1) В результате реакции выпадает осадок:

2) В результате реакции выделяется газ:

3) В результате реакции образуется малодиссоциирующее вещество:

Ионный обмен – это процесс, в результате которого ионы,

находящиеся в твердой фазе. обмениваются с ионами, находящимися в растворе.

22. Если в таблице химических элементов Д.И.Менделеева провести диагональ от бериллия к астату, то слева внизу по диагонали будут находиться элементы-металлы (к ним же относятся элементы побочных подгрупп), а справа вверху – элементы-неметаллы. Элементы, расположенные вблизи диагонали (Be, Al, Ti, Ge, Nb, Sb и др.), обладают двойственным характером, иногда их называют полуметаллами. Из 116 открытых элементов, представленных в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева, 95являются

Общие физические свойства металлов  1)     Пластичность — это способность металлов изме­нять форму при ударе, прокатываться в тонкие листы и вытягиваться в проволоку.. Пластичность металлов уменьшается в ряду Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn. Fe. Золото, например, можно прокатывать в листы толщиной до 0,003 мм, которые используют для золочения. 2)     ^ Блеск, обычно серый цвет и непрозрачность. Это свойство связано со взаимодействием свободных электронов с падающими на металл квантами света. 3)     Электропроводность. Объясняется направленным движением свободных электронов от отрицательного полюса к положительному под влиянием небольшой разности потенциалов. 4)     Теплопроводность. Закономерность та же. Обусловлена высокой подвижностью свободных электронов и колебательным движением атомов, благодаря чему происходит быстрое выравнивание температуры по массе металла. Наибольшая теплопроводность - у висмута и ртути.

5)     Твердость. Самый твердый – хром (режет стекло); самые мягкие – щелочные металлы – калий, натрий, рубидий и цезий – режутся ножом. 

Общее свойство металлов и сплавов — их кристаллическое строение, характеризующееся определенным закономерным расположением атомов в пространстве. В кристалле элементарные частицы (атомы, ионы) сближены до соприкосновения. Для упрощения пространственное изображение принято заменять схемами, где центры тяжести частиц представлены точками. В точках пересечения прямых линий располагаются атомы; они называются узлами решетки.

Общие свойства металлов обусловлены типом химической связи в металлах, которая называется металлической связью. Металлическая связь - химическая связь, обусловленная наличием большого количества не связанных с ядрами подвижных электронов. Атомы металлов отличаются от атомов других элементов тем, что сравнительно слабо удерживают свои внешние электроны. Поэтому в кристаллической решетке металла эти электроны покидают свои атомы, превращая их в положительно заряженные ионы: 

Общие химические свойства металлов все металлы в той или иной степени проявляют восстановительные свойства. Они реагируют: 1)  С неметаллами (но не все и не со всеми): 4Li + O₂ = 2Li₂O 3Mg + N₂ = Mg₃N₂ (при нагревании), 2)  С оксидами менее активных металлов: 2Ca + MnO₂ = 2CaO + Mn (при нагревании), 3) ^ С растворами кислот: Fe + 2HCl_p = FeCl_2p + H₂ 4) ^ C растворами солей: Fe + CuSO_4p = Cu + FeSO_4p  5) ^ Наиболее активные металлы реагируют с водой: 2Na + 2H₂O = 2NaOH_p + H₂  6)  С водородом (реагируют только щелочные и щелочноземельные металлы): 2Li⁰ + H₂ → 2Li⁺¹H Ca⁰ + H₂ →Ca⁺²H₂ 7)  Металлы могут образовывать химические соеди­нения между собой. Такие соединения обычно обра­зуют типичные металлы с металлами, обладающими слабыми металлическими свойствами, например определенные соединения натрия со свинцом: Nа₅РЬ₂, NaРЬ, Na₂РЬ, Na₄РЬ.

23

Неметаллы — это химические элементы, для атомов которых характерна способность принимать электроны до завершения внешнего слоя благодаря наличию, как правило, на внешнем электронном слое четырех и более электронов и малому радиусу атомов по сравнению с атомами металлов.

Все элементьт-неметаллы (кроме водорода) занимают в Периодической системе химических элементов д. И. Менделеева верхний правый угол, образуя треугольник, вершиной которого является фтор F, а основанием диагональ — В—Аt.

