Apa yang berinteraksi dengan logam dan nonlogam? Sifat kimia zat sederhana logam dan nonlogam

Struktur atom logam tidak hanya menentukan karakteristik properti fisik zat sederhana- logam, tetapi juga sifat kimia umumnya.

Dengan variasi yang besar, semua reaksi kimia logam adalah redoks dan hanya dapat terdiri dari dua jenis: senyawa dan substitusi. Logam mampu reaksi kimia menyumbangkan elektron, yaitu, menjadi agen pereduksi, hanya menunjukkan keadaan oksidasi positif dalam senyawa yang terbentuk.

V pandangan umum ini dapat dinyatakan dalam diagram:
Saya 0 - ne → Saya + n,
dimana Me - logam - zat sederhana, dan Me 0 + n - unsur kimia logam dalam senyawa.

Logam dapat menyumbangkan elektron valensinya ke atom non-logam, ion hidrogen, ion logam lain, dan karenanya akan bereaksi dengan non-logam - zat sederhana, air, asam, garam. Namun, kemampuan mereduksi logam berbeda. Komposisi produk reaksi logam dengan berbagai zat juga tergantung pada kemampuan pengoksidasi zat dan kondisi di mana reaksi berlangsung.

Pada suhu tinggi, sebagian besar logam terbakar dalam oksigen:

2Mg + O2 \u003d 2MgO

Hanya emas, perak, platinum, dan beberapa logam lain yang tidak teroksidasi dalam kondisi ini.

Banyak logam bereaksi dengan halogen tanpa pemanasan. Misalnya, bubuk aluminium, ketika dicampur dengan brom, menyala:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

Ketika logam berinteraksi dengan air, hidroksida kadang-kadang terbentuk. Sangat aktif di kondisi normal logam alkali berinteraksi dengan air, serta kalsium, strontium, barium. Skema umum reaksi ini terlihat seperti ini:

Me + HOH → Me(OH) n + H 2

Logam lain bereaksi dengan air saat dipanaskan: magnesium saat mendidih, besi dalam uap air saat mendidih berwarna merah. Dalam kasus ini, oksida logam diperoleh.

Jika logam bereaksi dengan asam, maka itu adalah bagian dari garam yang dihasilkan. Ketika logam berinteraksi dengan larutan asam, itu dapat dioksidasi oleh ion hidrogen yang ada dalam larutan itu. Persamaan ion yang disingkat dalam bentuk umum dapat ditulis sebagai berikut:

Saya + nH + → Saya n + + H 2

Anion dari asam yang mengandung oksigen, seperti asam sulfat pekat dan asam nitrat, memiliki sifat pengoksidasi yang lebih kuat daripada ion hidrogen. Oleh karena itu, logam-logam yang tidak dapat dioksidasi oleh ion hidrogen, seperti tembaga dan perak, bereaksi dengan asam-asam ini.

Ketika logam berinteraksi dengan garam, reaksi substitusi terjadi: elektron dari atom yang menggantikan - logam yang lebih aktif berpindah ke ion dari subtitusi - logam yang kurang aktif. Kemudian jaringan menggantikan logam dengan logam dalam garam. Reaksi-reaksi ini tidak dapat dibalik: jika logam A menggantikan logam B dari larutan garam, maka logam B tidak akan menggantikan logam A dari larutan garam.

Dalam urutan aktivitas kimia yang menurun, dimanifestasikan dalam reaksi perpindahan logam dari satu sama lain dari larutan berair garamnya, logam terletak dalam rangkaian elektrokimia tegangan (aktivitas) logam:

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 → Poin → Au

Logam yang terletak di sebelah kiri baris ini lebih aktif dan mampu menggantikan logam yang mengikutinya dari larutan garam.

Hidrogen termasuk dalam rangkaian elektrokimia tegangan logam, sebagai satu-satunya non-logam yang memisahkan dari logam milik bersama- membentuk ion bermuatan positif. Oleh karena itu, hidrogen menggantikan beberapa logam dalam garamnya dan dapat dengan sendirinya digantikan oleh banyak logam dalam asam, misalnya:

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

Logam yang berdiri dalam rangkaian elektrokimia tegangan hingga hidrogen menggantikannya dari larutan banyak asam (hidroklorida, sulfat, dll.), dan semua yang mengikutinya, misalnya, tidak menggantikan tembaga.

blog.site, dengan penyalinan materi secara penuh atau sebagian, diperlukan tautan ke sumbernya.

