل می دهند (شکل 28).

در یک لحظه بعدی در زمان، هر یک از الکترون‌های «آزاد» می‌تواند توسط هر کاتیونی جذب شود و هر اتم فلزی می‌تواند یک الکترون را رها کند و به یون تبدیل شود (این فرآیندها در شکل 28 با خطوط نقطه‌چین نشان داده شده‌اند).

بنابراین، ساختار داخلی فلز مشابه است کیک لایه لایه، که در آن "لایه های" با بار مثبت اتم ها و یون های فلزی با "لایه های" الکترونیکی جایگزین می شوند و به سمت آنها جذب می شوند. بهترین مدل ساختار داخلیفلز دسته ای از صفحات شیشه ای است که با آب مرطوب شده اند: جدا کردن یک صفحه از صفحه دیگر (فلزات قوی) بسیار دشوار است و حرکت دادن یک صفحه نسبت به دیگری (فلزات پلاستیکی) بسیار آسان است (شکل 29).

وظیفه 8.3.چنین "مدلی" از فلز بسازید و این خواص را تأیید کنید.

پیوند شیمیایی که توسط الکترون های "آزاد" انجام می شود نامیده می شود پیوند فلزی.

الکترون های «آزاد» نیز چنین می کنند فیزیکیخواص فلزات، مانند رسانایی الکتریکی و حرارتی، شکل پذیری (شکل پذیری)، و درخشندگی فلزی.

وظیفه 8.4.خانه ها را پیدا کنید اشیاء فلزی.

با انجام این کار، به راحتی می توانید ظروف فلزی را در آشپزخانه پیدا کنید: قابلمه، ماهی تابه، چنگال، قاشق. از فلزات و آلیاژهای آنها برای ساخت ماشین ابزار، هواپیما، ماشین، لوکوموتیو و ابزار استفاده می شود. بدون فلزات، تمدن مدرن غیرممکن است، زیرا سیم های برقهمچنین از فلزات - مس و آل ساخته شده است. فقط فلزات برای به دست آوردن آنتن گیرنده های رادیویی و تلویزیونی مناسب هستند؛ از فلزات نیز برای ساختن استفاده می شود بهترین آینه ها. در این مورد، بیشتر از فلزات خالص استفاده نمی شود، بلکه از مخلوط آنها (محلول های جامد) - آلیاژها استفاده می شود.

آلیاژها

فلزات به راحتی آلیاژهایی را تشکیل می دهند - موادی که خواص فلزی دارند و از دو یا تشکیل شده اند بیشترعناصر شیمیایی (مواد ساده) که حداقل یکی از آنها فلز است. بسیاری از آلیاژهای فلزی دارای یک فلز به عنوان پایه با افزودن اندک اجزای دیگر هستند. در اصل، ترسیم مرز مشخصی بین فلزات و آلیاژها دشوار است، زیرا حتی خالص ترین فلزات حاوی ناخالصی های "ناخالصی" سایر عناصر شیمیایی هستند.

تمام موارد ذکر شده در بالا - ماشین ابزار، هواپیما، ماشین، ماهیتابه، چنگال، قاشق، جواهرات - از آلیاژ ساخته شده اند. فلزات ناخالص (اجزای آلیاژی) اغلب خواص فلز پایه را از دیدگاه انسانی تغییر می دهند. به عنوان مثال، آهن و آلومینیوم هر دو فلزات نسبتاً نرمی هستند. اما هنگامی که با یکدیگر یا با اجزای دیگر ترکیب می شوند، به فولاد، دورالومین و سایر مواد ساختاری بادوام تبدیل می شوند. خواص رایج ترین آلیاژها را در نظر بگیرید.

