Таблица за химичните свойства на металите. Общи физични и химични свойства на металите

Металите са активни редуциращи агенти с положителна степен на окисление. Благодарение на химичните си свойства металите намират широко приложение в промишлеността, металургията, медицината и строителството.

Метална дейност

При реакции металните атоми се отказват от валентни електрони и се окисляват. Колкото повече енергийни нива и по-малко електрони има един метален атом, толкова по-лесно е за него да се откаже от електрони и да претърпи реакции. Следователно металните свойства се увеличават отгоре надолу и отдясно наляво в периодичната таблица.

Ориз. 1. Промени в металните свойства в периодичната таблица.

Активността на простите вещества е показана в електрохимичния ред на напрежението на металите. Вляво от водорода са активните метали (активността нараства отляво), вдясно са неактивните метали.

Най-голяма активност проявяват алкалните метали, които са в група I на периодичната таблица и са вляво от водорода в електрохимичните серии на напрежение. Те реагират с много вещества вече при стайна температура. Следват ги алкалоземните метали, които са включени във II група. Те реагират с повечето вещества при нагряване. Металите в електрохимичната серия от алуминий до водород (средна активност) изискват допълнителни условия, за да влязат в реакции.

Ориз. 2. Електрохимични серии от напрежения на метали.

Някои метали проявяват амфотерни свойства или двойственост. Металите, техните оксиди и хидроксиди реагират с киселини и основи. Повечето метали реагират само с определени киселини, като изместват водорода и образуват сол. Най-силно изразени двойни свойства проявяват:

• алуминий;
• водя;
• цинк;
• желязо;
• мед;
• берилий;
• хром.

Всеки метал е в състояние да измести друг метал, стоящ вдясно от него в електрохимичната серия от соли. Металите отляво на водорода го изместват от разредените киселини.

Имоти

Характеристиките на взаимодействието на металите с различни вещества са представени в таблицата на химичните свойства на металите.

Металите взаимодействат помежду си и образуват интерметални съединения - 3Cu + Au → Cu 3 Au, 2Na + Sb → Na 2 Sb.

Приложение

Общите химични свойства на металите се използват за създаване на сплави, детергенти и се използват в каталитични реакции. Металите присъстват в батерии, електроника и носещи конструкции.

Основните области на приложение са изброени в таблицата.

Ориз. 3. Бисмут.

Какво научихме?

От урока по химия в 9 клас научихме за основните химични свойства на металите. Способността за взаимодействие с прости и сложни вещества определя активността на металите. Колкото по-активен е металът, толкова по-лесно реагира при нормални условия. Активните метали реагират с халогени, неметали, вода, киселини и соли. Амфотерните метали реагират с алкали. Нискоактивните метали не реагират с вода, халогени и повечето неметали. Накратко прегледахме областите на приложение. Металите се използват в медицината, промишлеността, металургията и електрониката.

Тест по темата

Оценка на доклада

Среден рейтинг: 4.4. Общо получени оценки: 210.

Металите са група елементи под формата на прости вещества, които имат характерни метални свойства, като висока топло- и електрическа проводимост, положителен температурен коефициент на съпротивление, висока пластичност, ковкост и метален блясък. В тази статия всички свойства на металите ще бъдат представени под формата на отделни таблици.

Съдържание

Свойствата на металите се делят на физични, химични, механични и технологични.

Физични свойства на металите

Физичните свойства включват: цвят, специфично тегло, плавимост, електрическа проводимост, магнитни свойства, топлопроводимост, топлинен капацитет, разширение при нагряване.

Специфично тегло на металае отношението на теглото на хомогенно метално тяло към обема на метала, т.е. това е плътността в kg/m3 или g/cm3.

Топимост на металае способността на метала да се топи при определена температура, наречена точка на топене.

Електропроводимост на металите- това е способността на металите да провеждат електрически ток, това е свойство на тяло или среда, което определя възникването на електрически ток в тях под въздействието на електрическо поле. Електрическата проводимост се отнася до способността за провеждане предимно на постоянен ток (под въздействието на постоянно поле), за разлика от способността на диелектриците да реагират на променливо електрическо поле чрез осцилиране на свързани заряди (променлива поляризация), създавайки променлив ток.

