1. Metallit reagoivat ei-metallien kanssa.

2Me+ n Hal 2 → 2 MeHal n

4Li + O2 = 2Li2O

Alkalimetallit litiumia lukuun ottamatta muodostavat peroksideja:

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

2. Vetyä kestävät metallit reagoivat happojen (paitsi typpi- ja rikkipitoisuuksien) kanssa vapauttaen vetyä

Me + HCl → suola + H2

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2

Pb + 2 HCl → PbCl2↓ + H2

3. Aktiiviset metallit reagoivat veden kanssa muodostaen alkalia ja vapauttaen vetyä.

2Me+ 2n H20 → 2Me(OH)n+ n H2

Metallin hapettumisen tuote on sen hydroksidi - Me (OH) n (jossa n on metallin hapetusaste).

Esimerkiksi:

Ca + 2H 2O → Ca (OH) 2 + H2

4. Keskiaktiiviset metallit reagoivat veden kanssa kuumennettaessa muodostaen metallioksidia ja vetyä.

2Me + nH 2 O → Me 2 O n + nH 2

Hapetustuote tällaisissa reaktioissa on metallioksidi Me 2 O n (jossa n on metallin hapetusaste).

3Fe + 4H 2O → Fe 2 O 3 FeO + 4H 2

5. Vedyn jälkeen seisovat metallit eivät reagoi veden ja happoliuosten kanssa (paitsi typpi- ja rikkipitoisuudet)

6. Aktiivisemmat metallit syrjäyttävät vähemmän aktiiviset metallit suolaliuoksistaan.

CuSO 4 + Zn \u003d ZnSO 4 + Cu

CuSO 4 + Fe \u003d FeSO 4 + Cu

Aktiiviset metallit - sinkki ja rauta korvasivat kuparin sulfaatissa ja muodostivat suoloja. Sinkki ja rauta hapetetaan ja kupari palautuu.

7. Halogeenit reagoivat veden ja alkaliliuoksen kanssa.

Fluori, toisin kuin muut halogeenit, hapettaa vettä:

2H 2 O+2F 2 = 4HF + O 2 .

kylmässä: muodostuu Cl2 + 2KOH = KClO + KCl + H2OCl2 + 2KOH = KClO + KCl + H2O kloridia ja hypokloriittia

lämmitys: 3Cl2+6KOH−→KClO3+5KCl+3H2O3Cl2+6KOH→t,∘CKClO3+5KCl+3H2O muodostaa loridia ja kloraattia

8 Aktiiviset halogeenit (paitsi fluori) syrjäyttävät vähemmän aktiiviset halogeenit suolaliuoksistaan.

9. Halogeenit eivät reagoi hapen kanssa.

10. Amfoteeriset metallit (Al, Be, Zn) reagoivat alkalien ja happojen liuosten kanssa.

3Zn+4H2SO4= 3 ZnSO4+S+4H2O

11. Magnesium reagoi hiilidioksidin ja piioksidin kanssa.

2Mg + CO2 = C + 2MgO

SiO2+2Mg=Si+2MgO

12. Alkalimetallit (paitsi litium) muodostavat peroksideja hapen kanssa.

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

3. Epäorgaanisten yhdisteiden luokitus

Yksinkertaiset aineet - aineet, joiden molekyylit koostuvat samantyyppisistä atomeista (saman alkuaineen atomeista). Kemiallisissa reaktioissa ne eivät voi hajota muodostaen muita aineita.

Monimutkaiset aineet (tai kemialliset yhdisteet) - aineet, joiden molekyylit koostuvat erityyppisistä atomeista (erilaisten kemiallisten alkuaineiden atomeista). Kemiallisissa reaktioissa ne hajoavat muodostaen useita muita aineita.

Yksinkertaiset aineet jaetaan kahteen suureen ryhmään: metallit ja ei-metallit.

Metallit - ryhmä alkuaineita, joilla on tyypillisiä metallisia ominaisuuksia: kiinteät aineet (elohopeaa lukuun ottamatta) kiiltävät metallia, ovat hyviä lämmön ja sähkön johtimia, muokattavissa (rauta (Fe), kupari (Cu), alumiini (Al), elohopea ( Hg), kulta (Au), hopea (Ag) jne.).

ei-metallit - elementtiryhmä: kiinteät, nestemäiset (bromi) ja kaasumaiset aineet, joilla ei ole metallista kiiltoa, ovat eristäviä, hauraita.

Ja monimutkaiset aineet puolestaan ​​​​jaetaan neljään ryhmään tai luokkaan: oksidit, emäkset, hapot ja suolat.

oksideja - Nämä ovat monimutkaisia ​​aineita, joiden molekyylien koostumus sisältää happiatomeja ja jotain muuta ainetta.

