ქიმიური თვალსაზრისით ლითონი არის ელემენტი, რომელიც ავლენს დადებით ჟანგვის მდგომარეობას ყველა ნაერთში.ამჟამად ცნობილი 109 ელემენტიდან 86 ლითონია. ლითონების მთავარი გამორჩეული თვისება არის თავისუფალი ელექტრონების შედედებულ მდგომარეობაში ყოფნა, რომლებიც არ არის დაკავშირებული კონკრეტულ ატომთან. ამ ელექტრონებს შეუძლიათ გადაადგილება სხეულის მთელ მოცულობაში. თავისუფალი ელექტრონების არსებობა განსაზღვრავს ლითონების თვისებების მთელ კომპლექტს. მყარ მდგომარეობაში მეტალების უმეტესობას აქვს ერთ-ერთი შემდეგი ტიპის მაღალსიმეტრიული კრისტალური სტრუქტურა: სხეულზე ორიენტირებული კუბური, სახეზე ორიენტირებული კუბური ან ექვსკუთხა მჭიდროდ შეფუთული (ნახ. 1).
ბრინჯი. 1. ლითონის კრისტალის ტიპიური სტრუქტურა: a – სხეულზე ორიენტირებული კუბური; b–კუბური სახეზე ორიენტირებული; გ – მკვრივი ექვსკუთხა
არსებობს ლითონების ტექნიკური კლასიფიკაცია. როგორც წესი, განასხვავებენ შემდეგ ჯგუფებს: შავი ლითონები(Fe); მძიმე ფერადი ლითონები(Cu, Pb, Zn, Ni, Sn, Co, Sb, Bi, Hg, Cd), მსუბუქი ლითონები 5 გ/სმ3-ზე ნაკლები სიმკვრივით (Al, Mg, Ca და ა.შ.), ძვირფასი მეტალები(აუ, აგ და პლატინის ლითონები) და იშვიათი ლითონები(Be, Sc, In, Ge და ზოგიერთი სხვა).
ქიმიაში ლითონები კლასიფიცირდება ელემენტების პერიოდულ სისტემაში მათი ადგილის მიხედვით. არსებობს ძირითადი და მეორადი ქვეჯგუფების ლითონები. ძირითადი ქვეჯგუფების ლითონებს უწოდებენ გარდამავალს. ეს ლითონები ხასიათდება იმით, რომ მათ ატომებში s– და p– ელექტრონული გარსები თანმიმდევრულად ივსება.
ტიპიური ლითონებია s-ელემენტები(ტუტე Li, Na, K, Rb, Cs, Fr და ტუტე დედამიწა Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra ლითონები). ეს ლითონები განლაგებულია Ia და IIa ქვეჯგუფებში (ანუ I და II ჯგუფების ძირითად ქვეჯგუფებში). ეს ლითონები შეესაბამება ვალენტური ელექტრონული გარსების კონფიგურაციას ns 1 ან ns 2 (n არის მთავარი კვანტური რიცხვი). ამ ლითონებს ახასიათებთ:
ა) ლითონებს აქვთ 1 – 2 ელექტრონი გარე დონეზე, ამიტომ ავლენენ მუდმივ ჟანგვის მდგომარეობებს +1, +2;
ბ) ამ ელემენტების ოქსიდები ბუნებით ძირითადია (გამონაკლისია ბერილიუმი, ვინაიდან იონის მცირე რადიუსი მას ამფოტერულ თვისებებს ანიჭებს);
გ) ჰიდრიდები მარილის მსგავსია და ქმნიან იონურ კრისტალებს;
დ) ელექტრონული ქვედონეების აგზნება შესაძლებელია მხოლოდ IIA ჯგუფის ლითონებში ორბიტალების შემდგომი sp-ჰიბრიდიზაციით.
TO პ-მეტალებიმოიცავს IIIa ელემენტებს (Al, Ga, In, Tl), IVa (Ge, Sn, Pb), Va (Sb, Bi) და VIa (Po) ჯგუფებს ძირითადი კვანტური რიცხვებით 3, 4, 5, 6. ეს ლითონები შეესაბამება კონფიგურაციის ვალენტური ელექტრონული ჭურვები ns 2 p z (z შეიძლება მიიღოს მნიშვნელობა 1-დან 4-მდე და უდრის ჯგუფის რიცხვს მინუს 2). ამ ლითონებს ახასიათებთ:
ა) ქიმიური ბმების წარმოქმნას ახორციელებენ s - და p - ელექტრონები მათი აგზნების და ჰიბრიდიზაციის პროცესში (sp - და spd), თუმცა ზემოდან ქვევით ჯგუფებად მცირდება ჰიბრიდიზაციის უნარი;
ბ) p– ლითონების ოქსიდები, ამფოტერული ან მჟავე (ძირითადი ოქსიდები მხოლოდ In და Tl-სთვის);
გ) p-მეტალის ჰიდრიდები პოლიმერული ხასიათისაა (AlH 3) n ან აირისებრი (SnH 4, PbH 4 და სხვ.), რაც ადასტურებს მსგავსებას არალითონებთან, რომლებიც ხსნიან ამ ჯგუფებს.
გვერდითი ქვეჯგუფების ლითონების ატომებში, რომლებსაც გარდამავალი ლითონები ეწოდება, ხდება d- და f- გარსების წარმოქმნა, რომლის მიხედვითაც ისინი იყოფა d-ჯგუფად და ორ f-ჯგუფად, ლანთანიდებად და აქტინიდებად.
გარდამავალი ლითონები მოიცავს 37 d-ჯგუფის ელემენტს და 28 f-ჯგუფის ლითონს. TO d-ჯგუფის ლითონებიმოიცავს ელემენტებს Ib (Cu, Ag, Au), IIb (Zn, Cd, Hg), IIIb (Sc, Y, La, Ac), IVb (Ti, Zr, Hf, Db), Vb (V, Nb, Ta, Jl), VIb (Cr, Mo, W, Rf), VIIb (Mn, Tc, Re, Bh) და VIII ჯგუფები (Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Rt, Hn, Mt, Db, Jl, Rf, Bh, Hn, Mt). ეს ელემენტები შეესაბამება 3d z 4s 2 კონფიგურაციას. გამონაკლისს წარმოადგენს ზოგიერთი ატომები, მათ შორის ქრომის ატომები ნახევრად შევსებული 3d 5 გარსით (3d 5 4s 1) და სპილენძის ატომები სრულად შევსებული 3d 10 გარსით (3d 10 4s 1). ამ ელემენტებს აქვთ რამდენიმე საერთო თვისება:
1. ისინი ყველა ქმნიან შენადნობებს მათსა და სხვა ლითონებს შორის;
2. ნაწილობრივ შევსებული ელექტრონული გარსების არსებობა განსაზღვრავს d-მეტალების პარამაგნიტური ნაერთების წარმოქმნის უნარს;
3. ქიმიურ რეაქციებში ისინი ავლენენ ცვალებად ვალენტობას (მცირე გამონაკლისის გარდა) და მათი იონები და ნაერთები, როგორც წესი, ფერადია;
4. ქიმიურ ნაერთებში d-ელემენტები ელექტროდადებითია. „კეთილშობილი“ ლითონები, რომლებსაც აქვთ სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალის მაღალი დადებითი მნიშვნელობა (E>0), ურთიერთქმედებენ მჟავებთან უჩვეულო გზით;
5. d-მეტალის იონებს აქვთ ვალენტური დონის (ns, np, (n–1) d) ვაკანტური ატომური ორბიტალები, ამიტომ ისინი ავლენენ აქცეპტორ თვისებებს, მოქმედებენ როგორც ცენტრალური იონი კოორდინაციის (კომპლექსური) ნაერთებში.
ელემენტების ქიმიური თვისებები განისაზღვრება მათი პოზიციით მენდელეევის ელემენტთა პერიოდულ სისტემაში. ამრიგად, მეტალის თვისებები იზრდება ჯგუფში ზემოდან ქვევით, რაც განპირობებულია ვალენტურ ელექტრონებსა და ბირთვს შორის ურთიერთქმედების ძალის შემცირებით ატომის რადიუსის გაზრდის გამო და სკრინინგის გაზრდის გამო. ელექტრონები, რომლებიც მდებარეობს შიდა ატომურ ორბიტალებში. ეს იწვევს ატომის უფრო მარტივ იონიზაციას. პერიოდის განმავლობაში მეტალის თვისებები მცირდება მარცხნიდან მარჯვნივ, რადგან ეს გამოწვეულია ბირთვის მუხტის ზრდით და ამით ვალენტურ ელექტრონებსა და ბირთვს შორის ბმის სიძლიერის მატებით.
