Geum.ru

Металлы. Свойства металлов

Информация - Химия

Другие материалы по предмету Химия

?.е. возникает электрический ток.

Наличием свободных электронов обусловливается и высокая теплопроводность металлов. Находясь в непрерывном движении, электроны постоянно сталкиваются с ионами и обмениваются с ними энергией. Поэтому колебания ионов, усилившиеся в данной части металла вследствие нагревания, сейчас же передаются соседним ионам, от них - следующим и т.д., и тепловое состояние металла быстро выравнивается; вся масса металла принимает одинаковую температуру.

По плотности металлы условно подразделяются на две большие группы: легкие металлы, плотность которых не больше 5 г/см3, и тяжелые металлы - все остальные. Плотность, а также температуры плавления некоторых металлов приведены в таблице №1.

Таблица №1

Плотность и температура плавления некоторых металлов.

НазваниеАтомный весПлотность,

г/см3Температура плавления, C

Легкие металлы.Литий6,9390,534179Калий39,1020,8663,6Натрий22,98980,9797,8Кальций40,081,55850Магний24,3051,74651Цезий132,9051,9028,5Алюминий26,98152,702660,1Барий137,343,5710Тяжелые металлыЦинк65,377,14419Хром51,9967,161875Марганец54,93807,441244Олово118,697,28231,9Железо55,8477,861539Кадмий112,408,65321Никель58,718,901453Медь63,5468,921083Висмут208,9809,80271,3Серебро107,86810,5960,8Свинец207,1911,344327,3Ртуть200,5913,546-38,87Вольфрам183,8519,33380Золото196,96719,31063Платина195,0921,451769Осмий190,222,52700

Частицы металлов, находящихся в твердом и жидком состоянии, связаны особым типом химической связи - так называемой металлической связью. Она определяется одновременным наличием обычных ковалентных связей между нейтральными атомами и кулоновским притяжением между ионами и свободными электронами. Таким образом, металлическая связь является свойством не отдельных частиц, а их агрегатов.

 

  1. Химические свойства металлов.

 

Основным химическим свойством металлов является способность их атомов легко отдавать свои валентные электроны и переходить в положительно заряженные ионы. Типичные металлы никогда не присоединяют электронов; их ионы всегда заряжены положительно.

Легко отдавая при химических реакциях свои валентные электроны, типичные металлы являются энергичными восстановителями.

Способность к отдаче электронов проявляется у отдельных металлов далеко не в одинаковой степени. Чем легче металл отдает свои электроны, тем он активнее, тем энергичнее вступает во взаимодействие с другими веществами.

Опустим кусочек цинка в раствор какой-нибудь свинцовой соли. Цинк начинает растворяться, а из раствора выделяется свинец. Реакция выражается уравнением:

Zn + Pb(NO3)2 = Pb + Zn(NO3)2

Из уравнения следует, что эта реакция является типичной реакцией окисления-восстановления. Сущность ее сводится к тому, что атомы цинка отдают свои валентные электроны ионам двухвалентного свинца, тем самым превращаясь в ионы цинка, а ионы свинца восстанавливаются и выделяются в виде металлического свинца. Если поступить наоборот, то есть погрузить кусочек свинца в раствор цинковой соли, то никакой реакции не произойдет. Это показывает, что цинк более активен, чем свинец, что его атомы легче отдают, а ионы труднее присоединяют электроны, чем атомы и ионы свинца.

Вытеснение одних металлов из их соединений другими металлами впервые было подробно изучено русским ученым Бекетовым, расположившим металлы по их убывающей химической активности в так называемый вытеснительный ряд. В настоящее время вытеснительный ряд Бекетова носит название ряда напряжений.

В таблице №2 представлены значения стандартных электродных потенциалов некоторых металлов. Символом Me+/Me обозначен металл Me, погруженный в раствор его соли. Стандартные потенциалы электродов, выступающих как восстановители по отношению к водороду, имеют знак -, а знаком + отмечены стандартные потенциалы электродов, являющихся окислителями.

Таблица №2

Стандартные электродные потенциалы металлов.

ЭлектродЕ0,ВЭлектродЕ0,ВLi+/Li-3,02Co2+/Co-0,28Rb+/Rb-2,99Ni2+/Ni-0,25K+/K-2,92Sn2+/Sn-0,14Ba2+/Ba-2,90Pb2+/Pb-0,13Sr2+ /Sr-2,89H+/1/2H20,00Ca2+/Ca-2,87Sb3+/Sb+0,20Na+/Na-2,71Bi3+/Bi+0,23La3+/La-2,37Cu2+/Cu+0,34Mg2+/Mg-2,34Cu+/Cu+0,52Al3+/Al-1,67Ag+/Ag+0,80Mn2+/Mn-1,05Pd2+/Pd+0,83

 

Zn2+/Zn-0,76Hg2+/Hg+0,86Cr3+/Cr-0,71Pt2+/Pt+1,20Fe2+/Fe-0,44Au3+/Au+1,42Cd2+/Cd-0,40

Металлы, расположенные в порядке возрастания их стандартных электродных потенциалов, и образуют электрохимический ряд напряжений металлов: Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Ряд напряжений характеризует химические свойства металлов:

  1. Чем меньше электродный потенциал металла, тем больше его восстановительная способность.
  2. Каждый металл способен вытеснять(восстанавливать) из растворов солей те металлы, которые стоят в ряду напряжений после него.
  3. Все металлы, имеющие отрицательный стандартный электродный потенциал, то есть находящиеся в ряду напряжений левее водорода, способны вытеснять его из растворов кислот.

Необходимо отметить, что представленный ряд характеризует поведение металлов и их солей только в водных растворах и при комнатной температуре. Кроме того, нужно иметь ввиду, что высокая электрохимическая активность металлов не всегда означает его высокую химическую активность. Например, ряд напряжений начинается литием, тогда как более активные в химическом отношении рубидий и калий находятся правее лития. Это связано с исключительно высокой энергией процесса гидратации ионов лития по сравнению с ионами других щелочных металлов.

 

  1. Коррозия металлов.

 

Почти все металлы, приходя в соприкосновение с окружающей их газообразной или жидкой средой, более или менее быстро по?/p>