§ 23. Хімічні властивості металів

Хімічні й фізичні властивості металів визначаються будовою їхніх атомів і особливостями хімічного зв'язку. Загальною хімічною властивістю металів є здатність атомів під час хімічних реакцій віддавати валентні електрони, тобто окиснюватись і перетворюватись на позитивно заряджені йони.

Отже, метали в реакціях є добрими відновниками. Чим легше атоми металів віддають електрони, тим вони хімічно активніші.

Хімічний характер будь-якого металу значною мірою зумовлюється тим, наскільки легко його атоми здатні віддавати електрони і перетворюватись на позитивно заряджені йони, тобто наскільки легко метал окиснюється.

• Подумайте, в яких саме реакціях ця властивість металів виявляється? Напишіть відповідні рівняння, користуючись витискувальним рядом металів.

Lі, К, Ва, Са, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, (H₂),

Cu, Hg, Ag, Pt, Au

Для металів характерні хімічні властивості, наведені нижче.

1. Взаємодія з солями. Більш активні метали відновлюють менш активні метали з розчинів їхніх солей:

Zn + CuCl₂ = ZnCl₂ + Сu

Сu + 2AgNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2Ag

Цинк і мідь окиснюються йонами Купруму й Аргентуму, тобто катіонами менш активних металів. Отже, цинк і мідь – відновники.

2. Взаємодія з неметалами. Метали окиснюються багатьма неметалами. Найбільш енергійно вони реагують з галогенами, киснем і сіркою, утворюючи відповідно галогеніди, оксиди, сульфіди:

а) з галогенами : 2А1 + ЗВг₂ = 2А1Вг₃

б) з киснем: 2Mg + О₂ = 2MgO

в) з сіркою: 2Na + S = Na₂S

У цих реакціях метали алюміній, магній, натрій –відновники, а неметали бром, кисень, сірка–окисники (чому?)

3. Взаємодія з водою. Найактивніші метали (калій, натрій, барій, кальцій) реагують з водою за звичайних умов з виділенням водню та утворенням лугів:

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑

Ва + 2H₂O = Ва(ОН)₂ + H₂↑

Менш активні метали також реагують з водою з виділенням водню, але за високої температури й утворюють при цьому оксиди металів:

Zn + H₂O = ZnO + H₂↑

3Fe + 4Н₂О = Fe₃O₄ + 4 H₂↑

Залізна окалина Fe₃O₄ (FeO • Fe₂O₃), або Ферум (П, III) оксид містить у своєму складі елемент Ферум з різними ступенями окиснення.

Під час взаємодії з водою метали завжди окиснюються йонами Гідрогену. Отже, в цьому разі вода – окисник, а цинк і залізо –відновники (чому?).

4. Взаємодія з кислотами.

Досить активні метали (ті, що стоять у витискувальному ряді до водню) реагують з розбавленими розчинами кислот, відновлюючи водень:

Mg + 2НС1 = MgCl₂ + H₂↑

Zn + 2HC1 = ZnCl₂+ H₂↑

Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂↑

(розб.)

В даних прикладах магній, цинк і залізо окиснюються йонами Гідрогену, що містяться в розчинах кислот.

Для взаємодії з розчинами кислот або солей не можна брати метали, активніші за магній, які реагують з водою за звичайних умов!

Отже, при взаємодії металів з неметалами, водою, кислотами, солями атоми металів віддають електрони –окиснюються, а це означає, що метали як прості речовини є відновниками. А неметали (галогени, кисень, сірка), йони Гідрогену, йони металів приєднують електрони – відновлюються, тобто вони є окисниками.

Завдання для самоконтролю

139. Схарактеризуйте загальні хімічні властивості металів. Відповідь проілюструйте рівняннями реакцій.

140. З якими із зазначених нижче речовин може реагувати залізо: а) кисень; б) кальцій гідроксид; в) купруму(ІІ) карбонат ; г) хлоридна кислота; д) цинк сульфат; є) аргентум (I) нітрат. Напишіть рівняння відповідних реакцій.

141. Напишіть рівняння реакцій між: а) калієм і сіркою; б) кальцієм і водою; в) алюмінієм і хлоридною кислотою; г) залізом і купрум (ІІ) сульфатом . Назвіть у кожній реакції окисник і відновник.

142. Один моль алюмінію може утворити алюміній оксид кількістю речовини

1. 0,5 моль; (3) 2 моль;

2. 1 моль; (4) 4 моль.

143. Під час взаємодії цинку масою 13 г з хлоридною кислотою об'єм водню (н. у.), що виділився, становить

1. 22,4 л; (3) 4,48 л;

2. 2,24 л; (4) 44,8 л.

144. Якщо внаслідок взаємодії заліза з водою (висока температура) виділився водень об'ємом 44,8 л (н. у.), то при цьому прореагувало залізо кількістю речовини

1. 0,5 моль; (3) 1,5 моль;

2. 1 моль; (4) 3 моль.

145*. Метал масою 13,7 г, що утворює катіон із зарядом +2, взаємодіє з водою з виділенням 2,24 л водню (н. у.). Цей метал

(1) Mg; (2) Са; (3) Sr; (4) Ва.

146*. Під час взаємодії лужного металу масою 3,42 г з водою виділився водень об'ємом 0,448 л. Цей метал

1. літій; (3) натрій;

2. калій; (4) рубідій.

147*. Сульфатною кислотою подіяли на 130 г суміші цинку з цинк оксидом , в якій масова частка цинку становить 20%. При цьому виділився водень об'ємом (н. у.)

(1) 22,4 л; (2) 4,48 л; (3) 8,96 л; (4) 112 л.