Металлы и их соединения

Обновлено: 05.07.2024

Свинец - тяжелый металл серого цвета, пластичный при обработке. Температура плавления 327 °С и температура кипения 1740 °С. Начинает испаряться при температуре 400 - 500 ºС. Применяется свинец для изготовления химической аппаратуры, аккумуляторов, свинцовых пигментов, тетраэтилсвинца, для покрытия электрических кабелей, изготовления бронз, латуней, баббитов, припоев и типографского сплава - гарта, для защиты от γ-излучения. В производственных условиях опасность представляет не только свинец, но и его соединения: свинцовый глет РЬО, закись РЬ₂О, двуокись РЬО₂, четырехокись свинца РЬ₃О₄, .азид свинца РЬ(N₃)₄ и др.

Основным путем постудления свинца и его соединений в организм в производственных условиях являются дыхательные пути; меньшее значение имеют желудочно-кишечный тракт и кожные покровы. В наибольших количествах свинец накапливается в печени, почках, паджелудочной железе и костях. Выделяется в основном чарез кишечник и почки, но его можно обнаружить в слюне, молоке и других экскретах.

Свинец и его соединения относятся к политропным ядам, действующим на все органы и системы, но особенно тяжелые изменения возникают преимущественно в системе крови, нервной и сердечно-сосудистой системах, а также в желудочно-кишечном тракте и печени.

Токсичность различных соединений свинца и характер действия зависят от неодинаковой растворимости соединений в жидкостях организма, и особенно в желудочном соке. Клиника свинцовых отравлений полиморфна.

Свинец может вызывать медленно развивающееся хроническое отравление (сатурнизм), характеризующееся разнообразной симптоматикой и полисиндромностью течения. Характерно изменение порфиринового обмена с появлением в моче фермента – аминолевулиновой кислоты (АЛК) и копропорфирина. В настоящее время различают следующие формы его проявления:

· начальная форма, протекающая малосимптомно (изменения периферической крови и порфиринового обмена); содержание АЛК и копропорфирина в моче до 15 мг/г креатинина и 300 мг/г креатинина соответственно. В крови содержание свинца 50 мкг/100 мл и в моче 100 мкг/л. Ретикулоцитоз 2О-25‰;

· легкая форма (функциональное нарушение ЦНС в виде астеновегетативного синдрома и начальной полиневропатии; изменения периферической крови);

· выраженная форма (анемия, дальнейшее развитие полиневропатии, поражения желудочно-кишечного тракта, печени, сердечно-сосудистой системы, астеновегетативный синдром, энцефалопатия).

При производственном контакте со свинцом возможно носительство его - наличие в моче свинца до 0,04 - 0,08 мг/л, характерным симптомом считалось появление свинцовой каймы при отсутствии каких-либо проявлений нарушения здоровья.

Изменения в нервной системе первоначально характеризуются астеническим синдромом. При более выраженных стадиях отравления - полиневропатия, возможна энцефалопатия с микроорганическими и органическими симптомами. Иногда развивается полиневрит - двигательная форма в виде паралича разгибателей кисти и пальцев рук. В настоящее время практически не встречаются.

Гематологические сдвиги при свинцовой интоксикации в основном происходят в красной крови и развиваются в определенной последовательности: вначале появляется ретикулоцитоз и базофильная зернистость эритроцитов, затем – анемия со снижением гемоглобина до 100 - 90 г/л и ниже.

Поражение желудочно-кишечного тракта проявляется в жалобах на диспепсию (плохой аппетит, тошнота, изжога), изменение секреции желудочного сока, чаще в сторону ее усиления. В наиболее тяжелых случаях возникает свинцовая колика, т. е. схваткообразные, интенсивные боли, запор, не поддающийся действию слабительных. Такие проявления сейчас также встречаются редко.

Поражение печени протекает по типу токсического гепатита с нарушением пигментной, углеводной, антитоксической и других функций. Возможно развитие билирубинемии вследствие изменения активности фермента трансферазы в микросомах печеночных клеток.

При хронических отравлениях свинцом поражается также сердечно-сосудистая система. Развиваются атеросклеротические процессы в сосудах, повышается артериальное давление, отмечается изменение ЭКГ. Возникают эндокринно-обменные нарушения.

При тяжелых формах токсических воздействий у работниц свинцовых производств возможны нарушения менструально-овариальной функции, токсическое действие на плод, сокращение периода лактации.

Профилактические мероприятия по предупреждению свинцовых интоксикаций включают технические, санитарно-технические, санитарно-гигиенические и лечебно-профилактические мероприяхая. Радикальное улучшение условий труда достигается путем внедрения рациональных технологических процессов и оборудования, позволяющих обеспечить высокую герметизацию и автоматизацию процессов.

Ограничено изготовление и применение свинцовых красок, запрещено применение глазури, содержащей свинцовые соединения.

Из санитарно-технических мероприятий важную роль играет общеобменная, а также местная вытяжная вентиляция.

При работе со свинцом обязательно устройство бытовых помещений по типу санпропускника, предусматривающих очистку спецодежды. В ряде производств обязательным является применение средств индавидуальной защиты органов дыхания. Важную роль в профилактике свинцовых отравлений играют меры личной гигиены, предусматривающие санацию полости рта, обязательное мытье в душе после работы, запрещение приема пищи и курения в производственных помещениях, удаление свинца с рук и других загрязненных участков тела с помощью 1% раствора уксусной кислоты или отмывочной пастой. Раздельное хранение в индивидуальных шкафчиках личной одежды и спецодежды. Рекомендуется включение в рацион питания пектиносодержащих продуктов. Лечебно-профилактические мероприятия включают проведение предварительных и периодических медицинских осмотров, которые проводятся с участием терапевта и невропатолога. Сроки медицинских осмотров зависят от характера производства и видов работ со свинцом и проводятся раз в 12 или 24 мес. Наиболее ранним симптомом свинцовой интоксикации является нахождение фермента аминолевулиновой кислоты (АЛК) и копропорфирина в моче.

Противопоказаниями к работе со свинцом являются: пониженное содержание гемоглобина, хронические заболевания периферической нервной системы, облитерирующий эндартериит, наркомании и хронический алкоголизм, эндогенные психозы и др.

По законодательству на ряд свинцовых производств (выплавка свинца, производство красок и др.) не допускаются женщины и подростки.

ПДК свинца и его неорганических соединений 0,01 мг/м 3 .

Тетраэтилсвинец, или ТЭС, Pb(C₂H₅)₄ - металлоорганическое соединение в виде маслянистой жидкости с фруктовым запахом. Кипит при 200 °С, испаряется при температуре ниже 0 °С. Хорошо растворяется в жирах и липидах.

Применяется как антидетонатор для топлива двигателей внутреннего сгорания. ТЭС входит в состав этиловой жидкости (50%) и этилированного бензина (0,5 – 4 мл на 1 л бензина). Для опознавательных целей этиловая жидкость подкрашивается до интенсивно красного цвета, а этилированный бензин в розовый цвет.

Отравления возникают при ингаляционном, пероральном и кожном пути поступления.

ТЭС циркулирует в крови, накапливается во внутренних органах и ЦНС. Выделяется легкими, почками и кишечником в виде неорганического соединения. В производственных условиях могут возникать острые, подострые и хронические интоксикации. Острые отравления имеют место лишь в аварийных случаях. Подострые отравления характеризуются скрытым периодом действия и сопровождаются астеновегетативным синдромом, брадикардией, гипотонией, гипотермией. Хронические отравления протекают в виде 2 основных стадий: стадия функциональных нарушений ЦНС и фаза органических изменении.

Профилактика отравлений ТЭС включает прежде всего строгие гигиенические требования к организации и ведению тезнологического процесса, а именно: размещение оборудования в боксах, дистанционное управление, использование герметичного оборудования, вентиляции и других мер, предусмотренных специальной инструкцией МЗ. Рабочие должны быть снабжены спецодеждой, полихлорвиниловыми перчатками и противогазами. Необходимо тщательное соблюдение правил личной гигиены: не мыть руки в этилированном бензине, не брать шланги для перелива бензина в рот и др. Бытовые помещения должны устраиваться по типу санпропускников. Должна предусматриваться дегазация спецодежды.

При загрязнении кожи работающих ТЭС или этиловой жидкостью должна быть немедленно проведена дезактивация загрязненного участка 1,5% раствором дихлорамина или 3% монохлорамина в бензине, просто бензином, а затем теплой водой с мылом. В случае заглатывания этилированного бензина следует проводить повторные промывания желудка с активированным углем до исчезновения запаха бензина в промывных водах. Спецодежду необходимо еженедельно стирать. Прачечная должна быть расположена на территории завода.

Рабочие, занятые в производстве ТЭС и этиловой жидкости проходят периодические медицинские осмотры один раз в 6 месяцев; лица, занятые производством и применением авиационного и этилированного бензина - через 12 мес.

К проведению периодических медицинских осмотров обязательно привлекаются терапевт, невропатолог и психиатр.

Противопоказаниями для работы с ТЭС, этиловой жидкостью и этилированным бензином являются: наркомании, в том числе хронический алкоголизм, хронические заболевания периферической нервной системы, вестибулопатии, вегетативные дисфункции, эндогенные психозы. Предельно допустимая концентрация ТЭС в воздухе рабочей зоны 0,005 мг/м 3 .

Ртуть (Hg) - серебристо-белый тяжелый металл. Жидкий при комнатной температуре; температура плавления - 38,8°С, температура кипения - 357,25 °С; испаряется уже при 0°С.

Используются также ее соединения: сулема HgCl₂, цианид ртути Hg(CN)₂, роданид ртути Hg(SCN)₂ и др.

Ртуть и ее соединения применяются в приборостроении, электротехнике, используются для извлечения металлов из руд в виде амальгам. Используется при получении фармацевтических препаратов, фунгицидов и др. Пары ртути проникают в организм в основном через органы дыхания. Соли ртути могут проникать и через кожные покровы.

Ртуть циркулирует в крови в виде альбумината, вступает в реакцию с тиосодержащими белками, вызывая нарушения обмена веществ и изменение функционального состояния органов и систем.

Ртуть относится к сильным протоплазматическим ядам. Возможны острые и хронические отравления ртутью. Острые отравления могут возникать при авариях, сопровождающихся большим выделением ртути в воздух рабочей зоны, при чистке котлов и печей на ртутных заводах. Поражаются почки, печень, желудочно-кищечный тракт

Хронические интоксикации (микромеркуриализм) возникают у работающих в условиях длительного контакта с ртутью. Характеризуются функциональными изменениями в ЦНС (астеновегетативные расстройства, ртутный эретизм, тремор конечностей, ртутный стоматит, нарушение функции внутренних органов).

Профилактика отравлений ртутью и ее соединениями должна быть прежде всего направлена на замену их менее вредными веществами. Работа с соединениями ртути должна проводиться в закрытой аппаратуре. Работы с открытой ртутью и при ее подогреве должны проводиться в вытяжных шкафах. Помещения, в которых проводятся работы по очистке и перегонке ртути, необходимо изолировать от других производственных участков. Рабочая мебель, полы и стены покрываются материалами (пластик, керамическая плитка, линолеум и др.), которые не поглощают ртуть и легко подвергаются очистке. Пол должен быть непроницаем для ртути.

При случайном розливе ртути в помещении проводятся мероприятия по ее демеркуризации путем механической очистки и применением раствора хлорного железа. Лица, работающие с ртутью, снабжаются спецодеждой.

Обязательными являются предварительные и периодические медицинские осмотры рабочих, в которых принимают участие невропатолог, терапевт. Периодические медицинские осмотры работающих с открытой ртутью проводятся через каждые 12 месяцев, а работающих с закрытой ртутью - через 24 месяца. У всех обследуемых исследуют мочу на наличие ртути.

Противопоказаниями для приема на работу в контакте с ртутью являются: хронические заболевания периферической нервной системы; вегетативные расстройства; заболевания желудочно-кишечного тракта, болезни зубов и челюстей, наркомании и др.

Работающие с ртутью должны проводить санацию полости рта - полоскание раствором перманганата калия.