فولادآلیاژ هستند آهن با کربنحاوی دومی تا 2٪. فولادهای آلیاژی همچنین حاوی عناصر شیمیایی دیگری هستند - کروم، وانادیم، نیکل. فولادها بسیار بیشتر از هر فلز و آلیاژ دیگری تولید می شوند و برشمردن انواع کاربردهای احتمالی آنها دشوار است. فولاد ملایم (کمتر از 0.25٪ کربن) به عنوان یک ماده ساختاری در مقادیر زیادی مصرف می شود و فولاد با محتوای کربن بالاتر (بیش از 0.55٪) برای ساخت استفاده می شود. ابزار برش: تیغ، مته و غیره

آهن اساس را تشکیل می دهد چدن. چدن آلیاژی از آهن با ۲ تا ۴ درصد کربن است. یک جزء مهمچدن نیز سیلیکون است. طیف گسترده ای از محصولات بسیار مفید را می توان از چدن ریخته گری کرد، مانند روکش منهول، اتصالات لوله، بلوک موتور و غیره.

برنز- آلیاژ فلز مس، معمولا با قلعبه عنوان جزء اصلی آلیاژی، و همچنین با آلومینیوم، سیلیکون، بریلیم، سرب و سایر عناصر، به استثنای روی. برنزهای قلع در دوران باستان شناخته شده و به طور گسترده مورد استفاده قرار می گرفتند. بیشتر برنزهای عتیقه دارای 75 تا 90 درصد مس و 25 تا 10 درصد قلع هستند که آنها را شبیه طلا می کند، اما نسوز بیشتری دارند. این یک آلیاژ بسیار قوی است. آنها از آن سلاح می ساختند تا اینکه یاد گرفتند چگونه آلیاژهای آهن را بدست آورند. یک دوره کامل در تاریخ بشریت با استفاده از برنز مرتبط است: عصر برنز.

برنجآلیاژ هستند مس با روی، آل، منیزیم. اینها آلیاژهای غیر آهنی با نقطه ذوب پایین هستند، پردازش آنها آسان است: برش، جوش و لحیم کاری.

ملکیور- یک آلیاژ است مس با نیکل، گاهی اوقات با افزودن آهن و منگنز. با توجه به خصوصیات خارجی، مس نیکل شبیه نقره است، اما از استحکام مکانیکی بیشتری برخوردار است. این آلیاژ به طور گسترده برای ساخت ظروف و جواهرات ارزان قیمت استفاده می شود. اکثر سکه های نقره ای رنگ مدرن از مس نیکل (معمولاً 75٪ مس و 25٪ نیکل با افزودن جزئی منگنز) ساخته شده اند.

دورالومین، یا دورالومین آلیاژی است بر اساس آلومینیومبا افزودن عناصر آلیاژی - مس، منگنز، منیزیم و آهن. استحکام فولاد و مقاومت در برابر بارهای اضافی احتمالی مشخص می شود. این ماده اصلی ساختاری در هوانوردی و فضانوردی است.

خواص شیمیایی فلزات

فلزات به راحتی الکترون اهدا می کنند، یعنی هستند عوامل کاهش دهنده. بنابراین به راحتی با عوامل اکسید کننده واکنش نشان می دهند.

سوالات

1. چه اتم هایی عامل اکسید کننده هستند؟
2. مواد ساده متشکل از اتم هایی که قادر به پذیرش الکترون هستند چه نام دارند؟

بنابراین، فلزات با غیر فلزات واکنش نشان می دهند. در این گونه واکنش ها، نافلزات با پذیرش الکترون، کسب می کنند معمولا درجه پایین تراکسیداسیون

یک مثال را در نظر بگیرید. بگذارید آلومینیوم با گوگرد واکنش نشان دهد:

سوالکدام یک از این عناصر شیمیایی قادر است فقط بدهالکترون ها؟ چند الکترون؟

آلومینیوم - فلزکه دارای 3 الکترون در سطح خارجی است (گروه III!) بنابراین 3 الکترون می دهد:

همانطور که اتم آلومینیوم الکترون اهدا می کند، اتم گوگرد آنها را می پذیرد.

سوالیک اتم گوگرد قبل از تکمیل سطح بیرونی چند الکترون می تواند بپذیرد؟ چرا؟

در اتم گوگرد در سطح بیرونی 6 الکترون ها (گروه VI!)، بنابراین، این اتم 2 الکترون می پذیرد:

بنابراین، ترکیب حاصل دارای ترکیب زیر است:

در نتیجه، معادله واکنش را بدست می آوریم:

وظیفه 8.5.معادلات واکنش را با استدلال مشابه جمع آوری کنید:

• کلسیم + کلر (Cl 2)؛
• منیزیم + نیتروژن (N 2).