Магнитни свойства на металитехарактеризиращ се с: остатъчна индукция, коерцитивна сила и магнитна проницаемост.

Топлопроводимост на металитее способността им да пренасят топлина от по-нагрети частици към по-малко нагрети. Топлопроводимостта на метала се определя от количеството топлина, което преминава през метален прът с напречно сечение 1 cm 2 и дължина 1 cm за 1 секунда. при температурна разлика от 1°C.

Топлинна мощност на металите- това е количеството топлина, погълнато от тялото при нагряване с 1 градус. Съотношението на количеството топлина, погълнато от тяло с безкрайно малка промяна в температурата му към тази промяна в единица маса на вещество (g, kg), се нарича специфичен топлинен капацитет, 1 мол от веществото е моларен (моларен).

Разширяване на металите при нагряване.Всички метали се разширяват при нагряване и се свиват при охлаждане. Степента на увеличаване или намаляване на първоначалния размер на метала с промяна на температурата от един градус се характеризира с коефициента на линейно разширение.

Химични свойства на металите

Химически - окисляване, разтворимост и устойчивост на корозия.

Окисление на металие реакция на свързване на метал с кислород, придружена от образуване на оксиди (оксиди). Ако разгледаме окислението по-широко, тогава това са реакции, при които атомите губят електрони и се образуват различни съединения, например хлориди, сулфиди. В природата металите се намират предимно в окислено състояние, под формата на руди, така че тяхното производство се основава на процесите на редукция на различни съединения.

Разтворимост на метала- това е способността им да образуват хомогенни системи с други вещества - разтвори, в които металът е под формата на отделни атоми, йони, молекули или частици. Металите се разтварят в разтворители, които са силни киселини и каустични основи. Най-често използваните в промишлеността са: сярна, азотна и солна киселини, смес от азотна и солна киселини (царска вода), както и алкали - сода каустик и калий каустик.

Корозионна устойчивост на металие способността им да издържат на корозия.

Механични свойства на металите

Механични - якост, твърдост, еластичност, вискозитет, пластичност.

Якост на металасе нарича способността му да устои на действието на външни сили, без да се разпада.

Твърдост на металитее способността на едно тяло да устои на проникването на друго, по-твърдо тяло в него.

Еластичност на металите- свойството на метала да възстановява формата си след прекратяване на действието на външни сили, предизвикали промяна във формата (деформация).

Вискозитет на металите- това е способността на метала да устои на бързо нарастващи (ударни) външни сили. Вискозитетът е обратното свойство на крехкостта.

Пластичност на металите- това е свойството на метала да се деформира без разрушаване под въздействието на външни сили и да запазва нова форма след прекратяване на силите. Пластичността е обратно свойство на еластичността.

Технологични свойства на металите

Технологичните включват закаляемост, течливост, ковкост, заваряемост, обработваемост.

Прокаляемост на металите– това е способността им да получат втвърден слой с определена дълбочина.

Течливост на металите- това е свойството на метала в течно състояние да запълва леярска форма и да възпроизвежда нейните очертания в отливка.

Ковкост на металитее технологично свойство, което характеризира способността им да се обработват чрез деформация, например коване, валцуване, щамповане без разрушаване.

Заваряемост на металите- това е тяхното свойство да образуват постоянна връзка по време на процеса на заваряване, която отговаря на изискванията, определени от дизайна и работата на произвеждания продукт.

Обработваемост на метали чрез рязане- това е способността им да променят геометричната форма, размерите и качеството на повърхността поради механично рязане на материала на детайла с режещ инструмент. Обработваемостта на металите зависи от техните механични свойства, главно от якостта и твърдостта.

Съвременните методи за изпитване на метали са механични изпитвания, химически анализи, спектрални анализи, металографски и радиографски анализи, технологични тестове, дефектоскопия. Тези тестове дават възможност да се получи представа за природата на металите, тяхната структура, състав и свойства, както и да се определи качеството на готовите продукти.

