Контрольная «Физико-химические основы полиграфических процессов» по Технологии печатных процессов (Артюшина И. Л.)

Кирилл Николоев вс, 03.04.2016 21:18

Химические свойства металлов. Если в периодической системе элементов Д.И. Менделеева провести диагональ от бериллия к астату, то справа вверх от диагонали будут находиться элементы-неметаллы (исключая элементы побочных подгрупп), а слева внизу - элементы-металлы (к ним же относятся элементы побочных подгрупп). Элементы, расположенные вблизи диагонали (например, Ве, А1, Ti, Ос, Nb, Sb и др.), обладают двойственным характером. Как видно, наиболее типичные элементы-металлы расположены в начале периодов (начиная со второго). Таким образом, из 107 элементов 85 являются металлами.

Главное и наиболее общее химическое свойство металлов в том, что они являются восстановителями. Это связано с тем, что атомы металлов сравнительно легко отдают валентные электроны и переходят в положительно заряженные ионы. В следствии этого металлы в своих соединениях проявляют только положительную окисленность. Многие металлы, например железо, хром, марганец имеют в различных соединениях разную степень окисленности, но она всегда положительна

Восстановительная способность разных металлов не одинакова. Для реакций в водных растворах она определяется положением металла в ряду напряжений и концентраций (активностью) его ионов в растворе. Рядом напряжений назвали вытеснительный ряд Бекетова, который расположил по убыванию их химической активности. Металлы, расположенные в порядке возрастания их стандартных электродных потенциалов, и образуют электрохимический ряд напряжений металлов: Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Ряд напряжений характеризует химические свойства металлов: 1. Чем меньше электродный потенциал металла, тем больше его восстановительная способность. 2. Каждый металл способен вытеснять (восстанавливать) из растворов солей те металлы, которые стоят в ряду напряжений после него.

3. Все металлы, имеющие отрицательный стандартный электродный потенциал, то есть находящиеся в ряду напряжений левее водорода, способны вытеснять его из растворов кислот. Необходимо отметить, что представленный ряд характеризует поведение металлов и их солей только в водных растворах и при комнатной температуре. Кроме того, нужно иметь ввиду, что высокая электрохимическая активность металлов не всегда означает его высокую химическую активность. Например, ряд напряжений начинается литием, тогда как более активные в химическом отношении рубидий и калий находятся правее лития. Это связано с исключительно высокой энергией процесса гидратации ионов лития по сравнению с ионами других щелочных металлов.

Очевидно, металлы как восстановители будyт вступать в реакции с различными окислителями, среди которых могут быть простые вещества, кислоты, соли менее активных металлов и некоторые другие соединения. Соединения металлов с галогенами называются галогенидами, с серой - сульфидами, С азотом - нитридами, с фосфором - фосфидами, с углеродом - карбидами, с кремнием — силицидами, с бором - боридами, с водородом - гидридами и т.д. Многие из этих соединений нашли важное применение в новой технике. Например, бориды металлов используются в радиоэлектронике, а также в ядерной технике в качестве материалов для регулирования нейтронного излучения и защиты от него.

Взаимодействие металлов с кислотами есть окислительно-восстановительный процесс. Окислителем является ион водорода, который принимает электрон от металла: Са – 2е- = Са2+ 1 2Н+ + 2е- = H2 1 Са + 2Н+ = Са2+ + Н2

Взаимодействие металлов с водными растворами солей менее активных металлов можно иллюстрировать примером: Ni + CuSO4 = NiSO4 + Сu Ni – 2е- = Ni2+ 1 Сu2+ + 2е- = Сu 2 В этом случае происходит отрыв электронов от атомов более активного металла (Ni) и присоединение их ионами менее активного (Сu2+).

Активные металлы взаимодействуют с водой, которая выступает в роли окислителя. Например: Na – е- = Na+ 2 2Н2O + 2е- = Н2 + 2OН- 1 2Na + 2Н2O= 2Na+ + 2OН- + Н2↑

Металлы, гидроксиды которых амфотерны, как правило, взаимодействуют с растворами и кислот, и щелочей. Например: Bе + 2HCl = BeCl2 + H2 Вe + 2NaOH + 2Н2O = Na2[Be(OH)4] + Н2↑ Таким образом, отношение металлов к неметаллам, кислотам, растворам солей менее активных металлов, к воде и щелочам подтверждает их главное химическое свойство - восстановительную способность.

Металлы могут образовывать химические соединения между собой. Они имеют общее название - интерметаллические соединения или интерметаллиды. Примером могут служить соединения некоторых металлов с сурьмой: Na2Sb, Са3Sb2, NiSb, Ni4Sb, FeSbx, (х= 0,72 - 0,92). В них чаще всего не соблюдаются степени окисления, характерные в соединениях с неметаллами. Обычно это бертоллиды.

Скачать файлы

Похожие документы