Общие свойства металлов

Общие свойства металлов

Металлы отличаются от неметаллов перечнем свойств, о которых ниже и пойдёт речь.

В настоящее время известно 118 химических элементов, из которых 92 являются металлами.

В короткой Периодической таблице металлы находятся в начале периодов, а также в побочных подгруппах. Все элементы побочных подгрупп являются металлами. Условной границей, отделяющей металлы от неметаллов, служит диагональ бор — астат, левее и ниже которой все элементы относятся к металлам. Элементы, находящиеся вблизи диагонали, имеют двойственную природу.

Строение кристаллической решётки металлов

Для металлов и их сплавов характерна металлическая кристаллическая решётка. Металлическая кристаллическая решетка — это структура, которая состоит из ионов и атомов металла, а между ними свободно передвигаются электроны.

Между атомами в составе кристаллической решётки возникает металлическая химическая связь.

Сравнивая энергию различных типов химических связей, можно сделать вывод о прочности металлической связи:

для молекулярной связи 103 Дж/моль
для ионной 105–107 Дж/моль
для металлической 105–106 Дж/моль

Чем больше энергия, тем связь прочнее металлическая является одной из самых прочных. Это обуславливает некоторые физические и химические свойства металлов.

Строение электронных оболочек металлов

У металлов сравнительно большие радиусы атомов. На внешнем электронном слое у большинства металлов находится небольшое число электронов (от 1 до 3). Их наружный слой далёк до завершения. Металлам характерны низкие значения электроотрицательности (

Для того, чтобы приобрести электронную конфигурацию ближайшего инертного газа (а все элементы к этому и стремятся), металлам необходимо отдать один или два электрона, в зависимости от периода, в котором находится металл:

Читать статью  Алюминий это сталь или нет

Li: [He]2s¹ Ca: [Ar]3s² Al: [Ne]3s²3p¹ Mg: [Ne] 3s 2 K: [Ar] 4s 1 Fe: [Ar] 3d 6 4s 2 Zn: [Ar] 3d 10 4s 2

Внешний энергетический уровень металла обуславливает его окислительно-восстановительные свойства, как и то, какую степень окисления металл способен принимать. Например, Li ⁺¹ Ca⁺² Al⁺ 3

Физические свойства металлов

1. Отсутствие цвета и характерный металлический блеск. Это объясняется высокой подвижностью электронов, имеющих разную скорость и энергию → электроны способны поглощать всю линию спектра (не окрашены). При снятии возбуждения электрона происходит излучение света (блеск).

2. Металлы обладают высокой электропроводностью и теплопроводностью. Это хорошо объясняется высокой подвижностью электронов, находящихся в составе металлической кристаллической решётки.

3. Вследствие большой прочности металлической связи металлы обладают высокими температурами плавления и значительной твёрдостью. (В металлах с низкой валентностью прочность связи ниже → эти металлы легкоплавкие и мягкие. Например, литий.)

4. Пластичность. Благодаря особенностям кристаллической решётки металлы в результате механического воздействия способны не разрушаться, образуя порошок, а менять форму.

5. Магнетизм. Создается неравномерным распределением электронов в атомах некоторых металлических элементов. Неравномерное вращение и движение, вызванное этим неравномерным распределением электронов, перемещает заряд внутри атома вперед и назад, создавая магнитные диполи.

Химические свойства металлов

Благодаря тому, что металлам проще лишиться электронов на своём внешнем энергетическом слое, в реакциях металлы-простые вещества будут выступать исключительно в роли восстановителей.

В зависимости от активности, металлы традиционно подразделяют на три группы: Li, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al – активные металлы; Mn, Zn, Cr, Cd, Co, Ni, Pb – металлы средней активности; H2, Cu, Ag, Hg, Au, Pt – малоактивные металлы.
Чем активнее металл, тем проще он будет отдавать электроны → будет проявлять более сильные восстановительные свойства и первым взаимодействовать с окислителем.

Читать статью  Характеристики разных видов металла

4Li + O2 2Li2O (оксид)

2Na + O2 Na2O2 (пероксид)

K + O2 KO2 (надпероксид)

с водой

C жидкой водой взаимодействуют активные металлы. Результатом этой ОВР является образование щелочей.

2Na + H2O 2NaOH + H2

Cu + H2O

Металлы правее водорода (не активные) не вступают в реакцию с водой.

