Μη μέταλλα στη φύση. Τα εγγενή αμέταλλα N2 και O2 (στον αέρα), το θείο (στο φλοιό της γης) βρίσκονται στη φύση, αλλά πιο συχνά τα αμέταλλα στη φύση βρίσκονται σε χημικά συνδεδεμένη μορφή. Πρώτα απ 'όλα, είναι νερό και άλατα διαλυμένα σε αυτό, μετά ορυκτά και πετρώματα (για παράδειγμα, διάφορα πυριτικά, αργιλοπυριτικά, φωσφορικά, βορικά, θειικά και ανθρακικά). Όσον αφορά την επικράτηση στον φλοιό της γης, τα αμέταλλα καταλαμβάνουν ποικίλες θέσεις: από τα τρία πιο κοινά στοιχεία (O, Si, H) έως τα πολύ σπάνια (As, Se, I, Te).

Διαφάνεια 3από την παρουσίαση "Χημεία αμέταλλων". Το μέγεθος του αρχείου με την παρουσίαση είναι 1449 KB.

Χημεία 9η τάξη

περίληψη άλλων παρουσιάσεων

«Χημεία μη μετάλλων» - Χημική δομή και ιδιότητες μετάλλων και αμετάλλων. Αλλοτροπία άνθρακα. Θέση των μετάλλων στον Περιοδικό Πίνακα των Χημικών Στοιχείων. Παρουσίαση μαθήματος χημείας για την 9η τάξη. Μη μέταλλα στη φύση. Αμέταλλα. Κόκκινος φώσφορος. Θέμα: ΜΗ ΜΕΤΑΛΛΑ. Οξυγόνο. Μ. Αλλοτροπία. Φυσικές ιδιότητες αμέταλλων. Διαμάντι. Τα μη μέταλλα περιλαμβάνουν επίσης υδρογόνο Η και αδρανή αέρια. Γενικά χαρακτηριστικά και ιδιότητες των μη μετάλλων.

“Μη μέταλλα” - Εύρος ΗΛΕΚΤΡΟΑΡΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΜΗ ΜΕΤΑΛΛΩΝ. Στερεό πυρίτιο άνθρακα. Τι εξηγεί την ποικιλομορφία της κατάστασης συσσωμάτωσης των μη μετάλλων. Πλέγμα) Κόκκινος φώσφορος - λευκός φώσφορος (δομή μορίου P2 και P4). Πιστεύετε ότι υπάρχουν περισσότερα μέταλλα ή αμέταλλα στον πίνακα; Δοκιμή. Αμέταλλα. Παραδείγματα: Διαμάντι - γραφίτης (κρύσταλλος. Χημεία 9ης τάξης Δάσκαλος Kuleshova S.E. Υγρό βρώμιο. Αλλοτροπία. Ονομάστε τα πιο δραστικά και ισχυρά αμέταλλα. Οξυγόνο Ο2 και όζον Ο3. Κατάσταση συσσωμάτωσης. Αέριο Οξυγόνο, υδρογόνο. Φυσικές ιδιότητες.

«Χημεία αλογόνων» - Ο βιολογικός ρόλος του χλωρίου. Αποτελέσματα έρευνας. Τα ένζυμα γίνονται ενεργά σε όξινο περιβάλλον στους 37-38 °C. Αποτελέσματα της μελέτης της κατανομής στη φύση. Συμμετέχει στο σχηματισμό υδροχλωρικού οξέος, στον μεταβολισμό και στην κατασκευή ιστών. Συμπεράσματα και Προτάσεις. Βιολογικός ρόλος του βρωμίου. Διάλυση βρωμιούχου νατρίου σε νερό Κίτρινο ίζημα AgBra. Στόχοι. Ερευνητικά αποτελέσματα για την ανακάλυψη αλογόνων. Προοπτικές έργου. 2011, χωριό Petropavlovskoye.

«Χημεία αλκαδιενών» - Αλκαδιένια με απομονωμένους διπλούς δεσμούς. Υβριδισμός C-Sp3 κεντρικού ατόμου. Μάθημα χημείας στην 9η τάξη Δάσκαλος: Dvornichena L.V. Ενημέρωση γνώσεων που έχουν αποκτηθεί προηγουμένως. Διάγραμμα δομής Allene. Αλκαδιένια: δομή, ονοματολογία, ομόλογα, ισομέρεια. Ενα παιχνίδι. Το πιο εξωτερικό άτομο είναι ο υβριδισμός C-Sp2. Αλκαδιένια με αθροιστική διάταξη διπλών δεσμών. Ονοματολογία αλκαδιενίων. Συζευγμένα αλκαδιένια.

«Χημική ισορροπία» - Εργασία 2: Να γράψετε κινητικές εξισώσεις για χημικές αντιδράσεις. Μη αναστρεψιμο. Αλλαγές στους ρυθμούς πρόσθιας και αντίστροφης αντίδρασης στη διαδικασία δημιουργίας χημικής ισορροπίας. Χημική ισορροπία. Vpr=Vrev. Εργασία 1: Γράψτε τους παράγοντες που επηρεάζουν τον ρυθμό των χημικών αντιδράσεων. Επιλογή I hcl + O2?H2O + cl2. Χημικές αντιδράσεις. II επιλογή H2S + SO2; S + H2O. Αναστρεπτός.

«Χαρακτηριστικά των μετάλλων» - Η χρήση των μετάλλων στην ανθρώπινη ζωή. Ιδιότητες μετάλλων. Γενικά χαρακτηριστικά. Καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Γενικά χαρακτηριστικά μετάλλων. Εύρεση μετάλλων στη φύση. Ποικιλία μετάλλων. Άλλα μέταλλα διαβρώνονται αλλά δεν σκουριάζουν. Τα μέταλλα αποτελούν ένα από τα θεμέλια του πολιτισμού στον πλανήτη Γη. Σκουριά και διάβρωση μετάλλων. μέταλλα. Περιεχόμενα εργασίας: Από τα ιατρικά σκευάσματα που περιέχουν ευγενή μέταλλα, τα πιο συνηθισμένα είναι το λάπις, η προταργκόλη κ.λπ.

1. Τα μέταλλα αντιδρούν με τα αμέταλλα.

2 Εγώ + n Hal 2 → 2 MeHal n

4Li + O2 = 2Li2O

Τα αλκαλικά μέταλλα, με εξαίρεση το λίθιο, σχηματίζουν υπεροξείδια:

2Na + O 2 = Na 2 O 2

2. Τα μέταλλα που προηγούνται του υδρογόνου αντιδρούν με οξέα (εκτός από νιτρικό και θειικό οξύ) για να απελευθερώσουν υδρογόνο

Me + HCl → αλάτι + Η2

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2

Pb + 2 HCl → PbCl2↓ + H2

3. Τα ενεργά μέταλλα αντιδρούν με το νερό σχηματίζοντας αλκάλια και απελευθερώνουν υδρογόνο.

2Me+ 2n H 2 O → 2Me(OH) n + n H 2

Το προϊόν της οξείδωσης μετάλλου είναι το υδροξείδιο του - Me(OH) n (όπου n είναι η κατάσταση οξείδωσης του μετάλλου).

Για παράδειγμα:

Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

4. Μέταλλα μέσης δραστικότητας αντιδρούν με το νερό όταν θερμαίνονται για να σχηματίσουν οξείδιο μετάλλου και υδρογόνο.

2Me + nH 2 O → Me 2 O n + nH 2

Το προϊόν οξείδωσης σε τέτοιες αντιδράσεις είναι το οξείδιο μετάλλου Me 2 O n (όπου n είναι η κατάσταση οξείδωσης του μετάλλου).

3Fe + 4H 2 O → Fe 2 O 3 FeO + 4H 2

5. Τα μέταλλα μετά το υδρογόνο δεν αντιδρούν με διαλύματα νερού και οξέος (εκτός από τις συγκεντρώσεις νιτρικού και θείου)

6. Τα πιο ενεργά μέταλλα εκτοπίζουν τα λιγότερο ενεργά από τα διαλύματα των αλάτων τους.

CuSO 4 + Zn = Zn SO 4 + Cu

CuSO 4 + Fe = Fe SO 4 + Cu

Τα ενεργά μέταλλα - ψευδάργυρος και σίδηρος - αντικατέστησαν τον χαλκό στο θειικό και σχημάτισαν άλατα. Ο ψευδάργυρος και ο σίδηρος οξειδώθηκαν και ο χαλκός μειώθηκε.

7. Τα αλογόνα αντιδρούν με νερό και αλκαλικό διάλυμα.

Το φθόριο, σε αντίθεση με άλλα αλογόνα, οξειδώνει το νερό:

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

στο κρύο: σχηματίζονται Cl2+2KOH=KClO+KCl+H2OCl2+2KOH=KClO+KCl+H2O χλωριούχο και υποχλωριώδες.