ქიმიურად, ყველა ლითონის ატომს ახასიათებს ვალენტური ელექტრონების დათმობის შედარებითი სიმარტივე (ანუ დაბალი იონიზაციის ენერგია) და ელექტრონის დაბალი აფინურობა (ანუ ზედმეტი ელექტრონების შენარჩუნების დაბალი უნარი). ამის შედეგად, ელექტრონეგატიურობის დაბალი ღირებულება, ანუ მხოლოდ დადებითად დამუხტული იონების წარმოქმნის უნარი და მათ ნაერთებში მხოლოდ დადებითი ჟანგვის მდგომარეობის გამოვლენა. ამ მხრივ, თავისუფალ მდგომარეობაში მყოფი ლითონები შემცირების აგენტებია.
სხვადასხვა ლითონების შემცირების უნარი არ არის იგივე. წყალხსნარებში რეაქციებისთვის, იგი განისაზღვრება ლითონის სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალის მნიშვნელობით (ანუ ლითონის პოზიცია ძაბვის სერიაში) და მისი იონების კონცენტრაციით (აქტივობით) ხსნარში.
ლითონების ურთიერთქმედება ელემენტარულ ჟანგვის აგენტებთან(F 2, Cl 2, O 2, N 2, S და ა.შ.). მაგალითად, ჟანგბადთან რეაქცია ჩვეულებრივ შემდეგნაირად მიმდინარეობს
2Me + 0.5nO 2 = Me 2 O n,
სადაც n არის ლითონის ვალენტობა.
ლითონების ურთიერთქმედება წყალთან.ლითონები, რომელთა სტანდარტული პოტენციალი -2,71 ვ-ზე ნაკლებია, წყალბადს წყლისგან სიცივეში ანაცვლებენ, რათა წარმოქმნან ლითონის ჰიდროქსიდები და წყალბადი. ლითონები, რომელთა სტანდარტული პოტენციალი -2,7-დან -1,23 ვ-მდეა, აცლიან წყალბადს წყლისგან გაცხელებისას.
Me + nH 2 O = Me(OH) n + 0.5n H 2.
სხვა ლითონები არ რეაგირებენ წყალთან.
ურთიერთქმედება ტუტეებთან.ლითონები, რომლებიც წარმოქმნიან ამფოტერულ ოქსიდებს და ლითონებს მაღალი ჟანგვის მდგომარეობით, შეუძლიათ რეაგირება მოახდინონ ტუტეებთან ძლიერი ჟანგვის აგენტის თანდასწრებით. პირველ შემთხვევაში, ლითონები ქმნიან თავიანთი მჟავების ანიონებს. ამრიგად, რეაქცია ალუმინსა და ტუტეს შორის დაიწერება განტოლებით
2Al + 6H 2 O + 2NaOH = 2Na + 3H 2
რომელშიც ლიგანდი არის ჰიდროქსიდის იონი. მეორე შემთხვევაში წარმოიქმნება მარილები, მაგალითად K 2 CrO 4 .
ლითონების ურთიერთქმედება მჟავებთან.ლითონები განსხვავებულად რეაგირებენ მჟავებთან, რაც დამოკიდებულია სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალის (E) რიცხვითი მნიშვნელობის მიხედვით (ანუ ლითონის პოზიციაზე ძაბვის სერიაში) და მჟავას ჟანგვითი თვისებების მიხედვით:
წყალბადის ჰალოგენებისა და განზავებული გოგირდმჟავას ხსნარებში მხოლოდ H + იონი არის ჟანგვის აგენტი და, შესაბამისად, ლითონები, რომელთა სტანდარტული პოტენციალი ნაკლებია წყალბადის სტანდარტულ პოტენციალზე, ურთიერთქმედებენ ამ მჟავებთან:
Me + 2n H + = Me n+ + n H 2;
· კონცენტრირებული გოგირდის მჟავა ხსნის თითქმის ყველა ლითონს, მიუხედავად მათი პოზიციისა ელექტროდის სტანდარტული პოტენციალების სერიაში (გარდა Au და Pt). წყალბადი ამ შემთხვევაში არ გამოიყოფა, რადგან მჟავაში ჟანგვის აგენტის ფუნქციას ასრულებს სულფატის იონი (SO 4 2–). კონცენტრაციიდან და ექსპერიმენტული პირობებიდან გამომდინარე სულფატის იონი მცირდება სხვადასხვა პროდუქტამდე. ამრიგად, თუთია, გოგირდმჟავას კონცენტრაციისა და ტემპერატურის მიხედვით, რეაგირებს შემდეგნაირად:
Zn + H 2 SO 4 (განზავებული) = ZnSO 4 + H 2
Zn + 2H 2 SO 4 (კონს.) = ZnSO 4 + SO 2 + H 2 O
– როდესაც თბება 3Zn + 4H 2 SO 4 (კონს.) = 3ZnSO 4 + S + 4H 2 O
– ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე 4Zn + 5H 2 SO 4 (კონს.) = 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O;
· განზავებულ და კონცენტრირებულ აზოტმჟავაში ნიტრატის იონი (NO 3 –) ასრულებს ჟანგვის აგენტის ფუნქციას, შესაბამისად შემცირების პროდუქტები დამოკიდებულია აზოტის მჟავას განზავების ხარისხზე და ლითონების აქტივობაზე. მჟავის, ლითონის კონცენტრაციიდან (მისი სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალის მნიშვნელობა) და ექსპერიმენტის პირობებიდან გამომდინარე, ნიტრატის იონი მცირდება სხვადასხვა პროდუქტამდე. ამრიგად, კალციუმი, აზოტის მჟავის კონცენტრაციიდან გამომდინარე, რეაგირებს შემდეგნაირად:
4Ca +10HNO3(ულტრა განზავებული) = 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
4Ca + 10HNO3(conc) = 4Ca(NO3)2 + N2O + 5H2O.
კონცენტრირებული აზოტის მჟავა არ რეაგირებს (პასივირებს) რკინას, ალუმინს, ქრომს, პლატინას და ზოგიერთ სხვა ლითონს.
ლითონების ურთიერთქმედება ერთმანეთთან.მაღალ ტემპერატურაზე ლითონებს შეუძლიათ ერთმანეთთან რეაგირება და შენადნობები წარმოქმნან. შენადნობები შეიძლება იყოს მყარი ხსნარები და ქიმიური (მეტალთაშორისი) ნაერთები (Mg 2 Pb, SnSb, Na 3 Sb 8, Na 2 K და სხვ.).
მეტალის ქრომის თვისებები (…3d 5 4s 1).მარტივი ნივთიერება ქრომი არის ვერცხლისფერი ლითონი, რომელიც ანათებს გატეხვისას, კარგად ატარებს ელექტროენერგიას, აქვს მაღალი დნობის წერტილი (1890°C) და დუღილის წერტილი (2430°C), დიდი სიმტკიცე (მინარევების თანდასწრებით, ძალიან სუფთა ქრომი რბილია. ) და სიმკვრივე (7 .2 გ/სმ 3).
ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე ქრომი მდგრადია ელემენტარული ჟანგვის აგენტებისა და წყლის მიმართ მისი მკვრივი ოქსიდის ფირის გამო. მაღალ ტემპერატურაზე ქრომი ურთიერთქმედებს ჟანგბადთან და სხვა ჟანგვის აგენტებთან.
4Cr + 3O 2 ® 2Cr 2 O 3
2Cr + 3S (ორთქლი) ® Cr 2 S 3
Cr + Cl 2 (გაზი) ® CrCl 3 (ჟოლოს ფერი)
Cr + HCl (გაზი) ® CrCl 2
2Cr + N 2 ® 2CrN (ან Cr 2 N)
ლითონებთან შერწყმისას ქრომი წარმოქმნის მეტალთაშორის ნაერთებს (FeCr 2, CrMn 3). 600°C ტემპერატურაზე ქრომი რეაგირებს წყლის ორთქლთან:
2Cr + 3H 2 O ® Cr 2 O 3 + 3H 2
ელექტროქიმიურად, მეტალი ქრომი ახლოს არის რკინასთან: ამრიგად, მას შეუძლია დაითხოვოს არაჟანგვის (ანიონური) მინერალურ მჟავებში, როგორიცაა ჰიდროჰალიდები:
Cr + 2HCl ® CrCl 2 (ლურჯი ფერი) + H 2.
ჰაერში შემდეგი ეტაპი სწრაფად ხდება:
2CrCl 2 + 1/2O 2 + 2HCl ® 2CrCl 3 (მწვანე) + H 2 O
ოქსიდირებადი (ანიონური) მინერალური მჟავები ხსნის ქრომს სამვალენტიან მდგომარეობამდე:
2Cr + 6H 2 SO 4 ® Cr 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
HNO 3-ის შემთხვევაში (კონკ) ხდება ქრომის პასივაცია - ზედაპირზე წარმოიქმნება ძლიერი ოქსიდის ფილმი - და ლითონი არ რეაგირებს მჟავასთან. (პასიურ ქრომს აქვს მაღალი რედოქსის პოტენციალი = +1,3 ვ.)
ქრომის გამოყენების ძირითადი სფეროა მეტალურგია: ქრომის ფოლადების შექმნა. ამრიგად, ხელსაწყოების ფოლადს ემატება 3 - 4% ქრომი, ბურთულიანი ფოლადი შეიცავს 0.5 - 1.5% ქრომს, უჟანგავი ფოლადი (ერთ-ერთი ვარიანტი): 18 - 25% ქრომი, 6 - 10% ნიკელი,< 0,14% углерода, ~0,8% титана, остальное – железо.
მეტალის რკინის თვისებები (…3d 6 4s 2).რკინა არის თეთრი მბზინავი ლითონი. აყალიბებს რამდენიმე კრისტალურ მოდიფიკაციას, რომლებიც სტაბილურია გარკვეული ტემპერატურის დიაპაზონში.
მეტალის რკინის ქიმიური თვისებები განისაზღვრება მისი პოზიციით ლითონის დაძაბულობების სერიაში: .
მშრალი ჰაერის ატმოსფეროში გაცხელებისას რკინა იჟანგება:
2Fe + 3/2O 2 ® Fe 2 O 3
არალითონების პირობებიდან და აქტივობიდან გამომდინარე, რკინას შეუძლია შექმნას ლითონის მსგავსი (Fe 3 C, Fe 3 Si, Fe 4 N), მარილის მსგავსი (FeCl 2, FeS) ნაერთები და მყარი ხსნარები (C, Si-ით). , N, B, P, H).
წყალში რკინა ინტენსიურად კოროზირდება:
2Fe + 3/2O 2 +nH 2 O ® Fe 2 O 3 ×nH 2 O.
ჟანგბადის ნაკლებობით წარმოიქმნება შერეული ოქსიდი Fe 3 O 4:
3Fe + 2O 2 + nH 2 O ® Fe 3 O 4 ×nH 2 O
განზავებული მარილმჟავა, გოგირდის და აზოტის მჟავები ხსნის რკინას ორვალენტიან იონამდე:
Fe + 2HCl ® FeCl 2 + H 2
4Fe + 10HNO 3 (ულტრა დილ.) ® 4Fe (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
უფრო კონცენტრირებული აზოტის და ცხელი კონცენტრირებული გოგირდის მჟავები ჟანგავს რკინას სამვალენტიან მდგომარეობამდე (NO და SO 2 გამოიყოფა შესაბამისად):
Fe + 4HNO 3 ® Fe(NO 3) 3 + NO + 2H 2 O
ძალიან კონცენტრირებული აზოტის მჟავა (სიმკვრივე 1,4 გ/სმ3) და გოგირდმჟავა (ოლეუმი) პასიური რკინა, რომელიც ქმნის ოქსიდის ფენებს ლითონის ზედაპირზე.
რკინა გამოიყენება რკინა-ნახშირბადის შენადნობების წარმოებისთვის. რკინის ბიოლოგიური მნიშვნელობა დიდია, რადგან ეს არის სისხლში ჰემოგლობინის კომპონენტი. ადამიანის ორგანიზმი შეიცავს დაახლოებით 3 გ რკინას.
მეტალის თუთიის ქიმიური თვისებები (…3d 10 4s 2).თუთია არის მოლურჯო-თეთრი, დრეკადი და ელასტიური ლითონი, მაგრამ 200°C-ზე ზემოთ ის მყიფე ხდება. ნოტიო ჰაერში იგი დაფარულია ძირითადი მარილის ZnCO 3 × 3Zn(OH) 2 ან ZnO დამცავი ფილმით და შემდგომი დაჟანგვა არ ხდება. მაღალ ტემპერატურაზე ის ურთიერთქმედებს:
2Zn + O 2 ® 2ZnO
Zn + Cl 2 ® ZnCl 2
Zn + H 2 O (ორთქლი) ® Zn(OH) 2 + H 2 .
სტანდარტული ელექტროდების პოტენციალის მნიშვნელობების საფუძველზე, თუთია ანაცვლებს კადმიუმს, რომელიც მისი ელექტრონული ანალოგია, მარილებისგან: Cd 2+ + Zn ® Cd + Zn 2+.
თუთიის ჰიდროქსიდის ამფოტერული ბუნების გამო, თუთიის ლითონს შეუძლია დაითხოვოს ტუტეებში:
Zn + 2KOH + H 2 O ® K 2 + H 2
განზავებულ მჟავებში:
Zn + H 2 SO 4 ® ZnSO 4 + H 2
4Zn + 10HNO 3 ® 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
კონცენტრირებულ მჟავებში:
4Zn + 5H 2 SO 4 ® 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O
3Zn + 8HNO 3 ® 3Zn(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O
თუთიის მნიშვნელოვანი ნაწილი გამოიყენება რკინისა და ფოლადის პროდუქტების გალავანიზაციისთვის. თუთია-სპილენძის შენადნობები (ნიკელის ვერცხლი, სპილენძი) ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში. თუთია ფართოდ გამოიყენება გალვანური უჯრედების წარმოებაში.
სპილენძის ლითონის ქიმიური თვისებები (…3d 10 4s 1).მეტალის სპილენძი კრისტალიზდება სახეზე ორიენტირებულ კუბურ კრისტალურ ბადეში. ეს არის ელასტიური, რბილი, ბლანტი ვარდისფერი ლითონი, დნობის წერტილით 1083°C. სპილენძი ვერცხლის შემდეგ მეორე ადგილზეა ელექტრული და თბოგამტარობის მხრივ, რაც განსაზღვრავს სპილენძის მნიშვნელობას მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების განვითარებისთვის.
სპილენძი ზედაპირიდან რეაგირებს ატმოსფერულ ჟანგბადთან ოთახის ტემპერატურაზე, ზედაპირის ფერი ხდება მუქი, ხოლო CO 2, SO 2 და წყლის ორთქლის თანდასწრებით იგი დაფარულია ძირითადი მარილების მომწვანო ფენით (CuOH) 2 CO 3, (CuOH) 2 SO 4.
სპილენძი პირდაპირ ერწყმის ჟანგბადს, ჰალოგენებს, გოგირდს:
2Cu + O2 
2CuO
4CuO 2Cu 2 O + O 2
Cu + S ® Cu 2 S
ჟანგბადის თანდასწრებით, სპილენძის ლითონი რეაგირებს ამიაკის ხსნართან ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე:
წყალბადის შემდეგ ძაბვის სერიაში მყოფი სპილენძი არ ანაცვლებს მას განზავებულ მარილმჟავას და გოგირდის მჟავებს. თუმცა, ატმოსფერული ჟანგბადის თანდასწრებით, სპილენძი იხსნება ამ მჟავებში:
2Cu + 4HCl + O 2 ® 2CuCl 2 + 2H 2 O
ჟანგვის მჟავები ხსნის სპილენძს, გარდაქმნის მას ორვალენტიან მდგომარეობაში:
Cu + 2H 2 SO 4 ® CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
3Cu + 8HNO 3(კონს.) ® 3Cu(NO 3) 2 + NO 2 + 4H 2 O
სპილენძი არ ურთიერთქმედებს ტუტეებთან.