Таблици за свойствата на металите

Таблица „Свойства на металите: чугун, лята стомана, стомана“

1. Максимална якост на опън
2. Граница на провлачване (или Rp 0,2);
3. Относително удължение на пробата при скъсване;
4. Якост на огъване;
5. Якостта на огъване е дадена за проба от лята стомана;
6. Границата на умора на всички видове чугун зависи от масата и напречното сечение на пробата;
7. модул на еластичност;
8. За сивия чугун модулът на еластичност намалява с увеличаване на напрежението на опън и остава почти постоянен с увеличаване на напрежението на натиск.

Таблица "Свойства на пружинната стомана"

1. Максимална якост на опън,
2. Относително намаляване на напречното сечение на пробата при разкъсване,
3. Якост на огъване;
4. Пределна якост при променливо циклично натоварване при N ⩾ 10 7,
5. Максимално напрежение при температура 30°C и относително удължение 1 2% за 10 часа; за по-високи температури вижте раздел „Методи за свързване на части“,
6. виж раздел „Методи за свързване на части“;
7. 480 N/mm 2 за студено обработени пружини;
8. Приблизително 40% повече за студено обработени пружини

Таблица „Свойства на металните листове на тялото“

Таблица "Свойства на цветни метали"

1. Модул на еластичност, справочни данни;
2. Якост на огъване;
3. Най-голяма стойност;
4. За индивидуални проби

Таблица "Свойства на леки сплави"

1. Максимална якост на опън;
2. Граница на провлачване, съответстваща на пластична деформация от 0,2%;
3. Якост на огъване;
4. Най-голяма стойност;
5. Показателите за якост са дадени за проби и за отливки;
6. Дадени са показатели за пределна якост на огъване при равнинно натоварване

Таблица "Металокерамични материали (PM) 1) за плъзгащи лагери"

1. По отношение на лагера 10/16 g 10;
2. Въглеродът се съдържа главно под формата на свободен графит;
3. Въглеродът се съдържа само под формата на свободен графит

Таблица „Свойства на металокерамични материали (PM) 1 за конструктивни части“

1. В съответствие с DIN 30 910, издание 1990 г.;

Магнитни материали

Таблица „Свойства на меки магнитни материали“

1. Данните се отнасят само за магнитни пръстени.

Меки магнитни метали

Таблица „Свойства на магнитна листова и лентова стомана“

Материали за преобразуватели и електрически реактори

Материали за DC релета

Таблица "Свойства на материала за DC релета"

1. Стандартизирани стойности

Металокерамични материали за меки магнитни компоненти

Таблица „Свойства на металокерамични материали за меки магнитни компоненти“

Този урок е посветен на изучаването на темата „Общи свойства на металите. Метална връзка." По време на урока ще бъдат обсъдени общите химични свойства на металите и характеристиките на металните химични връзки. Учителят ще обясни приликите в химичните и физичните свойства на металите, като използва модел на тяхната вътрешна структура.

Тема: Химия на металите

Урок: Общи свойства на металите. Метална връзка

Металите се характеризират с общи физични свойства: те имат специален метален блясък, висока топло- и електрическа проводимост и пластичност.

Металите също споделят някои общи химични свойства. Важно е да запомните, че в химичните реакции металите действат като редуциращи агенти: те отдават електрони и повишават степента си на окисление. Нека да разгледаме някои реакции, в които участват металите.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С КИСЛОРОД

Много метали могат да реагират с кислорода. Обикновено продуктите на тези реакции са оксиди, но има и изключения, за които ще научите в следващия урок. Нека разгледаме взаимодействието на магнезия с кислорода.

Магнезият изгаря в кислород, за да образува магнезиев оксид:

2Mg + O2 = 2MgO

Ориз. 1. Изгаряне на магнезий в кислород

Магнезиевите атоми даряват своите външни електрони на кислородните атоми: два магнезиеви атома даряват два електрона на два кислородни атома. В този случай магнезият действа като редуциращ агент, а кислородът действа като окислител.

Металите реагират с халогени. Продуктът от тази реакция е метален халид, като хлорид.