هنگام تنظیم معادلات واکنش، به یاد داشته باشید که یک اتم فلز تمام الکترون‌های خارجی را می‌فرستد و یک اتم غیرفلزی به اندازه‌ای که تا هشت الکترون به اندازه کافی نباشد، می‌پذیرد.

نام ترکیباتی که در چنین واکنش هایی به دست می آیند همیشه دارای پسوند هستند شناسه:

ریشه کلمه در نام از نام لاتین برای غیر فلز می آید (به درس 2.4 مراجعه کنید).

فلزات با محلول های اسید واکنش می دهند(درس 2.2 را ببینید). هنگام تنظیم معادلات برای چنین واکنش هایی و هنگام تعیین امکان چنین واکنشی، باید از یک سری ولتاژ (سری فعالیت) فلزات استفاده کرد:

فلزات در این ردیف به هیدروژن، قادر به جابجایی هیدروژن از محلول های اسیدی است:

وظیفه 8.6.معادلات بنویسید ممکن استواکنش ها:

• منیزیم + اسید سولفوریک؛
• نیکل + اسید کلریدریک؛
• جیوه + اسید کلریدریک.

تمام این فلزات در ترکیبات به دست آمده دو ظرفیتی هستند.

واکنش یک فلز با اسید در صورتی امکان پذیر است که منجر به آن شود محلولنمک. به عنوان مثال، منیزیم عملا با اسید فسفریک واکنش نشان نمی دهد، زیرا سطح آن به سرعت با لایه ای از فسفات نامحلول پوشیده می شود:

فلزات بعد از هیدروژن ممکن استبا برخی از اسیدها واکنش نشان می دهد، اما هیدروژندر این واکنش ها برجسته نشده است:

وظیفه 8.7.کدام یک از فلزات Ba، Mg، Fe، Pb، Cu- آیا می تواند با محلول اسید سولفوریک واکنش دهد؟ چرا؟ معادلات بنویسید ممکن استواکنش ها

فلزات با آب واکنش می دهنداگر فعال تر از آهن هستند (آهن می تواند با آب نیز واکنش نشان دهد). در عین حال، فلزات بسیار فعال ( Li–Al) با آب در شرایط عادی یا با گرمایش جزئی مطابق این طرح واکنش نشان دهید:

جایی که ایکسظرفیت فلز است.

وظیفه 8.8.معادلات واکنش را طبق این طرح بنویسید K، Na، Ca. چه فلزات دیگری می توانند با آب به روشی مشابه واکنش دهند؟

این سوال مطرح می شود: چرا آلومینیوم عملا با آب واکنش نمی دهد؟ در واقع ما آب را در آن می جوشانیم ظروف آلومینیومی، - و هیچی! واقعیت این است که سطح آلومینیوم توسط یک فیلم اکسید محافظت می شود (مشروط - Al 2 O 3). اگر از بین برود، واکنش آلومینیوم با آب آغاز می شود و کاملاً فعال است. دانستن این نکته مفید است که این فیلم توسط یون های کلر Cl- از بین می رود. و از آنجایی که یون های آلومینیوم برای سلامتی ناامن هستند، این قانون باید رعایت شود: غذاهای پر نمک را در ظروف آلومینیومی نگهداری نکنید!

سوالآیا می توان آن را در ظروف آلومینیومی نگهداری کرد؟ ترشسوپ کلم، کمپوت؟

فلزات کمتر فعال که در سری ولتاژهای بعد از آلومینیوم قرار دارند، طبق این طرح با آب در حالت بسیار خرد شده و با حرارت قوی (بالای 100 درجه سانتیگراد) واکنش می دهند:

فلزات کم فعال تر از آهن با آب واکنش نمی دهند!

