Wszystkie właściwości chemiczne. Właściwości chemiczne, fizyczne substancji

Grupa IIA zawiera wyłącznie metale – Be (beryl), Mg (magnez), Ca (wapń), Sr (stront), Ba (bar) i Ra (rad). Właściwości chemiczne pierwszego przedstawiciela tej grupy, berylu, najbardziej różnią się od właściwości chemicznych pozostałych pierwiastków tej grupy. Jego właściwości chemiczne są pod wieloma względami nawet bardziej podobne do aluminium niż do innych metali z grupy IIA (tzw. „podobieństwo diagonalne”). Magnez w swoich właściwościach chemicznych również znacznie różni się od Ca, Sr, Ba i Ra, ale nadal ma z nimi znacznie bardziej podobne właściwości chemiczne niż beryl. Ze względu na znaczne podobieństwo właściwości chemicznych wapnia, strontu, baru i radu, łączy się je w jedną rodzinę zwaną ziemia alkaliczna metale.

Do grupy IIA należą wszystkie elementy S-elementy, tj. zawierają wszystkie swoje elektrony walencyjne S-podpoziom Zatem konfiguracja elektronowa zewnętrznej warstwy elektronowej wszystkich pierwiastków chemicznych z tej grupy ma postać ns 2 , Gdzie N– numer okresu, w którym znajduje się element.

Ze względu na specyfikę struktury elektronowej metali grupy IIA pierwiastki te oprócz zera mogą mieć tylko jeden stopień utlenienia równy +2. Proste substancje utworzone przez pierwiastki grupy IIA, biorąc udział w jakichkolwiek reakcjach chemicznych, są zdolne jedynie do utleniania, tj. oddaj elektrony:

Ja 0 – 2e — → Ja +2

Wapń, stront, bar i rad mają niezwykle wysoką reaktywność chemiczną. Tworzone przez nie proste substancje są bardzo silnymi środkami redukującymi. Magnez jest także silnym środkiem redukującym. Aktywność redukcyjna metali jest zgodna z ogólnymi prawami okresowego prawa D.I. Mendelejewa i wzrasta w dół podgrupy.

Interakcja z substancjami prostymi

z tlenem

Bez ogrzewania beryl i magnez nie reagują ani z tlenem atmosferycznym, ani z czystym tlenem, ponieważ są pokryte cienkimi filmami ochronnymi składającymi się odpowiednio z tlenków BeO i MgO. Ich przechowywanie nie wymaga specjalnych metod ochrony przed powietrzem i wilgocią, w przeciwieństwie do metali ziem alkalicznych, które przechowywane są pod warstwą obojętnej dla nich cieczy, najczęściej nafty.

Be, Mg, Ca, Sr po spaleniu w tlenie tworzą tlenki o składzie MeO i Ba - mieszaninę tlenku baru (BaO) i nadtlenku baru (BaO 2):

2Mg + O2 = 2MgO

2Ca + O2 = 2CaO

2Ba + O2 = 2BaO

Ba + O2 = BaO2

Należy zauważyć, że gdy metale ziem alkalicznych i magnez spalają się w powietrzu, zachodzi również uboczna reakcja tych metali z azotem z powietrza, w wyniku której oprócz związków metali z tlenem powstają azotki o ogólnym wzorze Me 3 N Tworzą się także 2.

z halogenami

Beryl reaguje z halogenami dopiero w wysokich temperaturach, a pozostałe metale z grupy IIA – już w temperaturze pokojowej:

Mg + I 2 = Mg I 2 – Jodek magnezu

Ca + Br 2 = CaBr 2 – bromek wapnia

Ba + Cl 2 = BaCl 2 – chlorek baru

z niemetalami z grup IV–VI

Wszystkie metale z grupy IIA reagują po ogrzaniu ze wszystkimi niemetalami z grup IV–VI, ale w zależności od pozycji metalu w grupie, a także aktywności niemetali, wymagany jest różny stopień ogrzewania. Ponieważ beryl jest najbardziej obojętny chemicznie spośród wszystkich metali grupy IIA, podczas przeprowadzania reakcji z niemetalami wymagane jest znaczne jego zastosowanie. O podwyższona temperatura.

Należy zauważyć, że w reakcji metali z węglem mogą powstawać węgliki o różnym charakterze. Istnieją węgliki należące do metanowców i powszechnie uważane za pochodne metanu, w których wszystkie atomy wodoru zastąpiono metalem. Podobnie jak metan zawierają węgiel na stopniu utlenienia -4, a gdy ulegają hydrolizie lub wchodzą w interakcję z kwasami nieutleniającymi, jednym z produktów jest metan. Istnieje również inny rodzaj węglików - acetylenki, które zawierają jon C 2 2-, będący w rzeczywistości fragmentem cząsteczki acetylenu. Węgliki, takie jak acetylenki, po hydrolizie lub interakcji z kwasami nieutleniającymi, tworzą acetylen jako jeden z produktów reakcji. Rodzaj węglika – metanowiec lub acetylenek – powstający w wyniku reakcji danego metalu z węglem, zależy od wielkości kationu metalu. Jony metali o małym promieniu zwykle tworzą metanidy, a większe jony tworzą acetylenki. W przypadku metali drugiej grupy metanowiec otrzymuje się w wyniku oddziaływania berylu z węglem:

Pozostałe metale z grupy II A tworzą acetylenki z węglem:

Z krzemem metale grupy IIA tworzą krzemki - związki typu Me 2 Si, z azotem - azotki (Me 3 N 2), z fosforem - fosforki (Me 3 P 2):

z wodorem

Wszystkie metale ziem alkalicznych reagują z wodorem po podgrzaniu. Aby magnez przereagował z wodorem, samo ogrzewanie, jak w przypadku metali ziem alkalicznych, nie wystarczy, oprócz wysokiej temperatury wymagane jest również podwyższone ciśnienie wodoru. Beryl w żadnych warunkach nie reaguje z wodorem.

Interakcja z substancjami złożonymi

z wodą

Wszystkie metale ziem alkalicznych aktywnie reagują z wodą, tworząc zasady (rozpuszczalne wodorotlenki metali) i wodór. Magnez reaguje z wodą tylko po zagotowaniu, ponieważ po podgrzaniu ochronny film tlenkowy MgO rozpuszcza się w wodzie. W przypadku berylu ochronna warstwa tlenku jest bardzo odporna: woda nie reaguje z nią ani podczas wrzenia, ani nawet w wysokich temperaturach:

z kwasami nieutleniającymi

Wszystkie metale z głównej podgrupy grupy II reagują z kwasami nieutleniającymi, ponieważ znajdują się w szeregu aktywności na lewo od wodoru. W tym przypadku powstaje sól odpowiedniego kwasu i wodoru. Przykłady reakcji:

Be + H 2 SO 4 (rozcieńczony) = BeSO 4 + H 2

Mg + 2HBr = MgBr2 + H2

Ca + 2CH 3 COOH = (CH 3 COO) 2 Ca + H 2

z kwasami utleniającymi

− rozcieńczony kwas azotowy

Wszystkie metale z grupy IIA reagują z rozcieńczonym kwasem azotowym. W tym przypadku produktami redukcji zamiast wodoru (jak w przypadku kwasów nieutleniających) są tlenki azotu, głównie tlenek azotu (I) (N 2 O), a w przypadku silnie rozcieńczonego kwasu azotowego – amon azotan (NH 4NO 3):

4Ca + 10HNO3 ( razb .) = 4Ca(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O

4Mg + 10HNO3 (bardzo niewyraźne)= 4Mg(NO 3) 2 + NH 4NO 3 + 3H 2 O

− stężony kwas azotowy

Stężony kwas azotowy w zwykłej (lub niskiej) temperaturze pasywuje beryl, tj. nie reaguje z tym. Podczas wrzenia reakcja jest możliwa i przebiega głównie zgodnie z równaniem:

Magnez i metale ziem alkalicznych reagują ze stężonym kwasem azotowym, tworząc szeroką gamę różnych produktów redukcji azotu.

− stężony kwas siarkowy

Beryl pasywuje się stężonym kwasem siarkowym, tj. nie reaguje z nim w normalnych warunkach, ale reakcja zachodzi podczas wrzenia i prowadzi do powstania siarczanu berylu, dwutlenku siarki i wody:

Be + 2H 2 SO 4 → BeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Bar jest również pasywowany stężonym kwasem siarkowym w wyniku tworzenia nierozpuszczalnego siarczanu baru, ale reaguje z nim po podgrzaniu; siarczan baru rozpuszcza się po podgrzaniu w stężonym kwasie siarkowym w wyniku jego konwersji do wodorosiarczanu baru.

Pozostałe metale z grupy głównej IIA reagują ze stężonym kwasem siarkowym w każdych warunkach, także na zimno. Redukcja siarki może nastąpić do SO 2, H 2 S i S w zależności od aktywności metalu, temperatury reakcji i stężenia kwasu:

Mg + H2SO4 ( stęż. .) = MgSO4 + SO2 + H2O

3Mg + 4H2SO4 ( stęż. .) = 3MgSO4 + S↓ + 4H2O

4Ca + 5H2SO4 ( stęż. .) = 4CaSO4 +H2S + 4H2O

z alkaliami

Magnez i metale ziem alkalicznych nie oddziałują z alkaliami, a beryl łatwo reaguje podczas stapiania zarówno z roztworami alkalicznymi, jak i bezwodnymi zasadami. Ponadto, gdy reakcję prowadzi się w roztworze wodnym, w reakcji uczestniczy również woda, a produktami są tetrahydroksoberylany metali alkalicznych lub metali ziem alkalicznych oraz gazowy wodór:

Być + 2KOH + 2H 2 O = H 2 + K 2 - tetrahydroksoberylan potasu

Podczas przeprowadzania reakcji ze stałą zasadą podczas stapiania powstają berylany metali alkalicznych lub metali ziem alkalicznych i wodór

Be + 2KOH = H 2 + K 2 BeO 2 - berylan potasu

z tlenkami

Metale ziem alkalicznych, a także magnez, po podgrzaniu mogą redukować mniej aktywne metale i niektóre niemetale z ich tlenków, na przykład:

Metodę redukcji metali z ich tlenków za pomocą magnezu nazywa się magnezem.

Jeśli w układzie okresowym pierwiastków D.I. Mendelejewa narysujemy przekątną od berylu do astatu, to w lewym dolnym rogu wzdłuż przekątnej znajdą się elementy metalowe (obejmują one również elementy podgrup bocznych, zaznaczone na niebiesko), a w prawym górnym rogu - elementy niemetalowe (podświetlone na żółto). Elementy znajdujące się w pobliżu przekątnej - półmetale lub metaloidy (B, Si, Ge, Sb itp.) mają charakter dualny (podświetlony na różowo).

Jak widać na rysunku, zdecydowana większość pierwiastków to metale.

Ze względu na swoją naturę chemiczną metale są pierwiastkami chemicznymi, których atomy oddają elektrony z zewnętrznych lub przedzewnętrznych poziomów energii, tworząc dodatnio naładowane jony.

Prawie wszystkie metale mają stosunkowo duże promienie i niewielką liczbę elektronów (od 1 do 3) na zewnętrznym poziomie energii. Metale charakteryzują się niskimi wartościami elektroujemności i właściwościami redukującymi.

Najbardziej typowe metale znajdują się na początku okresów (począwszy od drugiego), następnie od lewej do prawej właściwości metaliczne słabną. W grupie od góry do dołu właściwości metaliczne rosną wraz ze wzrostem promienia atomów (w wyniku wzrostu liczby poziomów energetycznych). Prowadzi to do zmniejszenia elektroujemności (zdolności przyciągania elektronów) pierwiastków i wzrostu właściwości redukcyjnych (zdolność oddawania elektronów innym atomom w reakcjach chemicznych).

Typowy metale są pierwiastkami s (pierwiastki grupy IA od Li do Fr. elementy grupy PA od Mg do Ra). Ogólny wzór elektronowy ich atomów to ns 1-2. Charakteryzują się odpowiednio stopniami utlenienia + I i + II.

Mała liczba elektronów (1-2) na zewnętrznym poziomie energii typowych atomów metali powoduje, że elektrony te łatwo ulegają utracie i wykazują silne właściwości redukujące, co znajduje odzwierciedlenie w niskich wartościach elektroujemności. Oznacza to ograniczone właściwości chemiczne i metody otrzymywania typowych metali.

Cechą charakterystyczną typowych metali jest tendencja ich atomów do tworzenia kationów i jonowych wiązań chemicznych z atomami niemetali. Związki typowych metali z niemetalami to kryształy jonowe „metalanionu niemetalu”, np. K + Br -, Ca 2+ O 2-. Kationy typowych metali wchodzą także w skład związków z anionami złożonymi - wodorotlenkami i solami, np. Mg 2+ (OH -) 2, (Li +)2CO 3 2-.

Metale z grupy A tworzące amfoteryczną przekątną układu okresowego Be-Al-Ge-Sb-Po, a także metale z nimi sąsiadujące (Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi) nie wykazują typowych cech metalicznych nieruchomości. Ogólny wzór elektroniczny ich atomów ns 2 n.p. 0-4 wiąże się z większą różnorodnością stopni utlenienia, większą zdolnością do zatrzymywania własnych elektronów, stopniowym zmniejszaniem się ich zdolności redukcyjnych i pojawianiem się zdolności utleniających, zwłaszcza na wysokich stopniach utlenienia (typowymi przykładami są związki Tl III, Pb IV, Bi v) . Podobne zachowanie chemiczne jest charakterystyczne dla większości (pierwiastków d, tj. pierwiastków z grup B układu okresowego (typowymi przykładami są pierwiastki amfoteryczne Cr i Zn).

Ten przejaw dualności (amfoterycznych) właściwości, zarówno metalicznych (zasadowych), jak i niemetalicznych, wynika z natury wiązania chemicznego. W stanie stałym związki metali nietypowych z niemetalami zawierają głównie wiązania kowalencyjne (ale słabsze niż wiązania między niemetalami). W roztworze wiązania te łatwo ulegają rozerwaniu, a związki dysocjują na jony (w całości lub w części). Na przykład metaliczny gal składa się z cząsteczek Ga 2, w stanie stałym chlorki glinu i rtęci (II) AlCl 3 i HgCl 2 zawierają silnie wiązania kowalencyjne, ale w roztworze AlCl 3 dysocjuje prawie całkowicie, a HgCl 2 - do w bardzo małym stopniu (a następnie na jony HgCl + i Cl -).

