МЕТАЛЛЫ
ОБЩИЕ СВОЙСТВА
Положение металлов в периодической таблице
Если в периодической таблице элементов Д.И.Менделеева провести диагональ от бериллия к астату, то слева внизу по диагонали будут находиться элементы-металлы (к ним же относятся элементы побочных подгрупп), а справа вверху √ элементы-неметаллы. Элементы, расположенные вблизи диагонали (Be, Al, Ti, Ge, Nb, Sb и др.), обладают двойственным характером.
К элементам - металлам относятся s - элементы I и II групп, все d- и f - элементы, а также p- элементы главных подгрупп: III (кроме бора), IV (Ge, Sn, Pb), V (Sb,Bi) и VI (Po). Наиболее типичные элементы √ металлы расположены в начале периодов (начиная со второго).
Общие свойства металлов
Виды кристаллических решеток
|
|
|
|
|
атомная |
ионная |
металлическая |
Кристаллические решетки металлического типа содержат в узлах положительно заряженные ионы и нейтральные атомы; между ними передвигаются относительно свободные электроны.
Общие физические свойства
Объясняются особым строением кристаллической решетки - наличием свободных электронов ("электронного газа").
1) Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В ряду √√Au,Ag,Cu,Sn,Pb,Zn,Fe╝ уменьшается.
2) Блеск, обычно серый цвет и непрозрачность. Это связано со взаимодействием свободных электронов с падающими на металл квантами света.
3) Электропроводность.
Объясняется направленным движением свободных электронов от отрицательного полюса к положительному под влиянием небольшой разности потенциалов. В ряду═ √√Ag,Cu,Al,Fe╝ уменьшается.
При нагревании электропроводность уменьшается, т.к. с повышением температуры усиливаются колебания атомов и ионов в узлах кристаллической решетки, что затрудняет направленное движение "электронного газа".
4) Теплопроводность. Закономерность та же. Обусловлена высокой подвижностью свободных электронов и колебательным движением атомов, благодаря чему происходит быстрое выравнивание температуры по массе металла. Наибольшая теплопроводность - у висмута и ртути.
5) Твердость. Самый твердый √ хром (режет стекло); самые мягкие √ щелочные металлы √ калий, натрий, рубидий и цезий √ режутся ножом.
6) Плотность. Она тем меньше, чем меньше атомная масса металла и чем больше радиус его атома (самый легкий - литий (r=0,53 г/см3); самый тяжелый √ осмий (r=22,6 г/см3).
Металлы, имеющие r < 5 г/см3 считаются "легкими металлами".
7) Температуры плавления и кипения. Самый легкоплавкий металл √ ртуть (т.пл. = -39╟C), самый тугоплавкий металл √ вольфрам (t╟пл. = 3390╟C).
Металлы с t╟пл. выше 1000╟C считаются тугоплавкими, ниже √ низкоплавкими.
Общие химические свойства металлов
Сильные восстановители: Me0 √ nē ╝ Men+
I. Реакции с неметаллами
1) С кислородом:
2Mg0 + O2 ╝ 2Mg+2 O
2) С серой:
Hg0 + S ╝ Hg+2 S
3) С галогенами:
Ni + Cl2═ √t╟╝═ Ni+2Cl2
═══════════════ ═════════════════════════
4) С азотом:
3Ca0 + N2═ √t╟╝═ Ca3+2N2
═══════════════════════════════════════════════════════════ ════
5) С фосфором:
3Ca0 + 2P═ √t╟╝═ Ca3P2
═══════════════════════════════════════════════ ═════
6) С водородом (реагируют только щелочные и щелочноземельные металлы):
2Li0 + H2 ╝ 2Li+1H
Ca0 + H2 ╝ Ca+2H2
II. Реакции с кислотами
1) Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений до H восстанавливают кислоты-неокислители до водорода:
Mg0 + 2HCl ╝═ Mg+2Cl2 + H20╜
(Mg0 + 2H+ ╝ Mg2++ H20╜)
2Al0+ 6HCl ╝ 2AlCl3 + 3H20╜
(2Al0 + 6H+ ╝ 2Al3+ + 3H20╜)
6Na0 + 2H3PO4 ╝ 2Na3+1PO4 + 3H2╜
(6Na0 + 6H+ ╝═ 6Na+ + 3H20╜)
Восстановление металлами кислот-окислителей смотри в разделах: "окислительно-восстановительные реакции", "серная кислота", "азотная кислота".
═
III. Взаимодействие с водой
1) Активные (щелочные и щелочноземельные металлы) образуют растворимое основание и водород:
2Na0 + 2H2O ╝ 2Na+1OH + H20╜
(2Na0 + 2H2O ╝ 2Na1+ + 2OH1- + H20╜)
Ca0 + 2H2O ╝ Ca+2(OH)2 + H20╜
(Ca0 + 2H2O ╝ Ca2+ + 2OH1- + H20╜)
2) Металлы средней активности окисляются водой при нагревании до оксида:
Zn0 + H2O═ √t╟╝═ Zn+2O + H02╜
3) Неактивные (Au, Ag, Pt) - не реагируют.
4) Вытеснение более активными металлами менее активных металлов из растворов их солей:
Cu0 + Hg+2Cl2 ╝ Hg0 + Cu+2Cl2
(Cu0 + Hg2+ ╝═ Cu2+ + Hg0)
Fe0 + Cu+2SO4 ╝ Cu0 + Fe+2SO4
(Fe0 + Cu2+ ╝ Cu0 + Fe2+)