جدول خواص شیمیایی فلزات خواص فیزیکی و شیمیایی عمومی فلزات

فلزات عوامل کاهنده فعال با حالت اکسیداسیون مثبت هستند. فلزات به دلیل خواص شیمیایی خود به طور گسترده در صنعت، متالورژی، پزشکی و ساخت و ساز استفاده می شوند.

فعالیت فلزی

در واکنش‌ها، اتم‌های فلز، الکترون‌های ظرفیت را رها کرده و اکسید می‌شوند. هرچه سطوح انرژی بیشتر و الکترون‌های کمتری یک اتم فلز داشته باشد، ترک الکترون‌ها و انجام واکنش‌ها برای آن آسان‌تر است. بنابراین خواص فلزی در جدول تناوبی از بالا به پایین و از راست به چپ افزایش می یابد.

برنج. 1. تغییرات خواص فلزی در جدول تناوبی.

فعالیت مواد ساده در سری ولتاژ الکتروشیمیایی فلزات نشان داده شده است. در سمت چپ هیدروژن فلزات فعال قرار دارند (فعالیت به سمت چپ افزایش می‌یابد)، در سمت راست فلزات غیرفعال قرار دارند.

بیشترین فعالیت را فلزات قلیایی از خود نشان می دهند که در گروه I جدول تناوبی قرار دارند و در سمت چپ هیدروژن در سری ولتاژ الکتروشیمیایی قرار دارند. آنها با بسیاری از مواد از قبل در دمای اتاق واکنش نشان می دهند. پس از آنها فلزات قلیایی خاکی قرار دارند که در گروه دوم قرار دارند. وقتی گرم می شوند با بیشتر مواد واکنش نشان می دهند. فلزات در سری الکتروشیمیایی از آلومینیوم تا هیدروژن (فعالیت متوسط) برای وارد شدن به واکنش به شرایط اضافی نیاز دارند.

برنج. 2. سری الکتروشیمیایی ولتاژ فلزات.

برخی از فلزات خاصیت آمفوتریک یا دوگانگی از خود نشان می دهند. فلزات، اکسیدها و هیدروکسیدهای آنها با اسیدها و بازها واکنش می دهند. بیشتر فلزات فقط با اسیدهای خاصی واکنش می دهند و هیدروژن را جایگزین می کنند و نمک تشکیل می دهند. برجسته ترین ویژگی های دوگانه توسط:

• آلومینیوم؛
• رهبری؛
• فلز روی؛
• اهن؛
• فلز مس؛
• بریلیم؛
• کروم

هر فلزی قادر است فلز دیگری را که در سمت راست آن در سری الکتروشیمیایی ایستاده است را از نمک ها جابجا کند. فلزات سمت چپ هیدروژن آن را از اسیدهای رقیق جابجا می کنند.

خواص

ویژگی های برهمکنش فلزات با مواد مختلف در جدول خواص شیمیایی فلزات ارائه شده است.

فلزات با یکدیگر تعامل می کنند و ترکیبات بین فلزی را تشکیل می دهند - 3Cu + Au → Cu 3 Au، 2Na + Sb → Na 2 Sb.

کاربرد

خواص شیمیایی عمومی فلزات برای ایجاد آلیاژها، مواد شوینده و در واکنش های کاتالیزوری استفاده می شود. فلزات در باتری ها، الکترونیک و سازه های نگهدارنده وجود دارند.

زمینه های اصلی کاربرد در جدول ذکر شده است.

برنج. 3. بیسموت.

ما چه آموخته ایم؟

از درس شیمی پایه نهم با خواص شیمیایی پایه فلزات آشنا شدیم. توانایی برهمکنش با مواد ساده و پیچیده، فعالیت فلزات را تعیین می کند. هرچه یک فلز فعال تر باشد، در شرایط عادی راحت تر واکنش نشان می دهد. فلزات فعال با هالوژن ها، نافلزات، آب، اسیدها و نمک ها واکنش می دهند. فلزات آمفوتر با قلیاها واکنش می دهند. فلزات کم فعال با آب، هالوژن ها و اکثر غیرفلزات واکنش نمی دهند. ما به طور خلاصه زمینه های کاربردی را بررسی کردیم. فلزات در پزشکی، صنعت، متالورژی و الکترونیک کاربرد دارند.

در مورد موضوع تست کنید

ارزیابی گزارش

میانگین امتیاز: 4.4. مجموع امتیازهای دریافتی: 210.

فلزات گروهی از عناصر به شکل مواد ساده هستند که دارای خواص فلزی مشخصی مانند رسانایی حرارتی و الکتریکی بالا، ضریب مقاومت دمایی مثبت، شکل پذیری بالا، چکش خواری و درخشندگی فلزی هستند. در این مقاله تمامی خواص فلزات در قالب جداول جداگانه ارائه خواهد شد.

محتوا

خواص فلزات به فیزیکی، شیمیایی، مکانیکی و تکنولوژیکی تقسیم می شود.

خواص فیزیکی فلزات

خواص فیزیکی عبارتند از: رنگ، وزن مخصوص، ذوب پذیری، هدایت الکتریکی، خواص مغناطیسی، هدایت حرارتی، ظرفیت گرمایی، انبساط در هنگام گرم شدن.

وزن مخصوص فلزنسبت وزن یک جسم فلزی همگن به حجم فلز است، یعنی. این چگالی بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب یا گرم بر سانتی متر مکعب است.

ذوب پذیری فلزتوانایی یک فلز برای ذوب شدن در دمای معینی است که نقطه ذوب نامیده می شود.

هدایت الکتریکی فلزات- این توانایی فلزات برای هدایت جریان الکتریکی است، این ویژگی یک جسم یا محیط است که وقوع جریان الکتریکی در آنها را تحت تأثیر میدان الکتریکی تعیین می کند. رسانایی الکتریکی به توانایی هدایت در درجه اول جریان مستقیم (تحت تأثیر میدان ثابت) اشاره دارد، در مقابل توانایی دی الکتریک ها برای پاسخ به یک میدان الکتریکی متناوب با نوسان بارهای محدود (پلاریزاسیون متناوب)، ایجاد جریان متناوب.

خواص مغناطیسی فلزاتبا: القای پسماند، نیروی اجباری و نفوذپذیری مغناطیسی مشخص می شود.

هدایت حرارتی فلزاتتوانایی آنها برای انتقال گرما از ذرات گرم تر به ذرات کمتر گرم است. رسانایی حرارتی یک فلز با مقدار حرارتی که از یک میله فلزی با سطح مقطع 1 سانتی متر مربع و طول 1 سانتی متر به مدت 1 ثانیه عبور می کند تعیین می شود. در اختلاف دمای 1 درجه سانتی گراد

ظرفیت حرارتی فلزات- این مقدار گرمایی است که بدن با حرارت 1 درجه جذب می کند. نسبت مقدار گرمای جذب شده توسط جسمی با تغییر بی نهایت کوچک در دمای آن به این تغییر واحد جرم یک ماده (گرم، کیلوگرم) را ظرفیت گرمایی ویژه می گویند، 1 مول از یک ماده مولی (مولاری) است.

انبساط فلزات هنگام گرم شدن.همه فلزات هنگام گرم شدن منبسط می شوند و هنگام سرد شدن منقبض می شوند. درجه افزایش یا کاهش در اندازه اصلی فلز با تغییر دمای یک درجه با ضریب انبساط خطی مشخص می شود.

خواص شیمیایی فلزات

شیمیایی - اکسیداسیون، حلالیت و مقاومت در برابر خوردگی.

اکسیداسیون فلزاتواکنش یک فلز است که با اکسیژن ترکیب می شود و با تشکیل اکسیدها (اکسیدها) همراه است. اگر اکسیداسیون را گسترده تر در نظر بگیریم، پس اینها واکنش هایی هستند که در آن اتم ها الکترون ها را از دست می دهند و ترکیبات مختلفی تشکیل می شوند، به عنوان مثال، کلریدها، سولفیدها. در طبیعت، فلزات عمدتاً در حالت اکسید شده و به صورت سنگ معدن یافت می شوند، بنابراین تولید آنها بر اساس فرآیندهای احیای ترکیبات مختلف است.

