วัตถุประสงค์:ทำความคุ้นเคยกับคุณสมบัติทางเคมีของโลหะในกิจกรรมต่างๆและสารประกอบ เพื่อศึกษาคุณสมบัติของโลหะที่มีคุณสมบัติแอมโฟเทอริก เปรียบเทียบปฏิกิริยารีดอกซ์โดยวิธีสมดุลอิเลคตรอน-อิออน

ส่วนทางทฤษฎี

คุณสมบัติทางกายภาพของโลหะ ภายใต้สภาวะปกติ โลหะทั้งหมด ยกเว้นปรอท เป็นของแข็งที่มีระดับความแข็งแตกต่างกันอย่างมาก โลหะซึ่งเป็นตัวนำประเภทแรกมีค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนสูง คุณสมบัติเหล่านี้เกี่ยวข้องกับโครงสร้างของตาข่ายคริสตัลในโหนดที่มีไอออนของโลหะซึ่งอิเล็กตรอนอิสระจะเคลื่อนที่ระหว่างกัน การถ่ายโอนไฟฟ้าและความร้อนเกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเหล่านี้

คุณสมบัติทางเคมีของโลหะ . โลหะทั้งหมดเป็นตัวรีดิวซ์ เช่น ในปฏิกิริยาเคมี พวกมันสูญเสียอิเล็กตรอนและกลายเป็นไอออนที่มีประจุบวก เป็นผลให้โลหะส่วนใหญ่ทำปฏิกิริยากับตัวออกซิไดซ์ทั่วไป เช่น ออกซิเจน เกิดเป็นออกไซด์ ซึ่งโดยส่วนใหญ่จะปกคลุมพื้นผิวโลหะในชั้นที่หนาแน่น

มก°+โอ 2 °=2มก +2 O- 2

Mg-2=มก +2

อ 2 +4 =2O -2

กิจกรรมการลดของโลหะในสารละลายขึ้นอยู่กับตำแหน่งของโลหะในชุดของแรงดันไฟฟ้าหรือค่าของศักย์อิเล็กโทรดของโลหะ (ตาราง) ยิ่งค่าของศักย์อิเล็กโทรดที่โลหะกำหนดมีค่าต่ำมากเท่าใด มันเป็นตัวรีดิวซ์ โลหะทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็น 3 กลุ่ม :

โลหะที่ใช้งานอยู่ – จากจุดเริ่มต้นของชุดความเค้น (เช่น จาก Li) ถึง Mg

โลหะกิจกรรมระดับกลาง มก. ถึง H;

โลหะที่ไม่ใช้งาน – จาก H ถึงจุดสิ้นสุดของอนุกรมแรงดัน (ถึง Au)

โลหะของกลุ่มที่ 1 ทำปฏิกิริยากับน้ำ (ซึ่งรวมถึงโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ทเป็นส่วนใหญ่) ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาคือไฮดรอกไซด์ของโลหะและไฮโดรเจนที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น:

2K°+2N 2 O=2KOH+N 2 อ

K°-=เค + | 2

2H + +2 = เอช 2 0 | 1

ปฏิสัมพันธ์ของโลหะกับกรด

กรดอ็อกซิกทั้งหมด (HCl ไฮโดรคลอริก, HBr ไฮโดรโบรมิก ฯลฯ) รวมถึงกรดที่มีออกซิเจนบางชนิด (กรดซัลฟิวริกเจือจาง H 2 SO 4, ฟอสฟอริก H 3 PO 4 , อะซิติก CH 3 COOH ฯลฯ) ทำปฏิกิริยากับโลหะ 1 และ 2 กลุ่มที่ยืนอยู่ในชุดของแรงดันไฟฟ้าจนถึงไฮโดรเจน ในกรณีนี้ เกลือที่สอดคล้องกันจะก่อตัวขึ้นและปล่อยไฮโดรเจนออกมา:

สังกะสี+ ชม 2 ดังนั้น 4 = ZnSO 4 + ชม 2

สังกะสี 0 -2 = สังกะสี 2+ | 1

2H + +2 = เอช 2 ° | หนึ่ง

กรดซัลฟิวริกเข้มข้นจะออกซิไดซ์โลหะของกลุ่มที่ 1, 2 และบางส่วนที่ 3 (รวมถึง Ag) ในขณะที่ถูกรีดิวซ์เป็น SO 2 - ก๊าซไม่มีสีที่มีกลิ่นฉุน, กำมะถันอิสระที่ตกตะกอนเป็นตะกอนสีขาวหรือไฮโดรเจนซัลไฟด์ H 2 S - ก๊าซที่มีกลิ่นเน่าของไข่ ยิ่งโลหะมีความว่องไวมาก กำมะถันก็จะยิ่งลดลง เช่น:

| 1

| 8

กรดไนตริกที่มีความเข้มข้นใดๆ จะออกซิไดซ์โลหะเกือบทั้งหมด ในขณะที่สร้างไนเตรตของโลหะที่เกี่ยวข้อง น้ำ และผลิตภัณฑ์รีดักชัน N + 5 (NO 2 เป็นก๊าซสีน้ำตาลที่มีกลิ่นฉุน NO เป็นก๊าซไม่มีสีที่มีกลิ่นฉุน N 2 O เป็นก๊าซที่มีกลิ่นยาเสพติด, N 2 - ก๊าซไม่มีกลิ่น, NH 4 NO 3 - สารละลายไม่มีสี) ยิ่งโลหะมีความว่องไวและกรดเจือจางมากเท่าใด ไนโตรเจนในกรดไนตริกก็จะยิ่งลดลงเท่านั้น

ทำปฏิกิริยากับด่าง แอมโฟเทอริก โลหะที่อยู่ในกลุ่ม 2 เป็นหลัก (Zn, Be, Al, Sn, Pb เป็นต้น) ปฏิกิริยาเกิดขึ้นจากการหลอมโลหะกับอัลคาไล:

ป+2 นาโอ= นา 2 พีบีโอ 2 +H 2

ป 0 -2 = ป 2+ | 1

2H + +2 = เอช 2 ° | หนึ่ง

หรือเมื่อมีปฏิกิริยากับสารละลายด่างเข้มข้น:

เป็น + 2NaOH + 2H 2 อ = นา 2 + ฮ 2

เป็น°-2= เป็น +2 | 1

โลหะแอมโฟเทอริกก่อให้เกิดแอมโฟเทอริกออกไซด์ และแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์ (ทำปฏิกิริยากับกรดและด่างเพื่อสร้างเกลือและน้ำ) ตัวอย่างเช่น:

หรือในรูปแบบไอออนิก:

หรือในรูปแบบไอออนิก:

ส่วนปฏิบัติ

ประสบการณ์หมายเลข 1ปฏิสัมพันธ์ของโลหะกับน้ำ .

นำโลหะอัลคาไลหรืออัลคาไลน์เอิร์ทชิ้นเล็ก ๆ (โซเดียม โพแทสเซียม ลิเธียม แคลเซียม) ที่เก็บอยู่ในขวดน้ำมันก๊าด เช็ดให้แห้งด้วยกระดาษกรอง และวางลงในถ้วยกระเบื้องเคลือบด้วยน้ำ ในตอนท้ายของการทดลอง เติมฟีนอฟทาลีนสองสามหยดและกำหนดตัวกลางของสารละลายที่ได้

เมื่อแมกนีเซียมทำปฏิกิริยากับน้ำ ให้อุ่นหลอดปฏิกิริยาบนตะเกียงแอลกอฮอล์สักระยะหนึ่ง

ประสบการณ์หมายเลข 2ปฏิกิริยาของโลหะกับกรดเจือจาง .