فلزات با محلول های نمک واکنش نشان می دهند. در این حالت، فلزات فعال تر، فلز کمتر فعال را از محلول نمک آن جابجا می کنند:

وظیفه 8.9.کدام یک از واکنش های زیر ممکن است و چرا:

1. نقره + نیترات مس II؛
2. نیکل + نیترات سرب II;
3. مس + نیترات جیوه II;
4. روی + نیترات نیکل II.

معادلات بنویسید ممکن استواکنش ها برای غیرممکن ها، توضیح دهید که چرا غیرممکن هستند.

لازم به ذکر است که فلزات بسیار فعال، که در شرایط عادی با آب واکنش نشان دهدفلزات دیگر را از محلول نمکهایشان جابجا نکنید، زیرا آنها با آب واکنش می دهند و نه با نمک:

و سپس قلیایی حاصل با نمک واکنش می دهد:

بنابراین، واکنش بین سولفات آهن و سدیم همراه نیستجابجایی فلز کمتر فعال:

خوردگی فلزات

خوردگی- فرآیند خود به خود اکسیداسیون فلزات تحت تأثیر عوامل محیطی.

در طبیعت، فلزات عملا به صورت آزاد یافت نمی شوند. تنها استثناء "نجیب"، غیر فعال ترین فلزات، مانند طلا، پلاتین است. بقیه به طور فعال تحت تأثیر اکسیژن، آب، اسیدها و غیره اکسید می شوند. برای مثال، زنگ زدگی روی هر محصول آهن محافظت نشده دقیقاً در حضور اکسیژن یا آب ایجاد می شود. در این حالت آهن اکسید می شود:

و اجزای رطوبت اتمسفر بازیابی می شوند:

در نتیجه تشکیل می شود هیدروکسید آهن (II) که وقتی اکسید می شود به زنگ زدگی تبدیل می شود:

سایر فلزات نیز می توانند خورده شوند، با این حال، زنگ روی سطح آنها ایجاد نمی شود. بنابراین، هیچ فلز آلومینیومی روی زمین وجود ندارد - رایج ترین فلز روی این سیاره. اما از سوی دیگر آلومینا اساس بسیاری از سنگ ها و خاک ها است. Al2O3. واقعیت این است که آلومینیوم فوراً در هوا اکسید می شود. خوردگی فلزات باعث خسارات بسیار زیادی می شود و سازه های فلزی مختلف را از بین می برد.

برای کاهش تلفات ناشی از خوردگی باید عواملی که باعث ایجاد آن می شوند حذف شوند. اول از همه، اشیاء فلزی باید از رطوبت جدا شوند. این میتونه انجام بشه، این شدنیه، این امکان پذیره روش های مختلفبه عنوان مثال، محصول را در مکانی خشک نگهداری کنید که همیشه امکان پذیر نیست. علاوه بر این، سطح جسم را می توان رنگ کرد، با یک ترکیب ضد آب روانکاری کرد و یک فیلم اکسید مصنوعی ایجاد کرد. در مورد دوم، کروم به ترکیب آلیاژ وارد می شود که "مهربانانه" فیلم اکسید خود را روی سطح کل فلز پخش می کند. فولاد ضد زنگ می شود.

محصولات فولادی ضد زنگ گران هستند. بنابراین، برای محافظت در برابر خوردگی، از این واقعیت استفاده کنید که فلز کمتر فعال تغییر نمی کند، یعنی در فرآیند شرکت نمی کند. بنابراین اگر محصولی که قرار است نگهداری شود جوش داده شده باشد فعال ترفلز، سپس تا زمانی که فرو نریزد، محصول خوردگی نمی کند. این روش حفاظتی نامیده می شود آجحفاظت.

نتیجه گیری

فلزات مواد ساده ای هستند که همیشه عامل کاهنده هستند. فعالیت کاهشی فلز در سری ولتاژ از لیتیوم به طلا کاهش می یابد. با موقعیت فلز در یک سری ولتاژ، می توان نحوه واکنش فلز را با محلول های اسید، با آب، با محلول های نمک تعیین کرد.

فلزات عوامل کاهنده فعال با حالت اکسیداسیون مثبت هستند. فلزات به دلیل خواص شیمیایی خود به طور گسترده در صنعت، متالورژی، پزشکی و ساخت و ساز استفاده می شوند.