ПДК паров металлической ртути в воздухе рабочей зоны 0,01 мг/м 3 , а среднесменная ПДК – 0,005 мг/м 3 . ПДК ртути двухлористой (сулемы) составляет 0,2 мг/м 3 .

Марганец Мn - металл темно-серого цвета с красноватым отливом, твердый, хрупкий.

Встречается в производственных условиях в виде окислов (MnO₂, MnO, Mn₂O₃) и соединений с металлами. Применяется марганец в металлургии для обессеривания и раскисления сталей; как легирующая добавка при производстве чугуна и твердых сталей, для получения ферромарганца; используется в производстве электрических элементов (батарей), при производстве качественных электродов для сварки.

В организм марганец поступает главным образом ингаляционным путем в виде аэрозолей конденсации и дезинтеграции.

Окислы марганца быстро всасываются. Депонируется марганец в костях, головном мозге, паренхиматозных органах в виде малорастворимых фосфатов. Выделяется с калом и в меньшей степени с мочой.

Марганец влияет на различные стороны метаболизма, угнетает активность холинэстеразы, нарушая синаптическую проводимость, вызывает изменение обмена серотонина. Нарушает активность ферментов нервных клеток - моноаминоксидаз, угнетает биосинтез катехоламинов.

Марганец способен избирательно поражать нервную систему.

В производственных условиях опасность представляют хронические формы отравления марганцем. Хронические отравления возникают обычно при стаже работы свыше 2 лет, однако известны случаи отравления через несколько месяцев после начала работы. 1-я стадия хронической интоксикации клинически малосимптомна. Характеризуется астеновегетативным синдромом, а также начальными проявлениями полиневритического синдрома, изменениями в желудочно-кишечном тракте (гастрит). Во 2-й стадии к этим изменениям присоединяются начальные явления энцефалопатии. 3-я стадия характеризуется развитием марганцевого паркинсонизма и манганокониоза. Тяжелые поражения встречаются редко.

Профилактика марганцевых отравлений должна осуществляться прежде всего путем замены его менее токсичными соединениями, например использования при сварочных работах электродов, не содержащих марганец. При добыче, переработке, транспортировке марганцевых руд и соединений необходима максимальная механизация всех операций, устранение ручного труда, использование средств пылеподавления. Сварка, газорезка марганцовистых сталей должны осуществляться в условиях правильно организованного воздухообмена, эффективной местной вытяжной вентиляции. В случае возможных пылевыделений обязательно использование индивидуальных средств защиты органов дыхания (респираторы).

Проведение предварительных и периодических осмотров осуществляется в зависимости от характера работы 1 раз в 6, 12 или 24 мес. В медицинских осмотрах принимают участие невропатолог, терапевт, дерматолог, отоларинголог. Проводится крупнокадровая флюорография, электромиография (ЭМГ) скелетных мышц, определяется лейкоцитарная формула.

Противопоказаниями при приеме на работу в контакте с марганцем являются заболевания периферической нервной системы; психические заболевания; болезни бронхолегочного апварата; аллергические заболевания, наркомании, токсикомании.

ПДК марганца (в пересчете на МnO₂ составляет 0,3 мг/м 3 (для аэрозоля дезинтеграции) и 0,05 мг/м 3 (для аэрозоля конденсации).

Химические свойства металлов

Все металлы, в зависимости от их окислительно-восстановительной активности объединяют в ряд, который называется электрохимическим рядом напряжения металлов (так как металлы в нем расположены в порядке увеличения стандартных электрохимических потенциалов) или рядом активности металлов:

Li, K, Ва, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H₂, Cu, Hg, Ag, Рt, Au

Наиболее химически активные металлы стоят в ряду активности до водорода, причем, чем левее расположен металл, тем он активнее. Металлы, занимающие в ряду активности, место после водорода считаются неактивными.

Взаимодействие с простыми веществами

Металлы способны реагировать с простыми веществами, такими как кислород (реакция горения), галогены, азот, сера, водород, фосфором и углеродом. В реакцию взаимодействия с кислородом вступают все металлы (исключение составляют Au, Pt), в результате чего возможно образование трех различных продуктов — пероксидов, оксидов и надпероксидов:

K + O₂ = KO₂ (надпероксид калия)

Металлы средней активности (начиная с Al) и неактивные металлы реагируют с кислородом только при нагревании:

В реакцию взаимодействия с азотом способны вступать только активные металлы, в результате чего образуются азиды, причем при н.у. с азотом реагирует только литий, остальные активные металлы – только при нагревании:

Только активные металлы способны взаимодействовать с углеродом и водородом, причем в случае реакции с водородом – это только щелочные и щелочноземельные металлы:

2Na + H₂ = NaH (гидрид натрия)

С серой реагируют все металлы кроме Au и Pt:

2K +S = K₂S (сульфид калия)

Также металлы способны взаимодействовать с галогенами и фосфором:

2Na + Cl₂ = 2NaCl (хлорид натрия)

3Ca + 2P = Ca₃P₂ (фосфид кальция)

Все реакции взаимодействия с простыми веществами носят окислительно-восстановительный характер, металлы в них окисляются, проявляя свойства восстановителей, т.е. демонстрируют способность отдавать электроны:

Fe -2e = Fe 2+ процесс окисления, железо — восстановитель

S +2e = S 2- процесс восстановления, сера – окислитель

Взаимодействие металлов друг с другом

Металлы взаимодействуют друг с другом, образуя интерметаллические соединения:

Взаимодействие металлов с водой

Активные металлы (щелочные и некоторые щелочноземельные металлы — Ca, Sr, Ba) способны взаимодействовать с водой с образованием гидроксидов:

Металлы, характеризующиеся средней активностью (начиная с Al) вступают в реакцию с водой в более жестких условиях (наличие щелочной или кислотной среды и др. условия); при этом образуется соответствующий оксид и выделяется водород:

Неактивные металлы с водой не реагируют.

Реакции взаимодействия металлов с водой также относятся к ОВР и металлы в них являются восстановителями.

Взаимодействие металлов с кислотами

Металлы, стоящие в ряду активности до водорода способны реагировать с кислотами:

Неактивные металлы взаимодействуют с кислотами при особых условиях. Так, концентрированная серная кислота способна растворять медь (1), а при взаимодействии меди с концентрированной азотной кислотой в зависимости от её концентрации (60% или 30%) образуются различные продукты реакции (2, 3):

Взаимодействие металлов с солями

Более активные металлы способны взаимодействовать с солями, образованными менее активными металлами, и вытеснять их (металлы) из солей:

Физические и химические свойства металлов

Металлы (от лат. «metallum» — шахта, рудник) — группа элементов, в виде простых веществ, обладающих характерными металлическими свойствами, такими, как высокие тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск.

Металлы широко распространены в природе и могут встречаться в различном виде: в самородном состоянии (Ag, Au, Rt, Cu), в виде оксидов (Fe₃O₄, Fe₂O₃, (NaK)₂O×AlO₃), солей (KCl, BaSO₄, Ca₃(PO₄)₂), а также сопутствуют различным минералам (Cd – цинковые руды, Nb, Tl – оловянные и т.д.).

Физические свойства металлов

Всем металлам присущи металлический блеск (однако In и Ag отражают свет лучше других металлов), твердость (самый твердый металл – Cr, самые мягкие металлы – щелочные), пластичность (в ряду Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe наблюдается уменьшение пластичности), ковкость, плотность (самый легкий металл – Li, самый тяжелый – Os), тепло – и электропроводность, которые уменьшаются в ряду Ag, Cu, Au, Al, W, Fe.

В зависимости от температуры кипения все металлы подразделяют на тугоплавкие (T_кип > 1000 С) и легкоплавкие (T_кип < 1000 С). Примером тугоплавких металлов может быть – Au, Cu, Ni, W, легкоплавких – Hg, K, Al, Zn.

Среди металлов присутствуют s-, p-, d- и f-элементы. Так, s- элементы – это металлы I и II групп Периодической системы (ns 1 , ns 2 ), р- элементы – металлы, расположенные в группах III – VI (ns 2 np 1-4 ). Металлы d-элементы имеют большее число валентных электронов по сравнению с металлами s- и p-элементами. Общая электронная конфигурация валентных электронов металлов d-элементов – (n-1)d 1-10 ns 2 . Начиная с 6 периода появляются металлы f-элементы, которые объединены в семейства по 14 элементов (за счет сходных химических свойств) и носят особые названия лантаноидов и актиноидов. Общая электронная конфигурация валентных электронов металлов f-элементов – (n-2)f 1-14 (n-1)d 0-1 ns 2 .

Металлы способны реагировать с простыми веществами, такими как кислород (реакция горения), галогены, азот, сера, водород, фосфором и углеродом:

Щелочные и некоторые щелочноземельные металлы (Ca, Sr, Ba) взаимодействуют с водой с образованием гидроксидов:

В ОВР металлы являются восстановителями – отдают валентные электроны и превращаются в катионы. Восстановительная способность металла — его положение в электрохимическом ряду напряжений металлов. Так, чем левее в ряду напряжений стоит металл, тем более сильные восстановительные свойства он проявляет.

Получение металлов

Щелочные, щелочноземельные металлы и алюминий получают электролизом расплавов солей или оксидов этих элементов:

Тяжелые металлы получают восстановлением из руд при высоких температурах и в присутствии катализатора (пирометаллургия) (1) или восстановлением из солей в растворе (гидрометаллургия) (2):

Cu₂O + C = 2Cu + CO (1)

Некоторые металлы получают термическим разложением их неустойчивых соединений:

Примеры решения задач

Задание	При взаимодействии 6,0 г металла с водой выделилось 3,36 л водорода (н.у.). Определите этот металл, если он в своих соединениях двухвалентен.
Решение	Т.к. металл двухвалентен, его реакция с водой будет описываться уравнением, которое в общем виде будет выглядеть следующим образом:

Согласно написанному выше уравнению, количества вещества металла и выделяющегося в ходе реакции водорода будут равны:

Свойства металлов начинают изучать на уроках химии в 8–9 классе. В этом материале мы подробно разберем химические свойства этой группы элементов, а в конце статьи вы найдете удобную таблицу-шпаргалку для запоминания.

О чем эта статья:

8 класс, 9 класс, ЕГЭ/ОГЭ

Металлы — это химические элементы, атомы которых способны отдавать электроны с внешнего энергетического уровня, превращаясь в положительные ионы (катионы) и проявляя восстановительные свойства.

В окислительно-восстановительных реакциях металлы способны только отдавать электроны, являясь сильными восстановителями. В роли окислителей выступают простые вещества — неметаллы (кислород, фосфор) и сложные вещества (кислоты, соли и т. д.).

Металлы в природе встречаются в виде простых веществ и соединений. Активность металла в химических реакциях определяют, используя электрохимический ряд, который предложил русский ученый Н. Н. Бекетов. По химической активности выделяют три группы металлов.

Ряд активности металлов

Металлы средней активности

Общие химические свойства металлов

Взаимодействие с неметаллами

Щелочные металлы сравнительно легко реагируют с кислородом, но каждый металл проявляет свою индивидуальность:

оксид образует только литий

натрий образует пероксид

калий, рубидий и цезий — надпероксид

Остальные металлы с кислородом образуют оксиды:

2Zn + O₂ = 2ZnO (при нагревании)

Металлы, которые в ряду активности расположены левее водорода, при контакте с кислородом воздуха образуют ржавчину. Например, так делает железо:

С галогенами металлы образуют галогениды:

Медный порошок реагирует с хлором и бромом (в эфире):

При взаимодействии с водородом образуются гидриды:

Взаимодействие с серой приводит к образованию сульфидов (реакции протекают при нагревании):

Реакции с фосфором протекают до образования фосфидов (при нагревании):

Основной продукт взаимодействия металла с углеродом — карбид (реакции протекают при нагревании).

Из щелочноземельных металлов с углеродом карбиды образуют литий и натрий:

Калий, рубидий и цезий карбиды не образуют, могут образовывать соединения включения с графитом:

С азотом из металлов IA группы легко реагирует только литий. Реакция протекает при комнатной температуре с образованием нитрида лития:

Взаимодействие с водой

Все металлы I A и IIA группы реагируют с водой, в результате образуются растворимые основания и выделяется H2. Литий реагирует спокойно, держась на поверхности воды, натрий часто воспламеняется, а калий, рубидий и цезий реагируют со взрывом:

Металлы средней активности реагируют с водой только при условии, что металл нагрет до высоких температур. Результат данной реакции — образование оксида.

Неактивные металлы с водой не взаимодействуют.

Взаимодействие с кислотами

Если металл расположен в ряду активности левее водорода, то происходит вытеснение водорода из разбавленных кислот. Данное правило работает в том случае, если в реакции с кислотой образуется растворимая соль.

2Na + 2HCl = 2NaCl + H₂

При взаимодействии с кислотами-окислителями, например, азотной, образуется продукт восстановления кислоты, хотя протекание реакции также неоднозначно.

Металлы IА группы:

Металлы IIА группы

Такие металлы, как железо, хром, никель, кобальт на холоде не взаимодействуют с серной кислотой, но при нагревании реакция возможна.

Взаимодействие с солями

Металлы способны вытеснять из растворов солей другие металлы, стоящие в ряду напряжений правее, и могут быть вытеснены металлами, расположенными левее:

Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu

На металлы IА и IIА группы это правило не распространяется, так как они реагируют с водой.

Реакция между металлом и солью менее активного металла возможна в том случае, если соли — как вступающие в реакцию, так и образующиеся в результате — растворимы в воде.

Взаимодействие с аммиаком

Щелочные металлы реагируют с аммиаком с образованием амида натрия:

Взаимодействие с органическими веществами

Металлы IА группы реагируют со спиртами и фенолами, которые проявляют в данном случае кислотные свойства:

Также они могут вступать в реакции с галогеналканами, галогенпроизводными аренов и другими органическими веществами.

Взаимодействие металлов с оксидами

Для металлов при высокой температуре характерно восстановление неметаллов или менее активных металлов из их оксидов.

3Са + Cr₂O₃ = 3СаО + 2Cr (кальциетермия)

Вопросы для самоконтроля

С чем реагируют неактивные металлы?

С чем связаны восстановительные свойства металлов?

Верно ли утверждение, что щелочные и щелочноземельные металлы легко реагируют с водой, образуя щелочи?

Методом электронного баланса расставьте коэффициенты в уравнении реакции по схеме:

Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + NH4NO3 + Н2O

Как металлы реагируют с кислотами?

Подведем итоги

От активности металлов зависит их химические свойства. Простые вещества — металлы в окислительно-восстановительных реакциях являются восстановителями. По положению металла в электрохимическом ряду можно судить о том, насколько активно он способен вступать в химические реакции (т. е. насколько сильно у металла проявляются восстановительные свойства).

Напоследок поделимся таблицей, которая поможет запомнить, с чем реагируют металлы, и подготовиться к контрольной работе по химии.

Таблица «Химические свойства металлов»

Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb

Cu, Hg, Ag, Pt, Au

Восстановительная способность металлов в свободном состоянии

Возрастает справа налево

Взаимодействие металлов с кислородом

Быстро окисляются при обычной температуре

Медленно окисляются при обычной температуре или при нагревании

Взаимодействие с водой

Выделяется водород и образуется гидроксид

При нагревании выделяется водород и образуются оксиды

Водород из воды не вытесняют

Взаимодействие с кислотами

Вытесняют водород из разбавленных кислот (кроме HNO₃)

Не вытесняют водород из разбавленных кислот

Реагируют с концентрированными азотной и серной кислотами

С кислотами не реагируют, растворяются в царской водке

Взаимодействие с солями

Не могут вытеснять металлы из солей

Более активные металлы (кроме щелочных и щелочноземельных) вытесняют менее активные из их солей

Взаимодействие с оксидами

Для металлов (при высокой температуре) характерно восстановление неметаллов или менее активных металлов из их оксидов

Металлы занимают в Периодической таблице левый нижний угол. Металлы относятся к семействам s-элементов, d-элементов, f-элементов и частично – р-элементов.

Самым типичным свойством металлов является их способность отдавать электроны и переходить в положительно заряженные ионы. Причём металлы могут проявлять только положительную степень окисления.

1. Взаимодействие металлов с неметаллами.

а) Взаимодействие металлов с водородом.

С водородом непосредственно реагируют щелочные и щелочноземельные металлы, образуя гидриды.

Например:

Образуются нестехиометрические соединения с ионной кристаллической структурой.

б) Взаимодействие металлов с кислородом.

Все металлы за исключением Au, Ag, Pt окисляются кислородом воздуха.

Пример:

в) Взаимодействие металлов с галогенами.

Все металлы реагируют с галогенами с образованием галогенидов.

Пример:

В основном это ионные соединения: MeHal_n

г) Взаимодействие металлов с азотом.

С азотом взаимодействуют щелочные и щелочноземельные металлы.

д) Взаимодействие металлов с углеродом.

Соединения металлов и углерода – карбиды. Они образуются при взаимодействии расплавов с углеродом. Активные металлы образуют с углеродом стехиометрические соединения:

Металлы – d-элементы образуют соединения нестехиометрического состава типа твердых растворов: WC, ZnC, TiC – используются для получения сверхтвёрдых сталей.

2. Взаимодействие металлов с водой.

С водой реагируют металлы, имеющие более отрицательный потенциал, чем окислительно-восстановительный потенциал воды.

Активные металлы более активно реагируют с водой, разлагая воду с выделением водорода.

Менее активные металлы медленно разлагают воду и процесс тормозится из-за образования нерастворимых веществ.

3. Взаимодействие металлов с растворами солей.

Такая реакция возможна, если реагирующий металл активнее, чем находящийся в соли:

Металл, обладающий более отрицательным или менее положительным стандартным электродным потенциалом, вытесняет другой металл из раствора его соли.

4. Взаимодействие металлов с растворами щелочей.

Со щелочами могут взаимодействовать металлы, дающие амфотерные гидрооксиды или обладающие высокими степенями окисления в присутствии сильных окислителей. При взаимодействии металлов с растворами щелочей, окислителем является вода.

1 Zn 0 + 4OH – – 2e = [Zn(OH)₄] 2– окисление

Zn 0 – восстановитель

1 2H₂O + 2e = H₂ + 2OH – восстановление

Металлы, обладающие высокими степенями окисления, могут взаимодействовать со щелочами при сплавлении:

5. Взаимодействие металлов с кислотами.

Это сложные реакции, продукты взаимодействия зависят от активности металла, от вида и концентрации кислоты и от температуры.

По активности металлы условно делятся на активные, средней активности и малоактивные.

Кислоты условно делятся на 2 группы:

I группа – кислоты, обладающие невысокой окислительной способностью: HCl, HI, HBr, H₂SO_4(разб.), H₃PO₄, H₂S, окислитель здесь H + . При взаимодействии с металлами выделяется кислород (H₂↑). С кислотами первой группы реагируют металлы, обладающие отрицательным электродным потенциалом.

II группа – кислоты, обладающие высокой окислительной способностью: H₂SO_4(конц.), HNO_3(разб.), HNO_3(конц.). В этих кислотах окислителями являются анионы кислоты: . Продукты восстановления аниона могут быть самыми разнообразными и зависят от активности металла.

H₂S↑ – c активными металлами

H₂SO₄ +6е S 0 ↓ – с металлами средней активности

SO₂↑ – c малоактивными металлами

HNO₃ +4,5e N₂O, N₂ – с металлами средней активности

NO – c малоактивными металлами

HNO_3(конц.) – NO₂↑ – c металлами любой активности.

Если металлы обладают переменной валентностью, то с кислотами I группы металлы приобретают низшую положительную степень окисления: Fe → Fe 2+ , Cr → Cr 2+ . При взаимодействии с кислотами II группы – степень окисления +3: Fe → Fe 3+ , Cr → Cr 3+ , при этом никогда не выделяется водород.

Некоторые металлы (Fe, Cr, Al, Ti, Ni и др.) в растворах сильных кислот, окисляясь, покрываются плотной оксидной плёнкой, которая защищает металл от дальнейшего растворения (пассивация), но при нагревании оксидная плёнка растворяется, и реакция идёт.

Малорастворимые металлы, обладающие положительным электродным потенциалом, могут растворяться в кислотах I группы, в присутствии сильных окислителей.

Читайте также: