Karakteristikat karakteristike kimike të substancave të thjeshta - metalet
Shumica elemente kimike i përkasin metaleve - 92 nga 114 elementë të njohur. Metalet - këto janë elemente kimike, atomet e të cilave dhurojnë elektrone të shtresës elektronike të jashtme (dhe disa të shtresës para-jashtme), duke u shndërruar në jone pozitive. Kjo veti e atomeve të metaleve përcaktohet nga fakti se ato kanë rreze relativisht të mëdha dhe një numër të vogël të elektroneve (kryesisht 1 deri në 3 në shtresën e jashtme). Përjashtimet e vetme janë 6 metale: germaniumi, kallaji, atomet e plumbit në shtresën e jashtme kanë 4 elektrone, atome antimoni dhe bismuti - 5, atome poloniumi - 6. Për atomet e metaleve vlerat e vogla të elektronegativitetit janë karakteristike(0.7 deri 1.9) dhe ekskluzivisht vetitë restauruese, d.m.th., aftësia për të dhuruar elektrone. Në tabelën periodike të elementeve kimike të D.I. Mendeleev, metalet janë nën bor - diagonale astatine, si dhe mbi të, në nëngrupe anësore. Në periudhat dhe nëngrupet kryesore, rregullsitë e njohura për ju veprojnë në ndryshimin e metalit, dhe për këtë arsye vetitë reduktuese të atomeve të elementeve.
Elemente kimike të vendosura afër borit - diagonale astatine (Be, Al, Ti, Ge, Nb, Sb, etj.), kane veti te dyfishta: në disa prej përbërjeve të tyre ata sillen si metale, në të tjerat ato shfaqin vetitë e jometaleve. Në nëngrupet anësore, vetitë reduktuese të metaleve më së shpeshti zvogëlohen me rritjen e numrit serik.
Krahasoni veprimtarinë e metaleve të grupit I të nëngrupit sekondar të njohur për ju: Cu, Ag, Au; Grupi II i një nëngrupi sekondar: Zn, Cd, Hg - dhe do ta shihni vetë. Kjo mund të shpjegohet me faktin se forca e lidhjes së elektroneve valente me bërthamën e atomeve të këtyre metaleve ndikohet më shumë nga madhësia e ngarkesës bërthamore, dhe jo nga rrezja e atomit. Madhësia e ngarkesës bërthamore rritet ndjeshëm, rritet tërheqja e elektroneve në bërthamë. Në të njëjtën kohë, rrezja e atomit rritet, por jo aq dukshëm sa për metalet e nëngrupeve kryesore.
Substancat e thjeshta të formuara nga elementë kimikë - metalet dhe substancat komplekse që përmbajnë metale luajnë një rol të rëndësishëm në "jetën" minerale dhe organike të Tokës. Mjafton të kujtojmë se atomet (jonet) e elementeve metalikë janë një pjesë integrale e përbërjeve që përcaktojnë metabolizmin në trupin e njeriut dhe kafshët. Për shembull, 76 elementë janë gjetur në gjakun e njeriut, dhe vetëm 14 prej tyre nuk janë metale.
Në trupin e njeriut, disa elementë, metalet (kalcium, kalium, natrium, magnez) janë të pranishëm në sasi të mëdha, domethënë ato janë makroelemente. Dhe metale të tilla si krom, mangan, hekur, kobalt, bakër, zink, molibden janë të pranishëm në sasi të vogla, domethënë këto janë elementë gjurmë. Nëse një person peshon 70 kg, atëherë trupi i tij përmban (në gram): kalcium - 1700, kalium - 250, natrium - 70, magnez - 42, hekur - 5, zink - 3. Të gjitha metalet janë jashtëzakonisht të rëndësishme, lindin probleme shëndetësore dhe me mungesën e tyre dhe me një tepricë.
Për shembull, jonet e natriumit rregullojnë përmbajtjen e ujit në trup, transmetimin e impulseve nervore. Mungesa e tij çon në dhimbje koke, dobësi, kujtesë të dobët, humbje të oreksit dhe teprica çon në rritje të presionit të gjakut, hipertension, sëmundje të zemrës.
Substanca të thjeshta - metale
Zhvillimi i prodhimit të metaleve (substanca të thjeshta) dhe lidhjeve shoqërohet me shfaqjen e civilizimit (epoka e bronzit, epoka e hekurit). Revolucioni shkencor dhe teknologjik që filloi rreth 100 vjet më parë, i cili preku si industrinë ashtu edhe sferën sociale, është gjithashtu i lidhur ngushtë me prodhimin e metaleve. Mbi bazën e tungstenit, molibdenit, titanit dhe metaleve të tjerë, ata filluan të krijojnë lidhjeve rezistente ndaj korrozionit, super të forta, të fortë, përdorimi i të cilave zgjeroi shumë mundësitë e inxhinierisë mekanike. Në teknologjinë bërthamore dhe hapësinore, lidhjet e tungstenit dhe rheniumit përdoren për të bërë pjesë që veprojnë në temperatura deri në 3000 ° C; në mjekësi, përdoren instrumente kirurgjikalë të bërë nga tantalium dhe lidhjet e platinës, qeramika unike e bazuar në oksidet e titanit dhe zirkonit.
Dhe, sigurisht, nuk duhet të harrojmë se shumica e lidhjeve përdorin hekurin e mirënjohur prej metali, dhe baza e shumë lidhjeve të dritës përbëhet nga metale relativisht "të rinj" - alumini dhe magnezi. Supernovat janë bërë materiale të përbërë, që përfaqësojnë, për shembull, një polimer ose qeramikë, e cila brenda (si betoni me shufra hekuri) është e përforcuar me fibra metalike nga tungsteni, molibden, çeliku dhe metalet e tjera dhe lidhjet - gjithçka varet nga qëllimi, vetitë materiale të nevojshme për ta arritur atë. Figura tregon një diagram të rrjetës kristalore të natriumit metalik. Në të, secili atom natriumi është i rrethuar nga tetë fqinjë. Atomi i natriumit, si të gjitha metalet, ka shumë orbitale të lira të valencës dhe pak elektrone valence. Formula elektronike e atomit të natriumit: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 0 3d 0, ku 3s, 3p, 3d - orbitalet e valencës.
E vetmja elektron i valencës së atomit të natriumit është 3s 1 mund të zënë ndonjë nga nëntë orbitalet e lira - 3s (një), 3p (tre) dhe 3d (pesë), sepse nuk janë shumë të ndryshëm në nivelin e energjisë. Kur atomet afrohen me njëri-tjetrin, kur formohet një rrjetë kristali, orbitalet e valencës së atomeve fqinjë mbivendosen, për shkak të së cilës elektronet lëvizin lirshëm nga një orbitale në tjetrën, duke bërë një lidhje midis të gjithë atomeve të kristalit metalik. Kjo lidhje kimike quhet metalike.
Një lidhje metalike formohet nga elementet atomet e të cilave në shtresën e jashtme kanë pak elektrone valence në krahasim me një numër të madh orbitalesh të jashtme të mbyllura me energji. Elektronet e tyre të valencës mbahen dobët në atom. Elektronet që bëjnë lidhjen janë të socializuara dhe lëvizin në të gjithë rrjetën kristalore të metalit neutral si një e tërë. Substancat me një lidhje metalike kanë rrjeta kristalore metalike, të cilat zakonisht përshkruhen skematikisht siç tregohet në figurë. Kationet dhe atomet e metaleve të vendosura në nyjet e rrjetës kristalore sigurojnë stabilitetin dhe forcën e tij (elektronet e shoqëruara përshkruhen si topa të vegjël të zinj).
Lidhje metalike - kjo është një lidhje në metale dhe lidhjeve midis joneve atomike të metaleve të vendosura në nyjet e rrjetës kristalore, të kryera nga elektronet e përbashkëta të valencës. Disa metale kristalizohen në dy ose më shumë forma kristaline. Kjo veti e substancave - për të ekzistuar në disa modifikime kristalore - quhet polimorfizëm. Polimorfizmi i substancave të thjeshta njihet si alotropi. Për shembull, hekuri ka katër modifikime kristalore, secila prej të cilave është e qëndrueshme në një interval të caktuar të temperaturës:
α - e qëndrueshme deri në 768 ° С, ferromagnetike;
β - e qëndrueshme nga 768 në 910 ° С, jo-ferromagnetike, d.m.th. paramagnetike;
γ - e qëndrueshme nga 910 në 1390 ° С, jo-ferromagnetike, d.m.th. paramagnetike;
δ - e qëndrueshme nga 1390 në 1539 ° C (£ ° pl hekuri), jo-ferromagnetike.
Kallaji ka dy modifikime kristalore:
α - e qëndrueshme nën 13,2 ° C (p \u003d 5,75 g / cm 3). Ky është kallaji gri. Ka një rrjetë kristali të tipit diamant (atomik);
β - e qëndrueshme mbi 13,2 ° C (p \u003d 6,55 g / cm 3). Ky është kallaji i bardhë.
Kallaji i bardhë është një metal shumë i butë i argjendtë dhe i bardhë. Kur ftohet nën 13.2 ° C, ajo shpërbëhet në një pluhur gri, pasi që gjatë tranzicionit, vëllimi specifik i tij rritet ndjeshëm. Ky fenomen quhet "murtaja e kallajit".
Sigurisht një lloj i veçantë lidhje kimike dhe lloji i rrjetës kristalore të metaleve duhet të përcaktojë dhe shpjegojë vetitë e tyre fizike. Cilat janë ato? Këto janë shkëlqimi metalik, plasticiteti, përçueshmëria e lartë elektrike dhe përçueshmëria termike, një rritje e rezistencës elektrike me rritjen e temperaturës, si dhe veti të tilla të rëndësishme si dendësia, pikat e larta të shkrirjes dhe vlimit, fortësia dhe vetitë magnetike. Veprimi mekanik në një kristal me një rrjetë kristali metalik shkakton zhvendosjen e shtresave të jon-atomeve në lidhje me njëri-tjetrin (Fig. 17), dhe meqenëse elektronet lëvizin nëpër kristal, prishjet e lidhjeve nuk ndodhin, prandaj, metalet karakterizohen plasticitet Një efekt i ngjashëm në një lëndë të ngurtë me lidhje kovalente (rrjetë kristali atomik) çon në thyerjen e lidhjeve kovalente. Thyerja e lidhjeve në rrjetën jonike çon në zmbrapsje reciproke të joneve të ngarkuara. Prandaj, substancat me rrjeta kristalore atomike dhe jonike janë të brishta. Metalet më duktile janë Au, Ag, Sn, Pb, Zn. Ato mund të tërhiqen lehtësisht në tela, të përshtatshme për falsifikim, shtypje, kodrina në fletë. Për shembull, fletë ari me një trashësi 0,003 mm mund të bëhet nga ari, dhe një fije 1 km e gjatë mund të nxirret nga 0,5 g të këtij metali. Edhe merkuri, i cili është i lëngshëm në temperaturën e dhomës, bëhet i lakueshëm në gjendje të ngurtë në temperatura të ulëta, si plumbi. Vetëm Bi dhe Mn nuk janë plastikë, ato janë të brishtë.
Pse metalet kanë një shkëlqim karakteristik dhe janë gjithashtu të errëta?
Elektronet që mbushin hapësirën interatomike reflektojnë rrezet e dritës (në vend që të transmetojnë, si qelqi), me shumicën e metaleve në në mënyrë të barabartë shpërndaj të gjitha rrezet e pjesës së dukshme të spektrit. Prandaj, ata kanë një ngjyrë të bardhë ose gri argjendtë. Strontiumi, ari dhe bakri thithin në një masë më të madhe gjatësi vale të shkurtra (afër vjollcës) dhe pasqyrojnë valë të gjata të spektrit të dritës, prandaj ato kanë ngjyra të verdha të verdha, të verdha dhe "bakri". Edhe pse në praktikë, metali nuk na duket gjithmonë një "trup i lehtë". Së pari, sipërfaqja e saj mund të oksidohet dhe të humbasë shkëlqimin e saj. Prandaj, bakri vendas duket si një gur i gjelbër. Dhe së dyti, edhe metali i pastër mund të mos shkëlqejë. Fletët shumë të holla prej argjendi dhe ari kanë një pamje krejtësisht të papritur - ato kanë një ngjyrë të gjelbër kaltërosh. Dhe pluhurat e imët metalikë shfaqen gri të errët, madje edhe të zezë. Argjendi, alumini, paladiumi kanë reflektimin më të lartë. Ato përdoren në prodhimin e pasqyrave, përfshirë dritat e dritës.
Pse metalet kanë përçueshmëri të lartë elektrike dhe termike?
Elektronet në lëvizje kaotike në një metal, nën ndikimin e një tensioni elektrik të aplikuar, fitojnë lëvizje të drejtuar, domethënë ato sjellin elektricitet... Me një rritje të temperaturës së metalit, amplituda e dridhjeve të atomeve dhe joneve të vendosura në nyjet e rrjetës kristalore rritet. Kjo e bën të vështirë lëvizjen e elektroneve, përçueshmëria elektrike e metaleve bie. Në temperatura të ulëta, lëvizja vibruese, përkundrazi, zvogëlohet shumë dhe përçueshmëria elektrike e metaleve rritet ndjeshëm. Pranë zeros absolute, praktikisht nuk ka rezistencë në metale, dhe superpërcjellshmëria shfaqet në shumicën e metaleve.
Duhet të theksohet se jo-metalet me përçueshmëri elektrike (për shembull, grafit), përkundrazi, nuk përçojnë rrymë elektrike në temperatura të ulëta për shkak të mungesës së elektroneve të lira. Dhe vetëm me një rritje të temperaturës dhe shkatërrimin e disa lidhjeve kovalente, përçueshmëria e tyre elektrike fillon të rritet. Argjendi, bakri, si dhe ari, alumini kanë përçueshmërinë më të lartë elektrike, mangani, plumbi dhe merkuri kanë përçueshmërinë më të ulët elektrike.
Më shpesh, përçueshmëria termike e metaleve ndryshon me të njëjtin model si përçueshmëria elektrike. Kjo është për shkak të lëvizshmërisë së lartë të elektroneve të lira, të cilat, duke u përplasur me jone dhe atome vibruese, shkëmbejnë energji me to. Temperatura barazohet në të gjithë copën e metalit.
Forca mekanike, dendësia, pika e shkrirjes së metaleve janë shumë të ndryshme... Për më tepër, me një rritje të numrit të elektroneve që lidhin jon-atome dhe një ulje të distancës interatomike në kristale, indekset e këtyre vetive rriten.
Kështu që, metalet alkali (Li, K, Na, Rb, Cs), atomet e të cilave kanë një elektron valence, i butë (i prerë me thikë), me një dendësi të ulët (litiumi është metali më i lehtë me p \u003d 0,53 g / cm 3) dhe shkrihet në temperatura të ulëta (për shembull, pika e shkrirjes së ceziumit është 29 ° C). I vetmi metal që është i lëngshëm në kushte normale, merkuri, ka një pikë shkrirje -38.9 ° C. Kalciumi, i cili ka dy elektrone në nivelin e jashtëm të energjisë së atomeve, është shumë më i vështirë dhe shkrihet në një temperaturë më të lartë (842 ° C). Edhe më i fortë është rrjeta kristalore e formuar nga jonet e skandiumit, e cila ka tre elektrone valente. Por rrjetat më të forta kristalore, dendësia e lartë dhe pikat e shkrirjes vërehen në metalet e nëngrupeve anësore të grupeve V, VI, VII, VIII. Kjo për faktin se metalet e nëngrupeve anësorë me elektrone të valëve të pa çiftëzuara në d-nënnivelin karakterizohen nga formimi i lidhjeve kovalente shumë të forta ndërmjet atomeve, përveç asaj metalike, të kryera nga elektronet e shtresës së jashtme orbitalet s.
Metali më i rëndë - ky është osmium (Os) me p \u003d 22.5 g / cm 3 (një përbërës i lidhjeve super të forta dhe rezistente ndaj konsumit), metali më i fortë është tungsteni W me t \u003d 3420 ° C (përdoret për prodhimin e fijeve të llambës), metali më i vështirë - është kromi Cr (gërvishtjet e xhamit). Ato janë pjesë e materialeve nga të cilat bëhen mjetet për prerjen e metaleve, bllokimet e frenave të makinave të rënda, etj. Metalet bashkëveprojnë ndryshe me fushën magnetike. Metalet si hekuri, kobalt, nikeli dhe gadolinium dallohen për aftësinë e tyre për tu magnetizuar shumë. Ata quhen ferromagnet. Shumica e metaleve (metalet alkaline dhe toka alkaline dhe një pjesë e konsiderueshme e metaleve në tranzicion) janë të magnetizuara dobët dhe nuk e mbajnë këtë gjendje jashtë fushës magnetike - këto janë paramagnet. Metalet që nxirren nga fusha magnetike janë diamagnet (bakër, argjend, ar, bismut).
Kur kemi parasysh strukturën elektronike të metaleve, ne i ndamë metalet në metale të nëngrupeve kryesore (elementet s- dhe p) dhe metale të nëngrupeve dytësore (elementet tranzicion d-dhe f).
Në teknologji, është e zakonshme të klasifikohen metalet sipas vetive të ndryshme fizike:
1. Dendësia - mushkëritë (f< 5 г/см 3) и тяжелые (все остальные).
2. Pika e shkrirjes - e shkrirë dhe e fortë.
Ekzistojnë klasifikime kimike të metaleve. Metalet me reaktivitet të ulët quhen fisnike(argjend, ar, platin dhe analogët e tij - osmium, iridium, ruthenium, palladium, rodium). Nga afërsia e vetive kimike, alkaline(metalet e nëngrupit kryesor të grupit I), toka alkaline(kalcium, stroncium, barium, radium), dhe metalet e rralla të tokës(skandium, atrium, lantan dhe lantanide, anemone dhe aktinide).