Ориз. 2. Изгаряне на калий в хлор

Калият изгаря в хлор, за да образува калиев хлорид:

2K + Cl 2 = 2KCl

Два калиеви атома даряват по един електрон на хлорна молекула. Калият, повишавайки степента на окисление, играе ролята на редуциращ агент, а хлорът, намалявайки степента на окисление, играе ролята на окислител.

Много метали реагират със сярата, за да образуват сулфиди. В тези реакции металите също действат като редуциращи агенти, докато сярата ще бъде окислител. Сярата в сулфидите е в степен на окисление -2, т.е. намалява окислителното си число от 0 до -2. Например, когато се нагрява, желязото реагира със сярата, за да образува железен (II) сулфид:

Ориз. 3. Взаимодействие на желязото със сярата

Металите също могат да реагират с водород, азот и други неметали при определени условия.

Само активни метали, като алкални и алкалоземни метали, реагират с вода без нагряване. По време на тези реакции се образува основа и се отделя водороден газ. Например, калцият реагира с вода, за да образува калциев хидроксид и водород, освобождавайки голямо количество топлина:

Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2

По-малко реактивни метали, като желязо и цинк, реагират с вода само при нагряване, за да образуват метален оксид и водород. Например:

Zn + H 2 O = ZnO + H 2

В тези реакции окислителят е водородният атом, съдържащ се във водата.

Металите, разположени в серията напрежения вдясно от водорода, не реагират с вода.

Вече знаете, че металите в серията напрежения вляво от водорода реагират с киселини. При тези реакции металите отдават електрони и действат като редуциращ агент. Окислителят е водородни катиони, образувани в киселинни разтвори. Например, цинкът реагира със солна киселина:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2

В противен случай възникват реакции на метали с азотна и концентрирана сярна киселина. При тези реакции практически не се отделя водород. Ще говорим за тези взаимодействия в следващите уроци.

Металът може да реагира с разтвор на сол, ако е по-активен от метала, съдържащ се в солта. Например, желязото замества медта от меден (II) сулфат:

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

Желязото е редуциращ агент, медните катиони са окислител.

Нека се опитаме да обясним защо металите имат общи физични и химични свойства. За да направите това, помислете за модел на вътрешната структура на метал.

Металните атоми имат относително големи радиуси и малък брой външни електрони. Тези електрони са слабо привлечени от ядрото, така че в химичните реакции металите действат като редуциращи агенти, отдавайки електрони от външното енергийно ниво.

Във възлите на кристалната решетка на металите има не само неутрални атоми, но и метални катиони, т.к. външните електрони се движат свободно през кристалната решетка. В този случай атомите, отдавайки електрони, се превръщат в катиони, а катионите, приемащи електрони, се превръщат в електрически неутрални атоми.

Ориз. 4. Модел на вътрешната структура на метала

Нарича се химическа връзка, която се образува в резултат на привличането на метални катиони към свободно движещи се електрони метал.

Електрическата и топлопроводимостта на металите се обяснява с наличието на свободни електрони, които могат да бъдат носители на електрически ток и носители на топлина. Пластичността на метала се обяснява с факта, че химическата връзка не се разпада при механично напрежение, т.к химическа връзка се установява не между определени атоми и катиони, а между всички метални катиони с всички свободни електрони в металния кристал.

1. Микитюк А.Д. Сборник задачи и упражнения по химия. 8-11 клас / A.D. Микитюк. - М.: Издателство. "Изпит", 2009 г.

2. Оржековски П.А. Химия: 9. клас: учеб. за общо образование заведение / П.А. Оржековски, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. - М.: AST: Астрел, 2007. (§23)

3. Оржековски П.А. Химия: 9 клас: общообразователна подготовка. заведение / П.А. Оржековски, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрел, 2013. (§6)

4. Рудзитис Г.Е. Химия: неорганична. химия. Орган. химия: учебник. за 9 клас. / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фелдман. - М .: Образование, OJSC „Московски учебници“, 2009 г.

5. Хомченко И.Д. Сборник задачи и упражнения по химия за средното училище. - М .: РИА "Нова вълна": Издател Умеренков, 2008 г.

6. Енциклопедия за деца. Том 17. Химия / Глава. изд. В.А. Володин, Вед. научен изд. И. Леенсън. - М.: Аванта+, 2003.

Допълнителни уеб ресурси

1. Единна колекция от цифрови образователни ресурси (видео преживявания по темата) ().

2. Електронна версия на списание „Химия и живот“ ().

Домашна работа

стр.41 № А1, А2 от Учебника на Оржековски П.А. „Химия: 9 клас“ (М.: Астрел, 2013).

Металите заемат долния ляв ъгъл на периодичната таблица. Металите принадлежат към семействата на s-елементи, d-елементи, f-елементи и частично p-елементи.

Най-типичното свойство на металите е способността им да отдават електрони и да се превръщат в положително заредени йони. Освен това металите могат да проявяват само положително състояние на окисление.

Me - ne = Me n +

1. Взаимодействие на метали с неметали.

А ) Взаимодействие на метали с водород.

Алкалните и алкалоземните метали реагират директно с водорода, образувайки хидриди.

Например:

Ca + H 2 = CaH 2

Образуват се нестехиометрични съединения с йонна кристална структура.

б) Взаимодействие на металите с кислорода.

Всички метали с изключение на Au, Ag, Pt се окисляват от атмосферния кислород.

Пример:

2Na + O 2 = Na 2 O 2 (пероксид)

4K + O 2 = 2K 2 O

2Mg + O2 = 2MgO

2Cu + O 2 = 2CuO

в) Взаимодействие на метали с халогени.

Всички метали реагират с халогени, за да образуват халогениди.

Пример:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

Това са предимно йонни съединения: MeHal n

г) Взаимодействие на металите с азота.

Алкалните и алкалоземните метали взаимодействат с азота.

Пример:

3Ca + N2 = Ca3N2

Mg + N 2 = Mg 3 N 2 - нитрид.

д) Взаимодействие на метали с въглерод.

Съединения на метали и въглерод - карбиди. Те се образуват от взаимодействието на стопилките с въглерода. Активните метали образуват стехиометрични съединения с въглерод:

4Al + 3C = Al 4 C 3

Металите - d-елементите образуват съединения с нестехиометричен състав като твърди разтвори: WC, ZnC, TiC - се използват за производство на свръхтвърди стомани.

2. Взаимодействие на металите с водата.

Метали, които имат по-отрицателен потенциал от редокс потенциала на водата, реагират с водата.

Активните метали реагират по-активно с водата, разлагайки водата и отделяйки водород.

Na + 2H2O = H2 + 2NaOH

По-малко активните метали бавно разграждат водата и процесът се забавя поради образуването на неразтворими вещества.

3. Взаимодействие на метали със солни разтвори.

Тази реакция е възможна, ако реагиращият метал е по-активен от този в солта:

Zn + CuSO 4 = Cu 0 ↓ + ZnSO 4

0,76 V., = + 0,34 V.

Метал с по-отрицателен или по-малко положителен стандартен електроден потенциал измества друг метал от разтвора на неговата сол.

4. Взаимодействие на метали с алкални разтвори.

Метали, които произвеждат амфотерни хидроксиди или имат висока степен на окисление в присъствието на силни окислители, могат да реагират с основи. Когато металите взаимодействат с алкални разтвори, окислителят е водата.

Пример:

Zn + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2

1 Zn 0 + 4OH - - 2e = 2- окисляване

Zn 0 - редуциращ агент

1 2H 2 O + 2e = H 2 + 2OH - редукция

H 2 O - окислител

Zn + 4OH - + 2H 2 O = 2- + 2OH - + H 2

Металите с висока степен на окисление могат да взаимодействат с алкали по време на синтез:

4Nb +5O 2 +12KOH = 4K 3 NbO 4 + 6H 2 O

5. Взаимодействие на метали с киселини.

Това са сложни реакции, продуктите на реакцията зависят от активността на метала, вида и концентрацията на киселината и температурата.

Въз основа на активността металите условно се разделят на активни, средноактивни и нискоактивни.