Säätiöt - Nämä ovat monimutkaisia ​​aineita, joissa metalliatomit ovat liittyneet yhteen tai useampaan hydroksyyliryhmään.

Elektrolyyttisen dissosiaation teorian näkökulmasta emäkset ovat monimutkaisia ​​aineita, joiden dissosioituessa vesiliuoksessa syntyy metallikationeja (tai NH4 +) ja hydroksidi-anioneja OH-.

hapot - Nämä ovat monimutkaisia ​​aineita, joiden molekyyleissä on vetyatomeja, jotka voidaan korvata tai vaihtaa metalliatomeiksi.

suola - Nämä ovat monimutkaisia ​​aineita, joiden molekyylit koostuvat metalliatomeista ja happotähteistä. Suola on tuote, jossa hapon vetyatomit korvataan osittain tai kokonaan metallilla.

Ensimmäinen materiaali, jota ihmiset oppivat käyttämään tarpeisiinsa, on kivi. Kuitenkin myöhemmin, kun henkilö tuli tietoiseksi metallien ominaisuuksista, kivi siirtyi kauas taaksepäin. Juuri näistä aineista ja niiden seoksista on tullut tärkein ja tärkein materiaali ihmisten käsissä. Niistä tehtiin taloustavaroita, työvälineitä, rakennettiin tiloja. Siksi tässä artikkelissa tarkastelemme, mitä metalleja ovat, joiden yleiset ominaisuudet, ominaisuudet ja käyttö ovat niin tärkeitä tähän päivään. Itse asiassa kirjaimellisesti heti kivikauden jälkeen seurasi kokonainen metalligalaksi: kupari, pronssi ja rauta.

Metallit: yleiset ominaisuudet

Mikä yhdistää kaikkia näiden yksinkertaisten aineiden edustajia? Tietenkin tämä on niiden kidehilan rakenne, kemiallisten sidosten tyypit ja atomin elektronisen rakenteen piirteet. Loppujen lopuksi tästä ovat ne ominaiset fysikaaliset ominaisuudet, jotka ovat ihmisten näiden materiaalien käytön taustalla.

Ensinnäkin, harkitse metalleja jaksollisen järjestelmän kemiallisina elementteinä. Siinä ne sijaitsevat melko vapaasti, miehittäen 95 solua nykyisin tunnetuista 115 solusta. Niiden sijainnista yleisessä järjestelmässä on useita ominaisuuksia:

• Ne muodostavat ryhmien I ja II sekä III pääalaryhmät alkaen alumiinista.
• Kaikki sivualaryhmät koostuvat vain metalleista.
• Ne sijaitsevat ehdollisen diagonaalin alapuolella boorista astatiiniin.

Tällaisten tietojen perusteella on helppo nähdä, että epämetallit kerätään järjestelmän oikeaan yläosaan ja loput tilasta kuuluu tarkastelemiimme elementteihin.

Niillä kaikilla on useita atomin elektronisen rakenteen piirteitä:

Metallien ja ei-metallien yleiset ominaisuudet mahdollistavat niiden rakenteen kuvioiden tunnistamisen. Joten ensimmäisen kidehila on metallista, erikoista. Sen solmut sisältävät useita hiukkasia kerralla:

• ionit;
• atomit;
• elektroneja.

Sisälle kerääntyy yhteinen pilvi, jota kutsutaan elektronikaasuksi, mikä selittää näiden aineiden kaikki fysikaaliset ominaisuudet. Metallien kemiallisen sidoksen tyyppi on sama nimitys niiden kanssa.

Fyysiset ominaisuudet

On olemassa useita parametreja, jotka yhdistävät kaikki metallit. Niiden yleiset ominaisuudet fysikaalisten ominaisuuksien suhteen ovat seuraavat.

Luetellut parametrit ovat metallien yleisiä ominaisuuksia, eli kaikkea, mikä yhdistää ne yhdeksi suureksi perheeksi. On kuitenkin ymmärrettävä, että jokaiseen sääntöön on poikkeuksia. Lisäksi tällaisia ​​elementtejä on liikaa. Siksi itse perheen sisällä on myös jakoja eri ryhmiin, joita tarkastelemme alla ja joiden ominaispiirteet osoitamme.

Kemiallisia ominaisuuksia

Kemiatieteen näkökulmasta kaikki metallit ovat pelkistäviä aineita. Ja erittäin vahva. Mitä vähemmän elektroneja ulkotasolla ja mitä suurempi atomisäde, sitä vahvempi metalli on määritellyn parametrin mukaan.

Tämän seurauksena metallit voivat reagoida:

Tämä on vain yleinen katsaus kemiallisiin ominaisuuksiin. Loppujen lopuksi kunkin elementtiryhmän osalta ne ovat puhtaasti yksilöllisiä.

maa-alkalimetallit

Maa-alkalimetallien yleiset ominaisuudet ovat seuraavat:

Siten maa-alkalimetallit ovat yleisiä s-perheen elementtejä, joilla on korkea kemiallinen aktiivisuus ja ne ovat vahvoja pelkistäviä aineita ja tärkeitä osallistujia kehon biologisissa prosesseissa.

alkalimetallit

Yleinen ominaisuus alkaa niiden nimellä. He saivat sen kyvystä liueta veteen muodostaen alkaleja - emäksisiä hydroksideja. Reaktiot veden kanssa ovat erittäin rajuja, joskus syttyviä. Näitä aineita ei esiinny luonnossa vapaassa muodossa, koska niiden kemiallinen aktiivisuus on liian korkea. Ne reagoivat ilman, vesihöyryn, ei-metallien, happojen, oksidien ja suolojen kanssa eli melkein kaiken kanssa.

Tämä johtuu niiden elektronisesta rakenteesta. Ulkotasolla on vain yksi elektroni, jonka he helposti luovuttavat. Nämä ovat vahvimpia pelkistäviä aineita, minkä vuoksi niiden saaminen puhtaassa muodossaan kesti melko kauan. Tämän teki ensimmäisenä Humphrey Davy jo 1700-luvulla natriumhydroksidin elektrolyysillä. Nyt kaikki tämän ryhmän edustajat louhitaan tällä menetelmällä.

Alkalimetallien yleinen ominaisuus on myös se, että ne muodostavat jaksollisen järjestelmän pääalaryhmän ensimmäisen ryhmän. Kaikki ne ovat tärkeitä alkuaineita, jotka muodostavat monia ihmisen käyttämiä arvokkaita luonnonyhdisteitä.

D- ja f-perheiden metallien yleiset ominaisuudet

Tähän alkuaineryhmään kuuluvat kaikki ne, joiden hapetusaste voi vaihdella. Tämä tarkoittaa, että olosuhteista riippuen metalli voi toimia sekä hapettimena että pelkistimenä. Tällaisilla elementeillä on suuri kyky reagoida. Niiden joukossa on suuri määrä amfoteerisia aineita.

Kaikkien näiden atomien yleinen nimi on siirtymäelementit. He saivat sen siitä, että ne ominaisuuksiltaan todella seisovat ikään kuin s-perheen tyypillisten metallien ja p-perheen ei-metallien välissä.

Siirtymämetallien yleinen ominaisuus tarkoittaa niiden samankaltaisten ominaisuuksien nimeämistä. Ne ovat seuraavat:

• suuri määrä elektroneja ulkotasolla;
• suuri atomisäde;
• useita hapetusasteita (+3 - +7);
• ovat d- tai f-alatasolla;
• muodostavat 4-6 suurta jaksoa järjestelmästä.

Yksinkertaisina aineina tämän ryhmän metallit ovat erittäin vahvoja, sitkeitä ja muokattavia, joten niillä on suuri teollinen merkitys.

Jaksollisen järjestelmän sivualaryhmät

Toissijaisten alaryhmien metallien yleiset ominaisuudet ovat täysin yhtenevät siirtymävaiheen metallien kanssa. Ja tämä ei ole yllättävää, koska itse asiassa se on täsmälleen sama asia. On vain niin, että järjestelmän sivualaryhmät muodostuvat juuri d- ja f-perheiden eli siirtymämetallien edustajista. Siksi voimme sanoa, että nämä käsitteet ovat synonyymejä.

Aktiivisimmat ja tärkeimmät niistä ovat 10 edustajan ensimmäinen rivi skandiumista sinkkiin. Niillä kaikilla on suuri teollinen merkitys, ja ihmiset käyttävät niitä usein erityisesti sulatukseen.

Seokset

Metallien ja metalliseosten yleiset ominaisuudet antavat mahdollisuuden ymmärtää, missä ja miten näitä aineita on mahdollista käyttää. Tällaiset yhdisteet ovat kokeneet suuria muutoksia viime vuosikymmeninä, koska yhä enemmän löydetään ja syntetisoidaan uusia lisäaineita niiden laadun parantamiseksi.

Tunnetuimmat seokset nykyään ovat:

• messinki;
• duralumiini;
• valurauta;
• teräs;
• pronssi;
• voittaa;
• nichrome ja muut.

Mikä on seos? Tämä on metallien seos, joka on saatu sulattamalla jälkimmäinen erityisissä uunilaitteissa. Tämä tehdään, jotta saadaan tuote, joka on ominaisuuksiltaan parempi kuin sen muodostavat puhtaat aineet.

Metallien ja ei-metallien ominaisuuksien vertailu

Jos puhumme yleisistä ominaisuuksista, metallien ja ei-metallien ominaisuudet eroavat yhdessä erittäin merkittävässä kohdassa: jälkimmäiselle ei voida erottaa samanlaisia ​​​​ominaisuuksia, koska ne eroavat suuresti ilmenevien ominaisuuksiensa suhteen, sekä fysikaalisista että kemiallisista.

Siksi on mahdotonta luoda tällaista ominaisuutta ei-metalleille. On mahdollista vain tarkastella erikseen kunkin ryhmän edustajia ja kuvailla heidän ominaisuuksiaan.

METALLIEN KEMIALLISET OMINAISUUDET

Kemiallisten ominaisuuksiensa mukaan metallit jaetaan:

1 ) Aktiivinen (alkali- ja maa-alkalimetallit, Mg, Al, Zn jne.)

2) Metallitkeskimääräinen aktiivisuus (Fe, Cr, Mn jne.);

3 ) Epäaktiivinen (Cu, Ag)

4) jalometallit – Au, Pt, Pd jne.

Reaktioissa - vain pelkistäviä aineita. Metalliatomit luovuttavat helposti elektroneja ulommasta (ja osa niistä esiulkoisesta) elektronikerroksesta muuttuen positiivisiksi ioneiksi. Mahdolliset hapetustilat Me Alempi 0,+1,+2,+3 Korkeampi +4,+5,+6,+7,+8

1. VUOROVAIKUTUS EI-METALLIEN KANSSA

1. VEDULLA

Ryhmien IA ja IIA metallit reagoivat kuumennettaessa, paitsi beryllium. Kiinteitä epästabiileja aineita muodostuu hydridejä, muut metallit eivät reagoi.

2K + H₂ = 2KH (kaliumhydridi)

Ca + H2 = CaH2

2. HAPELLA

Kaikki metallit reagoivat paitsi kulta ja platina. Reaktio hopean kanssa tapahtuu korkeissa lämpötiloissa, mutta hopea(II)oksidia ei käytännössä muodostu, koska se on termisesti epästabiilia. Alkalimetallit muodostavat normaaleissa olosuhteissa oksideja, peroksideja, superoksideja (litium-oksidi, natrium-peroksidi, kalium, cesium, rubidium-superoksidi

4Li + O2 = 2Li2O (oksidi)

2Na + O2 = Na2O2 (peroksidi)

K+O2=KO2 (superoksidi)

Loput pääalaryhmien metallit muodostavat normaaleissa olosuhteissa oksideja, joiden hapetusaste on yhtä suuri kuin ryhmänumero 2Сa + O2 = 2СaO

2Сa+O2=2СaO

Toissijaisten alaryhmien metallit muodostavat normaaleissa olosuhteissa oksideja ja kuumennettaessa eri hapetusasteita omaavia oksideja ja rautarautahilsettä Fe3O4 (Fe⁺²O∙Fe2⁺³O3)

3Fe + 2O2 = Fe3O4

4Cu + O2 = 2Cu2+10 (punainen) 2Cu + O2 = 2Cu220 (musta);

2Zn + O₂ = ZnO 4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

3. HALOGEENIT

halogenidit (fluoridit, kloridit, bromidit, jodidit). Alkalinen normaaleissa olosuhteissa F, Cl, Br syttyvät:

2Na + Cl2 = 2NaCl (kloridi)

Maa-alkali ja alumiini reagoivat normaaleissa olosuhteissa:

FROMa+Cl2=FROMaCl2

2AI+3Cl2 = 2AICl3

Toissijaisten alaryhmien metallit korotetuissa lämpötiloissa

Cu + Cl2 = Cu⁺²Cl2 Zn + Cl2 = ZnCl2

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

2Cu + I2 = 2Cu+11(ei ole kuparijodidia (+2)!)

4. VUOROVAIKUTUS RINKIN KANSSA

kuumennettaessa jopa alkalimetallien kanssa, elohopealla normaaleissa olosuhteissa. Kaikki metallit reagoivat paitsi kulta ja platina

Kanssaharmaa – sulfidit: 2K + S = K2S 2Li+S = Li2S (sulfidi)

FROMa+S=FROMkuten(sulfidi) 2Al+3S = Al2S3 Cu + S = Cu⁺²S (musta)

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

5. VUOROVAIKUTUS FOSFORIN JA TYPPEN KANSSA

vuotaa kuumennettaessa (poikkeus: litium typen kanssa normaaleissa olosuhteissa):

fosforin kanssa - fosfidit: 3Ca + 2 P=Ca3P2,

Typen kanssa - nitridit 6Li + N2 = 3Li2N (litiumnitridi) (n.o.) 3Mg + N2 = Mg3N2 (magnesiumnitridi) 2Al + N2 = 2A1N 2Cr + N2 = 2CrN 3Fe + N2 = Fe₳22

