Химия. Теория. Металлы.
материал для подготовки к егэ (гиа) по химии (9 класс) по теме

Металлы, их положение в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, строение атомов

Металлы, их положение в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, строение атомов. Характерные физические и химические свойства металлов.

 Содержание:

1. Строение атомов металлов.
2. Строение простых веществ – металлов.
3. Физические свойства металлов.
4. Химические свойства металлов:

a)     взаимодействие с кислородом,

b)     взаимодействие с другими неметаллами,

c)     взаимодействие металлов с водой,

d)     взаимодействие металлов с кислотами( разбавленными растворами и кислотами-окислителями ),

e)     взаимодействие металлов с растворами солей.

Металличность определяется способностью атомов отдавать электроны. Чем меньше надо отдать электронов и чем легче их отдавать, тем ярче выражены металлические свойства атомов.

Элементы-металлы имеют на последнем слое от 1 до 4 электронов (сурьма, висмут – 5, полоний - 6 электронов, но большой радиус атома). В периодической системе элементы-металлы расположены в главных подгруппах ниже диагонали алюминий-германий-сурьма-полоний. Также металлами являются элементы побочных подгрупп, т.к. они имеют на последнем слое 2 электрона и у них происходит заполнение d-подуровня предпоследнего слоя. В периоде с возрастанием заряда ядра атома металлические свойства ослабевают, т. к. увеличивается число электронов на последнем слое. В подгруппе с возрастанием заряда ядра металлические свойства усиливаются, т. к. увеличивается радиус атома и отдавать электроны становится легче.. Наиболее активным металлом является франций.

В металлах имеет место металлическая связь – это связь между атомами и катионами металла посредством общих электронов. Металлы имеют металлическую кристаллическую решётку в узлах которой находятся атомы и катионы металлов, а пространство между ними заполнено «электронным газом». Она определяет физические свойства металлов: все металлы твёрдые вещества (кроме ртути), от светло- до тёмно-серого цвета (искл. – золото, медь) с металлическим блеском, обладают ковкостью, пластичностью (т.е. способны под ударом расплющиваться, их можно прокатывать в тончайшие листы и вытягивать из них проволоку), проводят электрический ток и тепло. Общие свойства металлов обусловлены наличием «электронного газа».

Во всех химических реакциях металлы являются восстановителями: Ме0 – n·? ® Меn+

По отношению металлов к кислороду их можно разделить на три группы. Металлы, реагирующие с кислородом при обычных условиях, например, 2Са0 + О20 = 2Са+2О-2. Металлы, взаимодействующие с кислородом только при нагревании, например, медь: 2Сu0 + O20 = 2Cu+2O-2. И третья группа – это металлы, не взаимодействующие с кислородом, например, золото, платина.

При различных условиях металлы взаимодействуют с неметаллами, причём, чем больше активность металла и неметалла, тем мягче условия протекания реакции. Например, натрий реагирует с хлором при обычных условиях с образованием хлорида натрия: Na0 + Cl20 = 2Na+Cl-. Магний взаимодействует с серой с образованием сульфида магния, но для начала реакции требуется нагревание: Mg0 + S0 = Mg+2S-2.

Щелочные и щелочноземельные металлы реагируют с водой при обычных условиях, при этом образуется щёлочь и выделяется водород, например: 2Na0 + 2H2+1O = 2Na+1OH + H20. В результате взаимодействия металлов с водой при нагревании образуются оксид металла и водород, например:
Zn0 + H2+1O = Zn+2O + H20.Золото, медь, серебро, платина, ртуть не взаимодействуют с водой.

С растворами кислот взаимодействуют металлы, стоящие в ряду напряжения до водорода. В результате реакции образуются соль и водород. Например,        Zn0 + 2H+1Cl = Zn+2Cl2 + H20.

Разбавленная азотная и концентрированные серная и азотная кислоты способны взаимодействовать и с металлами, стоящими в ряду напряжения после водорода. Это объясняется тем, что они проявляют окислительные свойства за счёт S+6 и N+5. В результате реакций обязательно образуются соль и вода и ещё продукт восстановления S+6 или N+5. Например:

2H2S+6O4(конц.) + Cu0 = Cu0SO4 + H2O + S+4O2

8HN+5O3(разб.) + 3Cu0 = 3Cu+2(NO3)2 + H2O + 2N+2O

4HN+5O3(конц.) + Cu0 = Cu+2(NO3)2 + H2O + 2N+4O2

В зависимости от активности металла сера может восстанавливаться до сероводорода H2S-2 , серы S0 или оксида серы(IV) S+4O2 . продукт восстановления азота: аммиак N-3H3 , оксид азота(I) N2+1O , оксид азота(II) N+2O или оксид азота(IV) N+4O2зависит от концентрации азотной кислоты и активности металла

Более активные металлы вытесняют менее активные металлы из растворов их солей. Активность металла определяется его положением в электрохимическом ряду напряжения металлов: она уменьшается слева направо. Т. о. металл вытесняет из солей металлы, стоящие в ряду напряжения правее его. В результате взаимодействия металла с раствором соли образуются новая соль и новый металл, например: Zn0 + Cu+2SO4 = Zn+2SO4 + Cu0. Металлы, реагирующие с водой, взаимодействуют с растворами солей с образованием новой соли, нерастворимого основания и водорода, например:

CuSO4 + 2Na + 2H2O = H2 + Na2SO4 + Cu(OH)2?.