فعالیت فلزی

در واکنش ها، اتم های فلزی الکترون های ظرفیتی اهدا می کنند و اکسید می شوند. هر چه سطوح انرژی و الکترون های کمتری یک اتم فلز داشته باشد، انتقال الکترون و وارد شدن به واکنش برای آن آسان تر است. بنابراین خواص فلزی در جدول تناوبی از بالا به پایین و از راست به چپ افزایش می یابد.

برنج. 1. تغییر دهید خواص فلزیدر جدول تناوبی

فعالیت مواد ساده در سری الکتروشیمیایی ولتاژهای فلزی نشان داده شده است. در سمت چپ هیدروژن، فلزات فعال قرار دارند (فعالیت به سمت لبه چپ افزایش می یابد)، در سمت راست - غیر فعال.

فعال ترین فلزات قلیایی هستند که در گروه I جدول تناوبی قرار دارند و در سمت چپ هیدروژن در سری الکتروشیمیایی ولتاژها قرار دارند. آنها با بسیاری از مواد از قبل در دمای اتاق واکنش نشان می دهند. پس از آنها فلزات قلیایی خاکی قرار دارند که در گروه دوم قرار دارند. آنها هنگام گرم شدن با بیشتر مواد واکنش نشان می دهند. فلزات در سری الکتروشیمیایی از آلومینیوم تا هیدروژن (فعالیت متوسط) نیاز دارند شرایط اضافیبرای وارد شدن به یک واکنش

برنج. 2. سری الکتروشیمیایی ولتاژ فلزات.

برخی از فلزات خاصیت آمفوتریک یا دوگانگی از خود نشان می دهند. فلزات، اکسیدها و هیدروکسیدهای آنها با اسیدها و بازها واکنش می دهند. بیشتر فلزات فقط با اسیدهای خاصی واکنش می دهند تا جایگزین هیدروژن شوند و نمک تشکیل دهند. برجسته ترین خواص دوگانه نشان می دهد:

• آلومینیوم؛
• رهبری؛
• فلز روی؛
• اهن؛
• فلز مس؛
• بریلیم؛
• کروم

هر فلزی قادر است فلز دیگری را در سمت راست خود در سری الکتروشیمیایی از نمک ها جابجا کند. فلزات سمت چپ هیدروژن آن را از اسیدهای رقیق جابجا می کنند.

خواص

ویژگی های برهم کنش فلزات با مواد مختلفدر جدول خواص شیمیایی فلزات ارائه شده است.

واکنش	ویژگی های خاص	معادله
با اکسیژن	بیشتر فلزات لایه های اکسیدی را تشکیل می دهند. فلزات قلیایی به طور خود به خود در حضور اکسیژن مشتعل می شوند. در این حالت سدیم پراکسید (Na 2 O 2 ) تشکیل می دهد و بقیه فلزات گروه I سوپراکسیدها (RO 2) هستند. هنگامی که حرارت داده می شود، فلزات قلیایی خاکی به طور خود به خود مشتعل می شوند، در حالی که فلزات با فعالیت متوسط ​​اکسید می شوند. طلا و پلاتین با اکسیژن تعامل ندارند	4Li + O 2 → 2Li 2 O; 2Na + O 2 → Na 2 O 2; K + O 2 → KO 2; 4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3; 2Cu + O 2 → 2CuO
با هیدروژن	قلیایی در دمای اتاق واکنش نشان می دهد، در حالی که خاک قلیایی با گرم شدن واکنش نشان می دهد. بریلیم واکنشی نشان نمی دهد. منیزیم علاوه بر این نیاز به فشار بالا دارد	Sr + H 2 → SrH 2 ; 2Na + H 2 → 2NaH; Mg + H 2 → MgH 2
	فقط فلزات فعال لیتیوم در دمای اتاق واکنش نشان می دهد. سایر فلزات - هنگام گرم شدن	6Li + N 2 → 2Li 3 N; 3Ca + N 2 → Ca 3 N 2
با کربن	لیتیوم و سدیم، بقیه - هنگامی که گرم می شوند	4Al + 3C → Al 3 C4; 2Li+2C → Li 2 C 2
	طلا و پلاتین با هم تعامل ندارند	2K + S → K 2 S; Fe + S → FeS; Zn + S → ZnS
با فسفر	وقتی گرم می شود	3Ca + 2P → Ca 3 P 2
با هالوژن	فقط فلزات غیر فعال واکنش نمی دهند، مس - هنگام گرم شدن	Cu + Cl 2 → CuCl 2
	قلیایی و برخی از فلزات قلیایی خاکی. هنگامی که حرارت داده می شود، در یک محیط اسیدی یا قلیایی، فلزات با فعالیت متوسط ​​واکنش نشان می دهند	2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2; Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2; Pb + H 2 O → PbO + H 2
با اسیدها	فلزات در سمت چپ هیدروژن. مس در اسیدهای غلیظ حل می شود	Zn + 2HCl → ZnCl 2 + 2H 2; Fe + H 2 SO 4 → FeSO 4 + H 2; Cu + 2H 2 SO 4 → CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
با مواد قلیایی	فقط فلزات آمفوتریک	2Al + 2KOH + 6H 2 O → 2K + 3H 2
	جایگزین های فعال برای فلزات کمتر فعال	3Na + AlCl 3 → 3NaCl + Al