Atom logam melepaskan elektron valensi relatif mudah dan masuk ke ion bermuatan positif. Oleh karena itu, logam adalah agen pereduksi. Logam berinteraksi dengan zat sederhana: Ca + C12 - CaC12 Logam aktif bereaksi dengan air: 2Na + 2H20 = 2NaOH + H2f. Logam yang berdiri dalam serangkaian potensial elektroda standar hingga hidrogen berinteraksi dengan larutan asam encer (kecuali HN03) dengan evolusi hidrogen: Zn + 2HC1 = ZnCl2 + H2f. Logam bereaksi dengan larutan berair garam dari logam yang kurang aktif: Ni + CuSO4 = NiSO4 + Cu J. Logam bereaksi dengan asam pengoksidasi: C. Metode untuk memperoleh logam Metalurgi modern menerima lebih dari 75 logam dan banyak paduan berdasarkan logam tersebut. Tergantung pada metode memperoleh logam, pirohidro- dan elektrometalurgi dibedakan. GD) Pirometalurgi mencakup metode untuk memperoleh logam dari bijih menggunakan reaksi reduksi yang dilakukan pada suhu tinggi. Batubara, logam aktif, karbon monoksida (II), hidrogen, metana digunakan sebagai agen pereduksi. Cu20 + C - 2Cu + CO, t° Cu20 + CO - 2Cu + CO2, t° Cr203 + 2A1 - 2Cr + A1203, (aluminium) t° TiCl2 + 2Mg - Ti + 2MgCl2, (magnesium) t° W03 + 3H2 = W + 3H20. (hidrotermi) | C Hidrometalurgi adalah produksi logam dari larutan garamnya. Misalnya, ketika bijih tembaga yang mengandung tembaga (II) oksida diperlakukan dengan asam sulfat encer, tembaga masuk ke dalam larutan dalam bentuk sulfat: CuO + H2S04 = CuS04 + H20. Kemudian tembaga diekstraksi dari larutan baik dengan elektrolisis atau dengan perpindahan dengan serbuk besi: CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu. [h] Elektrometalurgi adalah metode untuk memperoleh logam dari lelehan oksida atau garamnya menggunakan elektrolisis: elektrolisis 2NaCl - 2Na + Cl2. Pertanyaan dan tugas untuk solusi independen 1. Tunjukkan posisi logam dalam sistem periodik D. I. Mendeleev. 2. Tunjukkan sifat fisik dan kimia logam. 3. Jelaskan alasan kesamaan sifat-sifat logam. 4. Tunjukkan perubahan aktivitas kimia logam dari subkelompok utama kelompok I dan II dari sistem periodik. 5. Bagaimana sifat logam dari unsur periode II dan III berubah? Sebutkan logam yang paling tahan api dan paling mudah melebur. 7. Tunjukkan logam mana yang ditemukan di alam dalam keadaan asli dan yang hanya ditemukan dalam bentuk senyawa. Bagaimana ini bisa dijelaskan? 8. Apa sifat paduan? Bagaimana komposisi paduan mempengaruhi sifat-sifatnya? Tunjukkan dengan contoh spesifik. Tentukan cara yang paling penting untuk mendapatkan logam dari bijih. 10l Sebutkan jenis-jenis pirometalurgi. Agen pereduksi apa yang digunakan dalam setiap metode spesifik? Mengapa? 11. Sebutkan logam-logam yang diperoleh dengan menggunakan hidrometalurgi. Apa esensinya dan apa manfaatnya? metode ini di depan orang lain? 12. Berikan contoh memperoleh logam menggunakan elektrometalurgi. Dalam hal apa metode ini digunakan? 13. Apa itu? cara modern memperoleh logam dengan kemurnian tinggi? 14. Apa yang dimaksud dengan "potensial elektroda"? Logam mana yang paling banyak dan mana yang paling sedikit potensial elektroda dalam larutan air? 15. Jelaskan sejumlah potensial elektroda standar? 16. Apakah mungkin untuk memaksa keluar? besi metalik dari larutan air sulfatnya dengan seng logam, nikel, natrium? Mengapa? 17. Apa prinsip kerja sel galvanik? Logam apa yang bisa digunakan di dalamnya? 18. Proses apa yang korosif? Jenis korosi apa yang Anda ketahui? 19. Apa yang disebut korosi elektrokimia? Metode perlindungan apa yang Anda ketahui? 20. Bagaimana kontak dengan logam lain mempengaruhi korosi besi? Logam apa yang akan dihancurkan terlebih dahulu pada permukaan besi berlapis timah, galvanis, dan nikel yang rusak? 21. Proses apa yang disebut elektrolisis? Tulis reaksi yang mencerminkan proses yang terjadi di katoda dan anoda selama elektrolisis lelehan natrium klorida, larutan natrium klorida, tembaga sulfat, natrium sulfat, asam sulfat dalam air. 22. Apa peran bahan elektroda dalam proses elektrolisis? Berikan contoh proses elektrolisis yang terjadi dengan elektroda larut dan tidak larut. 23. Paduan yang digunakan untuk membuat koin tembaga mengandung 95% tembaga. Tentukan logam kedua yang termasuk dalam paduan, jika saat memproses koin satu kopeck dengan kelebihan asam klorida 62,2 ml hidrogen (na) dilepaskan. aluminium. 24. Sampel karbida logam seberat 6 g dibakar dalam oksigen. Ini membentuk 2,24 l karbon monoksida (IV) (n.a.). Tentukan logam apa yang merupakan bagian dari karbida. 25. Tunjukkan produk apa yang akan dilepaskan selama elektrolisis larutan nikel sulfat dalam air, jika prosesnya berlangsung: a) dengan batubara; b) dengan elektroda nikel? 26. Selama elektrolisis larutan berair vitriol biru 2,8 liter gas (n.a.) dilepaskan di anoda. Apa ini gas? Apa dan dalam jumlah berapa yang dilepaskan di katoda? 27. Buatlah diagram elektrolisis larutan kalium nitrat dalam air yang mengalir pada elektroda. Berapa jumlah listrik yang dilewatkan jika 280 ml gas (n.a.) dilepaskan di anoda? Apa dan dalam jumlah berapa yang dilepaskan di katoda?

Diketahui bahwa semua zat sederhana dapat secara kondisional dibagi menjadi zat sederhana-logam dan zat sederhana-non-logam.

LOGAM, menurut definisi M.V. Lomonosov, adalah "benda ringan yang dapat ditempa." Biasanya ini adalah bahan mengkilap yang dapat ditempa dengan konduktivitas termal dan listrik yang tinggi. Sifat fisik dan kimia logam ini terkait dengan kemampuan atomnya untuk MEMBERIKAN elektron.

NON-LOGAM, sebaliknya, mampu MENAMBAH elektron dalam proses kimia. Kebanyakan non-logam menunjukkan sifat yang berlawanan dari logam: mereka tidak bersinar, tidak menghantarkan listrik, jangan dipalsukan. Makhluk di depan Menurut sifatnya, logam dan non-logam mudah bereaksi satu sama lain.

Bagian dari Tutorial ini dikhususkan untuk liputan singkat tentang sifat-sifat logam dan non-logam. Saat menjelaskan sifat-sifat elemen, diinginkan untuk mematuhi skema logis berikut:

1. Pertama, jelaskan struktur atom (tunjukkan distribusi elektron valensi), simpulkan bahwa unsur ini termasuk logam atau non-logam, tentukan keadaan valensinya (keadaan oksidasi) - lihat pelajaran 3;

2. Kemudian jelaskan sifat-sifat zat sederhana dengan menyusun persamaan reaksi

  • dengan oksigen;
  • dengan hidrogen;
  • dengan logam (untuk non-logam) atau dengan non-logam (untuk logam);
  • dengan air;
  • dengan asam atau basa (bila memungkinkan);
  • dengan larutan garam;

3. Kemudian Anda perlu menjelaskan sifat-sifat senyawa yang paling penting (senyawa hidrogen, oksida, hidroksida, garam). Dalam hal ini, pertama-tama perlu untuk menentukan sifat (asam atau basa) dari senyawa yang diberikan, dan kemudian, mengingat sifat-sifat senyawa dari kelas ini, buat persamaan reaksi yang diperlukan;

4. Dan akhirnya, perlu untuk menggambarkan reaksi kualitatif terhadap kation (anion) yang mengandung unsur ini, metode untuk memperoleh zat sederhana dan senyawa terpenting dari unsur kimia ini, menunjukkan penggunaan praktis mempelajari zat dari unsur ini.

Jadi, jika Anda menentukan bahwa oksida bersifat asam, maka ia akan bereaksi dengan air, oksida basa, basa (lihat pelajaran 2.1) dan akan sesuai dengan hidroksida asam (asam). Ketika menjelaskan sifat-sifat asam ini, juga berguna untuk melihat bagian yang sesuai: pelajaran 2.2.

Logam adalah zat sederhana yang atomnya hanya dapat memberikan elektron. Fitur logam ini disebabkan oleh fakta bahwa pada tingkat eksternal atom-atom ini sedikit elektron (paling sering 1 hingga 3) atau elektron terluar berada jauh dari inti. Semakin sedikit elektron pada tingkat terluar atom dan semakin jauh mereka berada dari inti, semakin aktif logam (sifat logamnya lebih jelas).

Tugas 8.1. Logam mana yang lebih aktif:

Sebutkan unsur-unsur kimia A, B, C, D.

Logam dan non-logam dalam Sistem periodik unsur kimia Mendeleev (PSM) dipisahkan oleh garis yang ditarik dari boron ke astatin. Di atas garis ini di subgrup utama adalah bukan logam(lihat pelajaran 3). Unsur kimia yang tersisa adalah logam.

Tugas 8.2. Manakah dari unsur-unsur berikut yang merupakan logam: silikon, timbal, antimon, arsen, selenium, kromium, polonium?

Pertanyaan. Bagaimana seseorang dapat menjelaskan fakta bahwa silikon adalah non-logam, dan timbal adalah logam, meskipun mereka memiliki jumlah elektron eksternal yang sama?

Fitur penting dari atom logam adalah jari-jarinya yang besar dan adanya elektron valensi yang terikat lemah pada nukleus. Untuk atom seperti itu, energi ionisasi* kecil.

* ENERGI IONISASI sama dengan kerja yang dikeluarkan untuk melepaskan satu elektron terluar dari atom (per ionisasi atom) dalam keadaan energi dasarnya.

Bagian dari elektron valensi logam, melepaskan diri dari atom, menjadi "bebas". Elektron "bebas" dengan mudah berpindah antara atom dan ion logam dalam kristal, membentuk "gas elektron" (Gbr. 28).

Pada saat berikutnya, elektron "bebas" mana pun dapat ditarik oleh kation apa pun, dan atom logam apa pun dapat melepaskan elektron dan berubah menjadi ion (proses ini ditunjukkan pada Gambar 28 dengan garis putus-putus).

Dengan demikian, struktur internal logam mirip dengan kue berlapis, di mana "lapisan" atom dan ion logam bermuatan positif bergantian dengan "lapisan" elektronik dan tertarik padanya. model terbaik struktur internal logam adalah tumpukan pelat kaca yang dibasahi dengan air: sangat sulit untuk merobek satu pelat dari yang lain (logam kuat), dan sangat mudah untuk memindahkan satu pelat relatif terhadap yang lain (logam plastik) (Gbr. 29).

Tugas 8.3. Buat "model" logam seperti itu dan verifikasi sifat-sifat ini.

Ikatan kimia yang dilakukan oleh elektron "bebas" disebut ikatan logam.