У атомов неметаллов преобладают окислительные свойства, то есть способность присоединять электроны. Эту способность характеризует значение электроотрицательности, которая закономерно изменяется в периодах и подгруппах

Фтор — самый сильный окислитель, его атомы в химических реакциях не способны отдавать электроны, то есть проявлять восстановительные свойства. другие неметаллы могут проявлять восстановительные свойства, хотя и в значительно более слабой степени по сравнению с металлами; в периодах и подгруппах их восстановительная способность изменяется в обратном порядке по сравнению с окислительной.

Химических элементов-неметаллов всего 16!

24.

Кислота — сложное вещество, при диссоциации которого образуются катионы водорода и анионы кислотного остатка.

Классификация кислот.

Химические свойства. Кислоты изменяют цвет индикаторов: лакмус

окрашивается в красный цвет, метилоранж — в желтый.

При реакции с основаниями образуется соль и вода (реакция нейтрализации). В

реакцию вступают как растворимые, так и нерастворимые в воде основания:

При реакции с основными оксидами образуются соли:

Кислоты реагируют с металлами, находящимися в ряду напряжений до

водорода, при этом выделяется газо­образный водород и образуется соль:

Сильные кислоты реагирует с солями слабых ки­слот, вытесняя слабые

кислоты из их солей:

25.

Основания — сложные вещества, состоящие из катионов металлов и одной или нескольких гидроксильных групп.

Классификация оснований

1. Растворимые в воде (щелочи) — гидроксиды металлов главных подгрупп I

и II групп.

2. Нерастворимые в воде — гидроксиды остальных металлов.

Химические свойства. Щелочи изменяют окраску индикаторов (лакмус

становится синим, фенолфталеин – малиновым).

Взаимодействие с кислотами:

Взаимодействие с кислотными оксидами:

Растворы щелочей вступают в реакции ионного обмена с растворами солей, если

образующийся при этом гидроксид нерастворим в воде:

При нагревании слабые основания разлагаются на оксиды металлов и воду:

26.

Железо находится в побочной подгруппе VIII группы периодической системы.

Электронная формула атома железа:

Типичные степени окисления железа +2 и +3. Степень окисления +2 проявляется

за счет потери двух 4s-электронов. Степень окисления +3 соответствует также

при потере еще одного Зd-электрона, при этом Зd-уровень оказывается

заполненным наполовину; такие электронные конфигурации относительно

устойчивы.

Физические свойства. Железо – типичный металл, образует металлическую

кристаллическую решетку. Железо проводит электрический ток, довольно

тугоплавко, температура плавления 1539°С. От большинства других металлов железо

отличается способностью намагничиваться.

Химические свойства. Железо реагирует со многими неметаллами:

Образуется железная окалина – смешанный оксид железа.

Реагирует с кислотами с выделением водорода:

Вступает в реакции замещения с солями металлов, расположенных правее железа в

ряду напряжений:

При высокой температуре (700-900° С) железо реагирует с парaми воды:

Сплавы железа. Современная металлургическая промышленность производит

железные сплавы разнообразного состава.

Все железные сплавы разделяются по составу и свойствам на две группы. К

первой группе относятся различные сорта чугуна, ко второй — различные сорта

стали.

Чугун хрупок; стали же пластичны, их можно ковать, прокатывать, волочить,

штамповать. Различие в механических свойствах чугунов и сталей зависит прежде

всего от содержания в них угле­рода — в чугунах содержится около 4% углерода,

а в сталях — обычно менее 1,4%.

В современной металлургии из железных руд получают сначала чугун, а затем из

чугуна — сталь. Чугун выплавляют в доменных печах, сталь варят в

сталеплавильных печах. До 90% всего вы­плавленного чугуна перерабатывают в

стали.

Чугун. Чугун, предназначенный для переработки в сталь, на­зывают

передельным чугуном. Он содержит от 3,9 до 4,3% С, 0,3—1,5% Si, 1,5—3,5% Мn, не

более 0,3% Р и не более 0,07% S. Чугун, предназначенный'для получения отливок,

назы­вается литейным чугуном, В доменных печах выплав­ляются также ферросплавы,

применяемые преимущест­венно в производстве сталей в качестве добавок.