6. VUOROVAIKUTUS HIILIN JA PIIN KANSSA

virtaa kuumennettaessa:

Karbideja muodostuu hiilen kanssa ja vain aktiivisimmat metallit reagoivat hiilen kanssa. Alkalimetalleista karbidit muodostavat litiumia ja natriumia, kalium, rubidium ja cesium eivät ole vuorovaikutuksessa hiilen kanssa:

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

Metallit - d-elementit muodostavat ei-stoikiometrisen koostumuksen yhdisteitä, kuten kiinteitä liuoksia hiilen kanssa: WC, ZnC, TiC - käytetään superkovien terästen valmistukseen.

piin kanssa - silisidit: 4Cs + Si = Cs4Si,

7. METALLIEN VUOROVAIKUTUS VEDEN KANSSA:

Sähkökemiallisessa jännitesarjassa vedyn saavuttavat metallit reagoivat veden kanssa Alkali- ja maa-alkalimetallit reagoivat veden kanssa kuumentamatta muodostaen liukoisia hydroksideja (emäksiä) ja vetyä, alumiinia (oksidikalvon tuhoutumisen jälkeen - amalgaatio), magnesiumia kuumennettaessa muodostavat liukenemattomia emäksiä ja vetyä.

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

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

Loput metallit reagoivat veden kanssa vain kuumassa tilassa muodostaen oksideja (rauta-rauta-hilse)

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

8 HAPELLA JA VEDELLÄ

Ilmassa rauta ja kromi hapettavat helposti kosteuden läsnä ollessa (ruostuminen)

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

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

9. METALLIEN VUOROVAIKUTUS OKSIDEJEN KANSSA

Metallit (Al, Mg, Ca), pelkistävät ei-metalleja tai vähemmän aktiivisia metalleja oksideistaan ​​korkeassa lämpötilassa → ei-metalli tai matala-aktiivinen metalli ja oksidi (kalsiumtermi, magnesiumlämpö, ​​aluminotermia)

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

10. OKSIDEJEN KANSSA

Metallit rauta ja kromi reagoivat oksidien kanssa, mikä vähentää hapettumisastetta

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

11. METALLIEN VUOROVAIKUTUS ALKALIN KANSSA

Vain ne metallit ovat vuorovaikutuksessa alkalien kanssa, joiden oksideilla ja hydroksideilla on amfoteerisia ominaisuuksia ((Zn, Al, Cr (III), Fe (III) jne. SULATUS → metallisuola + vety).

2NaOH + Zn → Na2ZnO2 + H2 (natriumsinkaatti)

2Al + 2(NaOH H2O) = 2NaAl02 + 3H2
RATKAISU → monimutkainen metallisuola + vety.

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

12. VUOROVAIKUTUS HAPPOJEN KANSSA (PAIKSI HNO3 ja H2SO4 (kons.)

Metallien sähkökemiallisessa jännitesarjassa vedyn vasemmalla puolella olevat metallit syrjäyttävät sen laimeista hapoista → suolasta ja vedystä

Muistaa! Typpihappo ei koskaan vapauta vetyä ollessaan vuorovaikutuksessa metallien kanssa.

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

13. REAKTIOT SUOLAN KANSSA

Aktiiviset metallit syrjäyttävät vähemmän aktiivisia metalleja suoloista. Toipuminen ratkaisuista:

CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu

FeSO4 + Cu =REAKTIOTEI

Mg + CuCl2(pp) = MgCl2+FROMu

Metallien talteenotto niiden suoloista

3Na+ AlCl3 = 3NaCl + Al

TiCl2 + 2Mg = MgCl2 + Ti

Ryhmän B metallit reagoivat suolojen kanssa alentaen niiden hapetusastetta.

2Fe⁺3Cl3 + Fe = 3Fe⁺2Cl2

Metallien ominaisuudet.

1. Metallien perusominaisuudet.

Metallien ominaisuudet jaetaan fysikaalisiin, kemiallisiin, mekaanisiin ja teknologisiin.

Fysikaalisia ominaisuuksia ovat: väri, ominaispaino, sulavuus, sähkönjohtavuus, magneettiset ominaisuudet, lämmönjohtavuus, laajeneminen kuumennettaessa.

Kemialliseen - hapettuvuus, liukoisuus ja korroosionkestävyys.

Mekaaniseen - lujuus, kovuus, elastisuus, viskositeetti, plastisuus.

Teknologiaan - karkaistuvuus, juoksevuus, muokattavuus, hitsattavuus, koneistettavuus.

1. Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet.

