13. Положение металлов в периодической системе химических элементов. Общее в строении атомов металлов. Металлическая связь. Применение металлов и их сплавов в авиации.
Е
сли
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.
К элементам - металлам относятся s - элементы I и II групп, все d- и f - элементы, а также p- элементы главных подгрупп: III (кроме бора), IV (Ge, Sn, Pb), V (Sb,Bi) и VI (Po).
Особенности в строении атомов металлов: На внешней оболочке 1-3 электрона, редко 4. Имеют относительно большие радиусы. В химических реакциях электроны отдают, Металлы являются восстановителями, а сами при этом окисляются.
Na – 1e- = Na+
Ca – 2e- = Ca2+
Al – 3 e- = Al3+.
Металлическая связь - химическая связь, образованная за счет обобществления валентных электронов всех связываемых атомов металлического кристалла. В результате образуется единое электронное облако кристалла, которое легко смещается под действием электрического напряжения - отсюда высокая электропроводность металлов.
В авиации применяют алюминиевые сплавы металлов т.к. у них легкие, высокая электро- и теплопроводность, коррозионная стойкость, высокая удельная прочность. Состав: Al, Mg, Si, Cu, Zn, Mn, Li, Be.
14. Общие способы получения металлов. Характерные химические свойства металлов. Электрохимический ряд напряжений металлов.
Способы получения металлов:
одним из главных способов получения металлов из руд основан на восстановлении их оксидов углем:
Cu2O + C = 2Cu + CO?;
2) производят выплавку чугуна из железных руд, получение олова из оловянного камня SnO2 и восстановление других металлов из оксидов;
3
)
для получения металлов из сернистых
руд, последние вначале переводят в
сернистые соединения с помощью обжигания
в специальных печах:
4) Металл можно получить путем электролиза. С его помощью получают одни из наиболее активных металлов.
5) Промышленные способы получения металлов: пирометаллургический, электрохимический, гидрометаллургический.
Химические свойства металлов обусловлены способностью их атомов легко отдавать электроны с внешнего энергетического уровня, превращаясь в положительно заряженные ионы. Таким образом в химических реакциях металлы проявляют себя энергичными восстановителями. Это является их главной общей химической свойством.
Электрохимический ряд напряжений металлов
Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Cr, Fe, Pb, H2, Cu, Ag, Hg, Au
Чем левее стоит металл в ряду стандартных электродных потенциалов, тем более сильным восстановителем он является, самый сильный восстановитель – металлический литий, золото – самый слабый, и, наоборот, ион золото (III) – самый сильный окислитель, литий (I) – самый слабый.
15. Коррозия металлов и ее виды. Защита металлов от коррозии.
Коррозия – это самопроизвольный процесс разрушения металлов под действием окружающей среды.
По механизму протекания коррозионного процесса различают химическую и электрохимическую коррозию.
Химическая коррозия – это разрушение металла в результате химического взаимодействия с окружающей средой. Она характерна для сред, не проводящих электрический ток. По условиям протекания коррозионного процесса различают:
а) газовую коррозию – взаимодействие металла при высоких температурах с активным газообразными средами O2, H2S, SO2, галогены и др.;
б) коррозия в неэлектролитах – агрессивных органических жидкостях, таких, как нефть, нефтепродукты и др. Химическая коррозия встречается сравнительно редко и скорость ее невелика.
Электрохимическая коррозия – это разрушение металла под действием окружающей среды в результате возникновения гальванических пар. Множество микрогальванических пар возникает при контакте различных металлов в среде любого электролита, при наличии примесей в металле, при контакте металла с раствором электролита с различной концентрацией в разных точках раствора, при неоднородных механических напряжениях металла.
Для защиты металлов от коррозии используют различные методы: 1) защитные покрытия (металлические и неметаллические); 2) электрохимическую защиту; 3) легирование металлов; 4) изменение свойств коррозионной среды.