Ce metale sunt numite active? Metale active. Metale și flacără

Instrucţiuni

Luați tabelul periodic și, folosind o riglă, trageți o linie care începe în celulă cu elementul Be (Beriliu) și se termină în celula cu elementul At (Astatine).

Acele elemente care vor fi în stânga acestei linii sunt metale. Mai mult, cu cât elementul este situat „jos și în stânga”, cu atât are proprietăți metalice mai pronunțate. Este ușor de observat că în tabelul periodic un astfel de metal este (Fr) - cel mai activ metal alcalin.

În consecință, acele elemente din dreapta liniei au proprietăți. Și aici se aplică o regulă similară: cu cât „mai sus și la dreapta” liniei este amplasat un element, cu atât este mai puternic nemetal. Un astfel de element din tabelul periodic este fluorul (F), cel mai puternic agent oxidant. Este atât de activ încât chimiștii obișnuiau să-i dea un nume respectuos, deși neoficial: „Totul mestecă”.

Pot apărea întrebări precum „Dar acele elemente care se află pe linie în sine sau foarte aproape de ea?” Sau, de exemplu, „În dreapta și deasupra liniei sunt crom, . Sunt acestea cu adevărat nemetale? La urma urmei, ele sunt utilizate în producția de oțel ca aditivi de aliere. Dar se știe că chiar și impuritățile mici ale nemetalelor le fac casante.” Cert este că elementele situate pe linie în sine (de exemplu, aluminiu, germaniu, niobiu, antimoniu) au, adică, un caracter dublu.

În ceea ce privește, de exemplu, vanadiu, crom, mangan, proprietățile compușilor lor depind de starea de oxidare a atomilor acestor elemente. De exemplu, oxizii lor mai mari, cum ar fi V2O5, CrO3, Mn2O7, au pronunțat . De aceea ele sunt situate în locuri aparent „ilogice” din tabelul periodic. În forma lor „pură”, aceste elemente sunt, desigur, metale și au toate proprietățile metalelor.

Surse:

• metale din tabelul periodic

Pentru școlari care studiază masa Mendeleev- un vis groaznic. Chiar și cele treizeci și șase de elemente pe care profesorii le atribuie de obicei duc la ore de înghesuială obositoare și dureri de cap. Mulți oameni nici măcar nu cred ce să învețe masă Mendeleev este real. Dar utilizarea mnemotecilor poate face viața mult mai ușoară studenților.

Instrucţiuni

Înțelegeți teoria și alegeți tehnica potrivită Reguli care ușurează memorarea materialului, mnemonic. Trucul lor principal este crearea de conexiuni asociative, atunci când informațiile abstracte sunt împachetate într-o imagine strălucitoare, sunet sau chiar miros. Există mai multe tehnici mnemonice. De exemplu, puteți scrie o poveste din elemente de informații memorate, puteți căuta cuvinte consoane (rubidiu - comutator, cesiu - Iulius Cezar), puteți activa imaginația spațială sau pur și simplu să rimeze elementele tabelului periodic.

Balada azotului Este mai bine să rimezi elementele tabelului periodic al lui Mendeleev cu semnificație, în funcție de anumite caracteristici: prin valență, de exemplu. Deci, cele alcaline rimează foarte ușor și sună ca un cântec: „Litiu, potasiu, sodiu, rubidiu, cesiu franciu”. „Magneziu, calciu, zinc și bariu - valența lor este egală cu o pereche” este un clasic nestins al folclorului școlar. Pe același subiect: „Sodiul, potasiul, argintul sunt bunuri monovalente” și „Sodiul, potasiul și argentul sunt monovalente”. Creativitatea, spre deosebire de înghesuirea, care durează cel mult câteva zile, stimulează memoria pe termen lung. Aceasta înseamnă mai multe despre aluminiu, poezii despre azot și cântece despre valență - iar memorarea va merge ca un ceas.

Thriller acid Pentru a fi mai ușor de memorat, se inventează o idee în care elementele tabelului periodic sunt transformate în eroi, detalii de peisaj sau elemente de intrigă. Iată, de exemplu, un text binecunoscut: „Asiaticii (Azotul) au început să toarne apă (Litiu) (Hidrogen) în pădurea de pini (Bor). Dar nu el (Neon) aveam nevoie, ci Magnolia (Magneziu)”. Poate fi completat cu povestea unui Ferrari (fier - ferrum), în care agentul secret „Clor zero șaptesprezece” (17 - număr de serie al clorului) călătorea pentru a-l prinde pe maniacul Arsenie (arsenic - arsenic), care avea 33 dinți (33 - număr de serie arsen), dar ceva acru i-a intrat în gură (oxigen), erau opt gloanțe otrăvite (8 este numărul de serie al oxigenului)... Putem continua la infinit. Apropo, un roman scris pe baza tabelului periodic poate fi atribuit unui profesor de literatură ca text experimental. Probabil că îi va plăcea.

Construiește un palat al memoriei Acesta este unul dintre numele unei tehnici de memorare destul de eficiente atunci când gândirea spațială este activată. Secretul lui este că cu toții ne putem descrie cu ușurință camera sau drumul de acasă la magazin, școală etc. Pentru a crea o secvență de elemente, trebuie să le plasați de-a lungul drumului (sau în cameră) și să prezentați fiecare element foarte clar, vizibil, tangibil. Iată un blond slab, cu o față lungă. Muncitorul care pune gresie este siliciu. Un grup de aristocrați într-o mașină scumpă - gaze inerte. Și, bineînțeles, baloane cu heliu.