Elektron "bebas" juga memberikan fisik sifat-sifat logam, seperti konduktivitas listrik dan termal, keuletan (ductility), serta kilap logam.

Tugas 8.4. Cari rumah benda logam.

Melakukan tugas ini, Anda dapat dengan mudah menemukan peralatan logam di dapur: panci, wajan, garpu, sendok. Logam dan paduannya digunakan untuk membuat peralatan mesin, pesawat terbang, mobil, lokomotif, dan peralatan. Tanpa logam, peradaban modern tidak mungkin, karena kabel listrik juga terbuat dari logam - Cu dan Al. Hanya logam yang cocok untuk mendapatkan antena untuk penerima radio dan televisi; logam juga digunakan untuk membuat cermin terbaik. Dalam hal ini, bukan logam murni yang lebih sering digunakan, tetapi campurannya (larutan padat) - PADUAN.

Paduan

Logam mudah membentuk paduan - bahan yang memiliki sifat logam dan terdiri dari dua atau lagi unsur kimia (zat sederhana), yang setidaknya satu adalah logam. Banyak paduan logam memiliki satu logam sebagai dasar dengan sedikit tambahan komponen lainnya. Pada prinsipnya, sulit untuk menarik batas yang jelas antara logam dan paduan, karena bahkan logam paling murni pun mengandung pengotor "jejak" dari unsur kimia lainnya.

Semua item yang tercantum di atas - peralatan mesin, pesawat terbang, mobil, penggorengan, garpu, sendok, perhiasan - terbuat dari paduan. Logam pengotor (komponen paduan) sangat sering mengubah sifat logam dasar menjadi lebih baik, dari sudut pandang manusia. Misalnya, besi dan aluminium adalah logam yang cukup lunak. Tetapi ketika digabungkan satu sama lain atau dengan komponen lain, mereka berubah menjadi baja, duralumin, dan bahan struktural tahan lama lainnya. Pertimbangkan sifat-sifat paduan yang paling umum.

Baja adalah paduan besi dengan karbon mengandung yang terakhir hingga 2%. Baja paduan juga mengandung unsur kimia lainnya - kromium, vanadium, nikel. Baja diproduksi lebih banyak daripada logam dan paduan lainnya, dan sulit untuk menghitung semua jenis aplikasi yang mungkin. Baja ringan (kurang dari 0,25% karbon) dikonsumsi dalam jumlah besar sebagai bahan struktural, dan baja dengan kandungan karbon lebih tinggi (lebih dari 0,55%) digunakan untuk pembuatan alat pemotong: silet, bor, dll.

Besi membentuk dasar besi cor. Besi tuang adalah paduan besi dengan karbon 2-4%. Sebuah komponen penting besi cor juga silikon. Berbagai macam produk yang sangat berguna dapat dicor dari besi tuang, seperti penutup lubang got, alat kelengkapan pipa, blok mesin, dll.

Perunggu- paduan tembaga, biasanya dengan timah sebagai komponen paduan utama, serta dengan aluminium, silikon, berilium, timbal dan elemen lainnya, kecuali seng. Perunggu timah dikenal dan banyak digunakan pada zaman kuno. Kebanyakan perunggu antik mengandung 75-90% tembaga dan 25-10% timah, yang membuatnya terlihat seperti emas, tetapi lebih tahan api. Ini adalah paduan yang sangat kuat. Mereka membuat senjata darinya sampai mereka belajar cara mendapatkan paduan besi. Seluruh zaman dalam sejarah umat manusia terhubung dengan penggunaan perunggu: Zaman Perunggu.

Kuningan adalah paduan tembaga dengan Zn, Al, Mg. Ini adalah paduan non-ferrous dengan titik leleh rendah, mudah diproses: dipotong, dilas, dan disolder.

Melchior- adalah paduan tembaga dengan nikel, terkadang dengan penambahan besi dan mangan. Menurut karakteristik eksternal cupronickel mirip dengan perak, tetapi memiliki kekuatan mekanik yang lebih besar. Paduan ini banyak digunakan untuk pembuatan piring dan perhiasan murah. Kebanyakan koin perak modern terbuat dari cupronickel (biasanya 75% tembaga dan 25% nikel dengan sedikit tambahan mangan).

Duralumin, atau duralumin adalah paduan berdasarkan aluminium dengan penambahan elemen paduan - tembaga, mangan, magnesium dan besi. Ini ditandai dengan kekuatan baja dan ketahanannya terhadap kemungkinan kelebihan beban. Ini adalah bahan struktural utama dalam penerbangan dan astronotika.

Sifat kimia logam

Logam dengan mudah menyumbangkan elektron, yaitu agen pereduksi. Oleh karena itu, mereka mudah bereaksi dengan zat pengoksidasi.

pertanyaan

  1. Atom apa yang termasuk oksidator?
  2. Zat sederhana yang terdiri dari atom-atom yang dapat menerima elektron disebut?

Jadi, logam bereaksi dengan non-logam. Dalam reaksi seperti itu, non-logam, dengan menerima elektron, memperoleh biasanya derajat LEBIH RENDAH oksidasi.

Pertimbangkan sebuah contoh. Biarkan aluminium bereaksi dengan belerang:

Pertanyaan. Manakah dari unsur kimia berikut yang mampu hanya memberi elektron? Berapa banyak elektron?

Aluminium - logam, yang memiliki 3 elektron pada tingkat eksternal (golongan III!), Oleh karena itu, ia memberikan 3 elektron:

Saat atom aluminium menyumbangkan elektron, atom belerang menerimanya.

Pertanyaan. Berapa banyak elektron yang dapat diterima oleh atom belerang sebelum tingkat terluar selesai? Mengapa?

Pada atom belerang di tingkat terluar 6 elektron (golongan VI!), oleh karena itu, atom ini menerima 2 elektron:

Dengan demikian, senyawa yang dihasilkan memiliki komposisi:

Akibatnya, kita mendapatkan persamaan reaksi:

Tugas 8.5. Kompilasi, dengan alasan yang sama, persamaan reaksi:

  • kalsium + klorin (Cl 2);
  • magnesium + nitrogen (N 2).

Saat menyusun persamaan reaksi, ingatlah bahwa atom logam melepaskan semua elektron eksternal, dan atom non-logam menerima elektron sebanyak yang jumlahnya tidak cukup hingga delapan.

Nama-nama senyawa yang diperoleh dalam reaksi tersebut selalu mengandung akhiran Indo:

Akar kata dalam nama berasal dari nama Latin untuk non-logam (lihat pelajaran 2.4).

Logam bereaksi dengan larutan asam(lihat pelajaran 2.2). Ketika menyusun persamaan untuk reaksi tersebut dan ketika menentukan kemungkinan reaksi tersebut, serangkaian tegangan (seri aktivitas) logam harus digunakan:

Logam di baris ini menjadi hidrogen, mampu menggantikan hidrogen dari larutan asam:

Tugas 8.6. Tulis Persamaan mungkin reaksi:

  • magnesium + asam sulfat;
  • nikel + asam klorida;
  • merkuri + asam klorida.

Semua logam ini dalam senyawa yang diperoleh adalah divalen.

Reaksi logam dengan asam dimungkinkan jika menghasilkan larut garam. Misalnya, magnesium praktis tidak bereaksi dengan asam fosfat, karena permukaannya dengan cepat ditutupi dengan lapisan fosfat yang tidak larut:

Logam setelah hidrogen boleh bereaksi dengan beberapa asam, tetapi hidrogen dalam reaksi ini tidak disorot:

Tugas 8.7. Manakah dari logam Ba, Mg, Fe, Pb, Cu- dapat bereaksi dengan larutan asam sulfat? Mengapa? Tulis Persamaan mungkin reaksi.

Logam bereaksi dengan air jika mereka lebih aktif dari besi (besi juga dapat bereaksi dengan air). Pada saat yang sama, logam yang sangat aktif ( Li–Al) bereaksi dengan air dalam kondisi normal atau dengan sedikit pemanasan sesuai dengan skema:

di mana x adalah valensi logam.

Tugas 8.8. Tulis persamaan reaksi menurut skema ini untuk K, Na, Ca. Apa logam lain yang dapat bereaksi dengan air dengan cara yang sama?

Timbul pertanyaan: mengapa aluminium praktis tidak bereaksi dengan air? Memang, kami merebus air di peralatan masak aluminium, - dan tidak ada! Faktanya adalah bahwa permukaan aluminium dilindungi oleh film oksida (dengan syarat - Al 2 O 3). Jika dihancurkan, maka reaksi aluminium dengan air akan dimulai, dan cukup aktif. Hal ini berguna untuk mengetahui bahwa film ini dihancurkan oleh ion klorin Cl - . Dan karena ion aluminium tidak aman untuk kesehatan, aturan harus diikuti: jangan simpan makanan yang sangat asin di piring aluminium!

Pertanyaan. Bisakah itu disimpan dalam wadah aluminium? kecut sup kubis, kolak?

Logam yang kurang aktif, yang berada dalam rangkaian tegangan setelah aluminium, bereaksi dengan air dalam keadaan sangat hancur dan dengan pemanasan yang kuat (di atas 100 ° C) sesuai dengan skema:

Logam kurang aktif dari besi tidak bereaksi dengan air!

Logam bereaksi dengan larutan garam. Dalam hal ini, logam yang lebih aktif menggantikan logam yang kurang aktif dari larutan garamnya:

Tugas 8.9. Manakah dari reaksi berikut yang mungkin dan mengapa:

  1. perak + tembaga II nitrat;
  2. nikel + timbal nitrat II;
  3. tembaga + merkuri nitrat II;
  4. seng + nikel nitrat II.

Tulis Persamaan mungkin reaksi. Untuk yang tidak mungkin, jelaskan mengapa itu tidak mungkin.

Perlu dicatat (!) bahwa logam yang sangat aktif, yang dalam kondisi normal bereaksi dengan air, jangan menggantikan logam lain dari larutan garamnya, karena mereka bereaksi dengan air, dan bukan dengan garam:

Dan kemudian alkali yang dihasilkan bereaksi dengan garam:

Oleh karena itu, reaksi antara besi sulfat dan natrium TIDAK disertai perpindahan logam yang kurang aktif:

Korosi logam

Korosi- proses spontan oksidasi logam di bawah pengaruh faktor lingkungan.

