Atomi metala relativno lako odustaju od valentnih elektrona i postaju pozitivno nabijeni ioni. Prema tome, metali su redukciona sredstva. Metali reagiraju s jednostavnim tvarima: Ca + C12 - CaC12 Aktivni metali reagiraju s vodom: 2Na + 2H20 = 2NaOH + H2f. Metali koji stoje u nizu standardnih elektrodnih potencijala do vodika stupaju u interakciju s razrijeđenim otopinama kiselina (osim HN03) uz oslobađanje vodika: Zn + 2HC1 = ZnCl2 + H2f. Metali reagiraju s vodenim otopinama soli manje aktivnih metala: Ni + CuS04 = NiS04 + Cu J. Metali reagiraju s oksidirajućim kiselinama: C. Metode dobivanja metala Suvremena metalurgija proizvodi više od 75 metala i brojne legure na njihovoj osnovi. Ovisno o metodama dobivanja metala, razlikuju se pirohidro- i elektrometalurgija. GG) Pirometalurgija obuhvaća metode dobivanja metala iz ruda pomoću reakcija redukcije koje se izvode na visokim temperaturama. Kao redukcijski agensi koriste se ugljen, aktivni metali, ugljikov monoksid (II), vodik i metan. Cu20 + C - 2Cu + CO, t° Cu20 + CO - 2Cu + C02, t° Cr203 + 2A1 - 2Cg + A1203, (aluminotermija) t° TiCl2 + 2Mg - Ti + 2MgCl2, (magnezijeva termika) t° W03 + 3H2 = W+3H20. (hidrogenotermija) |C Hidrometalurgija je proizvodnja metala iz otopina njihovih soli. Na primjer, kada se bakrena ruda koja sadrži bakrov oksid (I) tretira razrijeđenom sumpornom kiselinom, bakar prelazi u otopinu u obliku sulfata: CuO + H2S04 = CuS04 + H20. Bakar se zatim uklanja iz otopine elektrolizom ili istiskivanjem pomoću željeznog praha: CuS04 + Fe = FeS04 + Cu. [h] Elektrometalurgija je metoda dobivanja metala iz njihovih rastaljenih oksida ili soli pomoću elektrolize: elektroliza 2NaCl - 2Na + Cl2. Pitanja i zadaci za samostalno rješavanje 1. Navedite položaj metala u periodni sustav elemenata D. I. Mendeljejev. 2. Prikaži fizikalna i kemijska svojstva metala. 3. Objasnite razlog zajednička svojstva metala. 4. Prikažite promjenu kemijske aktivnosti metala glavnih podskupina I. i II. skupine periodnog sustava. 5. Kako se mijenjaju metalna svojstva elemenata perioda II i III? Navedite najvatrostalnije i najtaljivije metale. 7. Navedite koji se metali u prirodi nalaze u samorodnom stanju, a koji samo u obliku spojeva. Kako se to može objasniti? 8. Kakva je priroda legura? Kako sastav legure utječe na njezina svojstva. Pokažite konkretnim primjerima. Navedite najvažnije načine dobivanje metala iz ruda. 10l Navedi vrste pirometalurgije. Koji redukcijski agensi se koriste u svakom na specifičan način? Zašto? 11. Navedite metale koji se dobivaju hidrometalurgijom. Što je bit i koje su prednosti ovu metodu pred drugima? 12. Navedite primjere proizvodnje metala elektrometalurgijom. U kojem slučaju se koristi ova metoda? 13. Što su suvremene metode dobivanje metala visoki stupanjčistoća? 14. Što je "potencijal elektrode"? Koji metal ima najveći, a koji najmanji elektrodni potencijal u vodenoj otopini? 15. Opišite niz standardnih elektrodnih potencijala? 16. Je li moguće istisnuti metalno željezo iz vodene otopine njegovog sulfata pomoću metalnog cinka, nikla i natrija? Zašto? 17. Koji je princip rada galvanskih članaka? Koji se metali mogu koristiti u njima? 18. Koji se procesi smatraju korozijom? Koje vrste korozije poznajete? 19. Što se zove elektrokemijska korozija? Koje metode zaštite od njega poznajete? 20. Kako njegov dodir s drugim metalima utječe na koroziju željeza? Koji će se metal prvi uništiti na oštećenoj površini pokositrenog, pocinčanog i poniklanog željeza? 21. Koji se proces naziva elektroliza? Napišite reakcije koje odražavaju procese koji se odvijaju na katodi i anodi tijekom elektrolize rastaljenog natrijevog klorida, vodenih otopina natrijevog klorida, bakrenog sulfata, natrijevog sulfata, sumporne kiseline. 22. Kakvu ulogu ima materijal elektrode tijekom procesa elektrolize? Navedite primjere procesa elektrolize koji se odvijaju s topivim i netopivim elektrodama. 23. Legura koja se koristi za izradu bakrenih kovanica sadrži 95% bakra. Odredite drugi metal uključen u leguru ako pri obradi kovanice od jedne kopejke postoji višak klorovodične kiseline Oslobođeno je 62,2 ml vodika (n.u.). aluminij. 24. Uzorak metalnog karbida mase 6 g spaljen je u kisiku. U ovom slučaju nastalo je 2,24 litre ugljičnog monoksida (IV) (br.). Odredite koji je metal uključen u karbid. 25. Pokažite koji će se proizvodi osloboditi tijekom elektrolize vodene otopine nikal sulfata ako se proces odvija: a) s ugljenom; b) s elektrodama od nikla? 26. Tijekom elektrolize vodene otopine bakrenog sulfata na anodi se oslobodilo 2,8 litara plina (n.e.). Koji je ovo plin? Što se i u kojoj količini oslobodilo na katodi? 27. Nacrtajte dijagram elektrolize vodene otopine kalijeva nitrata koja teče na elektrodama. Kolika je količina električne energije propuštena ako se na anodi oslobodi 280 ml plina (n.o.)? Što se i u kojoj količini oslobodilo na katodi?
1. Metali reagiraju s nemetalima.
2 ja + n Hal 2 → 2 MeHal n
4Li + O2 = 2Li2O
Alkalijski metali, osim litija, tvore perokside:
2Na + O 2 = Na 2 O 2
2. Metali koji prethode vodiku reagiraju s kiselinama (osim dušične i sumporne kiseline) i oslobađaju vodik
Me + HCl → sol + H2
2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2
Pb + 2 HCl → PbCl2↓ + H2
3. Aktivni metali reagiraju s vodom stvarajući lužinu i oslobađajući vodik.
2Me+ 2n H 2 O → 2Me(OH) n + n H 2
Produkt oksidacije metala je njegov hidroksid – Me(OH) n (gdje je n oksidacijsko stanje metala).
Na primjer:
Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2
4. Metali srednje aktivnosti reagiraju s vodom kada se zagrijavaju i stvaraju metalni oksid i vodik.
2Me + nH 2 O → Me 2 O n + nH 2
Oksidacijski produkt u takvim reakcijama je metalni oksid Me 2 O n (gdje je n oksidacijsko stanje metala).
3Fe + 4H 2 O → Fe 2 O 3 FeO + 4H 2
5. Metali nakon vodika ne reagiraju s vodom i kiselim otopinama (osim koncentracije dušika i sumpora)
6. Aktivniji metali istiskuju manje aktivne iz otopina svojih soli.
CuSO 4 + Zn = Zn SO 4 + Cu
CuSO 4 + Fe = Fe SO 4 + Cu
Aktivni metali - cink i željezo - zamijenili su bakar u sulfatu i stvorili soli. Cink i željezo su oksidirani, a bakar reduciran.
