Скачать 110.25 Kb.
|
Вопрос 30. Общая характеристика s-, р-, d- металлов (на конкретных примерах). Металлы – химические элементы, атомы которых склоны отдавать свои электроны. К металлам относятся все s-, d- и f-элементы, а также некоторые р-элементы. Все металлы в свободном состоянии – восстановители, в соединениях их степени окисления всегда положительны. Химическая активность металлов, т.е. их способность отдавать электроны может быть охарактеризована с помощью двух величин: энергии ионизации I и стандартного электродного потенциала φо. Различие между этими величинами состоит в том, что энергия ионизации характеризует процесс отрыва электронов от атомов металла в газовой фазе, а электродные потенциалы измеряют в растворах. s-элементы В периодической таблице s-элементы находятся в IА и IIA-группах. Все элементы IА-группы называются щелочными металлами, находящиеся во IIA-группе – щелочноземельными металлами. Все s-элементы обладают высокой химической активностью. В свободном состоянии металлы IА группы характеризуются низкими температурами плавления и кипения, малой твердостью и плотностью. Кристаллические решетки IIA группы являются более прочными. Электронная конфигурация элементов IА группы ns1, а металлов IIA группы – ns2. Первые во всех соединениях имеют степень окисления +1, а вторые +2. Внешние электроны легко отрываются, поэтому се указанные металлы являются сильными восстановителями. Ввиду высокой химической активности в природе в свободном состоянии не встречаются, а находятся в виде солей: хлоридов, сульфатов, карбонатов. Химические свойства s-элементы 1. Взаимодействие с неметаллами (кислородом, водородом, углеродом) 1.1. С кислородом взаимодействуют с образованием трех видов оксидов. а) Литий при нагревании образует нормальный оксид Li2O: 4Li + O2 = 2Li2O2− б) Натрий и металлы IIA группы, соединяясь с кислородом, образуют пероксиды: Ba + O2 = BaO2− в) Калий, рубидий и цезий дают супероксиды, содержащие молекулярный ион О−2. K + O2 = KO2 Указанные оксиды разлагаются водой: 2Li2O(тв) + Н2О(ж) = 2LiOH(водн) Na2O2(тв) + 2Н2О(ж) = 2NaOH(водн) + H2O2 (водн) 2KO2 (тв) + 2Н2О(ж) = 2KOH(водн) + H2O2 (водн) + O2 (г) 1.2. При взаимодействии с водородом образуются гидриды: Ca + H2 = CaH2 1.3. Металлы IIA группы при нагревании с углеродом образуют карбиды, например, карбид кальция СаС2, который применяют для получения ацетилена: СаС2(тв) + 2Н2О(ж) = Са(ОН)2 (тв) + С2Н2(г) 2. Взаимодействие с водой 2Na(тв) + 2H2O(ж) = 2NaOH(водн) + H2(г) 3. Взаимодействие с аммиаком 2Na(тв) + 2NH3(ж) = 2NaNH2(тв) + H2(г) Амиды разлагаются водой, образуя аммиак: 2NaNH2(тв) + H2O(ж) = NaOH(водн) + NH3(г) Получение s-элементов Наиболее распространенный метод получения активных металлов – электролиз расплавленных соединений. Путем электролиза получают литий, натрий, бериллий, магний, кальций. Применение s-элементов 1. В металлургии для производства сплавов (Mg, Be, Ca, Li, Na). 2. В металлотермии в качестве восстановителей при получении свободных металлов (Na, K, Mg, Ca). 3. Натрий и калий применяют в производстве различных видов каучука. 4. KCl, KNO3, NaNO3 применяют в качестве удобрений. 5. Хлорид натрия используется в производстве хлора и щелочи, пластмасс и других органических соединений. 6. Пероксид натрия для отбеливания и дезинфекции. 7. Оксиды бериллия и магния в производстве огнеупорных материалов. р-элементы Среди р-элементов металлами являются: алюминий, галлий, индий, таллий, олово, свинец, сурьма, висмут. р-элементы обладают большим числом валентных электронов по сравнению с s-элементами, и их металлическая активность выражена слабее. ^ на примере алюминия 1. Взаимодействие с неметаллами С фтором, хлором и бромом алюминий реагирует при обычных условиях. При нагревании с серой образует сульфид Al2S3, с азотом – нитрид AlN, с углеродом – карбид Al4C3. 4Al + 3O2 ![]() 2Al + 3Cl2 ![]() 2Al + 3S ![]() 2Al + N2 ![]() 4Al + 3C ![]() 2. Взаимодействие с кислотами В соляной и разбавленной серной кислоте алюминий растворяется с выделением водорода. В концентрированных растворах серной и азотной кислот алюминий покрывается пассивной пленкой. 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 2Al + 3H2SO4(р) → Al2(SO4)3 + 3H2 3. Взаимодействие с водой (реакция идет, если снять пленку Al2O3) 2Al + 6Н2О → 2Al(OH)3 + 3H2 4. Взаимодействие с раствором щелочи 2Al + 2NaOH + 6Н2О → 2Na[Al(OH)4] + 3H2 5. Взаимодействие с оксидами металлов 2Al + Fe2O3 ![]() ^ Электролиз расплава оксид алюминия в криолите Na3AlF6 В расплавленном криолите оксид алюминия диссоциирует на ионы: Al2O3 ↔ Al3+ + AlO33− Условия электролиза подбираются такими, чтобы на катоде разряжались катионы Al3+. При этом на аноде будут окисляться ионы AlO33−. Уравнения электродных процессов:
Образующийся кислород сжигает графитовые аноды: С + O2 = CO2 или 2С + О2 = 2СО Применение алюминия, его сплавов Таблица 1 Применение алюминия, его сплавов
d-элементы d-элементы (переходные металлы) в Периодической системе занимают побочные подгруппы всех восьми групп. На внешнем электронном уровне в атомах этих элементов находятся два (или один) s-электрон, а на предпоследнем происходит заполнение d-орбиталей. Особенностями электронного строения обусловлены: а) большое разнообразие проявляемых степеней окисления; б) способность к образованию многочисленных комплексных соединений. ^ d-элементов В свободном состоянии все d-элементы характеризуются металлическим блеском, значительной тепло- и электропроводностью. Скандий и титан относятся к легким металлам – их плотность равна соответственно 3,0 и 4,5 г/см3. Остальные элементы имеют плотность свыше 6 г/см3 и отнесены к тяжелым металлам. Все d-элементы четвертого периода, кроме цинк, являются достаточно тугоплавкими. ^ d-элементов на примере хрома Хром химически мало активен при обычных условиях и почти не подвергается коррозии, поскольку его поверхность покрыта тонкой и прочной пленкой оксида хрома (III). 1. Взаимодействие с простыми веществами (неметаллами): 2Cr + 3F2 → 2CrF3 (при комнатной температуре); 2Cr + 3Сl2 ![]() 4Cr + 3O2 ![]() 2Cr + 3S ![]() 2Cr + N2 ![]() 2. Взаимодействие с кислотами Сr + 2HCl → CrCl2 + H2 Холодные H2SO4(к) и HNO3 пассивируют хром: 2Cr + 2HNO3(хол)→Сr2O3 + 2NO + H2O Только при нагревании Cr реагирует с концентрированными серной H2SO4(к) и азотной HNO3(к) кислотами: 2Cr + 6H2SO4(к) ![]() 3. Взаимодействие с водой Раскаленный хром реагирует с парами воды 2Cr + 3H2O → Cr2O3 + 3H2 Способы получения хрома: a) метод алюминотермии: Cr2O3 + 2Al ![]() б) электролиз концентрированных растворов солей хрома или Cr2O3 в H2SO4 с выделением (осаждением) хрома на катоде; Область применения хрома 1. В металлургии в производстве специальных сортов сталей для придания им высокой коррозионной стойкости, износоустойчивости, твердости и жаропрочности. 2. Для получения гальванических защитных покрытий (хромирование металлов). |
![]() | Оао «Победит» (загрязняющие вещества вольфрам, молибден, кобальт, нефтепродукты). Содержания тяжелых металлов в почвах г. Владикавказа... | ![]() | Чрезвычайный и полномочный посол Республики Беларусь в Латвии Александр Герасименко рассказал «Деловому» о перспективах сотрудничества... |
![]() | ... | ![]() | Скорость химической коррозии не зависит от электродного потенциала металла, а определяется свойствами образующихся на его поверхности... |
![]() | По мотивам книги «Сын Люцифера». Люцифер беседует со Своим Сыном и на конкретных примерах показывает Ему все человеческие пороки.... | ![]() | Характеристика транспортной компании зао «Ньюпорт Трейдинг» |
![]() | Обработка программ под управлением ос. Краткая характеристика современных операционных систем. Общая характеристика языков программирования,... | ![]() | Вопрос Опишите и проанализируйте 1-2 известные вам события, связанные с проявлением опасностей в сфере экологии. 7 |
![]() | Мкоу «Харахинская средняя общеобразовательная школа им. Г. А. Гаджиева» функционирует с 1950 года, юридический и фактический адрес... | ![]() | Общая характеристика истории политико-правовых учений как науки и учебной дисциплины |