حلالیت فلز- این توانایی آنها برای تشکیل سیستم های همگن با سایر مواد است - محلول هایی که در آنها فلز به شکل اتم ها، یون ها، مولکول ها یا ذرات منفرد است. فلزات در حلالها که اسیدهای قوی و قلیایی سوزاننده هستند حل می شوند. بیشترین استفاده در صنعت عبارتند از: اسیدهای سولفوریک، نیتریک و هیدروکلریک، مخلوطی از اسیدهای نیتریک و کلریدریک (آکوا رژیا)، و همچنین قلیاها - سود سوزآور و پتاسیم سوزآور.

مقاومت در برابر خوردگی فلزاتتوانایی آنها در مقاومت در برابر خوردگی است.

خواص مکانیکی فلزات

مکانیکی - استحکام، سختی، کشش، ویسکوزیته، پلاستیسیته.

استحکام فلزتوانایی آن برای مقاومت در برابر عمل نیروهای خارجی بدون فروپاشی نامیده می شود.

سختی فلزاتتوانایی بدن برای مقاومت در برابر نفوذ یک جسم دیگر سخت تر به داخل آن است.

خاصیت ارتجاعی فلزات- خاصیت یک فلز برای بازیابی شکل خود پس از توقف عمل نیروهای خارجی که باعث تغییر شکل (تغییر شکل) شده است.

ویسکوزیته فلزات- این توانایی یک فلز برای مقاومت در برابر نیروهای خارجی به سرعت در حال افزایش (ضربه) است. ویسکوزیته خاصیت مخالف شکنندگی است.

پلاستیسیته فلزات- این خاصیت فلز است که تحت تأثیر نیروهای خارجی بدون تخریب تغییر شکل می دهد و پس از قطع نیروها شکل جدیدی را حفظ می کند. پلاستیسیته خاصیت معکوس کشسانی است.

خواص تکنولوژیکی فلزات

موارد تکنولوژیکی عبارتند از سختی پذیری، سیالیت، چکش خواری، جوش پذیری، ماشین کاری.

سختی پذیری فلزات- این توانایی آنها برای به دست آوردن یک لایه سخت شده با یک عمق خاص است.

سیالیت فلزات- این خاصیت یک فلز در حالت مایع برای پر کردن قالب ریخته‌گری و بازتولید طرح کلی آن در قالب ریخته‌گری است.

چکش خواری فلزاتیک ویژگی تکنولوژیکی است که توانایی آنها را برای پردازش با تغییر شکل، به عنوان مثال، آهنگری، نورد، مهر زنی بدون تخریب مشخص می کند.

قابلیت جوشکاری فلزات- این خاصیت آنها برای ایجاد یک اتصال دائمی در طول فرآیند جوشکاری است که الزامات تعیین شده توسط طراحی و عملکرد محصول در حال تولید را برآورده می کند.

ماشینکاری فلزات با برش- این توانایی آنها در تغییر شکل هندسی، ابعاد و کیفیت سطح به دلیل برش مکانیکی مواد قطعه کار با ابزار برش است. ماشینکاری فلزات به خواص مکانیکی آنها بستگی دارد، در درجه اول استحکام و سختی.

روش‌های مدرن آزمایش فلزات عبارتند از: آزمایش‌های مکانیکی، آنالیز شیمیایی، آنالیز طیفی، آنالیز متالوگرافی و رادیوگرافی، آزمایش‌های تکنولوژیکی، تشخیص عیب. این آزمایش ها فرصتی برای کسب بینش در مورد ماهیت فلزات، ساختار، ترکیب و خواص آنها و همچنین تعیین کیفیت محصولات نهایی فراهم می کند.

جداول خواص فلزات

جدول خواص فلزات: چدن، فولاد چدنی، فولاد

1. استحکام کششی نهایی
2. قدرت تسلیم (یا Rp 0.2)؛
3. ازدیاد طول نسبی نمونه در زمان شکست.
4. قدرت خمشی؛
5. مقاومت خمشی برای نمونه فولاد ریخته گری داده شده است.
6. حد خستگی انواع چدن به جرم و سطح مقطع نمونه بستگی دارد.
7. مدول الاستیک؛
8. برای چدن خاکستری، مدول الاستیسیته با افزایش تنش کششی کاهش می یابد و با افزایش تنش فشاری تقریباً ثابت می ماند.