სპილენძი ურთიერთქმედებს უფრო აქტიური ლითონების მარილებთან და ეს რედოქსული რეაქცია ემყარება ზოგიერთ გალვანურ უჯრედს:
Cu SO 4 + Zn® Zn SO 4 + Cu; E o = 1.1 B
Mg + CuCl 2 ® MgCl 2 + Cu; E o = 1,75 ვ.
სპილენძი სხვა ლითონებთან ერთად ქმნის მეტათაშორის ნაერთების დიდ რაოდენობას. ყველაზე ცნობილი და ძვირფასი შენადნობებია: სპილენძი Cu–Zn (18 – 40% Zn), ბრინჯაო Cu–Sn (ზარის ბრინჯაო – 20% Sn), ხელსაწყოს ბრინჯაო Cu–Zn–Sn (11% Zn, 3 – 8% Sn). ), კუპრონიკელი Cu–Ni–Mn–Fe (68% Cu, 30% Ni, 1% Mn, 1% Fe).
ლითონების მოძიება ბუნებაში და წარმოების მეთოდები.მათი მაღალი ქიმიური აქტივობის გამო ბუნებაში ლითონები გვხვდება სხვადასხვა ნაერთების სახით და მხოლოდ დაბალაქტიური (კეთილშობილი) ლითონები - პლატინი, ოქრო და ა.შ. – ნაპოვნი მშობლიურ (თავისუფალ) მდგომარეობაში.
ყველაზე გავრცელებული ბუნებრივი ლითონის ნაერთებია ოქსიდები (ჰემატიტი Fe 2 O 3 , მაგნეტიტი Fe 3 O 4 , კუპრიტი Cu 2 O , კორუნდი Al 2 O 3 , პიროლუზიტი MnO 2 და სხვ.), სულფიდები (გალენა PbS, სფალერიტი ZnS, ქალკოპირიტი CuFeS. , ცინაბარი HgS და სხვ.), ასევე ჟანგბადის შემცველი მჟავების მარილები (კარბონატები, სილიკატები, ფოსფატები და სულფატები). ტუტე და დედამიწის ტუტე ლითონები ძირითადად გვხვდება ჰალოიდების (ფტორიდების ან ქლორიდების) სახით.
ლითონების ძირითადი ნაწილი მიიღება წიაღისეულის - მადნის გადამუშავებით. ვინაიდან ლითონები, რომლებიც ქმნიან მადნებს, არიან დაჟანგულ მდგომარეობაში, ისინი მიიღება შემცირების რეაქციის შედეგად. მადანი პირველად იწმინდება ნარჩენი ქანებისგან.
შედეგად მიღებული ლითონის ოქსიდის კონცენტრატი იწმინდება წყლისგან, ხოლო სულფიდები, შემდგომი დამუშავების მოხერხებულობისთვის, გარდაიქმნება ოქსიდებად სროლით, მაგალითად:
2ZnS + 2O 2 = 2ZnO + 2SO 2.
პოლიმეტალური მადნების ელემენტების გამოსაყოფად გამოიყენება ქლორირების მეთოდი. როდესაც მადნები მუშავდება ქლორით შემამცირებელი აგენტის თანდასწრებით, წარმოიქმნება სხვადასხვა ლითონის ქლორიდები, რომლებიც მნიშვნელოვანი და განსხვავებული არასტაბილურობის გამო, ადვილად შეიძლება განცალკევდეს ერთმანეთისგან.
ლითონების აღდგენა მრეწველობაში სხვადასხვა პროცესით ხორციელდება. მაღალ ტემპერატურაზე უწყლო ლითონის ნაერთების შემცირების პროცესს პირომეტალურგია ეწოდება. ლითონები, რომლებიც უფრო აქტიურია, ვიდრე მიღებული მასალა ან ნახშირბადი, გამოიყენება როგორც შემცირების აგენტები. პირველ შემთხვევაში ისინი საუბრობენ მეტალოთერმიაზე, მეორეში - კარბოთერმიაზე, მაგალითად:
Ga 2 O 3 + 3C = 2Ga + 3CO,
Cr 2 O 3 + 2Al = 2Cr + Al 2 O 3,
TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2.
ნახშირბადმა განსაკუთრებული მნიშვნელობა შეიძინა, როგორც რკინის შემცირების აგენტი. ნახშირბადი ჩვეულებრივ გამოიყენება ლითონის შესამცირებლად კოქსის სახით.
მათი მარილების წყალხსნარებიდან ლითონების აღდგენის პროცესი მიეკუთვნება ჰიდრომეტალურგიის სფეროს. ლითონების წარმოება ხდება ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე და შედარებით აქტიური ლითონები ან კათოდური ელექტრონები ელექტროლიზის დროს შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც შემცირების აგენტები. მარილების წყალხსნარების ელექტროლიზით შეიძლება მიღებულ იქნას მხოლოდ შედარებით დაბალაქტიური ლითონები, რომლებიც განლაგებულია ძაბვების სერიაში (სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალი) წყალბადის წინ ან მის შემდეგ. აქტიური ლითონები - ტუტე, ტუტე მიწა, ალუმინი და ზოგიერთი სხვა, მიიღება გამდნარი მარილების ელექტროლიზით.
ლითონების ქიმიური თვისებები: ურთიერთქმედება ჟანგბადთან, ჰალოგენებთან, გოგირდთან და წყალთან, მჟავებთან, მარილებთან.
ლითონების ქიმიური თვისებები განისაზღვრება მათი ატომების უნარით, ადვილად დატოვონ ელექტრონები გარე ენერგეტიკული დონიდან და გადაიქცნენ დადებითად დამუხტულ იონებად. ამრიგად, ქიმიურ რეაქციებში ლითონები ენერგიული შემცირების აგენტები არიან. ეს არის მათი მთავარი საერთო ქიმიური თვისება.
ელექტრონების დონაციის უნარი განსხვავდება ცალკეული მეტალის ელემენტების ატომებს შორის. რაც უფრო ადვილად თმობს ლითონი ელექტრონებს, მით უფრო აქტიურია ის და უფრო ენერგიულად რეაგირებს სხვა ნივთიერებებთან. კვლევის საფუძველზე ყველა ლითონი დალაგდა კლების აქტივობის მიხედვით. ეს სერია პირველად შემოგვთავაზა გამოჩენილმა მეცნიერმა ნ.ნ.ბეკეტოვმა. ლითონების ამ აქტივობის სერიას ასევე უწოდებენ ლითონების გადაადგილების სერიას ან ლითონის ძაბვის ელექტროქიმიურ სერიას. ეს ასე გამოიყურება:
Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H2, Cu, Hg, Ag, Pt, Au
ამ სერიის დახმარებით შეგიძლიათ აღმოაჩინოთ, რომელი მეტალია აქტიური მეორეში. ეს სერია შეიცავს წყალბადს, რომელიც არ არის მეტალი. მისი ხილული თვისებები შედარებისთვის აღებულია როგორც ერთგვარი ნული.
შემცირების თვისებების მქონე ლითონები რეაგირებენ სხვადასხვა ჟანგვის აგენტებთან, უპირველეს ყოვლისა, არალითონებთან. ლითონები რეაგირებენ ჟანგბადთან ნორმალურ პირობებში ან გაცხელებისას ოქსიდების წარმოქმნით, მაგალითად:
2Mg0 + O02 = 2Mg+2O-2
ამ რეაქციაში მაგნიუმის ატომები იჟანგება და ჟანგბადის ატომები მცირდება. სერიის ბოლოს კეთილშობილი ლითონები რეაგირებენ ჟანგბადთან. ჰალოგენებთან რეაქციები აქტიურად ხდება, მაგალითად, სპილენძის წვა ქლორში:
Cu0 + Cl02 = Cu+2Cl-2
გოგირდთან რეაქციები ყველაზე ხშირად ხდება გაცხელებისას, მაგალითად:
Fe0 + S0 = Fe+2S-2
აქტიური ლითონები მეტალთა აქტივობის სერიაში Mg-ში რეაგირებენ წყალთან და წარმოქმნიან ტუტეებს და წყალბადს:
2Na0 + 2H+2O → 2Na+OH + H02
საშუალო აქტივობის ლითონები Al-დან H2-მდე რეაგირებენ წყალთან უფრო მძიმე პირობებში და ქმნიან ოქსიდებს და წყალბადს:
Pb0 + H+2O ლითონების ქიმიური თვისებები: ურთიერთქმედება ჟანგბადთან Pb+2O + H02.
ლითონის ხსნარში მჟავებთან და მარილებთან რეაგირების უნარი ასევე დამოკიდებულია მის პოზიციაზე ლითონების გადაადგილების სერიაში. ლითონები წყალბადის მარცხნივ გადაადგილებულ ლითონებში, როგორც წესი, ანაცვლებენ (ამცირებენ) წყალბადს განზავებული მჟავებისგან, ხოლო ლითონები, რომლებიც მდებარეობს წყალბადის მარჯვნივ, არ ანაცვლებენ მას. ამრიგად, თუთია და მაგნიუმი რეაგირებს მჟავას ხსნარებთან, გამოყოფს წყალბადს და წარმოქმნის მარილებს, მაგრამ სპილენძი არ რეაგირებს.
Mg0 + 2H+Cl → Mg+2Cl2 + H02
Zn0 + H+2SO4 → Zn+2SO4 + H02.
ლითონის ატომები ამ რეაქციებში არის აღმდგენი აგენტები, ხოლო წყალბადის იონები არის ჟანგვის აგენტები.
ლითონები რეაგირებენ მარილებთან წყალხსნარებში. აქტიური ლითონები ანაცვლებენ ნაკლებად აქტიურ ლითონებს მარილების შემადგენლობიდან. ეს შეიძლება განისაზღვროს ლითონების აქტივობის სერიით. რეაქციის პროდუქტებია ახალი მარილი და ახალი ლითონი. ასე რომ, თუ რკინის ფირფიტა ჩაეფლო სპილენძის (II) სულფატის ხსნარში, გარკვეული დროის შემდეგ მასზე სპილენძი გამოიყოფა წითელი საფარის სახით:
Fe0 + Cu+2SO4 → Fe+2SO4 + Cu0.
მაგრამ თუ ვერცხლის ფირფიტა ჩაეფლო სპილენძის (II) სულფატის ხსნარში, მაშინ რეაქცია არ მოხდება:
Ag + CuSO4 ≠.
ასეთი რეაქციების განსახორციელებლად, თქვენ არ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ზედმეტად აქტიური ლითონები (ლითიუმიდან ნატრიუმამდე), რომლებსაც შეუძლიათ წყალთან რეაქცია.
ამრიგად, ლითონებს შეუძლიათ რეაგირება არალითონებთან, წყალთან, მჟავებთან და მარილებთან. ყველა ამ შემთხვევაში, ლითონები იჟანგება და შემცირების აგენტებია. ლითონებთან დაკავშირებული ქიმიური რეაქციების მიმდინარეობის პროგნოზირებისთვის, უნდა იქნას გამოყენებული ლითონების გადაადგილების სერია.
პირველ რიგში, გახსოვდეთ, რომ ლითონები ზოგადად იყოფა სამ ჯგუფად:
1) რეაქტიული ლითონები: ეს ლითონები მოიცავს ყველა ტუტე ლითონს, ტუტე მიწის ლითონებს, ასევე მაგნიუმს და ალუმინს.
2) შუალედური აქტივობის ლითონები: ეს მოიცავს ლითონებს, რომლებიც მდებარეობს ალუმინსა და წყალბადს შორის აქტივობის სერიაში.
3) დაბალაქტიური ლითონები: ლითონები, რომლებიც განლაგებულია აქტივობის სერიაში წყალბადის მარჯვნივ.
უპირველეს ყოვლისა, უნდა გახსოვდეთ, რომ დაბალაქტიური ლითონები (ანუ წყალბადის შემდეგ მდებარე ლითონები) არავითარ პირობებში არ რეაგირებენ წყალთან.
ტუტე და დედამიწის ტუტე ლითონები რეაგირებენ წყალთან ნებისმიერ პირობებში (თუნდაც ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე და სიცივეში) და რეაქციას თან ახლავს წყალბადის გამოყოფა და ლითონის ჰიდროქსიდის წარმოქმნა. Მაგალითად:
2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2
Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2
მაგნიუმი, იმის გამო, რომ იგი დაფარულია დამცავი ოქსიდის ფილმით, წყალთან რეაგირებს მხოლოდ ადუღებისას. წყალში გაცხელებისას, ოქსიდის ფილმი, რომელიც შედგება MgO-სგან, განადგურებულია და მაგნიუმი ქვემოდან იწყებს წყალთან რეაქციას. ამ შემთხვევაში რეაქციას ასევე ახლავს წყალბადის გამოყოფა და ლითონის ჰიდროქსიდის წარმოქმნა, რომელიც, თუმცა, მაგნიუმის შემთხვევაში უხსნადია:
Mg + 2H 2 O = Mg(OH) 2 ↓ + H 2
ალუმინი, ისევე როგორც მაგნიუმი, დაფარულია დამცავი ოქსიდის ფირით, მაგრამ ამ შემთხვევაში მისი ადუღება შეუძლებელია. მის მოსაშორებლად საჭიროა ან მექანიკური გაწმენდა (რაღაც აბრაზივით) ან მისი ქიმიური განადგურება ტუტეებით, ვერცხლისწყლის მარილების ან ამონიუმის მარილების ხსნარებით:
2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2
საშუალო აქტივობის ლითონები წყალთან ურთიერთქმედებენ მხოლოდ მაშინ, როდესაც ის ზედმეტად გახურებულ წყლის ორთქლის მდგომარეობაშია. თავად ლითონი უნდა გაცხელდეს წითელ ტემპერატურამდე (დაახლოებით 600-800 o C). აქტიური ლითონებისგან განსხვავებით, შუალედური აქტივობის ლითონები რეაგირებენ წყალთან და წარმოქმნიან ლითონის ოქსიდებს ჰიდროქსიდების ნაცვლად. შემცირების პროდუქტი ამ შემთხვევაში არის წყალბადი:
Zn + H 2 O = ZnO + H 2
3Fe + 4H 2 O = Fe 3 O 4 + 4H 2 ან
Fe + H 2 O = FeO + H 2 (დამოკიდებულია გათბობის ხარისხზე)
ლითონების ზოგადი თვისებები.
ბირთვთან სუსტად შეკრული ვალენტური ელექტრონების არსებობა განსაზღვრავს ლითონების ზოგად ქიმიურ თვისებებს. ქიმიურ რეაქციებში ისინი ყოველთვის მოქმედებენ როგორც შემამცირებელი აგენტი; უბრალო ლითონის ნივთიერებები არასოდეს ავლენენ ჟანგვის თვისებებს.
ლითონების მიღება:
- ოქსიდების შემცირება ნახშირბადით (C), ნახშირბადის მონოქსიდით (CO), წყალბადით (H2) ან უფრო აქტიური ლითონით (Al, Ca, Mg);
- მარილის ხსნარებიდან შემცირება უფრო აქტიური ლითონის საშუალებით;
- ხსნარების ან ლითონის ნაერთების დნობის ელექტროლიზი - ყველაზე აქტიური ლითონების (ტუტე, ტუტე მიწის ლითონები და ალუმინი) შემცირება ელექტრო დენის გამოყენებით.
ბუნებაში ლითონები გვხვდება ძირითადად ნაერთების სახით, მხოლოდ დაბალაქტიური ლითონები გვხვდება მარტივი ნივთიერებების (მშობლიური ლითონების) სახით.
ლითონების ქიმიური თვისებები.
1. ურთიერთქმედება მარტივ ნივთიერებებთან, არალითონებთან:
მეტალების უმეტესობა შეიძლება დაჟანგდეს არალითონებით, როგორიცაა ჰალოგენები, ჟანგბადი, გოგირდი და აზოტი. მაგრამ ამ რეაქციების უმეტესობა მოითხოვს წინასწარ გათბობას დასაწყებად. შემდგომში რეაქცია შეიძლება გაგრძელდეს დიდი რაოდენობით სითბოს გამოყოფით, რაც იწვევს ლითონის ანთებას.