Vă rugăm să rețineți

Nu este nevoie să vă forțați să vă amintiți informațiile de pe carduri. Cel mai bun lucru este să asociați fiecare element cu o anumită imagine strălucitoare. Silicon - cu Silicon Valley. Litiu - cu baterii cu litiu într-un telefon mobil. Pot exista multe opțiuni. Însă combinația dintre o imagine vizuală, memorarea mecanică și senzația tactilă a unui card dur sau, dimpotrivă, neted lucios, te va ajuta să ridici cu ușurință cele mai mici detalii din adâncul memoriei.

Sfaturi utile

Puteți desena aceleași cărți cu informații despre elementele pe care le avea Mendeleev la vremea lui, dar le completați doar cu informații moderne: numărul de electroni la nivel extern, de exemplu. Tot ce trebuie să faceți este să le întindeți înainte de a merge la culcare.

Surse:

• Reguli mnemonice pentru chimie
• cum să ne amintim tabelul periodic

Problema definiției este departe de a fi inactivă. Cu greu va fi plăcut dacă într-un magazin de bijuterii vor să-ți ofere un fals de-a dreptul în loc de un articol scump din aur. Nu este de interes din care metal A fost o piesă de mașină spartă sau un antic găsit?

Instrucţiuni

Iată, de exemplu, cum se determină prezența cuprului într-un aliaj. Aplicați pe suprafața curățată metal picătură (1:1) acid azotic. Ca rezultat al reacției, gazul va începe să fie eliberat. După câteva secunde, ștergeți picătura cu hârtie de filtru, apoi țineți-o peste locul în care se află soluția concentrată de amoniac. Cuprul va reacționa, transformând pata într-o culoare albastru închis.

Iată cum să deosebești bronzul de alamă. Puneți o bucată de așchii de metal sau rumeguș într-un pahar cu 10 ml de soluție (1:1) de acid azotic și acoperiți-l cu sticlă. Așteptați puțin până se dizolvă complet, apoi încălziți lichidul rezultat aproape la fierbere timp de 10-12 minute. Un reziduu alb vă va aminti de bronz, dar va rămâne paharul cu alamă.

Puteți determina nichelul în același mod ca și cuprul. Aplicați o picătură de soluție de acid azotic (1:1) pe suprafață metalși așteptați 10-15 secunde. Se șterge picătura cu hârtie de filtru și apoi se ține peste vapori concentrați de amoniac. Aplicați o soluție 1% de dimetilglioxină în alcool pe pata întunecată rezultată.

Nichelul vă va „semnaliza” cu culoarea roșie caracteristică. Plumbul poate fi determinat folosind cristale de acid cromic și o picătură de acid acetic răcit aplicată pe acesta și, după un minut, o picătură de apă. Dacă vezi un precipitat galben, știi că este cromat de plumb.

Determinarea prezenței fierului este, de asemenea, ușoară. Luați o bucată metalși se încălzește în acid clorhidric. Dacă rezultatul este pozitiv, conținutul balonului ar trebui să devină galben. Dacă nu ești bun cu chimia, ia un magnet obișnuit. Să știți că toate aliajele care conțin fier sunt atrase de el.

Conform opiniilor general acceptate, acizii sunt substanțe complexe constând din unul sau mai mulți atomi de hidrogen care pot fi înlocuiți cu atomi de metal și reziduuri acide. Ele sunt împărțite în fără oxigen și care conțin oxigen, monobazice și polibazice, puternice, slabe etc. Cum se determină dacă o substanță are proprietăți acide?

vei avea nevoie

• - hartie indicatoare sau solutie de turnesol;
• - acid clorhidric (preferabil diluat);
• - pulbere de carbonat de sodiu (carbonat de sodiu);
• - putin azotat de argint in solutie;
• - baloane sau pahare cu fund plat.

Instrucţiuni

Primul și cel mai simplu test este un test folosind hârtie de turnesol indicator sau soluție de turnesol. Dacă banda de hârtie sau soluția are o nuanță roz, înseamnă că substanța testată conține ioni de hidrogen, iar acesta este un semn sigur de acid. Puteți înțelege cu ușurință că, cu cât culoarea este mai intensă (până la roșu-visiniu), cu atât este mai acidă.

Există multe alte moduri de a verifica. De exemplu, vi se dă sarcina de a determina dacă un lichid limpede este acid clorhidric. Cum să faci asta? Știi reacția la ionul de clorură. Este detectat prin adăugarea chiar și a celor mai mici cantități de soluție de lapis - AgNO3.

Turnați o parte din lichidul de testare într-un recipient separat și introduceți puțină soluție de lapis. În acest caz, se va forma instantaneu un precipitat alb „curdy” de clorură de argint insolubilă. Adică există cu siguranță un ion de clorură în molecula substanței. Dar poate că nu este, până la urmă, ci o soluție dintr-un fel de sare care conține clor? De exemplu, clorura de sodiu?

Amintiți-vă o altă proprietate a acizilor. Acizii puternici (și acidul clorhidric, desigur, este unul dintre ei) pot înlocui acizii slabi din ei. Puneți puțină pudră de sifon - Na2CO3 - într-un balon sau pahar și adăugați încet lichidul de testat. Dacă se aude imediat un șuierat și pulberea literalmente „fierbe”, nu va mai rămâne nicio îndoială - este acid clorhidric.

Fiecărui element din tabel i se atribuie un număr de serie specific (H - 1, Li - 2, Be - 3 etc.). Acest număr corespunde nucleului (numărul de protoni din nucleu) și numărului de electroni care orbitează nucleul. Numărul de protoni este astfel egal cu numărul de electroni, ceea ce înseamnă că în condiții normale atomul este electric.

Împărțirea în șapte perioade are loc în funcție de numărul de niveluri de energie ale atomului. Atomii primei perioade au o înveliș de electroni cu un singur nivel, al doilea - unul cu două niveluri, al treilea - un trei niveluri etc. Când un nou nivel de energie este umplut, începe o nouă perioadă.

Primele elemente ale oricărei perioade sunt caracterizate de atomi care au un electron la nivelul exterior - aceștia sunt atomi de metale alcaline. Perioadele se termină cu atomi de gaze nobile, care au un nivel de energie extern complet umplut cu electroni: în prima perioadă, gazele nobile au 2 electroni, în perioadele ulterioare - 8. Tocmai datorită structurii similare a învelișurilor electronice. grupurile de elemente au o fizică similară.

În tabelul D.I. Mendeleev are 8 subgrupe principale. Acest număr este determinat de numărul maxim posibil de electroni la nivelul energiei.

În partea de jos a tabelului periodic, lantanidele și actinidele se disting ca serii independente.

Folosind tabelul D.I. Mendeleev, se poate observa periodicitatea următoarelor proprietăți ale elementelor: raza atomică, volumul atomic; potenţial de ionizare; forțe de afinitate electronică; electronegativitatea atomului; ; proprietățile fizice ale potențialilor compuși.

Periodicitatea clar trasabilă a dispunerii elementelor din tabelul D.I. Mendeleev este explicat rațional prin natura secvențială a umplerii nivelurilor de energie cu electroni.

Surse:

• Tabel periodic

Legea periodică, care stă la baza chimiei moderne și explică modelele de modificări ale proprietăților elementelor chimice, a fost descoperită de D.I. Mendeleev în 1869. Sensul fizic al acestei legi este relevat prin studierea structurii complexe a atomului.

În secolul al XIX-lea, se credea că masa atomică era principala caracteristică a unui element, așa că era folosită pentru a clasifica substanțele. În zilele noastre, atomii sunt definiți și identificați prin cantitatea de sarcină de pe nucleul lor (numărul și numărul atomic din tabelul periodic). Cu toate acestea, masa atomică a elementelor, cu unele excepții (de exemplu, masa atomică este mai mică decât masa atomică a argonului), crește proporțional cu sarcina lor nucleară.

Odată cu creșterea masei atomice, se observă o schimbare periodică a proprietăților elementelor și compușilor acestora. Acestea sunt metalicitatea și nemetalicitatea atomilor, raza atomică, potențialul de ionizare, afinitatea electronică, electronegativitatea, stările de oxidare, compușii (puncte de fierbere, puncte de topire, densitate), bazicitatea, amfoteritatea sau aciditatea acestora.

Câte elemente sunt în tabelul periodic modern

Tabelul periodic exprimă grafic legea pe care a descoperit-o. Tabelul periodic modern conține 112 elemente chimice (ultimele sunt Meitnerium, Darmstadtium, Roentgenium și Copernicium). Conform ultimelor date, au fost descoperite și următoarele 8 elemente (până la 120 inclusiv), dar nu toate și-au primit numele, iar aceste elemente sunt încă puține în orice publicație tipărită.

Fiecare element ocupă o celulă specifică în tabelul periodic și are propriul său număr de serie, corespunzător sarcinii nucleului atomului său.

Cum este construit tabelul periodic?

Structura tabelului periodic este reprezentată de șapte perioade, zece rânduri și opt grupuri. Fiecare perioadă începe cu un metal alcalin și se termină cu un gaz nobil. Excepțiile sunt prima perioadă, care începe cu hidrogen, și a șaptea perioadă incompletă.

Perioadele sunt împărțite în mici și mari. Perioadele mici (primul, al doilea, al treilea) constau dintr-un rând orizontal, perioade mari (al patrulea, al cincilea, al șaselea) - din două rânduri orizontale. Rândurile superioare în perioade mari se numesc pare, rândurile inferioare sunt numite impare.

În a șasea perioadă a tabelului de după (numărul de serie 57) există 14 elemente similare ca proprietăți cu lantanul - lantanide. Ele sunt listate în partea de jos a tabelului ca o linie separată. Același lucru este valabil și pentru actinide, situate după actiniu (cu numărul 89) și care își repetă în mare măsură proprietățile.

Rândurile pare ale perioadelor mari (4, 6, 8, 10) sunt umplute numai cu metale.

Elementele din grupuri prezintă aceeași valență în oxizi și alți compuși, iar această valență corespunde numărului de grup. Cele principale conțin elemente de perioade mici și mari, doar mari. De sus în jos se întăresc, cele nemetalice slăbesc. Toți atomii subgrupurilor laterale sunt metale.

Tabelul elementelor chimice periodice a devenit unul dintre cele mai importante evenimente din istoria științei și a adus faimă mondială creatorului său, omul de știință rus Dmitri Mendeleev. Acest om extraordinar a reușit să combine toate elementele chimice într-un singur concept, dar cum a reușit să-și deschidă celebra sa masă?

Toate metalele, în funcție de activitatea lor redox, sunt combinate într-o serie numită seria de tensiune electrochimică a metalelor (deoarece metalele din ele sunt aranjate în ordinea creșterii potențialelor electrochimice standard) sau seria activității metalului:

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

Cele mai active metale din punct de vedere chimic sunt în seria de activitate până la hidrogen, iar cu cât metalul este situat mai în stânga, cu atât este mai activ. Metalele care ocupă locul după hidrogen în seria de activități sunt considerate inactive.

Aluminiu

Aluminiul este o culoare alb-argintiu. Principalele proprietăți fizice ale aluminiului sunt ușurința, conductivitatea termică și electrică ridicată. În stare liberă, atunci când este expus la aer, aluminiul este acoperit cu o peliculă durabilă de oxid de Al 2 O 3, ceea ce îl face rezistent la acțiunea acizilor concentrați.

Aluminiul aparține metalelor din familia p. Configurația electronică a nivelului de energie exterior este 3s 2 3p 1. În compușii săi, aluminiul prezintă o stare de oxidare de „+3”.

Aluminiul este produs prin electroliza oxidului topit al acestui element:

2Al 2 O 3 = 4Al + 3O 2

Cu toate acestea, datorită randamentului scăzut al produsului, metoda de producere a aluminiului prin electroliza unui amestec de Na 3 și Al 2 O 3 este mai des utilizată. Reacția are loc atunci când este încălzită la 960C și în prezența catalizatorilor - fluoruri (AlF 3, CaF 2 etc.), în timp ce eliberarea de aluminiu are loc la catod, iar oxigenul este eliberat la anod.

Aluminiul este capabil să interacționeze cu apa după îndepărtarea peliculei de oxid de pe suprafața sa (1), să interacționeze cu substanțe simple (oxigen, halogeni, azot, sulf, carbon) (2-6), acizi (7) și baze (8):

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2 (1)

2Al +3/2O 2 = Al 2 O 3 (2)

2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3 (3)

2Al + N 2 = 2AlN (4)

2Al +3S = Al 2 S 3 (5)

4Al + 3C = Al 4 C 3 (6)

2Al + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 (7)

2Al +2NaOH +3H2O = 2Na + 3H2 (8)

Calciu

În forma sa liberă, Ca este un metal alb-argintiu. Când este expus la aer, acesta devine instantaneu acoperit cu o peliculă gălbuie, care este produsul interacțiunii sale cu componentele aerului. Calciul este un metal destul de dur și are o rețea cristalină cubică centrată pe față.

Configurația electronică a nivelului de energie exterior este 4s 2. În compușii săi, calciul prezintă o stare de oxidare de „+2”.

Calciul se obține prin electroliza sărurilor topite, cel mai adesea cloruri:

CaCl2 = Ca + CI2

Calciul este capabil să se dizolve în apă pentru a forma hidroxizi, prezentând proprietăți de bază puternice (1), reacționând cu oxigenul (2), formând oxizi, interacționând cu nemetale (3-8), dizolvându-se în acizi (9):

Ca + H2O = Ca(OH)2 + H2 (1)

2Ca + O 2 = 2CaO (2)

Ca + Br 2 = CaBr 2 (3)

3Ca + N2 = Ca3N2 (4)

2Ca + 2C = Ca 2 C 2 (5)

2Ca + 2P = Ca 3 P 2 (7)

Ca + H2 = CaH2 (8)

Ca + 2HCI = CaCl2 + H2 (9)

Fierul și compușii săi

Fierul este un metal gri. În forma sa pură este destul de moale, maleabilă și vâscoasă. Configurația electronică a nivelului de energie exterior este 3d 6 4s 2. În compușii săi, fierul prezintă stări de oxidare „+2” și „+3”.

Fierul metalic reacţionează cu vaporii de apă, formând oxid mixt (II, III) Fe 3 O 4:

3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2

În aer, fierul se oxidează ușor, mai ales în prezența umidității (ruginile):

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

Ca și alte metale, fierul reacționează cu substanțe simple, de exemplu, halogenii (1) și se dizolvă în acizi (2):

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 (2)

Fierul formează un întreg spectru de compuși, deoarece prezintă mai multe stări de oxidare: hidroxid de fier (II), hidroxid de fier (III), săruri, oxizi etc. Astfel, hidroxidul de fier (II) poate fi obținut prin acțiunea soluțiilor alcaline asupra sărurilor de fier (II) fără acces la aer:

FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2 ↓ + Na2SO4

Hidroxidul de fier (II) este solubil în acizi și se oxidează în hidroxid de fier (III) în prezența oxigenului.

Sărurile de fier (II) prezintă proprietăți de agent reducător și sunt transformate în compuși de fier (III).

Oxidul de fier (III) nu poate fi obținut prin arderea fierului în oxigen pentru a-l obține, este necesară arderea sulfurilor de fier sau calcinarea altor săruri de fier:

4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 +8SO 2

2FeSO 4 = Fe 2 O 3 + SO 2 + 3H 2 O

Compușii de fier (III) prezintă proprietăți oxidante slabe și sunt capabili să intre în reacții redox cu agenți reducători puternici:

2FeCl 3 + H 2 S = Fe(OH) 3 ↓ + 3NaCl

Productie de fier si otel

Otelurile si fontele sunt aliaje de fier si carbon, cu continutul de carbon in otel de pana la 2%, iar in fonta 2-4%. Oțelurile și fontele conțin aditivi de aliere: oțeluri – Cr, V, Ni și fontă – Si.

Există diferite tipuri de oțeluri, de exemplu, oțelurile structurale, inoxidabile, pentru scule, rezistente la căldură și criogenice se disting în funcție de scopul lor. Pe baza compoziției lor chimice, ele sunt împărțite în carbon (cu conținut scăzut, mediu și ridicat de carbon) și aliate (aliaj scăzut, mediu și înalt). In functie de structura se disting otelurile austenitice, feritice, martensitice, perlitice si bainitice.

Oțelurile și-au găsit aplicații în multe sectoare ale economiei naționale, cum ar fi construcții, chimie, petrochimice, protecția mediului, energie de transport și alte industrii.

În funcție de forma conținutului de carbon din fontă - cementit sau grafit, precum și de cantitatea acestora, se disting mai multe tipuri de fontă: alb (culoarea deschisă a fracturii datorită prezenței carbonului sub formă de cementit), gri (culoarea gri a fracturii datorită prezenței carbonului sub formă de grafit), maleabilă și rezistentă la căldură. Fontele sunt aliaje foarte fragile.

Domeniile de aplicare a fontei sunt extinse - decorațiunile artistice (garduri, porți), piesele dulapurilor, echipamentele sanitare, articolele de uz casnic (tigăile) sunt realizate din fontă și este folosită în industria auto.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Exercita	Un aliaj de magneziu și aluminiu cu o greutate de 26,31 g a fost dizolvat în acid clorhidric. În acest caz, s-au eliberat 31.024 litri de gaz incolor. Determinați fracțiile de masă ale metalelor din aliaj.
Soluţie	Ambele metale sunt capabile să reacționeze cu acidul clorhidric, ducând la eliberarea de hidrogen: Mg +2HCI = MgCI2 + H2 2Al +6HCI = 2AlCI3 + 3H2 Să aflăm numărul total de moli de hidrogen eliberați: v(H2) =V(H2)/Vm v(H2) = 31,024/22,4 = 1,385 mol Fie cantitatea de substanță Mg x mol, iar Al fie y mol. Apoi, pe baza ecuațiilor de reacție, putem scrie expresia pentru numărul total de moli de hidrogen: x + 1,5y = 1,385 Să exprimăm masa metalelor din amestec: Apoi, masa amestecului va fi exprimată prin ecuația: 24x + 27y = 26,31 Am primit un sistem de ecuații: x + 1,5y = 1,385 24x + 27y = 26,31 Hai sa o rezolvam: 33,24 -36y+27y = 26,31 v(Al) = 0,77 mol v(Mg) = 0,23 mol Apoi, masa metalelor din amestec este: m(Mg) = 24×0,23 = 5,52 g m(Al) = 27×0,77 = 20,79 g Să găsim fracțiunile de masă ale metalelor din amestec: ώ =m(Me)/m suma ×100% ώ(Mg) = 5,52/26,31 ×100%= 20,98% ώ(Al) = 100 – 20,98 = 79,02%
Răspuns	Fracțiile de masă ale metalelor din aliaj: 20,98%, 79,02%

Dacă din întreaga serie de potențiale standard ale electrodului selectăm doar acele procese de electrozi care corespund ecuației generale

apoi obținem o serie de tensiuni metalice. Pe lângă metale, această serie va include întotdeauna hidrogenul, ceea ce vă permite să vedeți ce metale sunt capabile să înlocuiască hidrogenul din soluțiile apoase de acizi.

Tabelul 19. Serii tensiunilor metalice

O serie de tensiuni pentru cele mai importante metale sunt date în tabel. 19. Poziția unui anumit metal în seria de tensiuni caracterizează capacitatea sa de a suferi interacțiuni redox în soluții apoase în condiții standard. Ionii metalici sunt agenți oxidanți, iar metalele sub formă de substanțe simple sunt agenți reducători. Mai mult decât atât, cu cât un metal se află mai departe în seria de tensiuni, cu atât agentul de oxidare într-o soluție apoasă este mai puternic ionii săi și invers, cu cât metalul este mai aproape de începutul seriei, cu atât mai puternice sunt proprietățile reducătoare ale unui simplu. substanta - metalul.

Potențialul de proces al electrodului

într-un mediu neutru este egal cu B (vezi pagina 273). Metalele active la începutul seriei, având un potențial semnificativ mai negativ decât -0,41 V, înlocuiesc hidrogenul din apă. Magneziul înlocuiește hidrogenul numai din apa fierbinte. Metalele situate între magneziu și cadmiu, în general, nu înlocuiesc hidrogenul din apă. Pe suprafața acestor metale se formează pelicule de oxid, care au un efect protector.

Metalele situate între magneziu și hidrogen înlocuiesc hidrogenul din soluțiile acide. În același timp, pe suprafața unor metale se formează și pelicule de protecție, inhibând reacția. Astfel, filmul de oxid de pe aluminiu face ca acest metal să fie stabil nu numai în apă, ci și în soluțiile anumitor acizi. Plumbul nu se dizolvă în acid sulfuric la concentrația sa de mai jos, deoarece sarea formată atunci când plumbul reacționează cu acidul sulfuric este insolubilă și creează o peliculă protectoare pe suprafața metalului. Fenomenul de inhibare profundă a oxidării metalului, datorită prezenței de oxid protector sau pelicule de sare pe suprafața sa, se numește pasivitate, iar starea metalului în acest caz se numește stare pasivă.

Metalele sunt capabile să se înlocuiască între ele din soluțiile sărate. Direcția reacției este determinată de poziția lor relativă în seria tensiunilor. Când luăm în considerare cazuri specifice de astfel de reacții, trebuie amintit că metalele active înlocuiesc hidrogenul nu numai din apă, ci și din orice soluție apoasă. Prin urmare, deplasarea reciprocă a metalelor din soluțiile sărurilor acestora are loc practic numai în cazul metalelor situate în seria după magneziu.

Beketov a fost primul care a studiat în detaliu deplasarea metalelor din compușii lor de către alte metale. Ca rezultat al muncii sale, el a aranjat metalele în funcție de activitatea lor chimică într-o serie de deplasări, care este prototipul unei serii de tensiuni metalice.

Poziția relativă a unor metale în seria tensiunilor și în tabelul periodic la prima vedere nu corespunde între ele. De exemplu, în funcție de poziția în tabelul periodic, activitatea chimică a potasiului ar trebui să fie mai mare decât sodiul, iar sodiul - mai mare decât litiul. În seria tensiunilor, litiul este cel mai activ, iar potasiul ocupă o poziție de mijloc între litiu și sodiu. Zincul și cuprul, în funcție de poziția lor în tabelul periodic, ar trebui să aibă o activitate chimică aproximativ egală, dar în seria de tensiuni, zincul este situat mult mai devreme decât cuprul. Motivul pentru acest tip de inconsecvență este următorul.

Când se compară metalele care ocupă una sau alta poziție în tabelul periodic, energia de ionizare a atomilor liberi este luată ca măsură a activității lor chimice - capacitatea de reducere. Într-adevăr, atunci când se deplasează, de exemplu, de sus în jos de-a lungul subgrupului principal al grupului I al sistemului periodic, energia de ionizare a atomilor scade, ceea ce este asociat cu o creștere a razelor lor (adică, cu o distanță mai mare a electronilor exteriori). din nucleu) și cu ecranarea crescândă a sarcinii pozitive a nucleului prin straturi electronice intermediare (vezi § 31). Prin urmare, atomii de potasiu prezintă o activitate chimică mai mare - au proprietăți reducătoare mai puternice - decât atomii de sodiu, iar atomii de sodiu prezintă o activitate mai mare decât atomii de litiu.

Când se compară metale într-o serie de tensiuni, munca de conversie a unui metal în stare solidă în ioni hidratați într-o soluție apoasă este luată ca măsură a activității chimice. Această lucrare poate fi reprezentată ca suma a trei termeni: energia de atomizare - transformarea unui cristal metalic în atomi izolați, energia de ionizare a atomilor de metal liber și energia de hidratare a ionilor rezultați. Energia de atomizare caracterizează rezistența rețelei cristaline a unui metal dat. Energia de ionizare a atomilor - îndepărtarea electronilor de valență din ei - este direct determinată de poziția metalului în tabelul periodic. Energia eliberată în timpul hidratării depinde de structura electronică a ionului, sarcina și raza acestuia.

Ionii de litiu și potasiu, având aceeași sarcină, dar cu raze diferite, vor crea câmpuri electrice inegale în jurul lor. Câmpul generat lângă ionii mici de litiu va fi mai puternic decât câmpul din apropierea ionilor mari de potasiu. Din aceasta este clar că ionii de litiu se vor hidrata cu eliberarea de mai multă energie decât ionii de potasiu.

Astfel, în timpul transformării luate în considerare, energia este cheltuită pentru atomizare și ionizare și energie este eliberată în timpul hidratării. Cu cât consumul total de energie este mai mic, cu atât întregul proces va fi mai ușor și cu atât metalul dat va fi localizat mai aproape de începutul seriei de tensiuni. Dar dintre cei trei termeni ai bilanţului energetic general, doar unul - energia de ionizare - este determinat direct de poziţia metalului în tabelul periodic. În consecință, nu există niciun motiv să ne așteptăm ca poziția relativă a anumitor metale în seria de tensiuni să corespundă întotdeauna cu poziția lor în tabelul periodic. Astfel, pentru litiu, consumul total de energie se dovedește a fi mai mic decât pentru potasiu, conform căruia litiul vine înaintea potasiului în seria de tensiune.

Pentru cupru și zinc, consumul de energie pentru ionizarea atomilor liberi și câștigul de energie în timpul hidratării ionice sunt apropiate. Dar cuprul metalic formează o rețea cristalină mai puternică decât zincul, așa cum se poate observa dintr-o comparație a temperaturilor de topire ale acestor metale: zincul se topește la , iar cuprul doar la . Prin urmare, energia cheltuită pentru atomizarea acestor metale este semnificativ diferită, drept urmare costurile totale de energie pentru întregul proces în cazul cuprului sunt mult mai mari decât în ​​cazul zincului, ceea ce explică poziția relativă a acestora. metale din seria de tensiuni.

La trecerea de la apă la solvenți neapoși, pozițiile relative ale metalelor din seria de tensiune se pot schimba. Motivul pentru aceasta este că energia de solvatare a diferiților ioni de metal se schimbă diferit atunci când se trece de la un solvent la altul.

În special, ionul de cupru este solvatat destul de puternic în unii solvenți organici; Acest lucru duce la faptul că în astfel de solvenți cuprul este situat în seria de tensiune înainte de hidrogen și îl înlocuiește din soluțiile acide.

Astfel, spre deosebire de sistemul periodic de elemente, o serie de tensiuni metalice nu este o reflectare a unui model general, pe baza căruia este posibil să se ofere o caracteristică cuprinzătoare a proprietăților chimice ale metalelor. O serie de tensiuni caracterizează doar capacitatea redox a sistemului electrochimic „metal - ion metal” în condiții strict definite: valorile date în acesta se referă la o soluție apoasă, temperatură și concentrație unitară (activitate) a ionilor metalici.

Răspunsul la întrebarea „care metal este cel mai activ” nu este atât de simplu. Fie doar pentru că, datorită punctelor de vedere diferite, nu există un răspuns direct și precis.

Unii experți consideră că cel mai activ metal este litiul. Alții cred că cesiul are cea mai mare activitate. Și încă alții susțin că Franța ar trebui să primească palma.

Îți pui involuntar întrebarea: „De ce o asemenea diferență de opinii?” Și de ce nu amintește nimeni de sodiu, potasiu și rubidiu?

Sunt mai multe întrebări decât răspunsuri. Dar, la un studiu mai atent al subiectului, în haosul datelor sunt descoperite modele foarte armonioase, care nu numai că ne permit să obținem răspunsuri, ci chiar să aflăm care metal este cel mai activ.

De ce încă nu se știe care metal este cel mai activ? Istoria dezvoltării științei arată că răspunsurile clare și lipsite de ambiguitate apar, de regulă, în două cazuri. În primul rând, dacă răspunsul este singurul corect și nu există alte interpretări și interpretări. De exemplu, cel mai înalt munte de pe planetă este Chomolungma.

În cazul în care răspunsul este dictat de necesitatea practică.

În anii 20 ai secolului trecut, în Uniunea Sovietică încă tânără, s-a pus o întrebare, al cărei fundal era justificarea politică și economică: este posibil să se obțină cauciuc în alt mod decât din arbori de cauciuc? Și în timp ce întreaga lume călărea pe roți făcute din seva copacilor din America de Sud, profesorul S.V Lebedev a răspuns: „Este posibil”. Și împreună cu un grup de specialiști, a demonstrat lumii o minge din cauciuc sintetizat.

Întrebarea despre metalul activ în sine nu se aplică nici primului, nici celui de-al doilea caz. Există mulți candidați egali pentru rolul celui mai activ metal, iar căutarea răspunsului corect nu are niciun beneficiu practic. Este puțin probabil ca vreun om de știință să facă teste serioase de laborator doar pentru a satisface curiozitatea inactivă a cuiva.

Ei bine, chiar dacă doar teoretic, se mai poate afla care metal este cel mai activ?

Ce înseamnă cel mai activ? Un atom al oricărei substanțe este format dintr-un nucleu înconjurat de un nor de electroni. Electronii se rotesc în jurul nucleului de-a lungul unor traiectorii fixe (orbitali). Uneori, orbitalii sunt numiți și niveluri de energie sau învelișuri.

Este deja aranjat de natura însăși că la orice nivel de energie al unui atom al unui element nu poate exista mai mult de un anumit număr de electroni. Nivelurile care au deja această sumă maximă sunt considerate finalizate. Totuși, alături de nivelurile finalizate, în fiecare element (cu excepția gazelor nobile) există altul, neumplut.

Un atom se străduiește să-și umple toate învelișurile de electroni. Și de îndată ce se prezintă o oportunitate, atomul își va renunța imediat la electronii de la nivel extern sau îi va lua pe ai altcuiva. Totul depinde de elementul specific și de structura învelișului său exterior de electroni.

Un element care trebuie să câștige un electron va face față acestei sarcini mai repede decât un element care are nevoie de doi electroni pentru a umple un nivel. Cel care este mai rapid este numit mai activ.

Elementele care trebuie să câștige un electron alcătuiesc al șaptelea grup din tabelul periodic: hidrogen, fluor, clor, brom, iod, astatin. ununseptium.

Dintre elementele care își donează electronii, cel mai activ va fi cel care trebuie să renunțe la un singur electron. Astfel de elemente reprezintă prima grupă a Tabelului Periodic: hidrogen, litiu, sodiu, potasiu, rubidiu, cesiu, franciu.

În căutarea metalului.

Înainte de a afla care dintre aceste elemente este cel mai activ, este necesar să excludem elementele care nu sunt metale. Atomul de fluor îi lipsește un electron pentru a completa nivelul exterior. Doi atomi de fluor se combină și iau acest electron unul de la celălalt. Ca rezultat, un astfel de electron devine obișnuit și face parte din învelișul acum completat. Această legătură se numește legătură moleculară, iar cei doi atomi de fluor formează acum o moleculă. Moleculele diatomice de fluor sunt ținute împreună prin forțe intermoleculare pentru a forma substanța fluor.

Toate elementele grupului al șaptelea nu au un electron de completat. Prin urmare, atomii acestor elemente sunt, de asemenea, legați în molecule diatomice. Elementele din al șaptelea grup sunt capabile să creeze exclusiv legături moleculare, deci nu pot fi metale, deoarece metalele sunt în primul rând elemente a căror structură se bazează pe o „legătură metalică”. În consecință, chiar și cele mai active elemente ale celui de-al șaptelea grup sunt excluse și nu vor fi luate în considerare în continuare.

Primul grup. Conexiune metalica.

Învelișul de electroni a unui atom de cesiu conține 55 de electroni. 54 dintre ei vor forma un nor dens de electroni în jurul nucleului, constând din cinci niveluri finalizate. Acest nor ecranizează aproape întreaga forță de atracție a nucleului, drept urmare un singur electron de la nivelul al șaselea exterior este foarte slab conectat la nucleu.

Atomii de cesiu se grupează și își donează electronii exteriori unei „pușculițe comune”, încercând să creeze un al șaselea nivel complet. Toți atomii sunt implicați în proces, formând o structură cristalină,

Pe măsură ce atomii se apropie unul de celălalt, orbitalii liberi se suprapun în așa fel încât să apară regiuni întregi prin care electronul se poate mișca liber. Ca urmare, electronii exteriori își părăsesc orbitalii și încep să se miște pe tot volumul întregului cristal. Acum se numesc electroni „liberi”. și sunt un fel de „ciment” care ține atomii împreună.

Legătura care se stabilește între ioni (atomi care au donat un electron) ținuți împreună de cimentul de electroni „liberi” se numește legătură metalică, iar structura este numită metalică.

Toate elementele primului grup (cu excepția hidrogenului) sunt metale deoarece, datorită unui singur electron la nivelul exterior, sunt organizate exclusiv într-o structură metalică.

Proprietățile elementelor primului grup sunt aproape aceleași, dar în jos în grup aceste proprietăți cresc. Cu fiecare perioadă, raza atomilor devine mai mare, ceea ce înseamnă că electronul nivelului exterior este mai puțin atras de nucleu și, în consecință, activitatea elementului și proprietățile metalice cresc.

Acum că imaginea generală este clară, rămâne să excludem elementele care nu pot fi numite cel mai activ metal dintr-un motiv sau altul.

Excludem hidrogenul.

Nivelul de energie al hidrogenului conține doar un electron. Acest detaliu îl face foarte asemănător cu elementele primului grup, dar aici se termină asemănările. Pentru că înainte de a umple învelișul de electroni, atomul de hidrogen are nevoie și de un singur electron. Și dacă da, atunci atomii de hidrogen în condiții standard nu vor putea forma o rețea cristalină cu o legătură metalică.

Excludem litiul.

Mulți observatori consideră că litiul este cel mai activ metal. Potențialul de ionizare (rata la care un atom se transformă într-un ion) al litiului este cel mai scăzut în comparație cu alte metale. Dar! Doar într-un caz: când litiul este scufundat într-o soluție apoasă. Energia cheltuită pentru ionizarea litiului va necesita mult mai puțin decât energia cheltuită pentru ionizarea altor metale. Acest lucru se explică prin faptul că energia de ionizare a unui atom într-o soluție apoasă include suma a două cantități: potențialul de ionizare și energia de hidratare (interacțiunea cu moleculele de apă).

Când luăm în considerare proprietățile elementelor din grupuri și perioade ale Tabelului periodic, punctul de plecare este condiția ca elementele să fie în vid, adică elementele să nu interacționeze între ele. Astfel, litiul, considerat în condițiile Tabelului periodic, nu poate fi cel mai activ metal.

Excludem sodiul, potasiul și rubidul.

Proprietățile metalice și reactivitatea chimică cresc cu fiecare perioadă. Aceasta înseamnă că nici măcar rubidiul, un element din perioada a cincea, nu poate fi cel mai activ, ca să nu mai vorbim de potasiu și sodiu, elemente din perioada a patra și a treia.

Au rămas doi candidați pentru rolul celui mai activ metal: cesiu și franciu. Cred că franceza ar trebui exclusă - aceasta este opinia subiectivă a autorului, care nu pretinde a fi singura corectă. Radioactivitatea franciului nu permite obținerea substanței în cantități macroscopice, ceea ce complică semnificativ studiul și, în consecință, o descriere precisă a proprietăților sale.

Cel mai activ metal.

Cel mai activ metal poate fi numit cesiu. Deschis în 1860 Oamenii de știință R. W. Bunsen și G. R. Kirchhoff, cesiul a devenit primul element descoperit prin analiza spectrală. Datorită celor două linii albastre strălucitoare din spectrul de emisie, elementul își ia numele din latinescul caesius, care înseamnă albastru cerul.

Cesiul este extrem de activ: în aer se oxidează instantaneu cu inflamație, formând hiperoxid. Reacția cu apa are loc exploziv. Cesiul reacţionează cu gheaţa, chiar şi la -120°C. În condiții de acces limitat la oxigen, cesiul este oxidat la un oxid simplu. Aceasta este uneori folosită atunci când este necesar să se creeze un vid absolut într-un mediu protejat.

Cesiul este solicitat în aproape toate ramurile științei și industriei. Cu toate acestea, exploatarea și obținerea cesiului este o afacere foarte costisitoare. Prin urmare, prețul cesiului pe piețe este destul de ridicat. Această împrejurare ne obligă să tratăm utilizarea cesiului în mod foarte selectiv și atent.

În secțiunea despre întrebarea Metale active, care sunt aceste metale? dat de autor Olesya Oleskina cel mai bun răspuns este Cele care renunță la electroni cel mai ușor.
Activitatea metalelor în sistemul periodic crește de sus în jos și de la dreapta la stânga, astfel cel mai activ este franciul, în ultimul strat al căruia se află 1 electron situat destul de departe de nucleu.
Activ - metale alcaline (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)
Sunt inferioare pământurilor alcalino-pământoase (Ca, Sr, BA, Ra)
Stirlitz
Inteligenţă artificială
(116389)
Ele nu sunt clasificate ca fiind alcalino-pământoase.

Răspuns de la Natalia Kosenko[guru]
Cei care reactioneaza usor))

Răspuns de la Profesor.[guru]
Se oxidează rapid în aer, sodiu, potasiu, litiu.

Răspuns de la KSY[guru]
Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Răspuns de la Durchlaucht Furst[guru]
Metalele alcaline sunt elemente din subgrupa principală a grupei I a D. I. Tabelul periodic al elementelor chimice al lui Mendeleev: litiu Li, sodiu Na, potasiu K, rubidiu Rb, cesiu Cs și franciu Fr. Aceste metale sunt numite metale alcaline deoarece majoritatea compușilor lor sunt solubili în apă. În slavă, „lease” înseamnă „dizolvare”, ceea ce a determinat numele acestui grup de metale. Când metalele alcaline sunt dizolvate în apă, se formează hidroxizi solubili numiți alcaline.
Datorită activității chimice ridicate a metalelor alcaline în raport cu apa, oxigenul și azotul, acestea sunt depozitate sub un strat de kerosen. Pentru a efectua o reacție cu un metal alcalin, o bucată de dimensiunea necesară este tăiată cu grijă cu un bisturiu sub un strat de kerosen, suprafața metalului este curățată temeinic într-o atmosferă de argon de produsele interacțiunii sale cu aerul, și numai atunci proba este plasată în vasul de reacție.

Cont de metal anonimizat pe Wikipedia
Cont de metal anonimizat

Veveriță comună pe Wikipedia
Uită-te la articolul Wikipedia despre Veveriță comună

Metale alcaline pe Wikipedia
Uită-te la articolul Wikipedia despre Metale alcaline