Ogólne właściwości fizyczne metali

Ze względu na obecność wolnych elektronów („gazu elektronowego”) w sieci krystalicznej wszystkie metale wykazują następujące charakterystyczne właściwości ogólne:

1) Plastikowy- możliwość łatwej zmiany kształtu, rozciągania w drut i zwijania w cienkie arkusze.

2) Metaliczny połysk i nieprzezroczystość. Dzieje się tak na skutek oddziaływania wolnych elektronów ze światłem padającym na metal.

3) Przewodnictwo elektryczne. Wyjaśnia się to kierunkowym ruchem wolnych elektronów od bieguna ujemnego do dodatniego pod wpływem niewielkiej różnicy potencjałów. Po podgrzaniu przewodność elektryczna maleje, ponieważ Wraz ze wzrostem temperatury nasilają się drgania atomów i jonów w węzłach sieci krystalicznej, co komplikuje kierunkowy ruch „gazu elektronowego”.

4) Przewodność cieplna. Jest to spowodowane dużą ruchliwością wolnych elektronów, dzięki czemu temperatura szybko wyrównuje się nad masą metalu. Najwyższą przewodność cieplną stwierdzono w bizmucie i rtęci.

5) Twardość. Najtwardszy jest chrom (tnie szkło); najmiększe metale alkaliczne - potas, sód, rubid i cez - tnie się nożem.

6) Gęstość. Im mniejsza masa atomowa metalu i im większy promień atomu, tym jest on mniejszy. Najlżejszy jest lit (ρ=0,53 g/cm3); najcięższy jest osm (ρ=22,6 g/cm3). Za „metale lekkie” uważa się metale o gęstości mniejszej niż 5 g/cm3.

7) Temperatura topnienia i wrzenia. Najbardziej topliwym metalem jest rtęć (mp = -39°C), najbardziej ogniotrwałym metalem jest wolfram (mp = 3390°C). Metale o temperaturze topnienia powyżej 1000°C uważa się za ogniotrwałe, poniżej – niskotopliwe.

Ogólne właściwości chemiczne metali

Silne środki redukujące: Me 0 – nē → Men n +

Szereg napięć charakteryzuje porównawczą aktywność metali w reakcjach redoks w roztworach wodnych.

I. Reakcje metali z niemetalami

1) Z tlenem:
2Mg + O2 → 2MgO

2) Z siarką:
Hg + S → HgS

3) Z halogenami:
Ni + Cl 2 – t° → NiCl 2

4) Z azotem:
3Ca + N 2 – t° → Ca 3 N 2

5) Z fosforem:
3Ca + 2P – t° → Ca 3 P 2

6) Z wodorem (reagują tylko metale alkaliczne i metale ziem alkalicznych):
2Li + H2 → 2LiH

Ca + H 2 → CaH 2

II. Reakcje metali z kwasami

1) Metale z szeregu napięć elektrochemicznych do H redukują kwasy nieutleniające do wodoru:

Mg + 2HCl → MgCl2 + H2

2Al+ 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

6Na + 2H 3PO 4 → 2Na 3PO 4 + 3H 2

2) Z kwasami utleniającymi:

Gdy kwas azotowy o dowolnym stężeniu i stężony kwas siarkowy oddziałują z metalami Wodór nigdy nie jest uwalniany!

Zn + 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 4NO 3 + 3H 2 O

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

III. Oddziaływanie metali z wodą

1) Aktywne (metale alkaliczne i ziem alkalicznych) tworzą rozpuszczalną zasadę (alkaliczne) i wodór:

2Na + 2H 2O → 2NaOH + H2

Ca+ 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

2) Metale o średniej aktywności utleniają się wodą po podgrzaniu do tlenku:

Zn + H 2 O – t° → ZnO + H 2

3) Nieaktywne (Au, Ag, Pt) - nie reaguj.

IV. Wypieranie metali mniej aktywnych przez metale bardziej aktywne z roztworów ich soli:

Cu + HgCl 2 → Hg + CuCl 2

Fe+ CuSO 4 → Cu+ FeSO 4

W przemyśle często używają nie czystych metali, ale ich mieszanin - stopy, w którym korzystne właściwości jednego metalu uzupełniają korzystne właściwości innego. Zatem miedź ma niską twardość i nie nadaje się do produkcji części maszyn, natomiast stopy miedzi i cynku ( mosiądz) są już dość twarde i są szeroko stosowane w inżynierii mechanicznej. Aluminium ma wysoką ciągliwość i wystarczającą lekkość (mała gęstość), ale jest zbyt miękkie. Na jego bazie przygotowywany jest stop z magnezem, miedzią i manganem – duraluminium (duraluminium), które nie tracąc korzystnych właściwości aluminium, uzyskuje wysoką twardość i nadaje się do budowy samolotów. Powszechnie znane są stopy żelaza z węglem (oraz dodatkami innych metali). żeliwo I stal.

Wolne metale są konserwatorzy. Jednak niektóre metale mają niską reaktywność ze względu na fakt, że są powlekane powierzchniowa warstwa tlenku w różnym stopniu odporny na działanie odczynników chemicznych takich jak woda, roztwory kwasów i zasad.

Na przykład ołów jest zawsze pokryty warstwą tlenku, a jego przejście do roztworu wymaga nie tylko ekspozycji na odczynnik (na przykład rozcieńczony kwas azotowy), ale także ogrzewania. Warstwa tlenku na aluminium zapobiega jego reakcji z wodą, ale jest niszczona przez kwasy i zasady. Luźna warstwa tlenku (rdza), powstający na powierzchni żelaza pod wpływem wilgotnego powietrza, nie zakłóca dalszego utleniania żelaza.

Pod wpływem stężony na metalach tworzą się kwasy zrównoważony film tlenkowy. Zjawisko to nazywa się pasywacja. Czyli w stężeniu Kwas Siarkowy metale takie jak Be, Bi, Co, Fe, Mg i Nb ulegają pasywacji (i wtedy nie reagują z kwasem), a w stężonym kwasie azotowym - metale A1, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb , Th i U.

Podczas interakcji z utleniaczami w roztworach kwaśnych większość metali przekształca się w kationy, których ładunek zależy od stabilnego stopnia utlenienia danego pierwiastka w związkach (Na +, Ca 2+, A1 3+, Fe 2+ i Fe 3 +)

Aktywność redukująca metali w roztworze kwaśnym przenoszona jest przez szereg naprężeń. Większość metali przenosi się do roztworu za pomocą kwasu solnego i rozcieńczonych kwasów siarkowych, Cu, Ag i Hg - tylko za pomocą kwasów siarkowego (stężonego) i azotowego, a Pt i Au - za pomocą „wódki królewskiej”.

Korozja metalu

Niepożądaną właściwością chemiczną metali jest ich aktywne niszczenie (utlenianie) w kontakcie z wodą i pod wpływem rozpuszczonego w niej tlenu (korozja tlenowa). Na przykład powszechnie znana jest korozja wyrobów żelaznych w wodzie, w wyniku której tworzy się rdza, a produkty kruszą się na proszek.

Korozja metali zachodzi również w wodzie na skutek obecności rozpuszczonych gazów CO 2 i SO 2; powstaje środowisko kwaśne, a kationy H + są wypierane przez metale aktywne w postaci wodoru H2 ( korozja wodorowa).

Obszar kontaktu dwóch różnych metali może być szczególnie korozyjny ( korozja kontaktowa). Para galwaniczna występuje pomiędzy jednym metalem, na przykład Fe, a innym metalem, na przykład Sn lub Cu, umieszczonym w wodzie. Przepływ elektronów przebiega od metalu bardziej aktywnego, który znajduje się po lewej stronie szeregu napięcia (Re), do metalu mniej aktywnego (Sn, Cu), a metal bardziej aktywny ulega zniszczeniu (korodowaniu).

Z tego powodu ocynowana powierzchnia puszek (żelazo pokryte cyną) rdzewieje, gdy jest przechowywana w wilgotnej atmosferze i nieostrożnie się z nią obchodzi (żelazo szybko zapada się po pojawieniu się nawet drobnej rysy, umożliwiając żelazu kontakt z wilgocią). Wręcz przeciwnie, ocynkowana powierzchnia żelaznego wiadra nie rdzewieje przez długi czas, ponieważ nawet jeśli są zadrapania, to nie żelazo koroduje, ale cynk (metal bardziej aktywny niż żelazo).

Odporność korozyjna danego metalu wzrasta w przypadku jego pokrycia metalem bardziej aktywnym lub ich stopienia; Zatem powlekanie żelaza chromem lub wytwarzanie stopu żelaza i chromu eliminuje korozję żelaza. Chromowane żelazo i stal zawierająca chrom ( Stal nierdzewna), mają wysoką odporność na korozję.

elektrometalurgia, czyli otrzymywanie metali poprzez elektrolizę stopów (dla najbardziej aktywnych metali) lub roztworów soli;

pirometalurgia, czyli odzysk metali z rud w wysokich temperaturach (np. produkcja żelaza w procesie wielkopiecowym);

hydrometalurgia, tj. oddzielanie metali od roztworów ich soli metalami bardziej aktywnymi (na przykład produkcja miedzi z roztworu CuSO 4 przez działanie cynku, żelaza lub aluminium).

Metale rodzime czasami występują w przyrodzie (typowymi przykładami są Ag, Au, Pt, Hg), ale częściej metale występują w postaci związków ( Ruda metalu). Metale występują w skorupie ziemskiej w różnej ilości: od najczęstszych - Al, Na, Ca, Fe, Mg, K, Ti) do najrzadszych - Bi, In, Ag, Au, Pt, Re.

Właściwości chemiczne substancji zależą nie tylko od tego, z jakich pierwiastków chemicznych się składa, ale także od budowy cząsteczek substancji (izomeria strukturalna) i konfiguracji przestrzennej cząsteczek (konformacja, stereoizomeria). Z reguły substancje o tym samym składzie i strukturze mają te same właściwości chemiczne, z wyjątkiem reakcji z substancjami o innej konfiguracji przestrzennej. To rozróżnienie jest szczególnie ważne w biochemii, na przykład zdolność białka do reagowania z innymi substancjami biologicznie czynnymi może zależeć od sposobu jego zwijania.

Przykłady właściwości chemicznych

Zobacz też

Notatki

Fundacja Wikimedia. 2010.

Zobacz, jakie „właściwości chemiczne” znajdują się w innych słownikach:

Właściwości chemiczne- - określić zdolność materiału do ulegania przemianom chemicznym w wyniku kontaktu z substancjami środowiska zewnętrznego (w tym agresywnymi), do zachowania swojego składu i struktury w środowisku obojętnym, do chemicznego oddziaływania składników... ...

Właściwości chemiczne- — EN właściwość chemiczna Właściwości substancji w zależności od ułożenia atomów w cząsteczce, np.: biodostępność, zdolność do rozkładu, trwałość itp. (Źródło: RRDA)… …

Właściwości chemiczne- – zespół oddziaływań elektromagnetycznych pomiędzy pierwiastkami chemicznymi prowadzących do powstania układów stabilnych w równowadze (cząsteczki, jony, rodniki). Słownik chemii analitycznej... Terminy chemiczne

Właściwości chemiczne- cheminės savybės statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. właściwości chemiczne vok. chemische Eigenschaften, f rus. właściwości chemiczne, n pranc. proprietés chimiques, f … Automatikos terminų žodynas

Właściwości chemiczne alkoholi to reakcje chemiczne alkoholi w interakcji z innymi substancjami. Decyduje o nich głównie obecność grupy hydroksylowej i budowa łańcucha węglowodorowego, a także ich wzajemne oddziaływanie: Im więcej ... ... Wikipedia

Charakterystyka fizykochemiczna- - scharakteryzować wpływ stanu skupienia materiału na przebieg niektórych procesów chemicznych (np. stopień rozproszenia materiału wpływa na kinetykę reakcji chemicznych). [Kosykh, A.V. Konstrukcja sztuczna i naturalna... ... Encyklopedia terminów, definicji i objaśnień materiałów budowlanych

Właściwości fizykochemiczne surowców ogniotrwałych- [materiał ogniotrwały] – ogół składu chemicznego i/lub ziarnistego surowców ogniotrwałych [materiał ogniotrwały], jego właściwości termomechaniczne i termofizyczne określające zakres zastosowania. [GOST R 52918 2008] Nagłówek terminu: Surowce Nagłówki encyklopedii... Encyklopedia terminów, definicji i objaśnień materiałów budowlanych

Znaczenie tematu artykułu zostaje podważone. Proszę wskazać w artykule znaczenie jego tematu poprzez dodanie dowodów na znaczenie według prywatnych kryteriów znaczenia lub, w przypadku prywatnych kryteriów znaczenia dla... ... Wikipedia

fizyczne i chemiczne właściwości- fizikinės ir cheminės savybės statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. właściwości fizykochemiczne vok. physikalish chemische Eigenschaften, f rus. właściwości fizyczne i chemiczne, n pranc. proprietés physico chimiques, f … Automatikos terminų žodynas

właściwości fizykochemiczne- - [A.S. Goldberg. Angielsko-rosyjski słownik energii. 2006] Tematyka: energia ogólnie EN właściwości fizykochemiczne... Przewodnik tłumacza technicznego

Książki

• Właściwości fizykochemiczne substancji półprzewodnikowych. Katalog, . Podręcznik systematyzuje podstawowe właściwości czystych nieorganicznych substancji krystalicznych, a także niektórych substancji szklistych, elementarnych, podwójnych, potrójnych i bardziej złożonych...

Dla ostatniego 200 lat ludzkości badał właściwości substancji lepiej niż w całej historii rozwoju chemii. Naturalnie szybko rośnie także liczba substancji, co wynika przede wszystkim z rozwoju różnych metod otrzymywania substancji.

W życiu codziennym spotykamy się z wieloma substancjami. Wśród nich jest woda, żelazo, aluminium, plastik, soda, sól i wiele innych. Substancje występujące w przyrodzie, takie jak tlen i azot zawarte w powietrzu, substancje rozpuszczone w wodzie i pochodzenia naturalnego, nazywane są substancjami naturalnymi. Aluminium, cynk, aceton, wapno, mydło, aspiryna, polietylen i wiele innych substancji nie istnieją w przyrodzie.

Otrzymuje się je w laboratorium i wytwarza na skalę przemysłową. Sztuczne substancje nie występują w przyrodzie, są one tworzone z substancji naturalnych. Niektóre substancje występujące w przyrodzie można również uzyskać w laboratorium chemicznym.

Zatem podczas ogrzewania nadmanganianu potasu uwalniany jest tlen, a podczas podgrzewania kredy uwalniany jest tlen. dwutlenek węgla. Naukowcy nauczyli się zamieniać grafit w diament; hodują kryształy rubinu, szafiru i malachitu. Tak więc, wraz z substancjami pochodzenia naturalnego, istnieje ogromna liczba sztucznie stworzonych substancji, które nie występują w przyrodzie.

Substancje niewystępujące w naturze produkowane są w różnych przedsiębiorstwach: fabryki, fabryki, kombajny itp.

W kontekście wyczerpywania się zasobów naturalnych naszej planety przed chemikami stoi obecnie ważne zadanie: opracowanie i wdrożenie metod, dzięki którym możliwe będzie sztuczne, w produkcji laboratoryjnej lub przemysłowej, uzyskanie substancji będących analogami substancji naturalnych. Na przykład wyczerpują się zasoby paliw kopalnych w przyrodzie.

Może nadejść czas, gdy skończy się ropa i gaz ziemny. Już teraz opracowywane są nowe rodzaje paliw, które byłyby równie wydajne, ale nie zanieczyszczałyby środowiska. Dzisiaj ludzkość nauczyła się sztucznie pozyskiwać różne kamienie szlachetne, na przykład diamenty, szmaragdy i beryle.

Stan materii

Substancje mogą występować w kilku stanach skupienia, z których trzy są Ci znane: stały, ciekły, gazowy. Na przykład woda w przyrodzie występuje we wszystkich trzech stanach skupienia: ciało stałe (w postaci lodu i śniegu), ciecz (woda w stanie ciekłym) i gaz (para wodna). Znane są substancje, które w normalnych warunkach nie mogą istnieć we wszystkich trzech stanach skupienia. Na przykład taką substancją jest dwutlenek węgla. W temperaturze pokojowej jest to gaz bezwonny i bezbarwny. W temperaturze –79°C substancja ta „zamarza” i przechodzi w stały stan skupienia. Potoczna (trywialna) nazwa takiej substancji to „suchy lód”. Nazwę tę nadano tej substancji ze względu na fakt, że „suchy lód” zamienia się w dwutlenek węgla bez topienia, to znaczy bez przejścia do ciekłego stanu skupienia, który występuje na przykład w wodzie.

Można zatem wyciągnąć ważny wniosek. Substancja przechodząc z jednego stanu skupienia w drugi nie przekształca się w inne substancje. Proces pewnej zmiany, transformacji nazywany jest zjawiskiem.

Zjawiska fizyczne. Właściwości fizyczne substancji.

Zjawiska, w których substancje zmieniają swój stan skupienia, ale nie przekształcają się w inne substancje, nazywane są fizycznymi. Każda indywidualna substancja ma określone właściwości. Właściwości substancji mogą być różne lub podobne do siebie. Każda substancja jest opisana za pomocą zestawu właściwości fizycznych i chemicznych. Weźmy jako przykład wodę. Woda zamarza i zamienia się w lód w temperaturze 0°C, natomiast wrze i zamienia się w parę w temperaturze +100°C. Zjawiska te uważa się za fizyczne, ponieważ woda nie zamieniła się w inne substancje, następuje jedynie zmiana stanu skupienia. Te temperatury zamarzania i wrzenia są właściwościami fizycznymi charakterystycznymi dla wody.

Właściwości substancji określone na podstawie pomiarów lub wizualnie przy braku przemiany niektórych substancji w inne nazywane są fizycznymi

Odparowanie alkoholu, podobnie jak odparowanie wody– zjawiska fizyczne, substancje w tym przypadku zmieniają swój stan skupienia. Po eksperymencie można być pewnym, że alkohol odparowuje szybciej niż woda – takie są właściwości fizyczne tych substancji.

Do głównych właściwości fizycznych substancji zalicza się: stan skupienia, barwę, zapach, rozpuszczalność w wodzie, gęstość, temperaturę wrzenia, temperaturę topnienia, przewodność cieplną, przewodność elektryczną. Właściwości fizyczne, takie jak kolor, zapach, smak, kształt kryształu można określić wizualnie za pomocą zmysłów, a gęstość, przewodność elektryczną, temperaturę topnienia i wrzenia określa się poprzez pomiar. Informacje o właściwościach fizycznych wielu substancji gromadzone są w literaturze specjalistycznej, na przykład w podręcznikach. Właściwości fizyczne substancji zależą od jej stanu skupienia. Na przykład gęstość lodu, wody i pary wodnej jest różna.

Gazowy tlen jest bezbarwny, ale ciekły tlen jest niebieski. Znajomość właściwości fizycznych pomaga „rozpoznać” wiele substancji. Na przykład, miedź- Jedyny metal o kolorze czerwonym. Tylko sól kuchenna ma słony smak. Jod- Prawie czarna substancja stała, która po podgrzaniu zamienia się w fioletową parę. W większości przypadków, aby zidentyfikować substancję, należy wziąć pod uwagę kilka jej właściwości. Dla przykładu scharakteryzujmy właściwości fizyczne wody:

• kolor – bezbarwny (w małych ilościach)
• zapach - brak zapachu
• stan skupienia - ciecz w normalnych warunkach
• gęstość – 1 g/ml,
• temperatura wrzenia – +100°С
• temperatura topnienia – 0°C
• przewodność cieplna – niska
• przewodność elektryczna - czysta woda nie przewodzi prądu

Substancje krystaliczne i amorficzne

Opisując właściwości fizyczne ciał stałych, zwyczajowo opisuje się strukturę substancji. Jeśli przyjrzysz się próbce soli kuchennej pod lupą, zauważysz, że sól składa się z wielu drobnych kryształków. W złożach soli można znaleźć także bardzo duże kryształy. Kryształy to ciała stałe w kształcie regularnych wielościanów. Kryształy mogą mieć różne kształty i rozmiary. Kryształy niektórych substancji, takich jak sól kuchenna sól – kruche i łatwe do złamania. Istnieją kryształy, które są dość twarde. Na przykład diament jest uważany za jeden z najtwardszych minerałów. Jeśli przyjrzysz się kryształom soli kuchennej pod mikroskopem, zauważysz, że wszystkie mają podobną strukturę. Jeśli weźmiemy pod uwagę na przykład cząstki szkła, wszystkie będą miały inną strukturę - takie substancje nazywane są amorficznymi. Substancje amorficzne obejmują szkło, skrobię, bursztyn i wosk pszczeli. Substancje amorficzne to substancje, które nie mają struktury krystalicznej

Zjawiska chemiczne. Reakcja chemiczna.

Jeśli podczas zjawisk fizycznych substancje z reguły zmieniają jedynie stan skupienia, to podczas zjawisk chemicznych następuje przemiana jednych substancji w inne. Oto kilka prostych przykładów: spalaniu zapałki towarzyszy zwęglenie drewna i wydzielanie się substancji gazowych, czyli następuje nieodwracalna przemiana drewna w inne substancje. Inny przykład: Z biegiem czasu rzeźby z brązu pokrywają się zieloną powłoką. Faktem jest, że brąz zawiera miedź. Metal ten powoli oddziałuje z tlenem, dwutlenkiem węgla i wilgocią powietrza, w wyniku czego na powierzchni rzeźby tworzą się nowe zielone substancje Zjawiska chemiczne - zjawiska przemiany jednej substancji w drugą Proces interakcji substancji z powstawaniem nowych substancji nazywa się reakcją chemiczną. Reakcje chemiczne zachodzą wokół nas. Reakcje chemiczne zachodzą także w nas samych. W naszym organizmie nieustannie zachodzą przemiany wielu substancji, substancje wchodzą ze sobą w reakcję, tworząc produkty reakcji. Zatem w reakcji chemicznej zawsze występują substancje reagujące i substancje powstałe w wyniku reakcji.

• Reakcja chemiczna– proces oddziaływania substancji, w wyniku którego powstają nowe substancje o nowych właściwościach
• Odczynniki- substancje, które wchodzą w reakcję chemiczną
• Produkty– substancje powstałe w wyniku reakcji chemicznej

Reakcję chemiczną przedstawia się ogólnie w postaci diagramu reakcji ODCZYNNIKI -> PRODUKTY

• odczynniki– materiały wyjściowe przyjęte do przeprowadzenia reakcji;
• produkty– nowe substancje powstałe w wyniku reakcji.

Każdemu zjawisku chemicznemu (reakcjom) towarzyszą pewne znaki, za pomocą których można odróżnić zjawiska chemiczne od fizycznych. Do takich znaków zaliczają się zmiany koloru substancji, wydzielanie się gazów, powstawanie osadów, wydzielanie ciepła i emisja światła.

Wielu reakcjom chemicznym towarzyszy wydzielanie energii w postaci ciepła i światła. Z reguły takim zjawiskom towarzyszą reakcje spalania. W reakcjach spalania w powietrzu substancje reagują z tlenem zawartym w powietrzu. Na przykład metaliczny magnez wybucha i pali się w powietrzu jasnym, oślepiającym płomieniem. Dlatego w pierwszej połowie XX wieku do tworzenia fotografii używano lampy błyskowej magnezowej. W niektórych przypadkach możliwe jest uwolnienie energii w postaci światła, ale bez wydzielania ciepła. Jeden rodzaj planktonu z Pacyfiku jest w stanie emitować jasne, niebieskie światło, wyraźnie widoczne w ciemności. Wyzwolenie energii w postaci światła jest efektem reakcji chemicznej zachodzącej w organizmach tego typu planktonu.

Podsumowanie artykułu:

• Istnieją dwie duże grupy substancji: substancje pochodzenia naturalnego i sztuczne.
• W normalnych warunkach substancje mogą występować w trzech stanach skupienia
• Właściwości substancji określone na podstawie pomiarów lub wizualnie przy braku przemiany niektórych substancji w inne nazywane są fizycznymi
• Kryształy to ciała stałe w kształcie regularnych wielościanów.
• Substancje amorficzne to substancje, które nie mają struktury krystalicznej
• Zjawiska chemiczne - zjawiska przemiany jednej substancji w drugą
• Odczynniki to substancje, które wchodzą w reakcję chemiczną.
• Produkty to substancje powstałe w wyniku reakcji chemicznej
• Reakcjom chemicznym może towarzyszyć wydzielanie gazu, osadu, ciepła, światła; zmiana koloru substancji
• Spalanie to złożony proces fizykochemiczny polegający na przekształceniu substancji wyjściowych w produkty spalania podczas reakcji chemicznej, któremu towarzyszy intensywne wydzielanie ciepła i światła (płomień).

Bóg dał człowiekowi żelazo, ale diabeł dał mu rdzę.

Przysłowie

Zmiany właściwości na przestrzeni dziesięcioleci. Ponieważ elementy d charakteryzują się pozytywny st.ok., wówczas w postaci prostych substancji wykazują właściwości redukujące, które w roztworach wodnych charakteryzują się wartością potencjału redoks E. 0 W dekadach od lewej do prawej jego wartość, korelująca z wartością I 1, rozwój, ale po przejściu do podgrupy manganu i cynku, pomimo gwałtownego wzrostu I 1, maleje ze względu na spadek wartości I 2 i spadek energii sieci krystalicznej podczas przejścia do tych metali (z tych znajdujących się na lewo od nich w układzie okresowym).

W stanie zwartym przy obr. nawet M pierwszej dekady, mający wartości ujemne E (0 od Sc do Mn E 0< −0,90 B), с водой не реагируют вследствие образованияpasywacja warstwy tlenków na ich powierzchni. Jednak w temperaturach czerwonego ciepła mniej aktywne metale (żelazo, nikiel, analogi wanadu i tytanu) wypierają wodór z wody. Reaktywność M również gwałtownie wzrasta, gdy są one przekształcane Cienki stan, na przykład, proszki manganu i chromu oddziałują z wodą w temperaturze wt. (z utworzeniem MnO 2 i Cr 2 O 3).

Wszystkie metale pierwszej dekady, dla których E 0 wypiera wodór z rozcieńczonych roztworów kwasów< 0, кроме ванадия. Наиболее активные М: цинк и марганец – растворяются даже в уксусной кислоте, а медь (в ряду напряжений стоит правее водорода) лишь в т.н. кислотах-окислителях. При указанных взаимодействиях только Sc и Тi образуют соединения в ст.ок. (+3), остальные – в (+2), хотя хром(II) и (гораздо медленнее) железо(II) на воздухе затем окисляются до (+3).

Wyjaśniono anomalną pasywność wanadu (E 0 = -1,20 V) w rozcieńczonych kwasach specjalna gęstość jego warstwę tlenkową. Rozpuszcza się jedynie w HF lub stężonym HNO3, z którym ten metal reaguje:

V + HNO 3 = HVO 3 + NIE.

Inny aktywny M w zależności od rozpuszczalność ich warstwa tlenkowa w stężonym kwasie azotowym albo reaguje z nim, redukując azot do (-3) (jest to podgrupa cynku, manganu i skandu), albo ulega przez nią pasywacji w wyniku pogrubienia warstwy tlenku, np. Cr 124.

Pasywację można także przeprowadzić sztucznie. Zatem traktowanie chromu (który mieści się w zakresie napięć między cynkiem a żelazem) stężonym kwasem azotowym zwiększa jego potencjał z –0,56 V do +1,2 V, tj. sprawia, że ​​Cr jest prawie tak szlachetny jak Pt. (Chrom w stali nierdzewnej i innych stopach 125 jest szczególnie łatwo dezaktywowany.) Stężone H 2 SO 4 i HNO 3 również pasywują żelazo.

