Металлы - общие свойства

ОБЩИЕ СВОЙСТВА
 
Положение металлов в периодической таблице
 
Если в периодической таблице элементов Д.И.Менделеева провести диагональ от бериллия к астату, то слева внизу по диагонали будут находиться элементы-металлы (к ним же относятся элементы побочных подгрупп), а справа вверху – элементы-неметаллы. Элементы, расположенные вблизи диагонали (Be, Al, Ti, Ge, Nb, Sb и др.), обладают двойственным характером.
К элементам - металлам относятся s - элементы I и II групп, все d- и f - элементы, а также p- элементы главных подгрупп: III (кроме бора), IV (Ge, Sn, Pb), V (Sb,Bi) и VI (Po). Наиболее типичные элементы – металлы расположены в начале периодов (начиная со второго).
 
Общие свойства металлов
Виды кристаллических решеток
 
    атомная ионная   металлическая

 
Кристаллические решетки металлического типа содержат в узлах положительно заряженные ионы и нейтральные атомы; между ними передвигаются относительно свободные электроны.
 
Общие физические свойства
 
Объясняются особым строением кристаллической решетки - наличием свободных электронов ("электронного газа").

      1)     Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В ряду - Au,Ag,Cu,Sn,Pb,Zn,Fe уменьшается.
      2)     Блеск, обычно серый цвет и непрозрачность. Это связано со взаимодействием свободных электронов с падающими на металл квантами света.
      3)     Электропроводность. Объясняется направленным движением свободных электронов от отрицательного полюса к положительному под влиянием небольшой разности потенциалов. В ряду - Ag,Cu,Al,Fe уменьшается. При нагревании электропроводность уменьшается, т.к. с повышением температуры усиливаются колебания атомов и ионов в узлах кристаллической решетки, что затрудняет направленное движение "электронного газа".
      4)     Теплопроводность. Закономерность та же. Обусловлена высокой подвижностью свободных электронов и колебательным движением атомов, благодаря чему происходит быстрое выравнивание температуры по массе металла. Наибольшая теплопроводность - у висмута и ртути.
      5)     Твердость. Самый твердый – хром (режет стекло); самые мягкие – щелочные металлы – калий, натрий, рубидий и цезий – режутся ножом.
      6)     Плотность. Она тем меньше, чем меньше атомная масса металла и чем больше радиус его атома (самый легкий - литий (r=0,53 г/см3); самый тяжелый – осмий (r=22,6 г/см3).
      Металлы, имеющие r < 5 г/см3 считаются "легкими металлами".
      7)     Температуры плавления и кипения. Самый легкоплавкий металл – ртуть (т.пл. = -39°C), самый тугоплавкий металл – вольфрам (t°пл. = 3390°C).
      Металлы с t°пл. выше 1000°C считаются тугоплавкими, ниже – низкоплавкими.
      

Общие химические свойства металлов
 
Сильные восстановители: Me0 – ne® Men+
 
I. Реакции с неметаллами
 

      1)     С кислородом:

2Mg0 + O2 ® 2Mg+2 O

      2)     С серой:

Hg0 + S ® Hg+2 S

      3)     С галогенами:

Ni + Cl2  ®  Ni+2Cl2
                                        

      4)     С азотом:

3Ca0 + N2  ®  Ca3+2N2
                                                               

      5)     С фосфором:

3Ca0 + 2P  ®  Ca3P2
                                                    

      6)     С водородом (реагируют только щелочные и щелочноземельные металлы):

 
2Li0 + H2 ® 2Li+1H
Ca0 + H2 ® Ca+2H2
 
II. Реакции с кислотами
 

      1)     Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений до H восстанавливают кислоты-неокислители до водорода:

 
Mg0 + 2HCl ®  Mg+2Cl2 + H20­
(Mg0 + 2H+ ® Mg2++ H20­)
2Al0+ 6HCl ® 2AlCl3 + 3H20­
(2Al0 + 6H+ ® 2Al3+ + 3H20­)
6Na0 + 2H3PO4 ® 2Na3+1PO4 + 3H2­
(6Na0 + 6H+ ®  6Na+ + 3H20­)
 

      Восстановление металлами кислот-окислителей смотри в разделах: "окислительно-восстановительные реакции", "серная кислота", "азотная кислота".
      

III. Взаимодействие с водой
 

      1)     Активные (щелочные и щелочноземельные металлы) образуют растворимое основание и водород:

 
2Na0 + 2H2O ® 2Na+1OH + H20­
(2Na0 + 2H2O ® 2Na1+ + 2OH1- + H20­)
Ca0 + 2H2O ® Ca+2(OH)2 + H20­
(Ca0 + 2H2O ® Ca2+ + 2OH1- + H20­)
 

      2)     Металлы средней активности окисляются водой при нагревании до оксида:

 
Zn0 + H2O  ®  Zn+2O + H02­
 

      3)     Неактивные (Au, Ag, Pt) - не реагируют.

 

      4)     Вытеснение более активными металлами менее активных металлов из растворов их солей:

 
Cu0 + Hg+2Cl2 ® Hg0 + Cu+2Cl2
(Cu0 + Hg2+ ®  Cu2+ + Hg0)
Fe0 + Cu+2SO4 ® Cu0 + Fe+2SO4
(Fe0 + Cu2+ ® Cu0 + Fe2+)

Другие записи

10.06.2016. Щелочные металлы
ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ Общая характеристика Свойства щелочных металлов   Атомный номер Название Электронная конфигурация   r г/см3 t°пл. °C t°кип. °C ЭО ПИ эВ Атомный радиус, нм Степень окисления 3 Литий…