Экзаменационный гид

ОБЩИЕ СВОЙСТВА

Положение металлов в периодической таблице

 
Если в периодической таблице элементов Д.И.Менделеева провести диагональ от бериллия к астату, то слева внизу по диагонали будут находиться элементы-металлы (к ним же относятся элементы побочных подгрупп), а справа вверху – элементы-неметаллы. Элементы, расположенные вблизи диагонали (Be, Al, Ti, Ge, Nb, Sb и др.), обладают двойственным характером.
К элементам — металлам относятся s — элементы I и II групп, все d- и f — элементы, а также p- элементы главных подгрупп: III (кроме бора), IV (Ge, Sn, Pb), V (Sb,Bi) и VI (Po). Наиболее типичные элементы – металлы расположены в начале периодов (начиная со второго).
 

Общие свойства металлов
Виды кристаллических решеток

атомная	ионная	металлическая

 
Кристаллические решетки металлического типа содержат в узлах положительно заряженные ионы и нейтральные атомы; между ними передвигаются относительно свободные электроны.
 

Общие физические свойства

 
Объясняются особым строением кристаллической решетки — наличием свободных электронов («электронного газа»).

1)    Пластичность — способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В ряду — Au,Ag,Cu,Sn,Pb,Zn,Fe уменьшается.
2)    Блеск, обычно серый цвет и непрозрачность. Это связано со взаимодействием свободных электронов с падающими на металл квантами света.
3)    Электропроводность. Объясняется направленным движением свободных электронов от отрицательного полюса к положительному под влиянием небольшой разности потенциалов. В ряду — Ag,Cu,Al,Fe уменьшается. При нагревании электропроводность уменьшается, т.к. с повышением температуры усиливаются колебания атомов и ионов в узлах кристаллической решетки, что затрудняет направленное движение «электронного газа».
4)    Теплопроводность. Закономерность та же. Обусловлена высокой подвижностью свободных электронов и колебательным движением атомов, благодаря чему происходит быстрое выравнивание температуры по массе металла. Наибольшая теплопроводность — у висмута и ртути.
5)    Твердость. Самый твердый – хром (режет стекло); самые мягкие – щелочные металлы – калий, натрий, рубидий и цезий – режутся ножом.
6)    Плотность. Она тем меньше, чем меньше атомная масса металла и чем больше радиус его атома (самый легкий — литий (r=0,53 г/см³); самый тяжелый – осмий (r=22,6 г/см³).
Металлы, имеющие r < 5 г/см³считаются «легкими металлами».
7)    Температуры плавления и кипения. Самый легкоплавкий металл – ртуть (т.пл. = -39°C), самый тугоплавкий металл – вольфрам (t°пл. = 3390°C).
Металлы с t°пл. выше 1000°C считаются тугоплавкими, ниже – низкоплавкими.
 

Общие химические свойства металлов

 
Сильные восстановители: Me⁰ – ne® Meⁿ⁺
 
I. Реакции с неметаллами
 

2Mg⁰ + O₂ ® 2Mg⁺² O

Hg⁰ + S ® Hg⁺² S

Ni + Cl₂  ®  Ni⁺²Cl₂

3Ca⁰ + N₂  ®  Ca₃⁺²N₂

3Ca⁰ + 2P  ®  Ca₃P₂

6)     С водородом (реагируют только щелочные и щелочноземельные металлы):

2Li⁰ + H₂ ® 2Li⁺¹H
Ca⁰ + H₂ ® Ca⁺²H₂
 

II. Реакции с кислотами
 

1)     Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений доH восстанавливают кислоты-неокислители до водорода:

Mg⁰ + 2HCl ®  Mg⁺²Cl₂ + H₂⁰­
(Mg⁰ + 2H⁺ ® Mg²⁺+ H₂⁰­)
2Al⁰+ 6HCl ® 2AlCl₃ + 3H₂⁰­
(2Al⁰ + 6H⁺ ® 2Al³⁺ + 3H₂⁰­)
6Na⁰ + 2H₃PO₄ ® 2Na₃⁺¹PO₄ + 3H₂­
(6Na⁰ + 6H⁺ ®  6Na⁺ + 3H₂⁰­)
 

Восстановление металлами кислот-окислителей смотри в разделах: «окислительно-восстановительные реакции», «серная кислота», «азотная кислота».
 

III. Взаимодействие с водой
 

1)     Активные (щелочные и щелочноземельные металлы) образуют растворимое основание и водород:

2Na⁰ + 2H₂O ® 2Na⁺¹OH + H₂⁰­
(2Na⁰ + 2H₂O ® 2Na¹⁺ + 2OH^1- + H₂⁰­)
Ca⁰ + 2H₂O ® Ca⁺²(OH)₂ + H₂⁰­
(Ca⁰ + 2H₂O ® Ca²⁺ + 2OH^1- + H₂⁰­)
 

2)     Металлы средней активности окисляются водой при нагревании до оксида:

Zn⁰ + H₂O  ®  Zn⁺²O + H⁰₂­

3)     Неактивные (Au, Ag, Pt) — не реагируют.

4)     Вытеснение более активными металлами менее активных металлов из растворов их солей:

 
Cu⁰ + Hg⁺²Cl₂ ® Hg⁰ + Cu⁺²Cl₂
(Cu⁰ + Hg²⁺ ®  Cu²⁺ + Hg⁰)
Fe⁰ + Cu⁺²SO₄ ® Cu⁰ + Fe⁺²SO₄
(Fe⁰ + Cu²⁺ ® Cu⁰ + Fe²⁺)