Katere preproste snovi so kovine. Ključne besede in besedne zveze

Preproste snovi - kovine Od 109 kemični elementi PSCHEM 87 tvorijo v prostem stanju enostavne snovi s kovinsko vezjo.

Kovine so kovljive, duktilne, duktilne snovi, ki imajo kovinski lesk, so toplotno in električno prevodne. Na zunanji ravni imajo 1 do 3 elektrone.

Fizične lastnosti kovine: Plastičnost je najpomembnejša lastnost kovine ob udarcu spremenijo obliko, se zakotalijo tanke liste in raztegnjena v žico. Plastične kovine: zlato (Au), srebro (Ag), baker (Cu). Krhke kovine: bizmut (Bi).

Ali si vedel? . . . da je zlato najbolj nodularna kovina. En gram zlata je mogoče potegniti v dva kilometra dolgo žico! Čisto zlato se zmečka skoraj kot plastelin! Au

Fizikalne lastnosti kovin: Trdota. Mehke kovine - natrij (Na), kalij (K), indij (In), aluminij (Al), kositer (Sn), svinec (Pb). Trde kovine - krom (Cr), titan (Ti), molibden (Mo).

Ali si vedel? . . . da je kalij najmehkejša kovina. Tako mehka je, da jo lahko odrežeš z nožem! K

Ali si vedel? . . . da je kroma največ trdna kovina. Lahko celo opraskajo steklo! Kr

Fizikalne lastnosti kovin: Tališče kovin se giblje od -39 °C (za živo srebro) do 3380 °C (za volfram) Na primer, tališča: 1) železo 1539 °C 2) aluminij 660 °C 3) krom 1857 ° C 4) titan 1660±20°

Ali si vedel? . . . da je volfram najbolj ognjevzdržna kovina! Njegovo tališče je 3380 °CW

Ali si vedel? . . . da je živo srebro edina tekoča kovina v normalnih pogojih (n. y). Trdno postane šele pri -39 °C Hg

Ali si vedel? . . . da je galij zelo topljiva kovina. Tališče galija je nekoliko pod temperaturo Človeško telo, le 28,5 °C, tako da ga lahko stopite s pestjo! Ga

Fizikalne lastnosti kovin: Gostota kovin se giblje od 0,534 g/cm³ (za litij) do 22,587 g/cm³ (za osmij) Na primer gostota: 1) železa 7,9 g/cm³ 2) aluminija 2, 7 g/ cm³ 3) Krom 7,2 g/cm³ 4) Titan 4,54 g/cm³

Ali si vedel? . . . da je osmij najtežja kovina. Njegova gostota je le 22,587 g/cm³. En kubični centimeter osmija tehta skoraj 23 gramov! Os

Ali si vedel? . . . da je litij najlažja kovina. Njegova gostota je le 0,534 g/cm³. Litij plava na površini vode! Li

Fizikalne lastnosti kovin: toplotna in električna prevodnost. Vse kovine so dobri prevodniki toplote in električne energije. Najboljši prevodniki so srebro, baker, zlato, aluminij.

Ali si vedel? . . . da je srebra največ prevodna kovina. Če prenesete električni tok skozi srebrne žice, bo upor skoraj nič! Ag

Izračunajte masni delež kovine v naslednjih spojinah: svinčev oksid (Pb. O); kalijev nitrat (KNO 3); modri vitriol(Cu. SO 4).

Enostavne snovi kovin v normalnih pogojih so trdne (z izjemo živega srebra) sijoče sive (razen Au in Cu) snovi. Sposobnost številnih kovin, da prenesejo velike deformacijske obremenitve, jih uvršča med glavne konstrukcijske materiale. Poleg tega so kovine plastične, kar jim omogoča, da jim damo kakršno koli obliko, jih zvijemo v pločevine, vlečemo v žico itd. Poleg strukturnih lastnosti se uporabljajo tudi druge lastnosti kovin - njihova visoka električna in toplotna prevodnost, dobra odbojnost, itd. V metalurgiji se uporabljajo tudi visoke redukcijske lastnosti nekaterih kovin. Tako se na primer s pomočjo Mg, Ca, Al pridobivajo kovine, kot so Ti, Cr itd.
Kljub številnim skupnim lastnostim vseh kovin ne moremo kaj, da ne bi opazili razlik, na primer alkalijske kovine so zelo lahke, mehke, z zelo nizkim tališčem, medtem ko je večina d-kovin trdih, močnih in ognjevzdržnih. Razlike v lastnostih so posledica značilnosti elektronske strukture kovin s-, p- in d-blokov in se kažejo tako v fizikalnih kot kemijskih lastnostih. Razlike v fizikalnih lastnostih so prikazane v tabelah nekaterih fizikalnih lastnosti kovin, ki spadajo v različne bloke.

Nekatere fizikalne značilnosti kovin s-bloka

	gostota, g/cm 3	T taljenje, o C	Vrelišče, o C	jaz	Gostota, g / cm 3	T taljenje, o C	Vrelišče, o C
Li	0,53	180,5	1340	Bodi	1,85	1285	2470
Na	0,97	97,9	886	mg	1,74	650	1095
K	0,86	63,5	771	pribl	1,54	842	1495
Rb	1,53	39,3	690	Sr	2,63	720	1390
Cs	1,90	28,5	672	Ba	3,76	727	1860

Vse kovine s-bloka- pljuča, je gostota manjša od 4 g / cm 3, za nekatere alkalijske kovine Li, Na, K pa je gostota manjša od 1 g / cm 3, torej so lažje od vode. To je razloženo z veliko velikostjo atomov s-elementa. Velikost atoma se povečuje z vsakim pojavom nove elektronske plasti, nato pa se, ko se premika vzdolž obdobja do njegovega konca, zmanjšuje zaradi povečanja jedrskega naboja. S-elementi so na začetku vsakega obdobja. Na osnovi Be in Mg se izdelujejo močne in lahke zlitine za izdelavo letal in raket.

Kovines- blok (razenBodi) so mehke, večino jih razrežemo z nožem. Kovinska vez v s-kovinah se izkaže za krhko, zlasti v alkalijskih kovinah, saj v njih sodeluje pri tvorbi kovinske vezi le en elektron (na en atom). To dokazujejo zelo nizka tališče in vrelišče. Vse alkalijske kovine imajo tališče pod 100 o C (za Li - 180 o C). V kovinah podskupine IIA kovinsko vez izvajata dva elektrona, opazno je močnejša kot pri alkalijskih kovinah, tališče in vrelišče pa sta višji, vendar sta še vedno nižja kot pri večini d-kovin.
Kemijske lastnosti ).

Nekatere fizikalne značilnosti p-blok kovin

	gostota, g/cm 3	T taljenje, o C	Vrelišče, o C		gostota, g/cm 3	T taljenje, o C	Vrelišče, o C
Al	2,7	660	2520	sn	7,31 (bela) 5,75 (siva)	232	2623
Ga	5,9	30	2200	Pb	11,34	327	1546
V	7,31	157	2020
Tl	11,9	304	1470	Bi	9,8	271	1560

Kovine P-bloka imajo tudi nizko tališče, prav tako se ne razlikujejo po posebni trdoti. Anomalno nizko tališče Ga je posledica dejstva, da se pari atomov Ga nahajajo na mestih mreže. 2 . Razen lahkega aluminija z gostoto 2,7 g/cm 3 preostale p-kovine so težke. Največji praktičen pomen ima aluminij, ki po proizvodnji zaseda prvo mesto med barvnimi kovinami, pa tudi svinec in kositer.
Kemijske lastnosti (glej razdelek "Kemijske lastnosti kovin").

