فلزات به معنای گروهی از عناصر است که به صورت ساده ترین مواد ارائه می شود. آنها دارای خواص مشخصه، یعنی هدایت الکتریکی و حرارتی بالا، مثبت هستند ضریب دمایمقاومت، شکل پذیری بالا و درخشندگی فلزی.

توجه داشته باشید که از 118 عنصر شیمیایی که تاکنون کشف شده است، فلزات باید شامل موارد زیر باشند:

• در میان گروه فلزات قلیایی خاکی 6 عنصر وجود دارد.
• 6 عنصر در میان فلزات قلیایی وجود دارد.
• در میان فلزات واسطه 38;
• در گروه فلزات سبک 11;
• 7 عنصر در بین نیمه فلزات وجود دارد،
• 14 در میان لانتانیدها و لانتانیم،
• 14 در گروه اکتینیدها و شقایق ها،
• بریلیم و منیزیم خارج از تعریف هستند.

بر این اساس 96 عنصر متعلق به فلزات است. بیایید نگاهی دقیق تر به واکنش فلزات با آن بیندازیم. از آنجایی که در خارج سطح الکترونیکیاکثر فلزات دارای تعداد کمی الکترون از 1 تا 3 هستند، سپس در بیشتر واکنش های خود می توانند به عنوان عوامل کاهنده عمل کنند (یعنی الکترون های خود را به عناصر دیگر اهدا می کنند).

واکنش با ساده ترین عناصر

• به جز طلا و پلاتین، مطلقاً همه فلزات با اکسیژن واکنش می دهند. همچنین توجه داشته باشید که واکنش در دمای بالابا نقره رخ می دهد، با این حال، نقره (II) اکسید در دمای معمولیتشکیل نشده است. بسته به خواص فلز، در نتیجه واکنش با اکسیژن، اکسیدها، سوپراکسیدها و پراکسیدها تشکیل می شود.

در اینجا نمونه هایی از هر یک از آموزش های شیمی آورده شده است:

1. اکسید لیتیوم - 4Li + O 2 = 2Li 2 O.
2. سوپراکسید پتاسیم - K + O 2 = KO 2.
3. پراکسید سدیم - 2Na + O 2 = Na 2 O 2.

برای به دست آوردن اکسید از پراکسید، باید با همان فلز احیا شود. به عنوان مثال، Na 2 O 2 + 2Na = 2Na 2 O. با فلزات کم فعالیت و متوسط، واکنش مشابهی تنها زمانی رخ می دهد که حرارت داده شود، به عنوان مثال: 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4.

• فلزات فقط می توانند با نیتروژن با فلزات فعال واکنش دهند، اما زمانی که دمای اتاقفقط لیتیوم می تواند برهمکنش داشته باشد و نیتریدها را تشکیل دهد - 6Li + N 2 = 2Li 3 N ، با این حال ، هنگام گرم شدن ، چنین واکنش شیمیایی رخ می دهد 2Al + N 2 = 2AlN ، 3Ca + N 2 = Ca 3 N 2.
• مطلقاً تمام فلزات به استثنای طلا و پلاتین با گوگرد و همچنین با اکسیژن واکنش می دهند. توجه داشته باشید که آهن تنها زمانی که با گوگرد گرم شود می تواند برهمکنش داشته باشد و در نتیجه سولفید تشکیل دهد: Fe + S = FeS
• فقط فلزات فعال می توانند با هیدروژن واکنش دهند. اینها شامل فلزات گروه های IA و IIA، به استثنای بریلیم است. چنین واکنش هایی تنها زمانی می توانند انجام شوند که گرم شوند و هیدریدها تشکیل شوند.

  از آنجایی که حالت اکسیداسیون هیدروژن در نظر گرفته می شود؟ 1، پس فلزات در در این موردبه عنوان عوامل کاهنده عمل می کنند: 2Na + H 2 = 2NaH.

• فعال ترین فلزات نیز با کربن واکنش می دهند. در نتیجه این واکنش استیلنیدها یا متانیدها تشکیل می شوند.

در نظر بگیرید که کدام فلزات با آب واکنش می دهند و در نتیجه این واکنش چه چیزی ایجاد می کنند؟ استیلن ها هنگام برهم کنش با آب استیلن می دهند و متان در نتیجه واکنش آب با متانیدها به دست می آید. در اینجا چند نمونه از این واکنش ها آورده شده است:

1. استیلن - 2Na + 2C = Na 2 C 2;
2. متان - Na 2 C 2 + 2H 2 O = 2 NaOH + C 2 H 2.

واکنش اسیدها با فلزات

فلزات همچنین می توانند با اسیدها به روش های مختلف واکنش دهند. فقط آن دسته از فلزات با تمام اسیدهایی که در ردیف فعالیت الکتروشیمیایی فلزات به هیدروژن هستند واکنش می دهند.

در اینجا نمونه ای از واکنش جانشینی است که نشان می دهد فلزات با چه چیزی واکنش نشان می دهند. به روشی دیگر، چنین واکنشی ردوکس نامیده می شود: Mg + 2HCl = MgCl 2 + H 2 ^.

برخی از اسیدها نیز می توانند پس از هیدروژن با فلزات تعامل داشته باشند: Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 ^ + 2H 2 O.

توجه داشته باشید که چنین اسید رقیق با توجه به داده شده می تواند با یک فلز واکنش دهد الگوی کلاسیک: Mg + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2 ^.

1. فلزات با غیر فلزات واکنش نشان می دهند.

2 من + n Hal 2 → 2 MeHal n

4Li + O2 = 2Li2O

فلزات قلیایی، به استثنای لیتیوم، پراکسیدها را تشکیل می دهند:

2Na + O 2 = Na 2 O 2

2. فلزات ایستاده در برابر هیدروژن با اسیدها (به جز نیتریک و سولفوریک نیتریک) با آزاد شدن هیدروژن واکنش می دهند.

Me + HCl → نمک + H2

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2

Pb + 2 HCl → PbCl2 ↓ + H2

3. فلزات فعال با آب واکنش داده و قلیایی تشکیل می دهند و هیدروژن آزاد می کنند.

2Me + 2n H 2 O → 2Me (OH) n + n H 2

محصول اکسیداسیون فلز هیدروکسید آن است - Me (OH) n (که n حالت اکسیداسیون فلز است).

مثلا:

Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2

4. فلزات با فعالیت متوسط ​​با گرم شدن با آب واکنش داده و اکسید فلز و هیدروژن را تشکیل می دهند.

2Me + nH 2 O → Me 2 O n + nH 2

محصول اکسیداسیون در چنین واکنش هایی اکسید فلز Me 2 O n است (که n حالت اکسیداسیون فلز است).

3Fe + 4H 2 O → Fe 2 O 3 FeO + 4H 2

5. فلزات بعد از هیدروژن با آب و محلول های اسید واکنش نمی دهند (به جز نیتریک و سولفوریک کانکس).

6. فلزات فعال تر، فلزات کمتر فعال را از محلول نمک هایشان جابجا می کنند.

CuSO 4 + Zn = Zn SO 4 + Cu

CuSO 4 + Fe = Fe SO 4 + Cu

فلزات فعال - روی و آهن جایگزین مس در سولفات شدند و نمک ها را تشکیل دادند. روی و آهن اکسید شدند و مس احیا شد.

7. هالوژن ها با آب و محلول قلیایی واکنش می دهند.

فلوئور برخلاف سایر هالوژن ها آب را اکسید می کند:

2 ساعت 2 O + 2F 2 = 4HF + O 2 .

در سرما: Cl2 + 2KOH = KClO + KCl + H2OCl2 + 2KOH = KClO + KCl + H2O کلرید و هیپوکلریت تشکیل می شود.

هنگام گرم شدن: 3Cl2 + 6KOH− → KClO3 + 5KCl + 3H2O3Cl2 + 6KOH → t، ∘CKClO3 + 5KCl + 3H2O لورید و کلرات تشکیل می شود.

8 هالوژن های فعال (به جز فلوئور) هالوژن های کمتر فعال را از محلول نمک هایشان جابجا می کنند.

9. هالوژن ها با اکسیژن واکنش نمی دهند.

10. فلزات آمفوتریک (Al, Be, Zn) با محلول های قلیایی و اسیدها واکنش می دهند.

3Zn + 4H2SO4 = 3 ZnSO4 + S + 4H2O

11. منیزیم با دی اکسید کربنو اکسید سیلیکون

2Mg + CO2 = C + 2MgO

SiO2 + 2Mg = Si + 2MgO

12. فلزات قلیایی (به جز لیتیوم) با اکسیژن پراکسید تشکیل می دهند.

2Na + O 2 = Na 2 O 2

3. طبقه بندی ترکیبات معدنی

مواد ساده - موادی که مولکول های آنها از اتم های یک نوع (اتم های یک عنصر) تشکیل شده است. V واکنش های شیمیایینمی تواند برای تشکیل مواد دیگر تجزیه شود.

مواد پیچیده (یا ترکیبات شیمیایی) - موادی که مولکول های آنها از اتم های انواع مختلف (اتم های عناصر شیمیایی مختلف) تشکیل شده است. در واکنش های شیمیایی، آنها تجزیه می شوند و چندین ماده دیگر را تشکیل می دهند.

مواد ساده به دو گروه بزرگ تقسیم می شوند: فلزات و غیر فلزات.

فلزات - گروهی از عناصر با خواص فلزی مشخص: مواد جامد (به استثنای جیوه) دارای درخشندگی فلزی، رسانای خوب گرما و الکتریسیته، چکش خوار (آهن (Fe)، مس (مس)، آلومینیوم (Al)، جیوه هستند. (Hg)، طلا (Au)، نقره (Ag) و غیره).

غیر فلزات - گروهی از عناصر: مواد جامد، مایع (برم) و گازی که درخشندگی فلزی ندارند، عایق، شکننده هستند.

و مواد پیچیده نیز به نوبه خود به چهار گروه یا کلاس تقسیم می شوند: اکسیدها، بازها، اسیدها و نمک ها.

اکسیدها - اینها مواد پیچیده ای هستند که ترکیب مولکول های آنها شامل اتم های اکسیژن و برخی مواد دیگر است.

پایه ها مواد پیچیده ای هستند که در آنها اتم های فلز با یک یا چند گروه هیدروکسیل ترکیب می شوند.

از دیدگاه تئوری تفکیک الکترولیتی، بازها مواد پیچیده ای هستند که تفکیک آنها در یک محلول آبی کاتیون های فلزی (یا NH4 +) و آنیون های هیدروکسید - OH- را تشکیل می دهد.

اسید - اینها مواد پیچیده ای هستند که مولکول های آنها شامل اتم های هیدروژن است که می توانند جایگزین یا با اتم های فلز مبادله شوند.

نمک مواد پیچیده ای هستند که مولکول های آنها از اتم های فلز و باقی مانده های اسیدی تشکیل شده است. نمک محصول جایگزینی جزئی یا کامل یک فلز به جای اتم های هیدروژن یک اسید است.

ساختار اتم های فلزی نه تنها ویژگی های فیزیکی مشخصه مواد ساده - فلزات، بلکه خواص شیمیایی عمومی آنها را نیز تعیین می کند.

با تنوع زیاد، تمام واکنش‌های شیمیایی فلزات، واکنش‌های ردوکس هستند و تنها می‌توانند دو نوع باشند: ترکیبی و جایگزینی. فلزات قادر به اهدای الکترون در طی واکنش های شیمیایی هستند، یعنی عوامل کاهنده هستند و تنها حالت اکسیداسیون مثبت را در ترکیبات حاصل نشان می دهند.

V نمای کلیاین را می توان با این طرح بیان کرد:
Ме 0 - ne → من + n،
که در آن Me یک فلز است - یک ماده ساده، و Me 0 + n یک فلز - یک عنصر شیمیایی در یک ترکیب است.

فلزات می توانند الکترون های ظرفیت خود را به اتم های غیر فلزی، یون های هیدروژن، یون های فلزات دیگر اهدا کنند و بنابراین با غیر فلزات - مواد ساده، آب، اسیدها، نمک ها واکنش نشان می دهند. با این حال، توانایی کاهش فلزات متفاوت است. ترکیب محصولات واکنش فلزات با مواد مختلفهمچنین به توانایی اکسیداسیون مواد و شرایطی که در آن واکنش انجام می شود بستگی دارد.

در دماهای بالا، بیشتر فلزات در اکسیژن می سوزند:

2Mg + O 2 = 2MgO

فقط طلا، نقره، پلاتین و برخی فلزات دیگر در این شرایط اکسید نمی شوند.

بسیاری از فلزات بدون حرارت دادن با هالوژن ها واکنش می دهند. به عنوان مثال، پودر آلومینیوم، هنگامی که با برم مخلوط می شود، مشتعل می شود:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

هنگامی که فلزات با آب برهم کنش می کنند، در برخی موارد هیدروکسیدها تشکیل می شوند. در شرایط عادی، فلزات قلیایی، و همچنین کلسیم، استرانسیوم، باریم، بسیار فعال با آب تعامل دارند. طرح این واکنش به طور کلی به این صورت است:

Ме + HOH → Me (OH) n + H 2

فلزات دیگر هنگام گرم شدن با آب واکنش نشان می دهند: منیزیم زمانی که می جوشد، آهن در بخار آب هنگامی که قرمز می شود. در این موارد اکسیدهای فلزی به دست می آید.

اگر فلز با اسید واکنش نشان دهد، بخشی از نمک حاصل است. هنگامی که فلز با محلول های اسید برهمکنش می کند، می تواند توسط یون های هیدروژن موجود در این محلول اکسید شود. به اختصار معادله یونیبه طور کلی می توان آن را اینگونه نوشت:

Me + nH + → Me n + + H 2

آنیون های اسیدهای حاوی اکسیژن مانند اسیدهای سولفوریک و نیتریک غلیظ دارای خواص اکسید کننده قوی تری نسبت به یون های هیدروژن هستند. بنابراین، آن دسته از فلزات با این اسیدها واکنش نشان می دهند که قادر به اکسید شدن توسط یون های هیدروژن نیستند، مثلاً مس و نقره.

هنگامی که فلزات با نمک ها برهم کنش می کنند، یک واکنش جانشینی رخ می دهد: الکترون ها از اتم های جایگزین - فلز فعال تر به یون های فلز جایگزین شده - کمتر فعال می شوند. سپس شبکه جایگزینی فلز با فلز در نمک ها است. این واکنش ها برگشت پذیر نیستند: اگر فلز A فلز B را از محلول نمک جابجا کند، آنگاه فلز B فلز A را از محلول نمک جابجا نمی کند.

به ترتیب کاهش فعالیت شیمیایی، که در واکنش های جابجایی فلزات از یکدیگر از محلول های آبی نمک های آنها آشکار می شود، فلزات در سری الکتروشیمیایی ولتاژ (فعالیت) فلزات قرار دارند:

Li → Rb → K → Ba → Sr → Ca → Na → Mg → Al → Mn → Zn → Cr → Fe → Cd → Co → Ni → Sn → Pb → H → Sb → Bi → Cu → Hg → Ag → Pd → Pt → Au

فلزات واقع در سمت چپ در این ردیف فعال تر هستند و می توانند فلزات زیر را از محلول های نمکی جابجا کنند.

هیدروژن در سری الکتروشیمیایی ولتاژ فلزات گنجانده شده است، به عنوان تنها غیر فلزی که دارای ویژگی مشترکی با فلزات است - تشکیل یون های با بار مثبت. بنابراین، هیدروژن جایگزین برخی از فلزات در نمک آنها می شود و خود می تواند با بسیاری از فلزات در اسیدها جایگزین شود، به عنوان مثال:

Zn + 2 HCl = ZnCl 2 + H 2 + Q

فلزاتی که در یک سری ولتاژ الکتروشیمیایی تا هیدروژن قرار دارند، آن را از محلول‌های بسیاری از اسیدها (هیدروکلریک، سولفوریک و غیره) جابه‌جا می‌کنند و تمام آن‌هایی که به دنبال آن هستند، مثلاً مس، جابه‌جا نمی‌شوند.

سایت، با کپی کامل یا جزئی از مطالب، لینک به منبع الزامی است.

اولین ماده ای که مردم یاد گرفته اند برای نیازهای خود از آن استفاده کنند سنگ است. با این حال، بعدها، زمانی که فردی از خواص فلزات آگاه شد، سنگ بسیار به عقب رفت. این مواد و آلیاژهای آنها هستند که به مهمترین و اصلی ترین ماده در دست مردم تبدیل شده اند. از آنها برای ساخت وسایل خانگی استفاده می شد، ابزارها، محل ساخته می شد. بنابراین، در این مقاله به بررسی فلزات خواهیم پرداخت، ویژگی های عمومی، که خواص و کاربرد آن تا به امروز بسیار مرتبط است. از این گذشته، به معنای واقعی کلمه بلافاصله پس از عصر حجر، یک کهکشان کامل از فلز دنبال شد: مس، برنز و آهن.

فلزات: مشخصات کلی

چه چیزی همه نمایندگان این مواد ساده را متحد می کند؟ البته این ساختار شبکه کریستالی آنها، انواع پیوندهای شیمیایی و ویژگی های ساختار الکترونیکی اتم است. پس از همه، از این رو ویژگی های فیزیکی مشخصه ای است که زمینه استفاده از این مواد توسط انسان را فراهم می کند.

اول از همه، فلزات را به عنوان در نظر بگیرید عناصر شیمیاییسیستم دوره ای در آن، آنها کاملاً آزادانه قرار دارند و 95 سلول از 115 سلول شناخته شده امروزی را اشغال می کنند. چندین ویژگی مکان آنها در سیستم عمومی وجود دارد:

• زیر گروه های اصلی گروه های I و II و همچنین III را تشکیل دهید که از آلومینیوم شروع می شود.
• تمام زیر گروه های جانبی فقط از فلزات تشکیل شده اند.
• آنها در زیر مورب معمولی از بور تا استاتین قرار دارند.

بر اساس چنین داده هایی، به راحتی می توان ردیابی کرد که غیرفلزات در سمت راست بالای سیستم جمع آوری شده اند و بقیه فضا متعلق به عناصر مورد نظر ما است.

همه آنها دارای چندین ویژگی ساختار الکترونیکی اتم هستند:

خصوصیات کلی فلزات و غیرفلزات باعث می شود که نقوش در ساختار آنها شناسایی شود. بنابراین، شبکه کریستالی اولی فلزی و خاص است. در گره های آن چندین نوع ذره به طور همزمان وجود دارد:

• یون ها
• اتم ها
• الکترون ها

یک ابر معمولی در داخل انباشته می شود که گاز الکترونی نامیده می شود که تمام خواص فیزیکی این مواد را توضیح می دهد. نوعی از پیوند شیمیاییدر فلزات به همین نام با آنها.

مشخصات فیزیکی

تعدادی پارامتر وجود دارد که در همه فلزات مشترک است. خصوصیات کلی آنها مشخصات فیزیکیبه نظر می رسد که

پارامترهای ذکر شده مشخصات کلی فلزات است، یعنی هر چیزی که آنها را در یک خانواده بزرگ متحد می کند. با این حال، باید درک کرد که برای هر قانون استثنا وجود دارد. علاوه بر این، عناصر زیادی از این نوع وجود دارد. بنابراین، در درون خود خانواده نیز زیرمجموعه هایی برای گروه های مختلف، که در زیر بررسی می کنیم و ویژگی های مشخصه را برای آن مشخص می کنیم.

خواص شیمیایی

از دیدگاه علم شیمی، تمام فلزات عامل کاهنده هستند. علاوه بر این، آنها بسیار قوی هستند. هرچه الکترون های کمتر در سطح بیرونی و شعاع اتمی بزرگتر باشد، فلز در این پارامتر قوی تر است.

در نتیجه، فلزات قادر به واکنش با:

این فقط بررسی کلیخواص شیمیایی. در واقع، برای هر گروه از عناصر، آنها کاملا فردی هستند.

فلزات قلیایی خاکی

مشخصات کلی فلزات قلیایی خاکی به شرح زیر است:

بنابراین، فلزات قلیایی خاکی عناصر رایج خانواده s هستند که فعالیت شیمیایی بالایی از خود نشان می دهند و عوامل کاهنده قوی و شرکت کنندگان مهم در فرآیندهای بیولوژیکی در بدن هستند.

فلزات قلیایی

توضیحات کلی با نام آنها شروع می شود. آنها آن را به دلیل توانایی حل شدن در آب و تشکیل قلیایی - هیدروکسیدهای سوزاننده دریافت کردند. واکنش‌ها با آب بسیار شدید است، گاهی اوقات با التهاب. این مواد به صورت آزاد در طبیعت وجود ندارند، زیرا فعالیت شیمیایی آنها بسیار زیاد است. آنها با هوا، بخار آب، غیر فلزات، اسیدها، اکسیدها و نمک ها، یعنی تقریباً با همه چیز واکنش نشان می دهند.

این به دلیل ساختار الکترونیکی آنها است. در سطح بیرونی، تنها یک الکترون وجود دارد که آنها به راحتی آن را اهدا می کنند. اینها قوی ترین عوامل کاهنده هستند، به همین دلیل به اندازه کافی مصرف شد مدت زمان طولانی... این اولین بار توسط هامفری دیوی در اوایل قرن هجدهم با الکترولیز هیدروکسید سدیم انجام شد. اکنون تمام نمایندگان این گروه با استفاده از این روش استخراج می شوند.

ویژگی کلی فلزات قلیایی نیز در این واقعیت نهفته است که آنها اولین گروه از زیر گروه اصلی سیستم تناوبی را تشکیل می دهند. همه آنها - عناصر مهم، تشکیل بسیاری از ترکیبات طبیعی ارزشمند مورد استفاده توسط انسان.

مشخصات عمومی فلزات خانواده های d و f

این گروه از عناصر شامل تمام عناصری است که حالت اکسیداسیون آنها می تواند متفاوت باشد. این بدان معناست که بسته به شرایط، فلز می تواند هم به عنوان یک عامل اکسید کننده و هم به عنوان یک عامل کاهنده عمل کند. چنین عناصری توانایی زیادی در واکنش دارند. در میان آنها تعداد زیادی مواد آمفوتریک وجود دارد.

نام مشترک همه این اتم ها عناصر انتقالی است. آنها آن را به این دلیل دریافت کردند که از نظر ویژگی های آشکار، آنها واقعاً در وسط قرار دارند، همانطور که بود، بین فلزات معمولی خانواده s و غیر فلزات خانواده p.

مشخصه کلی فلزات واسطه ای بر تعیین خواص مشابه آنها دلالت دارد. آنها به شرح زیر است:

• تعداد زیادی الکترون در سطح بیرونی؛
• شعاع اتمی بزرگ؛
• چندین حالت اکسیداسیون (از +3 تا +7)؛
• در زیرسطح d یا f قرار دارند.
• 4-6 دوره بزرگ از سیستم را تشکیل می دهند.

فلزات این گروه به عنوان مواد ساده بسیار قوی، شکل پذیر و چکش خوار هستند، بنابراین از اهمیت صنعتی بالایی برخوردار هستند.

زیر گروه های جانبی سیستم تناوبی

مشخصات کلی فلزات زیر گروه های ثانویه کاملاً با فلزات انتقالی مطابقت دارد. و این تعجب آور نیست، زیرا، در واقع، آنها دقیقاً یکسان هستند. فقط این است که زیرگروه های جانبی سیستم دقیقاً توسط نمایندگان خانواده های d و f، یعنی فلزات واسطه تشکیل شده اند. بنابراین می توان گفت که این مفاهیم مترادف هستند.

فعال ترین و مهم ترین آنها ردیف اول 10 نماینده از اسکاندیم تا روی است. همه آنها از اهمیت صنعتی بالایی برخوردار هستند و اغلب توسط انسان به ویژه برای ذوب استفاده می شود.

آلیاژها

خصوصیات کلی فلزات و آلیاژها این امکان را فراهم می کند که بفهمیم کجا و چگونه می توان از این مواد استفاده کرد. چنین ترکیباتی در دهه‌های گذشته دستخوش تحولات بزرگی شده‌اند، زیرا افزودنی‌های بیشتری برای بهبود کیفیت آنها کشف و سنتز می‌شوند.

معروف ترین آلیاژهای امروزی عبارتند از:

• برنج؛
• دورالومین;
• چدن؛
• فولاد؛
• برنز؛
• پیروز خواهد شد؛
• نیکروم و دیگران.

آلیاژ چیست؟ این مخلوطی از فلزات است که از ذوب دومی در دستگاه های کوره مخصوص به دست می آید. این کار به منظور به دست آوردن محصولی انجام می شود که از نظر خواص برتر از مواد خالص تشکیل دهنده آن باشد.

مقایسه خواص فلزات و غیر فلزات

صحبت کردن در مورد خواص عمومی، سپس ویژگی های فلزات و غیر فلزات در یک نکته بسیار مهم متفاوت خواهد بود: برای دومی، تشخیص ویژگی های مشابه غیرممکن است، زیرا آنها از نظر خواص آشکار، چه فیزیکی و چه شیمیایی، بسیار متفاوت هستند.

بنابراین، ایجاد چنین مشخصه ای برای غیر فلزات غیرممکن است. شما فقط می توانید به طور جداگانه نمایندگان هر گروه را در نظر بگیرید و خواص آنها را شرح دهید.

هدف کار:آشنایی عملی با خواص شیمیایی مشخصه فلزات دارای فعالیت های مختلف و ترکیبات آنها. بررسی ویژگی های فلزات با خواص آمفوتریک. واکنش های ردوکس با روش تعادل الکترون یون یکسان می شوند.

بخش تئوری

خواص فیزیکی فلزات در شرایط عادی، همه فلزات، به جز جیوه، جامد هستند و درجه سختی آنها به شدت متفاوت است. فلزات که از نوع اول رسانا هستند رسانایی الکتریکی و حرارتی بالایی دارند. این خواص با ساختار شبکه کریستالی مرتبط است که در گره های آن یون های فلزی وجود دارد که بین آنها الکترون های آزاد حرکت می کنند. انتقال الکتریسیته و گرما در اثر حرکت این الکترون ها اتفاق می افتد.

خواص شیمیایی فلزات ... همه فلزات عامل کاهنده هستند، به عنوان مثال. در واکنش های شیمیایی، الکترون ها را از دست می دهند و به یون های دارای بار مثبت تبدیل می شوند. در نتیجه، بیشتر فلزات با عوامل اکسید کننده معمولی مانند اکسیژن واکنش می دهند و اکسیدهایی را تشکیل می دهند که در بیشتر موارد سطوح فلزی را با یک لایه متراکم می پوشانند.

Mg ° + O 2 درجه = 2 میلی گرم +2 O- 2

Mg-2 = Mg +2

O 2 +4 = 2O -2

فعالیت کاهنده فلزات در محلول ها به موقعیت فلز در سری ولتاژها یا به مقدار پتانسیل الکترود فلز بستگی دارد (جدول) هر چه مقدار پتانسیل الکترود یک فلز معین کمتر باشد، عامل کاهنده فعالتر آن است. است. تمام فلزات را می توان به دو دسته تقسیم کرد 3 گروه :

فلزات فعال - از ابتدای سری تنش ها (یعنی از لی) تا منیزیم؛

فلزات با فعالیت متوسط از Mg به H;

فلزات کم فعالیت - از H تا انتهای سری استرس (تا Au).

فلزات گروه 1 با آب برهم کنش دارند (این شامل فلزات قلیایی و قلیایی خاکی است). محصولات واکنش هیدروکسیدهای فلزات مربوطه و هیدروژن هستند، به عنوان مثال:

2K ° + 2N 2 O = 2KON + H 2 O

K ° -= ک + | 2

2 ساعت + +2 = اچ 2 0 | 1

برهمکنش فلزات با اسیدها

تمام اسیدهای آنوکسیک (HCl هیدروکلریک، HBr هیدروبرومیک، و غیره)، و همچنین برخی از اسیدهای حاوی اکسیژن (سولفوریک اسید رقیق H 2 SO 4، فسفریک H 3 PO 4، استیک CH 3 COOH و غیره) با فلزات 1 واکنش می دهند و 2 گروه ایستاده در یک سری از ولتاژ تا هیدروژن. در این حالت نمک مربوطه تشکیل شده و هیدروژن آزاد می شود:

روی+ اچ 2 بنابراین 4 = ZnSO 4 + اچ 2

روی 0 -2 = روی 2+ | 1

2 ساعت + +2 = اچ 2 ° | 1

اسید سولفوریک غلیظ فلزات گروه 1، 2 و تا حدی از گروه 3 (تا شامل نقره) را اکسید می کند، در حالی که به SO 2 کاهش می یابد - گازی بی رنگ با بوی تند، گوگرد آزاد، که به صورت رسوب سفید یا سولفید هیدروژن H 2 رسوب می کند. S - گاز با بوی فاسد تخم مرغ. هر چه فلز فعال تر باشد گوگرد بیشتری کاهش می یابد، به عنوان مثال:

| 1

| 8

اسید نیتریک با هر غلظتی تقریباً تمام فلزات را اکسید می کند، بنابراین نیترات فلز مربوطه، آب و محصول احیا N + 5 را تشکیل می دهد (NO 2 یک گاز قهوه ای با بوی تند است، NO یک گاز بی رنگ با بوی تند، N 2 است. O گازی با بوی مخدر است، N 2 - گاز بی بو، NH 4 NO 3 - محلول بی رنگ). هر چه فلز فعال تر و اسید رقیق تر باشد، نیتروژن در اسید نیتریک کاهش می یابد.

با مواد قلیایی تعامل کنید آمفوتریک فلزاتی که عمدتاً به گروه 2 تعلق دارند (Zn، Be، Al، Sn، Pb و غیره). واکنش با همجوشی فلزات با قلیایی انجام می شود:

سرب+2 NaOH= Na 2 PbO 2 + اچ 2

سرب 0 -2 = سرب 2+ | 1

2 ساعت + +2 = اچ 2 ° | 1

یا هنگام تعامل با راه حل قویقلیاها:

Be + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + اچ 2

° -2 باشد= باش +2 | 1

فلزات آمفوتریک اکسیدهای آمفوتریک و بر این اساس، هیدروکسیدهای آمفوتریک (در تعامل با اسیدها و قلیاها برای تشکیل نمک و آب) تشکیل می دهند، به عنوان مثال:

یا به شکل یونی:

یا به شکل یونی:

بخش عملی

تجربه شماره 1برهمکنش فلزات با آب .

یک تکه کوچک از فلز قلیایی یا قلیایی خاکی (سدیم، پتاسیم، لیتیوم، کلسیم) را که در یک شیشه نفت سفید ذخیره می شود، بردارید، آن را کاملا با کاغذ صافی خشک کنید، به یک فنجان چینی پر از آب اضافه کنید. در پایان آزمایش، چند قطره فنل فتالئین اضافه کنید و محیط محلول حاصل را مشخص کنید.

هنگامی که منیزیم با آب تعامل می کند، لوله واکنش را برای مدتی روی یک لامپ الکلی گرم کنید.

تجربه شماره 2برهمکنش فلزات با اسیدهای رقیق .

20-25 قطره از محلول 2N نمک، سولفوریک و اسید نیتریک... فلزات را به شکل سیم، قطعات یا براده در هر لوله فرو کنید. پدیده های در حال وقوع را مشاهده کنید. لوله های آزمایش را گرم کنید که در آنها هیچ اتفاقی روی یک لامپ الکلی نمی افتد تا زمانی که واکنش شروع شود. لوله اسید نیتریک را به آرامی بو کنید تا گاز منتشر شده مشخص شود.

تجربه شماره 3.برهمکنش فلزات با اسیدهای غلیظ .

20 تا 25 قطره اسید نیتریک و سولفوریک غلیظ (با احتیاط!) در دو لوله آزمایش بریزید، فلز را در آنها فرو کنید، ببینید چه اتفاقی می افتد. در صورت لزوم، لوله ها را می توان قبل از شروع واکنش روی یک لامپ الکل گرم کرد. لوله ها را به آرامی بو کنید تا گازهای تکامل یافته را مشخص کنید.

تجربه شماره 4برهمکنش فلزات با قلیاها .

20-30 قطره محلول قلیایی غلیظ (KOH یا NaOH) را در یک لوله آزمایش بریزید، فلز را اضافه کنید. لوله را کمی گرم کنید. تماشا کنید که چه اتفاقی می افتد.

یک تجربه№5. در حال دریافت و خواص هیدروکسیدهای فلزی

15-20 قطره نمک فلز مربوطه را در لوله آزمایش بریزید، قلیایی را اضافه کنید تا رسوب تشکیل شود. رسوب را به دو قسمت تقسیم کنید. یک محلول اسید هیدروکلریک را به یک قسمت و یک محلول قلیایی را در قسمت دیگر بریزید. به مشاهدات توجه کنید، معادلات را به صورت مولکولی، یونی کامل و یونی کوتاه بنویسید، در مورد ماهیت هیدروکسید به دست آمده نتیجه گیری کنید.

ثبت کار و نتیجه گیری

برای واکنش های ردوکس، معادلات تعادل الکترون-یونی را بنویسید، واکنش های تبادل یونی را به اشکال مولکولی و یونی-مولکولی بنویسید.

در نتیجه‌گیری، بنویسید که فلزی که مطالعه کردید به کدام گروه فعالیت (1، 2 یا 3) تعلق دارد و هیدروکسید آن چه ویژگی‌هایی - پایه یا آمفوتریک - دارد. نتیجه گیری خود را ثابت کنید

کار آزمایشگاهی شماره 11