1. Metalele reacţionează cu nemetale.

2Me+ n Hal 2 → 2 MeHal n

4Li + O2 = 2Li2O

Metalele alcaline, cu excepția litiului, formează peroxizi:

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

2. Metalele care rezistă la hidrogen reacţionează cu acizii (cu excepţia concentraţiei azotice şi sulfurice) cu eliberare de hidrogen

Me + HCl → sare + H2

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2

Pb + 2 HCl → PbCl2↓ + H2

3. Metalele active reacţionează cu apa pentru a forma alcali şi eliberează hidrogen.

2Me+ 2n H20 → 2Me(OH)n+ n H2

Produsul oxidării metalului este hidroxidul său - Me (OH) n (unde n este starea de oxidare a metalului).

De exemplu:

Ca + 2H2O → Ca (OH)2 + H2

4. Metalele cu activitate intermediară reacţionează cu apa când sunt încălzite pentru a forma oxid metalic şi hidrogen.

2Me + nH2O → Me2O n + nH2

Produsul de oxidare în astfel de reacții este oxidul de metal Me 2 O n (unde n este starea de oxidare a metalului).

3Fe + 4H 2 O → Fe 2 O 3 FeO + 4H 2

5. Metalele care stau după hidrogen nu reacționează cu apa și soluțiile acide (cu excepția concentrațiilor azotice și sulfurice)

6. Metalele mai active le înlocuiesc pe cele mai puțin active din soluțiile sărurilor lor.

CuSO 4 + Zn \u003d ZnSO 4 + Cu

CuSO 4 + Fe \u003d FeSO 4 + Cu

Metalele active - zincul și fierul au înlocuit cuprul în sulfat și au format săruri. Zincul și fierul sunt oxidate, iar cuprul este restaurat.

7. Halogenii reacţionează cu apa şi soluţia alcalină.

Fluorul, spre deosebire de alți halogeni, oxidează apa:

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

la rece: se formează Cl2 + 2KOH = KClO + KCl + H2OCl2 + 2KOH = KClO + KCl + H2O clorură și hipoclorit

încălzire: 3Cl2+6KOH−→KClO3+5KCl+3H2O3Cl2+6KOH→t,∘CKClO3+5KCl+3H2O formează lorura și cloratul

8 Halogenii activi (cu excepția fluorului) înlocuiesc halogenii mai puțin activi din soluțiile sărurilor lor.

9. Halogenii nu reacţionează cu oxigenul.

10. Metalele amfotere (Al, Be, Zn) reacţionează cu soluţii de alcalii şi acizi.

3Zn+4H2SO4= 3 ZnS04+S+4H20

11. Magneziul reacționează cu dioxidul de carbon și oxidul de siliciu.

2Mg + CO2 = C + 2MgO

Si02+2Mg=Si+2MgO

12. Metalele alcaline (cu excepția litiului) formează peroxizi cu oxigenul.

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

3. Clasificarea compușilor anorganici

Substanțe simple - substante ale caror molecule constau din atomi de acelasi tip (atomi ai aceluiasi element). În reacțiile chimice, ele nu se pot descompune pentru a forma alte substanțe.

Substanțe complexe (sau compuși chimici) - substanțe ale căror molecule sunt formate din atomi de diferite tipuri (atomi ai diferitelor elemente chimice). În reacțiile chimice, se descompun pentru a forma câteva alte substanțe.

Substanțele simple sunt împărțite în două mari grupe: metale și nemetale.

Metalele - un grup de elemente cu proprietăți metalice caracteristice: solidele (cu excepția mercurului) au un luciu metalic, sunt buni conductori de căldură și electricitate, maleabile (fier (Fe), cupru (Cu), aluminiu (Al), mercur ( Hg), aur (Au), argint (Ag) etc.).

nemetale - un grup de elemente: substante solide, lichide (brom) si gazoase care nu au luciu metalic, sunt izolatoare, casante.

Și substanțele complexe, la rândul lor, sunt împărțite în patru grupe, sau clase: oxizi, baze, acizi și săruri.

oxizi - acestea sunt substanțe complexe, a căror compoziție a moleculelor include atomi de oxigen și o altă substanță.