เทสารละลาย 2N ของกรดไฮโดรคลอริก ซัลฟิวริก และกรดไนตริก 20 - 25 หยดลงในหลอดทดลองสามหลอด หยดโลหะลงในหลอดทดลองแต่ละหลอดในรูปแบบของเส้นลวด ชิ้น หรือเศษไม้ สังเกตเหตุการณ์ที่เกิดขึ้น อุ่นหลอดทดลองที่ไม่มีสิ่งใดเกิดขึ้นในตะเกียงแอลกอฮอล์จนกว่าปฏิกิริยาจะเริ่มขึ้น ค่อยๆ ดมหลอดกรดไนตริกเพื่อตรวจสอบก๊าซที่พัฒนาขึ้น

ประสบการณ์หมายเลข 3ปฏิสัมพันธ์ของโลหะกับกรดเข้มข้น .

เทไนตริกเข้มข้นและกรดกำมะถันเข้มข้น 20 - 25 หยด (อย่างระมัดระวัง!) ลงในหลอดทดลองสองหลอด หยดโลหะลงไป สังเกตสิ่งที่เกิดขึ้น หากจำเป็น ให้อุ่นหลอดทดลองด้วยตะเกียงแอลกอฮอล์ก่อนเริ่มปฏิกิริยา ค่อยๆ ดมหลอดทดลองเพื่อตรวจสอบการปล่อยก๊าซ

ประสบการณ์หมายเลข 4ปฏิสัมพันธ์ของโลหะกับอัลคาไล .

เทสารละลายด่างเข้มข้น (KOH หรือ NaOH) 20 - 30 หยดลงในหลอดทดลอง เติมโลหะ อุ่นหลอดทดลองเล็กน้อย ดูสิ่งที่เกิดขึ้น

ประสบการณ์№5. ใบเสร็จ และคุณสมบัติ ไฮดรอกไซด์ของโลหะ

เทเกลือ 15-20 หยดของโลหะที่เกี่ยวข้องลงในหลอดทดลอง เติมด่างจนเกิดการตกตะกอน แบ่งตะกอนออกเป็นสองส่วน เทสารละลายกรดไฮโดรคลอริกลงในส่วนหนึ่ง และสารละลายด่างลงในอีกส่วนหนึ่ง ทำเครื่องหมายการสังเกต เขียนสมการในรูปแบบโมเลกุล ไอออนิกแบบเต็มและไอออนิกสั้น สรุปผลเกี่ยวกับธรรมชาติของไฮดรอกไซด์ที่เกิดขึ้น

การกำหนดรูปแบบงานและข้อสรุป

สำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์ ให้เขียนสมการของสมดุลอิเลคตรอน-อิออน เขียนปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนอิออนในรูปโมเลกุลและอิออน-โมเลกุล

ในบทสรุป ให้เขียนว่ากลุ่มกิจกรรมใด (1, 2 หรือ 3) โลหะที่คุณศึกษาอยู่และคุณสมบัติใด - พื้นฐานหรือแอมโฟเทอริก - การแสดงไฮดรอกไซด์ ปรับข้อสรุป

แล็บ #11

คุณสมบัติทางเคมีของโลหะ

ตามคุณสมบัติทางเคมี โลหะแบ่งออกเป็น:

1 ) คล่องแคล่ว (โลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ท, Mg, Al, Zn เป็นต้น)

2) โลหะกิจกรรมโดยเฉลี่ย (Fe, Cr, Mn, ฯลฯ );

3 ) ไม่ใช้งาน (ลูกบาศก์, Ag)

4) โลหะมีตระกูล – Au, Pt, Pd เป็นต้น

ในปฏิกิริยา - ตัวรีดิวซ์เท่านั้น อะตอมของโลหะสามารถบริจาคอิเล็กตรอนจากชั้นอิเล็กตรอนด้านนอก (และบางส่วนจากชั้นอิเล็กตรอนด้านนอกสุด) ได้อย่างง่ายดาย และเปลี่ยนเป็นไอออนบวก สถานะออกซิเดชันที่เป็นไปได้ ฉัน ต่ำกว่า 0,+1,+2,+3 สูงขึ้น +4,+5,+6,+7,+8

1. ปฏิสัมพันธ์กับอโลหะ

1. ด้วยไฮโดรเจน

โลหะหมู่ IA และ IIA ทำปฏิกิริยาเมื่อถูกความร้อน ยกเว้นเบริลเลียม ไฮไดรด์ของสารที่ไม่เสถียรเกิดขึ้นโลหะอื่น ๆ จะไม่ทำปฏิกิริยา

2K + H₂ = 2KH (โพแทสเซียมไฮไดรด์)

Ca + H₂ = CaH₂

2. ด้วยออกซิเจน

โลหะทั้งหมดทำปฏิกิริยายกเว้นทองคำและทองคำขาว ปฏิกิริยากับเงินจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูง แต่ซิลเวอร์(II) ออกไซด์จะไม่เกิดขึ้นจริง เนื่องจากมันไม่เสถียรทางความร้อน โลหะอัลคาไลภายใต้สภาวะปกติจะสร้างออกไซด์ เปอร์ออกไซด์ ซูเปอร์ออกไซด์ (ลิเธียม-ออกไซด์ โซเดียม-เปอร์ออกไซด์ โพแทสเซียม ซีเซียม รูบิเดียม-ซูเปอร์ออกไซด์

4Li + O2 = 2Li2O (ออกไซด์)

2Na + O2 = Na2O2 (เปอร์ออกไซด์)

K+O2=KO2 (ซุปเปอร์ออกไซด์)

โลหะที่เหลืออยู่ของกลุ่มย่อยหลักภายใต้สภาวะปกติจะสร้างออกไซด์ที่มีสถานะออกซิเดชันเท่ากับหมายเลขกลุ่ม2Сa + O2 = 2СaO

2Сa+O2=2СaO

โลหะของกลุ่มย่อยทุติยภูมิจะก่อตัวเป็นออกไซด์ภายใต้สภาวะปกติและเมื่อถูกความร้อน ออกไซด์ในระดับต่างๆ ของการเกิดออกซิเดชัน และสเกลเหล็กของเหล็ก Fe3O4 (Fe⁺²O∙Fe2⁺³O3)

3เฟ + 2O2 = Fe3O4

4Cu + O₂ = 2Cu₂⁺¹O (สีแดง) 2Cu + O₂ = 2Cu⁺²O (สีดำ);

2Zn + O₂ = ZnO 4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

3. ด้วยฮาโลเจน

เฮไลด์ (ฟลูออไรด์, คลอไรด์, โบรไมด์, ไอโอไดด์) อัลคาไลน์ภายใต้สภาวะปกติด้วย F, Cl, Br ignite:

2Na + Cl2 = 2NaCl (คลอไรด์)

ดินอัลคาไลน์และอลูมิเนียมทำปฏิกิริยาภายใต้สภาวะปกติ:

จากa+Cl2=จากaCl2

2Al+3Cl2 = 2AlCl3

โลหะของกลุ่มย่อยทุติยภูมิที่อุณหภูมิสูง

Cu + Cl₂ = Cu⁺²Cl₂ Zn + Cl₂ = ZnCl₂

2Fe + ЗС12 = 2Fe⁺³Cl3 เหล็กคลอไรด์ (+3) 2Cr + 3Br2 = 2Cr⁺³Br3

2Cu + I₂ = 2Cu⁺¹I(ไม่มีคอปเปอร์ไอโอไดด์ (+2)!)

