16. Общие свойства металлов.

16.1. Металлами являются большинство элементов периодической системы Д.И. Менделеева.

Физические, механические и химические (восстановительные) свойства металлов в основном обусловлены содержанием в них «свободных» электронов. В твердом состоянии металлы отличаются от остальных веществ высокой теплопроводностью и электрической проводимостью, полной непрозрачностью, высокой отражательной способностью по отношению к видимому свету (металлическим блеском).

Металлы обладают специфическими механическими свойствами: куются, прокатываются, вытягиваются, некоторые имеют большую прочность при натяжении или сжатии.

При взаимодействии металлов с атомами неметаллов химическая активность металлов определяется его энергией ионизации. Мерой восстановительной способности металла в реакциях с растворами электролитов является электродный потенциал металла.

Металлы проявляют сильные восстановительные свойства, то есть, способны отдавать электроны, переходя в положительно заряженные ионы. По степени химической активности металлы располагают в ряд напряжений.

CuSO₄ + Fe ® FeSO₄ + Cu

красный цвет

Сu²⁺ + Fe ® Fe²⁺ + Cu

1. Ca + H₂ ® Ca²⁺ + H^–1₂ гидриды

2. W + C ® WC карбиды

3. 2Fe + O₂ ® 2FeO оксиды

4. Fe + S ® FeS сульфид

5. Fe + Cl₂ ® FeCl₂ хлорид

6. 2Na + 2H₂O ® 2NaOH + H₂­ с водой

Ca + 2H₂O ® Ca(OH)₂ + H₂­

7. Mg + 2HCl ® MgCl₂ + H₂­ с кислотой

3H₂SO₄ + 2Al ® Al₂(SO₄)₃ + 3H₂­

Cu SO₂

H₂S⁺⁶O₄ Zn S⁰ S⁺⁶ восстанавливается

Ca H₂S^–2

Fe, Cl пассивируют

Тяжелые металлы NO2­

HNO3 Щелочные N2O

щелоч. щ – з. Sn, Fe NH₃ (NH₄NO₃)

HNO₃ тяжелые металлы NO

разб.

16.2. Химические свойства металлов.

1. Простые вещества:

Li (K, Na, Ba)+O₂®Li₂O (K₂O, Na₂O, CaO, BaO) при комнатной t⁰

2Cu + O₂ ® 2CuO

2Fe + 3Cl₂ ® FeCl₃

Zn + S ® ZnS

3Mg + N₂ ® Mg₃N₂

4Al + 3C ® Al₄C₃

3Ca + 2P ® Ca₃P₂

Ca + H₂ ® CaH₂

Li, K, Ba, Ca, Na окисляются при обычных условиях;

Cu, Hg при нагревании;

Ag, Pt, Au не окисляются.

2. Сложные вещества:

(H₂O, кислоты, соли)

2Na + 2H₂O ® 2NaOH + H₂­ (металлы главной подгруппы 1 гр. и Co, Sr, Ba)

Zn + H₂SO₄(р) ® ZnSO₄ + H₂­

Cu + H₂SO₄(k) ®

Mg + 2HCl ® MgCl₂ + H₂­

Li, K, Ba, Ca, Na, Sr – реагируют с Н₂О при обычных условиях;

Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni – реагируют с парами воды;

Su, Pb, Cu, Hg, Ag – не реагируют с водой при нагревании.

3. Cu + 2H₂SO₄(k) ® CuSO₂ + SO₂ + H₂O

3Zn + 4H₂SO₄(k) ® 3ZnSO₄ + S⁰¯ + 4H₂O

4Ba + 5H₂SO₄(k) ® 4BaSO₄ + H₂S­ + 4H₂O

Cu + 4HNO₃(k) ® Cu(NO₃)₂ + 2NO₂­ + 2H₂O

Fe + 4HNO₃(p) ® Fe(NO₃)₃ + NO­ + 2H₂O

4Zn + 10HNO₃(k) ® 4Zn(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O

5Mg + 12HNO₃(p) ® 5Mg(NO₃)₂ + N₂­ + 6H₂O

4Ca + 10HNO₃(p) ® 4Ca(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

Металлы от Li до Pb реагируют с разбавленными кислотами;

Cu, Hg, Ag, Pt, Au – не реагируют с разбавленными кислотами (кроме HNO₃);

Растворы солей.

Zn + CuCl₂ ® ZnCl₂ + Cu (более активный металл вытесняет из раствора соли менее активный металл).

Ba + 2H₂O ® Ba(OH)₂ + H₂­

Ba(OH)₂ + CuCl₂ ® BaCl₂ + Cu(OH)₂¯

Ba + CuCl₂ + 2H₂O ® Cu(OH)₂¯ + H₂­ + BaCl₂

Так реагируют с водными растворами солей очень активные металлы (Li, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba.)

Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Cr, Fe, Pb, (H₂), Cu, Ag, Hg, Pb.

В осстановительная способность простых веществ понижается.

L i⁺,K⁺,Ca²⁺,Na⁺,Mg²⁺,Al³⁺,Zn²⁺,Cr³⁺,Fe²⁺,Pb²⁺,(2H⁺),Cu²⁺,Ag⁺,Hg²⁺,Pb²⁺

Окислительная способность гидратированных ионов усиливается

16.3.Металлы II группы главной подгруппы – бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий. Их (кроме бериллия и магния) называют щелочно – земельными металлами

Основные сведения об элементах кальция и магния.

Символ элемента	Mg	Ca
Латинское название	Magnesium	Calcium
Русское название	магний	Кальций
Год открытия	1808	1808
Авторы открытия	Г. Дэви	Г. Дэви
Содержание в земной коре, массовая доля,%	2,1	3,6
Основные природные соединения	2MgO*SiO3 (оливин) MgCO3 (магнезит) MgCO3*CaCO3 (доламит) MgCl2*KCl6*6H2O (карналлит)	CaCO3 (кальцит) CaO*Al2O3*2SiO2 (апортит) CaSO4*2H2O (гипс) CaF2 (флюорит) Ca3(PO4)2 (фосфорит) Ca5(PO4)3X (Х=F,Q,OH) (апатит)