Атомы металлов отдают или принимают электроны чем отдают

   Немного углубимся в этот раз в химию: рассмотрим строение атома, расположение электронов, принципы взаимодействия элементов между собой.

   Химический элемент – это атомы с одинаковым зарядом ядра. Т.е. каждый химический элемент в таблице Менделеева отличается от предыдущего и последующего своим количеством протонов в ядре.

 Если коротко, то атом состоит из электронной оболочки и ядра в центре. Электронную оболочку можно разделить на некоторые части – это энергетические уровни и орбитали.

  Энергетический уровень – это слой, где обитают электроны с примерно одинаковыми значениями энергии.

   Орбиталь – это место примерного нахождения электрона. Орбитали формируют энергетические уровни.

Атомы металлов отдают или принимают электроны чем отдают

         Количество вышеописанных вещей зависит от количества электронов, чем их больше, тем больше уровней и орбиталей. Количество энергетических уровней зависит от номера периода. А каждый уровень может вместить в себя строго определённое количество электронов.

Высчитывается число по следующей формуле – 2n2. 1 уровень (n=1) включает в себя 2 электрона, 1 энергетический уровень и одну орбиталь. 2 уровень – (n=2) это 8 электронов, 2 энергетических уровня и 4 орбитали.

Такое количество орбиталей объясняется тем, что на каждой может летать не больше двух электронов.

Атомы металлов отдают или принимают электроны чем отдают

   Общий принцип расположения всех электронов такой: «В атоме каждый электрон располагается так, чтобы его энергия была минимальной (что отвечает наибольшей связи его с ядром)».

  Количество электронов на внешнем энергетическом уровне показывает номер группы.

Атомы металлов отдают или принимают электроны чем отдают

         Очень интересная статья про строение атома, размеры частиц, историю открытия:
https://geektimes.ru/post/295043/

   Из-за принципа минимума энергии все атомы стараются сделать так, чтобы на внешнем энергетическом уровне было 8 электронов. Поэтому можем разделить все имеющиеся химические элементы на несколько типов.

Одним легче «отдать» электроны, а другим принять, чтобы получить на внешнем уровне восемь. Те химические элементы, что отдают, называются Металлы. Принимающие – Неметаллы.

Есть особое подразделение неопределившихся, которые выступают за одних или за других – амфотерные металлы.

    Теперь поговорим про взаимодействие элементов меж собой.

Атомы металлов отдают или принимают электроны чем отдают

  Как же соединяются неметаллы между собой, если каждый хочет себе забрать электроны у других элементов?

  При взаимодействии атомов неметаллов образуется ковалентная связь – когда формируется общая электронная пара. При этой связи элементы заключают некий общий договор, их неспаренные (свободные электроны на внешнем уровне) электроны перемещаются на место объединения и принадлежат как одному атому, так и другому.

    Общие электроны могут быть оставаться посередине, на одинаковом отдалении от ядер. Такая связь называется неполярной и образуется при взаимодействии двух одинаковых элементов неметаллов.

     Если пара переходит ближе к кому-либо ядру, то связь называют ковалентной полярной. Она возникает при взаимодействии разных элементов неметаллов. Полярность зависит от элетроотрицательности химических элементов.

Атомы металлов отдают или принимают электроны чем отдают

  Электроотрицательность – это способность оттягивать к себе электронные пары. Она зависит от расстояния между ядром и неспаренными электронами, чем меньше радиус атома и больше свободных электронов, тем сильнее тем выше ЭО.

Атомы металлов отдают или принимают электроны чем отдают

Очень хорошие статьи на этом сайте:

Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов

http://www.hemi.nsu.ru/text134.htm

  Ионная связь – это взаимодействие ионов между собой, т.е. положительно и отрицательно заряженных атомов. Это связь между металлом и неметаллом.

  Металл отдаёт свой электрон и заряжается положительно, а неметалл принимается электрон и заряжается отрицательно. Разноимённые заряды притягиваются друг к другу.

  На самом деле, никаких плюсов и минусов нет. Мы придумали такие названия, исходя из свойств частиц, особенностей их взаимодействия.

Атомы металлов отдают или принимают электроны чем отдают
Атомы металлов отдают или принимают электроны чем отдают

Огромное спасибо за внимание!

Урок 10: Металлы и неметаллы

  • План урока:
  • Физические свойства металлов
  • Физические свойства неметаллов
  • Способы получения металлов
  • Химические свойства металлов
  • Способы получения неметаллов
  • Химические свойства неметаллов
  • Коррозия металла
  • Биологическая роль металлов и неметаллов
  • Применение металлов и неметаллов

Физические свойства металлов

Металлы – химические элементы, атомы которых в процессе реакции стремятся отдавать электроны. Они обладают металлической кристаллической решеткой и общими физическими свойствами. На данный момент известно более 87 металлов.

Атомы металлов отдают или принимают электроны чем отдают

Для металлов характерен ряд свойств:

  • твердость (кроме ртути, которая представляет собой жидкость);
  • металлический блеск;
  • проводимость электрического тока и тепла;
  • пластичность.

Металлы при ударах не разрушаются, а меняют форму. С этой особенностью связано то, что из них производят проволоку, металлические листы и др. Развитие бронзового и железного века связано с производством товаров из металлов.

Физические свойства неметаллов

Неметаллы – химические элементы, атомы которых стремятся принять чужие электроны. Для них характерны атомные и молекулярные кристаллические решетки. Для атомов неметаллов не характерны общие физические свойства. На данный момент существует 22 неметалла.

Атомы металлов отдают или принимают электроны чем отдают

Для неметаллов характерен ряд свойств:

  • хрупкость (неметаллы нельзя ковать);
  • отсутствие блеска;
  • непроводимость электрического тока и тепла.

Расположение металлов и неметаллов в периодической таблице Д.И. Менделеева

Определить, является простое вещество металлом или неметаллом, можно с помощью периодической таблицы Менделеева. Металлы располагаются ниже диагонали «водород-бор- кремний-мышьяк-теллур-астат», а неметаллы выше.

Атомы металлов отдают или принимают электроны чем отдают

Элементы, расположенные вблизи диагонали, обладают смешанными свойствами: проявляют как металлические, так и неметаллические свойства. Они называются полуметаллами.

Атомы металлов отдают или принимают электроны чем отдают

Полуметаллы имеют ковалентную кристаллическую решетку при наличии металлической проводимости (электропроводности). Валентных электронов у них либо недостаточно для образования полноценной ковалентной связи, либо они не удерживаются достаточно прочно из-за больших размеров атома. Поэтому связь в ковалентных кристаллах этих элементов имеет частично металлический характер.

Закономерности в таблице Д.И. Менделеева

Каждый атом состоит из протонов, нейтронов и электронов. Протоны и нейтроны находятся в ядре, который несет положительный заряд. Вокруг ядра движутся отрицательно заряженные электроны. Атомный номер указывает на количество протонов.

Чем больше заряд ядра, тем сильнее к нему притягиваются электроны. Т.о., атому сложнее отдавать электроны. Поэтому в периоде слева направо, с увеличением порядкового номера металлические свойства ослабевают, а неметаллические – усиливаются.

Неметаллы стремятся принять электроны от других атомов. Период в таблице указывает на количество электронных уровней. По мере увеличения числа орбиталей электроны отдаляются от ядра и атому сложнее удерживать электроны на последних уровнях. Т.о., в группе сверху вниз количество орбиталей возрастает, поэтому металлические свойства усиливаются, а неметаллические – уменьшаются.

Атомы металлов отдают или принимают электроны чем отдают

Способы получения металлов

  1. Большую часть металлов получают из оксидов при нагревании.
  2. Fe2O3 + 3 CO →2 Fe + 3 CO2
  3. MnO2 + 2 C → Mn + CO2
  4. Металлы, имеющие на внешнем уровне один-два электрона, получают с помощью электролиза расплавов.
  5. NaCl → Na+ + Cl-

Химические свойства металлов

Все металлы проявляют восстановительные свойства. Легкость в отдачи внешнего электрона применяется в фотоэлементах. Степень активности определяется рядом активности. У самых активных на внешнем уровне располагается по одному электрону.

Читайте также:  Чем сплавы лучше металлов

Атомы металлов отдают или принимают электроны чем отдают

  • Общие химические свойства металлов выражаются в реакциях со следующими соединениями.
  • 4 Li + O2→ 2 LiO2
  • 3 Mg + N2 → Mg3N2

Активные металлы реагируют с галогенами и кислородом. С азотом взаимодействуют только литий, кальций и магний. Большинство металлов при взаимодействии с кислородом образуют оксиды, а наиболее активные металлы – пероксиды (N2O2).

  1. 2 Ca + MnO2 → 2 CaO + Mn(нагревание)
  2. Mg + H2SO4(разб)→MgSO4 + H2
  3. Водород в кислотах вытесняют только те металлы, которые в ряду напряжений стоят до водорода.
  4. Fe + CuSO4→ Cu + FeSO4
  5. Cu + 2 AgNO3→ 2 Ag + Cu(NO3)2
  6. Более активные металлы вытесняют из соединений менее активные.
  • Химические свойства щелочных и щелочно-земельных металлов (реакции с водой)

2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2

Ca + 2 H2O →Ca(OH)2 + H2

Способы получения неметаллов

  • Неметаллы синтезируют из природных соединений с помощью электролиза.
  • 2 KCl → 2 K + Cl2
  • Также неметаллы получают в результате окислительно-восстановительных реакций.
  • SiO2 + 2 Mg → 2 MgO + Si

Химические свойства неметаллов

Неметаллы проявляют окислительные свойства. Самый активный неметалл – фтор. Он бурно реагирует со всеми веществами, а некоторые реакции сопровождаются горением и взрывом. В атмосфере фтора горят даже вода и платина. Фтор окисляет кислород и образует фторид кислорода OF2.

  1. Неметаллы вступают в реакции со следующими веществами.
  2. 3 F + 2 Al → 2 AlF3 (нагревание)
  3. S + Fe →FeS (нагревание)
  4. 2 F2 + C → CF2 (нагревание)
  5. S + O2→ SO2(нагревание)
  6. 4 F2 + CH4→CH3F + HF
  7. 3 O2 + 4 NH3→ 2 N2 + 6 H2O

Меньшей активностью обладают такие неметаллы как бор, графит, алмаз. Они могут проявлять восстановительные свойства.

2 C + MnO2 → Mn + 2 CO

4 H2 + Fe3O2 → 3 Fe + 4 H2O

Коррозия металла

Коррозия – это процесс разрушения металлов или металлических конструкций под действием кислорода, воды и вредных примесей. Не все металлы подвергаются коррозии. Их стойкость зависит от ряда факторов.

  • На благородных металлах не образуется коррозия.
  • На поверхности алюминия, титана, цинке, хрома и никеля есть оксидная пленка, которая предотвращает процессы коррозии.

Различают несколько видов коррозии – химическую и электрохимическую.

Атомы металлов отдают или принимают электроны чем отдают

Химическая коррозия

Химическая коррозия сопровождается химическими реакциями. Она образуется под действием газов.

3 Fe + 2 O2 → Fe3O4

2 Fe + 3 Cl2 → 2 FeCl3

Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия – процесс разрушения металлов или металлических конструкций, который сопровождается электрохимическими реакциями. В большинстве металлов находятся примеси. В процессе коррозии электродами могут служить не только металлы, но и его примеси.

Например, в железе могут находиться примеси олова. В этом случае на аноде электроны переносятся от олова к железу и металлы растворяются, т.е. железо подвергаются коррозии. На катоде восстанавливается водород из воды или растворенного кислорода. Электрохимическая коррозия может сопровождаться следующими процессами.

Анод: Fe2+ — 2e → Fe0

Катод: 2H+ + 2e → H2

Способы защиты от коррозии

В промышленности популярны различные методы защиты металлов от коррозии.

Покрытия защищают поверхности от действия окислителей. Ими служат различные вещества:

  • покрытие менее активным металлом (железо покрывают оловом);
  • краски, лаки, смазки.
  • Создание специальных сплавов

Физические свойства сплавов и чистых металлов отличаются. Поэтому для повышения стойкости в сплав необходимо добавить дополнительные металлы.

Биологическая роль металлов и неметаллов

В организмах содержится множество различных металлов и неметаллов. Различных химических элементов в организме может не хватать, поэтому приходится потреблять их извне.Химические элементы можно разделить на две большие группы – макроэлементы и микроэлементы.

К макроэлементам относятся вещества, содержание которых в организме превышает 0,005 %. Эта группа включает водород, углерод, кислород, азот, натрий, магний, фосфор, сера, хлор, калий, кальций.

Микроэлементы – элементы, содержание которых не превышает 0,005%. К ним относятся железо, медь, селен, йод, хром, цинк, фтор, марганец, кобальт, молибден, кремний, бром, ванадий, бор.

Каждый макро- и микроэлемент в организме выполняет определенную функцию.

Применение металлов и неметаллов

В синтезе химических препаратов и лекарств применяются чистые металлы и неметаллы. В органической химии металлы используются в качестве катализаторов, а также при получении металлорганических соединений.  Неметаллы служат исходным сырьем для получения чистых кислот и других химических соединений.

Металлы

В периодах и группах периодической системы Д. И. Менделеева существуют закономерности в изменении металлических и неметаллических свойств элементов, можно достаточно определённо указать положение элементов-металлов и элементов-неметаллов в периодической системе.

Если провести диагональ от элемента бора B (порядковый номер 5) до элемента астата At (порядковый номер 85), то слева от этой диагонали в периодической системе все элементы являются металлами, а справа от неё элементы побочных подгрупп являются металлами, а элементы главных подгрупп – неметаллами.

Элементы расположенные вблизи диагонали (например, Al, Ti, Ge, Sb, Te, As, Nb), обладают двойственными свойствами: в некоторых своих соединениях ведут себя как металлы; в некоторых – проявляют свойства неметаллов.

Все s-элементы (кроме H и He), d-элементы (все элементы побочных подгрупп) и f-элементы (лантаноиды и актиноиды) являются металлами. Среди p-элементов есть и металлы, и неметаллы, число элементов-металлов увеличивается с увеличением номера периода.

Деление на металлы и неметаллы объясняется различием в строении атомов. Рассмотрим, например, строение атомов третьего периода:

Элементы третьего периода: Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar (аргон).

Радиус атома: 0.19; 0.16; 0.143; 0.134; 0.130; 0.104; 0.099.

Число электронов на внешнем слое: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

Электроотрицательность: 0.9; 1.2; 1.5; 1.8; 2.1; 2.5; 3.0.

  • Любой гидроксид содержит гидроксидные группы – OH.
  • Слева направо:
  • а. Радиус атомов уменьшается;
  • б. Заряд ядра увеличивается;
  • в. Электроотрицательность увеличивается;
  • г. Число электронов на внешнем слое увеличивается;
  • д. Прочность связи внешних электронов с ядром увеличивается;

е. Способность атомов отдавать электроны уменьшается.

Поэтому:

Na, Mg, Al – металлы, а Si, P, S, Cl – неметаллы.

Атомы большинства металлов на внешнем электронном слое имеют от 1 до 3 электронов. Исключение: атомы германия Ge, олова Sn, свинца Pb на внешнем электронном слое имеют четыре электрона, атомы сурьмы Sb, висмута Bi – пять, атомы полония Po – шесть.

Атомы металла имеют меньший заряд ядра и больший радиус (размер) по сравнению с атомами неметаллов данного периода. Потому прочность связи внешних электронов с ядром в атомах металлов небольшая.

Атомы металлов легко отдают валентные электроны и превращаются в положительно заряженные ионы.

Простые вещества, которые образуют элементы-металлы, при обычных условиях являются твёрдыми веществами (кроме ртути). Кристаллическая решётка металлов образуется за счёт металлической связи.

Имеющиеся между узлами кристаллической решётки свободные электроны могут переносить теплоту и электрический ток, что является причиной главных физических свойств металлов – высокой электро- и теплопроводности.

Читайте также:  Чем обработать металл перед грунтованием

Металлическая связь образуется во всех металлах. Это связь, которую осуществляют относительно свободные электроны с положительными ионами металлов в кристаллической решётке.

Атомы металла легко отдают валентные электроны и превращаются в положительные ионы.

Относительно свободные электроны перемещаются между положительными ионами металла и между ними возникает металлическая связь, то есть электроны как бы цементируют положительные ионы металла в кристаллической решётке.

Атомы металлов более или менее легко отдают электроны, то есть окисляются.

Энергия, которая необходима для отрыва электрона от атома и превращение его в положительно заряженный ион, называется энергией ионизации. Металлы характеризуются небольшими величинами энергий ионизации.

Атомы металлов не могут присоединять электроны. Поэтому металлы во всех химических реакциях являются восстановителями и в соединениях имеют только положительные степени окисления. Восстановительная активность различных металлов не одинакова.

В периодах слева направо восстановительная активность уменьшается; в главных подгруппах сверху вниз – увеличивается.

Восстановительная активность металлов в химических реакциях, которые протекают в водных растворах различных веществ, характеризуется положением металлов в электрохимическом ряду напряжений металлов.

  1. Металлы являются восстановителями и вступают в химические реакции с различными окислителями.
  2. 2. Альдегиды
  3. Альдегиды – органические вещества, содержащую функциональную группу (альдегидную группу).

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 4

Атомы металлов РІ химических реакциях СЃРїРѕСЃРѕР±РЅС‹ лишь отдавать электроны Рё быть восстановителями.  [46]

Атомы металлов сравнительно легкр отдают валентные электроны и переходят в положительно заряженные ионы.

Поэтому металлы являются восстановителями.

Р’ этом, собственно, Рё состоит РёС… главное Рё наиболее общее химическое свойство.  [47]

Атомы металлов чаштрихопаны вертикальными линиями.  [48]

Атомы металлов РјРѕРіСѓС‚ только отдавать, РЅРѕ РЅРµ принимать электроны — проявлять только электроположительную валентность.

РќРѕ наиболее общее химическое свойство металлических элементов, отличающее РёС… РѕС‚ неметаллических, заключается РІ способности металлов образовывать свободные ( хотя Рё гидратированные) положительные РёРѕРЅС‹.  [50]

Атомы металлов присоединять электроны РЅРµ РјРѕРіСѓС‚, РѕРЅРё обладают только восстановительными свойствами. Поэтому металлы часто называют элементами-восстановителями.  [51]

Атом металла может находиться точно РІ экваториальной плоскости, РЅРѕ может Рё быть РІРЅРµ ее.  [52]

Атомы металлов восьмой группы имеют во внешнем слое не больше двух электронов.

В соединениях они чаще всего проявляют электроположительную валентность 3 и 4, более высокая валентность наблюдается редко.

Высшая положительная валентность 8 известна только для РѕСЃРјРёСЏ Рё рутения.  [53]

Атомы металла РІРѕ фталоцианинах связаны весьма прочно; фталоциашш меди, например, возгоняется РїСЂРё 500 — 600, растворяется РІ ЕЫСОКОКР�РџРЇР©Р�РҐ органических растворителях Рё может быть таким СЃРїРѕСЃРѕР±РѕРј перекристаллизован. Фталоцианин железа способен разлагать каталитически перекись РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Фталоцианины являются очень прочными Рё красивыми красителями. РћРЅРё находят применение РІ лакокрасочной промышленности Рё, особенно, для цветной печати.  [54]

Атомы металла РІРѕ фталоцианинах связаны весьма прочно; фталоцианин меди, например, возгоняется РїСЂРё 500 — 600, растворяется РІ высококипящих органических растворителях Рё может быть таким СЃРїРѕСЃРѕР±РѕРј перекристаллизован. Фталоцианин железа способен разлагать каталитически перекись РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Фталоцианины являются очень прочными Рё красивыми красителями. РћРЅРё находят применение РІ лакокрасочной промышленности Рё, особенно, для цветной печати.  [55]

Атомы металла РІ таких комплексах соединены через атомы галоида, Р° РЅРµ через РіСЂСѓРїРїС‹ РЎРћ.  [56]

Атомы металлов образуют кристаллическую решетку, РІ узлах которой, РєСЂРѕРјРµ нейтральных атомов, находятся также положительно заряженные РёРѕРЅС‹, образовавшиеся РІ результате потери валентных электронов частью атомов. Оторвавшиеся РѕС‚ атомов электроны перемещаются РїРѕ всему объему металла Рё РЅРµ принадлежат какому-либо определенному атому. Благодаря наличию легко перемещающихся электронов металлы хорошо РїСЂРѕРІРѕРґСЏС‚ электричество Рё тепло. Лучшими проводниками тепла Рё электричества являются серебро, медь Рё алюминий.  [57]

Атомы металлов, как уже указывалось ( § 25), при химических превращениях легко отдают свои валентные электроны, превращаясь при этом в положительно заряженные ионы.

�оны типичных металлов всегда заряжены положительно.

Наиболее легко отдают СЃРІРѕРё валентные электроны РїСЂРё химических взаимодействиях атомы так называемых щелочных металлов — лития Li, натрия Na, калия Рљ, СЂСѓР±РёРґРёСЏ Rb Рё цезия Cs.

Наоборот, для атомов неметаллов более характерна способность присоединять Рє себе электроны РѕС‚ РґСЂСѓРіРёС… атомов.  [58]

Страницы:      1    2    3    4

§ 44. Общие химические свойства металлов

Общие химические свойства металлов

По химическим свойствам металлы являются восстановителями, так как легко отдают свои электроны атомам неметаллов, превращаясь в положительно заряженные ионы — катионы.

Способность атомов металлов отдавать, а их катионов — присоединять электроны может служить мерой их химической активности.

Так, алюминий на воздухе очень быстро покрывается оксидной плёнкой, а с золотом заметных изменений не происходит. Цинк активно взаимодействует с соляной кислотой, а серебро — нет.

Поэтому алюминий и цинк можно отнести к активным металлам, а золото и серебро — к неактивным.

Ряд активности металлов

Химическую активность разных металлов легко сопоставить, анализируя их поведение в водных растворах солей и кислот.

Например, если в раствор сульфата меди(II) опустить цинковую пластинку или железный гвоздь, то практически сразу же на их поверхности появляется красноватый налёт меди.

Это свидетельствует о том, что цинк и железо вытесняют медь из раствора. Эти процессы можно представить следующими уравнениями: 

  • Zn + CuSО4 = ZnSО4 + Сu↓,
  • Zn0 + Сu2+ = Zn2+ + Cu0;
  • Fe + CuSО4 = FeSО4 + Сu↓,
  • Fe0 + Cu2+ = Fe2+ + Сu0.

В этих реакциях цинк и железо отдают свои электроны ионам меди, то есть они окисляются. Ионы меди принимают электроны, поэтому медь восстанавливается.

Если поступить наоборот и в раствор сульфата цинка поместить медную пластинку, то на ней не произойдёт осаждения цинка. В чём тут причина?

Экспериментальным путём, изучая способность одних металлов вытеснять другие из водных растворов их солей, русский учёный Н. Н. Бекетов расположил металлы в ряд. В нём металлы, находящиеся левее, способны восстанавливать последующие из растворов их солей. Поскольку эта способность металлов связана с их восстановительной активностью, то этот ряд получил название ряда активности металлов.

Ряд активности металлов

Li K Ba Sr Cа Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb (H2) Cu Hg Ag Pd Pt Au

Чем левее в этом ряду расположен металл, тем большими восстановительными свойствами в водном растворе он обладает, то есть легче отдаёт свои электроны окислителю и переходит в виде катиона в раствор; тем труднее катион этого металла восстанавливается. Цинк и железо легче отдают свои электроны, чем медь, и поэтому восстанавливают Cu2+ из раствора.

  1. По положению цинка в ряду активности можно прогнозировать, что этот металл способен восстановить из раствора ионы олова, меди и серебра:
  2. Zn0 + Sn2+ = Zn2+ + Sn0;
  3. Zn0 + Сu2+ = Zn2+ + Cu0;
  4. Zn0 + 2Ag+ = Zn2+ + 2Ag0.
  5. В то же время медь будет восстанавливать только ионы серебра, но не восстановит ионы олова:
  6. Cu0 + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag0.
Читайте также:  Цветные металлы по объему производства

Это означает, что цинк обладает большей восстановительной способностью. Он легче отдаёт электроны, чем олово, медь и серебро. Поэтому цинк считается более активным металлом, чем эти металлы. В свою очередь, медь — более активный металл, чем серебро.

Ряд активности металлов позволяет не только прогнозировать поведение металлов в реакциях с растворами солей, но и сравнивать их отношение к воде, растворам кислот, а также к неметаллам и ряду других веществ.

Так, слева от водорода расположены металлы, которые вытесняют водород из воды и кислот (то есть восстанавливают ионы водорода Н+). Металлы, расположенные справа от водорода, такой восстановительной активности в реакциях с растворами кислот не проявляют. Например, цинк реагирует с соляной кислотой, вытесняя водород:

  • Zn + 2НСl = ZnCl2 + Н2↑,
  • Zn0 + 2Н+ = Zn2+ + ,
  • а серебро водород не вытесняет.

Взаимодействие металлов с простыми и сложными веществами

К общим химическим свойствам металлов относят их реакции с неметаллами, водой, кислотами, солями. Для некоторых металлов также характерны реакции с растворами щелочей. Часть металлов вступает в реакции с органическими веществами.

Многие перечисленные взаимодействия вам известны из предыдущих глав пособия. Кроме того, вы изучали химические свойства металлов в 9-м классе. Поэтому на данном этапе обучения мы систематизируем известные вам свойства, составив таблицу 31.

Таблица 31. Общие химические свойства металлов

Реагенты и уравнения реакций Особенности взаимодействия с металлами
Неметаллы

Образуют бинарные соединения: оксиды, гидриды, нитриды, галогениды. Реакции протекают как при обычных условиях, так и при нагревании
Вода
 

  1. Щелочные и щёлочноземельные (Са, Sr, Ва, Ra) металлы образуют водород и щёлочь при обычных условиях.
  2. Металлы средней активности, реагируя с парами воды, образуют оксиды.
  3. Образуют нерастворимые основания: магний реагирует с кипящей водой; алюминий реагирует с водой, если с поверхности удалена плёнка оксида, например алюминий амальгамирован
  • Кислоты
Щелочные металлы реагируют с кислотами-окислителями HNO3(конц), H2SO4(конц) со взрывом. Pb пассивируется в разбавленных HCl, H2SO4. Напомним, что при взаимодействии металлов с кислотами-окислителями HNO3(конц) и H2SO4(конц) водород не выделяется, а образуются продукты восстановления азота и серы
  1. Cоли
В водных растворах металлы s-элементов, обладая сильными восстановительными свойствами, вытесняют из воды водород, а не ионы менее активных металлов из солей. Остальные металлы реагируют в соответствии с положением в ряду активности
Растворы щелочей

В такие реакции вступают цинк, алюминий, бериллий 

Отметим, что с водой при нормальных условиях взаимодействуют все металлы s-элементов, кроме бериллия и магния. Магний реагирует с водой при нагревании. Алюминий взаимодействует с водой при комнатной температуре, но только после удаления с его поверхности плёнки оксида алюминия.

При этом образуются гидроксиды металлов. Остальные металлы от марганца до водорода в ряду активности взаимодействуют с парами воды при нагревании, образуя, как правило, оксиды металлов. Металлы, находящиеся в ряду напряжений после водорода, не взаимодействуют с водой ни при каких условиях.

Активные металлы (Na, K) вступают в реакции с карбоновыми кислотами, спиртами, фенолами.

Положение металла в ряду активности металлов позволяет прогнозировать его поведение в окислительно-восстановительных реакциях, протекающих в водных растворах.

Атомы металлов во всех химических превращениях являются восстановителями.

Металлы в химических превращениях являются восстановителями и легко отдают свои электроны, превращаясь в положительно заряженные ионы — катионы.

Активность металлов в окислительно-восстановительных реакциях, протекающих в водных растворах, определяется по их положению в ряду активности: чем левее в этом ряду расположен металл, тем большими восстановительными свойствами он обладает и тем труднее катионы этого металла восстанавливаются.

Более активные металлы восстанавливают менее активные металлы из растворов их солей. Металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода, вытесняют его из разбавленных кислот (кроме азотной). Металлы s-элементов, за исключением бериллия и магния, вытесняют водород из воды при обычной температуре.

  1. Назовите характерные для металлов физические свойства.
  2. Перечислите p-элементы, которые относятся к элементам-металлам.
  3. Расставьте коэффициенты в уравнении реакции методом электронного баланса: Cu + HNO3(разб) → Cu(NO3)2 + NO↑ + H2O.
  4. Составьте уравнения возможных химических реакций с учётом, что медь окисляется до степени окисления +2:
    •          а) Ag + НСl →;                          б) Сu + Hg(NО3)2 → ;
    •           в) Mg + H2SО4(pазб) →;             г) Ni + NaCl → ;
    •          д) Zn + АgNО3 → ;                            е) Au + H2O → .
  5. Составьте уравнения реакций взаимодействия цинка с неметаллами (O2, P), кислотами (разбавленными HCl, H2SO4), с растворами щелочей (NaOH, KOH), с солями (AgNO3, Pb(NO3)2).
  6. Цинк массой 1,3 г растворили в концентрированном растворе гидроксида натрия. Рассчитайте объём выделившегося газа.
  7. Составьте уравнения реакций, которые могут протекать на поверхности активного металла, например лития, на воздухе.
  8. Укажите, как изменится масса цинковой пластинки (увеличится, уменьшится, не изменится) при погружении её на небольшое время в раствор: 1) серной кислоты; 2) гидроксида натрия; 3) сульфата магния; 4) сульфата меди(II); 5) нитрата серебра(I).
  9. Определите объём водорода, который выделится при взаимодействии 260 г цинка с раствором серной кислоты объёмом 250 см3. Массовая доля H2SO4 равна 15 %, плотность — 1,1 г/см3.
  10. Железную пластинку массой 90 г погрузили в раствор медного купороса. Через некоторое время её вынули, промыли, высушили и взвесили. Масса стала равна 92,4 г. Определите массу прореагировавшего железа и массу меди, осевшей на пластинке.

*Самоконтроль

1. В порядке увеличения восстановительной активности металлы расположены в ряду:

  • а) Mg, Ca, Na;
  • б) Cu, Ag, Hg;
  • в) Cа, K, Cs;
  • г) Zn, Al, Pb.

2. Реагируют с растворами щелочей:

  • а) Zn;
  • б) Ca;
  • в) Al;
  • г) Be.

3. Реагируя с парами воды, образуют оксиды:

  • а) Li;
  • б) Ag;
  • в) Fe;
  • г) Zn.

4. Масса цинковой пластинки увеличится при погружении её в раствор:

  • а) Hg(NO3)2;
  • б) Cu(NO3)2;
  • в) AgNO3;
  • г) HNO3.

5. На растворение 13 г цинка требуется раствор, содержащий гидроксид натрия массой (г):

  • а) 40;
  • б) 20;
  • в) 16;
  • г) 4.
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector