 |
Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn H Cu Ag Au
|
|
|
|
ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТАЛЛОВ
Свойства элементов следует рассматривать на основе строения атома и положения в периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Как уже было сказано ранее, у металлов на внешнем слое мало электронов (1, 2, 3), поэтому основным свойством их является способность отдавать электроны, заряжаться положительно, быть восстановителем.
У неметаллов на внешнем слое 4, 5, 6, 7 электронов. Им легче присоединить недостающие до 8-ми электронной конфигурации электроны. Неметаллы проявляют окислительные свойства.
При характеристике элемента следует обратить внимание на строение электронной оболочки, на принадлежность элемента к металлам или неметаллам, валентность, степень окисления. Привести примеры, характеризующие его свойства.
Металлы
Химические свойства металлов определяются строением электронной оболочки атомов.
Металлы Электронная оболочка Число ē на внешнем слое
11Na 1s2 2s2 2p6 3s1 1
20Ca 1s2 2s2 2p6 3s2 2
13Al 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 3
26Fe 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 2
25Mn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2 2
По характеру заполнения электронной оболочки металлы относятся к s-, p- и d-элементам. Они располагаются в главных подгруппах и побочных. Первая, вторая и третья группы состоят из металлов, кроме бора. Исключение составляют металлы Sn, Pb, Bi, у которых на внешнем слое 4 и 5ē. Они проявляют восстановительные свойства благодаря большому радиусу атома:
Sn0 - 2ē ® Sn2+,
Pb0 - 2ē ® Pb2+.
Химическая активность металлов неодинакова, она отражена в электрохимическом ряду активности металлов.
Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn H Cu Ag Au
 | |||
 |
Возрастает восстановительная активность.
Металлы вступают в реакцию с неметаллами (S, О2, Сl2), с водой, с оксидами, гидроксидами, кислотами и солями.
|
|
|
По активности все металлы условно можно разделить на три группы: активные, металлы средней активности и неактивные.
АКТИВНЫЕ МЕТАЛЛЫ - металлы первой главной подгруппы, второй главной подгруппы, кроме Be и Мg, так называемые щелочные и щелочно-земельные (K, Nа, Са, Ва).
МЕТАЛЛЫ СРЕДНЕЙ АКТИВНОСТИ - это в основном металлы р- семейства, Ве, Мg, металлы d- семейства. Некоторые металлы называют пассивирующимися: Аl, Сr, Fe, так как они покрыты защитной пленкой оксидов и при нарушении этой пленки вновь покрываются защитой.
НЕАКТИВНЫЕ МЕТАЛЛЫ - это металлы d- семейства, в ряду активности они стоят после водорода, поэтому не могут вытеснять водород из воды и кислот. К ним относят: Сu, Ag, Au.
Валентность и степень окисления металлов можно определить по строению электронной оболочки. Высшую С.О. и высшую валентность определяют по положению элемента в периодической системе. Низшая валентность и низшая степень окисления также может быть определена по положению элемента в периодической системе.
Примеры. Определить валентность и степень окисления натрия, алюминия, марганца.
а) натрий - находится в 1-й группе, главной подгруппе, его валентность paвнa единице, т.е., у него 1 валентный электрон. Степень окисления равна +1.
б) алюминий - находится в 3-ей группе, его валентность равна 3, С.О. равна +3.
в) марганец – находится в 7-й группе, следовательно, его валентность равна 7 (высшая), С.О. +7, также высшая. Низшая степень окисления у d- элементов, как правило равна +2, т.к. на внешнем слое у них 2ē (у некоторых 1ē). Промежуточная степень окисления и валентность колеблется от 2-х до 7.
Таким образом, у элементов 1, 2, 3 групп, главных подгрупп постоянная валентность и постоянная степень окисления, равная номеру группы.
У металлов 4, 5, 6, 7, 8 групп главных и побочных подгрупп переменная валентность и переменная степень окисления и определять её нужно по строению электронных оболочек.
|
|
|
Примеры.
Электронная оболочка 11Na: 1s2 2s2 2p6 3s1
| |
Валентность 1, степень окисления +1.
Электронная оболочка алюминия: 13Al 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
| ¯ | |
Валентность 3, степень окисления +3.
Электронная оболочка марганца: 25Mn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2.
Графическое изображение валентного слоя:
25Mn 3d5 4s2 4р;
| | | | | | ¯ |
Возбужденное состояние:
25Mn* 3d5 4s1 4р1
| | | | | | | |
Валентность: 2, 3, 4, 5, 6, 7; степень окисления: +2, +3, +4, +5, +6, +7.
а) взаимодействие металлов с неметаллами.
Реакции металлов с неметаллами являются окислительно-восстановительными, металл в них проявляет восстановительные свойства, а неметалл - окислительные. В результате таких реакций образуются соединения с ионным типом связи. Неметаллы проявляют отрицательную степень окисления. Её можно определить по положению неметалла в периодической системе элементов. Она равна 8 минус номер группы, в которой находится неметалл.
Примеры. У неметаллов 5-й группы отрицательная С.О. равна -3. У неметаллов 6-й группы -2, у неметаллов седьмой группы -1.
N0 + 3ē ® N-3; S0 + 2ē ® S-2; Cl0 + 1ē ® Cl-1.
Примеры реакций:
2 ē 4 ē
Ca0 + Cl2 ® CaCl2 4К + О2 ® 2К2О
2 ē 6 ē
Fe + S ® FeS 3Mg + N2 ® Mg3+2N2-3
б) взаимодействие металлов с водой.
Водой разрушаются щелочные и щелoчнo-земельные металлы, т.е. металлы первой и второй главных подгрупп кроме Ве и Mg. При этом выделяется водород.
Примеры:
2Na0 + Н2О ® 2 Na+1OH + Н20
Na0 – 1ē ® Na+1 2
2Н+ + 2ē ® Н20 1
Cа + 2Н2О ® Са(OH)2.
Металлы средней активности покрыты защитной пленкой оксидов, и при нарушении этoй пленки идет реакция с образованием оксидов. Mg образует гидроксид магния. Некоторые металлы, как например, железо, реагируют с водой при нагревании или в присутствии кислорода.
Примеры:
2Аl0 + 3Н2О ® Аl2+3О3 + 3Н20
Аl0 – 3ē ® Аl3+ 2
2Н+ + 2ē ® Н20 1
Неактивные металлы: Cu, Ag, Au c водой не реагируют.
в) взаимодействие металлов с кислотами.
Металлы, стоящие в электрохимическом ряду активности до водорода, вытесняют его из кислот.
Примеры реакций:
Ca0 + 2H+1Cl ® Ca+2Cl2 + H20
Ca0 + 2ē ® Ca2+ 1
2Н+ + 2ē ® Н20 1
Все реакции металлов с кислотами являются окислительно-восстановительными. Некоторые кислоты, такие как азотная в разбавленном и концентрированном состоянии и серная концентрированная, выступают как сильные окислители. Они могут окислять даже неактивные металлы. Окислителем в таких случаях является не водород, как в предыдущих уравнениях, а ион неметалла. Реакции протекают более сложно, выделяются продукты восстановления азота и серы, соли металлов с данными кислотами и вода.
|
|
|
Al, Cr, Mn пассивируются концентрированными серной и азотной кислотами, т.е. покрываются защитной плёнкой сложных соединений, и дальнейшее их растворение прекращается.
|
|
|