Kobalt i nikiel mają podobną aktywność chemiczną do Fe ze względu na bliskość promieni atomowych (dlatego łączy się je w rodzinagruczoł). Jeśli jednak żelazo reaguje z rozcieńczonym HCl i H 2 SO 4 w warunkach otoczenia, wówczas Co i Ni reagują z ogrzewaniem. Ponadto są one w mniejszym stopniu dezaktywowane przez kwas azotowy niż żelazo, ze względu na większą rozpuszczalność ich tlenków w tym kwasie.

Należy zauważyć, że dla elementów drugiej i trzeciej dekady charakter zmiany wartości E 0 pozostaje w przybliżeniu taki sam jak w pierwszej.

Zmiany właściwości w podgrupach. Wartość I 1 w podgrupach d jest głównie rośnie isiła wzrasta wiązania w sieci M (porównaj t.t.). W konsekwencji (w przeciwieństwie do podgrup głównych i podgrupy Sc) wartość E 0 staje się bardziej dodatnia, a reaktywność metali maleje.

Zatem w podgrupie IB, jeśli miedź rozpuszcza się w stężonym kwasie siarkowym przy r.v., to srebro dopiero przy t > 160 0 C. Jednakże srebro, podobnie jak miedź, przy pokójtemperatura oddziałuje z kwasem azotowym, a złoto oddziałuje tylko z wodą królewską (a także z kwasem selenowym (patrz wyżej) i wodą chlorowaną w obecności HCl).

W podgrupie IIB Zn jest rozpuszczalny nawet w kwasie octowym, Cd jest rozpuszczalny w HCl, a Hg (E 0 > 0) tylko w HNO (3 przy braku kwasu utlenianie przebiega do Hg, 2 2 + i przy nadmiarze - do Hg). 2 +

Podobnie w podgrupie VIIB – Mn reaguje z CH COOH 3 oraz Tc i Re (ich wartości

E 0: odpowiednio 0,47 V i 0,37 V), przy r.b. rozpuszczać tylko w kwasach utleniających, na przykład kwasie azotowym (produkty NO i HEO 4).

W podgrupie VIIIB wszystkie metale z rodziny żelaza oddziałują z rozcieńczonymi kwasami. Oraz ich odpowiedniki, tj. metale platynowe (E 0 > 0) są utleniane tylko w trudny warunkach, a bliskość ich promieni determinuje dużą podobieństwo w zachowaniu chemicznym, ale jest też różnice.

Zatem najbardziej aktywny z nich, pallad, jest kwasem, podobnie jak srebro; natomiast rod i iryd w odróżnieniu od pozostałych nie rozpuszczają się nawet w wódce „regia” 126. Reagują z roztworem chlorku sodu nasyconym chlorem w rozgrzanej do czerwoności temperaturze z powodu tworzenia się zrównoważony kompleksy Na 3 [ECl 6 ]. Jednak w postaci sadzy metale te łatwo reagują z gorącym kwasem siarkowym, a nawet z kwasem solnym w obecności tlenu. Należy pamiętać, że w tych warunkach osm, ze względu na duże powinowactwo do tlenu (?), rozpuszcza się w postaci zwartej.

W podgrupach bocznych IV, V i VI w M drugiej i trzeciej dekady E 0< 0 , но за счет влиянияgęsty warstwę tlenkową na swojej powierzchni, reagują z kwasami tylko w trudnych warunkach. Zatem Zr i Hf są rozpuszczalne tylko w kwasach kompleksujących: w gorącym kwasie siarkowym (produkt – H 2 [E(SO 4) ] 3) i w kwasie fluorowodorowym (H 4 [EF 8 ]); molibden po podgrzaniu oddziałuje tylko z kwasami utleniającymi, a wolfram, niob i tantal tylko z mieszaniną HF i HNO (odpowiednio 3 produkty NO i H 2 WF 8 lub H 2 EF 7).

Zatem niezależnie od tego, czy nastąpi nałożenie czynnika kinetycznego (filmu pasywującego), czy też nie, aktywność d-metali wobec kwasów w podgrupach maleje. Wyjątek jak już zauważono, jest podgrupa skandu, w którym nie ma wpływu kompresji f, a charakter zmiany wartości promienia atomowego I 1 i E 0 jest taki sam jak w głównych podgrupach. W konsekwencji lantan (w przeciwieństwie do skandu i itru, które w temperaturze pokojowej rozpuszczają się tylko w kwasach) oddziałuje nawet z wodą:

La + H 2 O → La (OH) 3 + H 2 .

Stosunek d-metali do zasad. Srebro 127 jest najbardziej odporne na alkalia, a cynk jest najmniej odporny: nawet rozwiązanie alkalia, redukujące wodór w wodzie i tworzące kompleks 128 -. Pozostałe d-metale, jeśli występują w postaci anionowej, reagują z alkaliami (lub sodą) podczas fuzji, Na przykład:

Ti⎫ ⎧Na 2 TiO 3 ⎬ + NaOH → H 2 + ⎨ .

⎭ ⎩Na 3 VO 4

W przypadku innych konieczne jest posiadanie Środek utleniający:

Cr + NaNO 3 + NaOH → Na 2 CrO 4 + NaNO 2,

O 2 + Na 2 CO 3 → Na 2 WO 4 + CO 2 .

Co więcej, W i Mo oddziałują z alkaliami aktywniej niż Cr, ponieważ W trakcie reakcji ich powierzchnia pokrywa się bardziej kwaśnym tlenkiem (EO) 3 niż w przypadku chromu (Cr 2 O 3).

Oddziaływanie d-metali z substancjami prostymi. Korozja. W warunkach pokojowych tylko fluor utlenia większość d-metali, z wyjątkiem szlachetnych (ale reakcje z Cu, Ni, Fe (a także z Pb, Al) ograniczają się do tworzenia ochronnych filmów fluorków). Dodatkowo w ob.u. złoto oddziałuje z bromem, a rtęć oddziałuje z jodem i siarką w wyniku tworzenia bardzo termodynamicznie bardzo zrównoważony produkty: AuBr, 3 HgI 2 i HgS (patrz rozdział „Halogeny”).

W powietrzu, w stanie drobno zdyspergowanym, dość aktywne metale (Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni) pirofory 2 (tj. zapalają się pod wpływem powietrza), ale w zwartej formie większość M jest stabilna dzięki pasywacji. Zwłaszcza gęsty warstwy powierzchniowe tworzą metale z podgrupy wanadu i tytanu, dzięki czemu charakteryzują się dużą odpornością na korozję (nawet w wodzie morskiej).

Inne metale nie są tak stabilne. Pod wpływem składników powietrza (jakich?) korozja cynku i miedzi następuje powoli (z utworzeniem E 2 (OH) 2 CO 3); Nawet srebro ciemnieje, pokrywając się siarczkiem (pod wspólnym wpływem O 2, H 2 O i H 2 S; jaka jest rola każdego z nich?).

Żelazo koroduje szczególnie szybko. To prawda, że ​​\u200b\u200bw suchej atmosferze jego utlenianie następuje dopiero przed utworzeniem gęsty Folia pasywacyjna FeO. Ale w obecności wilgoci produkt otrzymany w reakcji:

Fe + H 2 O → FeO + H 2 ,

utleniony tlenem, aktywowany cząsteczkami H 2 O, do Fe 2 O 3. W tym przypadku woda zaabsorbowana przez powierzchnię metalu, częściowo rozpuszczając w sobie produkty utleniania, utrudnia tworzenie gęsty strukturę tlenkową, w wyniku której następuje korozja żelaza głęboko.