4. ปฏิสัมพันธ์กับกำมะถัน

เมื่อถูกความร้อนแม้กับโลหะอัลคาไลที่มีปรอทภายใต้สภาวะปกติ โลหะทั้งหมดทำปฏิกิริยายกเว้นทองคำและทองคำขาว

กับสีเทา – ซัลไฟด์: 2K + S = K2S 2Li+S = Li2S (ซัลไฟด์)

จากก+ส=จากเช่น(ซัลไฟด์) 2Al+3S = Al2S3 Cu + S = Cu⁺²S (สีดำ)

Zn + S = ZnS 2Cr + 3S = Cr2⁺³S3 Fe + S = Fe⁺²S

5. ปฏิกิริยากับฟอสฟอรัสและไนโตรเจน

การรั่วไหลเมื่อได้รับความร้อน (ยกเว้น: ลิเธียมกับไนโตรเจนภายใต้สภาวะปกติ) :

มีฟอสฟอรัส - ฟอสไฟด์: 3แคลิฟอร์เนีย + 2 พี=Ca3พี2,

ด้วยไนโตรเจน - ไนไตรด์ 6Li + N2 = 3Li2N (ลิเธียมไนไตรด์) (n.o.) 3Mg + N2 = Mg3N2 (แมกนีเซียมไนไตรด์) 2Al + N2 = 2A1N 2Cr + N2 = 2CrN 3Fe + N2 = Fe₃⁺²N₂¯³

6. การโต้ตอบกับคาร์บอนและซิลิกอน

ไหลเมื่อได้รับความร้อน:

คาร์ไบด์ประกอบด้วยคาร์บอน เฉพาะโลหะที่มีปฏิกิริยามากที่สุดเท่านั้นที่ทำปฏิกิริยากับคาร์บอน จากโลหะอัลคาไล คาร์ไบด์จะสร้างลิเธียมและโซเดียม โพแทสเซียม รูบิเดียม ซีเซียมจะไม่ทำปฏิกิริยากับคาร์บอน:

2Li + 2C = Li2C2, Ca + 2C = CaC2

โลหะ - องค์ประกอบ d ก่อตัวเป็นสารประกอบขององค์ประกอบที่ไม่มีปริมาณสารสัมพันธ์ เช่น สารละลายของแข็งที่มีคาร์บอน: WC, ZnC, TiC - ถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้เหล็กกล้าที่แข็งยิ่งยวด

ด้วยซิลิกอน - ซิลิไซด์: 4Cs + Si = Cs4Si

7. ปฏิสัมพันธ์ของโลหะกับน้ำ:

โลหะที่ไปถึงไฮโดรเจนในชุดแรงดันไฟฟ้าเคมีไฟฟ้าทำปฏิกิริยากับน้ำ โลหะอัลคาไล และอัลคาไลน์เอิร์ธทำปฏิกิริยากับน้ำโดยไม่ให้ความร้อน ก่อตัวเป็น ไฮดรอกไซด์ที่ละลายน้ำได้ (ด่าง) และไฮโดรเจน อะลูมิเนียม (หลังจากการทำลายฟิล์มออกไซด์ - การควบรวมกิจการ) แมกนีเซียม เมื่อ ให้ความร้อน ก่อตัวเป็นเบสที่ไม่ละลายน้ำและไฮโดรเจน

2Na + 2HOH = 2NaOH + H2
จากa + 2HOH = Ca(OH)2 + H2

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + ZH2

โลหะที่เหลือทำปฏิกิริยากับน้ำในสถานะร้อนเท่านั้น ก่อตัวเป็นออกไซด์ (เหล็ก - เกล็ดเหล็ก)

Zn + H2O = ZnO + H2 3Fe + 4HOH = Fe3O4 + 4H2 2Cr + 3H₂O = Cr₂O₃ + 3H₂

8 ด้วยออกซิเจนและน้ำ

ในอากาศ เหล็กและโครเมียมออกซิไดซ์ได้ง่ายเมื่อมีความชื้น (เป็นสนิม)

4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3

4Cr + 3O2 + 6H2O = 4Cr(OH)3

9. ปฏิสัมพันธ์ของโลหะกับออกไซด์

โลหะ (Al, Mg, Ca) ที่อุณหภูมิสูงจะลดอโลหะหรือโลหะที่มีฤทธิ์น้อยออกจากออกไซด์ของพวกมัน → โลหะและออกไซด์ที่ไม่ใช่โลหะหรือที่มีฤทธิ์ต่ำ (แคลเซียมเทอร์มี, แมกนีเซียมเทอร์มี, อะลูมิโนเทอร์มี)

2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3 3Са + Cr₂O₃ = 3СаО + 2Cr (800 °C) 8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe (เทอร์ไมต์) 2Mg + CO2 = 2MgO + С Mg + N2O = MgO + N2 Zn + CO2 = ZnO + CO 2Cu + 2NO = 2CuO + N2 3Zn + SO2 = ZnS + 2ZnO

10. ด้วยออกไซด์

โลหะเหล็กและโครเมียมทำปฏิกิริยากับออกไซด์ ทำให้ระดับการเกิดออกซิเดชันลดลง

Cr + Cr2⁺³O3 = 3Cr⁺²O Fe+ Fe2⁺³O3 = 3Fe⁺²O

11. ปฏิสัมพันธ์ของโลหะกับอัลคาไล

เฉพาะโลหะเหล่านั้นที่ทำปฏิกิริยากับด่าง ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ซึ่งมีคุณสมบัติแอมโฟเทอริก ((Zn, Al, Cr (III), Fe (III) ฯลฯ MELT → เกลือโลหะ + ไฮโดรเจน

2NaOH + Zn → Na2ZnO2 + H2 (โซเดียมซิเนต)

2Al + 2(NaOH H2O) = 2NaAlO2 + 3H2
สารละลาย → เกลือโลหะเชิงซ้อน + ไฮโดรเจน

2NaOH + Zn0 + 2H2O = Na2 + H2 (โซเดียมเตตระไฮดรอกโซซินเคต) 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2

12. อันตรกิริยากับกรด (ยกเว้น HNO3 และ H2SO4 (สรุป)

โลหะที่อยู่ในชุดไฟฟ้าเคมีของแรงดันไฟฟ้าของโลหะทางด้านซ้ายของไฮโดรเจนจะแทนที่ด้วยกรดเจือจาง → เกลือและไฮโดรเจน

จดจำ! กรดไนตริกจะไม่ปล่อยไฮโดรเจนเมื่อมีปฏิกิริยากับโลหะ

Mg + 2HC1 = MgCl2 + H2
Al + 2HC1 = Al⁺³Cl₃ + H2

13. ปฏิกิริยากับเกลือ

โลหะที่ใช้งานจะแทนที่โลหะที่ใช้งานน้อยกว่าจากเกลือ การกู้คืนจากการแก้ปัญหา:

CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu

FeSO4 + Cu =ปฏิกิริยาไม่

Mg + CuCl2(pp) = MgCl2 +จากยู

การกู้คืนโลหะจากการละลายของเกลือ

3Na+ AlCl₃ = 3NaCl + Al

TiCl2 + 2Mg = MgCl2 + Ti

โลหะกลุ่ม B ทำปฏิกิริยากับเกลือ ทำให้สถานะออกซิเดชันลดลง

2Fe⁺³Cl3 + Fe = 3Fe⁺²Cl2

การบรรยาย 11. คุณสมบัติทางเคมีของโลหะ

ปฏิสัมพันธ์ของโลหะกับตัวออกซิไดซ์อย่างง่าย อัตราส่วนของโลหะต่อน้ำ สารละลายกรด ด่าง และเกลือในน้ำ บทบาทของฟิล์มออกไซด์และผลิตภัณฑ์ออกซิเดชั่น ปฏิกิริยาของโลหะกับกรดไนตริกและกรดซัลฟิวริกเข้มข้น

โลหะประกอบด้วยธาตุ s-, d-, f รวมทั้งธาตุ p ที่อยู่ส่วนล่างของตารางธาตุจากเส้นทแยงมุมที่ลากจากโบรอนถึงแอสทาทีน ในสารอย่างง่ายขององค์ประกอบเหล่านี้ จะเกิดพันธะโลหะขึ้น อะตอมของโลหะมีอิเล็กตรอนไม่กี่ตัวในเปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอก คือจำนวน 1, 2 หรือ 3 ตัว โลหะแสดงคุณสมบัติทางไฟฟ้าบวกและมีอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่ำ น้อยกว่า 2 ตัว

โลหะมีคุณสมบัติเฉพาะ สิ่งเหล่านี้เป็นของแข็ง หนักกว่าน้ำ มีเงาเหมือนโลหะ โลหะมีค่าการนำความร้อนและไฟฟ้าสูง พวกมันมีลักษณะโดยการปล่อยอิเล็กตรอนภายใต้อิทธิพลของอิทธิพลภายนอกต่างๆ: การฉายรังสีด้วยแสง, ระหว่างการให้ความร้อน, ระหว่างการแตก (การปล่อย exoelectronic)

คุณสมบัติหลักของโลหะคือความสามารถในการบริจาคอิเล็กตรอนให้กับอะตอมและไอออนของสารอื่นๆ โลหะเป็นตัวรีดิวซ์ในกรณีส่วนใหญ่ และนี่คือคุณสมบัติทางเคมีที่เป็นลักษณะเฉพาะของพวกมัน พิจารณาอัตราส่วนของโลหะต่อสารออกซิไดซ์ทั่วไป ซึ่งรวมถึงสารธรรมดา - อโลหะ น้ำ กรด ตารางที่ 1 ให้ข้อมูลเกี่ยวกับอัตราส่วนของโลหะต่อสารออกซิไดซ์อย่างง่าย

ตารางที่ 1

อัตราส่วนของโลหะต่อสารออกซิไดซ์อย่างง่าย

โลหะทุกชนิดทำปฏิกิริยากับฟลูออรีน ข้อยกเว้นคืออลูมิเนียม เหล็ก นิกเกิล ทองแดง สังกะสีในกรณีที่ไม่มีความชื้น องค์ประกอบเหล่านี้เมื่อทำปฏิกิริยากับฟลูออรีน เริ่มแรกจะสร้างฟิล์มฟลูออไรด์ที่ปกป้องโลหะจากปฏิกิริยาต่อไป

ภายใต้เงื่อนไขและเหตุผลเดียวกัน เหล็กจะถูกทำให้เป็นเนื้อเดียวกันโดยทำปฏิกิริยากับคลอรีน เมื่อเทียบกับออกซิเจน ไม่ใช่ทั้งหมด แต่มีเพียงโลหะจำนวนหนึ่งเท่านั้นที่สร้างฟิล์มป้องกันออกไซด์ที่หนาแน่น เมื่อเปลี่ยนจากฟลูออรีนไปเป็นไนโตรเจน (ตารางที่ 1) กิจกรรมออกซิไดซ์จะลดลง ดังนั้นโลหะจำนวนมากจึงไม่ถูกออกซิไดซ์ ตัวอย่างเช่น เฉพาะโลหะลิเธียมและโลหะอัลคาไลน์เอิร์ทเท่านั้นที่ทำปฏิกิริยากับไนโตรเจน

อัตราส่วนของโลหะต่อน้ำและสารละลายในน้ำของตัวออกซิไดซ์

ในสารละลายที่เป็นน้ำ ฤทธิ์รีดิวซ์ของโลหะมีลักษณะเฉพาะด้วยค่าศักย์ไฟฟ้ารีดอกซ์มาตรฐาน จากช่วงทั้งหมดของศักย์รีดอกซ์มาตรฐาน ชุดของแรงดันไฟฟ้าโลหะจะแตกต่างกัน ซึ่งแสดงไว้ในตารางที่ 2

ตารางที่ 2

โลหะความเค้นแถว

สารออกซิไดเซอร์	สมการกระบวนการอิเล็กโทรด	ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐาน φ 0, V	ตัวรีดิวซ์	กิจกรรมตามเงื่อนไขของตัวรีดิวซ์
ลี่+	Li + + e - = ลิ	-3,045	หลี่	คล่องแคล่ว
Rb+	Rb + + e - = Rb	-2,925	บาท	คล่องแคล่ว
เค+	K + + e - = K	-2,925	เค	คล่องแคล่ว
ซีเอส +	Cs + + e - = Cs	-2,923	ค	คล่องแคล่ว
Ca2+	แคลิฟอร์เนีย 2+ + 2e - = แคลิฟอร์เนีย	-2,866	แคลิฟอร์เนีย	คล่องแคล่ว
นา+	นา + + อี - = นา	-2,714	นา	คล่องแคล่ว
เอ็มจีทู+	มก 2+ +2 อี - \u003d มก	-2,363	มก	คล่องแคล่ว
อัล3+	อัล 3+ + 3e - = อัล	-1,662	อัล	คล่องแคล่ว
ที2+	ทิ 2+ + 2e - = ทิ	-1,628	Ti	พุธ กิจกรรม
Mn2+	Mn 2+ + 2e - = Mn	-1,180	ล้าน	พุธ กิจกรรม
Cr2+	Cr 2+ + 2e - = Cr	-0,913	Cr	พุธ กิจกรรม
เอชทูโอ	2H 2 O+ 2e - \u003d H 2 + 2OH -	-0,826	ชั่วโมง 2 , pH=14	พุธ กิจกรรม
สังกะสี2+	สังกะสี 2+ + 2e - = สังกะสี	-0,763	สังกะสี	พุธ กิจกรรม
Cr3+	Cr 3+ +3e - = Cr	-0,744	Cr	พุธ กิจกรรม
เฟ2+	เฟ 2+ + อี - \u003d เฟ	-0,440	เฟ	พุธ กิจกรรม
เอชทูโอ	2H 2 O + e - \u003d H 2 + 2OH -	-0,413	ชั่วโมง 2 , pH=7	พุธ กิจกรรม
ซีดี2+	ซีดี 2+ + 2e - = ซีดี	-0,403	ซีดี	พุธ กิจกรรม
โคทู+	ร่วม 2+ +2 จ - \u003d ร่วม	-0,227	ร่วม	พุธ กิจกรรม
Ni2+	พรรณี 2+ + 2e - = พรรณี	-0,225	พรรณี	พุธ กิจกรรม
sn2+	Sn 2+ + 2e - = Sn	-0,136	ส	พุธ กิจกรรม
พีบี 2+	Pb 2+ + 2e - = Pb	-0,126	ป	พุธ กิจกรรม
Fe3+	เฟ 3+ + 3e - \u003d เฟ	-0,036	เฟ	พุธ กิจกรรม
H+	2H + + 2e - =H 2		ชั่วโมง 2 , pH=0	พุธ กิจกรรม
บี3+	ไบ 3+ + 3e - = ไบ	0,215	ไบ	ใช้งานน้อย
คิวทู+	ลูกบาศ์ก 2+ + 2e - = ลูกบาศ์ก	0,337	ลูกบาศ์ก	ใช้งานน้อย
ลูกบาศ์ก+	ลูกบาศ์ก + + อี - = ลูกบาศ์ก	0,521	ลูกบาศ์ก	ใช้งานน้อย
เอชจี 2 2+	ปรอท 2 2+ + 2e - = ปรอท	0,788	เอชจี 2	ใช้งานน้อย
Ag +	Ag + + e - = Ag	0,799	ก	ใช้งานน้อย
เอชจี2+	ปรอท 2+ + 2e - \u003d ปรอท	0,854	ฮก	ใช้งานน้อย
พอยต์ 2+	พอยต์ 2+ + 2e - = พอยต์	1,2	พ	ใช้งานน้อย
อ3+	ออสเตรเลีย 3+ + 3e - = ออสเตรเลีย	1,498	อ	ใช้งานน้อย
อู +	Au++e-=Au	1,691	อ	ใช้งานน้อย

ในชุดของแรงดันไฟฟ้านี้ยังได้รับค่าของศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดไฮโดรเจนในสื่อที่เป็นกรด (рН=0), เป็นกลาง (рН=7), อัลคาไลน์ (рН=14) ตำแหน่งของโลหะเฉพาะในชุดของแรงดันไฟฟ้าแสดงถึงความสามารถในการรีดอกซ์อันตรกิริยาในสารละลายที่เป็นน้ำภายใต้สภาวะมาตรฐาน ไอออนของโลหะเป็นตัวออกซิไดซ์และโลหะเป็นตัวรีดิวซ์ ยิ่งโลหะอยู่ในอนุกรมของแรงดันไฟฟ้ามากเท่าไร ตัวออกซิไดซ์ในสารละลายที่เป็นน้ำก็จะยิ่งมีไอออนมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งโลหะอยู่ใกล้จุดเริ่มต้นของแถวมากเท่าใด ตัวรีดิวซ์ก็ยิ่งแข็งแกร่งเท่านั้น

โลหะสามารถแทนที่กันได้จากสารละลายเกลือ ทิศทางของปฏิกิริยาถูกกำหนดโดยตำแหน่งร่วมกันในชุดของแรงดันไฟฟ้า ควรระลึกไว้เสมอว่าโลหะแอคทีฟจะแทนที่ไฮโดรเจนไม่เพียงแต่จากน้ำเท่านั้น แต่ยังมาจากสารละลายที่เป็นน้ำด้วย ดังนั้นการแทนที่กันของโลหะจากสารละลายของเกลือจึงเกิดขึ้นเฉพาะในกรณีของโลหะที่อยู่ในชุดของแรงดันไฟฟ้าหลังจากแมกนีเซียม

โลหะทั้งหมดแบ่งออกเป็นสามกลุ่มตามเงื่อนไขซึ่งแสดงในตารางต่อไปนี้

ตารางที่ 3

การแบ่งโลหะแบบมีเงื่อนไข

ปฏิสัมพันธ์กับน้ำตัวออกซิไดซ์ในน้ำคือไฮโดรเจนไอออน ดังนั้น เฉพาะโลหะเหล่านั้นเท่านั้นที่สามารถถูกออกซิไดซ์ได้ด้วยน้ำ ซึ่งศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานต่ำกว่าศักย์ของไฮโดรเจนไอออนในน้ำ ขึ้นอยู่กับค่า pH ของตัวกลางและเป็น

φ \u003d -0.059 ค่า pH

ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง (рН=7) φ = -0.41 V. ธรรมชาติของปฏิกิริยาของโลหะกับน้ำแสดงไว้ในตารางที่ 4

โลหะจากจุดเริ่มต้นของซีรีส์ มีศักยภาพเป็นลบมากกว่า -0.41 V แทนที่ไฮโดรเจนจากน้ำ แต่แมกนีเซียมจะแทนที่ไฮโดรเจนจากน้ำร้อนเท่านั้น โดยปกติแล้ว โลหะที่อยู่ระหว่างแมกนีเซียมและตะกั่วจะไม่แทนที่ไฮโดรเจนจากน้ำ ฟิล์มออกไซด์เกิดขึ้นบนพื้นผิวของโลหะเหล่านี้ซึ่งมีผลในการป้องกัน

ตารางที่ 4

ปฏิสัมพันธ์ของโลหะกับน้ำในตัวกลางที่เป็นกลาง

ปฏิสัมพันธ์ของโลหะกับกรดไฮโดรคลอริก

ตัวออกซิไดซ์ในกรดไฮโดรคลอริกคือไฮโดรเจนไอออน ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของไฮโดรเจนไอออนเป็นศูนย์ ดังนั้นโลหะที่มีฤทธิ์และโลหะที่มีฤทธิ์ปานกลางต้องทำปฏิกิริยากับกรด ตะกั่วเท่านั้นที่แสดงถึงความเฉยเมย

ตารางที่ 5

ปฏิสัมพันธ์ของโลหะกับกรดไฮโดรคลอริก

ทองแดงสามารถละลายได้ในกรดไฮโดรคลอริกที่มีความเข้มข้นสูงแม้ว่าจะเป็นโลหะที่มีความเข้มข้นต่ำก็ตาม

ปฏิสัมพันธ์ของโลหะกับกรดซัลฟิวริกนั้นแตกต่างกันและขึ้นอยู่กับความเข้มข้น

ปฏิกิริยาของโลหะกับกรดซัลฟิวริกเจือจางการทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกเจือจางนั้นดำเนินการในลักษณะเดียวกับกรดไฮโดรคลอริก

ตารางที่ 6

ปฏิกิริยาของโลหะกับกรดซัลฟิวริกเจือจาง

กรดซัลฟิวริกเจือจางจะออกซิไดซ์ด้วยไฮโดรเจนไอออน มันทำปฏิกิริยากับโลหะเหล่านั้นซึ่งศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่าไฮโดรเจน ตะกั่วไม่ละลายในกรดซัลฟิวริกที่ความเข้มข้นต่ำกว่า 80% เนื่องจากเกลือ PbSO 4 ที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาของตะกั่วกับกรดซัลฟิวริกนั้นไม่ละลายน้ำและสร้างฟิล์มป้องกันบนพื้นผิวโลหะ

ปฏิสัมพันธ์ของโลหะกับกรดซัลฟิวริกเข้มข้น

ในกรดซัลฟิวริกเข้มข้น ซัลเฟอร์ในสถานะออกซิเดชัน +6 จะทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ เป็นส่วนหนึ่งของซัลเฟตไอออน SO 4 2- ดังนั้น กรดเข้มข้นจะออกซิไดซ์โลหะทั้งหมดซึ่งศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานน้อยกว่าของตัวออกซิไดซ์ ค่าศักย์ไฟฟ้าสูงสุดของอิเล็กโทรดในกระบวนการอิเล็กโทรดที่เกี่ยวข้องกับซัลเฟตไอออนในฐานะตัวออกซิไดซ์คือ 0.36 V ด้วยเหตุนี้ โลหะที่มีความว่องไวต่ำบางชนิดจะทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกเข้มข้นด้วย

สำหรับโลหะที่มีกิจกรรมปานกลาง (Al, Fe) กระบวนการทู่เกิดขึ้นเนื่องจากการก่อตัวของฟิล์มออกไซด์ที่หนาแน่น ดีบุกถูกออกซิไดซ์เป็นสถานะ tetravalent ด้วยการก่อตัวของดีบุก (IV) ซัลเฟต:

Sn + 4 H 2 SO 4 (รวม) \u003d Sn (SO 4) 2 + 2SO 2 + 2H 2 O.

ตารางที่ 7

ปฏิสัมพันธ์ของโลหะกับกรดซัลฟิวริกเข้มข้น

ตะกั่วออกซิไดซ์ไปสู่สถานะไดวาเลนต์ด้วยการก่อตัวของตะกั่วไฮโดรซัลเฟตที่ละลายน้ำได้ ปรอทละลายในกรดซัลฟิวริกเข้มข้นที่ร้อนเพื่อสร้างปรอท (I) และปรอท (II) ซัลเฟต แม้แต่เงินก็ละลายในกรดซัลฟิวริกเข้มข้นที่เดือด

ควรระลึกไว้เสมอว่ายิ่งโลหะมีการใช้งานมากเท่าใด ระดับการลดลงของกรดซัลฟิวริกก็จะยิ่งลึกมากขึ้นเท่านั้น ด้วยโลหะที่มีฤทธิ์ กรดจะถูกรีดิวซ์เป็นไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นส่วนใหญ่ แม้ว่าจะมีผลิตภัณฑ์อื่นๆ อยู่ด้วยก็ตาม ตัวอย่างเช่น

Zn + 2H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;

3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S↓ + 4H 2 O;

4Zn + 5H 2 SO 4 \u003d 4ZnSO 4 \u003d 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

ปฏิสัมพันธ์ของโลหะกับกรดไนตริกเจือจาง

ในกรดไนตริก ไนโตรเจนในสถานะออกซิเดชัน +5 จะทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ ค่าสูงสุดของศักย์ไฟฟ้าสำหรับไนเตรตไอออนของกรดเจือจางในฐานะตัวออกซิไดซ์คือ 0.96 V เนื่องจากมีค่ามากเช่นนี้ กรดไนตริกจึงเป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงกว่ากรดซัลฟิวริก สิ่งนี้เห็นได้จากการที่กรดไนตริกออกซิไดซ์เงิน กรดจะยิ่งลดลง ยิ่งโลหะมีความว่องไวมากขึ้น และกรดยิ่งเจือจางมากขึ้น

ตารางที่ 8

ปฏิกิริยาของโลหะกับกรดไนตริกเจือจาง

ปฏิสัมพันธ์ของโลหะกับกรดไนตริกเข้มข้น

กรดไนตริกเข้มข้นมักจะถูกรีดิวซ์เป็นไนโตรเจนไดออกไซด์ ปฏิสัมพันธ์ของกรดไนตริกเข้มข้นกับโลหะแสดงไว้ในตารางที่ 9

เมื่อใช้กรดเมื่อขาดและไม่มีการกวน โลหะที่มีฤทธิ์จะลดกรดเป็นไนโตรเจน และโลหะที่มีฤทธิ์ปานกลางเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์

ตารางที่ 9

ปฏิสัมพันธ์ของกรดไนตริกเข้มข้นกับโลหะ

ปฏิสัมพันธ์ของโลหะกับสารละลายอัลคาไล

โลหะไม่สามารถออกซิไดซ์ได้ด้วยด่าง นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าโลหะอัลคาไลเป็นตัวรีดิวซ์ที่แรง ดังนั้น ไอออนของพวกมันจึงเป็นตัวออกซิไดซ์ที่อ่อนแอที่สุด และไม่แสดงคุณสมบัติในการออกซิไดซ์ในสารละลายที่เป็นน้ำ อย่างไรก็ตามในที่ที่มีด่างมีผลในการออกซิไดซ์ของน้ำในระดับที่มากกว่าในกรณีที่ไม่มี ด้วยเหตุนี้ ในสารละลายอัลคาไลน์ โลหะจะถูกออกซิไดซ์ด้วยน้ำเพื่อสร้างไฮดรอกไซด์และไฮโดรเจน ถ้าออกไซด์และไฮดรอกไซด์เป็นสารประกอบแอมโฟเทอริก สารประกอบเหล่านั้นจะละลายในสารละลายอัลคาไลน์ เป็นผลให้โลหะที่แฝงอยู่ในน้ำบริสุทธิ์จะทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับสารละลายอัลคาไล

ตารางที่ 10

ปฏิสัมพันธ์ของโลหะกับสารละลายอัลคาไล

กระบวนการละลายถูกนำเสนอในรูปแบบของสองขั้นตอน: ปฏิกิริยาออกซิเดชันของโลหะด้วยน้ำและการละลายของไฮดรอกไซด์:

Zn + 2HOH \u003d Zn (OH) 2 ↓ + H 2;

Zn (OH) 2 ↓ + 2NaOH \u003d นา 2.

โครงสร้างของอะตอมของโลหะไม่เพียงกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพที่เป็นลักษณะเฉพาะของสารอย่างง่าย - โลหะเท่านั้น แต่ยังรวมถึงคุณสมบัติทางเคมีทั่วไปด้วย

ด้วยความหลากหลาย ปฏิกิริยาทางเคมีทั้งหมดของโลหะจะเป็นรีดอกซ์และมีเพียงสองประเภทเท่านั้น: สารประกอบและการแทนที่ โลหะสามารถให้อิเล็กตรอนในระหว่างปฏิกิริยาเคมี ซึ่งก็คือเป็นตัวรีดิวซ์ เพื่อแสดงสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวกในสารประกอบที่เกิดขึ้นเท่านั้น

โดยทั่วไปสามารถแสดงโดยโครงร่าง:
ฉัน 0 - เน → ฉัน + n,
โดยที่ Me - โลหะ - สารธรรมดาและ Me 0 + n - องค์ประกอบทางเคมีของโลหะในสารประกอบ

โลหะสามารถบริจาคเวเลนต์อิเล็กตรอนให้กับอะตอมที่ไม่ใช่โลหะ ไฮโดรเจนไอออน ไอออนของโลหะอื่นๆ ได้ ดังนั้นจะทำปฏิกิริยากับอโลหะ เช่น สารธรรมดา น้ำ กรด เกลือ อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการรีดิวซ์ของโลหะนั้นแตกต่างกัน องค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาของโลหะกับสารต่าง ๆ ยังขึ้นอยู่กับความสามารถในการออกซิไดซ์ของสารและสภาวะที่ปฏิกิริยาดำเนินต่อไป

ที่อุณหภูมิสูง โลหะส่วนใหญ่เผาไหม้ในออกซิเจน:

2Mg + O 2 \u003d 2MgO

เฉพาะทองคำ เงิน แพลทินัม และโลหะอื่นๆ บางชนิดเท่านั้นที่ไม่เกิดปฏิกิริยาออกซิไดซ์ภายใต้สภาวะเหล่านี้

โลหะหลายชนิดทำปฏิกิริยากับฮาโลเจนโดยไม่ต้องให้ความร้อน ตัวอย่างเช่น ผงอะลูมิเนียม เมื่อผสมกับโบรมีน จะติดไฟ:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

เมื่อโลหะทำปฏิกิริยากับน้ำ บางครั้งจะเกิดไฮดรอกไซด์ โลหะอัลคาไล เช่นเดียวกับแคลเซียม สตรอนเทียม แบเรียม มีปฏิสัมพันธ์กับน้ำอย่างมากภายใต้สภาวะปกติ รูปแบบทั่วไปของปฏิกิริยานี้มีลักษณะดังนี้:

ฉัน + HOH → ฉัน(OH) n + H 2

โลหะอื่นๆ ทำปฏิกิริยากับน้ำเมื่อถูกความร้อน เช่น แมกนีเซียมเมื่อเดือด เหล็กในไอน้ำเมื่อเดือดเป็นสีแดง ในกรณีเหล่านี้จะได้รับออกไซด์ของโลหะ

หากโลหะทำปฏิกิริยากับกรด แสดงว่าโลหะนั้นเป็นส่วนหนึ่งของเกลือที่เกิดขึ้น เมื่อโลหะทำปฏิกิริยากับสารละลายกรด มันจะถูกออกซิไดซ์โดยไฮโดรเจนไอออนที่อยู่ในสารละลายนั้น สมการไอออนิกแบบย่อในรูปแบบทั่วไปเขียนได้ดังนี้

ฉัน + nH + → ฉัน n + + H 2

แอนไอออนของกรดที่ประกอบด้วยออกซิเจน เช่น กรดซัลฟิวริกเข้มข้นและกรดไนตริก มีคุณสมบัติในการออกซิไดซ์ที่แรงกว่าไฮโดรเจนไอออน ดังนั้นโลหะที่ไม่สามารถออกซิไดซ์ได้ด้วยไฮโดรเจนไอออน เช่น ทองแดงและเงิน จะทำปฏิกิริยากับกรดเหล่านี้

เมื่อโลหะทำปฏิกิริยากับเกลือ จะเกิดปฏิกิริยาการแทนที่: อิเล็กตรอนจากอะตอมของสารแทนที่ - โลหะที่ว่องไวกว่าจะผ่านไปยังไอออนของสารแทนที่ - โลหะที่ออกฤทธิ์น้อยกว่า จากนั้นเครือข่ายจะแทนที่โลหะด้วยโลหะในเกลือ ปฏิกิริยาเหล่านี้ไม่สามารถย้อนกลับได้: ถ้าโลหะ A แทนที่โลหะ B ออกจากสารละลายเกลือ ดังนั้นโลหะ B จะไม่แทนที่โลหะ A ออกจากสารละลายเกลือ

ในลำดับกิจกรรมทางเคมีจากมากไปน้อยซึ่งปรากฏในปฏิกิริยาของการเคลื่อนที่ของโลหะจากกันและกันจากสารละลายที่เป็นน้ำของเกลือโลหะนั้นอยู่ในชุดแรงดันไฟฟ้า (กิจกรรม) ของโลหะไฟฟ้าเคมี:

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 → พอยต์ → ออสเตรเลีย

โลหะที่อยู่ทางซ้ายของแถวนี้มีความว่องไวมากกว่าและสามารถแทนที่โลหะที่ตามมาจากสารละลายเกลือได้

ไฮโดรเจนรวมอยู่ในชุดไฟฟ้าเคมีของแรงดันไฟฟ้าของโลหะ เนื่องจากเป็นอโลหะชนิดเดียวที่มีคุณสมบัติร่วมกันกับโลหะ เพื่อสร้างไอออนที่มีประจุบวก ดังนั้น ไฮโดรเจนจึงแทนที่โลหะบางชนิดในเกลือของพวกมัน และสามารถแทนที่ด้วยโลหะหลายชนิดในกรดได้ ตัวอย่างเช่น

Zn + 2 HCl \u003d ZnCl 2 + H 2 + Q

โลหะที่อยู่ในชุดเคมีไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงถึงไฮโดรเจนจะแทนที่ด้วยสารละลายของกรดหลายชนิด (ไฮโดรคลอริก กำมะถัน ฯลฯ) และสิ่งที่ตามมาทั้งหมด ตัวอย่างเช่น ห้ามแทนที่ทองแดง

blog.site ด้วยการคัดลอกเนื้อหาทั้งหมดหรือบางส่วน จำเป็นต้องมีลิงก์ไปยังแหล่งที่มา

คุณสมบัติของโลหะ

1. คุณสมบัติพื้นฐานของโลหะ

คุณสมบัติของโลหะแบ่งออกเป็นทางกายภาพ เคมี ทางกล และเทคโนโลยี

คุณสมบัติทางกายภาพ ได้แก่ สี ความถ่วงจำเพาะ หลอมละลาย การนำไฟฟ้า สมบัติแม่เหล็ก การนำความร้อน การขยายตัวเมื่อได้รับความร้อน

ต่อสารเคมี - ความสามารถในการออกซิไดซ์ ความสามารถในการละลาย และความต้านทานการกัดกร่อน

สำหรับกลไก - ความแข็งแรง, ความแข็ง, ความยืดหยุ่น, ความหนืด, ความเป็นพลาสติก

ในด้านเทคโนโลยี - ความสามารถในการชุบแข็ง, การไหล, ความอ่อนตัว, ความสามารถในการเชื่อม, ความสามารถในการแปรรูป

1. คุณสมบัติทางกายภาพและเคมี

สี. โลหะมีความทึบแสง เช่น ไม่ให้แสงผ่าน และในแสงที่สะท้อนนี้ โลหะแต่ละชนิดจะมีเฉดสีพิเศษของตัวเอง - สี

ในบรรดาโลหะทางเทคนิค มีเพียงทองแดง (สีแดง) และโลหะผสมเท่านั้นที่มีสี สีของโลหะอื่นๆ มีตั้งแต่สีเทาเหล็กไปจนถึงสีขาวเงิน ฟิล์มออกไซด์ที่บางที่สุดบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์โลหะทำให้มีสีเพิ่มเติม

แรงดึงดูดเฉพาะ.น้ำหนักของสารหนึ่งลูกบาศก์เซนติเมตร แสดงเป็นกรัม เรียกว่า ความถ่วงจำเพาะ

ตามความถ่วงจำเพาะ โลหะเบาและโลหะหนักจะแตกต่างกัน ในบรรดาโลหะทางเทคนิค แมกนีเซียมมีน้ำหนักเบาที่สุด (ความถ่วงจำเพาะ 1.74) ทังสเตนที่หนักที่สุด (ความถ่วงจำเพาะ 19.3) ความถ่วงจำเพาะของโลหะขึ้นอยู่กับวิธีการผลิตและแปรรูปโลหะ

หลอมละลายความสามารถในการเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นของเหลวเมื่อได้รับความร้อนเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของโลหะ เมื่อได้รับความร้อน โลหะทุกชนิดจะผ่านจากสถานะของแข็งไปสู่สถานะของเหลว และเมื่อโลหะหลอมเหลวถูกทำให้เย็นลง จากสถานะของเหลวไปสู่สถานะของแข็ง จุดหลอมเหลวของโลหะผสมทางเทคนิคไม่มีจุดหลอมเหลวเฉพาะเจาะจง แต่มีช่วงของอุณหภูมิ ซึ่งบางครั้งก็ค่อนข้างสำคัญ

การนำไฟฟ้า.สภาพนำไฟฟ้าคือการถ่ายโอนไฟฟ้าโดยอิเล็กตรอนอิสระ ค่าการนำไฟฟ้าของโลหะสูงกว่าค่าการนำไฟฟ้าของตัวที่ไม่ใช่โลหะหลายพันเท่า เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ค่าการนำไฟฟ้าของโลหะจะลดลง และเมื่ออุณหภูมิลดลง ค่าการนำไฟฟ้าของโลหะก็จะเพิ่มขึ้น เมื่อเข้าใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ (-273 0 С) ค่าการนำไฟฟ้าของโลหะจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ +232 0 (ดีบุก) ถึง 3370 0 (ทังสเตน) ไปเรื่อยๆ เพิ่มขึ้นมากที่สุด (แนวต้านลดลงใกล้ศูนย์)

ค่าการนำไฟฟ้าของโลหะผสมจะต่ำกว่าค่าการนำไฟฟ้าของส่วนประกอบใดส่วนประกอบหนึ่งที่เป็นโลหะผสมเสมอ

คุณสมบัติทางแม่เหล็กโลหะเพียงสามชนิดเท่านั้นที่เป็นแม่เหล็กอย่างชัดเจน (เฟอร์โรแมกเนติก): เหล็ก นิกเกิล และโคบอลต์ รวมทั้งโลหะผสมบางชนิด เมื่อได้รับความร้อนที่อุณหภูมิหนึ่ง โลหะเหล่านี้ก็จะสูญเสียคุณสมบัติทางแม่เหล็กไปด้วย โลหะผสมเหล็กบางชนิดไม่เป็นแม่เหล็กไฟฟ้าแม้ในอุณหภูมิห้อง โลหะอื่นๆ ทั้งหมดแบ่งออกเป็นพาราแมกเนติก (แม่เหล็กดูด) และไดอะแมกเนติก (แม่เหล็กดูด)

การนำความร้อนการนำความร้อนคือการถ่ายโอนความร้อนในร่างกายจากที่ที่ร้อนกว่าไปยังที่ที่มีความร้อนน้อยกว่า โดยไม่เห็นการเคลื่อนไหวของอนุภาคในร่างกายนี้ โลหะมีค่าการนำความร้อนสูงช่วยให้ทำความร้อนและเย็นได้อย่างรวดเร็วและทั่วถึง

ในบรรดาโลหะทางเทคนิค ทองแดงมีค่าการนำความร้อนสูงสุด ค่าการนำความร้อนของเหล็กต่ำกว่ามากและค่าการนำความร้อนของเหล็กจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับเนื้อหาของส่วนประกอบในนั้น เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ค่าการนำความร้อนจะลดลง และเมื่ออุณหภูมิลดลง ค่าการนำความร้อนก็จะเพิ่มขึ้น

ความจุความร้อน.ความจุความร้อนคือปริมาณความร้อนที่จำเป็นต่อการเพิ่มอุณหภูมิของร่างกาย 10

ความจุความร้อนจำเพาะของสารคือปริมาณความร้อนในหน่วยกิโลกรัม - แคลอรี ซึ่งต้องรายงานต่อสาร 1 กิโลกรัมเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของสารนั้น 1 0

ความจุความร้อนจำเพาะของโลหะเมื่อเปรียบเทียบกับสารอื่น ๆ นั้นมีขนาดเล็ก ซึ่งทำให้ง่ายต่อการให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง

การขยายตัวเมื่อได้รับความร้อนอัตราส่วนของการเพิ่มความยาวของลำตัวเมื่อได้รับความร้อน 1 0 ต่อความยาวเดิมเรียกว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น สำหรับโลหะชนิดต่างๆ ค่าสัมประสิทธิ์ของการขยายตัวเชิงเส้นจะแตกต่างกันอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ทังสเตนมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นที่ 4.0·10 -6 และตะกั่ว 29.5·10 -6