فلزات با یکدیگر تعامل می کنند و ترکیبات بین فلزی را تشکیل می دهند - 3Cu + Au → Cu 3 Au، 2Na + Sb → Na 2 Sb.

کاربرد

از خواص شیمیایی عمومی فلزات برای ایجاد آلیاژها استفاده می شود. مواد شویندهدر واکنش های کاتالیزوری استفاده می شود. فلزات در باتری ها، الکترونیک و سازه های باربر وجود دارند.

زمینه های اصلی برنامه در جدول نشان داده شده است.

برنج. 3. بیسموت.

ما چه آموخته ایم؟

از درس شیمی پایه نهم با خواص شیمیایی پایه فلزات آشنا شدیم. توانایی تعامل با ساده و مواد پیچیدهفعالیت فلزات را تعیین می کند. هر چه فلز فعال تر باشد، در شرایط عادی راحت تر واکنش نشان می دهد. فلزات فعال با هالوژن ها، غیر فلزات، آب، اسیدها، نمک ها واکنش می دهند. فلزات آمفوتر با قلیاها برهم کنش دارند. فلزات غیرفعال با آب، هالوژن ها و اکثر غیر فلزات واکنش نمی دهند. به طور خلاصه زمینه های کاربردی را بررسی کرد. فلزات در پزشکی، صنعت، متالورژی و الکترونیک کاربرد دارند.

مسابقه موضوع

گزارش ارزیابی

میانگین امتیاز: 4.4. مجموع امتیازهای دریافتی: 70.

خواص شیمیایی فلزات

فلزات با توجه به خواص شیمیایی به دو دسته تقسیم می شوند:

1 ) فعال (فلزات قلیایی و قلیایی خاکی، Mg، Al، Zn و غیره)

2) فلزاتمتوسط ​​فعالیت (Fe، Cr، Mn، و غیره)؛

3 ) غیر فعال (مس، نقره)

4) فلزات نجیب - Au، Pt، Pd و غیره

در واکنش ها - فقط عوامل کاهنده. اتم های فلز به راحتی از لایه الکترونی بیرونی (و برخی از آنها از لایه پیش بیرونی) الکترون می دهند و به یون های مثبت تبدیل می شوند. حالت های احتمالی اکسیداسیون Me Lower 0,+1,+2,+3 Higher +4,+5,+6,+7,+8

1. تعامل با غیر فلزات

1. با هیدروژن

فلزات گروه های IA و IIA به جز بریلیوم هنگام گرم شدن واکنش نشان می دهند. مواد جامد ناپایدار هیدرید تشکیل می شود، فلزات دیگر واکنش نشان نمی دهند.