Di alam, logam praktis tidak ditemukan dalam bentuk bebas. Satu-satunya pengecualian adalah "mulia", logam yang paling tidak aktif, seperti emas, platinum. Semua yang lain teroksidasi secara aktif di bawah aksi oksigen, air, asam, dll. Misalnya, karat terbentuk pada produk besi yang tidak terlindungi justru dengan adanya oksigen atau air. Dalam hal ini, besi dioksidasi:

dan komponen kelembaban atmosfer dipulihkan:

Akibatnya, besi hidroksida (II), yang, ketika teroksidasi, berubah menjadi karat:

Logam lain juga dapat menimbulkan korosi, namun karat tidak terbentuk di permukaannya. Jadi, tidak ada logam aluminium di Bumi - logam paling umum di planet ini. Tetapi di sisi lain, alumina adalah dasar dari banyak batuan dan tanah. Al2O3. Faktanya adalah aluminium langsung teroksidasi di udara. Korosi logam menyebabkan kerusakan besar, menghancurkan berbagai struktur logam.

Untuk mengurangi kerugian akibat korosi, penyebab yang menyebabkannya harus dihilangkan. Pertama-tama, benda logam harus diisolasi dari kelembaban. Itu bisa dilakukan cara yang berbeda, misalnya, simpan produk di tempat yang kering, yang tidak selalu memungkinkan. Selain itu, permukaan objek dapat dicat, dilumasi dengan komposisi anti air, dan film oksida buatan dapat dibuat. Dalam kasus terakhir, kromium dimasukkan ke dalam komposisi paduan, yang "dengan ramah" menyebarkan film oksidanya sendiri ke permukaan seluruh logam. Baja menjadi tahan karat.

Produk baja tahan karat mahal. Oleh karena itu, untuk melindungi dari korosi, gunakan fakta bahwa logam yang kurang aktif tidak berubah, yaitu tidak berpartisipasi dalam proses. Oleh karena itu, jika produk yang akan disimpan dilas lebih aktif logam, kemudian sampai runtuh, produk tidak akan menimbulkan korosi. Metode perlindungan ini disebut tapak perlindungan.

kesimpulan

Logam adalah zat sederhana yang selalu bersifat pereduksi. Aktivitas reduksi logam menurun dalam rangkaian tegangan dari litium ke emas. Dengan posisi logam dalam serangkaian tegangan, seseorang dapat menentukan bagaimana logam bereaksi dengan larutan asam, dengan air, dengan larutan garam.

Logam adalah agen pereduksi aktif dengan keadaan oksidasi positif. Karena sifat kimianya, logam banyak digunakan dalam industri, metalurgi, kedokteran, dan konstruksi.

Aktivitas logam

Dalam reaksi, atom logam menyumbangkan elektron valensi dan teroksidasi. Semakin banyak tingkat energi dan semakin sedikit elektron yang dimiliki atom logam, semakin mudah untuk menyumbangkan elektron dan masuk ke dalam reaksi. Oleh karena itu, sifat logam meningkat dari atas ke bawah dan dari kanan ke kiri dalam tabel periodik.

Beras. 1. Ubah sifat logam dalam tabel periodik.

Aktivitas zat sederhana ditunjukkan dalam deret elektrokimia tegangan logam. Di sebelah kiri hidrogen adalah logam aktif (aktivitas meningkat ke arah tepi kiri), ke kanan - tidak aktif.

Yang paling aktif adalah logam alkali, yang berada dalam kelompok I tabel periodik dan berada di sebelah kiri hidrogen dalam rangkaian tegangan elektrokimia. Mereka bereaksi dengan banyak zat yang sudah pada suhu kamar. Mereka diikuti oleh logam alkali tanah, yang termasuk dalam kelompok II. Mereka bereaksi dengan sebagian besar zat ketika dipanaskan. Logam dalam deret elektrokimia dari aluminium hingga hidrogen (aktivitas sedang) memerlukan: kondisi tambahan untuk masuk ke dalam reaksi.

Beras. 2. Rangkaian tegangan elektrokimia dari logam.

Beberapa logam menunjukkan sifat amfoter atau dualitas. Logam, oksida dan hidroksidanya bereaksi dengan asam dan basa. Kebanyakan logam hanya bereaksi dengan asam tertentu untuk menggantikan hidrogen dan membentuk garam. Properti ganda yang paling menonjol menunjukkan:

  • aluminium;
  • memimpin;
  • seng;
  • besi;
  • tembaga;
  • berilium;
  • kromium.

Setiap logam mampu menggantikan logam lain di sebelah kanannya dalam deret elektrokimia dari garam. Logam di sebelah kiri hidrogen menggantikannya dari asam encer.

Properti

Fitur interaksi logam dengan zat yang berbeda disajikan dalam tabel sifat kimia logam.

Reaksi

Keunikan

persamaan

Dengan oksigen

Sebagian besar logam membentuk film oksida. Logam alkali menyala secara spontan dengan adanya oksigen. Dalam hal ini, natrium membentuk peroksida (Na 2 O 2), sisa logam golongan I adalah superoksida (RO 2). Ketika dipanaskan, logam alkali tanah menyala secara spontan, sedangkan logam dengan aktivitas sedang teroksidasi. Emas dan platinum tidak berinteraksi dengan oksigen

4Li + O2 → 2Li2O;

2Na + O2 → Na2O2;

K + O 2 → KO 2;

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3;

2Cu + O 2 → 2CuO

Dengan hidrogen

Alkali bereaksi pada suhu kamar, sedangkan alkali tanah bereaksi ketika dipanaskan. Berilium tidak bereaksi. Magnesium juga membutuhkan tekanan tinggi

Sr + H 2 → SrH 2 ;

2Na + H2 → 2NaH;

Mg + H2 → MgH2

Hanya logam aktif. Litium bereaksi pada suhu kamar. Logam lainnya - saat dipanaskan

6Li + N 2 → 2Li 3 N;

3Ca + N 2 → Ca 3 N 2

Dengan karbon

Litium dan natrium, sisanya - saat dipanaskan

4Al + 3C → Al 3 C4;

2Li+2C → Li 2 C 2

Emas dan platinum tidak berinteraksi

2K + S → K 2 S;

Fe + S → FeS;

Zn + S → ZnS

dengan fosfor

Saat dipanaskan

3Ca + 2P → Ca 3 P 2

Dengan halogen

Hanya logam tidak aktif yang tidak bereaksi, tembaga - saat dipanaskan

Cu + Cl 2 → CuCl 2

Alkali dan beberapa logam alkali tanah. Ketika dipanaskan, dalam lingkungan asam atau basa, logam dengan aktivitas sedang bereaksi

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2;

Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2;

Pb + H 2 O → PbO + H 2

Dengan asam

Logam di sebelah kiri hidrogen. Tembaga larut dalam asam pekat

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

Dengan alkali

Hanya logam amfoter

2Al + 2KOH + 6H 2 O → 2K + 3H 2

Pengganti aktif untuk logam yang kurang aktif

3Na + AlCl 3 → 3NaCl + Al

Logam berinteraksi satu sama lain dan membentuk senyawa intermetalik - 3Cu + Au → Cu 3 Au, 2Na + Sb → Na 2 Sb.

Aplikasi

Sifat kimia umum logam digunakan untuk membuat paduan, deterjen digunakan dalam reaksi katalitik. Logam hadir dalam baterai, elektronik, dan struktur penahan beban.

Bidang utama aplikasi ditunjukkan dalam tabel.

Beras. 3. Bismut.

Apa yang telah kita pelajari?

Dari pelajaran kimia kelas 9, kita belajar tentang sifat-sifat kimia dasar logam. Kemampuan untuk berinteraksi dengan sederhana dan zat kompleks menentukan aktivitas logam. Semakin aktif logam, semakin mudah bereaksi dalam kondisi normal. Logam aktif bereaksi dengan halogen, non-logam, air, asam, garam. Logam amfoter berinteraksi dengan alkali. Logam tidak aktif tidak bereaksi dengan air, halogen, dan sebagian besar nonlogam. Secara singkat meninjau area aplikasi. Logam digunakan dalam kedokteran, industri, metalurgi, dan elektronik.

kuis topik

Evaluasi Laporan

Penilaian rata-rata: 4.4. Total peringkat yang diterima: 70.

SIFAT KIMIA LOGAM

Menurut sifat kimianya, logam dibagi menjadi:

1 ) Aktif (logam alkali dan alkali tanah, Mg, Al, Zn, dll.)

2) Logamaktivitas rata-rata (Fe, Cr, Mn, dll);

3 ) Tidak aktif (Cu, Ag)

4) logam mulia – Au, Pt, Pd, dll.

Dalam reaksi - hanya agen pereduksi. Atom logam dengan mudah menyumbangkan elektron dari lapisan elektron terluar (dan beberapa di antaranya dari luar), berubah menjadi ion positif. Kemungkinan keadaan oksidasi Me Lebih rendah 0,+1,+2,+3 Lebih tinggi +4,+5,+6,+7,+8

1. INTERAKSI DENGAN NON-LOGAM

1. DENGAN HIDROGEN

Logam golongan IA dan IIA bereaksi ketika dipanaskan, kecuali berilium. Zat padat yang tidak stabil hidrida terbentuk, logam lain tidak bereaksi.

2K + H₂ = 2KH (kalium hidrida)

Ca + H₂ = CaH

2. DENGAN OKSIGEN

Semua logam bereaksi kecuali emas dan platinum. Reaksi dengan perak terjadi pada suhu tinggi, tetapi perak(II) oksida praktis tidak terbentuk, karena tidak stabil secara termal. Logam alkali dalam kondisi normal membentuk oksida, peroksida, superoksida (litium - oksida, natrium - peroksida, kalium, sesium, rubidium - superoksida

4Li + O2 = 2Li2O (oksida)

2Na + O2 = Na2O2 (peroksida)

K+O2=KO2 (superoksida)

Logam sisa dari subkelompok utama dalam kondisi normal membentuk oksida dengan bilangan oksidasi sama dengan nomor golongan 2Сa + O2 = 2СaO

2Сa+O2=2СaO

Logam dari subkelompok sekunder membentuk oksida dalam kondisi normal dan ketika dipanaskan, oksida dari berbagai tingkat oksidasi, dan besi skala Fe3O4 (Fe⁺²O∙Fe2⁺³O3)

3Fe + 2O2 = Fe3O4

4Cu + O₂ = 2Cu₂⁺¹O (merah) 2Cu + O₂ = 2Cu⁺²O (hitam);

2Zn + O₂ = ZnO 4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

3. DENGAN HALOGEN

halida (fluorida, klorida, bromida, iodida). Basa dalam kondisi normal dengan F, Cl, Br menyala:

2Na + Cl2 = 2NaCl (klorida)

Alkali tanah dan aluminium bereaksi dalam kondisi normal:

DENGANa+Cl2=DENGANaCl2

2Al+3Cl2 = 2AlCl3

Logam dari subkelompok sekunder pada suhu tinggi

Cu + Cl₂ = Cu⁺²Cl₂ Zn + Cl₂ = ZnCl

2Fe + ЗС12 = 2Fe⁺³Cl3 besi klorida (+3) 2Cr + 3Br2 = 2Cr⁺³Br3

2Cu + I₂ = 2Cu⁺¹I(tidak ada tembaga iodida (+2)!)

