สมการปฏิกิริยาของอโลหะทำปฏิกิริยากับข้อใด ในกลุ่มย่อยหลัก

I. องค์ประกอบแบบฟอร์มอโลหะ พี-ธาตุรวมทั้งไฮโดรเจนและฮีเลียมซึ่งก็คือ ส-องค์ประกอบ ในตารางระยะเวลาอันยาวนาน พี-องค์ประกอบที่ก่อให้เกิดอโลหะจะอยู่ทางด้านขวาและเหนือขอบเขตปกติ B - At

ครั้งที่สอง อะตอมอะตอมของอโลหะมีขนาดเล็ก (รัศมีวงโคจรน้อยกว่า 0.1 นาโนเมตร) ส่วนใหญ่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 4-8 ตัว (หรือที่เรียกว่าชั้นนอกสุด) แต่อะตอมไฮโดรเจนมี 1 ตัว อะตอมฮีเลียมมี 2 ตัว และอะตอมของโบรอนมีอิเล็กตรอน 3 ตัว อะตอมของอโลหะสามารถเกาะติดอิเล็กตรอนแปลกปลอมได้ง่าย (แต่ไม่เกินสาม) อะตอมที่ไม่ใช่โลหะไม่มีแนวโน้มที่จะบริจาคอิเล็กตรอน

สำหรับอะตอมของธาตุอโลหะในช่วงเวลาที่เพิ่มขึ้น หมายเลขซีเรียล

ประจุนิวเคลียร์เพิ่มขึ้น
รัศมีอะตอมลดลง
จำนวนอิเล็กตรอนต่อ ชั้นนอกเพิ่มขึ้น;
จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพิ่มขึ้น
อิเลคโตรเนกาติวีตี้เพิ่มขึ้น
คุณสมบัติการออกซิไดซ์ (ไม่ใช่โลหะ) ได้รับการปรับปรุง (ยกเว้นองค์ประกอบของกลุ่ม VIIIA)

สำหรับอะตอมของธาตุอโลหะในกลุ่มย่อย (ในตารางคาบยาว - ในกลุ่ม) ที่มีเลขอะตอมเพิ่มขึ้น

ประจุนิวเคลียร์เพิ่มขึ้น
รัศมีของอะตอมเพิ่มขึ้น
อิเลคโตรเนกาติวีตี้ลดลง
จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนไม่เปลี่ยนแปลง
จำนวนอิเล็กตรอนภายนอกไม่เปลี่ยนแปลง (ยกเว้นไฮโดรเจนและฮีเลียม)
คุณสมบัติออกซิไดซ์ (ไม่ใช่โลหะ) อ่อนตัวลง (ยกเว้นองค์ประกอบของกลุ่ม VIIIA)

ที่สาม สารธรรมดา.อโลหะส่วนใหญ่เป็น สารง่ายๆซึ่งอะตอมเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ ไม่มีพันธะเคมีในก๊าซมีตระกูล ในบรรดาอโลหะนั้นมีทั้งโมเลกุลและ สารที่ไม่ใช่โมเลกุล- ทั้งหมดนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าไม่มีคุณสมบัติทางกายภาพของอโลหะทั้งหมด

โมเลกุลอโลหะ: H 2, N 2, P 4 (ฟอสฟอรัสขาว), เช่น 4, O 2, O 3, S 8, F 2, Cl 2, Br 2, I 2 สิ่งเหล่านี้ยังรวมถึงก๊าซมีตระกูล (He, Ne, Ar, Kr, Kx, Rn) ซึ่งมีอะตอมที่มีลักษณะเหมือน "โมเลกุลเดี่ยว"

ที่อุณหภูมิห้อง ไฮโดรเจน ไนโตรเจน ออกซิเจน โอโซน ฟลูออรีน และคลอรีนเป็นก๊าซ โบรมีน - ของเหลว; ฟอสฟอรัส สารหนู ซัลเฟอร์ และไอโอดีน - ของแข็ง.

อโลหะที่ไม่ใช่โมเลกุล: B (การดัดแปลง allotropic หลายรายการ), C (กราไฟท์), C (เพชร), Si, Ge, P (สีแดง), P (สีดำ), As, Se, Te ทั้งหมดนี้เป็นของแข็ง ซิลิคอน เจอร์เมเนียม ซีลีเนียม และอื่นๆ บางชนิดมีคุณสมบัติเป็นเซมิคอนดักเตอร์

IV. คุณสมบัติทางเคมี. ลักษณะของอโลหะส่วนใหญ่ได้แก่ คุณสมบัติออกซิไดซ์- พวกมันทำปฏิกิริยากับโลหะในฐานะตัวออกซิไดซ์:

ด้วยสารที่ซับซ้อน:

H 2 + HCHO = CH 3 โอ้

6P + 5KClO 3 = 5KCl + 3P 2 O 5

สารประกอบไฮโดรเจนอโลหะทั้งหมด (ยกเว้นธาตุ) ก๊าซมีตระกูล) ก่อตัวเป็นโมเลกุล สารประกอบไฮโดรเจนและมีคาร์บอนและโบรอนอยู่มาก สารประกอบไฮโดรเจนที่ง่ายที่สุด:

ทั้งหมดเป็นก๊าซยกเว้นน้ำ สารที่แยกได้ เป็นตัวหนา, วี สารละลายที่เป็นน้ำ- กรดแก่

ในกลุ่ม เมื่อหมายเลขซีเรียลเพิ่มขึ้น ความเสถียรจะลดลง และกิจกรรมการกู้คืนจะเพิ่มขึ้น

ในช่วงที่หมายเลขซีเรียลเพิ่มมากขึ้น คุณสมบัติของกรดการแก้ปัญหาของพวกเขาในกลุ่มคุณสมบัติเหล่านี้อ่อนแอลง

วี. ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ออกไซด์ของอโลหะทั้งหมดจัดอยู่ในประเภทที่เป็นกรดหรือไม่เกิดเกลือ ออกไซด์ที่ไม่เกิดเกลือ: CO, SiO, N 2 O, NO

กรดต่อไปนี้สอดคล้องกับออกไซด์ที่สูงกว่าของอโลหะ (กรดแก่จะแสดงด้วยตัวหนา)

เมื่อหมายเลขลำดับเพิ่มขึ้น ความแรงของกรดที่สูงขึ้นก็จะเพิ่มขึ้น ไม่มีการพึ่งพาอย่างเด่นชัดในกลุ่ม

หากองค์ประกอบโลหะส่วนใหญ่ไม่มีสี ยกเว้นทองแดงและทอง อโลหะเกือบทั้งหมดจะมีสีของตัวเอง: ฟลูออรีน - ส้มเหลือง, คลอรีน - เขียวแกมเหลือง, โบรมีน - อิฐแดง, ไอโอดีน - ม่วง, ซัลเฟอร์ - สีเหลือง ฟอสฟอรัสอาจเป็นสีขาว สีแดง และสีดำ และออกซิเจนเหลวเป็นสีน้ำเงิน

อโลหะทั้งหมดไม่นำความร้อนหรือไฟฟ้าเนื่องจากไม่มีตัวพาประจุอิสระ - อิเล็กตรอน ทั้งหมดถูกใช้เพื่อสร้างพันธะเคมี ผลึกของอโลหะนั้นไม่ใช่พลาสติกและเปราะเนื่องจากการเสียรูปจะนำไปสู่การทำลายพันธะเคมี อโลหะส่วนใหญ่ไม่มีความมันวาวของโลหะ

คุณสมบัติทางกายภาพของอโลหะนั้นมีความหลากหลายและถูกกำหนดโดย ประเภทต่างๆโปรยคริสตัล

1.4.1 การแบ่งส่วน

ALLOTROPY - การมีอยู่ขององค์ประกอบทางเคมีในรูปแบบโมเลกุลหรือผลึกตั้งแต่สองรูปแบบขึ้นไป ตัวอย่างเช่น allotropes คือออกซิเจนธรรมดา O 2 และโอโซน O 3 ; ในกรณีนี้ allotropy เกิดจากการก่อตัวของโมเลกุลที่มีจำนวนอะตอมต่างกัน ส่วนใหญ่แล้ว allotropy เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของผลึกของการดัดแปลงต่างๆ คาร์บอนมีอยู่ในการแบ่งส่วนผลึกที่แตกต่างกันสองแบบ ได้แก่ เพชรและกราไฟต์ ก่อนหน้านี้เชื่อกันว่าสิ่งที่เรียกว่า คาร์บอนถ่านและเขม่าในรูปแบบอสัณฐานก็เป็นของเขาเช่นกัน การปรับเปลี่ยนแบบ allotropicแต่ปรากฎว่าพวกมันมีโครงสร้างผลึกเหมือนกับกราไฟท์ ซัลเฟอร์เกิดขึ้นในการดัดแปลงผลึกสองแบบ: orthorhombic (a-S) และ monoclinic (b-S); รู้จักรูปแบบที่ไม่ใช่ผลึกอย่างน้อยสามรูปแบบ: l-S, m-S และสีม่วง สำหรับฟอสฟอรัส การปรับเปลี่ยนสีขาวและสีแดงได้รับการศึกษาอย่างดี และยังมีการอธิบายฟอสฟอรัสดำด้วย ที่อุณหภูมิต่ำกว่า –77°C จะมีฟอสฟอรัสขาวอีกประเภทหนึ่ง มีการค้นพบการดัดแปลง Allotropic ของ As, Sn, Sb, Se และที่อุณหภูมิสูง ของเหล็กและองค์ประกอบอื่นๆ อีกมากมาย

1.5. คุณสมบัติทางเคมีของอโลหะ

องค์ประกอบทางเคมีที่ไม่ใช่โลหะสามารถแสดงคุณสมบัติทั้งออกซิไดซ์และรีดิวซ์ได้ ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่องค์ประกอบนั้นมีส่วนร่วม

อะตอมของธาตุที่มีอิเล็กโตรเนกาติวิตี้มากที่สุด - ฟลูออรีน - ไม่สามารถบริจาคอิเล็กตรอนได้ แต่จะมีคุณสมบัติในการออกซิไดซ์เท่านั้น องค์ประกอบอื่น ๆ ก็สามารถแสดงคุณสมบัติรีดิวซ์ได้เช่นกันแม้ว่าจะมีขอบเขตน้อยกว่าโลหะก็ตาม สารออกซิไดซ์ที่ทรงพลังที่สุดคือฟลูออรีน ออกซิเจน และคลอรีน ไฮโดรเจน โบรอน คาร์บอน ซิลิคอน ฟอสฟอรัส สารหนู และเทลลูเรียมมีคุณสมบัติในการรีดิวซ์เป็นส่วนใหญ่ ไนโตรเจน ซัลเฟอร์ และไอโอดีนมีคุณสมบัติรีดอกซ์ระดับกลาง

ปฏิกิริยากับสารธรรมดา

ปฏิสัมพันธ์กับโลหะ:

2Na + Cl 2 = 2NaCl

6Li + N 2 = 2Li 3 N

2Ca + O2 = 2CaO

ในกรณีเหล่านี้ อโลหะจะแสดงคุณสมบัติในการออกซิไดซ์ โดยจะรับอิเล็กตรอนและก่อตัวเป็นอนุภาคที่มีประจุลบ

ปฏิกิริยากับอโลหะอื่นๆ:

เมื่อทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน อโลหะส่วนใหญ่จะมีคุณสมบัติในการออกซิไดซ์ ทำให้เกิดสารประกอบไฮโดรเจนที่ระเหยง่าย - โควาเลนต์ไฮไดรด์:

3H 2 + N 2 = 2NH 3

H 2 + Br 2 = 2HBr;

เมื่อทำปฏิกิริยากับออกซิเจน อโลหะทั้งหมด ยกเว้นฟลูออรีน จะมีคุณสมบัติรีดิวซ์:

ส + โอ 2 = ดังนั้น 2

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5 ;

เมื่อทำปฏิกิริยากับฟลูออรีน ฟลูออรีนเป็นตัวออกซิไดซ์ และออกซิเจนเป็นตัวรีดิวซ์:

2F 2 + O 2 = 2OF 2;

อโลหะมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ยิ่งโลหะที่มีอิเลคโตรเนกาติวิตีมากขึ้นจะมีบทบาทเป็นสารออกซิไดซ์ ส่วนโลหะที่มีอิเลคโตรเนกาติตีน้อยกว่าจะมีบทบาทเป็นสารรีดิวซ์:

ส + 3F 2 = เอสเอฟ 6,

คุณสมบัติทางเคมีของโลหะ

โลหะทำปฏิกิริยากับอโลหะ
โลหะที่เกิดก่อนไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยากับกรด (ยกเว้นกรดไนตริกและกรดซัลฟิวริก) เพื่อปล่อยไฮโดรเจนออกมา
โลหะที่มีฤทธิ์ทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้างเป็นด่างและปล่อยไฮโดรเจนออกมา
โลหะที่มีฤทธิ์ปานกลางจะทำปฏิกิริยากับน้ำเมื่อถูกความร้อนจนเกิดเป็นโลหะออกไซด์และไฮโดรเจน
โลหะหลังจากไฮโดรเจนจะไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำและสารละลายกรด (ยกเว้นความเข้มข้นของไนตริกและซัลเฟอร์)
โลหะที่มีฤทธิ์มากกว่าจะเข้ามาแทนที่โลหะที่มีฤทธิ์น้อยกว่าจากสารละลายเกลือของพวกมัน
ฮาโลเจนทำปฏิกิริยากับน้ำและสารละลายอัลคาไล
ฮาโลเจนแบบแอคทีฟ (ยกเว้นฟลูออรีน) จะแทนที่ฮาโลเจนที่มีฤทธิ์น้อยกว่าจากสารละลายเกลือของพวกมัน
ฮาโลเจนไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจน
โลหะแอมโฟเทอริก (Al, Be, Zn) ทำปฏิกิริยากับสารละลายของด่างและกรด
แมกนีเซียมทำปฏิกิริยากับ คาร์บอนไดออกไซด์และซิลิกอนออกไซด์
โลหะอัลคาไล (ยกเว้นลิเธียม) ก่อให้เกิดเปอร์ออกไซด์กับออกซิเจน

คุณสมบัติทางเคมีของอโลหะ

อโลหะทำปฏิกิริยากับโลหะและกัน
ในบรรดาอโลหะ มีเพียงสารที่ออกฤทธิ์มากที่สุดเท่านั้นที่ทำปฏิกิริยากับน้ำ เช่น ฟลูออรีน คลอรีน โบรมีน และไอโอดีน
ฟลูออรีน คลอรีน โบรมีน และไอโอดีนทำปฏิกิริยากับด่างในลักษณะเดียวกับน้ำ มีเพียงกรดเท่านั้นที่ไม่ก่อตัวขึ้น แต่เป็นเกลือของพวกมัน และปฏิกิริยาไม่สามารถย้อนกลับได้ แต่ดำเนินการให้เสร็จสิ้น

ศึกษาคุณสมบัติทางเคมี

ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับอโลหะ

อโลหะแสดงคุณสมบัติการออกซิไดซ์ในการทำปฏิกิริยากับโลหะ โดยรับอิเล็กตรอนจากโลหะเหล่านั้นและถูกรีดิวซ์

ปฏิกิริยากับฮาโลเจน

ฮาโลเจน (F 2, Cl 2, Br 2, I 2 ) เป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง ดังนั้นโลหะทั้งหมดจึงทำปฏิกิริยากับพวกมันเมื่อใด สภาวะปกติ:

2 ฉัน + nฮัล 2 → 2 เมฮา น

ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยานี้คือเกลือ - โลหะเฮไลด์ ( MeF n -ฟลูออไรด์, MeCl n -คลอไรด์, MeBr n -โบรไมด์, MeI n -ไอโอไดด์) เมื่อทำปฏิกิริยากับโลหะ ฮาโลเจนจะลดลงเหลือ ระดับต่ำสุดออกซิเดชัน (-1) และnเท่ากับสถานะออกซิเดชันของโลหะ

อัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับกิจกรรมทางเคมีของโลหะและฮาโลเจน กิจกรรมออกซิเดชันของฮาโลเจนลดลงในกลุ่มจากบนลงล่าง (จาก F ถึงฉัน)

ปฏิกิริยากับออกซิเจน

โลหะเกือบทั้งหมดถูกออกซิไดซ์ด้วยออกซิเจน (ยกเว้น Ag, Au, Pt ) และเกิดออกไซด์ขึ้นมี 2 โอ น.

โลหะที่ใช้งานอยู่ ภายใต้สภาวะปกติ พวกมันจะมีปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศได้อย่างง่ายดาย

2 Mg + O 2 → 2 MgO (พร้อมแฟลช)

โลหะที่มีฤทธิ์ขั้นกลาง ยังทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่อุณหภูมิปกติอีกด้วย แต่ความเร็วของปฏิกิริยาดังกล่าวต่ำกว่าการมีส่วนร่วมอย่างมาก โลหะที่ใช้งานอยู่.

โลหะที่มีฤทธิ์ต่ำ ออกซิไดซ์โดยออกซิเจนเมื่อถูกความร้อน (การเผาไหม้ในออกซิเจน)

ออกไซด์ โลหะสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 กลุ่มตามคุณสมบัติทางเคมี:

1. ออกไซด์พื้นฐาน (นา 2 O, CaO, เฟ II O, Mn II O, Cu I O ฯลฯ) เกิดจากโลหะที่มีสถานะออกซิเดชันต่ำ (+1, +2 ซึ่งปกติจะต่ำกว่า +4) ออกไซด์พื้นฐานทำปฏิกิริยากับออกไซด์ที่เป็นกรดและกรดเพื่อสร้างเกลือ:

CaO + CO 2 → CaCO 3

CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

2. ออกไซด์ที่เป็นกรด ( Cr VI O 3 , เฟ VI O 3 , Mn VI O 3 , Mn 2 VII O 7 ฯลฯ) เกิดขึ้นจากโลหะใน ระดับสูงออกซิเดชัน (โดยปกติจะสูงกว่า +4) ออกไซด์ที่เป็นกรดทำปฏิกิริยากับออกไซด์และเบสพื้นฐานเพื่อสร้างเกลือ:

เฟ2O 3 + K 2 O → K 2 เฟ2O 4

CrO 3 + 2KOH → K 2 CrO 4 + H 2 O

3. แอมโฟเทอริกออกไซด์ ( BeO, อัล 2 O 3, ZnO, SnO, MnO 2, Cr 2 O 3, PbO, PbO 2 ฯลฯ) มีลักษณะเป็นคู่และสามารถโต้ตอบกับทั้งกรดและเบสได้:

Cr 2 O 3 + 3H 2 SO 4 → Cr 2 (SO 4) + 3H 2 O

Cr 2 O 3 + 6NaOH → 2Na 3

ปฏิกิริยากับซัลเฟอร์

โลหะทุกชนิดทำปฏิกิริยากับซัลเฟอร์ (ยกเว้นออสเตรเลีย ) ก่อตัวเป็นเกลือ - ซัลไฟด์มี 2 ส - ในกรณีนี้ ซัลเฟอร์จะลดลงเหลือสถานะออกซิเดชัน “-2” แพลทินัม (พ.ต ) ทำปฏิกิริยากับกำมะถันในสถานะบดละเอียดเท่านั้น โลหะอัลคาไลเช่นกัน Ca และ Mg ทำปฏิกิริยาระเบิดกับซัลเฟอร์เมื่อถูกความร้อน Zn, Al (แบบผง) และ Mg เมื่อทำปฏิกิริยากับกำมะถันพวกมันจะเกิดแสงวาบ จากซ้ายไปขวาในชุดกิจกรรม อัตราอันตรกิริยาของโลหะกับซัลเฟอร์จะลดลง

ปฏิกิริยากับไฮโดรเจน

โลหะแอคทีฟบางชนิดเกิดสารประกอบที่มีไฮโดรเจน - ไฮไดรด์:

2 นา + H 2 → 2 NaH

ในสารประกอบเหล่านี้ ไฮโดรเจนมีสถานะออกซิเดชันที่หาได้ยากที่ "-1"

อีเอ นุดโนวา, M.V. อันดริวโควา

ถ้าเข้า. ตารางธาตุองค์ประกอบของ D.I. Mendeleev วาดเส้นทแยงมุมจากเบริลเลียมถึงแอสทาทีนจากนั้นที่ด้านซ้ายล่างตามแนวทแยงจะมีองค์ประกอบโลหะ (ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบของกลุ่มย่อยด้านข้างโดยเน้นด้วยสีน้ำเงิน) และที่มุมขวาบน - องค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะ ( เน้น สีเหลือง- องค์ประกอบที่อยู่ใกล้กับเส้นทแยงมุม - กึ่งโลหะหรือโลหะ (B, Si, Ge, Sb ฯลฯ) จะมีอักขระคู่ (เน้นด้วยสีชมพู)

ดังที่เห็นจากภาพ ธาตุส่วนใหญ่เป็นโลหะ

ในแบบของตัวเอง ลักษณะทางเคมีโลหะอยู่ องค์ประกอบทางเคมีอะตอมที่ปล่อยอิเล็กตรอนจากระดับพลังงานภายนอกหรือก่อนภายนอกทำให้เกิดไอออนที่มีประจุบวก

โลหะเกือบทั้งหมดมีรัศมีค่อนข้างใหญ่และมีอิเล็กตรอนจำนวนน้อย (ตั้งแต่ 1 ถึง 3) ที่ด้านนอก ระดับพลังงาน- โลหะมีค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้ต่ำและมีคุณสมบัติลดลง

โลหะทั่วไปส่วนใหญ่จะอยู่ที่จุดเริ่มต้นของช่วงเวลา (เริ่มจากวินาที) จากนั้นจากซ้ายไปขวาคุณสมบัติของโลหะจะอ่อนลง ในกลุ่มจากบนลงล่าง คุณสมบัติของโลหะจะเพิ่มขึ้นเมื่อรัศมีของอะตอมเพิ่มขึ้น (เนื่องจากจำนวนระดับพลังงานเพิ่มขึ้น) สิ่งนี้นำไปสู่การลดลงของอิเลคโตรเนกาติวีตี้ (ความสามารถในการดึงดูดอิเล็กตรอน) ขององค์ประกอบและการเพิ่มขึ้นของ ลดคุณสมบัติ(ความสามารถในการบริจาคอิเล็กตรอนให้กับอะตอมอื่นในปฏิกิริยาเคมี)

ทั่วไปโลหะเป็นองค์ประกอบ s (องค์ประกอบของกลุ่ม IA ตั้งแต่ Li ถึง Fr. องค์ประกอบของกลุ่ม PA ตั้งแต่ Mg ถึง Ra) ทั่วไป สูตรอิเล็กทรอนิกส์อะตอมของพวกมันคือ ns 1-2 มีลักษณะเฉพาะด้วยสถานะออกซิเดชัน + I และ + II ตามลำดับ

อิเล็กตรอนจำนวนน้อย (1-2) ในระดับพลังงานภายนอกของอะตอมโลหะทั่วไปหมายความว่าอิเล็กตรอนเหล่านี้สูญหายได้ง่ายและมีคุณสมบัติรีดิวซ์ที่รุนแรง ดังสะท้อนด้วยค่าอิเล็กโทรเนกาติวีตี้ต่ำ นี่แสดงถึงคุณสมบัติทางเคมีที่จำกัดและวิธีการได้มาซึ่งโลหะทั่วไป

คุณลักษณะเฉพาะของโลหะทั่วไปคือแนวโน้มที่อะตอมของพวกมันจะก่อตัวเป็นแคตไอออนและพันธะเคมีไอออนิกกับอะตอมที่ไม่ใช่โลหะ สารประกอบของโลหะทั่วไปที่มีอโลหะคือผลึกไอออนิกของ "เมทาไอออนของอโลหะ" เช่น K + Br -, Ca 2+ O 2- แคตไอออนของโลหะทั่วไปยังรวมอยู่ในสารประกอบที่มีแอนไอออนเชิงซ้อน - ไฮดรอกไซด์และเกลือเช่น Mg 2+ (OH -) 2, (Li +)2CO 3 2-

โลหะหมู่ A ที่สร้างเส้นทแยงมุมแอมโฟเทอริกในตารางธาตุ Be-Al-Ge-Sb-Po รวมถึงโลหะที่อยู่ติดกัน (Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi) ไม่แสดงโลหะทั่วไป คุณสมบัติ. สูตรอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปของอะตอม ns 2 n.p. 0-4 เกี่ยวข้องกับสถานะออกซิเดชันที่หลากหลายมากขึ้น ความสามารถในการกักเก็บอิเล็กตรอนของตัวเองได้มากขึ้น ความสามารถในการรีดิวซ์ลดลงและการปรากฏตัวของความสามารถในการออกซิไดซ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานะออกซิเดชันสูง (ตัวอย่างทั่วไปคือสารประกอบ Tl III, Pb IV, Bi v) . พฤติกรรมทางเคมีที่คล้ายกันเป็นคุณลักษณะขององค์ประกอบส่วนใหญ่ (องค์ประกอบ d เช่น องค์ประกอบของกลุ่ม B ตารางธาตุ (ตัวอย่างทั่วไป- องค์ประกอบแอมโฟเทอริก Cr และ Zn)

การปรากฏตัวของคุณสมบัติความเป็นคู่ (แอมโฟเทอริก) ทั้งที่เป็นโลหะ (พื้นฐาน) และอโลหะ มีสาเหตุมาจากธรรมชาติ พันธะเคมี- ในสถานะของแข็ง สารประกอบของโลหะผิดปรกติกับอโลหะจะมีอยู่เป็นส่วนใหญ่ พันธะโควาเลนต์(แต่มีความแข็งแรงน้อยกว่าพันธะระหว่างอโลหะ) ในสารละลาย พันธะเหล่านี้จะแตกตัวได้ง่าย และสารประกอบก็แยกตัวออกเป็นไอออน (ทั้งหมดหรือบางส่วน) ตัวอย่างเช่นแกลเลียมโลหะประกอบด้วยโมเลกุล Ga 2 ในสถานะของแข็งคลอไรด์ของอลูมิเนียมและปรอท (II) AlCl 3 และ HgCl 2 มีพันธะโควาเลนต์อย่างรุนแรง แต่ในสารละลาย AlCl 3 แยกตัวออกเกือบทั้งหมดและ HgCl 2 - ถึง เพียงเล็กน้อย (จากนั้นก็กลายเป็น HgCl + และ Cl - ไอออน)

คุณสมบัติทางกายภาพทั่วไปของโลหะ

ขอบคุณความพร้อม อิเล็กตรอนอิสระ(“แก๊สอิเล็กตรอน”) ในโครงผลึก โลหะทุกชนิดมีคุณสมบัติทั่วไปที่มีลักษณะเฉพาะดังต่อไปนี้:

1) พลาสติก- สามารถเปลี่ยนรูปทรงได้ง่าย ยืดเป็นเส้นลวด และม้วนเป็นแผ่นบางได้

2) เงางามเป็นโลหะและความทึบ นี่เป็นเพราะปฏิกิริยาระหว่างอิเล็กตรอนอิสระกับแสงที่ตกกระทบบนโลหะ

3) การนำไฟฟ้า- อธิบายได้จากการเคลื่อนที่ในทิศทางของอิเล็กตรอนอิสระจากขั้วลบไปยังขั้วบวกภายใต้อิทธิพลของความต่างศักย์เล็กน้อย เมื่อถูกความร้อนค่าการนำไฟฟ้าจะลดลงเพราะว่า เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การสั่นสะเทือนของอะตอมและไอออนที่โหนดจะเพิ่มขึ้น ตาข่ายคริสตัลซึ่งทำให้การเคลื่อนที่โดยตรงของ “แก๊สอิเล็กตรอน” ทำได้ยาก

4) การนำความร้อนมีสาเหตุมาจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระสูง ส่งผลให้อุณหภูมิเท่ากันอย่างรวดเร็วเหนือมวลของโลหะ ค่าการนำความร้อนสูงสุดพบได้ในบิสมัทและปรอท

5) ความแข็งที่แข็งที่สุดคือโครเมียม (ตัดกระจก); นุ่มนวลที่สุด - โลหะอัลคาไล– โพแทสเซียม โซเดียม รูบิเดียม และซีเซียม – ถูกตัดด้วยมีด

6) ความหนาแน่น.ยิ่งเล็กก็ยิ่งเล็ก มวลอะตอมโลหะและรัศมีอะตอมที่ใหญ่กว่า เบาที่สุดคือลิเธียม (ρ=0.53 g/cm3); ที่หนักที่สุดคือออสเมียม (ρ=22.6 g/cm3) โลหะที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า 5 g/cm3 ถือเป็น “โลหะเบา”

7) จุดหลอมเหลวและจุดเดือดโลหะที่หลอมละลายได้มากที่สุดคือปรอท (mp = -39°C) โลหะที่ทนไฟได้มากที่สุดคือทังสเตน (mp = 3390°C) โลหะที่มีอุณหภูมิหลอมเหลว อุณหภูมิสูงกว่า 1,000°C ถือเป็นวัสดุทนไฟ ต่ำกว่า – ละลายต่ำ

คุณสมบัติทางเคมีทั่วไปของโลหะ

ตัวรีดิวซ์ที่แรง: Me 0 – nē → Me n +

แรงดันไฟฟ้าจำนวนหนึ่งแสดงถึงกิจกรรมเปรียบเทียบของโลหะในปฏิกิริยารีดอกซ์ในสารละลายที่เป็นน้ำ

I. ปฏิกิริยาของโลหะกับอโลหะ

1) ด้วยออกซิเจน:
2มก. + โอ 2 → 2มกโอ

2) ด้วยกำมะถัน:
ปรอท + S → ปรอท

3) ด้วยฮาโลเจน:
ไน + Cl 2 – t° → NiCl 2

4) ด้วยไนโตรเจน:
3Ca + N 2 – เสื้อ° → Ca 3 N 2

5) ด้วยฟอสฟอรัส:
3Ca + 2P – เสื้อ° → Ca 3 P 2

6) ด้วยไฮโดรเจน (เฉพาะโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ทที่ทำปฏิกิริยา):
2Li + H 2 → 2LiH

Ca + H 2 → CaH 2

ครั้งที่สอง ปฏิกิริยาของโลหะกับกรด

1) โลหะในชุดแรงดันไฟฟ้าเคมีไฟฟ้าสูงถึง H จะลดกรดที่ไม่ออกซิไดซ์ให้เป็นไฮโดรเจน:

Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2

2Al+ 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

6Na + 2H 3 PO 4 → 2 Na 3 PO 4 + 3H 2

2) ด้วยกรดออกซิไดซ์:

เมื่อกรดไนตริกที่มีความเข้มข้นใด ๆ และกรดซัลฟิวริกเข้มข้นทำปฏิกิริยากับโลหะ ไฮโดรเจนไม่มีวันปล่อยออกมา!

สังกะสี + 2H 2 SO 4(K) → ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

4Zn + 5H 2 SO 4(K) → 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

3Zn + 4H 2 SO 4(K) → 3ZnSO 4 + S + 4H 2 O

2H 2 SO 4 (k) + Cu → Cu SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

10HNO 3 + 4Mg → 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

4HNO 3 (k) + Cu → Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

ที่สาม ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับน้ำ

1) แอคทีฟ (โลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ท) ก่อตัวเป็นฐานที่ละลายน้ำได้ (อัลคาไล) และไฮโดรเจน:

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

Ca+ 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

2) โลหะที่มีฤทธิ์ปานกลางจะถูกออกซิไดซ์ด้วยน้ำเมื่อถูกความร้อนเป็นออกไซด์:

สังกะสี + H 2 O – t° → ZnO + H 2

3) ไม่ใช้งาน (Au, Ag, Pt) - ไม่ตอบสนอง

IV. การแทนที่โลหะที่มีฤทธิ์น้อยกว่าด้วยโลหะที่มีฤทธิ์มากขึ้นจากสารละลายเกลือของพวกมัน:

Cu + HgCl 2 → Hg+ CuCl 2

เฟ+ CuSO 4 → Cu+ FeSO 4

ในอุตสาหกรรมมักใช้ โลหะบริสุทธิ์และส่วนผสมของพวกเขา - โลหะผสมซึ่งคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ของโลหะชนิดหนึ่งจะเสริมด้วยคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ของอีกโลหะหนึ่ง ดังนั้นทองแดงจึงมีความแข็งต่ำและไม่เหมาะกับการผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักร ในขณะที่โลหะผสมของทองแดงและสังกะสี ( ทองเหลือง) ค่อนข้างยากอยู่แล้วและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในวิศวกรรมเครื่องกล อลูมิเนียมมีความเหนียวสูงและมีน้ำหนักเบาเพียงพอ (ความหนาแน่นต่ำ) แต่อ่อนเกินไป จากนั้นจะมีการเตรียมโลหะผสมที่มีแมกนีเซียมทองแดงและแมงกานีส - duralumin (duralumin) ซึ่งโดยไม่สูญเสีย คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์อลูมิเนียมมีความแข็งสูงและเหมาะสำหรับการก่อสร้างเครื่องบิน โลหะผสมของเหล็กกับคาร์บอน (และสารเติมแต่งของโลหะอื่นๆ) เป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลาย เหล็กหล่อและ เหล็ก.

โลหะอิสระนั้น ผู้ฟื้นฟูอย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยาโลหะบางชนิดมีขนาดเล็กเนื่องจากถูกเคลือบไว้ ฟิล์มออกไซด์ของพื้นผิว, วี องศาที่แตกต่างกันทนทานต่อสารเคมีรีเอเจนต์ เช่น น้ำ สารละลายกรดและด่าง

ตัวอย่างเช่น ตะกั่วจะถูกปกคลุมด้วยฟิล์มออกไซด์เสมอ การเปลี่ยนผ่านเป็นสารละลายไม่เพียงแต่ต้องสัมผัสกับตัวทำปฏิกิริยา (เช่น กรดไนตริกเจือจาง) เท่านั้น แต่ยังต้องให้ความร้อนด้วย ฟิล์มออกไซด์บนอะลูมิเนียมป้องกันปฏิกิริยากับน้ำ แต่จะถูกทำลายโดยกรดและด่าง ฟิล์มออกไซด์หลวม (สนิม) ซึ่งเกิดขึ้นบนพื้นผิวเหล็กในอากาศชื้น ไม่รบกวนการเกิดออกซิเดชันของเหล็กอีก

ภายใต้อิทธิพล เข้มข้นกรดก่อตัวบนโลหะ ที่ยั่งยืนฟิล์มออกไซด์ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ทู่- ดังนั้นในความเข้มข้น กรดซัลฟิวริกโลหะเช่น Be, Bi, Co, Fe, Mg และ Nb ได้รับการทำให้บริสุทธิ์ (จากนั้นไม่ทำปฏิกิริยากับกรด) และในกรดไนตริกเข้มข้น - โลหะ A1, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb , ธ และ ยู

เมื่อทำปฏิกิริยากับสารออกซิไดซ์ในสารละลายที่เป็นกรด โลหะส่วนใหญ่จะเปลี่ยนเป็นแคตไอออน ซึ่งประจุจะถูกกำหนดโดยสถานะออกซิเดชันที่เสถียรขององค์ประกอบที่กำหนดในสารประกอบ (Na +, Ca 2+, A1 3+, Fe 2+ และ Fe 3 +)

ลดการทำงานของโลหะใน สารละลายที่เป็นกรดส่งผ่านชุดแรงดันไฟฟ้า โลหะส่วนใหญ่จะถูกถ่ายโอนไปยังสารละลายด้วยกรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟิวริกเจือจาง แต่ Cu, Ag และ Hg - เฉพาะกับซัลฟิวริก (เข้มข้น) และ กรดไนตริกและ Pt และ Au - "วอดก้าหลวง"

การกัดกร่อนของโลหะ

คุณสมบัติทางเคมีที่ไม่พึงประสงค์ของโลหะคือการทำลายล้าง (ออกซิเดชัน) เมื่อสัมผัสกับน้ำและภายใต้อิทธิพลของออกซิเจนที่ละลายในนั้น (การกัดกร่อนของออกซิเจน)ตัวอย่างเช่น การกัดกร่อนของผลิตภัณฑ์เหล็กในน้ำเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวาง ซึ่งเป็นผลมาจากการที่สนิมก่อตัวและผลิตภัณฑ์แตกเป็นผง

การกัดกร่อนของโลหะยังเกิดขึ้นในน้ำเนื่องจากมีก๊าซละลาย CO 2 และ SO 2 มีการสร้างสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและไอออนบวกของ H + จะถูกแทนที่ด้วยโลหะที่มีฤทธิ์ในรูปของไฮโดรเจน H 2 ( การกัดกร่อนของไฮโดรเจน).

สถานที่ที่โลหะสองชนิดที่ต่างกันสัมผัสกันอาจมีฤทธิ์กัดกร่อนเป็นพิเศษ ( การกัดกร่อนของหน้าสัมผัส)คู่กัลวานิกเกิดขึ้นระหว่างโลหะชนิดหนึ่ง เช่น Fe กับโลหะอีกชนิดหนึ่ง เช่น Sn หรือ Cu ที่วางอยู่ในน้ำ การไหลของอิเล็กตรอนเปลี่ยนจากโลหะที่มีปฏิกิริยามากกว่า ซึ่งอยู่ทางซ้ายในชุดแรงดันไฟฟ้า (Re) ไปยังโลหะที่มีปฏิกิริยาน้อยกว่า (Sn, Cu) และโลหะที่มีปฏิกิริยามากกว่าจะถูกทำลาย (สึกกร่อน)

ด้วยเหตุนี้พื้นผิวกระป๋องของกระป๋อง (เหล็กเคลือบดีบุก) จึงเกิดสนิมเมื่อเก็บไว้ในบรรยากาศชื้นและใช้งานอย่างไม่ระมัดระวัง (เหล็กจะยุบตัวอย่างรวดเร็วแม้จะมีรอยขีดข่วนเล็กน้อย ส่งผลให้เหล็กสัมผัสกับความชื้นได้) ในทางตรงกันข้าม พื้นผิวสังกะสีของถังเหล็กไม่เป็นสนิมเป็นเวลานาน เนื่องจากแม้ว่าจะมีรอยขีดข่วน แต่ก็ไม่ใช่เหล็กที่กัดกร่อน แต่เป็นสังกะสี (โลหะที่มีความว่องไวมากกว่าเหล็ก)

ความต้านทานการกัดกร่อนสำหรับโลหะที่กำหนดจะเพิ่มขึ้นเมื่อเคลือบด้วยโลหะที่มีฤทธิ์มากกว่าหรือเมื่อหลอมละลาย ดังนั้นการเคลือบเหล็กด้วยโครเมียมหรือการทำโลหะผสมของเหล็กและโครเมียมจึงช่วยลดการกัดกร่อนของเหล็กได้ เหล็กโครเมี่ยมและเหล็กกล้าที่มีโครเมียม ( สแตนเลส) มีความต้านทานการกัดกร่อนสูง

โลหะวิทยาไฟฟ้ากล่าวคือ การได้โลหะโดยการอิเล็กโทรลิซิสของโลหะหลอม (สำหรับโลหะที่มีฤทธิ์มากที่สุด) หรือสารละลายเกลือ

ไพโรเมทัลวิทยากล่าวคือการนำโลหะกลับมาจากแร่ที่ อุณหภูมิสูง(เช่น การได้รับเหล็กจากกระบวนการเตาถลุงเหล็ก)

วิทยาโลหะวิทยากล่าวคือ การแยกโลหะออกจากสารละลายเกลือด้วยโลหะที่มีฤทธิ์มากกว่า (เช่น การผลิตทองแดงจากสารละลาย CuSO 4 โดยการกระทำของสังกะสี เหล็ก หรืออะลูมิเนียม)

โลหะพื้นเมืองบางครั้งพบได้ในธรรมชาติ (ตัวอย่างทั่วไปคือ Ag, Au, Pt, Hg) แต่โลหะมักพบอยู่ในรูปของสารประกอบ ( แร่โลหะ- โดยความชุกใน เปลือกโลกโลหะมีความแตกต่าง: จากที่พบมากที่สุด - Al, Na, Ca, Fe, Mg, K, Ti) ไปจนถึงโลหะที่หายากที่สุด - Bi, In, Ag, Au, Pt, Re