جدول خواص فنر فولادی

1. استحکام کششی نهایی،
2. کاهش نسبی سطح مقطع نمونه در هنگام پارگی،
3. قدرت خمشی؛
4. استحکام نهایی تحت بارگذاری چرخه ای متناوب در N ⩾ 10 7،
5. حداکثر تنش در دمای 30 درجه سانتیگراد و کشیدگی نسبی 12٪ به مدت 10 ساعت. برای دماهای بالاتر، بخش "روش های اتصال قطعات" را ببینید.
6. بخش "روش های اتصال قطعات" را ببینید؛
7. 480 N/mm 2 برای فنرهای سرد کار.
8. برای فنرهای سرد کار تقریباً 40 درصد بیشتر است

جدول خواص بدنه ورق فلزی

جدول "خواص فلزات غیر آهنی"

1. مدول الاستیک، داده های مرجع.
2. قدرت خمشی؛
3. بزرگترین ارزش؛
4. برای نمونه های جداگانه

جدول "خواص آلیاژهای سبک"

1. استحکام کششی نهایی؛
2. قدرت تسلیم مربوط به تغییر شکل پلاستیک 0.2٪.
3. قدرت خمشی؛
4. بزرگترین ارزش؛
5. شاخص های قدرت برای نمونه ها و برای ریخته گری داده شده است.
6. شاخص های مقاومت خمشی نهایی برای مورد بارگذاری صفحه داده شده است

جدول "مواد فلزی و سرامیکی (PM) 1) برای یاتاقان های ساده"

1. در رابطه با بلبرینگ 10/16 g 10؛
2. کربن عمدتاً به شکل گرافیت آزاد موجود است.
3. کربن فقط به شکل گرافیت آزاد موجود است

جدول خواص مواد فلزی-سرامیک (PM) 1 برای قطعات سازه ای

1. مطابق با DIN 30 910، نسخه 1990؛

مواد مغناطیسی

جدول خواص مواد مغناطیسی نرم

1. داده ها فقط برای حلقه های مغناطیسی اعمال می شوند.

فلزات مغناطیسی نرم

جدول خواص ورق مغناطیسی و نوار فولادی

مواد برای مبدل ها و راکتورهای الکتریکی

مواد برای رله های DC

جدول "ویژگی های مواد برای رله های DC"

1. مقادیر استاندارد شده

مواد فلزی-سرامیکی برای اجزای مغناطیسی نرم

جدول خواص مواد فلز سرامیک برای اجزای مغناطیسی نرم

این درس به مطالعه موضوع «خواص عمومی فلزات» اختصاص دارد. اتصال فلزی." در طول درس، خواص شیمیایی عمومی فلزات و ویژگی های پیوندهای شیمیایی فلزی مورد بحث قرار می گیرد. معلم شباهت های خواص شیمیایی و فیزیکی فلزات را با استفاده از مدلی از ساختار داخلی آنها توضیح خواهد داد.

موضوع: شیمی فلزات

درس: خواص عمومی فلزات. اتصال فلزی

فلزات با خواص فیزیکی مشترک مشخص می شوند: آنها دارای درخشندگی فلزی خاص، هدایت حرارتی و الکتریکی بالا و شکل پذیری هستند.

فلزات همچنین دارای برخی خواص شیمیایی مشترک هستند. یادآوری این نکته مهم است که در واکنش های شیمیایی فلزات به عنوان عوامل کاهنده عمل می کنند: آنها الکترون اهدا می کنند و حالت اکسیداسیون آنها را افزایش می دهند. بیایید به برخی از واکنش هایی که در آن فلزات شرکت می کنند نگاه کنیم.

برهمکنش با اکسیژن

بسیاری از فلزات می توانند با اکسیژن واکنش دهند. معمولاً محصولات این واکنش ها اکسید هستند، اما استثناهایی وجود دارد که در درس بعدی با آنها آشنا خواهید شد. بیایید تعامل منیزیم با اکسیژن را در نظر بگیریم.

منیزیم در اکسیژن می سوزد و اکسید منیزیم را تشکیل می دهد:

2Mg + O2 = 2MgO

برنج. 1. احتراق منیزیم در اکسیژن

اتم های منیزیم الکترون های بیرونی خود را به اتم های اکسیژن اهدا می کنند: دو اتم منیزیم دو الکترون را به دو اتم اکسیژن اهدا می کنند. در این حالت، منیزیم به عنوان یک عامل کاهنده و اکسیژن به عنوان یک عامل اکسید کننده عمل می کند.

فلزات با هالوژن ها واکنش نشان می دهند. محصول این واکنش یک متال هالید مانند کلرید است.

برنج. 2. احتراق پتاسیم در کلر

پتاسیم در کلر می سوزد و کلرید پتاسیم را تشکیل می دهد:

2K + Cl 2 = 2KCl

دو اتم پتاسیم هر کدام یک الکترون به یک مولکول کلر اهدا می کنند. پتاسیم با افزایش حالت اکسیداسیون نقش یک عامل کاهنده و کلر با کاهش حالت اکسیداسیون نقش یک عامل اکسید کننده را ایفا می کند.

بسیاری از فلزات با گوگرد واکنش داده و سولفید تشکیل می دهند. در این واکنش ها، فلزات نیز به عنوان عوامل کاهنده عمل می کنند، در حالی که گوگرد یک عامل اکسید کننده خواهد بود. گوگرد موجود در سولفیدها در حالت اکسیداسیون -2 قرار دارد، یعنی. عدد اکسیداسیون خود را از 0 به -2 کاهش می دهد. به عنوان مثال، هنگام گرم شدن، آهن با گوگرد واکنش می دهد و سولفید آهن (II) را تشکیل می دهد:

برنج. 3. برهمکنش آهن با گوگرد

فلزات همچنین می توانند با هیدروژن، نیتروژن و سایر نافلزات تحت شرایط خاصی واکنش دهند.

فقط فلزات فعال مانند فلزات قلیایی و قلیایی خاکی بدون حرارت دادن با آب واکنش می دهند. در طی این واکنش ها یک قلیایی تشکیل می شود و گاز هیدروژن آزاد می شود. به عنوان مثال، کلسیم با آب واکنش می دهد و هیدروکسید کلسیم و هیدروژن تشکیل می دهد و مقدار زیادی گرما آزاد می کند:

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

فلزات کمتر واکنش پذیر، مانند آهن و روی، تنها زمانی با آب واکنش می دهند که اکسید فلز و هیدروژن را تشکیل دهند. مثلا:

Zn + H 2 O = ZnO + H 2

در این واکنش ها عامل اکسید کننده اتم هیدروژن موجود در آب است.

فلزات واقع در سری ولتاژ سمت راست هیدروژن با آب واکنش نمی دهند.

قبلاً می دانید که فلزات در سری ولتاژ سمت چپ هیدروژن با اسیدها واکنش می دهند. در این واکنش ها، فلزات الکترون اهدا می کنند و به عنوان یک عامل کاهنده عمل می کنند. عامل اکسید کننده کاتیون های هیدروژن است که در محلول های اسیدی تشکیل می شوند. به عنوان مثال، روی با اسید هیدروکلریک واکنش نشان می دهد:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2

در غیر این صورت واکنش فلزات با اسیدهای نیتریک و سولفوریک غلیظ رخ می دهد. در این واکنش ها عملا هیدروژنی آزاد نمی شود. در درس های آینده در مورد این تعاملات صحبت خواهیم کرد.

یک فلز می تواند با محلول نمک واکنش نشان دهد اگر فعالتر از فلز موجود در نمک باشد. به عنوان مثال، آهن جایگزین مس از سولفات مس (II) می شود:

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

آهن یک عامل کاهنده است، کاتیون های مس یک عامل اکسید کننده هستند.

بیایید سعی کنیم توضیح دهیم که چرا فلزات دارای خواص فیزیکی و شیمیایی مشترک هستند. برای این کار، مدلی از ساختار داخلی یک فلز را در نظر بگیرید.

اتم های فلز دارای شعاع نسبتاً بزرگ و تعداد کمی الکترون بیرونی هستند. این الکترون‌ها به‌طور ضعیفی به سمت هسته جذب می‌شوند، بنابراین در واکنش‌های شیمیایی، فلزات به عنوان عوامل کاهنده عمل می‌کنند و الکترون‌هایی را از سطح انرژی بیرونی اهدا می‌کنند.

در گره های شبکه کریستالی فلزات نه تنها اتم های خنثی، بلکه کاتیون های فلزی نیز وجود دارد، زیرا الکترون های بیرونی آزادانه در سراسر شبکه کریستالی حرکت می کنند. در این حالت، اتم ها با رها کردن الکترون، تبدیل به کاتیون می شوند و کاتیون ها با پذیرش الکترون ها به اتم های خنثی الکتریکی تبدیل می شوند.

برنج. 4. مدل ساختار داخلی فلز

پیوند شیمیایی که در نتیجه جذب کاتیون‌های فلزی به الکترون‌هایی که آزادانه حرکت می‌کنند تشکیل می‌شود. فلز.

رسانایی الکتریکی و حرارتی فلزات با حضور الکترون های آزاد توضیح داده می شود که می توانند حامل جریان الکتریکی و حامل گرما باشند. انعطاف پذیری فلز با این واقعیت توضیح داده می شود که پیوند شیمیایی تحت فشار مکانیکی شکسته نمی شود، زیرا یک پیوند شیمیایی نه بین اتم‌ها و کاتیون‌های خاص، بلکه بین تمام کاتیون‌های فلزی با تمام الکترون‌های آزاد در کریستال فلز برقرار می‌شود.

1. Mikityuk A.D. مجموعه مسائل و تمرینات شیمی. پایه های 8-11 / A.D. میکیتیوک - م.: انتشارات. "امتحان"، 2009.

2. Orzhekovsky P.A. شیمی: پایه نهم: کتاب درسی. برای آموزش عمومی استقرار / پ.ا. اورژکوفسکی، L.M. مشچریاکووا، ال.اس. پونتاک - M.: AST: Astrel، 2007. (§23)

3. Orzhekovsky P.A. شیمی: پایه نهم: آموزش عمومی. استقرار / پ.ا. اورژکوفسکی، L.M. مشچریاکووا، م.م. شالاشووا. - M.: Astrel، 2013. (§6)

4. رودزیتیس جی.ای. شیمی: معدنی. علم شیمی. عضو. شیمی: کتاب درسی. برای کلاس نهم / GE. رودزیتیس، F.G. فلدمن - M.: آموزش، OJSC "کتاب های درسی مسکو"، 2009.

5. Khomchenko I.D. مجموعه مسائل و تمرینات شیمی دبیرستان. - M.: RIA "موج جدید": ناشر Umerenkov، 2008.

6. دایره المعارف برای کودکان. جلد 17. شیمی / فصل. ویرایش V.A. ولودین، وید. علمی ویرایش آی. لینسون. - M.: آوانتا +، 2003.

منابع وب اضافی

1. مجموعه واحدی از منابع آموزشی دیجیتال (تجارب ویدیویی در مورد موضوع) ().

2. نسخه الکترونیکی مجله "شیمی و زندگی" ().

مشق شب

ص 41 شماره A1، A2 از کتاب درسی Orzhekovsky P.A. "شیمی: کلاس نهم" (M.: Astrel، 2013).

فلزات گوشه پایین سمت چپ جدول تناوبی را اشغال می کنند. فلزات از خانواده عناصر s، d، عناصر f و جزئی p هستند.

معمولی ترین خاصیت فلزات توانایی آنها در اهدای الکترون و تبدیل شدن به یون های دارای بار مثبت است. علاوه بر این، فلزات فقط می توانند یک حالت اکسیداسیون مثبت از خود نشان دهند.

من - ن = من n +

1. برهمکنش فلزات با غیر فلزات.

آ ) برهمکنش فلزات با هیدروژن.

فلزات قلیایی و قلیایی خاکی مستقیماً با هیدروژن واکنش داده و هیدریدها را تشکیل می دهند.

مثلا:

Ca + H 2 = CaH 2

ترکیبات غیر استوکیومتری با ساختار کریستالی یونی تشکیل می شوند.

ب) برهمکنش فلزات با اکسیژن.

تمام فلزات به جز طلا، نقره، پلاتین توسط اکسیژن اتمسفر اکسید می شوند.

مثال:

2Na + O 2 = Na 2 O 2 (پراکسید)

4K + O 2 = 2K 2 O

2Mg + O2 = 2MgO

2Cu + O 2 = 2CuO

ج) برهمکنش فلزات با هالوژن ها.

همه فلزات با هالوژن ها واکنش می دهند و هالید می دهند.

مثال:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

اینها عمدتاً ترکیبات یونی هستند: MeHal n

د) برهمکنش فلزات با نیتروژن.

فلزات قلیایی و قلیایی خاکی با نیتروژن تعامل دارند.

مثال:

3Ca + N2 = Ca3N2

Mg + N 2 = Mg 3 N 2 - نیترید.

ه) برهمکنش فلزات با کربن.

ترکیبات فلزات و کربن - کاربیدها. آنها از برهمکنش مذاب با کربن تشکیل می شوند. فلزات فعال ترکیبات استوکیومتری را با کربن تشکیل می دهند:

4Al + 3C = Al 4 C 3

فلزات - عناصر d ترکیباتی با ترکیب غیر استوکیومتری مانند محلول های جامد را تشکیل می دهند: WC، ZnC، TiC - برای تولید فولادهای فوق سخت استفاده می شود.

2. برهمکنش فلزات با آب.

فلزاتی که پتانسیل منفی بیشتری نسبت به پتانسیل ردوکس آب دارند با آب واکنش می دهند.

فلزات فعال با آب واکنش فعال تری نشان می دهند و آب را تجزیه می کنند و هیدروژن آزاد می کنند.

Na + 2H2O = H2 + 2NaOH

فلزات کمتر فعال آب را به آرامی تجزیه می کنند و به دلیل تشکیل مواد نامحلول روند کندتر می شود.

3. برهمکنش فلزات با محلول های نمکی

این واکنش در صورتی امکان پذیر است که فلز واکنش دهنده فعال تر از فلز موجود در نمک باشد:

Zn + CuSO 4 = Cu 0 ↓ + ZnSO 4

0.76 V.، = + 0.34 V.

فلزی با پتانسیل الکترود استاندارد منفی یا کمتر مثبت، فلز دیگری را از محلول نمک خود جابجا می کند.

4. برهمکنش فلزات با محلول های قلیایی.

فلزاتی که در حضور عوامل اکسید کننده قوی، هیدروکسیدهای آمفوتریک تولید می کنند یا حالت اکسیداسیون بالایی دارند، می توانند با قلیاها واکنش دهند. هنگامی که فلزات با محلول های قلیایی برهمکنش می کنند، عامل اکسید کننده آب است.

مثال:

روی + 2 NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2

1 Zn 0 + 4OH - - 2e = 2- اکسیداسیون

Zn 0 - عامل کاهنده

1 2H 2 O + 2e = H 2 + 2OH - کاهش

H 2 O - عامل اکسید کننده

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

فلزات با حالت‌های اکسیداسیون بالا می‌توانند در طول همجوشی با قلیاها تعامل داشته باشند:

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

5. برهمکنش فلزات با اسیدها.

اینها واکنش های پیچیده ای هستند؛ محصولات واکنش به فعالیت فلز، نوع و غلظت اسید و دما بستگی دارد.

بر اساس فعالیت، فلزات به طور معمول به فعال، متوسط ​​و فعالیت کم تقسیم می شوند.

اسیدها به طور معمول به 2 گروه تقسیم می شوند:

گروه I - اسیدهایی با قابلیت اکسیداسیون کم: HCl، HI، HBr، H 2 SO 4 (رقیق شده)، H 3 PO 4، H 2 S، عامل اکسید کننده در اینجا H + است. هنگام تعامل با فلزات، اکسیژن (H2) آزاد می شود. فلزات با پتانسیل الکترود منفی با اسیدهای گروه اول واکنش می دهند.

گروه دوم - اسیدهای با قابلیت اکسیداسیون بالا: H 2 SO 4 (مغلط)، HNO 3 (رقیق شده)، HNO 3 (مغلط). در این اسیدها عوامل اکسید کننده آنیون های اسیدی هستند: . محصولات کاهش آنیون می تواند بسیار متنوع باشد و به فعالیت فلز بستگی دارد.

H 2 S - با فلزات فعال

H 2 SO 4 + 6е S 0 ↓ - با فلزات با فعالیت متوسط

SO 2 - با فلزات کم فعال

NH 3 (NH 4 NO 3) - با فلزات فعال

HNO 3 +4.5e N 2 O, N 2 - با فلزات با فعالیت متوسط

NO - با فلزات کم فعال

HNO 3 (conc.) - NO 2 - با فلزات از هر فعالیت.

اگر فلزات دارای ظرفیت متغیر باشند، با اسیدهای گروه I، فلزات حالت اکسیداسیون مثبت پایین تری به دست می آورند: Fe → Fe 2+، Cr → Cr 2+. هنگام تعامل با اسیدهای گروه II، حالت اکسیداسیون +3 است: Fe → Fe 3+، Cr → Cr 3+ و هیدروژن هرگز آزاد نمی شود.

برخی از فلزات (آهن، کروم، آل، تیتانیم، نیکل و غیره) در محلول‌های اسیدهای قوی، وقتی اکسید می‌شوند، با یک لایه اکسید متراکم پوشیده می‌شوند، که فلز را از انحلال بیشتر (غیرفعال شدن) محافظت می‌کند، اما هنگامی که حرارت داده می‌شود، اکسید می‌شود. فیلم حل می شود و واکنش ادامه می یابد.

فلزات کمی محلول با پتانسیل الکترود مثبت می توانند در اسیدهای گروه I در حضور عوامل اکسید کننده قوی حل شوند.

فلزاتی که به راحتی واکنش نشان می دهند، فلزات فعال نامیده می شوند. اینها شامل فلزات قلیایی، قلیایی خاکی و آلومینیوم است.

موقعیت در جدول تناوبی

خواص فلزی عناصر از چپ به راست در جدول تناوبی کاهش می یابد. بنابراین، عناصر گروه I و II فعال ترین در نظر گرفته می شوند.

برنج. 1. فلزات فعال در جدول تناوبی.

همه فلزات عوامل کاهنده هستند و به راحتی از الکترون ها در سطح انرژی بیرونی جدا می شوند. فلزات فعال فقط یک یا دو الکترون ظرفیت دارند. در این حالت خواص فلزی با افزایش تعداد سطوح انرژی از بالا به پایین افزایش می یابد، زیرا هر چه الکترون از هسته اتم دورتر باشد، جدا شدن آن برای آن آسانتر است.

فلزات قلیایی فعال ترین در نظر گرفته می شوند:

• لیتیوم؛
• سدیم؛
• پتاسیم؛
• روبیدیم;
• سزیم؛
• فرانسوی

فلزات قلیایی خاکی عبارتند از:

• بریلیم؛
• منیزیم؛
• کلسیم؛
• استرانسیوم؛
• باریم؛
• رادیوم

درجه فعالیت یک فلز را می توان با سری الکتروشیمیایی ولتاژ فلز تعیین کرد. هر چه عنصری در سمت چپ هیدروژن قرار گیرد، فعال تر است. فلزات سمت راست هیدروژن غیر فعال هستند و فقط می توانند با اسیدهای غلیظ واکنش دهند.

برنج. 2. سری الکتروشیمیایی ولتاژ فلزات.

لیست فلزات فعال در شیمی همچنین شامل آلومینیوم است که در گروه III و در سمت چپ هیدروژن قرار دارد. اما آلومینیوم در مرز فلزات فعال و متوسط ​​فعال است و در شرایط عادی با برخی از مواد واکنش نمی دهد.

خواص

فلزات فعال نرم (با چاقو قابل برش هستند)، سبک و دارای نقطه ذوب پایینی هستند.

خواص شیمیایی اصلی فلزات در جدول ارائه شده است.

فلزات فعال به راحتی واکنش نشان می دهند، بنابراین در طبیعت آنها فقط در مخلوط ها - مواد معدنی، سنگ ها یافت می شوند.

برنج. 3. مواد معدنی و فلزات خالص.

ما چه آموخته ایم؟

فلزات فعال شامل عناصر گروه I و II - فلزات قلیایی و قلیایی خاکی و همچنین آلومینیوم است. فعالیت آنها توسط ساختار اتم تعیین می شود - چند الکترون به راحتی از سطح انرژی خارجی جدا می شوند. اینها فلزات سبک نرمی هستند که به سرعت با مواد ساده و پیچیده واکنش داده و اکسیدها، هیدروکسیدها و نمکها را تشکیل می دهند. آلومینیوم به هیدروژن نزدیکتر است و واکنش آن با مواد نیاز به شرایط اضافی دارد - درجه حرارت بالا، تخریب فیلم اکسید.

در مورد موضوع تست کنید

ارزیابی گزارش

میانگین امتیاز: 4.4. مجموع امتیازهای دریافتی: 339.