7. Halogeni reagiraju s vodom i otopinom lužine.
Fluor, za razliku od ostalih halogena, oksidira vodu:
2H 2 O+2F 2 = 4HF + O 2 .
na hladnom: Cl2+2KOH=KClO+KCl+H2OCl2+2KOH=KClO+KCl+H2O nastaju klorid i hipoklorit
pri zagrijavanju: 3Cl2+6KOH−→KClO3+5KCl+3H2O3Cl2+6KOH→t,∘CKClO3+5KCl+3H2O nastaju lorid i klorat
8 Aktivni halogeni (osim fluora) istiskuju manje aktivne halogene iz otopina njihovih soli.
9. Halogeni ne reagiraju s kisikom.
10. Amfoterni metali (Al, Be, Zn) reagiraju s otopinama lužina i kiselina.
3Zn+4H2SO4= 3 ZnSO4+S+4H2O
11. Magnezij reagira sa ugljični dioksid i silicijev oksid.
2Mg + CO2 = C + 2MgO
SiO2+2Mg=Si+2MgO
12. Alkalijski metali (osim litija) tvore perokside s kisikom.
2Na + O 2 = Na 2 O 2
3. Klasifikacija anorganskih spojeva
Jednostavne tvari – tvari čije se molekule sastoje od atoma iste vrste (atoma istog elementa). U kemijskim reakcijama ne mogu se razgraditi u druge tvari.
Složene tvari (ili kemijski spojevi) – tvari čije se molekule sastoje od atoma različitih vrsta (atoma različitih kemijskih elemenata). U kemijskim reakcijama razgrađuju se na nekoliko drugih tvari.
Jednostavne tvari dijele se u dvije velike skupine: metali i nemetali.
Metali – skupina elemenata s karakterističnim metalnim svojstvima: čvrste tvari (osim žive) imaju metalni sjaj, dobri su vodiči topline i elektriciteta, kovne (željezo (Fe), bakar (Cu), aluminij (Al), živa ( Hg), zlato (Au), srebro (Ag) itd.).
Nemetali – skupina elemenata: čvrste, tekuće (brom) i plinovite tvari koje nemaju metalni sjaj, izolatori su i lomljive su.
A složene tvari pak se dijele u četiri skupine ili klase: oksidi, baze, kiseline i soli.
Oksidi - to su složene tvari čije molekule uključuju atome kisika i neke druge tvari.
Temelji - to su složene tvari u kojima su atomi metala povezani s jednom ili više hidroksilnih skupina.
S gledišta teorije elektrolitičke disocijacije, baze su složene tvari, čijom disocijacijom u vodenoj otopini nastaju metalni kationi (ili NH4+) i hidroksidni anioni OH-.
kiseline - to su složene tvari čije molekule sadrže atome vodika koji se mogu zamijeniti ili zamijeniti za atome metala.
Soli - to su složene tvari čije se molekule sastoje od atoma metala i kiselinskih ostataka. Sol je proizvod djelomične ili potpune zamjene vodikovih atoma kiseline metalom.
Atomi kisika mogu tvoriti dvije vrste molekula: O 2 - kisik i O 3 - ozon.
Pojava postojanja više jednostavnih tvari koje tvore atomi jednog kemijskog elementa naziva se alotropija. A jednostavne tvari, formirane od jednog elementa, nazivaju se alotropske modifikacije.
Prema tome, ozon i kisik su alotropske modifikacije elementa kisika.
|
Svojstva |
Kisik |
Ozon |
|
Formula spoja |
O2 |
O 3 |
|
Izgled u normalnim uvjetima |
Plin |
Plin |
|
Boja |
Kisik u pari je bezbojan. Tekućina je blijedoplava, a krutina je plava |
Ozonska para je lagana plave boje. Tekućina je plava, a krutina su tamnoljubičasti kristali. |
|
Miris i okus |
Bez mirisa i okusa |
Oštar karakterističan miris (u malim koncentracijama daje zraku svježi miris) |
|
Temperatura topljenja |
219 °C |
192 °C |
|
Temperatura vrenja |
183 °C |
112 °C |
|
Gustoća na n. u. |
1,43 g/l |
2,14 g/l |
|
Topljivost |
4 volumena kisika u 100 volumena vode |
45 volumena ozona u 100 volumena vode |
|
Magnetska svojstva |
Tekući i čvrsti kisik su paramagnetske tvari, tj. uvlače u magnetsko polje |
Ima dijamagnetska svojstva, odnosno ne stupa u interakciju s magnetsko polje |
|
Biološka uloga |
Neophodan za disanje biljaka i životinja (pomiješan s dušikom ili inertnim plinom). Udisanje čistog kisika dovodi do teškog trovanja |
U atmosferi tvori takozvani ozonski omotač, koji štiti biosferu od štetni učinci ultraljubičasto zračenje. Otrovno |
Kemijska svojstva kisika i ozona
Međudjelovanje kisika s metalima
Molekularni kisik je prilično jak oksidans. Oksidira gotovo sve metale (osim zlata i platine). Mnogi metali sporo oksidiraju na zraku, ali u atmosferi čistog kisika izgaraju vrlo brzo, stvarajući oksid:
Međutim, kada neki metali gore, ne stvaraju okside, već perokside (u takvim spojevima oksidacijsko stanje kisika je -1) ili superokside (oksidacijsko stanje atoma kisika je frakcijsko). Primjeri takvih metala su barij, natrij i kalij:
Međudjelovanje kisika s nemetalima
Kisik pokazuje oksidacijsko stanje -2 u spojevima koji nastaju sa svim nemetalima osim s fluorom, helijem, neonom i argonom. Kada se zagrijavaju, molekule kisika izravno komuniciraju sa svim nemetalima, osim halogena i inertnih plinova. U atmosferi kisika spontano se zapali fosfor i neki drugi nemetali:
Kada kisik stupa u interakciju s fluorom, nastaje kisikov fluorid, a ne fluorov oksid, budući da atom fluora ima veću elektronegativnost od atoma kisika. Kisik fluorid je blijedožuti plin. Koristi se kao vrlo jakoksidacijsko sredstvo i fluorovalentno sredstvo. U ovom spoju, oksidacijsko stanje kisika je +2.
U suvišku fluora može nastati dioksigen difluorid u kojem je oksidacijsko stanje kisika +1. Struktura takve molekule slična je molekuli vodikovog peroksida.
Primjena kisika i ozona. Značenje ozonski omotač
Kisik koriste sva aerobna živa bića za disanje. Tijekom fotosinteze biljke oslobađaju kisik i apsorbiraju ugljični dioksid.
Molekularni kisik koristi se za tzv. intenzifikaciju, odnosno ubrzanje oksidativnih procesa u metalurškoj industriji. Kisik se također koristi za proizvodnju plamena visoke temperature. Kada acetilen (C 2 H 2) gori u kisiku, temperatura plamena doseže 3500 ° C. U medicini se kisik koristi za olakšavanje disanja bolesnika. Također se koristi u aparatima za disanje za ljude koji rade u atmosferama s kojima se teško diše. Tekući kisik koristi se kao oksidator raketnog goriva.
Ozon se u laboratorijskoj praksi koristi kao vrlo jak oksidans. U industriji se koristi za dezinfekciju vode, jer ima jako oksidirajuće djelovanje koje uništava različite mikroorganizme.
Peroksidi, superoksidi i ozonidi alkalnih metala koriste se za regeneraciju kisika u svemirskim letjelicama i podmornicama. Ova se primjena temelji na reakciji ovih tvari s ugljikovim dioksidom CO 2 .