Ферросплавы имеют, по сравнению с передельным чугуном, повышенное со­держание

кремния (ферросилиций), марганца (ферромарганец), хрома (феррохром) и других

элементов.

Стали. Все стали делятся на углеродистые и легированные.

Углеродистые стали содержат в несколько раз меньше углерода, кремния и

марганца, чем чугун, а фосфора и серы совсем мало. Свойства углеродистой

стали зависят прежде всего от содержания в ней углерода: чем больше в стали

углерода, тем она твёрже. Промышленность производит мягкие стали, стали

средней твёрдости и твёрдые. Мягкие стали и стали средней твёр­дости

применяются для изготовления деталей машин, труб, болтов, гвоздей и т. д., а

твёрдые стали—для изготовления инструментов.

В сталях должно быть возможно меньше серы и фосфора, так как эти примеси

ухудшают механические свойства сталей. В по­вышенных количествах сера

вызывает красноломкость — образо­вание трещин при горячей механической

обработке металла. Фосфор вызывает хладноломкость—хрупкость стали при

обыкно­венной температуре. -

Легированные стали. Физические, химические и механические свойства сталей

существенно изменяются от введе­ния в их состав повышенного количества марганца

и кремния, а также хрома, никеля, вольфрама и других элементов. Эти элементы

называются легирующими, а стали — легированными [от латинского слова ligare –

связывать, соединять].

Наиболее широко в качестве легирующего элемента приме­няется хром. Особенно

большое значение для сооружения машин, аппаратов и многих деталей машин имеют

хромоникелевые стали. Эти стали обладают высокой пластичностью, проч­ностью,

жаростойкостью и стойкостью к действию окислителей. Азотная кислота любой

концентрации не разрушает их даже при температурах кипения. Хромоникелевые

стали не ржавеют в атмосферных условиях и в воде.

Молибден и ванадий повышают твёрдость и прочность сталей при повышенных

температурах и давлениях. Так, хромомолибденовые и хромованадиевые

стали приме­няются для изготовления трубопроводов и деталей компрессо­ров в

производстве синтетического аммиака, авиационных моторов.

При резании с большой скоростью инструмент сильно разогре­вается и быстро

изнашивается. При добавлении вольфрама твёр­дость стали сохраняется и при

повышенных температурах. По­этому хромовольфрамовые стали применяются для

из­готовления режущих инструментов, работающих при больших скоростях '

Увеличение содержания в стали марганца повышает её сопро­тивление трению и

удару. Марганцовистые стали применяются для изготовления железнодорожных

скатов, стре­лок, крестовин, камнедробильных машин.

Применение легированных сталей позволяет значигельно сни­зить вес

металлических конструкций, повысить их прочность, дол­говечность и надёжность

в эксплуатации.

29.

Разрушение металлов и сплавов вследствие химического взаимодействия их с

окружающей средой называются коррозией металлов.

Коррозию, вызванную непосредственным химическим взаимодействием между

металлом и окружающей средой, называют химической коррозией.

Химическая коррозия — окисление металла без воз­никновения гальванической пары.

Газовая коррозия — при t > 600°С:

Коррозию, сопровождающуюся возникновением электрического тока за счет

появления гальванической пары, называют электрохимической коррозией.

Электрохимическая коррозия – разрушение металла в электролите с

возникновением гальванической пары.

– ионы выходят в раствор,

электроны перемещаются к менее активному металлу, например к меди.

– разряжаются на менее активном ме­талле, например на меди.

Одним из наиболее широко распространенных видов элек­трохимической коррозии

является ржавление обычной стали в водной среде и на воздухе. На поверхности

металлических изделий всегда имеется пленка влаги, адсорбированной из воз­духа.

Она является электролитом, так как в ней растворены раз­личные газы (СО₂

, SO₂ и др.). Зерна карбида железа Fe₃С химически менее

активны, чем железо. Поэтому возникают микрогальваническис элементы: зерна Fe

₃С играют роль катодов, а зерна чистого железа — роль анодов. Железо

разрушается — оно ржавеет. Протекающие при этом процессы весьма сложные. Укажем

лишь суммарное уравнение реакции:

Ржавчина имеет неопределенный состав

Для защиты от коррозии металлов широко используют лако­красочные

покрытия. Однако краски не вечны, изделия прихо­дится перекрашивать. На это

затрачивается ручной труд, расхо­дуется много лакокрасочных материалов.