Киселините условно се разделят на 2 групи:

Група I - киселини с ниска окислителна способност: HCl, HI, HBr, H 2 SO 4 (разреден), H 3 PO 4, H 2 S, окислителят тук е H +. При взаимодействие с метали се отделя кислород (H 2 ). Металите с отрицателен електроден потенциал реагират с киселини от първата група.

Група II - киселини с висока окислителна способност: H 2 SO 4 (конц.), HNO 3 (разреден), HNO 3 (конц.). В тези киселини окислителите са киселинните аниони: . Продуктите от анионната редукция могат да бъдат много разнообразни и зависят от активността на метала.

H 2 S - с активни метали

H 2 SO 4 +6е S 0 ↓ - с метали със средна активност

SO 2 - с нискоактивни метали

NH 3 (NH 4 NO 3) - с активни метали

HNO 3 +4.5e N 2 O, N 2 - с метали със средна активност

НЕ - с нискоактивни метали

HNO 3 (конц.) - NO 2 - с метали с всякаква активност.

Ако металите имат променлива валентност, тогава с киселини от група I металите придобиват по-ниска положителна степен на окисление: Fe → Fe 2+, Cr → Cr 2+. При взаимодействие с киселини от група II степента на окисление е +3: Fe → Fe 3+, Cr → Cr 3+ и никога не се отделя водород.

Някои метали (Fe, Cr, Al, Ti, Ni и др.) В разтвори на силни киселини, когато се окисляват, се покриват с плътен оксиден филм, който предпазва метала от по-нататъшно разтваряне (пасивация), но при нагряване оксидът филмът се разтваря и реакцията протича.

Слабо разтворимите метали с положителен електроден потенциал могат да се разтворят в киселини от група I в присъствието на силни окислители.

Металите, които реагират лесно, се наричат ​​активни метали. Те включват алкални, алкалоземни метали и алуминий.

Позиция в периодичната таблица

Металните свойства на елементите намаляват отляво надясно в периодичната таблица. Следователно елементите от групи I и II се считат за най-активни.

Ориз. 1. Активни метали в периодичната система.

Всички метали са редуциращи агенти и лесно се разделят с електрони на външно енергийно ниво. Активните метали имат само един или два валентни електрона. В този случай металните свойства се увеличават отгоре надолу с увеличаване на броя на енергийните нива, т.к Колкото по-далеч е електронът от ядрото на атома, толкова по-лесно е за отделянето му.

Алкалните метали се считат за най-активни:

• литий;
• натрий;
• калий;
• рубидий;
• цезий;
• Френски

Алкалоземните метали включват:

• берилий;
• магнезий;
• калций;
• стронций;
• барий;
• радий.

Степента на активност на метала може да се определи от електрохимичната серия от метални напрежения. Колкото по-вляво от водорода е разположен даден елемент, толкова по-активен е той. Металите вдясно от водорода са неактивни и могат да реагират само с концентрирани киселини.

Ориз. 2. Електрохимични серии от напрежения на метали.

Списъкът на активните метали в химията също включва алуминий, разположен в група III и вляво от водорода. Алуминият обаче е на границата на активните и междинно активните метали и не реагира с някои вещества при нормални условия.

Имоти

Активните метали са меки (може да се реже с нож), леки и имат ниска точка на топене.

Основните химични свойства на металите са представени в таблицата.

Активните метали лесно реагират, така че в природата се срещат само в смеси - минерали, скали.

Ориз. 3. Минерали и чисти метали.

Какво научихме?

Активните метали включват елементи от I и II група - алкални и алкалоземни метали, както и алуминий. Тяхната активност се определя от структурата на атома - няколко електрона лесно се отделят от външното енергийно ниво. Това са меки леки метали, които бързо реагират с прости и сложни вещества, образувайки оксиди, хидроксиди и соли. Алуминият е по-близо до водорода и реакцията му с вещества изисква допълнителни условия - високи температури, разрушаване на оксидния филм.

Тест по темата

Оценка на доклада

Среден рейтинг: 4.4. Общо получени оценки: 339.