с растворами кислот

Те металлы, которые стоят в ряду активности левее водорода, способны вытеснять его, образуя с кислотным остатком соль.

Zn + 2HCl ZnCl2 + H2

3Fe + 4H3PO4 Fe3(PO4)4 + 6H2

Кислоты HNO3 и H2SO4 являются сильными окислителями за счет кислотного остатка и с металлами будут реагировать специфичнее (например, окислять неактивные металлы).

с кислотами-окислителями

В разбавленном виде серная кислота является окислителем за счёт протона.
Продукты восстановления серной кислоты зависят от активности металла, с которым она реагирует.

+ активный Me (Li-Zn) Соль + H2S⁻² + H2O

+ металл средней активности (Cd-Pb) Соль + S⁰ + H2O

+ неактивный металл (после H2 и Fe) Соль + S⁺⁴O2 + H2O

Более подробно о реакциях металлов с серной кислотой можно прочитать в статье.

И разбавленные, и концентрированные растворы азотной кислоты являются окислителями за счёт атома N⁺⁵

Концентрированная азотная кислота даёт один продукт, для разбавленной тенденция образования продуктов реакции аналогична серной кислоте.

HNO3(конц) + Me(независимо от активности) Соль + NO2 + H2O

+ активный Me (Li-Zn) Соль + N2 + H2O

+ металл средней активности (Fe-Pb) Соль + N2⁺¹O + H2O

+ неактивный металл (после H2 и Fe) Соль + N⁺²O + H2O

HNO3(оч разб) + активный Me (Li-Zn) Соль + N⁻³H4NO3 + H2O

Более подробно о реакциях металлов с азотной кислотой можно прочитать в статье.

с солями

Металлы способны вступать в реакцию с солями, вытесняя менее активный металл и образуя с кислотным остатком новую соль.

Ca + ZnCl2 CaCl2 + Zn

Читать статью  Самый легкий металл - литий

K + CuI KI + Cu

с щелочами

Особенностью амфотерных металлов (Be, Al, Zn и др) является их способность взаимодействовать как с кислотами, так и с щелочами с образованием комплексов.

2Al + 2NaOH + 6H2O 2Na[Al(OH)4] + 3H2

Be + 2NaOH + 2H2O Na2[Be(OH)4] + H2

Zn + 2NaOH + H2O Na2[Zn(OH)4] + H2

При нагревании комплексы не образуются.

2Al + 2NaOH + 2H2O 3H2 + 2NaAlO2 (алюминат натрия)

Be + 2KOH H2 + 2NaAlO2 (бериллат калия)

Zn + 2KOH 2H2 + K2ZnO2 (цинкат калия)

Онлайн-учебник по химии

  • Строение вещества
  • Строение атома
  • Химические связи
  • Валентность
  • Степень окисления
  • Кристаллические решетки
  • Неорганическая химия
  • Классификация неорганических соединений. Правила номенклатуры и тривиальные названия
  • Гидролиз солей в водном растворе
  • Общие свойства металлов
  • Щелочные металлы
  • Оксиды и гидроксиды щелочных металлов
  • Серная кислота
  • Азотная кислота
  • Щелочноземельные металлы
  • Медь Серебро и их соединения
  • Хром и его соединения
  • Железо
  • Марганец и его соединения
  • Водород и кислород
  • Галогены
  • Халькогены. Сера и селен.
  • Азот
  • Фосфор
  • Углерод и кремний
  • Органическая химия
  • Основы органической химии
  • Классификация органических соединений
  • Номенклатура углеводородов
  • Алканы. Химические свойства и получение
  • Алкены
  • Циклоалканы и циклоалкены
  • Алкадиены
  • Алкины
  • Арены
  • Номенклатура органических функциональных производных
  • Спирты
  • Альдегиды
  • Кетоны
  • Сложные эфиры
  • Амины
  • Аминокислоты
  • 33 задача по химии в ЕГЭ.
  • Общая химия
  • Типы химических реакций в неорганической химии
  • Скорость химической реакции
  • Химическое равновесие. Факторы, влияющие на смещение химического равновесия.
  • Химическое равновесие. Задачи на реакторы.
  • Гидролиз
  • Растворимость: теория и задачи 26 и 34
  • Химическая технология
  • Классическая термодинамика

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *