МЕТАЛЛОВ
По химическим свойствам металлы подразделяют на:
1)Активные (щелочные и щелчноземельные металлы, Mg, Al, Zn и др.)
2) Металлы средней активности (Fe, Cr, Mn и др.);
3)Малоактивные (Cu, Ag)
4) Благородные металлы – Au, Pt, Pd и др.
В реакциях - только восстановители.
Атомы металлов легко отдают электроны внешнего (а некоторые – и предвнешнего) электронного слоя, превращаясь в положительные ионы.
Возможные степени окисления Ме
Низшая 0,+1,+2,+3
Высшая +4,+5,+6,+7,+8
5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ФОСФОРОМ И АЗОТОМ протекает при нагревании (исключение: литий с азотом при нормальных условиях):
с фосфором – фосфиды: 3Ca + 2P =Са3P2,
С азотом – нитриды 6Li + N2 = 3Li2N (нитрид лития) (н.у.)
3Mg + N2 = Mg3N2 (нитрид магния)
2Al + N2 = 2A1N
2Cr + N2 = 2CrN
3Fe + N2 = Fe₃⁺²N₂¯³
6. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С УГЛЕРОДОМ И КРЕМНИЕМ протекает при нагревании:
С углеродом образуются карбиды
С углеродом реагируют только наиболее активные металлы.
Из щелочных металлов карбиды образуют литий и натрий, калий, рубидий, цезий не взаимодействуют с углеродом:
2Li + 2C = Li2C2,
Са + 2С = СаС2
Металлы – d-элементы образуют с углеродом соединения нестехиометрического состава типа твердых растворов: WC, ZnC, TiC – используются для получения сверхтвёрдых сталей.
с кремнием – силициды: 4Cs + Si = Cs4Si,
2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ВОДОЙ:
С водой реагируют металлы, стоящие до водорода в электрохимическом ряду напряжений
Щелочные и щелочноземельные металлы реагируют с водой без нагревания, образуя растворимые гидроксиды(щелочи) и водород, алюминий (после разрушения оксидной пленки - амальгирование),
магний при нагревании, образуют нерастворимые основания и водород.
2Na + 2HOH = 2NaOH + H2↑
Сa + 2HOH = Ca(OH)2 + H2↑
2Аl + 6Н2O = 2Аl(ОН)3 + ЗН2↑
Остальные металлы реагируют с водой только в раскаленном состоянии, образуя оксиды (железо – железную окалину)
Zn + Н2O = ZnO + H2 ↑ 3Fe + 4HOH = Fe3O4 + 4H2↑
2Cr + 3H₂O = Cr₂O₃ + 3H₂↑
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С КИСЛОРОДОМ И ВОДОЙ
На воздухе железо и хром легко окисляется в присутствии влаги (ржавление):
4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3
4Cr + 3O2 + 6H2O = 4Cr(OH)3
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ОКСИДАМИ
(оксидами неметаллов и менее активных металлов)
Металлы (Al, Mg,Са), восстанавливают при высокой температуре неметаллы или менее активные металлы из их оксидов → неметалл или малоактивный металл и оксид (кальцийтермия, магнийтермия, алюминотермия)
2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3
ЗСа + Cr₂O₃ = ЗСаО + 2Cr (800 °C)
8Al+3Fe3O4 = 4Al2O3+9Fe (термит)
2Mg + CО2 = 2MgO + С Mg + N2O = MgO + N2↑
Zn + CО2 = ZnO+ CO 2Cu + 2NO = 2CuO + N2
3Zn + SО2 = ZnS + 2ZnO
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ОКСИДАМИ
Металлы железо и хром реагируют со оксидами, уменьшая степень окисления
Cr + Cr2⁺³O3 = 3Cr⁺²O
Fe+ Fe2⁺³O3 = 3Fe⁺²O
5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С КИСЛОТАМИ (КРОМЕ HNO3 и Н2SО4 (конц.)
Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений металлов левее водорода, вытесняют его из разбавленных кислот → соль и водород.
Мg + 2НС1 = МgСl2 + Н2↑
Al + 2НС1 = Al⁺³Сl₃ + Н2↑
С концентрированной серной и азотной любой концентрации реакции идет по другому механизму
Металл + HNO₃ → соль + H₂O + …
Запомни! Азотная кислота никогда не выделяет водород при взаимодействии с металлами.
В качестве продуктов могут образовываться оксиды азота в разных степенях окисления, молекулярный азот, аммиак и соли аммония.
Металлы платиновой группы - золото, платина и тантал инертны к азотной кислоте во всём диапазоне концентраций, остальные металлы реагируют с ней, ход реакции при этом определяется концентрацией кислоты.
Общая закономерность при взаимодействии азотной кислоты с металлами: чем более разбавленная кислота и чем активнее металл, тем глубже восстанавливается азот:
←увеличение концентрации кислоты
NO2,NO,N2O,N2,NH4NO3
→ увеличение активности металла
Пассивация: с холодной конц. серной кислотой не реагируют: Al, Cr, Fe, Be, Co
При нагревании пассивирующие пленки растворяются, и взаимодействие с кислотой протекает интенсивно.
Металл + H₂SO₄(конц) → соль + H₂O + …
РЕАКЦИИ С СОЛЯМИ
Активные металлы вытесняют из солей менее активные.
Восстановление из растворов:
CuSO4 + Zn = Zn SO4 + Cu
FeSO4 + Cu =
Mg + CuCl2(pp) = MgCl2 + Сu
Восстановление металлов из расплавов их солей
3Na+ AlCl₃ = 3NaCl + Al
TiCl2 + 2Mg = MgCl2 +Ti
Металлы групп В реагируют с солями, понижая степень окисления.
2Fe⁺³Cl3 + Fe = 3Fe⁺²Cl2