Из неметаллических покрытий для защиты стали и чугуна большое значение имеет

эмаль. Эмаль — это силикатное стекло с добавками оксидов металлов. Ее

наносят на поверхность ма­териала в виде порошка и обжигают при 500—1000 °С.

Покрытия из эмалей обладают стойкостью по отношению к щелочам и кислотам,

длительно противостоят атмосферной кор­розии. Но эмаль легко разрушается при

ударе. Благодаря тер­мостойкости, декоративному виду, легкости очистки эмаль

широ­ко используется для покрытия изделий домашнего хозяйства и санитарной

техники.

С целью защиты металлов от коррозии (и для декоративных целей) издавна

используют металлические покрытия. Железо оцинковывают, лудят (покрывают

оловом), покрывают никелем, хромируют и т. д.

Одним из способов борьбы с коррозией является использова­ние ингибиторов

Это химические соединения, ничтожные кон­центрации которых способны почти

полностью предотвращать коррозию. В некоторых случаях применение ингибиторов

позво­ляет изготовлять аппаратуру из обычной стали вместо нержа­веющей.

Одно из наиболее эффективных направлений борьбы с кор­розией металлов —

создание коррозионно-стойких сплавов. В больших количествах выплавляют так

называемые нержавею­щие стали. В их состав входят металлы (хром, никель),

обра­зующие устойчивые защитные оксидные пленки.

30.

Химические реакции это реакции, которые сопровождаются хотя бы одним из признаков: выделение тепла и света; изменение цвета; появление запаха; выделение газа; выпадение осадка.

Химические реакции по изменению числа исходных и конечных веществ подразделяют на: 1. Реакции соединения - реакции, при которых из двух или нескольких веществ образуется одно новое вещество: NH₃ + HCl = NH₄Cl CaO + CO₂ = CaCO₃ 2. Реакции разложения - реакции, в результате которых из одного вещества образуется несколько новых веществ: C₂H₅Br = C₂H₄ + HBr Hg(NO3)₂ = Hg + 2NO₂ + O₂ 3. Реакции замещения - реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают в молекулах других веществ: Zn + CuSO₄ = Cu + ZnSO₄ Cu + 4HNO₃ = Cu(NO3)₂ + 2NO₂ + 2H2O 4. Реакции обмена - реакции, в результате которых два вещества обмениваются атомами или группировками атомов, образуя два новых вещества: CaO + 2HCl = CaCl₂ + H₂O KCl + AgNO₃ = AgCl + KNO₃ По обратимости реакции делят на обратимые и необратимые. Реакции, протекающие в двух противоположных направлениях, называются обратимыми, а, соответственно, протекающие только в одном направлении - необратимыми. При необратимых реакций продукты реакции уходят из сферы реакции (выпадают в осадок, выделяются в виде газа), образуются малодиссоциирующее соединения или выделяется большое количество энергии

Реакции делятся на реакции, идущие с изменением степеней окисления элементов, или окислительно-восстановительные реакции, и на не ОВР.

- ОВР

CaO + 2HCl = CaCl₂ + H₂O – не ОВР

По тепловому эффекту реакции делят на экзотермические и эндотермические. 1. Экзотермические реакции протекают с выделением энергии. К ним относятся почти все реакции соединения. Н₂ + С1₂ = 2НС1 + 92,3 кДж 2. Эндотермические реакции протекают с поглощением энергии. к ним будут относиться почти все реакции разложения. N₂(г) + 0₂= 2NO- 90,4 кДж

По агрегатному состоянию реагирующих веществ различают 1.    Гетерогенные реакции — реакции, в которых реагирующие вещества и продукты реакции находятся в разных агрегатных состояниях (в разных фазах) 2.    Гомогенные реакции — реакции, в которых реагирующие вещества и продукты реакции находятся в одном агрегатном состоянии (в одной фазе).

По участию катализатора различают: 1.    Некаталитические реакции, идущие без участия катализатора. 2.    Каталитические реакции, идущие с участием катализатора.