Nekatere fizikalne značilnosti kovin d-bloka 4 obdobja

skupine	3	4	5	6	7	8	9	10	11	I2
Kovine 4 obdobja	21 sc	22 ti	23 V	24 Kr	25 Mn	26 Fe	27 co	28 Ni	29 Cu	30 Zn
ρ, g/cm 3	3,02	4,51	6,11	7,19	7,44	7,87	8,84	8,91	8,96	7,13
T taljenje, o C	1541	1677	1890	1855	1244	1539	1494	1455	1083	420
Vrelišče, o C	2850	3277	3540	2642	2190	2870	2960	2900	2543	906
Rešetkasti tip pri 298 ° C	GPU	BCC	BCC	BCC	GPU	CHC	CHC	CHC	CHC	GPU

Nekatere fizikalne značilnosti kovin d-bloka 5. in 6. obdobja

skupine	3	4	5	6	7	8	9	10	11	I2
Kovine 5 obdobij	39 Y	40 Zr	41 Opomba	42 Mo	43 Tc	44 Ru	45 Rh	46 Pd	47 Ag	48 CD
ρ, g/cm 3	4,47	6,50	8,57	10,22	11,49	12.4	12,44	12.02	10,50	8,65
T taljenje, o C	1528	1855	2500	2620	2200	2250	1963	1554	962	321
Kovine 6 obdobij	57 La	72 hf	73 Ta	74 W	75 Re	76 Os	77 Ir	78 Pt	79 Au	80 hg
ρ, g/cm 3	6,16	13,31	16,6	19,35	21,04	22,5	22,4	21,45	19,3	13,5
Vrelišče, o C	920	2230	2014	3420	3190	3027	2447	1772	1046	-38,9

Značilne kemijske lastnosti preprostih snovi - kovin

Večina kemičnih elementov je razvrščenih med kovine – 92 od 114 znanih elementov. Kovine- to so kemični elementi, katerih atomi darujejo elektrone zunanje (in nekaj - in pred-zunanje) elektronske plasti in se spremenijo v pozitivne ione. Ta lastnost kovinskih atomov je določena z dejstvom, da da imajo relativno velike polmere in majhno število elektronov(večinoma 1 do 3 na zunanji plasti). Edina izjema je 6 kovin: atomi germanija, kositra, svinca na zunanji plasti imajo 4 elektrone, atomi antimona in bizmuta - 5, polonijevi atomi - 6. Za atome kovine za katero so značilne nizke vrednosti elektronegativnosti(od 0,7 do 1,9) in izključno obnovitvene lastnosti, torej sposobnost darovanja elektronov. V periodičnem sistemu kemičnih elementov D. I. Mendelejeva so kovine pod diagonalo bor - astatin in tudi nad njo, v stranskih podskupinah. V obdobjih in glavnih podskupinah so vam znane zakonitosti pri spreminjanju kovinskih in s tem redukcijskih lastnosti atomov elementov.

Kemični elementi, ki se nahajajo v bližini diagonale bora - astatina (Be, Al, Ti, Ge, Nb, Sb itd.), imajo dvojne lastnosti: v nekaterih svojih spojinah se obnašajo kot kovine, v drugih kažejo lastnosti nekovin. V sekundarnih podskupinah se redukcijske lastnosti kovin najpogosteje zmanjšujejo z naraščanjem serijskega števila.

Primerjajte aktivnost kovin I. skupine vam znane stranske podskupine: Cu, Ag, Au; Skupina II stranske podskupine: Zn, Cd, Hg - in sami boste videli. To je mogoče razložiti z dejstvom, da na moč vezi med valenčnimi elektroni in jedrom atomov teh kovin bolj vpliva vrednost naboja jedra in ne polmer atoma. Vrednost naboja jedra se znatno poveča, poveča se privlačnost elektronov v jedro. V tem primeru, čeprav se polmer atoma poveča, ni tako pomemben kot pri kovinah glavnih podskupin.

Igrajo se preproste snovi, ki jih tvorijo kemični elementi - kovine, in kompleksne snovi, ki vsebujejo kovine bistveno vlogo v mineralnem in organskem "življenju" zemlje. Dovolj je, da se spomnimo, da so atomi (ioni) kovinskih elementov sestavni del spojin, ki določajo presnovo v človeškem telesu, živalih. V človeški krvi je bilo na primer najdenih 76 elementov in le 14 jih ni kovin.

V človeškem telesu so nekateri kovinski elementi (kalcij, kalij, natrij, magnezij) prisotni v velikih količinah, torej so makrohranila. In takšne kovine, kot so krom, mangan, železo, kobalt, baker, cink, molibden, so prisotne v majhnih količinah, torej so mikroelementi. Če človek tehta 70 kg, potem njegovo telo vsebuje (v gramih): kalcij - 1700, kalij - 250, natrij - 70, magnezij - 42, železo - 5, cink - 3. Vse kovine so izjemno pomembne, pojavijo se zdravstvene težave in v njihovem pomanjkanju in presežku.

Natrijevi ioni na primer uravnavajo vsebnost vode v telesu, prenos živčnih impulzov. Njegovo pomanjkanje vodi v glavobol, šibkost, slab spomin, izgubo apetita, njegov presežek pa vodi v povišan krvni tlak, hipertenzijo in bolezni srca.

Preproste snovi - kovine

Z razvojem proizvodnje kovin (preprostih snovi) in zlitin je povezan nastanek civilizacije (bronasta doba, železna doba). Znanstvena in tehnološka revolucija, ki se je začela pred približno 100 leti in je prizadela tako industrijo kot družbeno sfero, je tesno povezana tudi s proizvodnjo kovin. Na osnovi volframa, molibdena, titana in drugih kovin so začeli ustvarjati korozijsko odporne, supertrde, ognjevzdržne zlitine, katerih uporaba je močno razširila možnosti strojništva. V jedrski in vesoljski tehnologiji se volframove in renijeve zlitine uporabljajo za izdelavo delov, ki delujejo pri temperaturah do 3000 °C; uporablja v medicini kirurški instrumenti iz tantala in platinastih zlitin, edinstvene keramike na osnovi titanovih in cirkonijevih oksidov.

In seveda ne smemo pozabiti, da se v večini zlitin uporablja dobro znano kovinsko železo, osnova mnogih lahkih zlitin pa so razmeroma "mlade" kovine - aluminij in magnezij. Kompozitni materiali so postali supernove, ki predstavljajo na primer polimer ali keramiko, ki je znotraj (kot beton z železnimi palicami) ojačana s kovinskimi vlakni iz volframa, molibdena, jekla in drugih kovin ter zlitin - vse je odvisno od cilja, lastnosti materiala, potrebne za dosego tega. Slika prikazuje diagram kristalne mreže kovinskega natrija. V njej je vsak natrijev atom obkrožen z osmimi sosedi. Atom natrija ima, tako kot vse kovine, veliko prostih valenčnih orbital in malo valenčnih elektronov. Elektronska formula natrijevega atoma je: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 0 3d 0, kjer je 3s, 3p, 3d - valenčne orbitale.

Edini valenčni elektron natrijevega atoma je 3s 1 lahko zasede katero koli od devetih prostih orbital - 3s (ena), 3p (tri) in 3d (pet), ker se po energijski ravni ne razlikujejo veliko. Ko se atomi približajo drug drugemu, ko nastane kristalna mreža, se valenčne orbitale sosednjih atomov prekrivajo, zaradi česar se elektroni prosto gibljejo z ene orbitale na drugo in vzpostavijo povezavo med vsemi atomi kovinskega kristala. Takšna kemična vez se imenuje kovinska vez.

Kovinsko vez tvorijo elementi, katerih atomi na zunanji plasti imajo malo valenčnih elektronov v primerjavi z velikim številom zunanjih energijsko blizu orbital. Njihovi valenčni elektroni se v atomu slabo držijo. Elektroni, ki izvajajo povezavo, so socializirani in se premikajo po kristalni mreži nevtralne kovine kot celote. Snovi s kovinsko vezjo imajo kovinske kristalne rešetke, ki so običajno prikazane shematično, kot je prikazano na sliki. Kovinski kationi in atomi, ki se nahajajo na vozliščih kristalne mreže, zagotavljajo njeno stabilnost in moč (socializirani elektroni so prikazani kot majhne črne kroglice).

kovinska povezava- to je vez v kovinah in zlitinah med kovinskimi atom-ioni, ki se nahajajo na vozliščih kristalne mreže, ki jo izvajajo socializirani valenčni elektroni. Nekatere kovine kristalizirajo v dveh ali več kristalnih oblikah. Ta lastnost snovi - obstajati v več kristalnih modifikacijah - se imenuje polimorfizem. Polimorfizem preprostih snovi je znan kot alotropija. Na primer, železo ima štiri kristalne modifikacije, od katerih je vsaka stabilna v določenem temperaturnem območju:

α - stabilno do 768 °C, feromagnetno;

β - stabilno od 768 do 910 ° C, neferomagnetno, t.j. paramagnetno;

γ - stabilno od 910 do 1390 ° C, neferomagnetno, t.j. paramagnetno;

δ - stabilno od 1390 do 1539 ° C (£ ° talina železa), neferomagnetno.

Kositer ima dve kristalni modifikaciji:

α - stabilen pod 13,2 ° C (p \u003d 5,75 g / cm 3). To je siva pločevina. Ima kristalno mrežo kot diamant (atomski);

β - stabilno nad 13,2 ° C (p \u003d 6,55 g / cm 3). To je bela pločevina.

Beli kositer je srebrno bela zelo mehka kovina. Ko se ohladi pod 13,2 ° C, se razdrobi v siv prah, saj se njegov specifični volumen med prehodom znatno poveča. Ta pojav se imenuje "kositrena kuga".

Seveda bi morala posebna vrsta kemične vezi in vrsta kristalne mreže kovin določiti in pojasniti njihove fizikalne lastnosti. Kaj so oni? Je kovinski lesk, duktilnost, visoka električna in toplotna prevodnost, rast električni upor z naraščajočo temperaturo, pa tudi tako pomembne lastnosti, kot so gostota, visoko tališče in vrelišče, trdota, magnetne lastnosti. Mehansko delovanje na kristal s kovinsko kristalno mrežo povzroči, da se plasti ionskih atomov premaknejo drug proti drugemu (slika 17), in ker se elektroni premikajo po kristalu, se vezi ne pretrgajo, zato je za kovine značilna večja plastičnost . Podoben učinek na trdno snov s kovalentnimi vezmi (atomska kristalna mreža) vodi do prekinitve kovalentnih vezi. Prekinitev vezi v ionski mreži vodi do medsebojnega odbijanja podobno nabitih ionov. Zato so snovi z atomsko in ionsko kristalno mrežo krhke. Najbolj plastične kovine so Au, Ag, Sn, Pb, Zn. Z lahkoto se vlečejo v žico, jih je mogoče kovati, stiskati, valjati v pločevine. Na primer, iz zlata je mogoče izdelati zlato folijo debeline 0,003 mm, iz 0,5 g te kovine pa lahko potegnete nit dolžine 1 km. Tudi živo srebro, ki je pri sobni temperaturi tekoče, pri nizkih temperaturah v trdnem stanju postane kovno, kot svinec. Samo Bi in Mn nimata plastičnosti, sta krhka.

Zakaj imajo kovine značilen lesk in so tudi neprozorne?

Elektroni, ki zapolnjujejo medatomski prostor, odbijajo svetlobne žarke (in ne prepuščajo, kot steklo), večina kovin pa enakomerno razprši vse žarke vidnega dela spektra. Zato imajo srebrno belo oz siva barva. Stroncij, zlato in baker v večji meri absorbirajo kratke valove (blizu vijolična) in odbijajo dolge valovne dolžine svetlobnega spektra, zato imajo svetlo rumeno, rumeno in »bakreno« barvo. Čeprav se nam v praksi kovina ne zdi vedno "lahko telo". Prvič, njegova površina lahko oksidira in izgubi sijaj. Zato je naravni baker videti kot zelenkast kamen. AMPAK Drugič, in čista kovina morda ne bo sijala. Zelo tanke plošče srebra in zlata imajo popolnoma nepričakovan videz - imajo modrikasto zeleno barvo. Fini kovinski prahovi so videti temno sivi, celo črni. Srebro, aluminij, paladij imajo najvišjo odbojnost. Uporabljajo se pri izdelavi ogledal, vključno z reflektorji.

Zakaj imajo kovine visoko električno prevodnost in toplotno prevodnost?

Kaotično premikanje elektronov v kovini pod vplivom nanesenega električna napetost pridobijo usmerjeno gibanje, torej prevajajo električni tok. S povečanjem temperature kovine se povečajo amplitude vibracij atomov in ionov, ki se nahajajo na vozliščih kristalne mreže. To oteži gibanje elektronov in zmanjša se električna prevodnost kovine. Pri nizkih temperaturah se nihajno gibanje, nasprotno, močno zmanjša, električna prevodnost kovin pa se močno poveča. V bližini absolutne ničle v kovinah praktično ni upora in večina kovin postane superprevodna.

Treba je opozoriti, da nekovine z električno prevodnostjo (na primer grafit) pri nizkih temperaturah, nasprotno, ne prevajajo električnega toka zaradi odsotnosti prostih elektronov. In samo z dvigom temperature in uničenjem nekaterih kovalentne vezi njihova električna prevodnost se začne povečevati. Najvišjo električno prevodnost imajo srebro, baker, pa tudi zlato, aluminij, najnižjo pa mangan, svinec in živo srebro.

Najpogosteje se toplotna prevodnost kovin spreminja z enako pravilnostjo kot električna prevodnost. To je posledica visoke mobilnosti prostih elektronov, ki ob trku z vibrirajočimi ioni in atomi z njimi izmenjujejo energijo. Obstaja izenačenje temperature po celotnem kosu kovine.

Mehanska trdnost, gostota, tališče kovin so zelo različne. Poleg tega se s povečanjem števila elektronov, ki vežejo ione-atome, in zmanjšanjem medatomske razdalje v kristalih kazalniki teh lastnosti povečajo.

torej alkalijske kovine(Li, K, Na, Rb, Cs), katerih atomi imajo en valenčni elektron, mehka (rezana z nožem), z nizko gostoto (litij je najlažja kovina s p = 0,53 g / cm 3) in se tali pri nizkih temperaturah (na primer, tališče cezija je 29 ° C). Edina kovina, ki je tekoča v normalnih pogojih, živo srebro, ima tališče -38,9 °C. Kalcij, ki ima dva elektrona na zunanji energetski ravni atomov, je veliko trši in se topi pri več visoka temperatura(842 °C). Še močnejša je kristalna mreža, ki jo tvorijo skandijevi ioni, ki ima tri valenčne elektrone. Toda najmočnejše kristalne mreže, visoke gostote in tališča opazimo v kovinah sekundarnih podskupin skupin V, VI, VII, VIII. To je razloženo z dejstvom, da je za kovine sekundarnih podskupin, ki imajo neparne valenčne elektrone na d-podravni, značilna tvorba zelo močnih kovalentnih vezi med atomi, poleg kovinske, ki jo izvajajo elektroni zunanje plasti iz s -orbitale.

Najtežja kovina- to je osmij (Os) s p = 22,5 g / cm 3 (sestavni del supertrdih in obrabo odpornih zlitin), najbolj ognjevzdržna kovina je volfram W s t = 3420 ° C (uporablja se za izdelavo žarilnih žaril ), najtrša kovina - to je krom Cr (praska steklo). So del materialov, iz katerih so izdelani. orodje za rezanje kovin, zavorne ploščice težkih strojev itd. Kovine z magnetnim poljem delujejo različno. Kovine, kot so železo, kobalt, nikelj in gadolinij, izstopajo po svoji sposobnosti močnega magnetiziranja. Imenujejo se feromagneti. Večina kovin (alkalijskih in zemeljskoalkalijskih kovin ter pomemben del prehodnih kovin) je šibko magnetiziranih in tega stanja ne obdržijo zunaj magnetnega polja – to so paramagneti. Kovine, ki jih iztisne magnetno polje, so diamagneti (baker, srebro, zlato, bizmut).

Pri obravnavanju elektronske strukture kovin smo kovine razdelili na kovine glavnih podskupin (s- in p-elementi) in kovine sekundarnih podskupin (prehodni d- in f-elementi).

V inženirstvu je običajno, da se kovine razvrstijo glede na različne fizikalne lastnosti:

1. Gostota - svetloba (str< 5 г/см 3) и тяжелые (все остальные).

2. Tališče - taljivo in ognjevzdržno.

Obstajajo razvrstitve kovin glede na kemijske lastnosti. Imenuje se kovine z nizko reaktivnostjo Plemeniti(srebro, zlato, platina in njeni analogi - osmij, iridij, rutenij, paladij, rodij). Glede na bližino kemičnih lastnosti se razlikujejo alkalno(kovine glavne podskupine skupine I), alkalna zemlja(kalcij, stroncij, barij, radij), kot tudi redke zemeljske kovine(skandij, itrij, lantan in lantanidi, aktinij in aktinidi).

Splošne kemijske lastnosti kovin

Kovinski atomi so razmeroma enostavni donirati valenčne elektrone in prehajajo v pozitivno nabite ione, torej se oksidirajo. To je glavna skupna lastnost tako atomov kot preprostih snovi - kovin. Kovine v kemičnih reakcijah so vedno redukci. Zmanjševanje sposobnosti atomov preprostih snovi - kovin, ki jih tvorijo kemični elementi enega obdobja ali ene glavne podskupine periodnega sistema D. I. Mendelejeva, se naravno spreminja.

Zmanjševanje aktivnosti kovine v kemičnih reakcijah, ki se pojavljajo v vodnih raztopinah, odraža njen položaj v elektrokemični seriji kovinskih napetosti.

Na podlagi te serije napetosti je mogoče narediti naslednje pomembne zaključke o kemijski aktivnosti kovin v reakcijah, ki potekajo v vodnih raztopinah pri standardnih pogojih (t = 25 °C, p = 1 atm).

· Bolj na levi je kovina v tej vrstici, močnejša je kot redukcijsko sredstvo.

· Vsaka kovina je sposobna izpodriniti (obnoviti) iz soli v raztopini tiste kovine, ki so za njo (desno) v nizu napetosti.

· Kovine, ki so v nizu napetosti levo od vodika, ga lahko izpodrivajo iz kislin v raztopini

· Kovine, ki so najmočnejši reduktorji (alkalijske in zemeljskoalkalijske), v vseh vodnih raztopinah delujejo predvsem z vodo.

Redukcijska aktivnost kovine, določena iz elektrokemijske serije, ne ustreza vedno njenemu položaju v periodnem sistemu. To je razloženo z dejstvom, da se pri določanju položaja kovine v nizu napetosti ne upošteva le energija ločitve elektronov od posameznih atomov, temveč tudi energija, porabljena za uničenje kristalne mreže, kot je kot tudi energija, ki se sprosti med hidracijo ionov. Na primer, litij je v vodnih raztopinah bolj aktiven kot natrij (čeprav je Na bolj aktivna kovina glede na svoj položaj v periodnem sistemu). Dejstvo je, da je hidratacijska energija Li + ionov veliko večja od hidratacijske energije Na + , zato je prvi proces energetsko ugodnejši. Ob upoštevanju splošne določbe ki označujejo redukcijske lastnosti kovin, pojdimo na specifične kemijske reakcije.

Interakcija kovin z nekovinami

· Večina kovin tvori okside s kisikom.- bazične in amfoterne. Kisli oksidi prehodnih kovin, kot sta kromov oksid (VI) CrO g ali manganov oksid (VII) Mn 2 O 7 , ne nastanejo z neposredno oksidacijo kovine s kisikom. Pridobivajo se posredno.

Alkalijske kovine Na, K aktivno reagirajo z atmosferskim kisikom tvorba peroksidov:

Natrijev oksid se pridobiva posredno, s kalciniranjem peroksidov z ustreznimi kovinami:

Litij in zemeljskoalkalijske kovine medsebojno delujejo z atmosferskim kisikom in tvorijo osnovne okside:

Druge kovine, razen zlata in platine, ki jih atmosferski kisik sploh ne oksidira, manj aktivno ali pri segrevanju delujejo z njim:

· Kovine s halogeni tvorijo soli halogenovodičnih kislin, na primer:

· Najbolj aktivne kovine tvorijo hidride z vodikom.- ionske soli podobne snovi, v katerih ima vodik oksidacijsko stanje -1, na primer:

Mnoge prehodne kovine z vodikom tvorijo hidride posebne vrste – kot da se vodik raztopi ali vnese v kristalno mrežo kovin med atomi in ioni, medtem ko kovina ohrani svoj videz, vendar se poveča v prostornini. Absorbirani vodik je v kovini očitno v atomski obliki.

Obstajajo tudi vmesni kovinski hidridi.

· S sivimi kovinami tvorijo soli - sulfide, na primer:

· Kovine težje reagirajo z dušikom., saj je kemična vez v molekuli dušika N 2 zelo močna; v tem primeru nastanejo nitridi. Pri običajni temperaturi deluje samo litij z dušikom:

Interakcija kovin s kompleksnimi snovmi

· Z vodo. Alkalijske in zemeljskoalkalijske kovine v normalnih pogojih izpodrivajo vodik iz vode in se tvorijo topne baze- alkalije, na primer:

Druge kovine, ki stojijo v nizu napetosti do vodika, lahko pod določenimi pogoji izpodrivajo vodik iz vode. Toda aluminij nasilno sodeluje z vodo le, če se oksidni film odstrani z njegove površine:

Magnezij deluje z vodo samo pri vrenju, sprošča pa se tudi vodik:

Če vodi dodamo goreči magnezij, se zgorevanje nadaljuje, ker reakcija poteka:

Železo deluje z vodo samo v vroči obliki:

· S kislinami v raztopini (HCl, H 2 TAKO 4 ), CH 3 COOH in drugi, razen HNO 3 ) medsebojno delujejo kovine, ki stojijo v nizu napetosti do vodika. Pri tem nastane sol in vodik.

Toda svinec (in nekatere druge kovine) se kljub svojemu položaju v napetostnem nizu (levo od vodika) skoraj ne raztopi v razredčeni žveplovi kislini, saj je nastali svinčev sulfat PbSO 4 netopen in ustvarja zaščitni film na kovini. površino.

· S solmi manj aktivnih kovin v raztopini. Kot posledica takšne reakcije nastane sol bolj aktivne kovine in manj aktivna kovina se sprosti v prosti obliki.

Ne smemo pozabiti, da reakcija poteka v primerih, ko je nastala sol topna. Izpodrivanje kovin iz njihovih spojin z drugimi kovinami je prvi podrobno preučil N. N. Beketov, veliki ruski znanstvenik na področju fizikalne kemije. Kovine je razporedil glede na njihovo kemično aktivnost v "serijo premikov", ki je postala prototip serije kovinskih napetosti.

· IZ organska snov. Interakcija z organskimi kislinami je podobna reakcijam z mineralnimi kislinami. Po drugi strani pa lahko alkoholi pokažejo šibke kislinske lastnosti pri interakciji z alkalijskimi kovinami:

Fenol reagira podobno:

Kovine sodelujejo v reakcijah s haloalkani, ki se uporabljajo za pridobivanje nižjih cikloalkanov in za sinteze, med katerimi postane ogljikov skelet molekule kompleksnejši (reakcija A. Wurtz):

· Kovine, katerih hidroksidi so amfoterni, medsebojno delujejo z alkalijami v raztopini. Na primer:

Kovine se lahko tvorijo med seboj kemične spojine, ki so skupaj znane kot intermetalne spojine. Najpogosteje ne prikazujejo oksidacijskih stanj atomov, ki so značilna za spojine kovin z nekovinami. Na primer:

Cu 3 Au, LaNi 5 , Na 2 Sb, Ca 3 Sb 2 itd.

Intermetalne spojine običajno nimajo stalne sestave, kemična vez v njih je predvsem kovinska. Tvorba teh spojin je bolj značilna za kovine sekundarnih podskupin.

Kovine glavnih podskupin skupin I-III periodnega sistema kemičnih elementov D. I. Mendelejeva

splošne značilnosti

To so kovine glavne podskupine skupine I. Njihovi atomi na zunanji energijski ravni imajo po en elektron. alkalijske kovine - močna redukcijska sredstva. Njihova redukcijska moč in reaktivnost se povečujeta, ko se poveča atomsko število elementa (tj. od vrha navzdol v periodnem sistemu). Vsi imajo elektronsko prevodnost. Moč vezi med atomi alkalijskih kovin se s povečanjem atomskega števila elementa zmanjšuje. Zmanjšata se tudi njihova tališče in vrelišče. Alkalijske kovine delujejo s številnimi preprostimi snovmi - oksidanti. V reakcijah z vodo tvorijo v vodi topne baze (alkalije). zemeljskoalkalijskih elementov se imenujejo elementi glavne podskupine skupine II. Atomi teh elementov vsebujejo na zunanji energetski ravni dva elektrona. so najmočnejši restavratorji, imajo oksidacijsko stanje +2. V tej glavni podskupini opazimo splošne vzorce v spremembi fizikalnih in kemijskih lastnosti, povezanih s povečanjem velikosti atomov v skupini od zgoraj navzdol, oslabi pa se tudi kemična vez med atomi. S povečanjem velikosti iona se povečajo kislinske in bazične lastnosti oksidov in hidroksidov.

Glavno podskupino skupine III sestavljajo elementi bor, aluminij, galij, indij in talij. Vsi elementi so p-elementi. Na zunanji energetski ravni imajo trije (s 2 str 1 ) elektron kar pojasnjuje podobnost lastnosti. +3 oksidacijsko stanje. Znotraj skupine, ko se jedrski naboj poveča, se kovinske lastnosti povečajo. Bor je nekovinski element, medtem ko ima aluminij že kovinske lastnosti. Vsi elementi tvorijo okside in hidrokside.

Večina kovin je v podskupinah periodnega sistema. V nasprotju z elementi glavnih podskupin, kjer se zunanji nivo atomskih orbital postopoma polni z elektroni, so elementi sekundarnih podskupin napolnjeni z d-orbitalami predzadnje energetske ravni in s-orbitalami zadnje. Število elektronov ustreza številki skupine. Elementi z enakim številom valenčnih elektronov so vključeni v skupino pod istim številom. Vsi elementi podskupin so kovine.

Preproste snovi, ki jih tvorijo kovine podskupine, imajo močne kristalne mreže, ki so odporne na toploto. Te kovine so med drugimi kovinami najbolj trpežne in ognjevzdržne. Pri d-elementih se jasno kaže prehod s povečanjem njihove valence od bazičnih lastnosti preko amfoternih v kisle lastnosti.

Alkalijske kovine (Na, K)

Na zunanji energijski ravni vsebujejo atome alkalijskih kovin elementov z enim elektronom ki se nahaja na veliki razdalji od jedra. Ta elektron zlahka darujejo, zato so močna redukcijska sredstva. V vseh spojinah imajo alkalijske kovine oksidacijsko stanje +1. Njihove redukcijske lastnosti se povečujejo s povečanjem atomskega polmera od Li do Cs. Vse so tipične kovine, imajo srebrno belo barvo, so mehke (rezane z nožem), lahke in topljive. Aktivno komunicirajte z vsemi nekovine:

Vse alkalijske kovine reagirajo s kisikom (z izjemo Li) in tvorijo perokside. Alkalijskih kovin zaradi njihove visoke reaktivnosti ne najdemo v prosti obliki.

oksidi- trdne snovi, imajo osnovne lastnosti. Pridobivajo se s kalciniranjem peroksidov z ustreznimi kovinami:

Hidroksidi NaOH, KOH- trdne bele snovi, higroskopne, se dobro raztopijo v vodi s sproščanjem toplote, so razvrščene kot alkalije:

Soli alkalijskih kovin so skoraj vse topne v vodi. Najpomembnejši med njimi: Na 2 CO 3 - natrijev karbonat; Na 2 CO 3 10H 2 O - kristalna soda; NaHCO 3 - natrijev bikarbonat, Soda bikarbona; K 2 CO 3 - kalijev karbonat, pepelika; Na 2 SO 4 10H 2 O - Glauberjeva sol; NaCl - natrijev klorid, jedilna sol.

Elementi skupine I v tabelah

Zemeljsko alkalijske kovine (Ca, Mg)

Predstavnik je kalcij (Ca). zemeljskoalkalijske kovine, ki se imenujejo elementi glavne podskupine skupine II, vendar ne vsi, ampak le začenši od kalcija in navzdol po skupini. To so tisti kemični elementi, ki v interakciji z vodo tvorijo alkalije. Kalcij na zunanji energijski ravni vsebuje dva elektrona, oksidacijsko stanje +2.

Fizikalne in kemijske lastnosti kalcija in njegovih spojin so predstavljene v tabeli.

magnezij (Mg) ima enako atomsko strukturo kot kalcij, njegovo oksidacijsko stanje je prav tako +2. Mehka kovina, vendar je njena površina prekrita z zrakom zaščitna folija, kar nekoliko zmanjša kemično aktivnost. Njegovo gorenje spremlja zaslepljujoč blisk. MgO in Mg(OH) 2 imata osnovne lastnosti. Čeprav je Mg (OH) 2 rahlo topen, obarva raztopino fenolftaleina v škrlatno barvo.

Mg + O 2 \u003d MgO 2

MO oksidi so trdne bele ognjevzdržne snovi. V tehniki se CaO ne imenuje gašeno apno, in MgO - žgani magnezij, se ti oksidi uporabljajo pri proizvodnji gradbenih materialov. Reakcijo kalcijevega oksida z vodo spremlja sproščanje toplote in jo imenujemo gašenje apna, nastali Ca (OH) 2 pa gašeno apno. Prozorna raztopina kalcijevega hidroksida se imenuje apnena voda, bela suspenzija Ca (OH) 2 v vodi pa apneno mleko.

Magnezijeve in kalcijeve soli dobimo z reakcijo s kislinami.

CaCO 3 - kalcijev karbonat, kreda, marmor, apnenec. Uporablja se v gradbeništvu. MgCO 3 - magnezijev karbonat - se uporablja v metalurgiji za sproščanje žlindre.

CaSO 4 2H 2 O - sadra. MgSO 4 - magnezijev sulfat - imenovan grenka ali angleška sol, se nahaja v morska voda. BaSO 4 - barijev sulfat - zaradi svoje netopnosti in sposobnosti zavlačevanja rentgenskih žarkov se uporablja pri diagnostiki ("baritna kaša") prebavil.

Kalcij predstavlja 1,5 % človeške telesne teže, 98 % kalcija se nahaja v kosteh. Magnezij je bioelement, v človeškem telesu ga je približno 40 g, sodeluje pri tvorbi beljakovinskih molekul.

Zemeljskoalkalijske kovine v tabelah

aluminij

aluminij (Al)- element glavne podskupine skupine III periodnega sistema D. I. Mendelejeva. Atom aluminija vsebuje na zunanji energetski ravni trije elektroni, ki se mu med kemičnimi interakcijami zlahka odreče. Prednik podskupine in zgornji sosed aluminija - bor - ima manjši atomski polmer (pri boru je 0,080 nm, pri aluminiju 0,143 nm). Poleg tega ima atom aluminija eno vmesno osemelektronsko plast (2e; 8e; 3e), ki preprečuje razširitev zunanjih elektronov na jedro. Zato so redukcijske lastnosti atomov aluminija precej izrazite.

V skoraj vseh svojih spojinah ima aluminij oksidacijsko stanje +3.

Aluminij je preprosta snov

Srebrno bela lahka kovina. Tali se pri 660 °C. Je zelo plastičen, zlahka vlečen v žico in zvit v folijo do 0,01 mm debelo. Ima zelo visoko električno in toplotno prevodnost. Tvorijo lahke in močne zlitine z drugimi kovinami. Aluminij je zelo aktivna kovina. Če je aluminijev prah ali fin aluminijasta folija segrejejo, oni vžgati in zažgati z oslepljujočim plamenom:

To reakcijo lahko opazimo pri gorenju iskric in ognjemetov. Aluminij, kot vse kovine, zlahka reagira z nekovinami predvsem v obliki prahu. Da se reakcija začne, je potrebno začetno segrevanje, razen reakcij s halogeni - klorom in bromom, potem pa vse reakcije aluminija z nekovinami potekajo zelo hitro in jih spremlja sproščanje velike količine toplote. :

aluminij dobro se raztopi v razredčeni žveplovi in ​​klorovodikovi kislini:

In tukaj koncentrirana žveplova in dušikova kislina pasivira aluminij, ki nastane na kovinski površini gost močan oksidni film, kar preprečuje nadaljnjo reakcijo. Zato se te kisline prevažajo v aluminijastih rezervoarjih.

Aluminijev oksid in hidroksid sta amfoterna, zato se aluminij raztopi v vodnih raztopinah alkalij in tvori soli - aluminate:

Aluminij se v metalurgiji pogosto uporablja za pridobivanje kovin - kroma, mangana, vanadija, titana, cirkonija iz njihovih oksidov. Ta metoda se imenuje aluminotermija. V praksi se pogosto uporablja termit - mešanica Fe 3 O 4 z aluminijevim prahom. Če se ta zmes vžge, na primer z magnezijevim trakom, pride do močne reakcije s sproščanjem veliko število toplota:

Sproščena toplota je povsem dovolj za popolno taljenje nastalega železa, zato se ta postopek uporablja za varjenje jeklenih izdelkov.

Aluminij je mogoče pridobiti z elektrolizo - razgradnjo taline njegovega oksida Al 2 O 3 na njegove sestavne dele z uporabo električnega toka. Toda tališče aluminijevega oksida je približno 2050 ° C, zato je za izvedbo elektrolize potrebno veliko energije.

Aluminijeve spojine

Aluminosilikati. Te spojine lahko obravnavamo kot soli, ki jih tvorijo aluminijev oksid, silicij, alkalijske in zemeljskoalkalijske kovine. Sestavljajo večino zemeljsko skorjo. Zlasti aluminosilikati so del feldsparov, najpogostejših mineralov in gline.

boksit- kamnina, iz katere se pridobiva aluminij. Vsebuje aluminijev oksid Al 2 O 3 .

Korund- mineral s sestavo Al 2 O 3, ima zelo visoko trdoto, njegova drobnozrnata sorta, ki vsebuje nečistoče - smirk, se uporablja kot abrazivni (mlet) material. Ista formula ima še eno naravno spojino - aluminijev oksid.

Znani so prozorni, z nečistočami obarvani kristali korunda: rdeči - rubini in modri - safirji, ki se uporabljajo kot draguljev. Trenutno se pridobivajo umetno in se uporabljajo ne samo za nakit, ampak tudi za tehnične namene, na primer za izdelavo delov ur in drugih natančnih instrumentov. Kristali rubina se uporabljajo v laserjih.

Aluminijev oksid Al 2 O 3 - bela snov z zelo visokim tališčem. Lahko se pridobi s toplotno razgradnjo aluminijevega hidroksida:

Aluminijev hidroksid Al(OH) 3 obori se kot želatinasta oborina pod delovanjem alkalij na raztopine aluminijevih soli:

Kako amfoterni hidroksid zlahka se raztopi v kislinskih in alkalijskih raztopinah:

Aluminati imenujejo soli nestabilnih aluminijevih kislin - ortoaluminij H 2 AlO 3, metaaluminij HAlO 2 (lahko ga štejemo za ortoaluminijevo kislino, molekuli katere je bila odvzeta molekula vode). Naravni aluminati vključujejo plemenito špinelo in dragocen krizoberil. Aluminijeve soli, razen fosfatov, so zelo topne v vodi. Nekatere soli (sulfidi, sulfiti) se razgradijo z vodo. Aluminijev klorid AlCl 3 se uporablja kot katalizator pri proizvodnji številnih organskih snovi.

Elementi skupine III v tabelah

Značilnosti prehodnih elementov - baker, cink, krom, železo

baker (Cu)- element sekundarne podskupine prve skupine. Elektronska formula: (…3d 10 4s 1). Deseti d-elektron je gibljiv, saj se je premaknil s podnivoja 4S. Baker v spojinah ima oksidacijski stanji +1 (Cu 2 O) in +2 (CuO). Baker je svetlo rožnata kovina, temprana, viskozna in odličen prevodnik električne energije. Tališče 1083 °C.

Tako kot druge kovine podskupine I skupine I periodnega sistema, baker je v vrsti aktivnosti desno od vodika in ga ne izpodriva iz kislin, ampak reagira z oksidacijskimi kislinami:

Pod delovanjem alkalij na raztopine bakrovih soli se obori oborina šibke modre baze.- bakrov (II) hidroksid, ki se pri segrevanju razgradi v bazični črni oksid CuO in vodo:

Kemijske lastnosti bakra v tabelah

cink (Zn)- element sekundarne podskupine skupine II. Njegova elektronska formula je naslednja: (…3d 10 4s 2). Ker je predzadnja d-podnivo v atomih cinka popolnoma dokončana, ima cink v spojinah oksidacijsko stanje +2.

Cink je srebrno bela kovina, praktično nespremenjena na zraku. Ima korozijsko odpornost, kar je razloženo s prisotnostjo oksidnega filma na njegovi površini. Cink je pri povišanih temperaturah ena najbolj aktivnih kovin reagira s preprostimi snovmi:

izpodriva vodik iz kislin:

Cink, tako kot druge kovine, izpodriva manj aktivnih kovin iz njihovih soli:

Zn + 2AgNO 3 \u003d 2Ag + Zn (NO 3) 2

Cinkov hidroksid amfoteren, torej kaže lastnosti tako kislin kot baz. S postopnim dodajanjem raztopine alkalij v raztopino cinkove soli se oborina, ki se je oborila na začetku, raztopi (podobno se zgodi z aluminijem):

Kemijske lastnosti cinka v tabelah

Na primer krom (Cr) to se lahko pokaže lastnosti prehodnih elementov se v obdobju ne spreminjajo bistveno: obstaja kvantitativna sprememba, povezana s spremembo števila elektronov v valenčnih orbitalah. Največje oksidacijsko stanje kroma je +6. Kovina v nizu aktivnosti je levo od vodika in ga izpodriva iz kislin:

Ko takšni raztopini dodamo raztopino alkalije, nastane oborina Me (OH). 2 , ki se hitro oksidira z atmosferskim kisikom:

Ustreza amfoternemu oksidu Cr 2 O 3 . Kromov oksid in hidroksid (v najvišja stopnja oksidacija) kažejo lastnosti kislih oksidov oziroma kislin. Soli kromove kisline (H 2 CrO 4 ) se v kislem okolju pretvorijo v dikromate- soli dikromove kisline (H 2 Cr 2 O 7). Kromove spojine imajo visoko oksidacijsko moč.

Kemijske lastnosti kroma v tabelah

Železo Fe- element stranske podskupine skupine VIII in 4. obdobja periodnega sistema D. I. Mendelejeva. Atomi železa so razporejeni nekoliko drugače kot atomi elementov glavnih podskupin. Kot bi moralo biti za element 4. obdobja, imajo atomi železa štiri energijske nivoje, vendar se iz njih ne polni zadnji, temveč predzadnji, tretji iz jedra, nivo. Na zadnji ravni atomi železa vsebujejo dva elektrona. Na predzadnji ravni, ki lahko sprejme 18 elektronov, ima atom železa 14 elektronov. Posledično je porazdelitev elektronov po nivojih v atomih železa naslednja: 2e; 8e; 14.; 2e. Kot vse kovine atomi železa kažejo redukcijske lastnosti, ki daje med kemičnimi interakcijami ne le dva elektrona z zadnje ravni in pridobi oksidacijsko stanje +2, temveč tudi elektron s predzadnje ravni, medtem ko se oksidacijsko stanje atoma dvigne na +3.

Železo je preprosta snov

Je srebrno bela bleščeča kovina s tališčem 1539°C. Zelo plastičen, zato ga je enostavno obdelati, kovati, valjati, žigosati. Železo ima sposobnost magnetiziranja in razmagnetiziranja. Večjo trdnost in trdoto mu lahko damo s toplotnimi in mehanskimi metodami. Razlikujte med tehnično čisto in kemično čisto železo. Tehnično čisto železo je pravzaprav nizkoogljično jeklo, vsebuje 0,02-0,04% ogljika, še manj pa kisika, žvepla, dušika in fosforja. Kemično čisto železo vsebuje manj kot 0,01 % nečistoč. Iz tehnično čistega železa so na primer narejene sponke in gumbi. Takšno železo zlahka korodira, medtem ko kemično čisto železo skoraj ne korodira. Trenutno je železo osnova sodobne tehnologije in kmetijskega inženiringa, prometa in komunikacij, vesoljske ladje in vse sodobne civilizacije nasploh. Večine predmetov, od šivalnih igel do vesoljskih plovil, ni mogoče izdelati brez uporabe železa.

Kemične lastnosti železa

Železo lahko kaže +2 in +3 oksidacijska stanja, oziroma železo daje dve vrsti spojin. Število elektronov, ki jih atom železa izpusti med kemičnimi reakcijami, je odvisno od oksidacijske sposobnosti snovi, ki reagirajo z njim.

Na primer, železo tvori halogenide s halogeni, v katerih ima oksidacijsko stanje +3:

in z žveplom - železov (II) sulfid:

Vroče železo gori v kisiku s tvorbo železovega luska:

Pri visoki temperaturi (700-900 °C) železo reagira z vodno paro:

V skladu s položajem železa v elektrokemični seriji napetosti lahko iz vodnih raztopin njihovih soli izpodriva kovine desno od njega, na primer:

Železo se raztopi v razredčeni klorovodikovi in ​​žveplovi kislini. oksidirano z vodikovimi ioni:

Železo se raztopi v razredčeni dušikovi kislini, medtem ko nastaja železov (III) nitrat, voda in produkti redukcije dušikove kisline - N 2 , NO ali NH 3 (NH 4 NO 3), odvisno od koncentracije kisline.

Železove spojine

V naravi železo tvori številne minerale. To so magnetna železova ruda (magnetit) Fe 3 O 4, rdeča železova ruda (hematit) Fe 2 O 3, rjava železova ruda (limonit) 2Fe 2 O 3 3H 2 O. Druga naravna železova spojina je železo ali žveplo, pirit ( pirit) FeS 2, ne služi kot železova ruda za proizvodnjo kovin, ampak se uporablja za proizvodnjo žveplove kisline.

Za železo sta značilni dve vrsti spojin: spojine železa (II) in železa (III).Železov oksid (II) FeO in ustrezen železov hidroksid (II) Fe (OH) 2 se pridobiva posredno, zlasti z naslednjo verigo transformacij:

Obe spojini imata izrazite bazične lastnosti.

Kationi železa(II) Fe 2 + zlahka oksidira z atmosferskim kisikom v železove (III) Fe katione 3 + . Zato bela oborina železovega (II) hidroksida postane zelena, nato pa postane rjava in se spremeni v železov (III) hidroksid:

Železov(III) oksid Fe 2 O 3 in ustrezen železov (III) hidroksid Fe (OH) 3 dobimo tudi posredno, na primer vzdolž verige:

Od železovih soli imajo največji tehnični pomen sulfati in kloridi.

Kristalni hidrat železovega (II) sulfata FeSO 4 7H 2 O, znan kot železov vitriol, se uporablja za zatiranje rastlinskih škodljivcev, za pripravo mineralnih barv in za druge namene. Železov klorid (III) FeCl 3 se uporablja kot jedkalo pri barvanju tkanin. Železov sulfat (III) Fe 2 (SO 4) 3 9H 2 O se uporablja za čiščenje vode in za druge namene.

Fizikalne in kemijske lastnosti železa in njegovih spojin so povzete v tabeli:

Kemijske lastnosti železa v tabelah

Kvalitativne reakcije na ione Fe 2+ in Fe 3+

Za prepoznavanje železovih (II) in (III) spojin izvajajo kvalitativne reakcije na Fe ione 2+ in Fe 3+ . Kvalitativna reakcija na ione Fe 2+ je reakcija soli železa (II) s spojino K 3, imenovano rdeča krvna sol. To je posebna skupina soli, ki jim pravimo kompleksne, spoznali jih boste kasneje. Medtem se morate naučiti, kako se takšne soli disociirajo:

Reagent za ione Fe 3+ je še ena kompleksna spojina - rumena krvna sol - K 4, ki v raztopini disociira na podoben način:

Če raztopini rdeče krvne soli (reagent za Fe 2+) in rumene krvne soli (reagent za Fe 3+) dodamo raztopini, ki vsebuje ione Fe 2+ in Fe 3+, potem bo v obeh primerih ista modra oborina oblika:

Za odkrivanje Fe 3+ ionov se uporablja tudi interakcija soli železa (III) s kalijevim tiocianatom KNCS ali amonijevim NH 4 NCS. V tem primeru nastane svetlo obarvan ion FeNCNS 2+, zaradi česar celotna raztopina pridobi intenzivno rdečo barvo:

Tabela topnosti

Najbolj značilne so naslednje fizikalne lastnosti kovin:

• trdota,
• kovinski lesk,
• duktilnost,
• plastika,
• dobra prevodnost elektrike in toplote.

Za vse vrste kovin je značilna kristalna kovinska mreža. V njegovih vozliščih so pozitivno nabiti ioni, med katerimi se elektroni prosto gibljejo. Prisotnost elektronov pojasnjuje visoko toplotno prevodnost in električno prevodnost ter sposobnost podleganja strojna obdelava. Vredno je podrobneje razmisliti o splošnih fizikalnih lastnostih kovin.

Osnovne fizikalne lastnosti kovin

Tališče čistih kovin je v območju od -39 do 3410°C. Večina kovin ima zelo visoko tališče, z izjemo alkalijskih kovin. Vendar pa obstajajo tudi takšne vrste kovin, ki jih je mogoče zlahka stopiti na običajnem plinski štedilnik. Takšne kovine vključujejo na primer svinec ali kositer. Glede na gostoto so vse kovine razdeljene na težke (5 / 22,5 g / cm 3) in lahke (0,53 / 5 g / cm 3). Najlažja od teh kovin je litij (0,53 g/cm3). Skoraj vse kovine imajo dobro duktilnost. To se zgodi zaradi premika plasti atomov brez prekinitve vezi med njimi. Najbolj duktilne kovine so zlato, srebro in baker. Plastičnost je odvisna tudi od čistosti kovine. Krom velja za zelo čisto kovino, a tudi z malo onesnaženja postane trši in bolj krhek. Značilnost fizikalnih lastnosti kovin vključuje koncept toplotne prevodnosti. To je neposredno odvisno od mobilnosti prostih elektronov. Ja, večina najboljši vodnik elektrika in toplota je srebro, sledi natrij. Odlično se uporablja pri ventilih avtomobilskih motorjev.

Fizikalne lastnosti alkalijskih kovin

Ta vrsta kovine vključuje:

• natrij,
• litij,
• kalij,
• rubidij,
• cezij.

Vse te kovine so zelo duktilne in mehke. Litij ima največjo trdoto, tako kot ostale kovine se zlahka režejo z nožem in jih lahko celo zvijemo v folijo. Vse alkalijske kovine v kristalnem stanju imajo na telo osredotočeno kristalno mrežo z kovinski tip kemična vez. To povzroča visoko električno in toplotno prevodnost te vrste kovine. Alkalijske kovine imajo izjemno nizko gostoto. Torej je najlažji med njimi litij. Njegova gostota je 0,53 g/cm 3 . Te kovine imajo precej nizko vrelišče in tališče. Ko se atomsko število kovine poveča, se njeno tališče zmanjša. Vse alkalijske kovine so izjemno reaktivne. Zaradi tega jih je treba hraniti v zaprtih ampulah, pod plastjo kerozina oz vazelinsko olje. Vse to so fizikalne lastnosti kovin. Kemija ima tudi pomembno vlogo v znanosti o kovinah.

Kemijske lastnosti kovin

Kemično je za kovine značilna enostavnost opuščanja valenčnih elektronov, pa tudi sposobnost tvorbe pozitivno nabitih ionov. Tako so vse kovine reduktorji v prostem stanju. Njihova sposobnost okrevanja ni enaka. Določen je s položajem v elektrokemični seriji napetosti kovin. Vse kovine so razvrščene v padajočem vrstnem redu glede na njihove redukcijske lastnosti, kot tudi povečanje oksidacijskih lastnosti ionov. Taka serija označuje kemično aktivnost kovine izključno v redoks reakcijah, ki se pojavljajo v vodnem mediju. Ja, tipično kemične lastnosti za kovine sta njihova redukcija in interakcija z vodo.

Pridobivanje nekovin

Različne reakcije z atmosferskim kisikom in halogeni potekajo z različno hitrostjo in pri različne temperature. Na primer, alkalijske kovine se najlažje oksidirajo z atmosferskim kisikom in sodelujejo tudi s preprostimi snovmi. Kar zadeva baker in železo, pri segrevanju medsebojno delujeta s preprostimi snovmi, platine in zlato pa sploh ne oksidirajo. Številne kovine lahko na površini tvorijo oksidni film, ki jih ščiti pred naknadno oksidacijo:
2K + Cl 2 = 2KSl 2Mg + O 2 = 2MgO

Interakcija z vodo

Alkalijske kovine lahko komunicirajo z vodo. Ta proces poteka v normalnih pogojih s sproščanjem vodika in tvorbo hidroksidov:
2Al + 6H 2 O = 2Al (OH) 3 + ZH 2 2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2

Cilji lekcije

• Ponovite značilnosti strukture kovinskih atomov, spremembo kovinskih lastnosti po obdobjih in glavnih podskupinah, kovinska vez .
• Študente predstaviti splošne fizikalne lastnosti kovin in njihovo uporabo v nacionalno gospodarstvo.
• Podajte pojem alotropije in pokažite relativnost delitve na kovine in nekovine.

Cilji lekcije

• Posplošiti in poglobiti znanje učencev o lastnostih enostavnih in kompleksnih snovi, stopnji oksidacije, redoks reakcijah; izboljšati veščine sestavljanja elektronske tehtnice in izenačevanja kemičnih reakcij z uporabo OVR; oblikovati sposobnost napovedovanja poteka kemičnih reakcij na podlagi OVR.

Osnovni izrazi

• Kovine - to so kemični elementi, katerih atomi zlahka oddajo svoje zunanje elektrone in se spremenijo v pozitivne ione.
• - to so kemični elementi, katerih atomi odpeljejo elektrone na zunanjo raven in se spremenijo v negativne ione
• ioni - nabiti delci, v katere se atom spremeni po dajanju ali sprejemanju elektronov.
• Elektronegativnost je sposobnost atoma kemičnega elementa, da pritegne elektrone drugega atoma.
• kemična vez je način interakcije atomov, da tvorijo molekule.

  MED POUKOM

Ponovitev prejšnje lekcije. Preverjanje domače naloge

• Kakšne oblike obstoja ima kemični element?
• Značilnosti strukture kovinskih atomov?
• Kako se kovinske lastnosti kemičnih elementov spreminjajo po obdobjih in skupinah z naraščajočimi naboji atomska jedra in zakaj?
• Katere vrste vezi so vključene v kovinske atome.
• Navedite primere

preproste snovi. Kovine

Kovine v periodični sistem DI. Mendelejev veliko več kot nekovin, teh je 88, nahajajo se pod diagonalo B-At in celo vrstice velikih obdobij.

riž. 1. Kovine
V obdobjih s povečanjem naboja atomskih jeder se kovinske lastnosti zmanjšajo, saj se število elektronov na zunanji energijski ravni povečuje, polmer atomov se zmanjša in posledično se kovinske lastnosti zmanjšajo, kot smo že omenili.

riž. 2. Primeri kovin
Oglejmo si video tekoče kovine v magnetnem polju

V glavnih podskupinah se s povečanjem nabojev atomskih jeder poveča število energijskih nivojev in povečajo se kovinske lastnosti.
In tako je večina preprostih snovi, ki jih najdemo v naravi, kovine. Srečamo jih pri Vsakdanje življenje: avtomobili, kovinske konstrukcije zgradbe, objekti (mostovi), letala in raketogradnja, kmetijska mehanizacija, v vsakdanjem življenju, Nakit itd.
Na sliki razmislite o primerih snovi-kovin

riž. 3. Snovi-kovine

Spoznajmo fizične lastnosti kovin, ki omogočajo njihovo uporabo v nacionalnem gospodarstvu:
agregatno stanje - trdno, razen živega srebra, v normalnih pogojih - je tekoče;
trdo;
fleksibilnost, kovnost, duktilnost (dokazovanje prožnosti Al folije);
tpl - različno;
toplotna in električna prevodnost;
plastike.

V videu bomo videli interakcijo žveplove kisline s kovinami

Interakcija kovin s solmi

riž. 4. Fizikalne lastnosti kovin
Zapišimo sklepe o fizikalnih lastnostih.
In vendar zvonijo - ta lastnost se uporablja za izdelavo zvončkov in zvončkov. Najbolj zvočen - Ag; Au; Cu (srebro, zlato, baker). Cu (bakreni) obroči z gostim, brenčečim zvonjenjem, "škrlatno". Ta figurativni izraz ni izviral iz imena jagodičja, temveč v čast nizozemskega mesta Malina, od koder so bili dostavljeni prvi cerkveni zvonovi.
Kovinski primeri

riž. 5. Zlato

riž. 6. Srebro

riž. 7. Železo

Zaključki lekcije

1. Kdaj sobna temperatura kovine so trdne snovi, razen živega srebra (je tekoče)
2. Večina kovin je srebrno siva z različnimi odtenki, razen zlata, bakra.
3. Vse kovine imajo značilen lesk, imenovan kovinski lesk.
4. Kovine dobro prevajajo toploto in elektriko.
5. Kovine se razlikujejo po trdoti in zelo razlikujejo po tališču.
6. Kovine so prožne in kovne.
7. Kovine se bistveno razlikujejo po gostoti, na primer: gostota natrija je 0,97 g / cm3, gostota platine pa 21,45 g / cm3

Domača naloga

vaja 1. Izpolnite prazna mesta z uporabo prave besede in izrazi.
Pri sobni temperaturi so kovine v …… agregacijskem stanju, razen …………;
So ……… razen ……… in bakra;
Imajo značilnost …………;
So dobri prevodniki ……….. in elektrike.
vaja 2. Katera kovina ima srebrno belo barvo in se uporablja za izdelavo ponv in folije za živila (železo, cink, srebro, aluminij)?
3. vaja Katere lastnosti bakra se lahko uporabijo za izdelavo električne žice?
rdeče-rjave barve;
kovinski sijaj;
duktilnost;
električna prevodnost
vaja 4 Katere od naslednjih lastnosti nam omogočajo, da snov uvrstimo med kovine?
krhkost in rumena barva;
dobra topnost v vodi;
toplotna in električna prevodnost, prisotnost kovinskega sijaja;
sposobnost združevanja s kisikom;

Bibliografija

1. Lekcija Ivanova I.A. na temo "Kovine", učitelj kemije v Minusinsku, srednja šola št. 16.
3. F. A. Derkach "Kemija", - znanstveni in metodološki priročnik. - Kijev, 2008.
4. L. B. Tsvetkova "Anorganska kemija" - 2. izdaja, popravljena in dopolnjena. – Lvov, 2006.
5. V. V. Malinovsky, P. G. Nagorny "Anorganska kemija" - Kijev, 2009.
6. Glinka N.L. splošna kemija. - 27 izd. / Pod. ur. V.A. Rabinovich. - L .: Kemija, 2008. - 704 str.

Uredil in poslal Lisnyak A.V.

Delal na lekciji:
Ivanova I.A
Lisnyak A.V.