ოთახის ტემპერატურაზე რეაქციები შესაძლებელია მხოლოდ ყველაზე აქტიურ მეტალებს (ტუტე და ტუტე დედამიწა) და ყველაზე აქტიურ არამეტალებს (ჰალოგენები, ჟანგბადი) შორის. ტუტე ლითონები (Na, K) ურთიერთქმედებენ ჟანგბადთან და წარმოქმნიან პეროქსიდებს და სუპეროქსიდებს (Na2O2, KO2).
ა) ლითონების ურთიერთქმედება წყალთან.
ოთახის ტემპერატურაზე ტუტე და დედამიწის ტუტე ლითონები ურთიერთქმედებენ წყალთან. ჩანაცვლების რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება ტუტე (ხსნადი ფუძე) და წყალბადი: ლითონი + H2O = Me(OH) + H2.
როდესაც თბება, სხვა ლითონები, რომლებიც წყალბადის მარცხნივ არიან აქტივობის სერიაში, ურთიერთქმედებენ წყალთან. მაგნიუმი რეაგირებს მდუღარე წყალთან, ალუმინი - სპეციალური ზედაპირული დამუშავების შემდეგ, რის შედეგადაც წარმოიქმნება უხსნადი ფუძეები - მაგნიუმის ჰიდროქსიდი ან ალუმინის ჰიდროქსიდი და გამოიყოფა წყალბადი. აქტივობის სერიის ლითონები თუთიიდან (მათ შორის) ტყვიამდე (მათ შორის) ურთიერთქმედებენ წყლის ორთქლთან (ანუ 100 C-ზე ზემოთ) და წარმოიქმნება შესაბამისი ლითონებისა და წყალბადის ოქსიდები.
წყალბადის მარჯვნივ მდებარე აქტივობის სერიაში მდებარე ლითონები არ ურთიერთქმედებენ წყალთან.
ბ) ურთიერთქმედება ოქსიდებთან:
აქტიური ლითონები რეაგირებენ ჩანაცვლებითი რეაქციით სხვა ლითონების ან არამეტალების ოქსიდებთან, ამცირებენ მათ მარტივ ნივთიერებებად.
გ) მჟავებთან ურთიერთქმედება:
წყალბადის მარცხნივ აქტივობის სერიაში მდებარე ლითონები რეაგირებენ მჟავებთან წყალბადის გამოყოფით და შესაბამისი მარილის წარმოქმნით. წყალბადის მარჯვნივ მდებარე აქტივობის სერიებში მდებარე ლითონები არ ურთიერთქმედებენ მჟავას ხსნარებთან.
განსაკუთრებული ადგილი უჭირავს ლითონების რეაქციებს აზოტთან და კონცენტრირებულ გოგირდის მჟავებთან. ყველა ლითონი გარდა კეთილშობილებისა (ოქრო, პლატინი) შეიძლება დაჟანგდეს ამ ჟანგვითი მჟავებით. ეს რეაქციები ყოველთვის წარმოქმნის შესაბამის მარილებს, წყალს და აზოტის ან გოგირდის შემცირების პროდუქტს, შესაბამისად.
დ) ტუტეებით
ლითონებს, რომლებიც ქმნიან ამფოტერულ ნაერთებს (ალუმინი, ბერილიუმი, თუთია) შეუძლიათ რეაგირება მოახდინონ დნობასთან (ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება საშუალო მარილების ალუმინატები, ბერილიატები ან ციკატები) ან ტუტე ხსნარებით (ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება შესაბამისი რთული მარილები). ყველა რეაქცია გამოიმუშავებს წყალბადს.
ე) აქტივობის სერიაში ლითონის პოზიციის შესაბამისად, შესაძლებელია ნაკლებად აქტიური ლითონის რედუქციის (გადაადგილების) რეაქციები მისი მარილის ხსნარიდან სხვა უფრო აქტიური მეტალით. რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება უფრო აქტიური ლითონის მარილი და მარტივი ნივთიერება – ნაკლებად აქტიური მეტალი.
არალითონების ზოგადი თვისებები.
არამეტალები გაცილებით ნაკლებია ვიდრე ლითონები (22 ელემენტი). თუმცა, არამეტალების ქიმია გაცილებით რთულია მათი ატომების გარე ენერგეტიკული დონის უფრო დიდი დაკავების გამო.
არალითონების ფიზიკური თვისებები უფრო მრავალფეროვანია: მათ შორის არის აირისებრი (ფტორი, ქლორი, ჟანგბადი, აზოტი, წყალბადი), თხევადი (ბრომი) და მყარი ნივთიერებები, რომლებიც ძლიერ განსხვავდებიან ერთმანეთისგან დნობის წერტილით. არამეტალების უმეტესობა არ ატარებს ელექტროენერგიას, მაგრამ სილიციუმს, გრაფიტს და გერმანიუმს აქვს ნახევარგამტარული თვისებები.
აირისებრი, თხევადი და ზოგიერთი მყარი არალითონი (იოდი) აქვს კრისტალური მედის მოლეკულური სტრუქტურა, სხვა არამეტალებს აქვთ ატომური კრისტალური ბადე.
ფტორი, ქლორი, ბრომი, იოდი, ჟანგბადი, აზოტი და წყალბადი ნორმალურ პირობებში არსებობს დიატომური მოლეკულების სახით.
ბევრი არამეტალური ელემენტი ქმნის მარტივი ნივთიერებების რამდენიმე ალოტროპულ მოდიფიკაციას. ასე რომ, ჟანგბადს აქვს ორი ალოტროპული მოდიფიკაცია - ჟანგბადი O2 და ოზონი O3, გოგირდს აქვს სამი ალოტროპული მოდიფიკაცია - ორთორმბული, პლასტიკური და მონოკლინიკური გოგირდი, ფოსფორს აქვს სამი ალოტროპული მოდიფიკაცია - წითელი, თეთრი და შავი ფოსფორი, ნახშირბადი - ექვსი ალოტროპული მოდიფიკაცია, დიმონდიტი - სოოტი. , კარბინი, ფულერენი, გრაფენი.
ლითონებისგან განსხვავებით, რომლებიც ავლენენ მხოლოდ შემცირების თვისებებს, არამეტალები, მარტივ და რთულ ნივთიერებებთან რეაქციებში, შეუძლიათ იმოქმედონ როგორც შემამცირებელი და ჟანგვის აგენტი. მათი აქტივობის მიხედვით არამეტალებს გარკვეული ადგილი უჭირავთ ელექტრონეგატიურობის სერიაში. ფტორი ითვლება ყველაზე აქტიურ არალითონად. ავლენს მხოლოდ ჟანგვის თვისებებს. აქტივობით მეორე ადგილზეა ჟანგბადი, მესამეზე აზოტი, შემდეგ ჰალოგენები და სხვა არამეტალები. წყალბადს აქვს ყველაზე დაბალი ელექტროუარყოფითობა არალითონებს შორის.
არამეტალების ქიმიური თვისებები.
1. ურთიერთქმედება მარტივ ნივთიერებებთან:
არამეტალები ურთიერთქმედებენ ლითონებთან. ასეთ რეაქციებში ლითონები მოქმედებენ როგორც შემამცირებელი აგენტი, ხოლო არამეტალები – ჟანგვის აგენტად. ნაერთის რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება ორობითი ნაერთები - ოქსიდები, პეროქსიდები, ნიტრიდები, ჰიდრიდები, უჟანგბადო მჟავების მარილები.
არამეტალების ერთმანეთთან რეაქციაში რაც უფრო ელექტროუარყოფითი არალითონი ავლენს ჟანგვის აგენტის თვისებებს, ხოლო ნაკლებად ელექტროუარყოფითი - აღმდგენი აგენტის თვისებებს. ნაერთის რეაქცია წარმოქმნის ორობით ნაერთებს. უნდა გვახსოვდეს, რომ არამეტალებს შეუძლიათ აჩვენონ ჟანგვის განსხვავებული მდგომარეობა მათ ნაერთებში.
2. ურთიერთქმედება რთულ ნივთიერებებთან:
ა) წყლით:
ნორმალურ პირობებში მხოლოდ ჰალოგენები ურთიერთქმედებენ წყალთან.
ბ) ლითონებისა და არალითონების ოქსიდებთან:
ბევრ არამეტალს შეუძლია რეაგირება მაღალ ტემპერატურაზე სხვა არამეტალების ოქსიდებთან, რაც მათ მარტივ ნივთიერებებად აქცევს. არამეტალები, რომლებიც გოგირდისგან მარცხნივ არიან ელექტრონეგატიურობის სერიაში, ასევე შეუძლიათ ურთიერთქმედება ლითონის ოქსიდებთან, ლითონების გადაყვანა მარტივ ნივთიერებებად.
გ) მჟავებით:
ზოგიერთი არალითონი შეიძლება დაჟანგდეს კონცენტრირებული გოგირდის ან აზოტის მჟავებით.
დ) ტუტეებით:
ტუტეების გავლენის ქვეშ, ზოგიერთ არამეტალს შეუძლია განიცადოს დისმუტაცია, როგორც ჟანგვის აგენტი, ასევე შემცირების აგენტი.
მაგალითად, ჰალოგენების რეაქციაში ტუტე ხსნარებთან გათბობის გარეშე: Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O ან გათბობით: 3Cl2 + 6NaOH = 5NaCl + NaClO3 + 3H2O.
დ) მარილებით:
ურთიერთქმედებისას ისინი ძლიერი ჟანგვის აგენტები არიან და ავლენენ შემცირების თვისებებს.
ჰალოგენები (გარდა ფტორისა) შედიან შემცვლელ რეაქციებში ჰიდროჰალიუმის მჟავების მარილების ხსნარებით: უფრო აქტიური ჰალოგენი ანაცვლებს ნაკლებად აქტიურ ჰალოგენს მარილის ხსნარიდან.
ლითონების თვისებები.
1. ლითონების ძირითადი თვისებები.
ლითონების თვისებები იყოფა ფიზიკურ, ქიმიურ, მექანიკურ და ტექნოლოგიურად.
ფიზიკურ თვისებებს მიეკუთვნება: ფერი, სპეციფიკური სიმძიმე, დნობა, ელექტროგამტარობა, მაგნიტური თვისებები, თბოგამტარობა, გაფართოება გაცხელებისას.
ქიმიური თვისებები მოიცავს დაჟანგვას, ხსნადობას და კოროზიის წინააღმდეგობას.
მექანიკური - სიმტკიცე, სიმტკიცე, ელასტიურობა, სიბლანტე, პლასტიურობა.
ტექნოლოგიურს მიეკუთვნება გამკვრივება, სითხე, მდგრადობა, შედუღება, დამუშავება.
1. ფიზიკური და ქიმიური თვისებები.
ფერი. ლითონები გაუმჭვირვალეა, ე.ი. არ დაუშვათ მათში სინათლე გაიაროს და ამ არეკლილი სინათლეში თითოეულ მეტალს აქვს თავისი განსაკუთრებული ელფერი - ფერი.
ტექნიკური ლითონებიდან მხოლოდ სპილენძი (წითელი) და მისი შენადნობები შეღებილია. სხვა ლითონების ფერი მერყეობს ფოლადის-ნაცრისფერიდან ვერცხლისფერ-თეთრამდე. ლითონის პროდუქტების ზედაპირზე ოქსიდების ყველაზე თხელი ფილმები მათ დამატებით ფერს აძლევს.
სპეციფიკური სიმძიმე.ნივთიერების ერთი კუბური სანტიმეტრის წონას, რომელიც გამოხატულია გრამებში, ეწოდება სპეციფიკური სიმძიმე.
სპეციფიკური სიმძიმის მიხედვით განასხვავებენ მსუბუქ და მძიმე მეტალებს. ტექნიკური ლითონებიდან ყველაზე მსუბუქია მაგნიუმი (სპეციფიკური წონა 1,74), ყველაზე მძიმეა ვოლფრამი (სპეციფიკური წონა 19,3). ლითონების ხვედრითი წონა გარკვეულწილად დამოკიდებულია მათი წარმოებისა და დამუშავების მეთოდზე.
Fusibility.გაცხელებისას მყარი მდგომარეობიდან თხევადში გადაქცევის უნარი ლითონების ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებაა. გაცხელებისას ყველა ლითონი გადადის მყარი მდგომარეობიდან თხევადში, ხოლო როცა გამდნარი ლითონი გაცივდება, თხევადიდან მყარ მდგომარეობაში. ტექნიკური შენადნობების დნობის წერტილს არ აქვს ერთი კონკრეტული დნობის წერტილი, მაგრამ ტემპერატურის დიაპაზონი, ზოგჯერ საკმაოდ მნიშვნელოვანი.
Ელექტრო გამტარობის.ელექტრული გამტარობა გულისხმობს ელექტრონების გადაცემას თავისუფალი ელექტრონებით. ლითონების ელექტრული გამტარობა ათასჯერ აღემატება არალითონური სხეულების ელექტროგამტარობას. ტემპერატურის მატებასთან ერთად კლებულობს ლითონების ელექტრული გამტარობა და კლებასთან ერთად იზრდება. აბსოლუტურ ნულთან მიახლოებისას (- 273 0 C), უსასრულო ლითონების ელექტრული გამტარობა +232 0 (კალა) 3370 0 (ვოლფრამი) მერყეობს. ყველაზე მეტად იზრდება (წინააღმდეგობა თითქმის ნულამდე ეცემა).
შენადნობების ელექტრული გამტარობა ყოველთვის დაბალია, ვიდრე შენადნობების შემადგენელი ერთ-ერთი კომპონენტის ელექტროგამტარობა.
მაგნიტური თვისებები.მხოლოდ სამი ლითონია აშკარად მაგნიტური (ფერომაგნიტური): რკინა, ნიკელი და კობალტი, ისევე როგორც მათი ზოგიერთი შენადნობა. გარკვეულ ტემპერატურამდე გაცხელებისას ეს ლითონები ასევე კარგავენ მაგნიტურ თვისებებს. ზოგიერთი რკინის შენადნობები არ არის ფერომაგნიტური ოთახის ტემპერატურაზეც კი. ყველა სხვა ლითონი იყოფა პარამაგნიტურად (მიზიდული მაგნიტებით) და დიამაგნიტურად (მაგნიტებით მოგერიებული).
თბოგამტარობა.თბოგამტარობა არის სითბოს გადაცემა სხეულში უფრო გახურებული ადგილიდან ნაკლებად გაცხელებულ ადგილას ამ სხეულის ნაწილაკების ხილული მოძრაობის გარეშე. ლითონების მაღალი თბოგამტარობა საშუალებას აძლევს მათ გაცხელდეს და გაცივდეს სწრაფად და თანაბრად.
ტექნიკური ლითონებიდან სპილენძს აქვს ყველაზე მაღალი თბოგამტარობა. რკინის თერმული კონდუქტომეტრი გაცილებით დაბალია, ხოლო ფოლადის თბოგამტარობა იცვლება მასში კომპონენტების შემცველობის მიხედვით. ტემპერატურის მატებასთან ერთად მცირდება თბოგამტარობა, ხოლო ტემპერატურის კლებასთან ერთად იზრდება.
სითბოს ტევადობა.სითბოს სიმძლავრე არის სითბოს რაოდენობა, რომელიც საჭიროა სხეულის ტემპერატურის 10-ით გაზრდისთვის.
ნივთიერების სპეციფიკური თბოტევადობა არის სითბოს რაოდენობა კილოგრამებში - კალორიები, რომლებიც უნდა გადაეცეს 1 კგ ნივთიერებას, რათა გაიზარდოს მისი ტემპერატურა 10-ით.
ლითონების სპეციფიკური თბოტევადობა სხვა ნივთიერებებთან შედარებით დაბალია, რაც შედარებით აადვილებს მათ მაღალ ტემპერატურაზე გაცხელებას.
გაფართოება გაცხელებისას.სხეულის სიგრძის გაზრდის თანაფარდობას, როდესაც ის თბება 10-ით თავდაპირველ სიგრძესთან, ეწოდება წრფივი გაფართოების კოეფიციენტი. სხვადასხვა ლითონისთვის, ხაზოვანი გაფართოების კოეფიციენტი ფართოდ განსხვავდება. მაგალითად, ვოლფრამს აქვს ხაზოვანი გაფართოების კოეფიციენტი 4.0·10 -6, ხოლო ტყვიას 29.5·10 -6.
კოროზიის წინააღმდეგობა.კოროზია არის ლითონის განადგურება გარე გარემოსთან მისი ქიმიური ან ელექტროქიმიური ურთიერთქმედების გამო. კოროზიის მაგალითია რკინის ჟანგი.
კოროზიისადმი მაღალი წინააღმდეგობა (კოროზიის წინააღმდეგობა) ზოგიერთი ლითონის მნიშვნელოვანი ბუნებრივი თვისებაა: პლატინის, ოქროსა და ვერცხლის, რის გამოც მათ კეთილშობილს უწოდებენ. ნიკელი და სხვა ფერადი ლითონები ასევე კარგად ეწინააღმდეგებიან კოროზიას. შავი ლითონები უფრო ძლიერად და სწრაფად კოროზირდება, ვიდრე ფერადი ლითონები.
2. მექანიკური თვისებები.
სიძლიერე.ლითონის სიძლიერე არის მისი უნარი გაუძლოს გარე ძალებს გატეხვის გარეშე.
სიხისტე.სიმტკიცე არის სხეულის უნარი, წინააღმდეგობა გაუწიოს სხვა, უფრო მძიმე სხეულში შეღწევას.
ელასტიურობა.ლითონის ელასტიურობა არის მისი უნარი აღადგინოს ფორმა გარე ძალების მოქმედების შეწყვეტის შემდეგ, რამაც გამოიწვია ფორმის ცვლილება (დეფორმაცია).
სიბლანტე.სიმტკიცე არის ლითონის უნარი გაუძლოს სწრაფად მზარდ (ზემოქმედებას) გარე ძალებს. სიბლანტე არის მტვრევადობის საპირისპირო თვისება.
პლასტიკური.პლასტიურობა არის ლითონის თვისება, რომ დეფორმირებული იყოს განადგურების გარეშე გარე ძალების გავლენის ქვეშ და შეინარჩუნოს ახალი ფორმა ძალის შეწყვეტის შემდეგ. პლასტიურობა ელასტიურობის საპირისპირო თვისებაა.
მაგიდაზე 1 გვიჩვენებს ტექნიკური ლითონების თვისებებს.
ცხრილი 1.
ტექნიკური ლითონების თვისებები.
| ლითონის სახელი | ხვედრითი წონა (სიმკვრივე) გსმ 3 | დნობის წერტილი 0 C | ბრინელის სიმტკიცე | დაჭიმვის სიმტკიცე (დროებითი წინააღმდეგობა) კგმმ 2 | შედარებითი გაფართოება % | კვეთის შედარებითი შევიწროება % |
| ალუმინისვოლფრამირკინაკობალტიმაგნიუმიმანგანუმისპილენძინიკელიᲥილატყვიაქრომითუთია | 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 Მყიფე22 40-50 2-4 1,8 Მყიფე11,3-15 | 40 - 21-55 3 15 Მყიფე60 40 40 50 Მყიფე5-20 | 85 - 68-55 - 20 Მყიფე75 70 74 100 Მყიფე- |
3. ლითონების თვისებების მნიშვნელობა.
Მექანიკური საკუთრება.პირველი მოთხოვნა ნებისმიერი პროდუქტისთვის არის საკმარისი სიძლიერე.
ლითონებს უფრო მაღალი სიმტკიცე აქვთ სხვა მასალებთან შედარებით, ამიტომ მანქანების დატვირთული ნაწილები, მექანიზმები და სტრუქტურები, როგორც წესი, დამზადებულია ლითონისგან.
ბევრ პროდუქტს, გარდა ზოგადი სიძლიერისა, ასევე უნდა ჰქონდეს ამ პროდუქტის მუშაობისთვის დამახასიათებელი განსაკუთრებული თვისებები. მაგალითად, საჭრელ იარაღს უნდა ჰქონდეს მაღალი სიმტკიცე. ხელსაწყოების ფოლადები და შენადნობები გამოიყენება სხვა საჭრელი ხელსაწყოების დასამზადებლად.
ზამბარებისა და ზამბარების დასამზადებლად გამოიყენება სპეციალური ფოლადები და შენადნობები მაღალი ელასტიურობით.
ბლანტი ლითონები გამოიყენება იმ შემთხვევებში, როდესაც ნაწილები ექსპლუატაციის დროს ექვემდებარება შოკის დატვირთვას.
ლითონების პლასტიურობა შესაძლებელს ხდის მათ დამუშავებას წნევით (გაყალბება, გორვა).
ფიზიკური თვისებები.თვითმფრინავების, საავტომობილო და ვაგონების მშენებლობაში ნაწილების წონა ხშირად ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია, ამიტომ ალუმინი და განსაკუთრებით მაგნიუმის შენადნობები აქ შეუცვლელია. სპეციფიკური სიმტკიცე (დაჭიმვის სიძლიერის თანაფარდობა სპეციფიკურ სიმძიმესთან) ზოგიერთისთვის, როგორიცაა ალუმინის, შენადნობები უფრო მაღალია, ვიდრე რბილი ფოლადისთვის.
Fusibilityგამოიყენება ჩამოსხმის დასამზადებლად მდნარი ლითონის ჩამოსხმის ფორმებში. დაბალი დნობის ლითონები (მაგალითად, ტყვია) გამოიყენება ფოლადის ჩაქრობის საშუალებად. ზოგიერთ რთულ შენადნობს აქვს ისეთი დაბალი დნობის წერტილი, რომ დნება ცხელ წყალში. ასეთი შენადნობები გამოიყენება ტიპოგრაფიული მატრიცების ჩამოსხმისთვის და ხანძრისგან დასაცავად მოწყობილ მოწყობილობებში.
ლითონები მაღალი ელექტრო გამტარობის(სპილენძი, ალუმინი) გამოიყენება ელექტროტექნიკაში, ელექტროგადამცემი ხაზების მშენებლობისთვის, ხოლო მაღალი ელექტრული წინააღმდეგობის მქონე შენადნობები გამოიყენება ინკანდესენტური ნათურებისა და ელექტრო გათბობის მოწყობილობებისთვის.
მაგნიტური თვისებებილითონები მთავარ როლს ასრულებენ ელექტროტექნიკაში (დინამოები, ძრავები, ტრანსფორმატორები), საკომუნიკაციო მოწყობილობებისთვის (ტელეფონი და ტელეგრაფი) და გამოიყენება მრავალი სხვა ტიპის მანქანებსა და მოწყობილობებში.
თბოგამტარობალითონები შესაძლებელს ხდის მათი ფიზიკური თვისებების გამომუშავებას. თბოგამტარობა ასევე გამოიყენება ლითონების შედუღებისა და შედუღებისას.
ზოგიერთი ლითონის შენადნობები აქვს ხაზოვანი გაფართოების კოეფიციენტი, ნულთან ახლოს; ასეთი შენადნობები გამოიყენება ზუსტი ინსტრუმენტების და რადიო მილების დასამზადებლად. ლითონების გაფართოება მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული გრძელი კონსტრუქციების აგებისას, როგორიცაა ხიდები. გასათვალისწინებელია ისიც, რომ სხვადასხვა გაფართოების კოეფიციენტით დამაგრებული ლითონებისგან დამზადებულ ორ ნაწილს გაცხელებისას შეუძლია მოღუნვა და გატეხვაც კი.
ქიმიური თვისებები.კოროზიის წინააღმდეგობა განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია პროდუქტებისთვის, რომლებიც მუშაობენ მაღალ ჟანგვის გარემოში (ბადეები, ქიმიური მანქანების ნაწილები და ინსტრუმენტები). მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობის მისაღწევად, იწარმოება სპეციალური უჟანგავი, მჟავაგამძლე და სითბოს მდგრადი ფოლადები, ასევე გამოიყენება დამცავი საფარი.
