Металічні елементи

Тема 15. Загальна характеристика металів.

Серед 110 елементів 88 елементів – це метали.

Особливості будови типових атомів металів:

1. Один або два електрони на зовнішньому шарі;

2. Мають великий радіус, тобто велику кількість електронних шарів;

3. Атоми металів мають властивість тільки віддавати електрони з

зовнішнього шару, тобто у хімічних реакціях виступають тільки

відновниками і у сполуках мають тільки позитивну ступінь

окиснення. ( С.О. Ме - 0 , +n)

У періодичній системі металічні елементи знаходяться у лівій нижній її частині(якщо провести діагональ від Бору до Астату – для р-металічних елементів).

Типові метали знаходяться: у І-А і ІІ-А группах, а також у всіх побічних підгрупах

Для металів характерний металічний зв’язок і металічна кристалічна гратка. Молекули металів складаються з одного атома: Na, Fe, Ag, Al .

Є такі найважливіші родини металів:

1. І-А група – «лужні метали» (Li - Fr);

2. ІІ-А група - «лужно-земельні метали» (Ca – Ra).

Загальні фізичні властивості металів:

1. Металічний блиск (Ag, Au);

2. За агрегатним станом метали всі тверді речовини, крім ртуті (Hg);

3. електропровідні і теплопровідні (Ag, Au, Cu, Al);

4. мають різні густини: легкі метали (ρ<5 г/мл), важкі метали(ρ>5 г/мл)

ρ(Li)=0,5 г/мл; ρ(Os) = 22 г/мл.

5. мають різні температури плавлення(t_{(плавлення)}Hg = -39⁰; t_{(плавлення)}W =

+3500⁰C

6. Чорні (залізо і його сплави) і кольорові метали (всі інші).

7. Благородні метали (срібло, золото, платина, паладій).

Загальні хімічні властивості металів:

1. Реакція з неметаллами: (утворюють солі, тільки кисень – оксиди)

2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃

2Ca + O₂ - 2CaO

2. Реакція з водою:

А) при звичайних умовах взаємодіє тільки з лужними та лужно-земельними металами, утворюючи луг і водень:

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑

Ca + 2H₂O = Ca(OH)₂ + H₂↑

Б) при нагріванні взаємодіють всі інші метали, крім благородних металів(Pt, Au), утворюючи оксид металу і водень

Zn + H₂O = ZnO + H₂

Au + H₂O ≠

3. Реакція з кислотами.

Метали, що стоять у ряді металів до Н, взаємодіють з кислотами, утворюючи сіль і водень.

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑

Cu + HCl ≠

4. Реакція з солями.

Солі, утворені слабкими металами, взаємодіють із сильними металами. (Сильні метали ті, які знаходяться лівіше у ряду металів).

Zn + CuCl₂ = ZnCl₂ + Cu

Cu + ZnCl₂ ≠

Методи добування металів.

Відомі такі методи добування металів із руд:

1. Пірометалургій ний - це метод при якому використовується високі температури (1500-1800⁰С) і такі відновники: С(кокс), СО (чадний газ), Н₂, Al(алюмотермія).

Цим методом одержують чавун і сталь.

Fe₂O₃ + 3C = 2Fe + 3CO

Fe₂O₃ + 3CO = 2Fe + 3CO₂

Fe₂O₃ + 3H₂ = 2Fe + 3H₂O

Fe₂O₃ + 2Al = 2Fe + Al₂O₃

2. Гідрометалургійний - це метод при якому руду розчиняють у

кислотах і одержаний розчин солі піддають електролізу або

витіснення більш активним металом.

Цим методом одержують кольорові метали: мідь(Сu), цинк(Zn),

нікель(Ni), марганець(Mn) .

CuO + Н₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

2. Електрометалургійний – це метод при якому руду піддають реакції

електролізу розплаву.

Цим методом одержують активні метали: алюміній, лужні та лужно-

земельні метали.

Добування натрію методом електролізу розплаву кухонної солі.

NaCl ↔ Na⁺ + Cl^-

(-) K: Na⁺ + 1e → Na⁰

(+) A: Cl^- - 1e → Cl⁰; 2Cl⁰ → Cl₂

Загальне рівняння:

2NaCl → 2Na + Cl₂↑

Сплави металів

Залізо утворює два сплави:

1. Чавун ( сплав Fe – 96-98% + C – 3-4% + Si, P, S – 1%)

2. Сталь ( сплав Fe – 99% + C – 1%)

Чавун – твердий сплав, Але при ударах тріскає.

Сталь – пластична.

Виробництво чавуну

Сировиною для виготовлення для чавуну є: