Մետաղներ նշանակում է տարրերի խումբ, որոնք ներկայացված են ամենապարզ նյութերի տեսքով։ Նրանք ունեն բնորոշ հատկություններ, մասնավորապես բարձր էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակություն, դրական ջերմաստիճանի գործակիցըդիմադրություն, բարձր ճկունություն և մետաղական փայլ:

Նշենք, որ մինչ այժմ հայտնաբերված 118 քիմիական տարրերից մետաղներ պետք է դասակարգվեն հետևյալը.

• հողալկալիական մետաղների խմբի մեջ կա 6 տարր.
• ալկալիական մետաղների մեջ կա 6 տարր.
• անցումային մետաղների շարքում 38;
• թեթեւ մետաղների խմբում 11;
• Կիսամետալների մեջ կա 7 տարր.
• 14 լանթանիդների և լանթանի միջև,
• 14 ակտինիդների և ծովային անեմոնների խմբում,
• Բերիլիումը և մագնեզիումը դուրս են սահմանումից:

Դրա հիման վրա 96 տարրեր դասակարգվում են որպես մետաղներ։ Եկեք մանրամասն նայենք, թե ինչի հետ են արձագանքում մետաղները: Քանի որ դրսից էլեկտրոնային մակարդակՄետաղների մեծ մասն ունի փոքր թվով էլեկտրոններ՝ 1-ից մինչև 3, այնուհետև իրենց ռեակցիաների մեծ մասում նրանք կարող են հանդես գալ որպես վերականգնող նյութեր (այսինքն՝ նրանք իրենց էլեկտրոնները զիջում են այլ տարրերին):

Ռեակցիաներ ամենապարզ տարրերով

• Բացի ոսկուց և պլատինից, բացարձակապես բոլոր մետաղները արձագանքում են թթվածնի հետ։ Նշենք նաև, որ արձագանքը ժամը բարձր ջերմաստիճաններտեղի է ունենում արծաթի, բայց արծաթի (II) օքսիդի հետ նորմալ ջերմաստիճաններչի ձևավորվել. Կախված մետաղի հատկություններից՝ թթվածնի հետ ռեակցիայի արդյունքում առաջանում են օքսիդներ, սուպերօքսիդներ և պերօքսիդներ։

Ահա յուրաքանչյուր քիմիական կրթության օրինակներ.

1. լիթիումի օքսիդ – 4Li+O 2 =2Li 2 O;
2. կալիումի սուպերօքսիդ – K+O 2 =KO 2;
3. նատրիումի պերօքսիդ – 2Na+O 2 =Na 2 O 2.

Պերօքսիդից օքսիդ ստանալու համար այն պետք է կրճատվի նույն մետաղով։ Օրինակ՝ Na 2 O 2 +2Na=2Na 2 O. Ցածր և միջին ակտիվությամբ մետաղների դեպքում նմանատիպ ռեակցիա տեղի կունենա միայն տաքացնելիս, օրինակ՝ 3Fe+2O 2 =Fe 3 O 4:

• Մետաղները ազոտի հետ կարող են արձագանքել միայն ակտիվ մետաղների հետ, բայց երբ սենյակային ջերմաստիճանՄիայն լիթիումը կարող է փոխազդել՝ առաջացնելով նիտրիդներ՝ 6Li+N 2 =2Li 3 N, սակայն տաքացնելիս տեղի է ունենում հետևյալ քիմիական ռեակցիան՝ 2Al+N 2 =2AlN, 3Ca+N 2 =Ca 3 N 2։
• Բացարձակապես բոլոր մետաղները արձագանքում են ծծմբի, ինչպես թթվածնի հետ, բացառությամբ ոսկու և պլատինի: Նկատի ունեցեք, որ երկաթը կարող է արձագանքել միայն ծծմբով տաքացնելիս՝ առաջացնելով սուլֆիդ՝ Fe+S=FeS։
• Միայն ակտիվ մետաղները կարող են արձագանքել ջրածնի հետ: Դրանք ներառում են IA և IIA խմբերի մետաղներ, բացառությամբ բերիլիումի: Նման ռեակցիաները կարող են առաջանալ միայն այն ժամանակ, երբ ջեռուցվում է, առաջացնելով հիդրիդներ:

  Քանի որ ջրածնի օքսիդացման աստիճանը համարվում է 1, ապա մետաղները այս դեպքումհանդես են գալիս որպես վերականգնող նյութեր՝ 2Na+H 2 =2NaH:

• Առավել ակտիվ մետաղները նույնպես արձագանքում են ածխածնի հետ։ Այս ռեակցիայի արդյունքում առաջանում են ացետիլենիդներ կամ մեթանիդներ։

Դիտարկենք, թե ինչ մետաղներ են փոխազդում ջրի հետ և ի՞նչ են դրանք արտադրում այդ ռեակցիայի արդյունքում։ Ացետիլենները ջրի հետ փոխազդելիս կտան ացետիլեն, իսկ մեթան կստացվի ջրի մեթանիդների ռեակցիայի արդյունքում։ Ահա այս ռեակցիաների օրինակները.

1. Ացետիլեն – 2Na+2C= Na 2 C 2;
2. Մեթան - Na 2 C 2 +2H 2 O=2NaOH+C 2 H 2:

Թթուների արձագանքը մետաղների հետ

Մետաղները կարող են նաև տարբեր կերպ արձագանքել թթուների հետ։ Բոլոր թթուների հետ արձագանքում են միայն այն մետաղները, որոնք գտնվում են մետաղների մինչև ջրածնի էլեկտրաքիմիական ակտիվության շարքում։

Բերենք փոխարինման ռեակցիայի օրինակ, որը ցույց է տալիս, թե ինչ մետաղների հետ են արձագանքում: Մեկ այլ կերպ այս ռեակցիան կոչվում է ռեդոքս՝ Mg+2HCl=MgCl 2 +H 2 ^:

Որոշ թթուներ կարող են նաև փոխազդել մետաղների հետ, որոնք գալիս են ջրածնից հետո՝ Cu+2H 2 SO 4 =CuSO 4 +SO 2 ^+2H 2 O:

Նկատի ունեցեք, որ նման նոսր թթուն կարող է արձագանքել մետաղի հետ՝ ըստ տրվածի դասական սխեման Mg+H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2 ^.

1. Մետաղները փոխազդում են ոչ մետաղների հետ։

2 Ես + n Hal 2 → 2 MeHal n

4Li + O2 = 2Li2O

Ալկալիական մետաղները, բացառությամբ լիթիումի, կազմում են պերօքսիդներ.

2Na + O 2 = Na 2 O 2

2. Ջրածնին նախորդող մետաղները փոխազդում են թթուների հետ (բացառությամբ ազոտական ​​և ծծմբական թթուների)՝ արտազատելով ջրածին.

Me + HCl → աղ + H2

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2

Pb + 2 HCl → PbCl2↓ + H2

3. Ակտիվ մետաղները փոխազդում են ջրի հետ՝ առաջացնելով ալկալի և ջրածին:

2Me+ 2n H 2 O → 2Me (OH) n + nՀ 2

Մետաղների օքսիդացման արդյունքը նրա հիդրօքսիդն է՝ Me(OH) n (որտեղ n-ը մետաղի օքսիդացման աստիճանն է):

Օրինակ:

Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

4. Միջին ակտիվության մետաղները տաքացնելիս փոխազդում են ջրի հետ՝ առաջացնելով մետաղի օքսիդ և ջրածին։

2Me + nH 2 O → Me 2 O n + nH 2

Նման ռեակցիաներում օքսիդացման արտադրանքը մետաղի օքսիդն է Me 2 O n (որտեղ n-ը մետաղի օքսիդացման վիճակն է):

3Fe + 4H 2 O → Fe 2 O 3 FeO + 4H 2

5. Ջրածնից հետո մետաղները չեն փոխազդում ջրի և թթվային լուծույթների հետ (բացառությամբ ազոտի և ծծմբի կոնցենտրացիաների)

6. Ավելի ակտիվ մետաղները հեռացնում են ավելի քիչ ակտիվներին իրենց աղերի լուծույթներից:

CuSO 4 + Zn = Zn SO 4 + Cu

CuSO 4 + Fe = Fe SO 4 + Cu

Ակտիվ մետաղները՝ ցինկը և երկաթը, փոխարինել են պղնձին սուլֆատի մեջ և առաջացրել աղեր։ Ցինկն ու երկաթը օքսիդացել են, իսկ պղինձը կրճատվել է։

7. Հալոգենները փոխազդում են ջրի և ալկալային լուծույթի հետ։

Ֆտորը, ի տարբերություն այլ հալոգենների, օքսիդացնում է ջուրը.

2Հ 2 O+2F 2 = 4HF + O 2 .

ցուրտում՝ Cl2+2KOH=KClO+KCl+H2OCl2+2KOH=KClO+KCl+H2O առաջանում են քլորիդ և հիպոքլորիտ.

տաքացնելիս առաջանում է 3Cl2+6KOH−→KClO3+5KCl+3H2O3Cl2+6KOH→t,∘CKClO3+5KCl+3H2O լորիդ և քլորատ.

8 Ակտիվ հալոգենները (բացի ֆտորից) ավելի քիչ ակտիվ հալոգենները տեղահանում են իրենց աղերի լուծույթներից:

9. Հալոգենները չեն փոխազդում թթվածնի հետ։

10. Ամֆոտերային մետաղները (Al, Be, Zn) փոխազդում են ալկալիների և թթուների լուծույթների հետ։

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

11. Մագնեզիումը արձագանքում է ածխաթթու գազև սիլիցիումի օքսիդ:

2Mg + CO2 = C + 2MgO

SiO2+2Mg=Si+2MgO

12. Ալկալիական մետաղները (բացառությամբ լիթիումի) թթվածնի հետ առաջացնում են պերօքսիդներ։

2Na + O 2 = Na 2 O 2

3. Անօրգանական միացությունների դասակարգում

Պարզ նյութեր - նյութեր, որոնց մոլեկուլները բաղկացած են նույն տեսակի ատոմներից (նույն տարրի ատոմներից): IN քիմիական ռեակցիաներչի կարող քայքայվել՝ առաջացնելով այլ նյութեր։

Բարդ նյութեր (կամ քիմիական միացություններ) – նյութեր, որոնց մոլեկուլները բաղկացած են տարբեր տեսակի ատոմներից (տարբեր քիմիական տարրերի ատոմներ). Քիմիական ռեակցիաներում դրանք քայքայվում են՝ առաջացնելով մի քանի այլ նյութեր։

Պարզ նյութերը բաժանվում են երկու մեծ խմբի՝ մետաղներ և ոչ մետաղներ։

Մետաղներ – բնորոշ մետաղական հատկություններով տարրերի խումբ՝ պինդ մարմինները (բացառությամբ սնդիկի) ունեն մետաղական փայլ, ջերմության և էլեկտրականության լավ հաղորդիչներ են, դյուրահեղ (երկաթ (Fe), պղինձ (Cu), ալյումին (Al), սնդիկ ( Hg), ոսկի (Au), արծաթ (Ag) և այլն):

Ոչ մետաղներ – տարրերի խումբ՝ պինդ, հեղուկ (բրոմ) և գազային նյութեր, որոնք չունեն մետաղական փայլ, մեկուսիչներ են, փխրուն։

Իսկ բարդ նյութերն իրենց հերթին բաժանվում են չորս խմբի կամ դասերի՝ օքսիդներ, հիմքեր, թթուներ և աղեր։

Օքսիդներ - դրանք բարդ նյութեր են, որոնց մոլեկուլները ներառում են թթվածնի ատոմներ և այլ նյութեր:

Պատճառները - դրանք բարդ նյութեր են, որոնցում մետաղի ատոմները կապված են մեկ կամ մի քանի հիդրօքսիլ խմբերի հետ:

Էլեկտրոլիտային տարանջատման տեսության տեսակետից հիմքերը բարդ նյութեր են, որոնց տարանջատումից ջրային լուծույթում առաջանում են մետաղական կատիոններ (կամ NH4+) և հիդրօքսիդ անիոններ OH-։

Թթուներ - դրանք բարդ նյութեր են, որոնց մոլեկուլները ներառում են ջրածնի ատոմներ, որոնք կարող են փոխարինվել կամ փոխանակվել մետաղի ատոմներով:

Աղեր - դրանք բարդ նյութեր են, որոնց մոլեկուլները բաղկացած են մետաղի ատոմներից և թթվային մնացորդներից: Աղը թթվի ջրածնի ատոմների մասնակի կամ ամբողջական փոխարինման արդյունքն է մետաղով։

Մետաղների ատոմների կառուցվածքը որոշում է ոչ միայն պարզ նյութերի՝ մետաղների բնորոշ ֆիզիկական հատկությունները, այլև դրանց ընդհանուր քիմիական հատկությունները։

Չնայած մեծ բազմազանությանը, մետաղների բոլոր քիմիական ռեակցիաները ռեդոքս են և կարող են լինել միայն երկու տեսակի՝ համակցված և փոխարինող: Մետաղներն ունակ են քիմիական ռեակցիաների ժամանակ էլեկտրոններ նվիրաբերել, այսինքն՝ լինել վերականգնող նյութեր և առաջացած միացություններում ցուցաբերել միայն դրական օքսիդացման վիճակ։

IN ընդհանուր տեսարանսա կարող է արտահայտվել գծապատկերով.
Me 0 – ne → Me +n,
որտեղ Me-ը մետաղ է՝ պարզ նյութ, իսկ Me 0+n-ը մետաղ է՝ քիմիական տարր միացության մեջ։

Մետաղներն ի վիճակի են իրենց վալենտային էլեկտրոնները նվիրաբերել ոչ մետաղների ատոմներին, ջրածնի իոններին և այլ մետաղների իոններին և, հետևաբար, արձագանքելու են ոչ մետաղների՝ պարզ նյութերի, ջրի, թթուների, աղերի հետ: Այնուամենայնիվ, մետաղների կրճատման ունակությունը տարբերվում է: Մետաղների ռեակցիայի արտադրանքի կազմը տարբեր նյութերկախված է նյութերի օքսիդացման ունակությունից և այն պայմաններից, որոնցում տեղի է ունենում ռեակցիան:

Բարձր ջերմաստիճաններում մետաղների մեծ մասն այրվում է թթվածնի մեջ.

2Mg + O2 = 2MgO

Միայն ոսկին, արծաթը, պլատինը և որոշ այլ մետաղներ չեն օքսիդանում այս պայմաններում։

Շատ մետաղներ արձագանքում են հալոգենների հետ առանց տաքացման: Օրինակ, ալյումինի փոշին, երբ խառնվում է բրոմի հետ, բռնկվում է.

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

Երբ մետաղները փոխազդում են ջրի հետ, որոշ դեպքերում առաջանում են հիդրօքսիդներ։ Նորմալ պայմաններում ալկալիական մետաղները, ինչպես նաև կալցիումը, ստրոնցիումը և բարիումը շատ ակտիվ փոխազդում են ջրի հետ։ Այս ռեակցիայի ընդհանուր սխեման հետևյալն է.

Me + HOH → Me(OH) n + H 2

Մյուս մետաղները տաքացնելիս արձագանքում են ջրի հետ՝ մագնեզիումը, երբ այն եռում է, երկաթը ջրային գոլորշու մեջ, երբ այն կարմիր է եռում: Այդ դեպքերում ստացվում են մետաղական օքսիդներ։

Եթե ​​մետաղը փոխազդում է թթվի հետ, ապա դա ստացված աղի մի մասն է: Երբ մետաղը փոխազդում է թթվային լուծույթների հետ, այն կարող է օքսիդացվել լուծույթում առկա ջրածնի իոններով: Համառոտ իոնային հավասարումԸնդհանուր առմամբ, այն կարելի է գրել հետևյալ կերպ.

Me + nH + → Me n + + H 2

Թթվածին պարունակող թթուների անիոնները, ինչպիսիք են խտացված ծծմբայինն ու ազոտը, ավելի ուժեղ օքսիդացնող հատկություն ունեն, քան ջրածնի իոնները։ Ուստի այն մետաղները, որոնք ի վիճակի չեն օքսիդանալ ջրածնի իոններով, օրինակ՝ պղինձը և արծաթը, արձագանքում են այդ թթուներին։

Երբ մետաղները փոխազդում են աղերի հետ, տեղի է ունենում փոխարինման ռեակցիա՝ փոխարինող, ավելի ակտիվ մետաղի ատոմներից էլեկտրոնները անցնում են փոխարինող, պակաս ակտիվ մետաղի իոններին։ Այնուհետեւ ցանցը մետաղը փոխարինում է մետաղով աղերի մեջ: Այս ռեակցիաները շրջելի չեն. եթե A մետաղը տեղահանում է B մետաղը աղի լուծույթից, ապա B մետաղը չի տեղափոխի A մետաղը աղի լուծույթից:

Քիմիական ակտիվության նվազման կարգով, որը դրսևորվում է մետաղների միմյանցից իրենց աղերի ջրային լուծույթներից տեղափոխելու ռեակցիաներում, մետաղները գտնվում են մետաղների լարումների (ակտիվությունների) էլեկտրաքիմիական շարքում.

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

Այս շարքում ձախ կողմում գտնվող մետաղներն ավելի ակտիվ են և ունակ են աղի լուծույթներից հեռացնել հետևյալ մետաղները.

Ջրածինը մտնում է մետաղների լարման էլեկտրաքիմիական շարքում՝ որպես միակ ոչ մետաղը, որը մետաղների հետ ունի ընդհանուր հատկություն՝ դրական լիցքավորված իոններ առաջացնել։ Հետևաբար, ջրածինը փոխարինում է որոշ մետաղների դրանց աղերում և ինքնին կարող է փոխարինվել թթուների բազմաթիվ մետաղներով, օրինակ.

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

Էլեկտրաքիմիական լարման շարքում ջրածնից առաջ առաջացած մետաղները այն տեղահանում են բազմաթիվ թթուների լուծույթներից (հիդրոքլորային, ծծմբային և այլն), բայց բոլոր նրանց հետևողները, օրինակ՝ պղինձը, չեն տեղահանում այն։

կայքէջը, նյութը ամբողջությամբ կամ մասնակի պատճենելիս անհրաժեշտ է հղում սկզբնաղբյուրին:

Առաջին նյութը, որը մարդիկ սովորեցին օգտագործել իրենց կարիքների համար, քարն էր: Սակայն ավելի ուշ, երբ մարդն իմացավ մետաղների հատկությունների մասին, քարը շատ հետ գնաց։ Հենց այս նյութերն ու դրանց համաձուլվածքներն են դարձել մարդկանց ձեռքում ամենակարևոր և գլխավոր նյութը։ Դրանցից պատրաստվել են կենցաղային իրեր, գործիքներ, կառուցվել են տարածքներ։ Հետևաբար, այս հոդվածում մենք կանդրադառնանք, թե ինչ են մետաղները, ընդհանուր բնութագրերը, որոնց հատկություններն ու կիրառությունն այնքան արդիական են մինչ օրս։ Չէ՞ որ բառացիորեն քարի դարից անմիջապես հետո հաջորդեց մետաղների մի ամբողջ գալակտիկա՝ պղինձ, բրոնզ և երկաթ:

Մետաղներ՝ ընդհանուր բնութագրեր

Ի՞նչն է միավորում այս պարզ նյութերի բոլոր ներկայացուցիչներին: Իհարկե, սա նրանց բյուրեղային ցանցի կառուցվածքն է, քիմիական կապերի տեսակներն ու ատոմի էլեկտրոնային կառուցվածքի առանձնահատկությունները։ Ի վերջո, այստեղից են բնորոշ ֆիզիկական հատկությունները, որոնք ընկած են մարդկանց կողմից այդ նյութերի օգտագործման հիմքում:

Նախ դիտարկենք մետաղները որպես քիմիական տարրերպարբերական համակարգ. Դրանում դրանք գտնվում են բավականին ազատորեն՝ զբաղեցնելով այսօր հայտնի 115 բջիջներից 95-ը, ընդհանուր համակարգում դրանց տեղակայման մի քանի առանձնահատկություններ կան.

• Նրանք կազմում են I և II, ինչպես նաև III խմբերի հիմնական ենթախմբերը՝ սկսած ալյումինից։
• Բոլոր կողմնակի ենթախմբերը բաղկացած են միայն մետաղներից:
• Դրանք գտնվում են բորից մինչև աստատին սովորական անկյունագծից ցածր:

Նման տվյալների հիման վրա հեշտ է տեսնել, որ ոչ մետաղները հավաքվում են համակարգի վերին աջ մասում, իսկ մնացած տարածքը պատկանում է այն տարրերին, որոնք մենք դիտարկում ենք։

Նրանք բոլորն ունեն ատոմի էլեկտրոնային կառուցվածքի մի քանի առանձնահատկություններ.

Մետաղների և ոչ մետաղների ընդհանուր բնութագրերը հնարավորություն են տալիս բացահայտել դրանց կառուցվածքի նախշերը։ Այսպիսով, առաջինի բյուրեղյա վանդակը մետաղական է և հատուկ: Դրա հանգույցները պարունակում են մի քանի տեսակի մասնիկներ.

• իոններ;
• ատոմներ;
• էլեկտրոններ։

Ներսում կուտակվում է ընդհանուր ամպ, որը կոչվում է էլեկտրոնային գազ, որը բացատրում է այս նյութերի բոլոր ֆիզիկական հատկությունները: Տիպ քիմիական կապմետաղներում նրանց հետ նույն անվանումը։

Ֆիզիկական հատկություններ

Կան մի շարք պարամետրեր, որոնք միավորում են բոլոր մետաղները: Նրանց ընդհանուր բնութագրերը ֆիզիկական հատկություններնման է.

Թվարկված պարամետրերը մետաղների ընդհանուր բնութագրերն են, այսինքն՝ այն ամենը, ինչ դրանք միավորում է մեկ մեծ ընտանիքի մեջ։ Այնուամենայնիվ, պետք է հասկանալ, որ յուրաքանչյուր կանոնից կան բացառություններ: Ավելին, այս տեսակի տարրերը չափազանց շատ են: Հետևաբար, հենց ընտանիքի ներսում կան նաև բաժանումներ տարբեր խմբեր, որը մենք կքննարկենք ստորև և որի համար կնշենք բնորոշ հատկանիշներ:

Քիմիական հատկություններ

Քիմիայի գիտության տեսանկյունից բոլոր մետաղները վերականգնող նյութեր են։ Ավելին, շատ ուժեղ: Որքան քիչ էլեկտրոններ արտաքին մակարդակում և որքան մեծ է ատոմային շառավիղը, այնքան ավելի ուժեղ է մետաղը ըստ այս պարամետրի:

Արդյունքում մետաղները կարող են արձագանքել.

Դա պարզապես ընդհանուր վերանայումքիմիական հատկություններ. Ի վերջո, տարրերի յուրաքանչյուր խմբի համար դրանք զուտ անհատական ​​են:

Հողալկալիական մետաղներ

Հողալկալիական մետաղների ընդհանուր բնութագրերը հետևյալն են.

Այսպիսով, հողալկալիական մետաղները s-ընտանիքի ընդհանուր տարրերն են, որոնք ցուցադրում են բարձր քիմիական ակտիվություն և ուժեղ վերականգնող նյութեր և կարևոր մասնակիցներ են մարմնի կենսաբանական գործընթացներում:

Ալկալիական մետաղներ

Ընդհանուր բնութագրերը սկսվում են նրանց անունով: Նրանք ստացել են այն ջրում լուծվելու ունակության համար՝ առաջացնելով ալկալիներ՝ կաուստիկ հիդրօքսիդներ։ Ջրի հետ ռեակցիաները շատ բուռն են, երբեմն՝ բորբոքումով։ Այս նյութերը բնության մեջ ազատ ձևով չեն հանդիպում, քանի որ դրանց քիմիական ակտիվությունը չափազանց բարձր է։ Նրանք արձագանքում են օդի, ջրի գոլորշու, ոչ մետաղների, թթուների, օքսիդների և աղերի, այսինքն՝ գրեթե ամեն ինչի հետ։

Դա բացատրվում է դրանց էլեկտրոնային կառուցվածքով։ Արտաքին մակարդակում կա միայն մեկ էլեկտրոն, որից հեշտությամբ հրաժարվում են։ Սրանք ամենաուժեղ վերականգնող նյութերն են, այդ իսկ պատճառով բավական շատ բան է պահանջվել դրանց մաքուր տեսքով ստանալու համար: երկար ժամանակով. Սա առաջին անգամ արվել է Համֆրի Դեյվիի կողմից արդեն 18-րդ դարում նատրիումի հիդրօքսիդի էլեկտրոլիզով: Այժմ այս խմբի բոլոր ներկայացուցիչները ականապատված են այս մեթոդով:

Ալկալիական մետաղների ընդհանուր բնութագիրն այն է, որ դրանք կազմում են առաջին խումբը՝ պարբերական համակարգի հիմնական ենթախումբը։ Բոլոր նրանց - կարևոր տարրեր, ձևավորելով շատ արժեքավոր բնական միացություններօգտագործված մարդկանց կողմից:

d- և f-ընտանիքների մետաղների ընդհանուր բնութագրերը

Տարրերի այս խումբը ներառում է բոլոր նրանք, որոնց օքսիդացման վիճակները կարող են տարբեր լինել։ Սա նշանակում է, որ, կախված պայմաններից, մետաղը կարող է հանդես գալ և՛ որպես օքսիդացնող, և՛ որպես վերականգնող նյութ: Նման տարրերը արձագանքելու մեծ ունակություն ունեն։ Դրանց թվում են մեծ քանակությամբ ամֆոտերային նյութեր։

Այս բոլոր ատոմների ընդհանուր անվանումն է անցումային տարրեր։ Նրանք ստացել են այն, քանի որ իրենց հատկությունների առումով նրանք իսկապես կանգնած են մեջտեղում՝ s-ընտանիքի բնորոշ մետաղների և p-ընտանիքի ոչ մետաղների միջև։

Անցումային մետաղների ընդհանուր բնութագրերը ենթադրում են դրանց նմանատիպ հատկությունների նշանակում: Դրանք հետևյալն են.

• մեծ թվով էլեկտրոններ արտաքին մակարդակում;
• մեծ ատոմային շառավիղ;
• մի քանի օքսիդացման վիճակներ (+3-ից +7);
• գտնվում են d- կամ f-ենթամակարդակում;
• ձևավորել համակարգի 4-6 մեծ ժամանակահատվածներ:

Որպես պարզ նյութեր՝ այս խմբի մետաղները շատ ամուր են, ճկուն և ճկուն, հետևաբար ունեն արդյունաբերական մեծ նշանակություն։

Պարբերական աղյուսակի կողմնակի ենթախմբերը

Կողային ենթախմբերի մետաղների ընդհանուր բնութագրերը լիովին համընկնում են անցումային մետաղների բնութագրերի հետ: Եվ դա զարմանալի չէ, քանի որ, ըստ էության, դրանք ճիշտ նույն բանն են։ Պարզապես համակարգի կողմնակի ենթախմբերը ձևավորվում են հենց d- և f-ընտանիքների, այսինքն՝ անցումային մետաղների ներկայացուցիչների կողմից: Հետեւաբար, կարելի է ասել, որ այս հասկացությունները հոմանիշներ են։

Դրանցից ամենաակտիվն ու կարևորը սկանդիումից մինչև ցինկ 10 ներկայացուցիչների առաջին շարքն է։ Դրանք բոլորն ունեն կարևոր արդյունաբերական նշանակություն և հաճախ օգտագործվում են մարդկանց կողմից, հատկապես ձուլման համար։

համաձուլվածքներ

Մետաղների և համաձուլվածքների ընդհանուր բնութագրերը հնարավորություն են տալիս հասկանալ, թե որտեղ և ինչպես կարելի է օգտագործել այդ նյութերը։ Նման միացությունները վերջին տասնամյակների ընթացքում մեծ վերափոխումների են ենթարկվել, քանի որ նոր հավելումներ են հայտնաբերվում և սինթեզվում դրանց որակը բարելավելու համար:

Այսօրվա ամենահայտնի համաձուլվածքներն են.

• փողային;
• duralumin;
• չուգուն;
• պողպատ;
• բրոնզ;
• կհաղթի;
• նիկրոմ և այլն:

Ի՞նչ է համաձուլվածքը: Սա մետաղների խառնուրդ է, որը ստացվում է վերջիններիս հատուկ վառարանի սարքերում հալեցնելով։ Դա արվում է, որպեսզի ստացվի այնպիսի արտադրանք, որն իր հատկություններով գերազանցում է այն կազմող մաքուր նյութերին:

Մետաղների և ոչ մետաղների հատկությունների համեմատություն

Եթե ​​խոսենք այն մասին ընդհանուր հատկություններ, ապա մետաղների և ոչ մետաղների բնութագրերը կտարբերվեն մեկ շատ կարևոր կետով. վերջիններիս համար անհնար է տարբերակել նմանատիպ հատկանիշներ, քանի որ դրանք շատ տարբեր են իրենց դրսևորված հատկություններով, ինչպես ֆիզիկական, այնպես էլ քիմիական:

Հետեւաբար, ոչ մետաղների համար նմանատիպ բնութագիր ստեղծելն անհնար է։ Դուք կարող եք միայն առանձին դիտարկել յուրաքանչյուր խմբի ներկայացուցիչներին և նկարագրել նրանց հատկությունները:

Աշխատանքի նպատակը.գործնականում ծանոթանալ տարբեր գործունեության մետաղների և դրանց միացությունների բնորոշ քիմիական հատկություններին. ուսումնասիրել ամֆոտերային հատկություն ունեցող մետաղների առանձնահատկությունները. Redox ռեակցիաները հավասարեցվում են էլեկտրոն-իոնային հավասարակշռության մեթոդով:

Տեսական մաս

Մետաղների ֆիզիկական հատկությունները. Նորմալ պայմաններում բոլոր մետաղները, բացի սնդիկից, պինդ նյութեր են, որոնք կտրուկ տարբերվում են կարծրության աստիճանով։ Մետաղները, լինելով առաջին տեսակի հաղորդիչներ, ունեն բարձր էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակություն։ Այս հատկությունները կապված են բյուրեղային ցանցի կառուցվածքի հետ, որի հանգույցներում կան մետաղական իոններ, որոնց միջև շարժվում են ազատ էլեկտրոններ։ Էլեկտրականության և ջերմության փոխանցումը տեղի է ունենում այս էլեկտրոնների շարժման շնորհիվ:

Մետաղների քիմիական հատկությունները . Բոլոր մետաղները վերականգնող նյութեր են, այսինքն. Քիմիական ռեակցիաների ժամանակ նրանք կորցնում են էլեկտրոններ և դառնում դրական լիցքավորված իոններ։ Արդյունքում, մետաղների մեծ մասը փոխազդում է բնորոշ օքսիդացնող նյութերի հետ, ինչպիսին է թթվածինը, առաջացնելով օքսիդներ, որոնք շատ դեպքերում ծածկում են մետաղների մակերեսը խիտ շերտով։

Mg° +O 2 °=2 մգ +2 Օ- 2

Mg-2=Mg +2

ՄԱՍԻՆ 2 +4 =2Օ -2

Մետաղների նվազեցնող ակտիվությունը լուծույթներում կախված է մետաղի դիրքից լարման շարքում կամ մետաղի էլեկտրոդային ներուժի արժեքից (աղյուսակ): է. Բոլոր մետաղները կարելի է բաժանել 3 խումբ :

Ակտիվ մետաղներ – սթրեսային շարքի սկզբից (այսինքն՝ Li-ից) մինչև Mg;

Միջանկյալ ակտիվության մետաղներ Mg-ից մինչև H;

Ցածր ակտիվ մետաղներ – H-ից մինչև լարման շարքի վերջ (մինչև Au):

1-ին խմբի մետաղները փոխազդում են ջրի հետ (սա ներառում է հիմնականում ալկալային և հողալկալիական մետաղներ); Ռեակցիայի արտադրանքները համապատասխան մետաղների և ջրածնի հիդրօքսիդներն են, օրինակ.

2К°+2Н 2 O=2KOH+H 2 ՄԱՍԻՆ

K°-=Կ + | 2

2Հ + +2 =Հ 2 0 | 1

Մետաղների փոխազդեցությունը թթուների հետ

Բոլոր թթվածնազուրկ թթուները (հիդրոքլորային HCl, հիդրոբրոմի HBr և այլն), ինչպես նաև թթվածին պարունակող որոշ թթուներ (նոսր ծծմբաթթու H 2 SO 4, ֆոսֆորաթթու H 3 PO 4, քացախաթթու CH 3 COOH և այլն) արձագանքում են. 1-ին և 2-րդ խմբերի մետաղներով, որոնք կանգնած են մինչև ջրածնի լարման շարքում: Այս դեպքում ձևավորվում է համապատասխան աղ և ազատվում է ջրածինը.

Zn+ Հ 2 ԱՅՍՊԵՍ 4 = ZnSO 4 + Հ 2

Zn 0 -2 = Zn 2+ | 1

2Հ + +2 =Հ 2 ° | 1

Խտացված ծծմբաթթուն օքսիդացնում է 1, 2 և մասամբ 3 խմբերի մետաղները (մինչև Ag ներառյալ), մինչդեռ վերածվում է SO 2-ի՝ սուր հոտով անգույն գազ, ազատ ծծումբ, որը նստում է սպիտակ նստվածքի կամ ջրածնի ծծմբի H 2 S տեսքով։ - ձու փտած հոտով գազ Որքան ակտիվ է մետաղը, այնքան ծծումբը պակասում է, օրինակ.

| 1

| 8

Ցանկացած կոնցենտրացիայի ազոտական ​​թթուն օքսիդացնում է գրեթե բոլոր մետաղները, ինչի արդյունքում առաջանում է համապատասխան մետաղի նիտրատ, ջուր և վերականգնող արտադրանք N +5 (NO 2 - շագանակագույն գազ սուր հոտով, NO - անգույն գազ սուր հոտով, N. 2 O - գազ թմրամիջոցների հոտով, N 2-ը անհոտ գազ է, NH 4 NO 3-ը անգույն լուծույթ է): Որքան ակտիվ է մետաղը և որքան նոսրացած է թթուն, այնքան ազոտը պակասում է ազոտաթթվի մեջ:

Արձագանքեք ալկալիների հետ ամֆոտերիկ հիմնականում 2-րդ խմբին պատկանող մետաղներ (Zn, Be, Al, Sn, Pb և այլն): Ռեակցիան ընթանում է մետաղների միաձուլմամբ ալկալիների հետ.

Pb+2 NaOH= Նա 2 PbO 2 +Հ 2

Pb 0 -2 = Pb 2+ | 1

2Հ + +2 =Հ 2 ° | 1

կամ հետ շփվելիս ուժեղ լուծումալկալիներ:

Be + 2NaOH + 2H 2 ՄԱՍԻՆ = Նա 2 +Հ 2

Be°-2= Եղիր +2 | 1

Ամֆոտերային մետաղները ձևավորում են ամֆոտերային օքսիդներ և, համապատասխանաբար, ամֆոտերային հիդրօքսիդներ (արձագանքելով թթուների և ալկալիների հետ՝ առաջացնելով աղեր և ջուր), օրինակ.

կամ իոնային ձևով.

կամ իոնային ձևով.

Գործնական մաս

Փորձ թիվ 1.Մետաղների փոխազդեցությունը ջրի հետ .

Վերցրեք մի փոքր կտոր ալկալի կամ հողալկալիական մետաղ (նատրիում, կալիում, լիթիում, կալցիում), որը պահվում է կերոսինի տարայի մեջ, մանրակրկիտ չորացրեք ֆիլտր թղթով և ավելացրեք ջրով լցված ճենապակյա բաժակի մեջ։ Փորձի վերջում ավելացրեք մի քանի կաթիլ ֆենոլֆթալեին և որոշեք ստացված լուծույթի միջավայրը:

Երբ մագնեզիումը փոխազդում է ջրի հետ, ռեակցիայի խողովակը որոշ ժամանակ տաքացրեք սպիրտային լամպի վրա:

Փորձ թիվ 2.Մետաղների փոխազդեցությունը նոսր թթուների հետ .

Լցնել 20 - 25 կաթիլ 2N լուծույթ հիդրոքլորի, ծծմբի և ազոտական ​​թթուներ. Յուրաքանչյուր փորձանոթի մեջ գցեք մետաղները մետաղալարերի, կտորների կամ սափրվելու տեսքով: Դիտեք տեղի ունեցող երևույթները. Սպիրտային լամպի մեջ տաքացրեք փորձանոթները, որոնցում ոչինչ չի պատահում, մինչև ռեակցիան սկսվի: Զգուշորեն հոտոտեք ազոտաթթու պարունակող փորձանոթը, որպեսզի որոշեք արձակված գազը:

Փորձ թիվ 3.Մետաղների փոխազդեցությունը կենտրոնացված թթուների հետ .

Լցնել 20-25 կաթիլ խտացված ազոտային և ծծմբական թթուներ (զգույշ!) երկու փորձանոթների մեջ, իջեցնել մետաղը դրանց մեջ և դիտել, թե ինչ է տեղի ունենում: Անհրաժեշտության դեպքում փորձանոթները կարող են տաքացնել սպիրտային լամպի մեջ, նախքան ռեակցիան սկսելը: Ազատված գազերը որոշելու համար զգուշորեն հոտոտեք խողովակները:

Փորձ թիվ 4.Մետաղների փոխազդեցությունը ալկալիների հետ .

Լցնել 20-30 կաթիլ խտացված ալկալային լուծույթ (KOH կամ NaOH) փորձանոթի մեջ և ավելացնել մետաղը: Թեթևակի տաքացրեք փորձանոթը: Դիտեք, թե ինչ է կատարվում.

Փորձ№5. Անդորրագիր և հատկությունները մետաղական հիդրօքսիդներ.

Փորձանոթի մեջ լցնել համապատասխան մետաղի 15-20 կաթիլ աղ, ավելացնել ալկալի մինչև նստվածք առաջանա։ Նստվածքը բաժանեք երկու մասի։ Մի մասի վրա լցնել աղաթթվի լուծույթ, իսկ մյուսի վրա՝ ալկալային լուծույթ։ Նկատի ունեցեք դիտարկումները, գրեք հավասարումներ մոլեկուլային, լրիվ իոնային և կարճ իոնային ձևերով և եզրակացություններ արեք ստացված հիդրօքսիդի բնույթի մասին:

Աշխատանքի ձևավորում և եզրակացություններ

Գրե՛ք էլեկտրոն-իոն հավասարակշռության հավասարումներ ռեդոքս ռեակցիաների համար, գրե՛ք իոնափոխանակման ռեակցիաները մոլեկուլային և իոն-մոլեկուլային ձևերով:

Եզրակացություններում գրեք, թե ձեր ուսումնասիրած մետաղը որ գործունեության խմբին է պատկանում (1, 2 կամ 3), և ինչ հատկություններ ունի դրա հիդրօքսիդը` հիմնային, թե ամֆոտեր: Արդարացրեք ձեր եզրակացությունները:

Թիվ 11 լաբորատոր աշխատանք