Fundamente - Sunt substanțe complexe în care atomii de metal sunt legați de una sau mai multe grupări hidroxil.

Din punctul de vedere al teoriei disocierii electrolitice, bazele sunt substanțe complexe, a căror disociere într-o soluție apoasă produce cationi metalici (sau NH4 +) și hidroxid - anioni OH-.

acizi - sunt substante complexe ale caror molecule includ atomi de hidrogen care pot fi inlocuiti sau schimbati cu atomi de metal.

sare - Acestea sunt substanțe complexe, ale căror molecule constau din atomi de metal și reziduuri acide. Sarea este un produs al înlocuirii parțiale sau complete a atomilor de hidrogen ai unui acid cu un metal.

Primul material pe care oamenii au învățat să-l folosească pentru nevoile lor este piatra. Cu toate acestea, mai târziu, când o persoană a devenit conștientă de proprietățile metalelor, piatra sa mutat mult înapoi. Aceste substanțe și aliajele lor au devenit cel mai important și principal material în mâinile oamenilor. Din ele s-au făcut obiecte de uz casnic, unelte de muncă, au fost construite spații. Prin urmare, în acest articol vom analiza ce sunt metalele, ale căror caracteristici generale, proprietăți și utilizare sunt atât de relevante până în prezent. Într-adevăr, imediat după epoca de piatră, a urmat o întreagă galaxie de metale: cupru, bronz și fier.

Metale: caracteristici generale

Ce îi unește pe toți reprezentanții acestor substanțe simple? Desigur, aceasta este structura rețelei lor cristaline, tipurile de legături chimice și caracteristicile structurii electronice a atomului. La urma urmei, de aici și proprietățile fizice caracteristice care stau la baza utilizării acestor materiale de către oameni.

În primul rând, luați în considerare metalele ca elemente chimice ale sistemului periodic. În ea, ele sunt localizate destul de liber, ocupând 95 de celule din 115 cunoscute astăzi. Există mai multe caracteristici ale locației lor în sistemul general:

• Ele formează principalele subgrupe ale grupelor I și II, precum și III, începând cu aluminiu.
• Toate subgrupurile laterale constau numai din metale.
• Ele sunt situate sub diagonala condiționată de la bor la astatin.

Pe baza unor astfel de date, este ușor de observat că nemetalele sunt colectate în partea dreaptă sus a sistemului, iar restul spațiului aparține elementelor pe care le luăm în considerare.

Toate au mai multe caracteristici ale structurii electronice a atomului:

Caracteristicile generale ale metalelor și nemetalelor fac posibilă identificarea modelelor în structura lor. Deci, rețeaua cristalină a primei este metalică, deosebită. Nodurile sale conțin mai multe tipuri de particule simultan:

• ioni;
• atomi;
• electroni.

În interior se acumulează un nor comun, numit gaz de electroni, ceea ce explică toate proprietățile fizice ale acestor substanțe. Tipul de legătură chimică din metale este cu același nume cu ele.

Proprietăți fizice

Există o serie de parametri care unesc toate metalele. Caracteristicile lor generale în ceea ce privește proprietățile fizice sunt următoarele.

Parametrii enumerați sunt caracteristicile generale ale metalelor, adică tot ceea ce le unește într-o singură familie mare. Cu toate acestea, trebuie înțeles că există excepții de la fiecare regulă. Mai mult, sunt prea multe elemente de acest fel. Prin urmare, în cadrul familiei în sine există și împărțiri în diferite grupuri, pe care le vom analiza mai jos și pentru care vom indica trăsăturile caracteristice.

Proprietăți chimice

Din punctul de vedere al științei chimiei, toate metalele sunt agenți reducători. Și, foarte puternic. Cu cât sunt mai puțini electroni la nivelul exterior și cu cât raza atomică este mai mare, cu atât metalul este mai puternic conform parametrului specificat.

Ca urmare, metalele sunt capabile să reacționeze cu:

Aceasta este doar o prezentare generală a proprietăților chimice. La urma urmei, pentru fiecare grup de elemente sunt pur individuale.

metale alcalino-pământoase

Caracteristicile generale ale metalelor alcalino-pământoase sunt următoarele:

Astfel, metalele alcalino-pământoase sunt elemente comune ale familiei s, prezentând activitate chimică ridicată și sunt agenți reducători puternici și participanți importanți la procesele biologice din organism.

