- •Российский национальный исследовательский медицинский университет имени н.И. Пирогова
- •Содержание
- •Строение атома
- •Заряд атома нейтральный!
- •Заполнение орбиталей
- •Виды атомных орбиталей
- •Главные характеристики атома
- •Периодический закон и периодическая система химических элементов д.И. Менделеева
- •Физический смысл Периодического закона (на примере )
- •Закономерности изменения свойств элементов
- •Семейства химических элементов
- •Характер оксидов и гидроксидов I-VII групп
- •Химическая связь
- •Механизмы образования ковалентной связи
- •Способы перекрывания электронных облаков
- •Свойства ковалентной связи
- •Типы гибридизации
- •Кристаллические решетки
- •Сравнительная характеристика кристаллических решеток
- •Валентность и степень окисления
- •Правила определения степени окисления элемента в соединении
- •Химические реакции и закономерности их протекания Классификация химических реакций
- •Методы расстановки коэффициентов в уравнениях овр
- •Обратимые химические реакции. Химическое равновесие
- •Растворы. Электролитическая диссоциация
- •Способы выражения состава раствора
- •Теория электролитической диссоциации (1887 г., Сванте Аррениус)
- •Реакции ионного обмена
- •Гидролиз
- •Случаи гидролиза солей
- •Важнейшие классы неорганических соединений
- •Металлы
- •Неметаллы
- •Основные положения теории химического строения органических веществ а.М. Бутлерова
- •Классификация органических соединений
- •I. Классификация по наличию функциональных групп
- •II. Типы изомерии
- •Углеводороды
Металлы
Металл – химический элемент
а) К металлам относятся:
- Все элементы побочных групп (d- и f-семейства);
- Элементы главных подгрупп I и II групп, кроме Н (s-семейства);
- Часть элементов главных подгрупп III-IV групп (p-семейства).
б) Особенности электронного строения атомов металлов:
- Небольшое число электронов на внешнем энергетическом уровне (от 1 до 3 в атомах большинства металлов);
- Слабая связь электронов внешнего энергетического уровня с ядром атома;
- Низкое значение энергии ионизации (Еион);
- Наличие свободных орбиталей на валентных подуровнях;
- Стремление к отдаче электронов с целью приобретения устойчивой электронной конфигурации.
Металл – простое вещество
- Кристаллическая структура;
- Твердое агрегатное состояние при обычных условиях (искл. ртуть – жидкость);
- Пластичность;
- Теплопроводность;
- Электропроводность;
- Металлический блеск;
- Высокие tплав и tкип большинства металлов.
Общие химические свойства металлов
|
Ме |
+ НеМе |
→ |
MexHeMey (соль) |
|
+ Hal2 |
→ |
MexHaly (соль) | |
|
+ O2 |
→ |
MexOy | |
|
+ H2 |
→ |
MexHy | |
|
+ H2O |
→ |
Me(OH)y + H2↑ (Me – Li, Na, K, Ca, Ba) | |
|
+ H2O, to |
→ |
MexOy + H2↑ (Me – Mg, Al, Cr…до H2) | |
|
+ HCl, + H2SO4 (разб.) |
→ |
MexКОy + H2↑ | |
|
+ HNO3, + H2SO4 (конц.) |
→ |
см. далее | |
|
+ MexOy, to |
→ |
Me + MexOy (из более акт. Ме – менее акт. Ме) | |
|
+ HeMexOy |
→ |
HeMe + MexOy | |
|
+ соль |
→ |
Me + MexКОy |
|
H2SO4 (конц.) |
+ Al, Cr, Fe, Au, Pt |
→ |
не реагирует |
|
+ активные металлы |
→ |
MeSO4 + H2S↑ + H2O | |
|
+ тяжелые металлы |
→ |
MeSO4 + SO2↑ + H2O |
|
HNO3 (конц.) |
+ Al, Cr, Fe, Au, Pt |
→ |
не реагирует |
|
+ активные металлы |
→ |
Mex(NO3)y + N2O↑ + H2O | |
|
+ тяжелые металлы |
→ |
Mex(NO3)y + NO2↑ + H2O |
|
HNO3 (разб.) |
+ активные металлы |
→ |
Mex(NO3)y + NH4NO3↑ + H2O |
|
+ активные металлы |
→ |
Mex(NO3)y + NH3↑ + H2O | |
|
+ тяжелые металлы |
→ |
Mex(NO3)y + NO↑ + H2O |
Химические свойства щелочных металлов
|
Ме |
+ H2 |
→ |
MeH |
|
+ Hal2, to |
→ |
MeHal | |
|
+ O2 |
→ |
Me2O2 (Li2O) | |
|
+S, to |
→ |
Me2S | |
|
+N2, to |
→ |
Me3N (Li3N на воздухе) | |
|
+P, to |
→ |
Me3P | |
|
+C, to |
→ |
Me2C2 | |
|
+ H2O |
→ |
MeOH + H2↑ | |
|
+ HCl |
→ |
MeCl + H2↑ | |
|
+ H2SO4 (разб.) |
→ |
Me2SO4 + H2↑ | |
|
+ H2SO4 (конц.) |
→ |
Me2SO4 + H2S↑ + H2O | |
|
+ HNO3 (конц.) |
→ |
MeNO3 + N2O↑ + H2O | |
|
+ HNO3 (разб.) |
→ |
MeNO3 + NH4NO3 + H2O | |
|
+ соли (расплав) |
→ |
MeKO + Me | |
|
+ R-Hal, to |
→ |
R-R + MeHal (Реакция Вюрца) | |
|
+ ROH |
→ |
R-OMe + H2↑ |
Химические свойства металлов IIА группы (щелочноземельные металлы)
|
Ме |
+ H2, to |
→ |
MeH2 |
|
+ Hal2, to |
→ |
MeHal2 | |
|
+ O2 |
→ |
MeO | |
|
+S, to |
→ |
MeS | |
|
+N2, to |
→ |
Me3N2 | |
|
+C, to |
→ |
MeC2 | |
|
+ H2O |
→ |
Me(OH)2 + H2↑ | |
|
+ HCl |
→ |
MeCl2 + H2↑ | |
|
+ H2SO4 (разб.) |
→ |
MeSO4 + H2↑ | |
|
+ H2SO4 (конц.) |
→ |
MeSO4 + H2S↑ + H2O | |
|
+ HNO3 (конц.) |
→ |
Me(NO3)2 + N2O↑ + H2O | |
|
+ HNO3 (разб.) |
→ |
Me(NO3)2 + NH4NO3 + H2O |
Бериллий и магний
|
Ме |
+ H2, to, p |
→ |
MgH2 (BeH2 – косвенное получение) |
|
+ Hal2, to |
→ |
MeHal2 | |
|
+ O2, to |
→ |
MeO | |
|
+HeMe, to |
→ |
MexHeMey | |
|
+ HCl |
→ |
MeCl2 + H2↑ | |
|
+ H2SO4 (разб.) |
→ |
MeSO4 + H2↑ | |
|
+ H2SO4 (конц.) |
→ |
MeSO4 + SO2↑ + H2O | |
|
+ HNO3 (конц.) |
→ |
Me(NO3)2 + NO2↑ + H2O | |
|
+ HNO3 (разб.) |
→ |
Me(NO3)2 + NH4NO3 + H2O | |
|
+ NaOH (раствор) |
→ |
Na2[Be(OH)4] + H2↑ |
Химические свойства алюминия
|
Al |
+ H2 |
→ |
не реагирует (AlH3 – косвенное получение) |
|
+ Hal2 |
→ |
AlHal3 | |
|
+ O2, to |
→ |
Al2O3 | |
|
+S, to |
→ |
Al2S3 | |
|
+N2, to |
→ |
AlN | |
|
+P, to |
→ |
AlP | |
|
+C, to |
→ |
Al4C3 | |
|
+ H2O |
→ |
Al(OH)3 + H2↑ (из амальгамы) | |
|
+ HCl |
→ |
AlCl3 + H2↑ | |
|
+ Fe2O3, to |
→ |
Fe + Al2O3 | |
|
+ H2SO4 (разб.) |
→ |
Al2(SO4)3 + H2↑ | |
|
+ H2SO4 (конц.) |
→ |
не реагирует (пассивирует) | |
|
+ HNO3 (конц.) |
→ |
не реагирует (пассивирует) | |
|
+ HNO3 (разб.) |
→ |
Al(NO3)3 + NH3↑ + H2O |
Химические свойства металлов побочных подгрупп
|
Fe |
+ Hal2 |
→ |
FeHal3 |
|
+ O2, to |
→ |
Fe3O4 | |
|
+S, to |
→ |
FeS | |
|
+N2, to |
→ |
Fe3N | |
|
+C, to |
→ |
Fe3C | |
|
+ H2O, +O2 |
→ |
Fe(OH)3 | |
|
+ HCl |
→ |
FeCl2 + H2↑ | |
|
+ H2SO4 (разб.) |
→ |
FeSO4 + H2↑ | |
|
+ H2SO4 (конц.) |
→ |
не реагирует (пассивирует) | |
|
+ HNO3 (конц.) |
→ |
не реагирует (пассивирует) | |
|
+ HNO3 (разб.) |
→ |
Fe(NO3)3 + NO↑ + H2O |
|
Cr |
+ O2, to |
→ |
Cr2O3 |
|
+ Cl2, to |
→ |
CrCl3 | |
|
+S, to |
→ |
Cr2S3 | |
|
+N2, to |
→ |
CrN | |
|
+ H2O, to |
→ |
Cr2O3 + H2↑ | |
|
+ HCl |
→ |
CrCl2 + H2↑ | |
|
+ H2SO4 (конц.) |
→ |
не реагирует (пассивирует) | |
|
+ HNO3 (конц.) |
→ |
не реагирует (пассивирует) |
Основные способы получения металлов
Металлургия – это наука о методах и процессах производства металлов из руд.
Пирометаллургия – получение металлов из руд реакциями восстановления при высоких температурах.
ZnO + C → Zn + CO↑
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2↑
WO3 + 3H2 → W + 3H2O
Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3
2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2↑
ZnO + C → Zn + CO↑
Гидрометаллургия – получение металлов из растворов их солей.
CuO + H2SO4 (р-р) → CuSO4 + H2O
CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu
Электрометаллургия – получение металлов, основанное на электролизе растворов и расплавов солей.
2NaCl → 2Na + Cl2↑
Электролиз
Электролиз – это окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении электрического тока через раствор или расплав электролита.
Под действием постоянного электрического тока вода разлагается на кислород и водород.
2Н2О = 2Н2↑ + О2↑
Важно помнить, что на катоде происходит восстановление, а на аноде – окисление.
Процессы электролиза раствора и расплава отличаются друг от друга не только процессами на электродах, но и продуктами реакций.