Химические свойства металлов

Металлы – активные восстановители с положительной степенью окисления. Благодаря химическим свойствам металлы широко используются в промышленности, металлургии, медицине, строительстве.

Активность металлов

В реакциях атомы металлов отдают валентные электроны и окисляются. Чем больше энергетических уровней и меньше электронов имеет атом металла, тем легче ему отдавать электроны и вступать в реакции. Поэтому металлические свойства увеличиваются сверху вниз и справа налево в таблице Менделеева.

Изменение металлических свойств в таблице Менделеева

Рис. 1. Изменение металлических свойств в таблице Менделеева.

Активность простых веществ показана в электрохимическом ряду напряжений металлов. Слева от водорода находятся активные металлы (активность увеличивается к левому краю), справа – неактивные.

Наибольшую активность проявляют щелочные металлы, находящиеся в I группе периодической таблицы и стоящие левее водорода в электрохимическом ряду напряжений. Они вступают в реакцию со многими веществами уже при комнатной температуре. За ними идут щелочноземельные металлы, входящие во II группу. Они реагируют с большинством веществ при нагревании. Металлы, находящиеся в электрохимическом ряду от алюминия до водорода (средней активности) требуют дополнительных условий для вступления в реакции.

Электрохимический ряд напряжений металлов

Рис. 2. Электрохимический ряд напряжений металлов.

Некоторые металлы проявляют амфотерные свойства или двойственность. Металлы, их оксиды и гидроксиды реагируют с кислотами и основаниями. Большинство металлов реагирует только с некоторыми кислотами, замещая водород и образуя соль. Наиболее ярко выраженные двойственные свойства проявляют:

  • алюминий;
  • свинец;
  • цинк;
  • железо;
  • медь;
  • бериллий;
  • хром.

Каждый металл способен вытеснять стоящий правее него в электрохимическом ряду другой металл из солей. Металлы, находящиеся слева от водорода, вытесняют его из разбавленных кислот.

Свойства

Особенности взаимодействия металлов с разными веществами представлены в таблице химических свойств металлов.

Реакция

Особенности

Уравнение

С кислородом

Большинство металлов образует оксидные плёнки. Щелочные металлы самовоспламеняются в присутствии кислорода. При этом натрий образует пероксид (Na2O2), остальные металлы I группы – надпероксиды (RO2). При нагревании щелочноземельные металлы самовоспламеняются, металлы средней активности – окисляются. Во взаимодействие с кислородом не вступают золото и платина

– 4Li + O2 → 2Li2O;

– 2Na + O2 → Na2O2;

– K + O2 → KO2;

– 4Al + 3O2 → 2Al2O3;

– 2Cu + O2 → 2CuO

С водородом

При комнатной температуре реагируют щелочные, при нагревании – щелочноземельные. Бериллий не вступает в реакцию. Магнию дополнительно необходимо высокое давление

– Sr + H2 → SrH2;

– 2Na + H2 → 2NaH;

– Mg + H2 → MgH2

С азотом

Только активные металлы. Литий вступает в реакцию при комнатной температуре. Остальные металлы – при нагревании

– 6Li + N2 → 2Li3N;

– 3Ca + N2 → Ca3N2

С углеродом

Литий и натрий, остальные – при нагревании

– 4Al + 3C → Al3C4;

– 2Li+2C → Li2C2

С серой

Не взаимодействуют золото и платина

– 2K + S → K2S;

– Fe + S → FeS;

– Zn + S → ZnS

С фосфором

При нагревании

3Ca + 2P → Ca3P2

С галогенами

Не реагируют только малоактивные металлы, медь – при нагревании

Cu + Cl2 → CuCl2

С водой

Щелочные и некоторые щелочноземельные металлы. При нагревании, в условиях кислой или щелочной среды реагируют металлы средней активности

– 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑;

– Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2;

– Pb + H2O → PbO + H2

С кислотами

Металлы слева от водорода. Медь растворяется в концентрированных кислотах

– Zn + 2HCl → ZnCl2 + 2H2↑;

– Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑;

– Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2↑ +2H2O

Со щелочами

Только амфотерные металлы

2Al + 2KOH + 6H2O → 2K[Al(OH)4] + 3H2

С солями

Активные замещают менее активные металлы

3Na + AlCl3 → 3NaCl + Al

Металлы взаимодействуют между собой и образуют интерметаллические соединения – 3Cu + Au → Cu3Au, 2Na + Sb → Na2Sb.

Применение

Общие химические свойства металлов используются для создания сплавов, моющих средств, применяются в каталитических реакциях. Металлы присутствуют в аккумуляторах, электронике, в несущих конструкциях.

Основные отрасли применения указаны в таблице.

Отрасль

Производство

Металлы

Химическая промышленность

Катализаторы, соли, щёлочи

Pt, Fe, Ni, K

Пищевая промышленность

Поваренная соль (NaCl), сода (Na2CO3, NaHCO3)

Na, Ca, Ag

Металлургия

Сплавы, покрытия, детали разной формы, проволока, облицовка, строительные материалы и инструменты

Fe, Cr, Ni, W, Mo

Приборостроение

Микросхемы, фотоэлементы, датчики

Cs, Co, Ni, Cu

Ювелирная промышленность

Украшения

Au, Pt, Ag

Медицина

Протезы

Ti, Ni, Au

Висмут

Рис. 3. Висмут.

Что мы узнали?

Из урока 9 класса химии узнали об основных химических свойствах металлов. Возможность взаимодействовать с простыми и сложными веществами определяет активность металлов. Чем активнее металл, тем легче он вступает в реакцию при обычных условиях. Активные металлы реагируют с галогенами, неметаллами, водой, кислотами, солями. Амфотерные металлы взаимодействуют со щелочами. Малоактивные металлы не реагируют с водой, галогенами, большинством неметаллов. Кратко рассмотрели отрасли применения. Металлы используются в медицине, промышленности, металлургии, электронике.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.4. Всего получено оценок: 358.

Предметы