Metale alcaline

Caracteristica generală începe cu numele lor. L-au primit pentru capacitatea de a se dizolva în apă, formând alcali - hidroxizi caustici. Reacțiile cu apa sunt foarte violente, uneori inflamabile. Aceste substanțe nu se găsesc în formă liberă în natură, deoarece activitatea lor chimică este prea mare. Reacţionează cu aerul, vaporii de apă, nemetalele, acizii, oxizii şi sărurile, adică cu aproape orice.

Acest lucru se datorează structurii lor electronice. La nivelul exterior, există un singur electron, pe care îl cedează cu ușurință. Aceștia sunt cei mai puternici agenți reducători, motiv pentru care a fost nevoie de destul de mult timp pentru a le obține în forma lor pură. Acest lucru a fost făcut pentru prima dată de Humphrey Davy deja în secolul al XVIII-lea prin electroliza hidroxidului de sodiu. Acum toți reprezentanții acestui grup sunt extrași folosind această metodă.

Caracteristica generală a metalelor alcaline este, de asemenea, că ele constituie primul grup al subgrupului principal al sistemului periodic. Toate acestea sunt elemente importante care formează mulți compuși naturali valoroși folosiți de om.

Caracteristicile generale ale metalelor din familiile d și f

Acest grup de elemente include toate cele a căror stare de oxidare poate varia. Aceasta înseamnă că, în funcție de condiții, metalul poate acționa atât ca agent oxidant, cât și ca agent reducător. Astfel de elemente au o mare capacitate de a intra în reacții. Printre acestea se numără un număr mare de substanțe amfotere.

Numele comun pentru toți acești atomi este elemente de tranziție. Au primit-o pentru faptul că, în ceea ce privește proprietățile lor, ele chiar stau, parcă, la mijloc, între metalele tipice din familia s și nemetale din familia p.

Caracteristica generală a metalelor de tranziție implică desemnarea proprietăților lor similare. Acestea sunt următoarele:

• un număr mare de electroni la nivelul exterior;
• rază atomică mare;
• mai multe grade de oxidare (de la +3 la +7);
• sunt la subnivelul d sau f;
• formează 4-6 perioade mari ale sistemului.

Ca substanțe simple, metalele din acest grup sunt foarte puternice, ductile și maleabile, de aceea au o importanță industrială deosebită.

Subgrupuri laterale ale sistemului periodic

Caracteristicile generale ale metalelor subgrupurilor secundare coincid complet cu cele ale celor tranzitorii. Și acest lucru nu este surprinzător, pentru că, de fapt, este exact același lucru. Doar că subgrupurile laterale ale sistemului sunt formate tocmai din reprezentanți ai familiilor d și f, adică metale de tranziție. Prin urmare, putem spune că aceste concepte sunt sinonime.

Cei mai activi și importanți dintre ei sunt primul rând de 10 reprezentanți de la scandiu la zinc. Toate sunt de mare importanță industrială și sunt adesea folosite de om, în special pentru topire.

Aliaje

Caracteristicile generale ale metalelor și aliajelor fac posibilă înțelegerea unde și cum este posibilă utilizarea acestor substanțe. Astfel de compuși au suferit mari transformări în ultimele decenii, deoarece se descoperă și sintetizează din ce în ce mai mulți aditivi noi pentru a le îmbunătăți calitatea.

Cele mai cunoscute aliaje de astăzi sunt:

• alamă;
• duraluminiu;
• fontă;
• oţel;
• bronz;
• vom castiga;
• nicrom și altele.

Ce este un aliaj? Acesta este un amestec de metale obținut prin topirea acestora din urmă în dispozitive speciale de cuptor. Acest lucru se face pentru a obține un produs cu proprietăți superioare substanțelor pure care îl formează.

Compararea proprietăților metalelor și nemetalelor

Dacă vorbim despre proprietăți generale, atunci caracteristicile metalelor și nemetalelor vor diferi într-un punct foarte semnificativ: pentru acestea din urmă, caracteristicile similare nu pot fi distinse, deoarece diferă foarte mult în proprietățile lor manifestate, atât fizice, cât și chimice.

Prin urmare, este imposibil să se creeze o astfel de caracteristică pentru nemetale. Este posibil doar să luați în considerare separat reprezentanții fiecărui grup și să le descrieți proprietățile.

PROPRIETĂȚI CHIMICE ALE METALELOR

În funcție de proprietățile lor chimice, metalele sunt împărțite în:

1 ) Activ (metale alcaline și alcalino-pământoase, Mg, Al, Zn etc.)

2) Metaleleactivitate medie (Fe, Cr, Mn etc.);

3 ) Inactiv (Cu, Ag)

4) metale nobile – Au, Pt, Pd etc.

În reacții - numai agenți reducători. Atomii de metal donează cu ușurință electroni din stratul de electroni exterior (și unii dintre ei din stratul de electroni pre-exterior), transformându-se în ioni pozitivi. Stari posibile de oxidare Me Mai mic 0,+1,+2,+3 Mai mare +4,+5,+6,+7,+8

1. INTERACȚIUNEA CU NEMETALELE

1. CU HIDROGEN

Metalele din grupele IA și IIA reacționează când sunt încălzite, cu excepția beriliului. Substanțe solide instabile se formează hidruri, alte metale nu reacţionează.

2K + H₂ = 2KH (hidrură de potasiu)

Ca + H₂ = CaH2

2. CU OXIGEN

Toate metalele reacționează, cu excepția aurului și a platinei. Reacția cu argintul are loc la temperaturi ridicate, dar oxidul de argint (II) practic nu se formează, deoarece este instabil termic. Metalele alcaline în condiții normale formează oxizi, peroxizi, superoxizi (litiu - oxid, sodiu - peroxid, potasiu, cesiu, rubidiu - superoxid

4Li + O2 = 2Li2O (oxid)

2Na + O2 = Na2O2 (peroxid)

K+O2=KO2 (superoxid)

Metalele rămase din subgrupele principale în condiții normale formează oxizi cu o stare de oxidare egală cu numărul grupului 2Сa + O2 = 2СaO

2Сa+O2=2СaO

Metalele subgrupurilor secundare formează oxizi în condiții normale și atunci când sunt încălzite, oxizi de diferite grade de oxidare și fier fier Fe3O4 (Fe⁺²O∙Fe2⁺³O3)

3Fe + 2O2 = Fe3O4

4Cu + O₂ = 2Cu₂⁺¹O (roșu) 2Cu + O₂ = 2Cu⁺²O (negru);

2Zn + O₂ = ZnO 4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

3. CU HALOGENI

halogenuri (fluoruri, cloruri, bromuri, ioduri). Alcalin în condiții normale cu F, Cl, Br aprinde:

2Na + Cl2 = 2NaCl (clorura)

Alcalino-pământos și aluminiul reacționează în condiții normale:

Cua+Cl2=CuaCl2

2Al+3Cl2 = 2AlCl3

Metale ale subgrupurilor secundare la temperaturi ridicate

Cu + Cl₂ = Cu⁺²Cl₂ Zn + Cl₂ = ZnCl₂

2Fe + ЗС12 = 2Fe⁺³Cl3 clorură de fier (+3) 2Cr + 3Br2 = 2Cr⁺³Br3

2Cu + I₂ = 2Cu⁺¹I(nu există iodură de cupru (+2)!)

4. INTERACȚIUNEA CU SULFUL

când este încălzit chiar și cu metale alcaline, cu mercur în condiții normale. Toate metalele reacționează, cu excepția aurului și a platinei

cugri – sulfuri: 2K + S = K2S 2Li+S = Li2S (sulfură)

Cua+S=Cula fel de(sulfură) 2Al+3S = Al2S3 Cu + S = Cu⁺²S (negru)

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

5. INTERACȚIUNEA CU FOSFORUL ȘI AZOTUL

scurgeri la încălzire (excepție: litiu cu azot în condiții normale):

cu fosfor - fosfuri: 3Ca + 2 P=Ca3P2,

Cu azot - nitruri 6Li + N2 = 3Li2N (nitrură de litiu) (n.o.) 3Mg + N2 = Mg3N2 (nitrură de magneziu) 2Al + N2 = 2A1N 2Cr + N2 = 2CrN 3Fe + N2 = Fe₃⁺²N₂¯²N₂¯²N

6. INTERACȚIUNEA CU CARBONUL ȘI SILICUL

curge cand este incalzit:

Cu carbonul se formează carburile.Cu carbonul reacţionează doar cele mai active metale. Din metalele alcaline, carburile formează litiu și sodiu, potasiu, rubidiu, cesiu nu interacționează cu carbonul:

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

Metalele – elementele d formează compuși de compoziție nestoichiometrică precum soluțiile solide cu carbon: WC, ZnC, TiC – sunt utilizate pentru obținerea oțelurilor superdure.

cu siliciu - siliciuri: 4Cs + Si = Cs4Si,

7. INTERACȚIA METALELOR CU APA:

Metalele care ajung la hidrogen în seria electrochimică de tensiuni reacţionează cu apa.Metalele alcaline şi alcalino-pământoase reacţionează cu apa fără încălzire, formând hidroxizi solubili (alcali) şi hidrogen, aluminiu (după distrugerea peliculei de oxid – amalgaţie), magneziu la încălzire. , formează baze insolubile și hidrogen .

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

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

Metalele rămase reacţionează cu apa numai în stare fierbinte, formând oxizi (fier - sol de fier)

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

8 CU OXIGEN ȘI APA

În aer, fierul și cromul se oxidează ușor în prezența umidității (rugină)

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

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

9. INTERACȚIUNEA METALELOR CU OXIZI

Metalele (Al, Mg, Ca), reduc nemetalele sau metalele mai puțin active din oxizii lor la temperatură ridicată → metal și oxid nemetalic sau slab activ (calciutermie, magneziutermie, aluminotermie)

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

10. CU OXIZI

Metalele, fierul și cromul reacţionează cu oxizii, reducând gradul de oxidare

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

11. INTERACȚIA METALELOR CU ALCALII

Doar acele metale interacționează cu alcalii, ai căror oxizi și hidroxizi au proprietăți amfotere ((Zn, Al, Cr (III), Fe (III), etc. MELT → sare metalică + hidrogen).

2NaOH + Zn → Na2ZnO2 + H2 (zincat de sodiu)

2Al + 2(NaOH H2O) = 2NaAlO2 + 3H2
SOLUȚIE → sare metalică complexă + hidrogen.

2NaOH + Zn0 + 2H2O = Na2 + H2 (tetrahidroxozincat de sodiu) 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2

12. INTERACȚIUNEA CU ACIZI (CU EXCEPȚIA HNO3 și H2SO4 (conc.)

Metalele aflate în seria electrochimică de tensiuni ale metalelor la stânga hidrogenului îl înlocuiesc din acizii diluați → sare și hidrogen

Tine minte! Acidul azotic nu eliberează niciodată hidrogen atunci când interacționează cu metalele.

Mg + 2HCI = MgCI2 + H2
Al + 2HC1 = Al⁺³Cl3 + H2

13. REACȚII CU SARE

Metalele active înlocuiesc metalele mai puțin active din săruri. Recuperare din soluții:

CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu

FeSO4 + Cu =REACȚIINU

Mg + CuCl2(pp) = MgCl2 +Cuu

Recuperarea metalelor din topiturile sărurilor acestora

3Na+ AlCl3 = 3NaCl + Al

TiCl2 + 2Mg = MgCl2 + Ti

Metalele din grupa B reacţionează cu sărurile, scăzându-le starea de oxidare.

2Fe⁺³Cl3 + Fe = 3Fe⁺²Cl2

Proprietățile metalelor.

1. Proprietăţile de bază ale metalelor.

Proprietățile metalelor sunt împărțite în fizice, chimice, mecanice și tehnologice.

Proprietățile fizice includ: culoarea, greutatea specifică, fuzibilitatea, conductivitate electrică, proprietăți magnetice, conductivitate termică, expansiune la încălzire.

La substanțe chimice - oxidabilitate, solubilitate și rezistență la coroziune.

La mecanică - rezistență, duritate, elasticitate, vâscozitate, plasticitate.

La tehnologic - călibilitate, fluiditate, maleabilitate, sudabilitate, prelucrabilitate.

1. Proprietăți fizice și chimice.

Culoare. Metalele sunt opace, adică nu lăsați lumina să treacă, iar în această lumină reflectată, fiecare metal are propria sa nuanță specială - culoare.

Dintre metalele tehnice, doar cuprul (roșu) și aliajele sale sunt colorate. Culoarea altor metale variază de la gri de oțel la alb argintiu. Cele mai subțiri pelicule de oxizi de pe suprafața produselor metalice le conferă culori suplimentare.

Gravitație specifică. Greutatea unui centimetru cub dintr-o substanță, exprimată în grame, se numește greutate specifică.

După greutatea specifică, se disting metalele ușoare și metalele grele. Dintre metalele tehnice, magneziul este cel mai ușor (gravitate specifică 1,74), cel mai greu este wolfram (gravitate specifică 19,3). Greutatea specifică a metalelor depinde într-o oarecare măsură de modul în care sunt produse și prelucrate.

Fuzibilitatea. Abilitatea de a trece de la starea solidă la starea lichidă atunci când este încălzită este cea mai importantă proprietate a metalelor. Când sunt încălzite, toate metalele trec de la starea solidă la starea lichidă, iar când un metal topit este răcit, de la starea lichidă la starea solidă. Punctul de topire al aliajelor tehnice nu are un punct de topire specific, ci o gamă de temperaturi, uneori destul de semnificativă.

Conductivitate electrică. Conductibilitatea este transferul de energie electrică de către electroni liberi. Conductivitatea electrică a metalelor este de mii de ori mai mare decât conductivitatea electrică a corpurilor nemetalice. Pe măsură ce temperatura crește, conductivitatea electrică a metalelor scade, iar pe măsură ce temperatura scade, aceasta crește. Când se apropie de zero absolut (-273 0 С), conductivitatea electrică a metalelor variază de la +232 0 (staniu) la 3370 0 (tungsten) pe o perioadă nedeterminată. Majoritatea crește (rezistența scade aproape de zero).

Conductivitatea electrică a aliajelor este întotdeauna mai mică decât conductivitatea electrică a uneia dintre componentele care compun aliajele.

Proprietăți magnetice. Doar trei metale sunt clar magnetice (feromagnetice): fier, nichel și cobalt, precum și unele dintre aliajele lor. Când sunt încălzite la anumite temperaturi, aceste metale își pierd și proprietățile magnetice. Unele aliaje de fier nu sunt feromagnetice chiar și la temperatura camerei. Toate celelalte metale sunt împărțite în paramagnetice (atrase de magneți) și diamagnetice (respinse de magneți).

Conductivitate termică. Conductivitatea termică este transferul de căldură într-un corp dintr-un loc mai fierbinte într-un loc mai puțin încălzit, fără mișcare vizibilă a particulelor acestui corp. Conductivitatea termică ridicată a metalelor le permite să fie încălzite și răcite rapid și uniform.

Dintre metalele tehnice, cuprul are cea mai mare conductivitate termică. Conductivitatea termică a fierului este mult mai mică, iar conductibilitatea termică a oțelului variază în funcție de conținutul componentelor din acesta. Pe măsură ce temperatura crește, conductivitatea termică scade, iar pe măsură ce temperatura scade, aceasta crește.

Capacitate termica. Capacitatea de căldură este cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura unui corp cu 10.

Capacitatea termică specifică a unei substanțe este cantitatea de căldură în kilograme - calorii, care trebuie raportată la 1 kg dintr-o substanță pentru a-i crește temperatura cu 10.

Capacitatea termică specifică a metalelor în comparație cu alte substanțe este mică, ceea ce face relativ ușor încălzirea lor la temperaturi ridicate.

Expansiune la încălzire. Raportul dintre creșterea lungimii corpului atunci când este încălzit cu 1 0 la lungimea sa inițială se numește coeficient de dilatare liniară. Pentru diferite metale, coeficientul de dilatare liniară variază foarte mult. De exemplu, wolfram are un coeficient de dilatare liniar de 4,0·10 -6, iar plumbul 29,5·10 -6.

Rezistență la coroziune. Coroziunea este distrugerea unui metal din cauza interacțiunii sale chimice sau electrochimice cu mediul extern. Un exemplu de coroziune este ruginarea fierului.

Rezistenta mare la coroziune (rezistenta la coroziune) este o proprietate naturala importanta a unor metale: platina, aurul si argintul, motiv pentru care sunt numite nobile. Nichelul și alte metale neferoase rezistă bine la coroziune. Metalele feroase se corodează mai puternic și mai rapid decât metalele neferoase.

2. Proprietăţi mecanice.

Putere. Forța unui metal este capacitatea sa de a rezista acțiunii forțelor externe fără a se prăbuși.

Duritate. Duritatea este capacitatea unui corp de a rezista pătrunderii unui alt corp, mai solid, în el.

Elasticitate. Elasticitatea unui metal este proprietatea acestuia de a-și restabili forma după încetarea acțiunii forțelor externe care au cauzat o schimbare a formei (deformare).

Viscozitate. Duritatea este capacitatea unui metal de a rezista forțelor externe (șoc) în creștere rapidă. Vâscozitatea este proprietatea opusă a fragilității.

Plastic. Plasticitatea este proprietatea unui metal de a se deforma fără distrugere sub acțiunea forțelor externe și de a păstra o nouă formă după încetarea forțelor. Plasticitatea este o proprietate care este opusul elasticității.

În tabel. 1 prezintă proprietățile metalelor tehnice.

Tabelul 1.

Proprietățile metalelor tehnice.

nume de metal	Greutate specifică (densitate) g \ cm 3	Punct de topire 0 С	Duritatea Brinell	Rezistenta la tractiune (rezistenta la tractiune) kg \ mm 2	% extensie relativă	Contracția relativă a secțiunii transversale %
Aluminiu Tungsten Fier Cobalt Magneziu Mangan Cupru Nichel Staniu Conduce Crom Zinc	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 Fragil 22 40-50 2-4 1,8 Fragil 11,3-15	40 - 21-55 3 15 Fragil 60 40 40 50 Fragil 5-20	85 - 68-55 - 20 Fragil 75 70 74 100 Fragil -

3. Semnificația proprietăților metalelor.

Proprietăți mecanice. Prima cerință pentru orice produs este rezistența suficientă.

Metalele au o rezistență mai mare în comparație cu alte materiale, astfel încât părțile încărcate ale mașinilor, mecanismelor și structurilor sunt de obicei realizate din metale.

Multe produse, pe lângă rezistența generală, trebuie să aibă și proprietăți speciale caracteristice funcționării acestui produs. De exemplu, uneltele de tăiere trebuie să aibă o duritate mare. Pentru fabricarea altor scule așchietoare se folosesc oțeluri și aliaje pentru scule.

Pentru fabricarea arcurilor și arcurilor se folosesc oțeluri și aliaje speciale cu elasticitate ridicată.

Metalele ductile sunt utilizate în cazurile în care piesele sunt supuse la încărcare la șoc în timpul funcționării.

Plasticitatea metalelor face posibilă prelucrarea lor prin presiune (forjare, laminare).

proprietăți fizice.În construcția de avioane, auto și vagoane, greutatea pieselor este adesea cea mai importantă caracteristică, astfel încât aliajele de aluminiu și în special de magneziu sunt indispensabile aici. Rezistența specifică (raportul dintre rezistența la tracțiune și greutatea specifică) pentru unele aliaje, cum ar fi aluminiul, este mai mare decât pentru oțelul moale.

Fuzibilitatea folosit pentru a obţine piese turnate prin turnarea metalului topit în matriţe. Metalele cu punct de topire scăzut (cum ar fi plumbul) sunt folosite ca mediu de călire pentru oțel. Unele aliaje complexe au un punct de topire atât de scăzut încât se topesc în apă fierbinte. Astfel de aliaje sunt folosite pentru turnarea matricelor de imprimare, în dispozitive care servesc la protejarea împotriva incendiilor.

Metale cu înaltă conductivitate electrică(cupru, aluminiu) sunt utilizate în electrotehnică, pentru construcția liniilor electrice, și aliaje cu rezistență electrică mare - pentru lămpi cu incandescență, încălzitoare electrice.

Proprietăți magnetice metalele joacă un rol primordial în inginerie electrică (dinamuri, motoare, transformatoare), pentru dispozitivele de comunicații (telefon și telegraf) și sunt utilizate în multe alte tipuri de mașini și dispozitive.

Conductivitate termică metalele fac posibilă producerea proprietăților lor fizice. Conductivitatea termică este, de asemenea, utilizată în producția de lipire și sudare a metalelor.

Unele aliaje metalice au coeficient de dilatare liniară, aproape de zero; astfel de aliaje sunt folosite pentru fabricarea instrumentelor de precizie, tuburilor radio. Expansiunea metalelor trebuie luată în considerare atunci când se construiesc structuri lungi, cum ar fi podurile. De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că două părți din metale cu coeficienți de dilatare diferiți și legate între ele se pot îndoi și chiar rupe atunci când sunt încălzite.

Proprietăți chimice. Rezistența la coroziune este deosebit de importantă pentru produsele care funcționează în medii puternic oxidante (grătare, părți ale mașinilor și dispozitivelor chimice). Pentru a obține o rezistență ridicată la coroziune, sunt produse oțeluri speciale inoxidabile, rezistente la acizi și rezistente la căldură și sunt utilizate și acoperiri de protecție.

Metalele diferă foarte mult în activitatea lor chimică. Activitatea chimică a unui metal poate fi judecată aproximativ după poziția sa în.

Cele mai active metale sunt situate la începutul acestui rând (în stânga), cele mai inactive - la sfârșit (în dreapta).
Reacții cu substanțe simple. Metalele reacţionează cu nemetale pentru a forma compuşi binari. Condițiile de reacție și uneori produsele lor variază foarte mult pentru diferite metale.
Deci, de exemplu, metalele alcaline reacţionează activ cu oxigenul (inclusiv în compoziţia aerului) la temperatura camerei cu formarea de oxizi şi peroxizi.

4Li + O2 = 2Li2O;
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

Metalele cu activitate intermediară reacţionează cu oxigenul când sunt încălzite. În acest caz, se formează oxizi:

2Mg + O 2 \u003d t 2MgO.

Metalele inactive (de exemplu, aurul, platina) nu reacționează cu oxigenul și, prin urmare, practic nu își schimbă strălucirea în aer.
Majoritatea metalelor, atunci când sunt încălzite cu pulbere de sulf, formează sulfurile corespunzătoare:

Reacții cu substanțe complexe. Compușii din toate clasele reacționează cu metale - oxizi (inclusiv apa), acizi, baze și săruri.
Metalele active reacţionează violent cu apa la temperatura camerei:

2Li + 2H2O \u003d 2LiOH + H2;
Ba + 2H 2 O \u003d Ba (OH) 2 + H 2.

Suprafața metalelor precum magneziul și aluminiul, de exemplu, este protejată de o peliculă densă a oxidului respectiv. Acest lucru previne reacția cu apa. Cu toate acestea, dacă această peliculă este îndepărtată sau integritatea sa este încălcată, atunci și aceste metale reacţionează activ. De exemplu, magneziul sub formă de pulbere reacționează cu apa fierbinte:

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

La temperaturi ridicate, metalele mai puțin active reacționează și cu apa: Zn, Fe, Mil etc. În acest caz, se formează oxizii corespunzători. De exemplu, atunci când vaporii de apă sunt trecuți peste așchii fierbinți de fier, are loc următoarea reacție:

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

Metalele din seria de activitate până la hidrogen reacţionează cu acizii (cu excepţia HNO3) pentru a forma săruri şi hidrogen. Metalele active (K, Na, Ca, Mg) reacţionează foarte violent cu soluţiile acide (la viteză mare):

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

Metalele inactive sunt adesea practic insolubile în acizi. Acest lucru se datorează formării unei pelicule de sare insolubilă pe suprafața lor. De exemplu, plumbul, care se află în seria de activitate până la hidrogen, practic nu se dizolvă în acizi sulfuric și clorhidric diluați din cauza formării unei pelicule de săruri insolubile (PbSO4 și PbCl2) pe suprafața sa.

Aveți nevoie de JavaScript activat pentru a vota