2K + H2 = 2KH (هیدرید پتاسیم)

Ca + H2 = CaH2

2. با اکسیژن

همه فلزات به جز طلا و پلاتین واکنش نشان می دهند. واکنش با نقره در دماهای بالا اتفاق می افتد، اما اکسید نقره (II) عملاً تشکیل نمی شود، زیرا از نظر حرارتی ناپایدار است. فلزات قلیایی در شرایط عادی اکسیدها، پراکسیدها، سوپراکسیدها (لیتیوم - اکسید، سدیم - پراکسید، پتاسیم، سزیم، روبیدیم - سوپراکسید را تشکیل می دهند.

4Li + O2 = 2Li2O (اکسید)

2Na + O2 = Na2O2 (پراکسید)

K+O2=KO2 (سوپراکسید)

فلزات باقی مانده از زیر گروه های اصلی در شرایط عادی اکسیدهایی با حالت اکسیداسیون برابر با گروه شماره 2Сa + O2 = 2СaO تشکیل می دهند.

2Сa+O2=2СaO

فلزات زیرگروه‌های ثانویه در شرایط عادی و هنگام گرم شدن، اکسیدهایی را تشکیل می‌دهند، اکسیدهایی با درجات مختلف اکسیداسیون و مقیاس آهن Fe3O4 (Fe⁺2O∙Fe2⁺3O3)

3Fe + 2O2 = Fe3O4

4Cu + O2 = 2Cu2+1O (قرمز) 2Cu + O2 = 2Cu+2O (سیاه).

2Zn + O2 = ZnO 4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

3. با هالوژن

هالیدها (فلوریدها، کلریدها، برمیدها، یدیدها). قلیایی در شرایط عادی با احتراق F، Cl، Br:

2Na + Cl2 = 2NaCl (کلرید)

آلکالن خاک و آلومینیوم در شرایط عادی واکنش نشان می دهند:

از جانبa+Cl2=از جانبaCl2

2Al+3Cl2 = 2AlCl3

فلزات زیر گروه های ثانویه در دماهای بالا

Cu + Cl2 = Cu+Cl2 Zn + Cl2 = ZnCl2

2Fe + ЗС12 = 2Fe⁺3Cl3 کلرید آهن (+3) 2Cr + 3Br2 = 2Cr+3Br3

2Cu + I2 = 2Cu+1I(هیچ یدید مس (2+) وجود ندارد!)

4. تعامل با گوگرد

هنگامی که حتی با فلزات قلیایی، با جیوه در شرایط عادی گرم می شود. همه فلزات به جز طلا و پلاتین واکنش نشان می دهند

باخاکستری – سولفیدها: 2K + S = K2S 2Li+S = Li2S (سولفید)

از جانبa+S=از جانبمانند(سولفید) 2Al+3S = Al2S3 Cu + S = Cu⁺²S (سیاه)

Zn + S = ZnS 2Cr + 3S = Cr2⁺³S3 Fe + S = Fe⁺²S

5. برهمکنش با فسفر و نیتروژن

هنگام گرم شدن نشت می کند (به استثنای لیتیوم با نیتروژن در شرایط عادی):

با فسفر - فسفید: 3حدود + 2 پ= Ca3پ2,

با نیتروژن - نیتریدها 6Li + N2 = 3Li2N (نیترید لیتیوم) (n.o.) 3Mg + N2 = Mg3N2 (نیترید منیزیم) 2Al + N2 = 2A1N 2Cr + N2 = 2CrN 3Fe + N2 = Fe33N

6. برهمکنش با کربن و سیلیکون

هنگام گرم شدن جریان می یابد:

کاربیدها با کربن تشکیل می شوند فقط فعال ترین فلزات با کربن واکنش می دهند. از فلزات قلیایی، کاربیدها لیتیوم را تشکیل می دهند و سدیم، پتاسیم، روبیدیم، سزیم با کربن تعامل ندارند:

2Li + 2C = Li2C2، Ca + 2C = CaC2

فلزات - عناصر d از ترکیبات غیر استوکیومتری مانند محلول های جامد با کربن: WC، ZnC، TiC - برای به دست آوردن فولادهای فوق سخت استفاده می شود.