όταν θερμαίνεται: σχηματίζονται 3Cl2+6KOH−→KClO3+5KCl+3H2O3Cl2+6KOH→t,∘CKClO3+5KCl+3H2O χλωριούχο και χλωρικό

8 Τα ενεργά αλογόνα (εκτός από το φθόριο) εκτοπίζουν λιγότερο ενεργά αλογόνα από διαλύματα των αλάτων τους.

9. Τα αλογόνα δεν αντιδρούν με το οξυγόνο.

10. Αμφοτερικά μέταλλα (Al, Be, Zn) αντιδρούν με διαλύματα αλκαλίων και οξέων.

3Zn+4H2SO4= 3 ZnSO4+S+4H2O

11. Το μαγνήσιο αντιδρά με το διοξείδιο του άνθρακα και το οξείδιο του πυριτίου.

2Mg + CO2 = C + 2MgO

SiO2+2Mg=Si+2MgO

12. Τα αλκαλιμέταλλα (εκτός του λιθίου) σχηματίζουν υπεροξείδια με το οξυγόνο.

2Na + O 2 = Na 2 O 2

3. Ταξινόμηση ανόργανων ενώσεων

Απλές ουσίες – ουσίες των οποίων τα μόρια αποτελούνται από άτομα του ίδιου τύπου (άτομα του ίδιου στοιχείου). Σε χημικές αντιδράσεις δεν μπορούν να αποσυντεθούν για να σχηματίσουν άλλες ουσίες.

Σύνθετες ουσίες (ή χημικές ενώσεις) είναι ουσίες των οποίων τα μόρια αποτελούνται από άτομα διαφορετικών τύπων (άτομα διαφορετικών χημικών στοιχείων). Σε χημικές αντιδράσεις αποσυντίθενται για να σχηματίσουν πολλές άλλες ουσίες.

Οι απλές ουσίες χωρίζονται σε δύο μεγάλες ομάδες: μέταλλα και αμέταλλα.

μέταλλα – μια ομάδα στοιχείων με χαρακτηριστικές μεταλλικές ιδιότητες: τα στερεά (με εξαίρεση τον υδράργυρο) έχουν μεταλλική λάμψη, είναι καλοί αγωγοί της θερμότητας και του ηλεκτρισμού, ελατά (σίδηρος (Fe), χαλκός (Cu), αλουμίνιο (Al), υδράργυρος ( Hg), χρυσός (Au), ασήμι (Ag), κ.λπ.).

Αμέταλλα – μια ομάδα στοιχείων: στερεές, υγρές (βρώμιο) και αέριες ουσίες που δεν έχουν μεταλλική λάμψη, είναι μονωτές και είναι εύθραυστες.

Και οι σύνθετες ουσίες, με τη σειρά τους, χωρίζονται σε τέσσερις ομάδες ή κατηγορίες: οξείδια, βάσεις, οξέα και άλατα.

Οξείδια - πρόκειται για σύνθετες ουσίες των οποίων τα μόρια περιλαμβάνουν άτομα οξυγόνου και κάποια άλλη ουσία.

Λόγοι - πρόκειται για πολύπλοκες ουσίες στις οποίες άτομα μετάλλου συνδέονται με μία ή περισσότερες υδροξυλομάδες.

Από την άποψη της θεωρίας της ηλεκτρολυτικής διάστασης, οι βάσεις είναι πολύπλοκες ουσίες, η διάσπαση των οποίων σε υδατικό διάλυμα παράγει μεταλλικά κατιόντα (ή NH4+) και ανιόντα υδροξειδίου OH-.

Οξέα - πρόκειται για πολύπλοκες ουσίες των οποίων τα μόρια περιλαμβάνουν άτομα υδρογόνου που μπορούν να αντικατασταθούν ή να αντικατασταθούν με άτομα μετάλλου.

Άλατα - πρόκειται για σύνθετες ουσίες των οποίων τα μόρια αποτελούνται από άτομα μετάλλου και όξινα υπολείμματα. Ένα άλας είναι το προϊόν μερικής ή πλήρους αντικατάστασης των ατόμων υδρογόνου ενός οξέος με ένα μέταλλο.

ΑΦΗΡΗΜΕΝΗ

ΜΕΤΑΛΛΑ

ΑΜΕΤΑΛΛΑ

ΜΕΤΑΛΛΑ

Δομή ατόμων μετάλλου. Θέση των μετάλλων στον περιοδικό πίνακα. Ομάδες μετάλλων.

Επί του παρόντος, είναι γνωστά 107 χημικά στοιχεία, τα περισσότερα από αυτά είναι μέταλλα. Τα τελευταία είναι πολύ κοινά στη φύση και βρίσκονται με τη μορφή διαφόρων ενώσεων στα έγκατα της γης, στα νερά των ποταμών, των λιμνών, των θαλασσών, των ωκεανών, στη σύνθεση των σωμάτων των ζώων, των φυτών, ακόμη και στην ατμόσφαιρα.

Στις ιδιότητές τους, τα μέταλλα διαφέρουν έντονα από τα μη μέταλλα. Για πρώτη φορά αυτή η διαφορά μεταξύ μετάλλων και μη μετάλλων προσδιορίστηκε από τον M.V. Lomonosov. «Τα μέταλλα», έγραψε, «είναι συμπαγή, εύπλαστα, γυαλιστερά σώματα».

Όταν ταξινομούμε αυτό ή εκείνο το στοιχείο ως μέταλλο, εννοούμε ότι έχει ένα συγκεκριμένο σύνολο ιδιοτήτων:

1. Πυκνή κρυσταλλική δομή.

2. Χαρακτηριστική μεταλλική λάμψη.

3. Υψηλή θερμική αγωγιμότητα και ηλεκτρική αγωγιμότητα.

4. Μείωση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας με την αύξηση της θερμοκρασίας.

5. Χαμηλές τιμές δυναμικού ιονισμού, π.χ. την ικανότητα να εγκαταλείπουν εύκολα ηλεκτρόνια.

6. Ελατότητα και ολκιμότητα.

7. Δυνατότητα σχηματισμού κραμάτων.

Όλα τα μέταλλα και τα κράματα που χρησιμοποιούνται σήμερα στην τεχνολογία μπορούν να χωριστούν σε δύο κύριες ομάδες. Το πρώτο από αυτά περιλαμβάνει σιδηρούχα μέταλλα - σίδηρο και όλα τα κράματά του, στα οποία αποτελεί το κύριο μέρος. Αυτά τα κράματα είναι χυτοσίδηροι και χάλυβες. Στην τεχνολογία, χρησιμοποιούνται συχνά οι λεγόμενοι κραματοποιημένοι χάλυβες. Αυτά περιλαμβάνουν χάλυβες που περιέχουν χρώμιο, νικέλιο, βολφράμιο, μολυβδαίνιο, βανάδιο, κοβάλτιο, τιτάνιο και άλλα μέταλλα. Μερικές φορές οι κραματοποιημένοι χάλυβες περιέχουν 5-6 διαφορετικά μέταλλα. Η μέθοδος κράματος παράγει διάφορους πολύτιμους χάλυβες, οι οποίοι σε ορισμένες περιπτώσεις έχουν αυξημένη αντοχή, σε άλλες - υψηλή αντοχή στην τριβή, σε άλλες - αντοχή στη διάβρωση, δηλ. την ικανότητα να μην καταστρέφονται από το εξωτερικό περιβάλλον.

Η δεύτερη ομάδα περιλαμβάνει τα μη σιδηρούχα μέταλλα και τα κράματά τους. Πήραν αυτό το όνομα επειδή έχουν διαφορετικά χρώματα. Για παράδειγμα, ο χαλκός είναι ανοιχτό κόκκινο, το νικέλιο, ο κασσίτερος, το ασήμι είναι λευκό, ο μόλυβδος είναι μπλε-λευκό, ο χρυσός είναι κίτρινος. Μεταξύ των κραμάτων που έχουν βρει ευρεία εφαρμογή στην πράξη: ο μπρούντζος είναι ένα κράμα χαλκού με κασσίτερο και άλλα μέταλλα, ο ορείχαλκος είναι ένα κράμα χαλκού με ψευδάργυρο, το babbit είναι ένα κράμα κασσίτερου με αντιμόνιο και χαλκό κ.λπ.

Αυτή η διαίρεση σε σιδηρούχα και μη σιδηρούχα μέταλλα είναι αυθαίρετη.

Μαζί με τα σιδηρούχα και μη σιδηρούχα μέταλλα, υπάρχει επίσης μια ομάδα ευγενών μετάλλων: ασήμι, χρυσός, πλατίνα, ρουθήνιο και μερικά άλλα. Ονομάζονται έτσι επειδή πρακτικά δεν οξειδώνονται στον αέρα ακόμη και σε υψηλές θερμοκρασίες και δεν καταστρέφονται όταν εκτίθενται σε διαλύματα οξέων και αλκαλίων.