ความต้านทานการกัดกร่อนการกัดกร่อนคือการทำลายโลหะเนื่องจากปฏิกิริยาทางเคมีหรือไฟฟ้าเคมีกับสภาพแวดล้อมภายนอก ตัวอย่างของการกัดกร่อนคือการเกิดสนิมของเหล็ก

ความต้านทานการกัดกร่อนสูง (ความต้านทานการกัดกร่อน) เป็นคุณสมบัติทางธรรมชาติที่สำคัญของโลหะบางชนิด: แพลทินัม ทอง และเงิน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเรียกว่าโลหะมีตระกูล นิกเกิลและโลหะนอกกลุ่มเหล็กอื่นๆ ยังต้านทานการกัดกร่อนได้ดีอีกด้วย โลหะเหล็กกัดกร่อนรุนแรงและเร็วกว่าโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก

2. คุณสมบัติทางกล

ความแข็งแกร่ง.ความแข็งแรงของโลหะคือความสามารถในการต้านทานแรงกระทำจากภายนอกโดยไม่ยุบตัว

ความแข็งความแข็งคือความสามารถของร่างกายในการต้านทานการแทรกซึมของวัตถุอื่นที่แข็งกว่าเข้าไป

ความยืดหยุ่นความยืดหยุ่นของโลหะคือคุณสมบัติในการคืนรูปร่างหลังจากยุติการกระทำของแรงภายนอกที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง (การเสียรูป)

ความหนืดความเหนียวคือความสามารถของโลหะในการต้านทานแรงภายนอกที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว (การกระแทก) ความหนืดเป็นคุณสมบัติที่ตรงกันข้ามกับความเปราะบาง

พลาสติก.ความเป็นพลาสติกเป็นคุณสมบัติของโลหะที่จะเปลี่ยนรูปได้โดยไม่ถูกทำลายภายใต้การกระทำของแรงภายนอก และคงรูปร่างใหม่ไว้หลังจากการหยุดของแรง ความเป็นพลาสติกเป็นคุณสมบัติที่ตรงกันข้ามกับความยืดหยุ่น

ในตาราง 1 แสดงคุณสมบัติของโลหะทางเทคนิค

ตารางที่ 1.

คุณสมบัติของโลหะทางเทคนิค

ชื่อโลหะ	ความถ่วงจำเพาะ (ความหนาแน่น) g \ cm 3	จุดหลอมเหลว 0 С	ความแข็งบริเนลล์	ความต้านแรงดึง (แรงดึง) kg \ mm 2	ส่วนขยายสัมพัทธ์ %	การหดตัวสัมพัทธ์ของส่วนตัดขวาง %
อลูมิเนียม ทังสเตน เหล็ก โคบอลต์ แมกนีเซียม แมงกานีส ทองแดง นิกเกิล ดีบุก ตะกั่ว โครเมียม สังกะสี	2,7 19,3 7,87 8,9 1,74 7,44 8,84 8,9 7,3 11,34 7,14 7,14	658 3370 1530 1490 651 1242 1083 1452 232 327 1550 419	20-37 160 50 125 25 20 35 60 5-10 4-6 108 30-42	8-11 110 25-33 70 17-20 บอบบาง 22 40-50 2-4 1,8 บอบบาง 11,3-15	40 - 21-55 3 15 บอบบาง 60 40 40 50 บอบบาง 5-20	85 - 68-55 - 20 บอบบาง 75 70 74 100 บอบบาง -

3. ความสำคัญของคุณสมบัติของโลหะ

คุณสมบัติทางกลข้อกำหนดแรกสำหรับผลิตภัณฑ์ใด ๆ คือความแข็งแรงเพียงพอ

โลหะมีความแข็งแรงสูงกว่าเมื่อเทียบกับวัสดุอื่น ดังนั้นชิ้นส่วนของเครื่องจักร กลไก และโครงสร้างที่รับน้ำหนักมักจะทำจากโลหะ

ผลิตภัณฑ์จำนวนมากนอกเหนือจากความแข็งแรงทั่วไปแล้วยังต้องมีคุณสมบัติพิเศษในการทำงานของผลิตภัณฑ์นี้ด้วย ตัวอย่างเช่นเครื่องมือตัดต้องมีความแข็งสูง สำหรับการผลิตเครื่องมือตัดอื่นๆ จะใช้เหล็กกล้าเครื่องมือและโลหะผสม

สำหรับการผลิตสปริงและสปริงจะใช้เหล็กและโลหะผสมพิเศษที่มีความยืดหยุ่นสูง

โลหะดัดจะใช้ในกรณีที่ชิ้นส่วนต้องรับแรงกระแทกระหว่างการทำงาน

ความเป็นพลาสติกของโลหะทำให้สามารถแปรรูปด้วยความดัน (การตี การรีด)

คุณสมบัติทางกายภาพในการสร้างเครื่องบิน รถยนต์ และการขนส่ง น้ำหนักของชิ้นส่วนมักเป็นคุณลักษณะที่สำคัญที่สุด ดังนั้นอลูมิเนียมและโดยเฉพาะอย่างยิ่งแมกนีเซียมอัลลอยด์จึงขาดไม่ได้ที่นี่ ความแข็งแรงจำเพาะ (อัตราส่วนของความต้านทานแรงดึงต่อความถ่วงจำเพาะ) สำหรับโลหะผสมบางชนิด เช่น อะลูมิเนียม จะสูงกว่าเหล็กเหนียว

หลอมละลายใช้ในการหล่อโดยการเทโลหะที่หลอมเหลวลงในแม่พิมพ์ โลหะที่หลอมละลายต่ำ (เช่น ตะกั่ว) ใช้เป็นสื่อในการชุบแข็งสำหรับเหล็กกล้า โลหะผสมที่ซับซ้อนบางชนิดมีจุดหลอมเหลวต่ำจนละลายในน้ำร้อน โลหะผสมดังกล่าวใช้สำหรับการหล่อเมทริกซ์การพิมพ์ในอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ป้องกันไฟ

โลหะมีค่าสูง การนำไฟฟ้า(ทองแดง, อลูมิเนียม) ใช้ในวิศวกรรมไฟฟ้าสำหรับการสร้างสายไฟและโลหะผสมที่มีความต้านทานไฟฟ้าสูง - สำหรับหลอดไส้, เครื่องทำความร้อนไฟฟ้า

คุณสมบัติทางแม่เหล็กโลหะมีบทบาทหลักในด้านวิศวกรรมไฟฟ้า (ไดนาโม มอเตอร์ หม้อแปลง) สำหรับอุปกรณ์สื่อสาร (ชุดโทรศัพท์และโทรเลข) และใช้ในเครื่องจักรและอุปกรณ์ประเภทอื่นๆ อีกมากมาย

การนำความร้อนโลหะทำให้สามารถผลิตคุณสมบัติทางกายภาพได้ การนำความร้อนยังใช้ในการผลิตการบัดกรีและการเชื่อมโลหะ

มีเนื้อโลหะผสมบ้าง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น, ใกล้ศูนย์; โลหะผสมดังกล่าวใช้สำหรับการผลิตเครื่องมือที่มีความแม่นยำ หลอดวิทยุ ต้องคำนึงถึงการขยายตัวของโลหะเมื่อสร้างโครงสร้างยาวเช่นสะพาน ควรระลึกไว้เสมอว่าชิ้นส่วนสองชิ้นที่ทำจากโลหะที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่างกันและยึดเข้าด้วยกันสามารถงอหรือหักได้เมื่อถูกความร้อน

คุณสมบัติทางเคมี.ความต้านทานการกัดกร่อนมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิไดซ์สูง (ตะแกรง ชิ้นส่วนของเครื่องจักรและอุปกรณ์ทางเคมี) เพื่อให้ได้ความต้านทานการกัดกร่อนสูง จึงมีการผลิตเหล็กกล้าไร้สนิมพิเศษ ทนกรด และทนความร้อน และยังใช้การเคลือบป้องกันอีกด้วย