Väri. Metallit ovat läpinäkymättömiä, ts. älä päästä valoa läpi, ja tässä heijastuneessa valossa jokaisella metallilla on oma erityinen sävynsä - värinsä.

Teknisistä metalleista vain kupari (punainen) ja sen seokset ovat värillisiä. Muiden metallien väri vaihtelee teräksenharmaasta hopeanvalkoiseen. Metallituotteiden pinnalla olevat ohuimmat oksidikalvot antavat niille lisävärejä.

Tietty painovoima. Aineen yhden kuutiosenttimetrin painoa grammoina ilmaistuna kutsutaan ominaispainoksi.

Ominaispainon mukaan erotetaan kevyet metallit ja raskasmetallit. Teknisistä metalleista magnesium on kevyin (ominaispaino 1,74), raskain volframi (ominaispaino 19,3). Metallien ominaispaino riippuu jossain määrin tavasta, jolla ne valmistetaan ja käsitellään.

Sulatettavuus. Kyky muuttua kiinteästä nestemäiseksi kuumennettaessa on metallien tärkein ominaisuus. Kuumennettaessa kaikki metallit siirtyvät kiinteästä tilasta nestemäiseen tilaan, ja kun sula metalli jäähdytetään, nestemäisestä tilasta kiinteään tilaan. Teknisten metalliseosten sulamispisteellä ei ole yhtä tiettyä sulamispistettä, vaan lämpötila-alueita, joskus melko merkittäviä.

Sähkönjohtavuus. Johtavuus on sähkön siirtymistä vapaiden elektronien kautta. Metallien sähkönjohtavuus on tuhansia kertoja suurempi kuin ei-metallisten kappaleiden sähkönjohtavuus. Lämpötilan noustessa metallien sähkönjohtavuus laskee ja lämpötilan laskiessa se kasvaa. Kun lähestytään absoluuttista nollaa (-273 0 С), metallien sähkönjohtavuus vaihtelee välillä +232 0 (tina) - 3370 0 (volframi) loputtomasti. Suurin osa kasvaa (vastus putoaa lähelle nollaa).

Seosten sähkönjohtavuus on aina pienempi kuin yhden seoksen muodostavan komponentin sähkönjohtavuus.

Magneettiset ominaisuudet. Vain kolme metallia ovat selvästi magneettisia (ferromagneettisia): rauta, nikkeli ja koboltti sekä osa niiden seoksista. Tiettyihin lämpötiloihin kuumennettaessa nämä metallit menettävät myös magneettisia ominaisuuksiaan. Jotkut rautaseokset eivät ole ferromagneettisia edes huoneenlämmössä. Kaikki muut metallit jaetaan paramagneettisiin (magneettien vetämiä) ja diamagneettisiin (magneettien hylkimiä).

Lämmönjohtokyky. Lämmönjohtavuus tarkoittaa lämmön siirtymistä kehossa kuumemmasta paikasta vähemmän lämmitettyyn paikkaan ilman tämän kappaleen hiukkasten näkyvää liikettä. Metallien korkea lämmönjohtavuus mahdollistaa niiden nopean ja tasaisen kuumenemisen ja jäähtymisen.

Teknisistä metalleista kuparilla on korkein lämmönjohtavuus. Raudan lämmönjohtavuus on paljon pienempi, ja teräksen lämmönjohtavuus vaihtelee sen sisältämien komponenttien mukaan. Lämpötilan noustessa lämmönjohtavuus laskee, ja kun lämpötila laskee, se kasvaa.

Lämpökapasiteetti. Lämpökapasiteetti on lämpömäärä, joka tarvitaan nostamaan kehon lämpötilaa 10:llä.

Aineen ominaislämpökapasiteetti on lämpömäärä kilogrammoina - kaloreina, joka on ilmoitettava 1 kg:aan ainetta, jotta sen lämpötilaa voidaan nostaa 1 0.

Metallien ominaislämpökapasiteetti muihin aineisiin verrattuna on pieni, minkä vuoksi niiden lämmittäminen korkeisiin lämpötiloihin on suhteellisen helppoa.

Laajeneminen kuumennettaessa. Kappaleen pituuden lisäyksen suhdetta lämmitettäessä 1 0 alkuperäiseen pituuteensa kutsutaan lineaarilaajenemiskertoimeksi. Eri metallien lineaarilaajenemiskerroin vaihtelee suuresti. Esimerkiksi volframin lineaarinen laajenemiskerroin on 4,0 · 10 -6 ja lyijyn 29,5 · 10 -6 .

Korroosionkestävyys. Korroosiolla tarkoitetaan metallin tuhoutumista sen kemiallisen tai sähkökemiallisen vuorovaikutuksen seurauksena ulkoisen ympäristön kanssa. Esimerkki korroosiosta on raudan ruostuminen.

Korkea korroosionkestävyys (korroosionkestävyys) on joidenkin metallien tärkeä luonnollinen ominaisuus: platina, kulta ja hopea, minkä vuoksi niitä kutsutaan jaloiksi. Nikkeli ja muut ei-rautametallit kestävät myös korroosiota hyvin. Rautametallit syöpyvät voimakkaammin ja nopeammin kuin ei-rautametallit.

2. Mekaaniset ominaisuudet.

Vahvuus. Metallin vahvuus on sen kyky vastustaa ulkoisten voimien vaikutusta romahtamatta.

Kovuus. Kovuus on kehon kyky vastustaa toisen, kiinteämmän kappaleen tunkeutumista siihen.

Elastisuus. Metallin elastisuus on sen ominaisuus palauttaa muotonsa muodonmuutoksen aiheuttaneiden ulkoisten voimien toiminnan päätyttyä (muodonmuutos).

Viskositeetti. Sitkeys on metallin kyky vastustaa nopeasti kasvavia (isku) ulkoisia voimia. Viskositeetti on haurauden päinvastainen ominaisuus.

Muovi. Plastisuus on metallin ominaisuus, joka muuttaa muotoaan ilman vaurioita ulkoisten voimien vaikutuksesta ja säilyttää uuden muotonsa voimien lakkaamisen jälkeen. Plastisuus on ominaisuus, joka on elastisuuden vastakohta.

Taulukossa. 1 esittää teknisten metallien ominaisuuksia.

Pöytä 1.

Teknisten metallien ominaisuudet.

metallinen nimi	Ominaispaino (tiheys) g \ cm 3	Sulamispiste 0 С	Brinell-kovuus	Vetolujuus (vetolujuus) kg \ mm 2	Suhteellinen laajennus %	Poikkileikkauksen suhteellinen supistuminen %
Alumiini Volframi Rauta Koboltti Magnesium Mangaani Kupari Nikkeli Tina Johtaa Kromi Sinkki	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 Hauras 22 40-50 2-4 1,8 Hauras 11,3-15	40 - 21-55 3 15 Hauras 60 40 40 50 Hauras 5-20	85 - 68-55 - 20 Hauras 75 70 74 100 Hauras -

3. Metallien ominaisuuksien merkitys.

Mekaaniset ominaisuudet. Ensimmäinen vaatimus mille tahansa tuotteelle on riittävä lujuus.

Metalleilla on suurempi lujuus verrattuna muihin materiaaleihin, joten koneiden, mekanismien ja rakenteiden kuormitetut osat valmistetaan yleensä metalleista.

Monilla tuotteilla tulee yleisen lujuuden lisäksi olla myös erityisiä tämän tuotteen toiminnalle ominaisia ​​ominaisuuksia. Esimerkiksi leikkuutyökalujen on oltava kovia. Muiden leikkaustyökalujen valmistukseen käytetään työkaluteräksiä ja metalliseoksia.

Jousien ja jousien valmistukseen käytetään erikoisteräksiä ja seoksia, joilla on korkea elastisuus.

Muovattavia metalleja käytetään tapauksissa, joissa osiin kohdistuu iskukuormitus käytön aikana.

Metallien plastisuus mahdollistaa niiden käsittelyn paineella (taonta, valssaus).

fyysiset ominaisuudet. Lento-, auto- ja vaununrakennuksessa osien paino on usein tärkein ominaisuus, joten alumiini ja erityisesti magnesiumseokset ovat tässä välttämättömiä. Joidenkin metalliseosten, kuten alumiinin, ominaislujuus (vetolujuuden suhde ominaispainoon) on suurempi kuin miedolla teräksellä.

Sulatettavuus käytetään valukappaleiden valmistamiseen kaatamalla sulaa metallia muotteihin. Alhaisesti sulavia metalleja (kuten lyijyä) käytetään teräksen sammutusaineena. Joillakin monimutkaisilla metalliseoksilla on niin alhainen sulamispiste, että ne sulavat kuumassa vedessä. Tällaisia ​​seoksia käytetään painomatriisien valamiseen laitteissa, jotka suojaavat tulipaloilta.

Metallit korkealla sähkönjohtavuus(kupari, alumiini) käytetään sähkötekniikassa, voimalinjojen rakentamiseen ja seoksia, joilla on korkea sähkövastus - hehkulamppuihin, sähkölämmittimiin.

Magneettiset ominaisuudet Metalleilla on ensisijainen rooli sähkötekniikassa (dynamot, moottorit, muuntajat), viestintälaitteissa (puhelin- ja lennätinlaitteet) ja niitä käytetään monissa muissa koneissa ja laitteissa.

