Свойства металлов. Лекция №8

Кристаллическая решетка
Металлическая - в ее узлах находятся положительно заряженные ионы, а между ними свободно перемещаются электроны. Наличие последних объясняет высокую электропроводность и теплопроводность, а также способность поддаваться механической обработке.

Все металлы делятся на две большие группы:
Черные металлы : Имеют темно-серый цвет, большую плотность, высокую температуру плавления и относительно высокую твердость. Типичным представителем черных металлов является железо.

Цветные металлы:
Имеют характерную окраску: красную, желтую, белую; обладают большой пластичностью, малой твердостью, относительно низкой температурой плавления.
Типичным представителем цветных металлов является медь.

Агрегатное состояние
Все металлы твердые, исключение ртуть - единственный жидкий металл.

Типы кристаллических решёток
а) объемноцентрированная кубическая
Cr, V, a-Fe, Pb, W
б) гранецентрированная кубическая
Al, Cu, Ag, Au, b-Fe, Ni
в) гексагональная плотноупакованная
Mg, Be, Zn

Физические свойства металлов

Пластичность
Способность изменять свою форму при ударе, прокатываться в тонкие листы, вытягиваться в проволоку: золото, серебро, медь, алюминий. Из 1г золота можно вытянуть проволоку длиной 2 км.

Металлический блеск
Световые лучи падают на поверхность металла и отталкиваются от неё свободными электронами, создавая эффект металлического блеска.

Плотность
В зависимости от своей плотности металлы делятся на:
Легкие (плотность не более 5 г/см3 )К легким металлам относятся: литий , натрий , калий , магний , кальций , цезий , алюминий , барий.
Самый легкий металл — литий, плотность 0.534 г/см3.
Тяжелые (плотность больше 5 г/см3).К тяжелым металлам относятся: цинк , медь , железо , олово , свинец , серебро , золото , ртуть и др.
Самый тяжелый металл — осмий , плотность 22,5 г/см3.

По своим химическим свойствам все металлы являются восстановителями, все они сравнительно легко отдают валентные электроны, переходят в положительно заряженные ионы, то есть окисляются. Восстановительную активность металла в химических реакциях, протекающих в водных растворах, отражает его положение в электрохимическом ряду напряжений металлов, или ряду стандартных электродных потенциалов металлов.

К I группе относятся активные металлы.
Ко II группе – металлы средней активности.
К III – пассивные металлы.
Типы металлов

Стандартные электродные потенциалы (Eo), некоторых металлов (ряд напряжений)

Металлы реагируют с солями в водных растворах. Активные металлы вытесняют менее активные металлы из состава солей. Определить это можно по ряду активности металлов. Продуктами реакции являются новая соль и новый металл. Так, если железную пластинку погрузить в раствор меди (II) сульфата, через некоторое время на ней выделится медь в виде красного налета:
Fe0 + Cu+2SO4 → Fe+2SO4 + Cu0 .
Но если в раствор меди (II) сульфата погрузить серебряную пластину, то никакой реакции не произойдет:
Ag + CuSO4 ≠ .
Для проведения таких реакции нельзя брать слишком активные металлы (от лития до натрия), которые способны реагировать с водой.

Окрас пламени

Окрас пламени

Взаимодействие с простыми веществами
С кислородом большинство металлов образует оксиды – амфотерные и основные:
4Li + O2 = 2Li2O,
4Al + 3O2 = 2Al2O3.
Щелочные металлы, за исключением лития, образуют пероксиды:
2Na + O2 = Na2O2.
С галогенами металлы образуют соли галогеноводородных кислот, например,
Cu + Cl2 = CuCl2.

Взаимодействие с простыми веществами
3. С водородом самые активные металлы образуют ионные гидриды – солеподобные вещества, в которых водород имеет степень окисления -1.
2Na + H2 = 2NaH.
4. С серой металлы образуют сульфиды – соли сероводородной кислоты:
Zn + S = ZnS.
5. С азотом некоторые металлы образуют нитриды, реакция практически всегда протекает при нагревании:
3Mg + N2 = Mg3N2.
6. С углеродом образуются карбиды:
4Al + 3C = Al3C4.

7. С фосфором – фосфиды:
3Ca + 2P = Ca3P2.
8. Металлы могут взаимодействовать между собой, образуя интерметаллические соединения:
2Na + Sb = Na2Sb,
3Cu + Au = Cu3Au.
9. Металлы могут растворяться друг в друге при высокой температуре без взаимодействия, образуя сплавы.

Взаимодействие с кислотами