Теоретическая часть

Физические свойства металлов. В обычных условиях все металлы, кроме ртути, – твердые вещества, резко отличающиеся по степени твердости. Металлы, являясь проводниками первого рода, обладают высокой электропроводностью и теплопроводностью. Эти свойства связаны со строением кристаллической решетки, в узлах которой находятся ионы металлов, между которыми перемещаются свободные электроны. Перенос электричества и тепла происходит за счет движения этих электронов.

Химические свойства металлов. Все металлы являются восстановителями, т. е. при химических реакциях они теряют электроны и превращаются в положительно заряженные ионы. Вследствие этого большинство металлов реагирует с типичными окислителями, например, кислородом, образуя оксиды, которые в большинстве случаев покрывают плотным слоем поверхность металлов.

Mg° +O₂°=2Mg⁺²O^-2;

Mg–2 =Mg⁺²;

О₂+4 =2О^-2.

Восстановительная активность металлов в растворах зависит от положения металла в ряду напряжений или от величины электродного потенциала металла (табл.8.1). Чем меньшей величиной электродного потенциала обладает данный металл, тем более активным восстановителем он является. Все металлы можно разделить на 3 группы:

1. Активные металлы – от начала ряда напряжений (т. е. от Li) до Mg;

2. Металлы средней активности от Mg до H;

3. Малоактивные металлы – от Н до конца ряда напряжений ( до Au).

Взаимодействие металлов с водой

С водой взаимодействуют металлы 1 группы (сюда относятся преимущественно щелочные и щелочноземельные металлы); продуктами реакции являются гидроксиды соответствующих металлов и водород, например:

2К°+2Н₂О=2КОН+Н₂О;

К°– =К⁺ | 2;

2Н⁺+2 =Н₂⁰ | 1.

Взаимодействие металлов с кислотами

Все бескислородные кислоты (соляная HCl, бромистоводородная HBr и т. п.), а также некоторые кислородсодержащие кислоты (разбавленная серная кислота H₂SO₄, фосфорная H₃PO₄, уксусная СН₃СООН и т. п.) реагируют с металлами 1 и 2 групп, стоящими в ряду напряжений до водорода. При этом образуется соответствующая соль и выделяется водород:

Zn+H₂SO₄ =ZnSO₄ +H₂;

Zn⁰ –2 =Zn²⁺ | 1;

2Н⁺+2 =Н₂° | 1.

Концентрированная серная кислота окисляет металлы 1, 2 и частично 3-й группы (до Ag включительно) восстанавливаясь при этом до SO₂ – бесцветного газа с резковатым запахом, свободной серы, выпадающей в виде белого осадка или сероводорода H₂S – газа с запахом тухлых яиц. Чем более активным является металл, тем сильнее восстанавливается сера, например:

;

| 1;

| 1;

;

| 8;

| 1.

Азотная кислота любой концентрации окисляет практически все металлы, при этом образуются нитрат соответствующего металла, вода и продукт восстановления N⁺⁵ (NO₂ – бурый газ с резким запахом, NO – бесцветный газ с резким запахом, N₂O – газ с наркотическим запахом, N₂ – газ без запаха, NH₄NO₃ – бесцветный раствор). Чем более активным является металл и чем более разбавленной является кислота, тем сильнее восстанавливается азот в азотной кислоте.

Взаимодействие металлов со щелочами

Со щелочами взаимодействуют амфотерные металлы, относящиеся в основном ко 2-й группе ( Zn, Be, Al, Sn, Pb и др.). Реакция протекает сплавлением металлов со щелочью:

Pb+2NaOH=Na₂PbO₂ +Н₂;

Pb⁰ –2 =Pb²⁺ | 1 ;

2Н⁺+2 =Н₂° | 1

или при взаимодействии с крепким раствором щелочи:

Be + 2NaOH + 2H₂О = Na₂[Be(OH)₄] + H₂;

Ве°–2 =Ве⁺² | 1;

| 1.

Амфотерные металлы образуют амфотерные оксиды и соответственно амфотерные гидроксиды (взаимодействующие с кислотами и щелочами с образованием соли и воды), например:

или в ионной форме: ;

или в ионной форме: .