Φυσικές ιδιότητες των μετάλλων.

Εξωτερικά, τα μέταλλα, όπως είναι γνωστό, χαρακτηρίζονται κυρίως από μια ειδική «μεταλλική» λάμψη, η οποία καθορίζεται από την ικανότητά τους να αντανακλούν έντονα τις ακτίνες φωτός. Ωστόσο, αυτή η λάμψη συνήθως παρατηρείται μόνο όταν το μέταλλο σχηματίζει μια συνεχή συμπαγή μάζα. Είναι αλήθεια ότι το μαγνήσιο και το αλουμίνιο διατηρούν τη λάμψη τους ακόμη και όταν μετατρέπονται σε σκόνη, αλλά τα περισσότερα μέταλλα είναι μαύρα ή σκούρα γκρι σε λεπτά διαιρεμένη μορφή. Έπειτα, τα τυπικά μέταλλα έχουν υψηλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα και όσον αφορά την ικανότητά τους να μεταφέρουν θερμότητα και ρεύμα βρίσκονται με την ίδια σειρά: οι καλύτεροι αγωγοί είναι ο άργυρος και ο χαλκός, οι χειρότεροι είναι ο μόλυβδος και ο υδράργυρος. Με την αύξηση της θερμοκρασίας, η ηλεκτρική αγωγιμότητα μειώνεται και με τη μείωση της θερμοκρασίας, αντίθετα, αυξάνεται.

Μια πολύ σημαντική ιδιότητα των μετάλλων είναι η σχετικά εύκολη μηχανική τους παραμόρφωση. Τα μέταλλα είναι όλκιμα, σφυρηλατούνται εύκολα, σύρονται σε σύρμα, τυλίγονται σε φύλλα κ.λπ.

Οι χαρακτηριστικές φυσικές ιδιότητες των μετάλλων σχετίζονται με τα χαρακτηριστικά της εσωτερικής τους δομής. Σύμφωνα με τις σύγχρονες απόψεις, οι μεταλλικοί κρύσταλλοι αποτελούνται από θετικά φορτισμένα ιόντα και ελεύθερα ηλεκτρόνια που αποσπώνται από τα αντίστοιχα άτομα. Ολόκληρος ο κρύσταλλος μπορεί να φανταστεί ως ένα χωρικό πλέγμα, οι κόμβοι του οποίου καταλαμβάνονται από ιόντα και στα κενά μεταξύ των ιόντων υπάρχουν εύκολα κινητά ηλεκτρόνια. Αυτά τα ηλεκτρόνια κινούνται συνεχώς από το ένα άτομο στο άλλο και περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα του ενός ή του άλλου ατόμου. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια δεν συνδέονται με συγκεκριμένα ιόντα, ήδη υπό την επίδραση μιας μικρής διαφοράς δυναμικού αρχίζουν να κινούνται προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, δηλ. εμφανίζεται ηλεκτρικό ρεύμα.

Η παρουσία ελεύθερων ηλεκτρονίων καθορίζει επίσης την υψηλή θερμική αγωγιμότητα των μετάλλων. Όντας σε συνεχή κίνηση, τα ηλεκτρόνια συγκρούονται συνεχώς με ιόντα και ανταλλάσσουν ενέργεια με αυτά. Επομένως, οι δονήσεις των ιόντων, που αυξάνονται σε ένα δεδομένο μέρος του μετάλλου λόγω θέρμανσης, μεταδίδονται αμέσως στα γειτονικά ιόντα, από αυτά στα επόμενα κ.λπ., και η θερμική κατάσταση του μετάλλου ισοπεδώνεται γρήγορα. ολόκληρη η μάζα του μετάλλου παίρνει την ίδια θερμοκρασία.

Με βάση την πυκνότητά τους, τα μέταλλα χωρίζονται συμβατικά σε δύο μεγάλες ομάδες: ελαφρά μέταλλα, των οποίων η πυκνότητα δεν είναι μεγαλύτερη από 5 g/cm 3, και βαρέα μέταλλα - όλα τα υπόλοιπα. Η πυκνότητα, καθώς και τα σημεία τήξης ορισμένων μετάλλων δίνονται στον Πίνακα Νο. 1.

Πίνακας Νο. 1

Πυκνότητα και σημείο τήξης ορισμένων μετάλλων.

Στοιχεία με ιδιότητες μετάλλων και αμετάλλων. Γενικά χαρακτηριστικά μετάλλων και μη μετάλλων


Με θέμα: Μέταλλα. Αμέταλλα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Ολόκληρη η ποικιλομορφία της φύσης γύρω μας αποτελείται από συνδυασμούς ενός σχετικά μικρού αριθμού χημικών στοιχείων.

Σε διαφορετικές ιστορικές εποχές, η έννοια του «στοιχείου» είχε διαφορετικές έννοιες. Οι αρχαίοι Έλληνες φιλόσοφοι θεωρούσαν τέσσερα «στοιχεία» ως «στοιχεία» - ζέστη, κρύο, ξηρότητα και υγρασία. Συνδυάζοντας σε ζευγάρια, σχημάτισαν τις τέσσερις «αρχές» όλων των πραγμάτων - φωτιά, αέρας, νερό και γη. Κατά τον Μεσαίωνα, σε αυτές τις αρχές προστέθηκαν αλάτι, θείο και υδράργυρος. Τον 17ο αιώνα, ο R. Boyle επεσήμανε ότι όλα τα στοιχεία είναι υλικής φύσης και ο αριθμός τους μπορεί να είναι αρκετά μεγάλος.

Το 1787, ο Γάλλος χημικός A. Lavoisier δημιούργησε τον «Πίνακα των απλών σωμάτων». Περιλάμβανε όλα τα γνωστά τότε στοιχεία. Τα τελευταία θεωρούνταν απλά σώματα που δεν μπορούσαν να αποσυντεθούν με χημικές μεθόδους σε ακόμα πιο απλά. Στη συνέχεια, αποδείχθηκε ότι ο πίνακας περιλάμβανε και ορισμένες σύνθετες ουσίες.

Επί του παρόντος, η έννοια του «χημικού στοιχείου» έχει εδραιωθεί με ακρίβεια.

Ένα χημικό στοιχείο είναι μια ομάδα ατόμων με το ίδιο θετικό πυρηνικό φορτίο. (Το τελευταίο ισούται με τον τακτικό αριθμό του στοιχείου στον περιοδικό πίνακα.)

Επί του παρόντος, είναι γνωστά 107 στοιχεία. Περίπου 90 από αυτά υπάρχουν στη φύση. Τα υπόλοιπα λαμβάνονται τεχνητά χρησιμοποιώντας πυρηνικές αντιδράσεις. Τα στοιχεία 104-107 συντέθηκαν από φυσικούς στο Κοινό Ινστιτούτο Πυρηνικής Έρευνας στην πόλη Ντούμπνα. Επί του παρόντος, συνεχίζονται οι εργασίες για την τεχνητή παραγωγή χημικών στοιχείων με στοιχεία υψηλότερης τάξης.

Όλα τα στοιχεία χωρίζονται σε μέταλλα και αμέταλλα. Από τα 107 στοιχεία, τα 85 είναι μέταλλα. Τα μη μέταλλα περιλαμβάνουν τα ακόλουθα στοιχεία: ήλιο, νέο, αργό, κρυπτόν, ξένο, ραδόνιο, φθόριο, χλώριο, βρώμιο, ιώδιο, αστατίνη, οξυγόνο, θείο, σελήνιο, τελλούριο, άζωτο, φώσφορο, αρσενικό, άνθρακα, πυρίτιο, βόριο, υδρογόνο. Ωστόσο, αυτή η διαίρεση είναι υπό όρους. Κάτω από ορισμένες συνθήκες, ορισμένα μέταλλα μπορούν να εμφανίσουν μη μεταλλικές ιδιότητες και ορισμένα αμέταλλα μπορούν να εμφανίσουν μεταλλικές ιδιότητες.

ΑΜΕΤΑΛΛΑ

Η θέση των μη μεταλλικών στοιχείων στον περιοδικό πίνακα των χημικών στοιχείων. Όντας στη φύση. Γενικές χημικές και φυσικές ιδιότητες

Υπάρχουν σχετικά λίγα μη μεταλλικά στοιχεία σε σύγκριση με τα μεταλλικά στοιχεία. Η τοποθέτησή τους στον περιοδικό πίνακα των χημικών στοιχείων Δ.Ι. Ο Mendeleev αντικατοπτρίζεται στον πίνακα Νο. 1.

Τοποθέτηση μη μεταλλικών στοιχείων σε περιοδικό σύστημα

θέμα ανά ομάδα

VIII (ευγενή αέρια)


Πίνακας Νο. 1.