Karakteristikat e përgjithshme kimike të metaleve
Atomet e metaleve janë relativisht të lehtë dhuroni elektrone valence dhe kalojnë në jone të ngarkuara pozitivisht, domethënë oksidohen. Kjo është vetia kryesore e përbashkët e të dy atomeve dhe substancave të thjeshta - metaleve. Metalet në reaksionet kimike janë gjithmonë agjentë reduktues. Aftësia reduktuese e atomeve të substancave të thjeshta - metalet, të formuara nga elementë kimikë të një periudhe ose një nëngrupi kryesor të Tabelës Periodike të DI Mendeleev, ndryshon natyrshëm.
Aktiviteti zvogëlues i një metali në reaksionet kimike që ndodhin në tretësira ujore reflekton pozicionin e tij në serinë elektrokimike të tensioneve metalike.
Bazuar në këtë seri stresi, mund të nxirren përfundimet e mëposhtme të rëndësishme në lidhje me aktivitetin kimik të metaleve në reaksionet që ndodhin në tretësira ujore në kushte standarde (t \u003d 25 ° C, p \u003d 1 atm).
· Sa më shumë në të majtë metali të jetë në këtë rresht, aq më i fuqishëm është një agjent zvogëlues.
· Çdo metal është i aftë të zhvendosë (zvogëlojë) nga kripërat në tretësirë \u200b\u200bato metale që janë në serinë e tensioneve pas tij (në të djathtë).
· Metalet e vendosura në serinë e tensioneve në të majtë të hidrogjenit janë në gjendje ta zhvendosin atë nga acidet në tretësirë
· Metalet, të cilët janë agjentët më të fortë reduktues (toka alkaline dhe alkaline), në çdo tretësirë \u200b\u200bujore bashkëveprojnë kryesisht me ujin.
Aktiviteti zvogëlues i një metali, i përcaktuar nga seria elektrokimike, nuk korrespondon gjithmonë me pozicionin e tij në sistemin periodik. Kjo për faktin se kur përcaktohet pozicioni i një metali në një seri tensionesh, merret parasysh jo vetëm energjia e shkëputjes së elektroneve nga atomet individuale, por edhe energjia e shpenzuar për shkatërrimin e rrjetës kristalore, si dhe si energjia e çliruar gjatë hidratimit të joneve. Për shembull, litiumi është më aktiv në tretësira ujore sesa natriumi (edhe pse nga pozicioni i tij në sistemin periodik, Na është një metal më aktiv). Fakti është se energjia e hidratimit të joneve Li + është shumë më e lartë se energjia e hidratimit të Na +, prandaj procesi i parë është energjikisht më i favorshëm. Pasi kemi shqyrtuar dispozitat e përgjithshme që karakterizojnë vetitë reduktuese të metaleve, ne i drejtohemi reaksioneve kimike specifike.
Ndërveprimi i metaleve me jometale
· Me oksigjenin, shumica e metaleve formojnë okside- bazë dhe amfoterike. Oksidet e acideve të metaleve në tranzicion, të tilla si oksidi i kromit (VI) CrO g ose oksidi i manganit (VII) Mn 2 O 7, nuk formohen nga oksidimi i drejtpërdrejtë i metalit me oksigjen. Ato merren indirekt.
Metalet alkali Na, K reagojnë në mënyrë aktive me oksigjenin atmosferik, duke formuar perokside:
Oksidi i natriumit merret indirekt, nga kalcinimi i peroksideve me metalet përkatëse:
Metalet e tokës litium dhe alkaline bashkëveprojnë me oksigjenin atmosferik për të formuar okside themelore:
Metalet përveç metaleve prej ari dhe platini, të cilat zakonisht nuk oksidohen nga oksigjeni atmosferik, bashkëveprojnë me të në mënyrë më pak aktive ose kur nxehen:
· Me halogjene, metalet formojnë kripëra të acideve hidrohalike, p.sh .:
· Me hidrogjen, metalet më aktive formojnë hidride - substanca të ngjashme me kripën jonike në të cilat hidrogjeni ka një gjendje oksidimi prej -1, për shembull:
Shumë metale në tranzicion formojnë hidride të një lloji të veçantë me hidrogjen - ekziston një lloj tretjeje ose futje e hidrogjenit në rrjetën kristalore të metaleve midis atomeve dhe joneve, ndërsa metali ruan pamjen e tij, por rritet në vëllim. Hidrogjeni i thithur është në metal, me sa duket, në formë atomike.
Ekzistojnë edhe hidride të ndërmjetme metali.
· Me metale gri formojnë kripëra - sulfide, p.sh .:
· Metalet reagojnë me azotin pak më të vështirë., sepse lidhja kimike në molekulën e azotit N 2 është shumë e fortë; në këtë rast, formohen nitride. Në temperatura normale, vetëm litium ndërvepron me azotin:
Ndërveprimi i metaleve me substanca komplekse
· Me ujë. Në kushte normale, metalet alkali dhe alkaline të tokës zhvendosin hidrogjenin nga uji dhe formojnë baza të tretshme - alkalet, për shembull:
Metalet e tjerë, të cilët janë në serinë e tensioneve para hidrogjenit, gjithashtu mund të zhvendosin hidrogjenin nga uji në kushte të caktuara. Por alumini reagon me dhunë me ujin vetëm nëse filmi oksid hiqet nga sipërfaqja e tij:
Magnezi bashkëvepron me ujin vetëm kur vlon, ndërsa hidrogjeni lëshohet gjithashtu:
Nëse magnezi që digjet shtohet në ujë, atëherë djegia vazhdon, pasi reagimi vazhdon:
Hekuri ndërvepron me ujin vetëm kur është i nxehtë:
· Me acide në tretësirë \u200b\u200b(HCl, H 2 KËSHTU QË 4 ), CH 3 COOH etj., Përveç HNO 3 ) bashkëveprojnë metalet që janë në serinë e sforcimeve deri në hidrogjen. Kjo prodhon kripë dhe hidrogjen.
Por plumbi (dhe disa metale të tjerë), megjithë pozicionin e tij në serinë e tensioneve (në të majtë të hidrogjenit), pothuajse nuk tretet në acidin sulfurik të holluar, sepse sulfati i plumbit që rezulton PbSO 4 është i pazgjidhshëm dhe krijon një film mbrojtës në sipërfaqe metalike.
· Me kripëra të metaleve më pak aktive në tretësirë. Si rezultat i këtij reagimi, formohet një kripë e një metali më aktiv dhe një metal më pak aktiv lirohet në një formë të lirë.
Duhet të mbahet mend se reagimi ndodh kur kripa që rezulton është e tretshme. Zhvendosja e metaleve nga përbërjet e tyre nga metalet e tjera u studiua për herë të parë në detaje nga NN Beketov, një shkencëtar i madh rus në fushën e kimisë fizike. Ai i sistemoi metalet sipas aktivitetit të tyre kimik në "rreshtin e zhvendosjes", i cili u bë prototipi i një numri të sforcimeve metalike.
· Me substanca organike. Ndërveprimi me acide organike është i ngjashëm me reaksionet me acidet minerale. Nga ana tjetër, alkoolet mund të tregojnë veti të dobëta acidike kur bashkëveprojnë me metalet alkali:
Fenoli reagon në mënyrë të ngjashme:
Metalet përfshihen në reaksione me haloalkane, të cilat përdoren për të përftuar cikloalkane më të ulta dhe për sinteza, gjatë së cilave skeleti i karbonit i molekulës bëhet më kompleks (reagimi i A. Wurtz):
· Metalet, hidroksidet e të cilave janë amfoterike, bashkëveprojnë me alkalet në tretësirë. Për shembull:
· Metalet mund të formojnë përbërje kimike me njëra-tjetrën, të cilat kolektivisht quhen përbërje intermetalike. Ato më shpesh nuk tregojnë gjendjet e oksidimit të atomeve, të cilat janë karakteristike për përbërjet e metaleve me jometale. Për shembull:
Cu 3 Au, LaNi 5, Na 2 Sb, Ca 3 Sb 2, etj.
Përbërjet ndërmjet metaleve zakonisht nuk kanë një përbërje konstante, lidhja kimike në to është kryesisht metalike. Formimi i këtyre përbërjeve është më tipik për metalet e nëngrupeve anësorë.
Metalet e nëngrupeve kryesore të grupeve I-III të tabelës periodike të elementeve kimikë të D. I. Mendeleev
karakteristikat e përgjithshme
Këto janë metale të nëngrupit kryesor të grupit I. Atomet e tyre në nivelin e jashtëm të energjisë kanë nga një elektron. Metalet alkali - agjentë të fortë reduktues... Aftësia dhe reaktiviteti i tyre zvogëlues rritet me një rritje të numrit rendor të elementit (d.m.th., nga lart poshtë në Tabelën Periodike). Të gjithë kanë përçueshmëri elektronike. Forca e lidhjes midis atomeve të metaleve alkali zvogëlohet me një rritje në numrin rendor të elementit. Pikat e tyre të shkrirjes dhe vlimit zvogëlohen gjithashtu. Metalet alkali bashkëveprojnë me shumë substanca të thjeshta - oksidantë... Në reaksion me ujin, ato formojnë baza të tretshme në ujë (alkalet). Elementet alkaline të tokës quhen elementet e nëngrupit kryesor të grupit II. Atomet e këtyre elementeve përmbajnë në nivelin e jashtëm të energjisë dy elektrone... Ata janë restauruesit më të fortë, kanë një gjendje oksidimi prej +2. Në këtë nëngrup kryesor, vërehen modelet e përgjithshme në ndryshimin e vetive fizike dhe kimike të shoqëruara me një rritje në madhësinë e atomeve në grup nga lart poshtë, dhe lidhja kimike midis atomeve gjithashtu dobësohet. Me një rritje në madhësinë e jonit, vetitë acide dobësohen dhe vetitë themelore të oksideve dhe hidroksideve rriten.
Nëngrupi kryesor i grupit III përbëhet nga elementët bor, alumin, galium, indium dhe talium. Të gjithë elementët janë elementë p. Në nivelin e jashtëm të energjisë, ata kanë tre (s) 2 f 1 ) elektron, e cila shpjegon ngjashmërinë e vetive. Gjendja e oksidimit +3. Brenda një grupi, me një rritje të ngarkesës bërthamore, vetitë metalike rriten. Bor është një element jo metalik, ndërsa alumini tashmë ka veti metalike. Të gjithë elementët formojnë okside dhe hidrokside.
Shumica e metaleve gjenden në nëngrupe të Tabelës Periodike. Ndryshe nga elementët e nëngrupeve kryesore, ku ka një mbushje graduale të nivelit të jashtëm të orbitaleve atomike me elektron, elementet e nëngrupeve plotësuese janë të mbushura me d-orbitale të nivelit të energjisë së parafundit dhe s-orbitaleve të kësaj të fundit. Numri i elektroneve korrespondon me numrin e grupit. Elementet me një numër të barabartë të elektroneve valente janë grupuar nën një numër. Të gjithë elementët e nëngrupeve janë metale.
Substancat e thjeshta të formuara nga metalet e nëngrupeve kanë rrjeta të forta kristalore që janë rezistente ndaj nxehtësisë. Këto metale janë më të fortët dhe më të fortë në mesin e metaleve të tjerë. Në elementet d, manifestohet qartë një tranzicion me një rritje të valencës së tyre nga vetitë themelore përmes amfoterike në acid.
Metale alkali (Na, K)
Në nivelin e jashtëm të energjisë, përmbajnë atomet e metaleve alkali të elementeve një elektron në të njëjtën kohëtë vendosura në një distancë të madhe nga bërthama. Ata e dhurojnë me lehtësi këtë elektron, prandaj janë agjentë të fortë reduktues. Në të gjitha përbërjet, metalet alkali shfaqin një gjendje oksidimi prej +1. Karakteristikat e tyre reduktuese rriten me rritjen e rrezes atomike nga Li në Cs... Të gjithë ata janë metale tipike, kanë një ngjyrë të bardhë argjendtë, të butë (të prerë me thikë), të lehta dhe të shkrirë. Ndërveproni në mënyrë aktive me të gjithë jometaleve:
Të gjithë metalet alkali reagojnë me oksigjenin (me përjashtim të Li) për të formuar perokside. Metalet alkali nuk ndodhin në formë të lirë për shkak të aktivitetit të tyre të lartë kimik.
Oksidet - trupat e ngurtë, kanë vetitë themelore. Ato merren nga kalkimin e peroksideve me metalet përkatëse:
Hidroksidet NaOH, KOH - substanca të bardha të ngurta, higroskopike, të tretshme mirë në ujë me lëshimin e nxehtësisë, ato referohen si alkale:
Pothuajse të gjitha kripërat e metaleve alkali janë të tretshme në ujë. Më e rëndësishmja prej tyre: Na 2 CO 3 - karbonat natriumi; Na 2 CO 3 10H 2 O - sode kristaline; NaHCO 3 - bikarbonat natriumi, sode buke; K 2 CO 3 - karbonat kaliumi, potasie; Na 2 SO 4 10H 2 O - kripa e Glauber; NaCl - klorur natriumi, kripë e ngrënshme.
Elementet e grupit I në tabela
Metale alkaline të tokës (Ca, Mg)
Kalciumi (Ca) është përfaqësues metalet alkaline të tokës, të cilat quhen elementë të nëngrupit kryesor të grupit II, por jo të gjithë, por vetëm duke filluar me kalcium dhe poshtë grupit. Këto janë elementët kimikë që, në bashkëveprim me ujin, formojnë alkale. Kalciumi në nivelin e jashtëm të energjisë përmban dy elektrone, gjendja e oksidimit +2.
Karakteristikat fizike dhe kimike të kalciumit dhe përbërësve të tij janë paraqitur në tabelë.
Magnez (mg) ka të njëjtën strukturë atomike si kalciumi, gjendja e oksidimit të tij është gjithashtu +2. Metal i butë, por sipërfaqja e tij në ajër është e mbuluar me një film mbrojtës, i cili pak zvogëlon aktivitetin kimik. Djegia e saj shoqërohet me një blic të verbër. MgO dhe Mg (OH) 2 tregojnë vetitë themelore. Megjithëse Mg (OH) 2 është pak i tretshëm, ai njollos tretësirën e fenolftaleinës në një ngjyrë të kuqërremtë.
Mg + O 2 \u003d MgO 2
Oksidet e MO janë substanca të ngurta të bardha dhe rezistente. Në teknikë, CaO quhet gëlqere e shpejtë, dhe MgO quhet magnezi e djegur; këto okside përdoren në prodhimin e materialeve të ndërtimit. Reagimi i oksidit të kalciumit me ujë shoqërohet me çlirimin e nxehtësisë dhe quhet shuarje e gëlqeres, dhe Ca (OH) 2 që rezulton quhet gëlqere e tharë. Një tretësirë \u200b\u200be qartë e hidroksidit të kalciumit quhet ujë gëlqereje dhe një pezullim i bardhë i Ca (OH) 2 në ujë quhet qumësht gëlqereje.
Kripërat e magnezit dhe kalciumit merren nga bashkëveprimi i tyre me acidet.
CaCO 3 - karbonat kalciumi, shkumës, mermer, gur gëlqeror. Përdoret në ndërtimtari. MgCO 3 - karbonat magnezi - përdoret në metalurgji për heqjen e skorjeve.
CaSO 4 2H 2 O - gips. MgSO 4 - sulfat magnezi - quhet kripë e hidhur, ose Epsom, e gjetur në ujin e detit. BaSO 4 - sulfat bariumi - për shkak të pazgjidhshmërisë së tij dhe aftësisë për të bllokuar rrezet X, përdoret në diagnozën ("qull bariti") të traktit gastrointestinal.
Kalciumi përbën 1.5% të peshës trupore të njeriut, 98% e kalciumit gjendet në kocka. Magnezi është një bioelement, ka rreth 40 g të tij në trupin e njeriut, ai është i përfshirë në formimin e molekulave të proteinave.
Metalet alkaline të tokës në tabela
Alumini
Alumini (Al) - element i nëngrupit kryesor të grupit III sistemi periodik D.I. Mendeleev. Atomi i aluminit përmban në nivelin e jashtëm të energjisë tre elektrone, të cilën lehtë heq dorë gjatë ndërveprimeve kimike. Në paraardhësin e nëngrupit dhe fqinjin e sipërm të aluminit, bor, rrezja e atomit është më e vogël (për bor është 0,080 nm, për alumin - 0,143 nm). Për më tepër, atomi i aluminit ka një shtresë të ndërmjetme tetë-elektronike (2e; 8e; 3e), e cila parandalon shtrirjen e elektroneve të jashtme në bërthamë. Prandaj, vetitë reduktuese të atomeve të aluminit janë mjaft të theksuara.
Pothuajse në të gjitha përbërjet e tij, alumini ka gjendja e oksidimit +3.
Alumini është një substancë e thjeshtë
Metal i lehte argjend-bardhe. Shkrihet në 660 ° C. Shtë shumë duktil, tërhiqet lehtësisht në tel dhe rrokulliset në fletë metalike me trashësi deri në 0,01 mm. Ka një përçueshmëri elektrike dhe termike shumë të lartë. Ata formojnë lidhje të lehta dhe të forta me metalet e tjera. Alumini është një metal shumë aktiv. Nëse pluhur alumini ose letër alumini e hollë është shumë e nxehtë, ato ndizen dhe digjen me një flakë verbuese:
Ky reagim mund të vërehet kur digjen xixa dhe fishekzjarre. Alumini, si të gjitha metalet, reagon lehtësisht me jometalet, veçanërisht në një gjendje pluhuri. Në mënyrë që reagimi të fillojë, ngrohja fillestare është e nevojshme, me përjashtim të reaksioneve me halogjene - klor dhe brom, por pastaj të gjitha reagimet e aluminit me jometale shkojnë shumë me dhunë dhe shoqërohen me lëshimin e një sasie të madhe të nxehtësisë :
Alumini tretet mirë në acidet e holluar sulfurike dhe klorhidrike:
Por acidet e përqendruara sulfurike dhe azotike pasivizojnë alumininduke u formuar në sipërfaqen e metalit film i dendur oksid i qëndrueshëm, e cila parandalon rrjedhën e mëtejshme të reagimit. Prandaj, këto acide transportohen në rezervuarë alumini.
Oksidi i aluminit dhe hidroksidi kanë veti amfoterike, pra, alumini shpërndahet në tretësira ujore të alkaleve, duke formuar kripëra - aluminat:
Alumini përdoret gjerësisht në metalurgji për të marrë metale - krom, mangan, vanadium, titan, zirkoni nga oksidet e tyre. Kjo metodë quhet alumotermi. Në praktikë, shpesh përdoret termit - një përzierje e Fe 3 O 4 me pluhur alumini. Nëse kjo përzierje vihet në zjarr, për shembull, me një shirit magnezi, atëherë ndodh një reagim i fuqishëm me lëshimin e një sasie të madhe nxehtësie:
Nxehtësia e lëshuar është mjaft e mjaftueshme për shkrirjen e plotë të hekurit të formuar, prandaj ky proces përdoret për saldimin e produkteve të çelikut.
Alumini mund të merret me elektrolizë - zbërthimi i shkrirjes së oksidit të tij Al 2 O 3 në pjesët përbërëse të tij duke përdorur një rrymë elektrike. Por pika e shkrirjes së oksidit të aluminit është rreth 2050 ° C, prandaj kërkohen kosto të larta të energjisë për elektrolizën.
Përbërjet e aluminit
Aluminosilikatet... Këto përbërje mund të konsiderohen si kripëra të formuara nga oksidi i aluminit, silicit, alkaleve dhe metaleve alkaline të tokës. Ato përbëjnë pjesën më të madhe të kores së tokës. Në veçanti, aluminosilikatet gjenden në feldspatet, mineralet dhe argjilat më të zakonshëm.
Boksit- shkëmbi nga i cili merret alumini. Përmban oksid alumini Al 2 O 3.
Korund- një mineral me përbërje Al 2 O 3, ka një fortësi shumë të lartë, larmia e tij e imët, që përmban papastërti, - zmerile, përdoret si material gërryes (bluarës). Një përbërës tjetër natyral, alumina, ka të njëjtën formulë.
Të njohura transparente, të ngjyrosura me papastërti, kristale korundi: të kuqe - rubinë dhe blu - safirë, të cilat përdoren si gurë të çmuar. Aktualisht, ato janë marrë artificialisht dhe përdoren jo vetëm për bizhuteri, por edhe për qëllime teknike, për shembull, për prodhimin e pjesëve për orë dore dhe instrumente të tjerë precize. Kristalet e rubinit përdoren në lazer.
Oksid alumini Al 2 O 3 - një substancë e bardhë me një pikë shkrirje shumë të lartë. Mund të merret me dekompozim në ngrohjen e hidroksidit të aluminit:
Hidroksid alumini Al (OH) 3 precipiton në formën e një precipitati xhelatinoz nën veprimin e alkaleve në tretësira të kripërave të aluminit:
si hidroksid amfoterik tretet lehtë në acide dhe tretësira alkali:
Aluminon quhen kripëra të acideve të paqëndrueshme të aluminit - orto-alumini H 2 AlO 3, meta-alumini HAlO 2 (mund të konsiderohet si acid orto-alumini, nga molekula e së cilës u mor molekula e ujit). Aluminatet natyrale përfshijnë spinel fisnik dhe krizoberil të çmuar. Kripërat e aluminit, përveç fosfateve, janë lehtësisht të tretshme në ujë. Disa kripëra (sulfuret, sulfitet) zbërthehen nga uji. Klorid alumini AlCl 3 përdoret si katalizator në prodhimin e shumë substancave organike.
Elementet e grupit III në tabela
Karakterizimi i elementeve kalimtare - bakri, zinku, kromi, hekuri
Bakri (Cu) - një element i një nëngrupi dytësor të grupit të parë. Formula elektronike: (… 3d 10 4s 1). Elektroni i dhjetë d është i lëvizshëm sepse është zhvendosur nga nën niveli 4S. Bakri në përbërje shfaq gjendje oksidimi +1 (Cu 2 O) dhe +2 (CuO). Bakri është një metal i lehtë rozë, i trashë, i trashë, një përcjellës i shkëlqyeshëm i energjisë elektrike. Pika e shkrirjes 1083 ° C.
Ashtu si metalet e tjerë të nëngrupit I të grupit I të sistemit periodik, bakri qëndron në rreshtin e aktivitetit në të djathtë të hidrogjenit dhe nuk e zhvendos atë nga acidet, por reagon me acide oksiduese:
Nën veprimin e alkaleve në tretësira të kripërave të bakrit, një precipitim i një baze të dobët të ngjyrës blu- hidroksid bakri (II), i cili, kur nxehet, zbërthehet në një oksid të zi bazë CuO dhe ujë:
Karakteristikat kimike të bakrit në tabela
Zink (zn)- një element i një nëngrupi dytësor të grupit II. Formula e saj elektronike është si më poshtë: (… 3d 10 4s 2). Meqenëse niveli i parafundit d-nënnivel në atomet e zinkut është kompletuar plotësisht, zinku në përbërje shfaq një gjendje oksidimi prej +2.
Zinku është një metal i bardhë argjendtë që praktikisht nuk ndryshon në ajër. Ka rezistencë ndaj korrozionit për shkak të pranisë së një filmi oksid në sipërfaqen e tij. Zinku është një nga metalet më aktivë në temperatura të ngritura reagon me substanca të thjeshta:
Zinku, si metalet e tjera, zhvendoset metalet më pak aktive nga kripërat e tyre:
Zn + 2AgNO 3 \u003d 2Ag + Zn (NO 3) 2
Hidroksid zinku amfoterinë, domethënë, ajo shfaq vetitë e acidit dhe bazës. Me shtimin gradual të tretësirës alkali në tretësirën e kripës së zinkut, precipitati i precipituar fillimisht tretet (e njëjta gjë ndodh me aluminin):
Karakteristikat kimike të zinkut në tabela
Për shembull krom (Cr) mund të tregohet se vetitë e elementeve të tranzicionit ndryshojnë përgjatë periudhës jo thelbësisht: ekziston një ndryshim sasior i shoqëruar me një ndryshim në numrin e elektroneve në orbitalet e valencës. Gjendja maksimale e oksidimit të kromit është +6. Metali në radhë të aktivitetit është në të majtë të hidrogjenit dhe e zhvendos atë nga acidet:
Kur një tretësirë \u200b\u200balkali shtohet në një tretësirë \u200b\u200btë tillë, formohet një precipitat i Me (OH) 2 , e cila oksidohet shpejt nga oksigjeni atmosferik:
I korrespondon oksidit amfoterik Cr 2 O 3. Oksidi i kromit dhe hidroksidi (në gjendjen më të lartë të oksidimit) shfaqin përkatësisht vetitë e oksideve acide dhe acideve. Kripërat e acidit kromik (H 2 Cr O 4 ) në një mjedis acid shndërrohen në dikromate - kripërat e acidit dikromik (H 2 Cr 2 O 7). Përbërjet e kromit janë shumë oksiduese.
Karakteristikat kimike të kromit në tabela
Fe hekuri- një element i një nëngrupi dytësor të grupit VIII dhe periudhës së 4-të të sistemit periodik të D.I.Mendeleev. Atomet e hekurit janë rregulluar disi ndryshe nga atomet e elementeve të nëngrupeve kryesore. Siç i përshtatet një elementi të periudhës së 4-të, atomet e hekurit kanë katër nivele energjie, por jo i fundit është i mbushur, por niveli i parafundit, i treti nga bërthama. Në nivelin e fundit, atomet e hekurit përmbajnë dy elektrone. Në nivelin e parafundit, i cili mund të mbajë 18 elektrone, atomi i hekurit ka 14 elektrone. Si pasojë, shpërndarja e elektroneve mbi nivelet në atomet e hekurit është si më poshtë: 2e; 8e; 14e; 2e Si të gjitha metalet atomet e hekurit shfaqin veti reduktuese, duke dhuruar gjatë bashkëveprimeve kimike jo vetëm dy elektrone nga niveli i fundit, dhe marrjen e gjendjes së oksidimit +2, por edhe një elektron nga niveli i parafundit, ndërsa gjendja e oksidimit të atomit rritet në +3.
Hekuri është një substancë e thjeshtë
Isshtë një metal me shkëlqim të bardhë argjendtë me një pikë shkrirje 1539 ° C. Shtë shumë plastike, prandaj përpunohet lehtësisht, falsifikohet, rrokulliset, vuloset. Hekuri ka aftësinë të magnetizojë dhe demagnetizojë. Mund t'i jepet forcë dhe fortësi më e madhe nga metodat e veprimit termik dhe mekanik. Bëni dallimin midis hekurit teknikisht të pastër dhe kimikisht të pastër. Hekuri teknikisht i pastër, në fakt, është një çelik me karbon të ulët, përmban 0.02-0.04% karbon dhe oksigjen, squfur, azot dhe fosfor - edhe më pak. Hekuri i pastër kimikisht përmban më pak se 0,01% papastërti. Për shembull, kapëset dhe butonat e letrës janë bërë prej hekuri teknikisht të pastër. Hekuri i tillë gërryhet lehtë, ndërsa hekuri i pastër kimikisht nuk korrozion. Aktualisht, hekuri është baza e teknologjisë moderne dhe inxhinierisë bujqësore, transportit dhe komunikimit, anijen dhe, në përgjithësi, të gjithë civilizimit modern. Shumica e produkteve, nga gjilpërat për qepje te anijet kozmike, nuk mund të bëhen pa përdorimin e hekurit.
Karakteristikat kimike të hekurit
Hekuri mund të shfaqë gjendje oksidimi +2 dhe +3në përputhje me rrethanat, hekuri jep dy seri përbërjesh. Numri i elektroneve që heq një atom hekuri në reaksionet kimike varet nga aftësia oksiduese e substancave që reagojnë me të.
Për shembull, me halogjene, hekuri formon halide, në të cilat ka një gjendje oksidimi prej +3:
dhe me sulfur hekuri - squfur (II):
Hekuri i nxehtë digjet në oksigjen me formimin e shkallës së hekurit:
Në temperatura të larta (700-900 ° C) hekur reagon me avujt e ujit:
Në përputhje me pozicionin e hekurit në serinë elektrokimike të tensioneve, ai mund të zhvendosë metalet në të djathtë të tij nga tretësira ujore të kripërave të tyre, për shembull:
Hekuri tretet në acide klorhidrike dhe sulfurike të holla, d.m.th. oksidohet nga jonet e hidrogjenit:
Hekuri tretet në acid nitrik të holluar, në këtë rast, formohen nitrat hekuri (III), uji dhe produkte të zvogëlimit të acidit nitrik - N 2, NO ose NH 3 (NH 4 NO 3), në varësi të përqendrimit të acidit.
Përbërjet e hekurit
Në natyrë, hekuri formon një numër mineralesh. Këto janë mineral hekuri magnetik (magnetit) Fe 3 O 4, mineral hekuri i kuq (hematit) Fe 2 O 3, mineral hekuri kafe (limonit) 2Fe 2 O 3 3H 2 O. Një përbërës tjetër hekuri natyral është hekuri, ose squfuri, piriti ( piriti) FeS 2, nuk shërben si xeheror hekuri për prodhimin e metaleve, por përdoret për prodhimin e acidit sulfurik.
Hekuri karakterizohet nga dy seri përbërjesh: përbërjet e hekurit (II) dhe hekurit (III).Oksid hekuri (II) FeO dhe hidroksid hekuri (II) përkatës Fe (OH) 2 merren indirekt, në veçanti, përmes zinxhirit të mëposhtëm të transformimit:
Të dy përbërjet kanë veti themelore të theksuara.
Kationet e hekurit (II) Fe 2 + oksidohet lehtësisht nga oksigjeni atmosferik në kationet e hekurit (III) 3 + ... Prandaj, precipitati i bardhë i hidroksidit të hekurit (II) merr një ngjyrë të gjelbër, dhe pastaj kthehet në kafe, duke u kthyer në hidroksid hekuri (III):
Oksid hekuri (III) Fe 2 O 3 dhe hidroksidi hekur (III) përkatës Fe (OH) 3 gjithashtu merret indirekt, për shembull, përgjatë zinxhirit:
Nga kripërat e hekurit, sulfatet dhe kloruret kanë rëndësinë më të madhe teknike.
Hidrati kristal i sulfatit të hekurit (II) FeSO 4 7H 2 O, i njohur si sulfat hekuri, përdoret për të luftuar dëmtuesit e bimëve, për të përgatitur bojëra minerale dhe për qëllime të tjera. Kloruri i hekurit (III) FeCl 3 përdoret si mjet për ngjyrosjen e pëlhurave. Sulfat hekuri (III) Fe 2 (SO 4) 3 9H 2 O përdoret për pastrimin e ujit dhe për qëllime të tjera.
Karakteristikat fizike dhe kimike të hekurit dhe përbërësve të tij janë përmbledhur në tabelë:
Karakteristikat kimike të hekurit në tabela
Reaksione cilësore për jonet Fe 2+ dhe Fe 3+
Për njohjen e përbërjeve të hekurit (II) dhe (III) kryej reagime cilësore për jonet e Fe 2+ dhe Fe 3+ ... Një reagim cilësor ndaj joneve Fe 2+ është reagimi i kripërave të hekurit (II) me një përbërje K 3 të quajtur kripë e kuqe gjaku. Ky është një grup i veçantë i kripërave që quhen kripëra komplekse, do të njiheni më vonë. Në ndërkohë, duhet të mësoni se si kripërat e tilla ndahen:
Reagensi për jonet Fe 3+ është një përbërës tjetër kompleks - kripa e verdhë e gjakut - K 4, e cila ndahet në tretësirë \u200b\u200bnë të njëjtën mënyrë:
Nëse, përkatësisht, tretësira të kripës së kuqe të gjakut (reagens për Fe 2+) dhe kripës së verdhë të gjakut (reagjent për Fe 3+) u shtohen tretësirave që përmbajnë jone Fe 2+ dhe Fe 3+, atëherë në të dy rastet i njëjti precipitat blu do të forma:
Për të zbuluar jonet Fe 3+, përdoret gjithashtu bashkëveprimi i kripërave të hekurit (III) me tiocianat kaliumi KNCS ose amonium NH 4 NCS. Në këtë rast, formohet një jon FeNCNS 2+ me ngjyra të ndezura, si rezultat i së cilës e gjithë tretësira merr një ngjyrë të kuqe intensive:
Tabela e tretshmërisë
Faqja 2
Hekuri, bakri dhe alumini kanë një shkëlqim karakteristik metalik.
Kur studiojmë trupa të ngurtë që nuk kanë një shkëlqim karakteristik metalik, vërejmë se përçueshmëria e tyre elektrike është shumë e ulët. Këto përfshijnë atë që ne e quajmë jonik - klorur natriumi, klorur kalciumi, nitrat argjendi dhe klorur argjendi, si dhe kristale molekulare si akulli. Akulli i treguar në Fig. 5 - 3, përbëhet nga të njëjtat molekula që ekzistojnë në fazën e gazit, por renditja ndodhet në rrjetën kristalore. Këta përcjellës të dobët elektrik janë shumë të ndryshëm nga metalet pothuajse në të gjitha vetitë. Kështu, përçueshmëria elektrike mund të përdoret për të klasifikuar substancat, e cila është një nga më të justifikuarat.
Metalet janë substanca të thjeshta kristalore që kanë një shkëlqim karakteristik metalik, përçojnë mirë nxehtësinë dhe rrymën elektrike, janë në gjendje të ndryshojnë formën e tyre nën ndikimin e forcave të jashtme dhe ta mbajnë atë pas heqjes së ngarkesës pa ndonjë shenjë shkatërrimi. Nga numri i përgjithshëm i elementeve kimikë të njohur aktualisht, tetëdhjetë janë metale. Metalet më të zakonshëm në koren e tokës në formën e përbërjeve kimike janë alumini, hekuri, magnezi, kaliumi, natriumi dhe kalciumi. Metalet e pastër janë me përdorim të kufizuar në teknologji, pasi ato janë jashtëzakonisht të rralla në natyrë, dhe prodhimi i tyre nga përbërjet kimike (xehet) shoqërohet me vështirësi të mëdha.
Si rezultat i korrozionit të hidrogjenit, sipërfaqja e çelikut humbet shkëlqimin e saj karakteristik metalik dhe bëhet e shurdhër.
Polimerët janë pluhurat me ngjyrë të shpërndarë imët me një shkëlqim karakteristik metalik, të tretshëm vetëm në acidin sulfurik të përqendruar.
Të gjithë elementët d janë metale me një shkëlqim karakteristik metalik. Krahasuar me s - metalet, forca e tyre është shumë më e lartë.
Jodi i pa tretur formon një film qartë të dukshëm me një shkëlqim karakteristik metalik (që noton në sipërfaqen e tretësirës) ose grumbullohet në pjesën e poshtme të balonës në formën e grimcave të zeza. Meqenëse tretësira e jodit është me ngjyrë shumë të kuqe dhe pothuajse nuk është transparente, ajo duhet të ekzaminohet me shumë kujdes, duke mbajtur llambën përballë një llambë elektrike të ndritshme të varur në tavan. Për ta bërë këtë, duhet të qëndroni nën llambë, duke mbajtur llambën nga qafa në një pozicion të prirur midis llambës dhe fytyrës tuaj dhe të përpiqeni të shihni në të një imazh të ndritshëm të llambës. Në një sfond të tillë, kristalet e jodit të pazgjidhura janë qartë të dukshme. Pastaj kristalet e të dy substancave do të mblidhen në një vend dhe do të krijohet një zonë e tretjes së përqendruar KJ rreth kristaleve të jodit, në të cilën jodi shpejt do të tretet.
Të gjithë metalet alkali janë substanca të bardha argjendtë me një shkëlqim karakteristik metalik, përçueshmëri të mirë elektrike dhe termike, pika të ulëta shkrirjeje dhe pika relativisht të ulëta vlimi, dendësi të ulët dhe një vëllim të madh të atomeve. Në gjendjen e avullit, molekulat e tyre janë monoatomike; jonet janë të pangjyrë.
Në dukje, kristale vjollcë të errët, pothuajse të zezë me një shkëlqim karakteristik metalik. Shkrihet mirë në ujë. Permanganat kaliumi është një nga oksidantët e fortë, i cili shpjegon vetitë e tij të dezinfektimit.
Karakteristikat strukturore të metaleve përcaktojnë vetitë e tyre karakteristike fizike.
Plastike. Gjatë deformimit (duke ndryshuar formën e një pjese metali), jonet lëvizin vetëm në raport me njëri-tjetrin, por nuk ndodh çarje, pasi elektronet që i lidhin ato, pasi kanë lëvizur në përputhje me rrethanat, vazhdojnë të kryejnë një lidhje midis joneve të zhvendosura. Në praktikë, plasticiteti manifestohet në faktin se nën goditjet e një çekiçi, metalet nuk shtypen në copa, por rrafshohen - ato janë të falsifikuara. Metali më i urtë është ari: ai mund të tërhiqet në fije të holla të arta, të padukshëm për syrin e njeriut, ose të rrokulliset në fletët më të hollë të tejdukshëm.
Përçueshmëria elektrike është për shkak të aftësisë së elektroneve për të lëvizur lehtë nëpër një pjesë të metaleve.
Përçueshmëria e lartë termike është gjithashtu për shkak të lëvizjes së elektroneve, pasi janë ata që transferojnë nxehtësinë në pjesë të ndryshme të një pjese metali; falë elektroneve, metalet kanë veti karakteristike optike të errësirës dhe shkëlqimit metalik. Metalet shkëlqejnë sepse reflektojnë rrezet e dritës nga sipërfaqja e tyre dhe nuk i transmetojnë ato, si qelqi, dhe nuk i thithin ato si bloza.
Karakteristika të ndryshme manifestohen në metale në shkallë të ndryshme. Argjendi ka përçueshmërinë më të mirë, bakri është i dyti për sa i përket përçueshmërisë elektronike, i ndjekur nga alumini. Me ndihmën e këtyre metaleve, energjia elektrike mund të transmetohet në distanca të gjata. Por në inxhinieri elektrike, alumini dhe bakri përdoren si materiale për instalime elektrike, pasi ato janë shumë më të lira se argjendi.
Metalet janë rregulluar në të njëjtën mënyrë për sa i përket përçueshmërisë termike: argjendi, bakri, alumini.
Nga vetitë më të rëndësishme të një metali, ia vlen t'i kushtohet vëmendje dendësisë, fortësisë, forcës dhe pikës së shkrirjes. Dendësia e një metali është më e madhe, aq më e madhe është masa e tij relativisht atomike dhe aq më e vogël është rrezja e atomit, dhe anasjelltas. Për shembull, litiumi ka 534 kg / m 3, dhe osmiumi ka 22500 kg / m 3. Metalet me një dendësi nën 5000 kg / m 3 quhen dritë: magnez, alumin, titan. Metalet me dendësi të lartë: plumbi, osmiumi.
Karakteristikat e metaleve si forca, fortësia dhe pika e shkrirjes varen nga fortësia e lidhjes metalike. Kjo lidhje është veçanërisht e fortë në metalet e rënda me përfundimin e shtresës elektronike të parafundit të atomit: tantal, tungsten, etj. Këto metale dallohen nga fortësia e lartë dhe shkrirja e ulët.
Pika e shkrirjes së metaleve ndryshon nga 39˚C (zhivë) në 3410˚C (tungsten). Merkuri është metali i vetëm i lëngshëm.
Fortësia e metaleve ndryshon shumë: metalet alkali janë mjaft të buta dhe metalet e forta Sami nuk mund të depozitohen.
blog, faqe, me kopjimin e plotë ose të pjesshëm të materialit, kërkohet një lidhje me burimin.
Elemente kimike që formojnë, në gjendje të lirë, substanca të thjeshta me një lidhje metalike (shih Lidhje kimike). Nga 110 elemente kimikë të njohur (shih Tabelën Periodike të Elementeve Kimike), 88 janë metale dhe vetëm 22 janë jometale.
Metalet si ari, argjendi dhe bakri kanë qenë të njohura për njeriun që nga kohërat parahistorike. Në Mesjetë, besohej se ekzistojnë vetëm 7 metale (ari, argjendi, bakri, kallaji, plumbi, hekuri dhe merkuri). MV Lomonosov përcaktoi metalin si "një trup të lehtë që mund të falsifikohet" dhe u referohet metaleve si ari, argjendi, bakri, kallaji, hekuri dhe plumbi. A. Lavoisier në "Kursi Primar i Kimisë" (1789) përmendi tashmë 17 metale. Në fillim të shekullit XIX. pasuar nga zbulimi i metaleve të platinës, pastaj alkali, toka alkaline dhe një numër i të tjerëve.
Triumfi i ligjit periodik ishte zbulimi i metaleve të parashikuara në bazë të tij nga D. I. Mendeleev - galium, skandium dhe germanium. Në mes të shekullit XX. me ndihmën e reaksioneve bërthamore, u morën elemente transuranike - metale radioaktive që nuk ekzistojnë në natyrë.
Metalurgjia moderne merr mbi 60 metale dhe më shumë se 5000 lidhjeve në bazë të tyre.
Struktura e metaleve bazohet në një rrjet kristal të joneve pozitive të zhytura në një gaz të dendur të elektroneve të lëvizshme. Këta elektronë kompensojnë forcat e zmbrapsjes elektrike midis joneve pozitive dhe kështu i lidhin ato në trupa të ngurtë.
Ky lloj i lidhjes kimike quhet lidhje metalike. Ajo përcaktoi vetitë më të rëndësishme fizike të metaleve: plasticiteti, përçueshmëria elektrike, përçueshmëria termike, shkëlqimi metalik.
Duktiliteti është aftësia e metaleve të ndryshojnë formën pas goditjes, të rrokullisen në fletë të holla dhe të shtrihen në tel. Në këtë rast, atomet dhe jonet e rrjetës kristalore zhvendosen, megjithatë, lidhjet midis tyre nuk prishen, pasi elektronet që formojnë lidhjen lëvizin në përputhje me rrethanat. Plastikiteti i metaleve zvogëlohet në seritë Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe. Ari, për shembull, mund të rrokulliset në fletë me trashësi deri në 0.003 mm, të cilat përdoren për prarim.
Përçueshmëria e lartë elektrike e metaleve shpjegohet me praninë e elektroneve të lira, të cilat, nën ndikimin edhe të një ndryshimi të vogël potencial, lëvizin nga poli negativ në pozitiv. Ndërsa temperatura rritet, dridhjet e joneve dhe atomeve të metaleve intensifikohen, gjë që pengon lëvizjen e elektroneve dhe në këtë mënyrë çon në një rënie të përçueshmërisë elektrike. Në temperatura të ulëta, lëvizja vibruese e joneve dhe atomeve, përkundrazi, ulet shumë, dhe përçueshmëria elektrike rritet. Pranë zeros absolute, praktikisht nuk ka rezistencë elektrike në metale. Përçuesi më i mirë i energjisë elektrike është argjendi, i ndjekur nga bakri, ari, alumini, hekuri. Ndryshon edhe përcjellshmëria termike e metaleve, e cila shkaktohet si nga lëvizshmëria e lartë e elektroneve të lira, ashtu edhe nga lëvizja vibruese e joneve, për shkak të së cilës ka një barazim të shpejtë të temperaturës në masën metalike. Shkëlqimi metalik shoqërohet gjithashtu me praninë e elektroneve të lira.
Nga vetitë e tjera fizike të metaleve, dendësia, pika e shkrirjes dhe fortësia janë me interesin më të madh praktik. Metali më i lehtë është litiumi (dendësia 0,53 g / cm3), më i rëndë është osmiumi (22,6 g / cm3). Metalet me një dendësi më të vogël se 5 g / cm3 quhen të lehta, pjesa tjetër janë të rënda. Pikat e shkrirjes së metaleve ndryshojnë shumë: ceziumi dhe galiumi mund të shkrihen me ngrohtësinë e pëllëmbëve, dhe pika e shkrirjes së tungstenit është + 3410 ° C. Në kushte normale, metali i vetëm i lëngët është merkuri. Në gjendjen e avullit, të gjitha metalet janë monoatomike dhe rrjeta e tyre kristalore është shkatërruar.
Metalet ndryshojnë në fortësi. Më e vështira prej tyre - kromi - pret gotën, dhe më e buta - kaliumi, rubidiumi dhe ceziumi - priten lehtësisht me thikë. Forca, pika e shkrirjes dhe fortësia varen nga fortësia e lidhjes metalike. Especiallyshtë veçanërisht e lartë për metalet e rënda.
Në teknologji, lidhjet me bazë hekuri, dmth gize, çelik dhe madje edhe vetë hekuri quhen metale me ngjyra, të gjitha metalet e tjera quhen me ngjyra. Ka klasifikime të tjera të metaleve (shih. Tabela periodike e elementeve kimike).
Karakteristikat kimike të metaleve përcaktohen nga lidhja e dobët e elektroneve valente me bërthamën atomike. Atomet i japin ato relativisht lehtë, duke u shndërruar në të njëjtën kohë në jone të ngarkuara pozitivisht. Prandaj, metalet janë agjentë të mirë reduktues. Kjo është kryesore dhe më e zakonshme e tyre vetia kimike.
Natyrisht, si agjentë reduktues, metalet duhet të reagojnë me agjentë të ndryshëm oksidues, midis të cilëve mund të ketë substanca të thjeshta (jometale), acide, kripëra të metaleve më pak aktive dhe disa substanca të tjera. Përbërjet e metaleve me oksigjen quhen okside, me halogjene, halide, me squfur, sulfure, me azot, nitride, me fosfor, fosfide, me karbon, boride, me hidrogjen, hidride, etj. Shumë prej këtyre përbërjeve kanë gjetur zbatime të rëndësishme në teknologji
Kur metalet bashkëveprojnë me acidet, agjenti oksidues është joni i hidrogjenit H +, i cili merr një elektron nga atomi i metalit:
Mg - 2e - \u003d Mg 2+
_________________
Mg + 2H + \u003d Mg 2+ + H 2
Metalet në rreshtin e potencialeve standarde të elektrodave (në rreshtin e tensioneve) në të majtë të hidrogjenit zakonisht zhvendosin (zvogëlojnë) hidrogjenin nga acidet e holluar si HCl ose H2SO4, ndërsa metalet në të djathtë të hidrogjenit nuk e zhvendosin atë.
Ndërveprimi i metaleve me tretësira ujore të kripërave të metaleve më pak aktive mund të ilustrohet nga një shembull:
Zn + CuSO4 \u003d ZnSO4 + Cu
Në këtë rast, ekziston një shkëputje e elektroneve nga atomet e metalit më aktiv - zinkut dhe lidhja e tyre nga jonet e Cu2 + më pak aktiv. Të udhëhequr nga një numër i potencialeve standarde të elektrodave, mund të themi se metali zhvendos (rikthen) shumë prej metaleve të mëposhtëm nga solucionet e kripërave të tyre.
Metalet aktive (alkali dhe toka alkaline) gjithashtu bashkëveprojnë me ujin, i cili në këtë rast vepron si një agjent oksidues.
Metalet, hidroksidet, të cilat janë amfoterike (shih amfotericiteti), si rregull, bashkëveprojnë me tretësira të acideve dhe alkaleve.
Metalet mund të krijojnë lidhje kimike me njëri-tjetrin. Përbërjet e tilla zakonisht formojnë metale tipike me metale me veti të dobëta metalike, për shembull, përbërje të caktuara natriumi me plumb:
Na5Pb2, NaPb, Na2Pb, Na4Pb
Përbërjet e disa metaleve me të tjerët quhen kolektivisht përbërje intermetalike, përbërje intermetalike ose metalide.
Karakteristikat e konsideruara të metaleve që lidhen me lëshimin e elektroneve në reaksionet kimike quhen metalike. Të gjithë elementët kimikë i posedojnë ato në shkallë të ndryshme. Karakteristikat metalike gjykohen duke krahasuar elektronegativitetet e elementeve. Kjo vlerë, e shprehur në njësi arbitrare, karakterizon aftësinë e një atomi në një molekulë për të tërhequr elektronet. Vlerat relative të elektro-negativiteteve të elementeve janë dhënë në tabelë. Sa më e ulët të jetë elektronegativiteti, aq më të theksuara janë vetitë metalike të elementeve.
Nyjet e rrjetës kristalore të metaleve përmbajnë atome. Elektronet që lëvizin rreth atomeve formojnë një "gaz elektron" që mund të lëvizë lirshëm në drejtime të ndryshme. Kjo veti shpjegon përçueshmërinë e lartë elektrike dhe termike të metaleve.
Gazi elektron pasqyron pothuajse të gjitha rrezet e dritës. Kjo është arsyeja pse metalet shkëlqejnë kaq shumë dhe shpesh janë gri ose të bardha. Lidhjet midis shtresave individuale të metaleve janë të vogla, gjë që lejon që këto shtresa të zhvendosen nën ngarkesë në drejtime të ndryshme (në një mënyrë tjetër, për të deformuar metalin). Metali unik është ari i pastër. Me ndihmën e falsifikimit nga ari i pastër, ju mund të bëni petë me një trashësi prej 0.002 mm! një fletë e tillë e hollë metali është e tejdukshme dhe ka një ngjyrë të gjelbër nëse e shikoni në dritën e diellit.
Veti elektrofizike e metaleve shprehet ne percueshmerine e tij elektrike. Në përgjithësi pranohet që të gjitha metalet kanë një të lartë përçueshmëria elektrike, domethënë, ata e kryejnë rrymën mirë! Por kjo nuk është kështu, dhe përveç kësaj, gjithçka varet nga temperatura në të cilën matet rryma. Imagjinoni një rrjet kristal të një metali, në të cilin rryma transmetohet përmes lëvizjes së elektroneve. Elektronet lëvizin nga një vend i rrjetës kristalore në një tjetër. Një elektron "shtyn" një elektron tjetër nga një vend grilë, i cili vazhdon të lëvizë në një vend tjetër rrjetë, etj. Kjo është, përçueshmëria elektrike gjithashtu varet nga sa lehtë mund të lëvizin elektronet midis vendeve të grilës. Mund të themi se përçueshmëria elektrike e një metali varet nga struktura kristalore e rrjetës dhe nga dendësia e grimcave në të.
Grimcat në nyjet e rrjetës kanë dridhje, dhe këto dridhje janë më të mëdha, aq më e lartë është temperatura e metalit. Lëkundje të tilla pengojnë ndjeshëm lëvizjen e elektroneve në rrjetën kristalore.
Kështu, sa më e ulët të jetë temperatura e metalit, aq më e lartë është aftësia e tij për të përcjellë rrymën!
Kjo nënkupton konceptin superpercjellshmeria, e cila ndodh në metal në një temperaturë afër zeros absolute! Në zero absolute (-273 0 C), dridhjet e grimcave në rrjetën kristalore të metalit shuhen plotësisht!
Veti elektrofizike e metalevee shoqëruar me kalimin e rrymës quhet koeficienti i temperaturës së rezistencës elektrike!
Factshtë vërtetuar një fakt interesant që, për shembull, në plumb (Pb) dhe zhivë (Hg) në një temperaturë që është vetëm disa gradë mbi zero absolute, rezistenca elektrike pothuajse zhduket plotësisht, domethënë ndodh gjendja e superpërcjellshmërisë.
Argjendi (Ag) ka përçueshmërinë më të lartë elektrike, pastaj bakri (Cu), i ndjekur nga ari (Au) dhe alumini (Al). Përçueshmëria e lartë elektrike e këtyre metaleve shoqërohet me përdorimin e tyre në inxhinieri elektrike. Ndonjëherë, për të siguruar rezistencë kimike dhe veti anti-korrozioni, përdoret ari (kontakte të veshura me ar).
Duhet të theksohet se përçueshmëria elektrike e metaleve është shumë më e lartë se përçueshmëria elektrike e jometaleve. Për shembull, karboni (C - grafit) ose silici (Si) kanë përçueshmëri elektrike 1000 herë më pak se, për shembull, zhiva. Përveç kësaj, jometalet, në pjesën më të madhe, nuk janë përcjellës të energjisë elektrike. Por midis jometaleve ka gjysmëpërçues: germanium (Ge), silic kristalor, si dhe disa okside, fosfite (përbërje kimike të metaleve me fosfor) dhe sulfide (përbërje kimike të metaleve dhe squfurit).
Ju ndoshta jeni të njohur me fenomenin - kjo është vetia e metaleve nën ndikimin e temperaturës ose dritës për të dhuruar elektrone.
Sa i përket përçueshmërisë termike të metaleve, ajo mund të vlerësohet nga tabela periodike - ajo shpërndahet në të njëjtën mënyrë si elektronegativiteti i metaleve. (Metalet në pjesën e sipërme të majtë kanë elektronegativitetin më të lartë, për shembull, elektronegativiteti i natriumit Na është -2.76 V). Nga ana tjetër, përçueshmëria termike e metaleve shpjegohet me praninë e elektroneve të lira që mbajnë energji termike.
http://www.kristallikov.net/page3.html# shkëlqimi i metaleve të pastra