5. Химические свойства

Все металлы являются только восстановителями. Они отдают электроны, превращаясь в катионы. Металлы I – III групп, главных подгрупп образуют катионы, имеющие электронную оболочку благородного газа, что придает им устойчивость. Катионы переходных металлов часто не имеют 8-миэлектронной оболочки, поэтому являются менее устойчивыми, проявляют сильные окислительные свойства, а также склонность к гидролизу и комплексообразованию. Для существования катионов важным является концентрация заряда, которая представляет собой отношение заряда катиона к радиусу атома. Поэтому маленькие и трехзарядные катионы недостаточно устойчивы, могут образовывать ковалентные соединения, т.к. обладают значительным поляризующим действием. Они внедряются в электронную оболочку анионов, особенно, если анион сильно поляризуем (имеет большой размер и низкую концентрацию заряда).

При равной концентрации заряда для двух или нескольких катионов наблюдается большое сходство в свойствах соединений, включающих эти катионы. Такое сходство мы видим для лития и магния, а также для бериллия и алюминия. Это элементы II и III периодов, расположенные друг под другом по диагонали. Данное явление получило название: «диагональное сходство». Аналогично, концентрация заряда для двухзарядных катионов металлов 3d-семейства близка к таковой для катиона магния, а для катионов с зарядом +3 – к катиону алюминия. Химию алюминия и его соединений надо хорошо понять, тогда будет легко запомнить свойства соединений целого ряда других металлов.

Из-за близости свойств металлы, особенно переходные, легко образуют сплавы друг с другом. Некоторые сплавы - это твердые растворы, другие – интерметаллические соединения. Конкретные сплавы мы будем обсуждать в рамках изучения химии элементов.

Упомянем еще такое явление, которое влияет на реакционную способность металлов, как пассивация. Пассивацией называется изменение поверхностного слоя твердого вещества за счет образования инертной пленки из оксида или соли. Такая пленка препятствует контакту поверхности с окружающей средой или реагентом. Щелочные и щелочноземельные металлы не пассивируются. А их реакционная способность даже к компонентам воздуха так велика, что их приходится хранить под слоем инертной жидкости, например, керосина.

Химическое поведение неметаллов более разнообразно. Они могут выступать как окислителями, так и восстановителями, в зависимости от электроотрицательности партнера по реакции. По отношению к металлам они всегда являются окислителями. В качестве одноатомных ионов неметаллы образуют только анионы. При малой восстановительной активности металла и малой окислительной способности неметалла непосредственного взаимодействия не происходит. Косвенно такие соединения получить можно, связь в них между металлом и неметаллом будет ковалентная полярная. Между собой неметаллы связываются посредством ковалентной связи. При этом образуется множество разнообразных соединений, в том числе, миллионы органических веществ.

Переходные металлы потому и называются переходными, что проявляют двойственность в химическом поведении. Как простые вещества, а также катионы с зарядами 1+, 2+, 3+ они ведут себя как металлы. В более высоких степенях окисления – как неметаллы. Их соединения в высших степенях окисления похожи на аналогичные соединения их соседей по группе из главной подгруппы (например, хром и сера, марганец и хлор).