با سیلیکون - سیلیسیدها: 4Cs + Si = Cs4Si،

7. برهمکنش فلزات با آب:

فلزاتی که در سری ولتاژهای الکتروشیمیایی به هیدروژن می رسند با آب واکنش می دهند.فلزات قلیایی و قلیایی خاکی بدون گرم شدن با آب واکنش می دهند و هیدروکسیدهای محلول (قلیاها) و هیدروژن، آلومینیوم (پس از تخریب لایه اکسید - ادغام)، منیزیم در هنگام گرم شدن ایجاد می کنند. ، بازهای نامحلول و هیدروژن را تشکیل می دهند.

2Na + 2HOH = 2NaOH + H2
از جانبa + 2HOH = Ca(OH)2 + H2

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + ZH2

فلزات باقی مانده فقط در حالت گرم با آب واکنش می دهند و اکسید تشکیل می دهند (آهن - مقیاس آهن)

Zn + H2O = ZnO + H2 3Fe + 4HOH = Fe3O4 + 4H2 2Cr + 3H2O = Cr2O3 + 3H2

8 با اکسیژن و آب

در هوا، آهن و کروم به راحتی در مجاورت رطوبت اکسید می شوند (زنگ زدگی)

4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3

4Cr + 3O2 + 6H2O = 4Cr(OH)3

9. برهمکنش فلزات با اکسیدها

فلزات (Al، Mg، Ca) در کاهش می یابد درجه حرارت بالاغیرفلزات یا فلزات کمتر فعال از اکسیدهای آنها ← فلز و اکسید غیرفلزی یا کم فعال (کلسیمترمی، منیزیمترمی، آلومینوترمی)

2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3 3Са + Cr2O3 = 3СаО + 2Cr (800 درجه سانتیگراد) 8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe (ترمیت) 2Mg + CO2 = MgN + N + O2 Zn = Mg N + O2 Zn 2Cu + 2NO = 2CuO + N2 3Zn + SO2 = ZnS + 2ZnO

10. با اکسیدها

فلزات آهن و کروم با اکسیدها واکنش می دهند و درجه اکسیداسیون را کاهش می دهند

Cr + Cr2⁺3O3 = 3Cr+2O Fe+ Fe2⁺3O3 = 3Fe+2O

11. برهمکنش فلزات با قلیایی

فقط آن دسته از فلزات با قلیاها تعامل دارند که اکسیدها و هیدروکسیدهای آنها دارای خواص آمفوتریک هستند ((Zn، Al، Cr (III)، Fe (III)، و غیره. MELT → نمک فلز + هیدروژن.

2NaOH + روی → Na2ZnO2 + H2 (سدیم روی)

2Al + 2 (NaOH H2O) = 2NaAlO2 + 3H2
راه حل → نمک فلز پیچیده + هیدروژن.

2NaOH + Zn0 + 2H2O = Na2 + H2 (تتراهیدروکسوزینکات سدیم) 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2

12. برهمکنش با اسیدها (به جز HNO3 و H2SO4 (conc.)

فلزاتی که در سری الکتروشیمیایی ولتاژهای فلزات در سمت چپ هیدروژن قرار دارند، آن را از اسیدهای رقیق → نمک و هیدروژن جابجا می کنند.

یاد آوردن! اسید نیتریک هرگز در تعامل با فلزات هیدروژن آزاد نمی کند.

Mg + 2HC1 = MgCl2 + H2
Al + 2HC1 = Al+3Cl3 + H2

13. واکنش با نمک

فلزات فعال فلزات کمتر فعال را از نمک ها جابجا می کنند. بازیابی از راه حل ها:

CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu

FeSO4 + Cu =واکنش هانه

Mg + CuCl2 (pp) = MgCl2 +از جانبتو

بازیابی فلزات از ذوب نمک های آنها

3Na+ AlCl3 = 3NaCl + Al

TiCl2 + 2Mg = MgCl2 + Ti

فلزات گروه B با نمک ها واکنش می دهند و حالت اکسیداسیون آنها را کاهش می دهند.

2Fe+3Cl3 + Fe = 3Fe+2Cl2