U prirodi se ozon nalazi u visokim slojevima atmosfere na visini od oko 20-25 km, u takozvanom ozonskom omotaču koji štiti Zemlju od jakog sunčevog zračenja. Smanjenje koncentracije ozona u stratosferi za najmanje 1 može dovesti do teške posljedice, takav porast broja onkološke bolesti kože kod ljudi i životinja, povećanje broja bolesti povezanih sa supresijom ljudskog imunološkog sustava, usporavanje rasta kopnenih biljaka, smanjenje stope rasta fitoplanktona itd.
Bez ozonskog omotača, život na planetu bio bi nemoguć. U međuvremenu, onečišćenje atmosfere različitim industrijskim emisijama dovodi do uništavanja ozonskog omotača. Najviše opasne substance za ozon su freoni (koriste se kao rashladna sredstva u rashladnim strojevima, kao i kao punila za limenke dezodoransa) i otpadno raketno gorivo.
Svjetska zajednica jako je zabrinuta zbog stvaranja rupe u ozonskom omotaču na polovima našeg planeta, te je stoga 1987. godine donesen Montrealski protokol o tvarima koje oštećuju ozonski omotač, kojim je ograničena uporaba tvari štetnih za ozonski omotač.
Fizikalna svojstva tvari koje tvori element sumpor
Atomi sumpora, kao i kisik, mogu tvoriti različite alotropske modifikacije ( S∞; S 12; S 8; S 6; S 2 i drugi). Na sobnoj temperaturi, sumpor je u oblikuα -sumpor (ili rombični sumpor), koji je žuti, lomljivi kristali, bez mirisa, netopljivi u vodi. Na temperaturama iznad +96 °C dolazi do sporog prijelazaα-sumpora u β -sumpor (ili monoklinski sumpor), koji je gotovo bijele ploče. Ako se rastopljeni sumpor ulije u vodu, tekući se sumpor prehladi i nastaje žuto-smeđi plastični sumpor nalik gumi, koji se kasnije ponovno pretvara u a-sumpor. Sumpor vrije na temperaturi od +445 ° C, stvarajući tamnosmeđe pare.
Sve modifikacije sumpora su netopljive u vodi, ali se prilično dobro otapaju u ugljikovom disulfidu(CS 2) i neka druga nepolarna otapala.
Primjena sumpora
Glavni proizvod industrije sumpora je sulfatna kiselina. Njegova proizvodnja čini oko 60% sumpora koji se iskopa. U industriji guma sumpor se koristi za pretvaranje gume u visokokvalitetnu gumu, odnosno za vulkanizaciju gume. Sumpor je najvažniji sastojak svih pirotehničkih smjesa. Na primjer, glave šibica sadrže oko 5%, a namaz na kutiji sadrži oko 20% sumpora po težini. U poljoprivreda sumpor se koristi za suzbijanje štetnika u vinogradima. U medicini se sumpor koristi u proizvodnji razne masti za liječenje kožnih bolesti.
KEMIJSKA SVOJSTVA METALA
Prema kemijskim svojstvima metali se dijele na:1 )Aktivan (alkalijski i zemnoalkalijski metali, Mg, Al, Zn itd.)
2) Metaliprosječna aktivnost (Fe, Cr, Mn, itd.);
3 )Nisko aktivan (Cu, Ag)
4) Plemeniti metali – Au, Pt, Pd itd.
U reakcijama postoje samo redukcijska sredstva. Atomi metala lako odustaju od elektrona iz vanjskog (a neki i iz vanjskog) sloja elektrona, pretvarajući se u pozitivne ione. Moguća oksidacijska stanja Me Najniže 0,+1,+2,+3 Najviše +4,+5,+6,+7,+8
1. INTERAKCIJA S NEMETALIMA
1. S VODIKOM
Metali skupina IA i IIA reagiraju pri zagrijavanju, osim berilija. Čvrste nestabilne tvari nastaju hidridi, drugi metali ne reagiraju.
2K + H₂ = 2KH (kalijev hidrid)
Ca + H₂ = CaH2
2. S KISIKOM
Svi metali reagiraju osim zlata i platine. Reakcija sa srebrom odvija se na visokim temperaturama, ali srebrov (II) oksid praktički ne nastaje, jer je termički nestabilan. Alkalijski metali na normalnim uvjetima tvore okside, perokside, superokside (litij - oksid, natrij - peroksid, kalij, cezij, rubidij - superoksid
4Li + O2 = 2Li2O (oksid)
2Na + O2 = Na2O2 (peroksid)
K+O2=KO2 (superoksid)
Preostali metali glavnih podskupina u normalnim uvjetima tvore okside s oksidacijskim stanjem jednakim broju skupine 2Ca+O2=2CaO
2Ca+O2=2CaO
Metali sekundarnih podskupina u normalnim uvjetima tvore okside, a zagrijavanjem okside različitim stupnjevima oksidacija i željezo željezo Fe3O4 (Fe⁺²O∙Fe2⁺³O3)
3Fe + 2O2 = Fe3O4
4Cu + O₂ = 2Cu₂⁺¹O (crveno) 2Cu + O₂ = 2Cu⁺²O (crno);
2Zn + O₂ = ZnO 4Cr + 3O2 = 2Cr2O3
3. S HALOGENOM
halogenidi (fluoridi, kloridi, bromidi, jodidi). Alkalne tvari zapale se u normalnim uvjetima s F, Cl, Br:
2Na + Cl2 = 2NaCl (klorid)
Zemnoalkalne zemlje i aluminij reagiraju u normalnim uvjetima:
Sa+Cl2=SaCl2
2Al+3Cl2 = 2AlCl3
Metali bočnih podskupina sa povišene temperature
Cu + Cl₂ = Cu⁺²Cl₂ Zn + Cl₂ = ZnCl₂
2Fe + 3S12 = 2Fe⁺³Cl3 željezni klorid (+3) 2Cr + 3Br2 = 2Cr⁺³Br3
2Cu + I₂ = 2Cu⁺¹I(nema bakar jodida (+2)!)
4. INTERAKCIJA SA SUMPOROM
kada se zagrijava, čak i s alkalijskim metalima, sa živom u normalnim uvjetima. Svi metali reagiraju osim zlata i platine
Ssiva – sulfidi: 2K + S = K2S 2Li+S = Li2S (sulfid)
Sa+S=Skao(sulfid) 2Al+3S = Al2S3 Cu + S = Cu⁺²S (crno)
Zn + S = ZnS 2Cr + 3S = Cr2⁺³S3 Fe + S = Fe⁺²S
5. INTERAKCIJA S FOSFOROM I DUŠIKOM
nastaje pri zagrijavanju (iznimka: litij s dušikom u normalnim uvjetima):
s fosforom – fosfidi: 3ca + 2 P= Ca3P2,
S dušikom - nitridi 6Li + N2 = 3Li2N (litijev nitrid) (n.s.) 3Mg + N2 = Mg3N2 (magnezijev nitrid) 2Al + N2 = 2A1N 2Cr + N2 = 2CrN 3Fe + N2 = Fe₃⁺²N₂¯³
6. INTERAKCIJA S UGLJENOM I SILICIJOM
nastaje pri zagrijavanju:
Karbidi nastaju s ugljikom Samo najaktivniji metali reagiraju s ugljikom. Od alkalnih metala, karbidi tvore litij i natrij, kalij, rubidij, cezij ne stupaju u interakciju s ugljikom:
2Li + 2C = Li2C2, Ca + 2C = CaC2
Metali - d-elementi tvore spojeve nestehiometrijskog sastava s ugljikom, kao što su čvrste otopine: WC, ZnC, TiC - koriste se za proizvodnju supertvrdih čelika.
sa silicijem – silicidi: 4Cs + Si = Cs4Si,
7. MEĐUSOBNO DJELOVANJE METALA S VODOM:
Metali koji u nizu elektrokemijskog napona dolaze prije vodika reagiraju s vodom: Alkalni i zemnoalkalijski metali reagiraju s vodom bez zagrijavanja, stvaraju topive hidrokside (alkalije) i vodik, aluminij (nakon razaranja oksidnog filma - amalgija), magnezij zagrijavanjem stvaraju netopljive baze i vodik.
2Na + 2HOH = 2NaOH + H2
Sa + 2HOH = Ca(OH)2 + H2
2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2
Ostali metali reagiraju s vodom samo u vrućem stanju, stvarajući okside (željezo - kamenac od željeza)
Zn + H2O = ZnO + H2 3Fe + 4HOH = Fe3O4 + 4H2 2Cr + 3H₂O = Cr2O3 + 3H₂
8 S KISIKOM I VODOM
Na zraku željezo i krom lako oksidiraju u prisutnosti vlage (hrđaju)
4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3
4Cr + 3O2 + 6H2O = 4Cr(OH)3
9. MEĐUSOBNO DJELOVANJE METALA S OKSIDIMA
Metali (Al, Mg, Ca) se reduciraju na visoka temperatura nemetali ili manje aktivni metali iz njihovih oksida → nemetali ili slabo aktivni metali i oksidi (kalcijeva termija, magnezijeva termija, aluminotermija)
2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3 ZCa + Cr₂O₃ = ZCaO + 2Cr (800 °C) 8Al+3Fe3O4 = 4Al2O3+9Fe (termit) 2Mg + CO2 = 2MgO + C Mg + N2O = MgO + N2 Zn + CO2 = ZnO+ CO 2Cu + 2NO = 2CuO + N2 3Zn + SO2 = ZnS + 2ZnO
10. S OKSIDIMA
Metali željezo i krom reagiraju s oksidima, smanjujući oksidacijsko stanje
Cr + Cr2⁺³O3 = 3Cr⁺²O Fe+ Fe2⁺³O3 = 3Fe⁺²O
11. MEĐUSOBNO DJELOVANJE METALA S LUŽINAMA
Reagiraju samo oni metali čiji oksidi i hidroksidi reagiraju s lužinama amfoterna svojstva((Zn, Al, Cr(III), Fe(III) itd. TALINA → sol metala + vodik.
2NaOH + Zn → Na2ZnO2 + H2 (natrijev cinkat)
2Al + 2(NaOH H2O) = 2NaAlO2 + 3H2
OTOPINA → kompleksna metalna sol + vodik.
2NaOH + Zn0 + 2H2O = Na2 + H2 (natrijev tetrahidroksicinkat) 2Al+2NaOH + 6H2O = 2Na+3H2
12. INTERAKCIJA S KISELINAMA (OSIM HNO3 i H2SO4 (konc.)
Metali koji su lijevo od vodika u nizu elektrokemijskog napona metala istiskuju ga iz razrijeđenih kiselina → sol i vodik
Zapamtiti! Dušična kiselina nikada ne oslobađa vodik u interakciji s metalima.
Mg + 2HC1 = MgCl2 + H2
Al + 2HC1 = Al⁺³Sl3 + H2
13. REAKCIJE SA SOLI
Aktivni metali istiskuju manje aktivne metale iz soli. Oporavak iz rješenja:
CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu
FeSO4 + Cu =REAKCIJENE
Mg + CuCl2(pp) = MgCl2 +Su
Oporaba metala iz rastaljenih soli
3Na+ AlCl3 = 3NaCl + Al
TiCl2 + 2Mg = MgCl2 +Ti
Metali skupine B reagiraju sa solima, snižavajući stupanj oksidacije
2Fe⁺³Cl3 + Fe = 3Fe⁺²Cl2
Kemijska svojstva metali: međudjelovanje s kisikom, halogenima, sumporom i odnos prema vodi, kiselinama, solima.
Kemijska svojstva metala određena su sposobnošću njihovih atoma da lako predaju elektrone izvana razina energije, pretvarajući se u pozitivno nabijene ione. Tako se u kemijskim reakcijama metali pokazuju kao energetski redukcijski agensi. Ovo je njihovo glavno zajedničko kemijsko svojstvo.
Sposobnost doniranja elektrona iz pojedinačnih atoma metalni elementi drugačiji. Što metal lakše odustaje od svojih elektrona, to je aktivniji i snažnije reagira s drugim tvarima. Na temelju istraživanja, svi su metali poredani prema padajućem redu aktivnosti. Ovu seriju prvi je predložio izvanredni znanstvenik N. N. Beketov. Ovaj niz aktivnosti metala naziva se i niz pomaka metala ili elektrokemijski niz metalnih napona. Ovako izgleda:
Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H2, Cu, Hg, Ag, Pt, Au
Uz pomoć ove serije možete otkriti koji je metal aktivan u drugom. Ova serija sadrži vodik, koji nije metal. Njegova vidljiva svojstva uzeta su za usporedbu kao neka vrsta nule.
Imajući svojstva redukcijskih sredstava, metali reagiraju s različitim oksidacijskim sredstvima, prvenstveno s nemetalima. Metali reagiraju s kisikom pod normalnim uvjetima ili kada se zagrijavaju da bi formirali okside, na primjer:
2Mg0 + O02 = 2Mg+2O-2
U ovoj reakciji atomi magnezija se oksidiraju, a atomi kisika reduciraju. Plemeniti metali na kraju niza reagiraju s kisikom. Aktivno se javljaju reakcije s halogenima, na primjer, izgaranje bakra u kloru:
Cu0 + Cl02 = Cu+2Cl-2
Reakcije sa sumporom najčešće se događaju pri zagrijavanju, npr.
Fe0 + S0 = Fe+2S-2
Aktivni metali u nizu aktivnosti metala u Mg reagiraju s vodom stvarajući lužine i vodik:
2Na0 + 2H+2O → 2Na+OH + H02
Metali srednje aktivnosti od Al do H2 reagiraju s vodom pod težim uvjetima i tvore okside i vodik:
Pb0 + H+2O Kemijska svojstva metala: interakcija s kisikom Pb+2O + H02.
Sposobnost metala da reagira s kiselinama i solima u otopini također ovisi o njegovom položaju u nizu istiskivanja metala. Metali u nizu metala koji istiskuju lijevo od vodika obično istiskuju (reduciraju) vodik iz razrijeđenih kiselina, dok ga metali smješteni desno od vodika ne istiskuju. Tako cink i magnezij reagiraju s kiselim otopinama, oslobađajući vodik i stvarajući soli, ali bakar ne reagira.
Mg0 + 2H+Cl → Mg+2Cl2 + H02
Zn0 + H+2SO4 → Zn+2SO4 + H02.
Atomi metala u tim su reakcijama redukcijska sredstva, a vodikovi ioni oksidirajuća sredstva.
Metali reagiraju sa solima u vodene otopine. Aktivni metali istiskuju manje aktivne metale iz sastava soli. To se može odrediti nizom aktivnosti metala. Produkti reakcije su nova sol i novi metal. Dakle, ako se željezna ploča uroni u otopinu bakrenog (II) sulfata, nakon nekog vremena na njoj će se osloboditi bakar u obliku crvene prevlake:
Fe0 + Cu+2SO4 → Fe+2SO4 + Cu0.
Ali ako se srebrna ploča uroni u otopinu bakrova (II) sulfata, neće doći do reakcije:
Ag + CuSO4 ≠ .
Za izvođenje takvih reakcija ne možete koristiti previše aktivne metale (od litija do natrija) koji mogu reagirati s vodom.
Stoga su metali sposobni reagirati s nemetalima, vodom, kiselinama i solima. U svim tim slučajevima metali su oksidirani i redukcijski su agensi. Za predviđanje struje kemijske reakcije uz sudjelovanje metala treba koristiti niz pomaka metala.