Химия / Билет МЕТАЛЛЫ

4 Билет:

Металлы, их положение в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, строение атомов (на примере натрия, алюминия). Характерные физические и химические свойства металлов.

    Металлы составляют большую часть химических элементов. Каждый период периодической системы (кроме 1-го) химических элементов начинается с металлов, причем с увеличением номера периода их становится все больше. Если во 2-м периоде металлов всего 2 (литий и бериллий), в 3-м — 3 (натрий, магний, алюминий), то уже в 4-м — 13, а в 7-м — 29.           Атомы металлов имеют сходство в строении внешнего электронного слоя, который образован небольшим числом электронов (в основном не больше трех).          Для атомов металлов характерно небольшое число электронов на внешнем уровне. Так, у натрия на внешнем уровне расположен 1 электрон, у магния – 2, у алюминия – 3 электрона.

Na 1s²2s²2s⁶3s¹ Mg 1s²2s²2s⁶3s² Al 1s²2s²2s⁶3s²3p¹     В связи с тем, что электроны внешнего слоя атомов металлов слабо связаны с ядром, они могут быть «отданы» другим частицам, что и происходит при химических реакциях:           Ме – n∙e= Meⁿ⁺           Свойство атомов металлов отдавать электроны является их характерным химическим свойством и свидетельствует о том, что металлы проявляют восстановительные свойства.           Общие физические свойства металлов: электрическая проводимость, теплопроводность, металлический блеск, пластичность, которые обусловлены единым видом химической связи — металлической, и металлической кристаллической решетки. Их особенностью является наличие свободно перемещающихся обобществленных электронов между ион-атомами, находящимися в узлах кристаллической решетки.           Во всех реакциях металлы проявляют свойства восстановителей.

1.      При взаимодействии с кислородом металлы образуют оксиды, например, магний сгорает с образованием оксида магния, а алюминий – с образованием оксида алюминия:

2Mg + O₂ = 2MgO

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

Наиболее активные металлы (щелочные) при горении на воздухе образуют пероксиды:

2Na + O₂ = Na₂O₂ (пероксид натрия)

Металлы вступают в реакции с неметаллами:

2Fe +3Cl₂→2FeCl₃; 2Al +3S→Al₂S₃; 3Ca + N₂ → Ca₃N₂; (эти реакции протекают при нагревании)

2.      Активные металлы, например натрий, реагируют с водой с образованием гидроксидов:

2Na + 2HOH = 2NaOH + H₂↑ или оксидов, как магний при нагревании:

Mg + H₂O = MgO + H₂↑

3.      Металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений левее водорода (Н), вытесняют водород из кислот (кроме азотной). Кислоты реагируют с металлами, стоящими в ряду активности левее водорода; при этом образуется соль и водород. При протекании таких процессов металл растворяется в кислоте (в ходе реакции не должна образовываться нерастворимая соль: H₂SO₄ + Mg  MgSO₄ + H₂

Так, цинк реагирует с соляной кислотой с образованием хлорида цинка и водорода:

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑

Металлы, в том числе правее водорода, за исключением золота и платины, реагируют с азотной кислотой, с образованием различных соединений азота:

Cu + 4HNO₃ (конц.) = Cu(NO₃)₂ + 2H₂O + 2NO₂↑

4. C солями а) более активные металл вытесняет из соли менее активные металл (по электрохимическому ряду напряжений)

Fe + CuSO₄  FeSO₄ + Cu

б) для щелочных и щелочноземельных металлов такие процессы нехарактерны, т.к. эти металлы в условиях опыта реагируют с водой;

в) если в ходе реакции на поверхности металла образуется нерастворимая соль, то протекание такой реакции затруднено;

Пример: Zn + СuС1₂ = ZnCl₂ + Сu

  Таким образом, несмотря на большое многообразие металлов, все они обладают общими физическими и химическими свойствами, что объясняется сходством в строении атомов и строении простых веществ.