Metalų cheminės savybės

Šioje temoje aptariama metalų cheminės savybės, įskaitant jų reakcijas su įvairiais junginiais, pavyzdžiui, druskomis, vandeniu, šarmais ir rūgštimis, bei susipažįstama su metalų aktyvumo eile. Taip pat nagrinėjama IA, IIA grupių metalų ir aliuminio savybės, radimas gamtoje, gavimas, bei jų junginiai. Galiausiai, apžvelgiama įvairūs metalų lydiniai ir jų panaudojimas.

Aliuminis
Aliuminis yra IIIA grupės elementas, turintis tris elektronus paskutiniame energijos lygmenyje \((3s^23p^1)\). Tai sidabriškai baltas, plastiškas, lengvas metalas, geras elektros ir šilumos laidininkas. Jis yra aktyvus metalas ir reduktorius, tačiau atsparus orui ir vandeniui dėl apsauginės aliuminio oksido \((Al_2O_3)\) plėvelės. Aliuminis reaguoja su deguonimi (sudarydamas plėvelę arba degdamas smulkiai sumaltas), halogenais, siera, anglimi (kaitinant), vandeniu (pašalinus oksido plėvelę), šarmais ir rūgštimis. Jis taip pat naudojamas kaip reduktorius aliuminotermijoje, išgaunant kitus metalus (\(Fe\), \(Cr\), \(Mn\), \(Ti\), \(W\) ir kt.) iš jų oksidų.
IA grupės metalai
IA grupės metalai, dar vadinami šarminiais metalais (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), turi vieną nesuporuotąjį elektroną paskutiniame energijos lygmenyje (\(s^1\)). Jie yra labai reaktyvūs, stiprūs reduktoriai ir gamtoje randami tik junginiuose. Šie metalai yra minkšti, plastiški, laikomi žibale, o jų pjūvis blizga, bet greitai oksiduojasi. Jų oksidacijos laipsnis junginiuose visada yra \(+1\). Reaguoja su deguonimi, halogenais, siera, azotu (Li reaguoja kambario temperatūroje, kiti – kaitinant), vandeniliu ir vandeniu (labai aktyviai).
IIA grupės metalai
IIA grupės metalai (išskyrus Be) vadinami šarminių žemių metalais. Jie turi du elektronus paskutiniame energijos lygmenyje (\(s^2\)). Nuo viršaus į apačią grupėje ilgėja atomų spindulys, stiprėja metališkosios ir redukcinės savybės. Be nereaguoja su vandeniu, \(Mg\) mažai reaguoja su karštu vandeniu, o kiti (\(Ca\), \(Sr\), \(Ba\), \(Ra\)) ir jų oksidai reaguoja su vandeniu. Jų oksidacijos laipsnis junginiuose yra \(+2\). Reaguoja su deguonimi, halogenais, siera, azotu, vandeniliu, siliciu (kaitinant) ir rūgštimis.
Metalų aktyvumo eilė
Metalai, surikiuoti pagal jų cheminį aktyvumą (redukcines savybes), sudaro aktyvumo eilę, kurioje taip pat yra vandenilis (nemetalas). Ši eilė, dar vadinama įtampų arba standartinių potencialų eile, rodo metalų gebėjimą reaguoti su kitomis medžiagomis. Aktyvumas mažėja iš kairės į dešinę: \(\text{Li, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Be, Al, Ti, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H}_2 \text{, Ge, Sb, Bi, Cu, Ag, Hg, Pt, Au}\).
Metalų lydiniai
Lydinys yra vienalytė metalinė sistema, sudaryta iš dviejų ar daugiau elementų. Geležies lydiniai apima ketų (pilkąjį ir baltąjį) ir plieną. Pilkasis ketus yra minkštas ir lengvai apdirbamas, naudojamas liejiniams. Baltasis ketus yra kietas ir trapus, naudojamas plieno gamybai. Plienas turi mažiau anglies nei ketus ir gali turėti legiruojančiųjų priedų, kurie keičia jo savybes. Spalvotųjų metalų lydiniai apima aliumininę bronzą, žalvarį, melchiorą ir Vudo lydinį, kurie turi įvairių pritaikymų dėl skirtingų savybių.
Metalų reakcijos su druskomis
Metalai gali išstumti mažiau aktyvius metalus iš jų druskų tirpalų. Tai yra pavadavimo, arba išstūmimo, reakcija. Metalas išstumia visus metalus, esančius aktyvumo eilėje dešiniau nuo jo. Pavyzdžiui, geležis (\(Fe\)) išstumia varį (\(Cu\)) iš vario sulfato (\(CuSO_4\)) tirpalo, bet varis (\(Cu\)) negali išstumti geležies (\(Fe\)) iš geležies sulfato (\(FeSO_4\)) tirpalo.
Metalų reakcijos su rūgštimis
Metalų reakcijos su rūgštimis priklauso nuo metalo aktyvumo ir rūgšties oksidacinių savybių. Metalai, esantys aktyvumo eilėje iki vandenilio, paprastai reaguoja su druskos rūgštimi (\(HCl\)) ir praskiesta sieros rūgštimi (\(H_2SO_4\)), išskirdami vandenilį. Tačiau yra išimčių, pavyzdžiui, švinas (\(Pb\)) beveik nereaguoja su šiomis rūgštimis dėl susidarančių netirpių druskų sluoksnių. Koncentruota sieros rūgštis ir azoto rūgštis (\(HNO_3\)) reaguoja su metalais sudėtingiau, dažnai išskirdamos ne vandenilį, o kitus produktus, tokius kaip sieros dioksidas (\(SO_2\)) ar azoto oksidai (\(NO\), \(NO_2\)). Kai kurie metalai (\(Al\), \(Fe\), \(Co\), \(Ni\)) pasyvuojasi koncentruotose rūgštyse. Auksas (\(Au\)) ir platina (\(Pt\)) nereaguoja su dauguma rūgščių.
Metalų reakcijos su šarmais
Su šarminiais tirpalais reaguoja amfoteriniai metalai (\(Al\), \(Sn\), \(Pb\), \(Zn\)), esantys aktyvumo eilėje kairiau nuo vandenilio, kurių oksidai ir hidroksidai gali reaguoti su šarmais. Šių reakcijų metu susidaro kompleksiniai junginiai, pavyzdžiui, natrio tetrahidroksoaliuminatas(III) (\(Na[Al(OH)_4]\)) arba natrio heksahidroksoaliuminatas(III) (\(Na_3[Al(OH)_6]\)), esant šarmo pertekliui. Cinkas (\(Zn\)) taip pat reaguoja su šarmais, sudarydamas natrio tetrahidroksocinkatą(II) (\(Na_2[Zn(OH)_4]\)).
Metalų reakcijos su vandeniu
Aktyvieji metalai (nuo \(\text{Li}\) iki \(\text{Al}\) imtinai) reaguoja su vandeniu kambario temperatūroje, išskirdami vandenilį ir sudarydami atitinkamus hidroksidus. Pavyzdžiui, natris (\(\text{Na}\)) reaguoja su vandeniu, sudarydamas natrio hidroksidą (\(\text{NaOH}\)) ir vandenilį (\(\text{H}_2\)). Aliuminis (\(\text{Al}\)) reaguoja su vandeniu tik pašalinus apsauginę aliuminio oksido (\(\text{Al}_2\text{O}_3\)) plėvelę. Mažiau aktyvūs metalai (nuo \(\text{Ti}\) iki \(\text{H}\)) reaguoja su vandeniu tik kaitinant, sudarydami metalų oksidus ir vandenilį.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com