Lämmönjohtokyky metallit mahdollistavat niiden fysikaalisten ominaisuuksien tuottamisen. Lämmönjohtavuutta käytetään myös metallien juottamisessa ja hitsauksessa.

Joillakin metalliseoksilla on lineaarinen laajenemiskerroin, lähellä nollaa; tällaisia ​​seoksia käytetään tarkkuusinstrumenttien ja radioputkien valmistukseen. Metallien laajeneminen on otettava huomioon pitkiä rakenteita, kuten siltoja, rakennettaessa. On myös pidettävä mielessä, että kaksi metallista valmistettua osaa, joilla on eri laajenemiskertoimet ja jotka on kiinnitetty toisiinsa, voivat taipua ja jopa katketa ​​kuumennettaessa.

Kemiallisia ominaisuuksia. Korroosionkestävyys on erityisen tärkeä erittäin hapettavassa ympäristössä toimiville tuotteille (arinaritilä, kemiallisten koneiden ja laitteiden osat). Korkean korroosionkestävyyden saavuttamiseksi valmistetaan erityisiä ruostumattomia, haponkestäviä ja kuumuutta kestäviä teräksiä ja käytetään myös suojapinnoitteita.

Metallien kemiallinen aktiivisuus vaihtelee suuresti. Metallin kemiallinen aktiivisuus voidaan arvioida karkeasti sen sijainnin perusteella.

Aktiivisimmat metallit sijaitsevat tämän rivin alussa (vasemmalla), epäaktiivisimmat - lopussa (oikealla).
Reaktiot yksinkertaisten aineiden kanssa. Metallit reagoivat ei-metallien kanssa muodostaen binäärisiä yhdisteitä. Reaktio-olosuhteet ja joskus niiden tuotteet vaihtelevat suuresti eri metallien osalta.
Joten esimerkiksi alkalimetallit reagoivat aktiivisesti hapen kanssa (mukaan lukien ilman koostumuksessa) huoneenlämpötilassa muodostaen oksideja ja peroksideja.

4Li + O2 = 2Li20;
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

Keskiaktiiviset metallit reagoivat hapen kanssa kuumennettaessa. Tässä tapauksessa muodostuu oksideja:

2Mg + O 2 \u003d t 2MgO.

Inaktiiviset metallit (esimerkiksi kulta, platina) eivät reagoi hapen kanssa eivätkä siksi käytännössä muuta niiden kirkkautta ilmassa.
Useimmat metallit muodostavat rikkijauheella kuumennettaessa vastaavia sulfideja:

Reaktiot monimutkaisten aineiden kanssa. Kaikkien luokkien yhdisteet reagoivat metallien - oksidien (mukaan lukien vesi), happojen, emästen ja suolojen - kanssa.
Aktiiviset metallit reagoivat kiivaasti veden kanssa huoneenlämpötilassa:

2Li + 2H20 \u003d 2LiOH + H2;
Ba + 2H 2O \u003d Ba (OH) 2 + H 2.

Esimerkiksi metallien, kuten magnesiumin ja alumiinin, pinta on suojattu vastaavan oksidin tiheällä kalvolla. Tämä estää reaktion veden kanssa. Jos tämä kalvo kuitenkin poistetaan tai sen eheys rikotaan, myös nämä metallit reagoivat aktiivisesti. Esimerkiksi jauhettu magnesium reagoi kuuman veden kanssa:

Mg + 2H 2O \u003d 100 °C Mg (OH) 2 + H2.

Korkeissa lämpötiloissa myös vähemmän aktiiviset metallit reagoivat veden kanssa: Zn, Fe, Mil jne. Tällöin muodostuu vastaavia oksideja. Esimerkiksi, kun vesihöyryä johdetaan kuumien rautalastujen yli, tapahtuu seuraava reaktio:

3Fe + 4H 2O \u003d t Fe 3O 4 + 4H 2.

Metallit aktiivisuussarjassa vetyyn asti reagoivat happojen kanssa (paitsi HNO 3) muodostaen suoloja ja vetyä. Aktiiviset metallit (K, Na, Ca, Mg) reagoivat happoliuosten kanssa erittäin kiivaasti (suurella nopeudella):

Ca + 2HCl \u003d CaCl2 + H2;
2Al + 3H 2SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.

Inaktiiviset metallit ovat usein käytännössä liukenemattomia happoihin. Tämä johtuu liukenemattoman suolakalvon muodostumisesta niiden pinnalle. Esimerkiksi lyijy, joka on aktiivisuussarjassa vetyyn asti, ei käytännössä liukene laimeaan rikki- ja suolahappoon, koska sen pinnalle muodostuu liukenemattomista suoloista (PbSO 4 ja PbCl 2) muodostuva kalvo.

Tarvitset JavaScriptin käyttöön äänestääksesi