Dodatek alkaliów zmniejsza potencjał utleniający tlenu, przez co proces przebiega w mniejszym stopniu. Zauważ to Bardzoczystyżelazo, które dobrze adsorbuje wodór i tym samym pasywuje jego powierzchnię, nie utlenia się.

W celu ochrony przed korozją żelazo przemysłowe jest malowane lub poddawane cynowaniu, cynkowaniu, chromowaniu, niklowaniu, azotowaniu (powłoka Fe 4 N), cementowaniu (Fe C 3) i innym metodom przetwarzania. W szczególności, witryfikacja obróbka powierzchni metalu za pomocą lasera zwiększa odporność na korozję 12-krotnie, jednak po podgrzaniu M powyżej 200 0 C efekt ten zanika. Bardziej niezawodnym, ale kosztownym sposobem zwalczania utleniania żelaza w powietrzu jest produkcja stali nierdzewnej (18% Cr i 9% Ni).

Korozja jest jednak procesem powolnym i dość spokojnym szybko metale d reagują tylko z niemetalami po podgrzaniu, nawet najbardziej aktywne podgrupy M skandu (utleniające do (+3)). (Jednakże od Sc do La aktywność interakcji wzrasta (?) i na przykład lantan zapala się w chlorze w ob.u.)

W przypadku mniej reaktywnych (?) metali z podgrupy tytanu jest to wymagane więcej ogrzewanie (powyżej 150 0 C). W tym przypadku Hf przekształca się w Hf + 4, a Ti i Zr mogą tworzyć produkty gorszy st.ok.: Ti 2 O 3, ZrCl 2 itp. Są jednak silnymi reduktorami, zwłaszcza w przypadku Zr (?) - utleniają się na powietrzu lub dysmutują:

ZrCl 2 → Zr+ ZrCl 4 .

W przypadku jeszcze mniej aktywnych metali z podgrupy wanadu reakcje zachodzą w temperaturze t > 400 0 C i przy tworzeniu produktów dopiero w najwyższym stopniu. (+5).

Po przejściu do podgrupy chromu reaktywność M rozwój(ze względu na większą lotność tlenków), ale maleje od Cr do W (?). Zatem chrom oddziałuje ze wszystkimi Г2, molibden nie reaguje z I2, a wolfram nie reaguje z Br2. Co więcej, utlenianie chromu wzrasta do (+3), a jego analogów - do (+6). (Należy pamiętać, że WF jest szóstym najcięższym gazem na poziomie zerowym)

Podobne wzorce obserwuje się w innych podgrupach d-metali. Zatem technet i ren nie oddziałują z jodem, a z innymi halogenami - tylko w t > 400 0 C, tworząc EG 7. Jednocześnie mangan utlenia się przy lekkim ogrzewaniu

nawet szary i do st.ok. (+2).

Miedź reaguje z mokry chlor przy prędkości obrotowej, srebro - przy lekkim podgrzaniu, a złoto - tylko przy t> 200 0 C. Po podgrzaniu tlen działa tylko na miedź (produkt CuO, w wyższych temperaturach - Cu 2 O (?)), a srebro utlenione (w odróżnieniu od złoto) przez ozon (do AgO).

Cynk spala się również w CO 2 , a rtęć w warunkach otoczenia. Nie jest nawet pokryty warstwą tlenku. Po ogrzaniu do 300 0 C tworzy mieszaninę tlenków HgO i Hg 2 O, która w temperaturze t > 400 0 C oddziela O, zamieniając się w Hg, natomiast temperatura rozkładu tlenku kadmu wynosi 1813 0 C, a ZnO 1950 0 C.

Najbardziej stabilne chemicznie metale platynowe i złoto, ale przy wystarczającym ogrzewaniu reagują z prawie wszystkimi niemetalami (G 2, O 2, S, P, As), chociaż z różną aktywnością i selektywność; mianowicie: w okresach od lewej do prawej zwiększa się odporność na O 2 i F 2, a na Cl 2 i S maleje (zgodnie ze strukturą elektronową atomów pierwiastków (?)).

Tak więc, jeśli fluor reaguje z platyną tylko w temperaturze t > 400 0 C, wówczas chlor reaguje w temperaturze 250 0 C (produkt PtCl 2). Lub jeśli weźmiemy pod uwagę interakcję z tlenem: osm w postaci sadzy utlenia się w powietrzu w temperaturze r.b. (do OsO 4), ruten - z lekkim ogrzewaniem, a reszta - w temperaturze czerwonego ciepła. Produkty: IrO 2, PdO, PtO 2, Rh 2 O 3.

(Przy silniejszym ogrzewaniu tlenki te rozkładają się i jeśli reakcja:

PtO 2 → Pt+ O 2

zachodzi w temperaturze 500 0 C, następnie rozkład:

RuO 2 → Ru+ O 2

występuje tylko wtedy, gdy t > 1300 0 C).

Podobny wzrost odporności metalu na tlen obserwuje się przy przejściu od żelaza do niklu (patrz tabela 14).

Tabela 14. Charakterystyka oddziaływania metali z rodziny żelaza z tlenem

Tworzenie roztworów stałych. Cechą d-metali jest ich tendencja wynikająca z dużej różnorodności st.ok. i stany walencyjne, tworząc związki niestechiometryczny skład: związki międzymetaliczne (AlNi itp.) lub metalidy (Fe S 3, VN, LaB, ZrC 6 itp.). I solidne rozwiązania w szczególności rozwiązania realizacja gazy Zatem metale z podgrupy skandu i tytanu absorbują wodór przy r.p.a. do składu: EH2 i EH (3 po podgrzaniu rozpuszczalność H2 maleje).

Nikiel i pallad mają szczególne powinowactwo do wodoru (1 V Pd rozpuszcza 1000 V H 2), które dlatego są katalizatorami reakcji uwodornienie. I na przykład platyna pochłania głównie O2 (do 700 V) i dlatego jest stosowana jako katalizator w procesach z udziałem tlenu: utlenianie NH 3 do NO, SO 2 do SO, 3 do dopalania spalin samochodowych (w tym przypadku w szczególności NO zamienia się w N 2, a CO w CO 2) itp.

Mechanizm katalitycznego działania tych metali polega na tym, że – jak się przyjmuje – gazy rozpuszczające się w M atomizowany. Zatem wodór uwalniany podczas ogrzewania jego roztworu w metalu jest silniejszym środkiem redukującym niż cząsteczkowy.

Ponadto, na przykład pallad, absorbując H2 do pewnej granicy, zachowuje swoje właściwości metaliczne, ale traci paramagnetyzm. Oznacza to, że przynajmniej część atomów wodoru oddaje swoje elektrony walencyjne pasmowi przewodnictwa metalu.

Istnieją również dowody na częściowe tworzenie jonów wodorkowych, na przykład podczas rozpuszczania wodoru w żelazie. Otrzymano itp. niekonwencjonalne wodorki, w których cząsteczki H2 są skoordynowane jako całość na atomie d-metalu. (Służą jako modele do badania półproduktów powstających podczas katalizy.)