4. INTERAKSI DENGAN SULFUR

ketika dipanaskan bahkan dengan logam alkali, dengan merkuri dalam kondisi normal. Semua logam bereaksi kecuali emas dan platinum

DenganAbu-abu – sulfida: 2K + S = K2S 2Li+S = Li2S (sulfida)

DENGANa+S=DENGANsebagai(sulfida) 2Al+3S = Al2S3 Cu + S = Cu⁺²S (hitam)

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

5. INTERAKSI DENGAN FOSFOR DAN NITROGEN

bocor saat dipanaskan (pengecualian: lithium dengan nitrogen dalam kondisi normal):

dengan fosfor - fosfida: 3Ca + 2 P=Ca3P2,

Dengan nitrogen - nitrida 6Li + N2 = 3Li2N (litium nitrida) (n.o.) 3Mg + N2 = Mg3N2 (magnesium nitrida) 2Al + N2 = 2A1N 2Cr + N2 = 2CrN 3Fe + N2 = Fe₃⁺²N₂¯³

6. INTERAKSI DENGAN KARBON DAN SILIKON

mengalir saat dipanaskan:

Karbida terbentuk dengan karbon.Hanya logam yang paling aktif bereaksi dengan karbon. Dari logam alkali, karbida membentuk litium dan natrium, kalium, rubidium, sesium tidak berinteraksi dengan karbon:

2Li + 2C = Li2C2, Ca + 2C = CaC2

Logam - elemen d membentuk senyawa komposisi non-stoikiometrik seperti larutan padat dengan karbon: WC, ZnC, TiC - digunakan untuk mendapatkan baja superkeras.

dengan silikon - silisida: 4Cs + Si = Cs4Si,

7. INTERAKSI LOGAM DENGAN AIR:

Logam yang mencapai hidrogen dalam rangkaian tegangan elektrokimia bereaksi dengan air Logam alkali dan alkali tanah bereaksi dengan air tanpa pemanasan, membentuk hidroksida larut (alkali) dan hidrogen, aluminium (setelah penghancuran film oksida - amalgasi), magnesium saat dipanaskan , membentuk basa tidak larut dan hidrogen .

2Na + 2HOH = 2NaOH + H2
DENGANa + 2HOH = Ca(OH)2 + H2

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

Logam yang tersisa bereaksi dengan air hanya dalam keadaan panas, membentuk oksida (besi - skala besi)

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

8 DENGAN OKSIGEN DAN AIR

Di udara, besi dan kromium mudah teroksidasi dengan adanya uap air (berkarat)

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

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

9. INTERAKSI LOGAM DENGAN OKSIDA

Logam (Al, Mg, Ca) tereduksi pada suhu tinggi non-logam atau logam yang kurang aktif dari oksidanya → non-logam atau logam aktif rendah dan oksida (kalsiumtermi, magnesiumtermi, aluminotermi)

2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3 3Са + Cr₂O₃ = 3СаО + 2Cr (800 °C) 8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe (termit) 2Mg + CO2 = 2MgO + С Mg + N2O = MgO + N2 Zn + CO2 = ZnO + CO2 2Cu + 2NO = 2CuO + N2 3Zn + SO2 = ZnS + 2ZnO

10. DENGAN OKSIDA

Logam besi dan kromium bereaksi dengan oksida, mengurangi tingkat oksidasi

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

11. INTERAKSI LOGAM DENGAN ALKALI

Hanya logam tersebut yang berinteraksi dengan alkali, oksida dan hidroksida yang memiliki sifat amfoter ((Zn, Al, Cr (III), Fe (III), dll. MELT → garam logam + hidrogen.

2NaOH + Zn → Na2ZnO2 + H2 (natrium sengat)

2Al + 2(NaOH H2O) = 2NaAlO2 + 3H2
SOLUSI → garam logam kompleks + hidrogen.

2NaOH + Zn0 + 2H2O = Na2 + H2 (natrium tetrahidroksozinkat) 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2

12. INTERAKSI DENGAN ASAM (KECUALI HNO3 dan H2SO4 (conc.)

Logam yang berdiri dalam rangkaian elektrokimia tegangan logam di sebelah kiri hidrogen menggantikannya dari asam encer → garam dan hidrogen

Ingat! Asam nitrat tidak pernah melepaskan hidrogen saat berinteraksi dengan logam.

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

13. REAKSI DENGAN GARAM

Logam aktif menggantikan logam kurang aktif dari garam. Pemulihan dari solusi:

CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu

FeSO4 + Cu =REAKSITIDAK

Mg + CuCl2(pp) = MgCl2 +DENGANkamu

Pemulihan logam dari lelehan garamnya

3Na+ AlCl = 3NaCl + Al

TiCl2 + 2Mg = MgCl2 + Ti

Logam golongan B bereaksi dengan garam, menurunkan tingkat oksidasinya.

2Fe⁺³Cl3 + Fe = 3Fe⁺²Cl2