Όπως φαίνεται από τον Πίνακα Νο. 1, τα μη μεταλλικά στοιχεία βρίσκονται κυρίως στο πάνω δεξιό μέρος του περιοδικού πίνακα. Δεδομένου ότι σε περιόδους από αριστερά προς τα δεξιά τα πυρηνικά φορτία των ατόμων των στοιχείων αυξάνονται και οι ατομικές ακτίνες μειώνονται, και σε ομάδες από πάνω προς τα κάτω οι ατομικές ακτίνες επίσης αυξάνονται, είναι σαφές γιατί τα μη μεταλλικά άτομα προσελκύουν εξωτερικά ηλεκτρόνια πιο έντονα από τα άτομα μετάλλου. Από αυτή την άποψη, τα μη μέταλλα έχουν κυρίαρχες οξειδωτικές ιδιότητες. Ιδιαίτερα ισχυρές οξειδωτικές ιδιότητες, π.χ. Η ικανότητα σύνδεσης ηλεκτρονίων παρουσιάζεται από αμέταλλα που βρίσκονται στη 2η και 3η περίοδο των ομάδων VI-VII. Ο πιο ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας είναι το φθόριο. Σύμφωνα με τις αριθμητικές τιμές των σχετικών ηλεκτραρνητικοτήτων, οι οξειδωτικές ικανότητες των μη μετάλλων αυξάνονται με την ακόλουθη σειρά: Si, B, H, P, C, S, I, N, Cl, O, F. Κατά συνέπεια, το φθόριο αλληλεπιδρά περισσότερο ενεργειακά με υδρογόνο και μέταλλα:

Το οξυγόνο αντιδρά λιγότερο έντονα:

2H2 +O2 a 2H2O

Το φθόριο είναι το πιο τυπικό αμέταλλο, το οποίο δεν έχει αναγωγικές ιδιότητες, δηλ. την ικανότητα δωρεάς ηλεκτρονίων σε χημικές αντιδράσεις.

Το οξυγόνο, αν κρίνουμε από τις ενώσεις του με το φθόριο, μπορεί επίσης να εμφανίσει θετική κατάσταση οξείδωσης, δηλ. να είσαι αναστηλωτής.

Όλα τα άλλα αμέταλλα παρουσιάζουν αναγωγικές ιδιότητες. Επιπλέον, αυτές οι ιδιότητες αυξάνονται σταδιακά από το οξυγόνο στο πυρίτιο: O, Cl, N, I, S, C, P, H, B, Si. Για παράδειγμα, το χλώριο δεν συνδυάζεται άμεσα με το οξυγόνο, αλλά έμμεσα είναι δυνατό να ληφθούν τα οξείδια του (Cl2O, ClO2, Cl2O2), στα οποία το χλώριο εμφανίζει θετική κατάσταση οξείδωσης. Σε υψηλές θερμοκρασίες, το άζωτο συνδυάζεται άμεσα με το οξυγόνο και, ως εκ τούτου, παρουσιάζει αναγωγικές ιδιότητες. Το θείο αντιδρά ακόμα πιο εύκολα με το οξυγόνο: παρουσιάζει επίσης οξειδωτικές ιδιότητες.

Ας προχωρήσουμε στην εξέταση της δομής των μη μεταλλικών μορίων. Τα αμέταλλα σχηματίζουν τόσο μονοατομικά όσο και διατομικά μόρια.

Τα μονοατομικά αμέταλλα περιλαμβάνουν αδρανή αέρια που πρακτικά δεν αντιδρούν ακόμη και με τις πιο δραστικές ουσίες. Τα ευγενή αέρια βρίσκονται στην Ομάδα VIII του Περιοδικού Πίνακα και οι χημικοί τύποι των αντίστοιχων απλών ουσιών είναι οι εξής: He, Ne, Ar, Kr, Xe και Rn.

Ορισμένα αμέταλλα σχηματίζουν διατομικά μόρια. Αυτά είναι τα H2, F2, Cl2, Br2, I2 (στοιχεία της ομάδας VII του Περιοδικού Πίνακα), καθώς και το οξυγόνο O2 και το άζωτο N2. Το αέριο όζον (Ο3) αποτελείται από τριατομικά μόρια.

Για μη μεταλλικές ουσίες που βρίσκονται σε στερεή κατάσταση, είναι αρκετά δύσκολο να δημιουργηθεί ένας χημικός τύπος. Τα άτομα άνθρακα στον γραφίτη συνδέονται μεταξύ τους με διαφορετικούς τρόπους. Είναι δύσκολο να απομονωθεί ένα μόνο μόριο στις δεδομένες δομές. Κατά τη σύνταξη χημικών τύπων για τέτοιες ουσίες, όπως στην περίπτωση των μετάλλων, εισάγεται η υπόθεση ότι τέτοιες ουσίες αποτελούνται μόνο από άτομα. Οι χημικοί τύποι, σε αυτή την περίπτωση, γράφονται χωρίς δείκτες - C, Si, S κ.λπ.

Απλές ουσίες όπως το όζον και το οξυγόνο, που έχουν την ίδια ποιοτική σύνθεση (και οι δύο αποτελούνται από το ίδιο στοιχείο - οξυγόνο), αλλά διαφέρουν στον αριθμό των ατόμων στο μόριο, έχουν διαφορετικές ιδιότητες. Έτσι, το οξυγόνο δεν έχει οσμή, ενώ το όζον έχει μια πικάντικη οσμή που μυρίζουμε κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας. Οι ιδιότητες των σκληρών αμετάλλων, του γραφίτη και του διαμαντιού, που έχουν επίσης την ίδια ποιοτική σύνθεση αλλά διαφορετικές δομές, διαφέρουν έντονα (ο γραφίτης είναι εύθραυστος, το διαμάντι είναι σκληρό). Έτσι, οι ιδιότητες μιας ουσίας καθορίζονται όχι μόνο από την ποιοτική της σύνθεση, αλλά και από το πόσα άτομα περιέχονται στο μόριο της ουσίας και πώς συνδέονται μεταξύ τους.

Τα αμέταλλα με τη μορφή απλών σωμάτων βρίσκονται σε στερεή ή αέρια κατάσταση (εκτός από το βρώμιο που είναι υγρό). Δεν έχουν τις φυσικές ιδιότητες που είναι εγγενείς στα μέταλλα. Τα στερεά αμέταλλα δεν έχουν τη στιλπνότητα που χαρακτηρίζει τα μέταλλα, είναι συνήθως εύθραυστα και δεν άγουν καλά τον ηλεκτρισμό ή τη θερμότητα (με εξαίρεση τον γραφίτη).

Γενικές χημικές ιδιότητες αμέταλλων.

Τα οξείδια των μη μετάλλων ταξινομούνται ως όξινα οξείδια, τα οποία αντιστοιχούν σε οξέα. Τα αμέταλλα σχηματίζουν αέριες ενώσεις με το υδρογόνο (για παράδειγμα, HCl, H2S, NH3). Τα υδατικά διαλύματα μερικών από αυτά (για παράδειγμα, υδραλογονίδια) είναι ισχυρά οξέα. Με τα μέταλλα, τα τυπικά αμέταλλα σχηματίζουν ενώσεις με ιοντικούς δεσμούς (για παράδειγμα, NaCl). Τα μη μέταλλα μπορούν, υπό ορισμένες συνθήκες, να αντιδράσουν μεταξύ τους, σχηματίζοντας ενώσεις με ομοιοπολικούς πολικούς (H2O, HCl) και μη πολικούς δεσμούς (CO2).

Με το υδρογόνο, τα αμέταλλα σχηματίζουν πτητικές ενώσεις, όπως υδροφθόριο HF, υδρόθειο H2S, αμμωνία NH3, μεθάνιο CH4. Όταν διαλύονται στο νερό, οι ενώσεις υδρογόνου των αλογόνων, του θείου, του σεληνίου και του τελλουρίου σχηματίζουν οξέα του ίδιου τύπου με τις ίδιες τις ενώσεις υδρογόνου: HF, HCl, HCl, HBr, HI, H2S, H2Se, H2Te.

Όταν η αμμωνία διαλύεται στο νερό, σχηματίζεται αμμωνιακό νερό, που συνήθως υποδηλώνεται με τον τύπο NH4OH και ονομάζεται υδροξείδιο του αμμωνίου. Συμβολίζεται επίσης με τον τύπο NH3 H2O και ονομάζεται ένυδρη αμμωνία.

Με το οξυγόνο, τα αμέταλλα σχηματίζουν όξινα οξείδια. Σε ορισμένα οξείδια παρουσιάζουν μέγιστη κατάσταση οξείδωσης ίση με τον αριθμό της ομάδας (για παράδειγμα, SO2, N2O5), ενώ σε άλλα είναι χαμηλότερη (για παράδειγμα, SO2, N2O3). Τα οξείδια των οξέων αντιστοιχούν σε οξέα και από τα δύο οξέα οξυγόνου ενός μη μετάλλου, αυτό στο οποίο εμφανίζει υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης είναι ισχυρότερο. Για παράδειγμα, το νιτρικό οξύ HNO3 είναι ισχυρότερο από το νιτρώδες οξύ HNO2 και το θειικό οξύ H2SO4 είναι ισχυρότερο από το θειικό οξύ H2SO3.

Δομή και ιδιότητες απλών ουσιών - αμετάλλων.

Τα πιο τυπικά αμέταλλα έχουν μοριακή δομή, ενώ τα λιγότερο τυπικά έχουν μη μοριακή δομή. Αυτό εξηγεί τη διαφορά στις ιδιότητες τους. Αυτό αντικατοπτρίζεται ξεκάθαρα στο διάγραμμα Νο. 2.


Πίνακας Νο 2

Το κρυσταλλικό βόριο Β (όπως το κρυσταλλικό πυρίτιο) έχει πολύ υψηλό σημείο τήξης (2075°C) και υψηλή σκληρότητα. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του βορίου αυξάνεται πολύ με την αύξηση της θερμοκρασίας, γεγονός που καθιστά δυνατή την ευρεία χρήση του στην τεχνολογία ημιαγωγών. Η προσθήκη βορίου σε χάλυβα και κράματα αλουμινίου, χαλκού, νικελίου κ.λπ. βελτιώνει τις μηχανικές τους ιδιότητες.

Τα βορίδια (ενώσεις βορίου με ορισμένα μέταλλα, για παράδειγμα τιτάνιο: TiB, TiB2) είναι απαραίτητα για την κατασκευή εξαρτημάτων κινητήρα αεριωθουμένων και πτερυγίων αεριοστροβίλου.

Όπως φαίνεται από το διάγραμμα Νο. 2, ο άνθρακας C, το πυρίτιο Si, το βόριο Β έχουν παρόμοια δομή και έχουν μερικές κοινές ιδιότητες. Ως απλές ουσίες, βρίσκονται σε δύο μορφές - κρυσταλλικές και άμορφες. Οι κρυσταλλικές μορφές αυτών των στοιχείων είναι πολύ σκληρές, με υψηλά σημεία τήξης. Το κρυσταλλικό πυρίτιο έχει ημιαγώγιμες ιδιότητες.

Όλα αυτά τα στοιχεία σχηματίζουν ενώσεις με μέταλλα - καρβίδια, πυριτικά και βορίδια (CaC2, Al4C3, Fe3C, Mg2Si, TiB, TiB2). Μερικά από αυτά έχουν μεγαλύτερη σκληρότητα, για παράδειγμα Fe3C, TiB. Το καρβίδιο του ασβεστίου χρησιμοποιείται για την παραγωγή ακετυλενίου.

Αν συγκρίνουμε τη διάταξη των ηλεκτρονίων στα τροχιακά στα άτομα του φθορίου, του χλωρίου και άλλων αλογόνων, τότε μπορούμε να κρίνουμε τις διακριτικές τους ιδιότητες. Το άτομο φθορίου δεν έχει ελεύθερα τροχιακά. Επομένως, τα άτομα φθορίου μπορούν να εμφανίσουν μόνο σθένος Ι και κατάσταση οξείδωσης – 1. Στα άτομα άλλων αλογόνων, για παράδειγμα στο άτομο του χλωρίου, υπάρχουν ελεύθερα d-τροχιακά στο ίδιο ενεργειακό επίπεδο. Χάρη σε αυτό, η σύζευξη ηλεκτρονίων μπορεί να συμβεί με τρεις διαφορετικούς τρόπους.

Στην πρώτη περίπτωση, το χλώριο μπορεί να εμφανίσει κατάσταση οξείδωσης +3 και να σχηματίσει χλωρώδες οξύ HClO2, το οποίο αντιστοιχεί σε άλατα - χλωρίτες, για παράδειγμα χλωριώδες κάλιο KClO2.

Στη δεύτερη περίπτωση, το χλώριο μπορεί να σχηματίσει ενώσεις στις οποίες η κατάσταση οξείδωσης του χλωρίου είναι +5. Τέτοιες ενώσεις περιλαμβάνουν το υπερχλωρικό οξύ HClO3 και τα άλατα - χλωρικά του, για παράδειγμα χλωρικό κάλιο KClO3 (άλας Berthollet).

Στην τρίτη περίπτωση, το χλώριο εμφανίζει κατάσταση οξείδωσης +7, για παράδειγμα στο υπερχλωρικό οξύ HClO4 και στα άλατά του - υπερχλωρικά, για παράδειγμα στο υπερχλωρικό κάλιο KClO4.

Ενώσεις οξυγόνου και υδρογόνου αμετάλλων. Σύντομη περιγραφή των ιδιοτήτων τους.

Με το οξυγόνο, τα αμέταλλα σχηματίζουν όξινα οξείδια. Σε ορισμένα οξείδια παρουσιάζουν μέγιστη κατάσταση οξείδωσης ίση με τον αριθμό της ομάδας (για παράδειγμα, SO2, N2O5), ενώ σε άλλα είναι χαμηλότερη (για παράδειγμα, SO2, N2O3). Τα οξείδια των οξέων αντιστοιχούν σε οξέα και από τα δύο οξέα οξυγόνου ενός μη μετάλλου, αυτό στο οποίο εμφανίζει υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης είναι ισχυρότερο. Για παράδειγμα, το νιτρικό οξύ HNO3 είναι ισχυρότερο από το νιτρώδες οξύ HNO2 και το θειικό οξύ H2SO4 είναι ισχυρότερο από το θειικό οξύ H2SO3.

Χαρακτηριστικά των ενώσεων οξυγόνου των μη μετάλλων:

1. Οι ιδιότητες των ανώτερων οξειδίων (δηλαδή των οξειδίων που περιέχουν ένα στοιχείο μιας δεδομένης ομάδας με την υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης) αλλάζουν σταδιακά από βασικές σε όξινες σε περιόδους από αριστερά προς τα δεξιά.

2. Σε ομάδες από πάνω προς τα κάτω, οι όξινες ιδιότητες των ανώτερων οξειδίων εξασθενούν σταδιακά. Αυτό μπορεί να κριθεί από τις ιδιότητες των οξέων που αντιστοιχούν σε αυτά τα οξείδια.

3. Η αύξηση των όξινων ιδιοτήτων των ανώτερων οξειδίων των αντίστοιχων στοιχείων σε περιόδους από αριστερά προς τα δεξιά εξηγείται από μια σταδιακή αύξηση του θετικού φορτίου των ιόντων αυτών των στοιχείων.

4. Στις κύριες υποομάδες του περιοδικού συστήματος των χημικών στοιχείων, προς την κατεύθυνση από πάνω προς τα κάτω, μειώνονται οι όξινες ιδιότητες των ανώτερων οξειδίων των μη μετάλλων.

Γενικοί τύποι ενώσεων υδρογόνου σύμφωνα με ομάδες του περιοδικού συστήματος χημικών στοιχείων δίνονται στον Πίνακα Νο. 3.


Πίνακας Νο. 3.

Με τα μέταλλα, το υδρογόνο σχηματίζει (με ορισμένες εξαιρέσεις) μη πτητικές ενώσεις, οι οποίες είναι στερεά μη μοριακής δομής. Επομένως, τα σημεία τήξης τους είναι σχετικά υψηλά.

Με τα μη μέταλλα, το υδρογόνο σχηματίζει πτητικές ενώσεις μοριακής δομής. Υπό κανονικές συνθήκες, πρόκειται για αέρια ή πτητικά υγρά.

Σε περιόδους από αριστερά προς τα δεξιά, οι όξινες ιδιότητες των πτητικών ενώσεων υδρογόνου των μη μετάλλων σε υδατικά διαλύματα αυξάνονται. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι τα ιόντα οξυγόνου έχουν ελεύθερα ζεύγη ηλεκτρονίων και τα ιόντα υδρογόνου έχουν ένα ελεύθερο τροχιακό, τότε εμφανίζεται μια διαδικασία που μοιάζει με αυτό:

H2O + HF a H3O + F

Το υδροφθόριο σε υδατικό διάλυμα απομακρύνει τα θετικά ιόντα υδρογόνου, δηλ. παρουσιάζει όξινες ιδιότητες. Αυτή η διαδικασία διευκολύνεται επίσης από μια άλλη περίσταση: το ιόν οξυγόνου έχει ένα μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων και το ιόν υδρογόνου έχει ένα ελεύθερο τροχιακό, λόγω του οποίου σχηματίζεται ένας δεσμός δότη-δέκτη.

Όταν η αμμωνία διαλύεται στο νερό, συμβαίνει η αντίθετη διαδικασία. Και επειδή τα ιόντα αζώτου έχουν ένα μόνο ζεύγος ηλεκτρονίων και τα ιόντα υδρογόνου έχουν ένα ελεύθερο τροχιακό, δημιουργείται ένας επιπλέον δεσμός και σχηματίζονται ιόντα αμμωνίου NH4+ και ιόντα υδροξειδίου OH-. Ως αποτέλεσμα, το διάλυμα αποκτά βασικές ιδιότητες. Αυτή η διαδικασία μπορεί να εκφραστεί με τον τύπο:

H2O + NH3 a NH4 + OH

Τα μόρια αμμωνίας σε υδατικό διάλυμα προσκολλούν θετικά ιόντα υδρογόνου, δηλ. Η αμμωνία παρουσιάζει βασικές ιδιότητες.

Τώρα ας δούμε γιατί η ένωση υδρογόνου του φθορίου - υδροφθόριο HF - σε ένα υδατικό διάλυμα είναι ένα οξύ, αλλά πιο αδύναμο από το υδροχλωρικό οξύ. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι οι ακτίνες των ιόντων φθορίου είναι πολύ μικρότερες από αυτές των ιόντων χλωρίου. Επομένως, τα ιόντα φθορίου προσελκύουν ιόντα υδρογόνου πολύ πιο έντονα από τα ιόντα χλωρίου. Από αυτή την άποψη, ο βαθμός διάστασης του υδροφθορικού οξέος είναι πολύ μικρότερος από αυτόν του υδροχλωρικού οξέος, δηλ. Το υδροφθορικό οξύ είναι ασθενέστερο από το υδροχλωρικό οξύ.

Από τα παραδείγματα που δίνονται, μπορούν να εξαχθούν τα ακόλουθα γενικά συμπεράσματα:

1. Σε περιόδους από αριστερά προς τα δεξιά, το θετικό φορτίο των ιόντων των στοιχείων αυξάνεται. Από αυτή την άποψη, ενισχύονται οι όξινες ιδιότητες των πτητικών ενώσεων υδρογόνου των στοιχείων σε υδατικά διαλύματα.

2. Σε ομάδες από πάνω προς τα κάτω, αρνητικά φορτισμένα ανιόντα προσελκύουν θετικά φορτισμένα ιόντα υδρογόνου H+ όλο και λιγότερο. Από αυτή την άποψη, η διαδικασία αποβολής των ιόντων υδρογόνου Η+ διευκολύνεται και οι όξινες ιδιότητες των ενώσεων υδρογόνου αυξάνονται.

3. Οι ενώσεις υδρογόνου των μη μετάλλων, που έχουν όξινες ιδιότητες σε υδατικά διαλύματα, αντιδρούν με αλκάλια. Οι ενώσεις υδρογόνου των μη μετάλλων, που έχουν βασικές ιδιότητες σε υδατικά διαλύματα, αντιδρούν με οξέα.

4. Η οξειδωτική δράση των ενώσεων υδρογόνου των μη μετάλλων σε ομάδες από πάνω προς τα κάτω αυξάνεται πολύ. Για παράδειγμα, είναι αδύνατο να οξειδωθεί το φθόριο από την ένωση υδρογόνου HF χημικά, αλλά το χλώριο μπορεί να οξειδωθεί από την ένωση υδρογόνου HCl χρησιμοποιώντας διάφορους οξειδωτικούς παράγοντες. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι σε ομάδες από πάνω προς τα κάτω οι ατομικές ακτίνες αυξάνονται απότομα και επομένως η μεταφορά ηλεκτρονίων γίνεται ευκολότερη.

Επί του παρόντος, είναι γνωστά 105 χημικά στοιχεία, τα περισσότερα από αυτά είναι μέταλλα. Τα τελευταία είναι πολύ κοινά στη φύση και βρίσκονται με τη μορφή διαφόρων ενώσεων στα έγκατα της γης, στα νερά των ποταμών, των λιμνών, των θαλασσών, των ωκεανών, στη σύνθεση των σωμάτων των ζώων, των φυτών, ακόμη και στην ατμόσφαιρα.

Στις ιδιότητές τους, τα μέταλλα διαφέρουν έντονα από τα μη μέταλλα. Για πρώτη φορά αυτή η διαφορά μεταξύ μετάλλων και μη μετάλλων προσδιορίστηκε από τον M.V. Lomonosov. «Τα μέταλλα», έγραψε, «είναι συμπαγή, εύπλαστα, γυαλιστερά σώματα».

Όταν ταξινομούμε αυτό ή εκείνο το στοιχείο ως μέταλλο, εννοούμε ότι έχει ένα συγκεκριμένο σύνολο ιδιοτήτων:

1. Πυκνή κρυσταλλική δομή.

2.Χαρακτηριστική μεταλλική λάμψη.

3.Υψηλή θερμική αγωγιμότητα και ηλεκτρική αγωγιμότητα.

4. Μείωση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας με την αύξηση της θερμοκρασίας.

5. Χαμηλές τιμές δυναμικού ιονισμού, π.χ. την ικανότητα να εγκαταλείπουν εύκολα ηλεκτρόνια.

6. Ελατότητα και ολκιμότητα.

7. Δυνατότητα σχηματισμού κραμάτων.

Όλα τα μέταλλα και τα κράματα που χρησιμοποιούνται σήμερα στην τεχνολογία μπορούν να χωριστούν σε δύο κύριες ομάδες. Το πρώτο από αυτά περιλαμβάνει σιδηρούχα μέταλλα - σίδηρο και όλα τα κράματά του, στα οποία αποτελεί το κύριο μέρος. Αυτά τα κράματα είναι χυτοσίδηροι και χάλυβες. Στην τεχνολογία, χρησιμοποιούνται συχνά οι λεγόμενοι κραματοποιημένοι χάλυβες. Αυτά περιλαμβάνουν χάλυβες που περιέχουν χρώμιο, νικέλιο, βολφράμιο, μολυβδαίνιο, βανάδιο, κοβάλτιο, τιτάνιο και άλλα μέταλλα. Μερικές φορές οι κραματοποιημένοι χάλυβες περιέχουν 5-6 διαφορετικά μέταλλα. Η μέθοδος κράματος παράγει διάφορους πολύτιμους χάλυβες, οι οποίοι σε ορισμένες περιπτώσεις έχουν αυξημένη αντοχή, σε άλλες - υψηλή αντοχή στην τριβή, σε άλλες - αντοχή στη διάβρωση, δηλ. την ικανότητα να μην καταστρέφονται από το εξωτερικό περιβάλλον.

Η δεύτερη ομάδα περιλαμβάνει τα μη σιδηρούχα μέταλλα και τα κράματά τους. Πήραν αυτό το όνομα επειδή έχουν διαφορετικά χρώματα. Για παράδειγμα, ο χαλκός είναι ανοιχτό κόκκινο, το νικέλιο, ο κασσίτερος, το ασήμι είναι λευκό, ο μόλυβδος είναι μπλε-λευκό, ο χρυσός είναι κίτρινος. Μεταξύ των κραμάτων που έχουν βρει ευρεία εφαρμογή στην πράξη: ο μπρούντζος είναι ένα κράμα χαλκού με κασσίτερο και άλλα μέταλλα, ο ορείχαλκος είναι ένα κράμα χαλκού με ψευδάργυρο, το babbit είναι ένα κράμα κασσίτερου με αντιμόνιο και χαλκό κ.λπ.

Αυτή η διαίρεση σε σιδηρούχα και μη σιδηρούχα μέταλλα είναι αυθαίρετη. Μαζί με τα σιδηρούχα και μη σιδηρούχα μέταλλα, υπάρχει επίσης μια ομάδα ευγενών μετάλλων: ασήμι, χρυσός, πλατίνα, ρουθήνιο και μερικά άλλα. Ονομάζονται έτσι επειδή πρακτικά δεν οξειδώνονται στον αέρα ακόμη και σε υψηλές θερμοκρασίες και δεν καταστρέφονται όταν εκτίθενται σε διαλύματα οξέων και αλκαλίων.

II. Φυσικές ιδιότητες των μετάλλων.

Εξωτερικά, τα μέταλλα, όπως είναι γνωστό, χαρακτηρίζονται κυρίως από μια ειδική «μεταλλική» λάμψη, η οποία καθορίζεται από την ικανότητά τους να αντανακλούν έντονα τις ακτίνες φωτός. Ωστόσο, αυτή η λάμψη συνήθως παρατηρείται μόνο όταν το μέταλλο σχηματίζει μια συνεχή συμπαγή μάζα. Είναι αλήθεια ότι το μαγνήσιο και το αλουμίνιο διατηρούν τη λάμψη τους ακόμη και όταν μετατρέπονται σε σκόνη, αλλά τα περισσότερα μέταλλα είναι μαύρα ή σκούρα γκρι σε λεπτά διαιρεμένη μορφή. Έπειτα, τα τυπικά μέταλλα έχουν υψηλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα και όσον αφορά την ικανότητά τους να μεταφέρουν θερμότητα και ρεύμα βρίσκονται με την ίδια σειρά: οι καλύτεροι αγωγοί είναι ο άργυρος και ο χαλκός, οι χειρότεροι είναι ο μόλυβδος και ο υδράργυρος. Με την αύξηση της θερμοκρασίας, η ηλεκτρική αγωγιμότητα μειώνεται και με τη μείωση της θερμοκρασίας, αντίθετα, αυξάνεται.

Μια πολύ σημαντική ιδιότητα των μετάλλων είναι η σχετικά εύκολη μηχανική τους παραμόρφωση. Τα μέταλλα είναι όλκιμα, σφυρηλατούνται εύκολα, σύρονται σε σύρμα, τυλίγονται σε φύλλα κ.λπ.

Οι χαρακτηριστικές φυσικές ιδιότητες των μετάλλων σχετίζονται με τα χαρακτηριστικά της εσωτερικής τους δομής. Σύμφωνα με τις σύγχρονες απόψεις, οι μεταλλικοί κρύσταλλοι αποτελούνται από θετικά φορτισμένα ιόντα και ελεύθερα ηλεκτρόνια που αποσπώνται από τα αντίστοιχα άτομα. Ολόκληρος ο κρύσταλλος μπορεί να φανταστεί ως ένα χωρικό πλέγμα, οι κόμβοι του οποίου καταλαμβάνονται από ιόντα και στα κενά μεταξύ των ιόντων υπάρχουν εύκολα κινητά ηλεκτρόνια. Αυτά τα ηλεκτρόνια κινούνται συνεχώς από το ένα άτομο στο άλλο και περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα του ενός ή του άλλου ατόμου. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια δεν συνδέονται με συγκεκριμένα ιόντα, ήδη υπό την επίδραση μιας μικρής διαφοράς δυναμικού αρχίζουν να κινούνται προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, δηλ. εμφανίζεται ηλεκτρικό ρεύμα.

Η παρουσία ελεύθερων ηλεκτρονίων καθορίζει επίσης την υψηλή θερμική αγωγιμότητα των μετάλλων. Όντας σε συνεχή κίνηση, τα ηλεκτρόνια συγκρούονται συνεχώς με ιόντα και ανταλλάσσουν ενέργεια με αυτά. Επομένως, οι δονήσεις των ιόντων, που αυξάνονται σε ένα δεδομένο μέρος του μετάλλου λόγω θέρμανσης, μεταδίδονται αμέσως στα γειτονικά ιόντα, από αυτά στα επόμενα κ.λπ., και η θερμική κατάσταση του μετάλλου ισοπεδώνεται γρήγορα. ολόκληρη η μάζα του μετάλλου παίρνει την ίδια θερμοκρασία.

Με βάση την πυκνότητά τους, τα μέταλλα χωρίζονται συμβατικά σε δύο μεγάλες ομάδες: ελαφρά μέταλλα, των οποίων η πυκνότητα δεν υπερβαίνει τα 5 g/cm3, και βαρέα μέταλλα - όλα τα υπόλοιπα.

Τα σωματίδια μετάλλων σε στερεά και υγρή κατάσταση συνδέονται με έναν ειδικό τύπο χημικού δεσμού - τον λεγόμενο μεταλλικό δεσμό. Καθορίζεται από την ταυτόχρονη παρουσία συνηθισμένων ομοιοπολικών δεσμών μεταξύ ουδέτερων ατόμων και την έλξη Coulomb μεταξύ ιόντων και ελεύθερων ηλεκτρονίων. Έτσι, ο μεταλλικός δεσμός δεν είναι ιδιότητα μεμονωμένων σωματιδίων, αλλά του συσσωματώματός τους.

III. Χημικές ιδιότητες μετάλλων.

Η κύρια χημική ιδιότητα των μετάλλων είναι η ικανότητα των ατόμων τους να εγκαταλείπουν εύκολα τα ηλεκτρόνια σθένους και να μετατρέπονται σε θετικά φορτισμένα ιόντα. Τα τυπικά μέταλλα δεν παίρνουν ποτέ ηλεκτρόνια. Τα ιόντα τους είναι πάντα θετικά φορτισμένα.

Δίνοντας εύκολα τα ηλεκτρόνια σθένους τους κατά τη διάρκεια χημικών αντιδράσεων, τα τυπικά μέταλλα είναι ενεργητικοί αναγωγικοί παράγοντες. Η ικανότητα δωρεάς ηλεκτρονίων δεν εκδηλώνεται στον ίδιο βαθμό σε μεμονωμένα μέταλλα. Όσο πιο εύκολα ένα μέταλλο δίνει τα ηλεκτρόνια του, τόσο πιο ενεργό είναι, τόσο πιο ενεργειακά αλληλεπιδρά με άλλες ουσίες. Βουτήξτε ένα κομμάτι ψευδάργυρου σε διάλυμα από λίγο αλάτι μολύβδου. Ο ψευδάργυρος αρχίζει να διαλύεται και ο μόλυβδος απελευθερώνεται από το διάλυμα. Η αντίδραση εκφράζεται με την εξίσωση:

Zn + Pb(NO3)2 = Pb + Zn(NO3)2

Από την εξίσωση προκύπτει ότι αυτή η αντίδραση είναι μια τυπική αντίδραση οξείδωσης-αναγωγής. Η ουσία του έγκειται στο γεγονός ότι τα άτομα ψευδαργύρου δίνουν τα ηλεκτρόνια σθένους τους σε δισθενή ιόντα μολύβδου, μετατρέποντας έτσι σε ιόντα ψευδαργύρου και τα ιόντα μολύβδου μειώνονται και απελευθερώνονται με τη μορφή μεταλλικού μολύβδου. Εάν κάνετε το αντίθετο, δηλαδή βυθίσετε ένα κομμάτι μολύβδου σε διάλυμα άλατος ψευδαργύρου, τότε δεν θα υπάρξει καμία αντίδραση. Αυτό δείχνει ότι ο ψευδάργυρος είναι πιο ενεργός από τον μόλυβδο, ότι τα άτομά του δίνουν ηλεκτρόνια πιο εύκολα και τα ιόντα του αποκτούν ηλεκτρόνια πιο δύσκολα από τα άτομα και τα ιόντα του μολύβδου.

Η μετατόπιση ορισμένων μετάλλων από τις ενώσεις τους από άλλα μέταλλα μελετήθηκε για πρώτη φορά λεπτομερώς από τον Ρώσο επιστήμονα Beketov, ο οποίος τακτοποίησε τα μέταλλα σύμφωνα με τη φθίνουσα χημική τους δραστηριότητα στη λεγόμενη «σειρά μετατόπισης». Επί του παρόντος, η σειρά μετατόπισης του Beketov ονομάζεται σειρά stress.

Μέταλλα διατεταγμένα σε αύξουσα σειρά του προτύπου τους

δυναμικά ηλεκτροδίων και σχηματίζουν μια ηλεκτροχημική σειρά τάσεων μετάλλων: Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb,

H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Ένας αριθμός τάσεων χαρακτηρίζει τις χημικές ιδιότητες των μετάλλων:

  1. Όσο χαμηλότερο είναι το δυναμικό ηλεκτροδίου ενός μετάλλου, τόσο μεγαλύτερη είναι η αναγωγική του ικανότητα.
  2. Κάθε μέταλλο είναι ικανό να εκτοπίζει (μειώνει) από διαλύματα αλατιού εκείνα τα μέταλλα που βρίσκονται στη σειρά τάσεων μετά από αυτό.
  3. Όλα τα μέταλλα που έχουν αρνητικό τυπικό δυναμικό ηλεκτροδίου, δηλαδή αυτά που βρίσκονται στη σειρά τάσης στα αριστερά του υδρογόνου, είναι ικανά να το εκτοπίσουν από όξινα διαλύματα.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η παρουσιαζόμενη σειρά χαρακτηρίζει τη συμπεριφορά των μετάλλων και των αλάτων τους μόνο σε υδατικά διαλύματα και σε θερμοκρασία δωματίου.

Επιπλέον, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η υψηλή ηλεκτροχημική δραστηριότητα των μετάλλων δεν σημαίνει πάντα την υψηλή χημική τους δραστηριότητα. Για παράδειγμα, η σειρά των τάσεων ξεκινά με το λίθιο, ενώ τα πιο χημικά ενεργά ρουβίδιο και κάλιο βρίσκονται στα δεξιά του λιθίου. Αυτό οφείλεται στην εξαιρετικά υψηλή ενέργεια της διαδικασίας ενυδάτωσης των ιόντων λιθίου σε σύγκριση με τα ιόντα άλλων αλκαλικών μετάλλων.

IV. Διάβρωση μετάλλων.

Σχεδόν όλα τα μέταλλα, που έρχονται σε επαφή με το περιβάλλον αέριο ή υγρό μέσο, ​​λίγο πολύ γρήγορα υφίστανται καταστροφή από την επιφάνεια. Ο λόγος για αυτό είναι η χημική αλληλεπίδραση μετάλλων με αέρια στον αέρα, καθώς και με νερό και ουσίες που διαλύονται σε αυτόν.

Οποιαδήποτε διαδικασία χημικής καταστροφής μετάλλων υπό την επίδραση του περιβάλλοντος ονομάζεται διάβρωση.

Η διάβρωση συμβαίνει πιο εύκολα όταν τα μέταλλα έρχονται σε επαφή με αέρια. Στην επιφάνεια του μετάλλου σχηματίζονται οι αντίστοιχες ενώσεις: οξείδια, θειούχες ενώσεις, βασικά άλατα ανθρακικού οξέος, που συχνά καλύπτουν την επιφάνεια με ένα πυκνό στρώμα που προστατεύει το μέταλλο από περαιτέρω έκθεση στα ίδια αέρια.

Η κατάσταση είναι διαφορετική όταν το μέταλλο έρχεται σε επαφή με ένα υγρό μέσο - νερό και ουσίες διαλυμένες σε αυτό.

Οι ενώσεις που σχηματίζονται κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας μπορούν να διαλυθούν, επιτρέποντας στη διάβρωση να εξαπλωθεί περαιτέρω στο μέταλλο. Επιπλέον, το νερό που περιέχει διαλυμένες ουσίες είναι αγωγός ηλεκτρικού ρεύματος, με αποτέλεσμα να προκύπτουν συνεχώς ηλεκτροχημικές διεργασίες, οι οποίες είναι ένας από τους κύριους παράγοντες που προκαλούν και επιταχύνουν τη διάβρωση.

Τα καθαρά μέταλλα στις περισσότερες περιπτώσεις σχεδόν δεν υπόκεινται σε διάβρωση. Ακόμη και ένα μέταλλο όπως ο σίδηρος, σε εντελώς καθαρή μορφή, σχεδόν δεν σκουριάζει. Αλλά τα συνηθισμένα τεχνικά μέταλλα περιέχουν πάντα διάφορες ακαθαρσίες, γεγονός που δημιουργεί ευνοϊκές συνθήκες για διάβρωση.


και τα λοιπά.................

Ελαφριά μέταλλα.

Αλουμίνιο

Βαριά μέταλλα

Μαγγάνιο

Βολφράμιο

Τα σωματίδια μετάλλων σε στερεά και υγρή κατάσταση συνδέονται με έναν ειδικό τύπο χημικού δεσμού - τον λεγόμενο μεταλλικό δεσμό. Καθορίζεται από την ταυτόχρονη παρουσία συνηθισμένων ομοιοπολικών δεσμών μεταξύ ουδέτερων ατόμων και την έλξη Coulomb μεταξύ ιόντων και ελεύθερων ηλεκτρονίων. Έτσι, ο μεταλλικός δεσμός είναι ιδιότητα όχι μεμονωμένων σωματιδίων, αλλά των συσσωματωμάτων τους.

Χημικές ιδιότητες μετάλλων.

Η κύρια χημική ιδιότητα των μετάλλων είναι η ικανότητα των ατόμων τους να εγκαταλείπουν εύκολα τα ηλεκτρόνια σθένους και να μετατρέπονται σε θετικά φορτισμένα ιόντα. Τα τυπικά μέταλλα δεν παίρνουν ποτέ ηλεκτρόνια. Τα ιόντα τους είναι πάντα θετικά φορτισμένα.

Δίνοντας εύκολα τα ηλεκτρόνια σθένους τους κατά τη διάρκεια χημικών αντιδράσεων, τα τυπικά μέταλλα είναι ενεργητικοί αναγωγικοί παράγοντες.

Η ικανότητα δωρεάς ηλεκτρονίων δεν εκδηλώνεται στον ίδιο βαθμό σε μεμονωμένα μέταλλα. Όσο πιο εύκολα ένα μέταλλο δίνει τα ηλεκτρόνια του, τόσο πιο ενεργό είναι, τόσο πιο ενεργειακά αλληλεπιδρά με άλλες ουσίες.

Βουτήξτε ένα κομμάτι ψευδάργυρου σε διάλυμα από λίγο αλάτι μολύβδου. Ο ψευδάργυρος αρχίζει να διαλύεται και ο μόλυβδος απελευθερώνεται από το διάλυμα. Η αντίδραση εκφράζεται με την εξίσωση:

Zn + Pb(NO 3) 2 = Pb + Zn(NO 3) 2

Από την εξίσωση προκύπτει ότι αυτή η αντίδραση είναι μια τυπική αντίδραση οξείδωσης-αναγωγής. Η ουσία του έγκειται στο γεγονός ότι τα άτομα ψευδαργύρου δίνουν τα ηλεκτρόνια σθένους τους σε δισθενή ιόντα μολύβδου, μετατρέποντας έτσι σε ιόντα ψευδαργύρου και τα ιόντα μολύβδου μειώνονται και απελευθερώνονται με τη μορφή μεταλλικού μολύβδου. Εάν κάνετε το αντίθετο, δηλαδή βυθίσετε ένα κομμάτι μολύβδου σε διάλυμα άλατος ψευδαργύρου, τότε δεν θα υπάρξει καμία αντίδραση. Αυτό δείχνει ότι ο ψευδάργυρος είναι πιο ενεργός από τον μόλυβδο, ότι τα άτομά του δίνουν ηλεκτρόνια πιο εύκολα και τα ιόντα του αποκτούν ηλεκτρόνια πιο δύσκολα από τα άτομα και τα ιόντα του μολύβδου.

Η μετατόπιση ορισμένων μετάλλων από τις ενώσεις τους από άλλα μέταλλα μελετήθηκε για πρώτη φορά λεπτομερώς από τον Ρώσο επιστήμονα Beketov, ο οποίος τακτοποίησε τα μέταλλα σύμφωνα με τη φθίνουσα χημική τους δραστηριότητα στη λεγόμενη «σειρά μετατόπισης». Επί του παρόντος, η σειρά μετατόπισης του Beketov ονομάζεται σειρά stress.

Ο Πίνακας Νο. 2 παρουσιάζει τις τιμές των τυπικών δυναμικών ηλεκτροδίων ορισμένων μετάλλων. Το σύμβολο Me + /Me υποδηλώνει το μέταλλο Me βυθισμένο σε διάλυμα του άλατος του. Τα τυπικά δυναμικά των ηλεκτροδίων που δρουν ως αναγωγικοί παράγοντες σε σχέση με το υδρογόνο έχουν πρόσημο «-» και το σύμβολο «+» υποδεικνύει τα τυπικά δυναμικά των ηλεκτροδίων που δρουν ως οξειδωτικά μέσα.

Πίνακας Νο 2

Τυπικά δυναμικά ηλεκτροδίων μετάλλων.

Ηλεκτρόδιο

Ηλεκτρόδιο

Τα μέταλλα, διατεταγμένα με αύξουσα σειρά των τυπικών δυναμικών ηλεκτροδίων τους, σχηματίζουν την ηλεκτροχημική σειρά τάσεων μετάλλων: Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Ένας αριθμός τάσεων χαρακτηρίζει τις χημικές ιδιότητες των μετάλλων:

1. Όσο μικρότερο είναι το δυναμικό ηλεκτροδίου του μετάλλου, τόσο μεγαλύτερη είναι η αναγωγική του ικανότητα.

2. Κάθε μέταλλο είναι ικανό να εκτοπίζει (ανάγει) από διαλύματα αλάτων εκείνα τα μέταλλα που βρίσκονται στη σειρά τάσεων μετά από αυτό.

3. Όλα τα μέταλλα που έχουν αρνητικό πρότυπο δυναμικό ηλεκτροδίου, δηλαδή βρίσκονται στη σειρά τάσης στα αριστερά του υδρογόνου, είναι ικανά να το εκτοπίσουν από όξινα διαλύματα.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η παρουσιαζόμενη σειρά χαρακτηρίζει τη συμπεριφορά των μετάλλων και των αλάτων τους μόνο σε υδατικά διαλύματα και σε θερμοκρασία δωματίου. Επιπλέον, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η υψηλή ηλεκτροχημική δραστηριότητα των μετάλλων δεν σημαίνει πάντα την υψηλή χημική τους δραστηριότητα. Για παράδειγμα, η σειρά των τάσεων ξεκινά με το λίθιο, ενώ τα πιο χημικά ενεργά ρουβίδιο και κάλιο βρίσκονται στα δεξιά του λιθίου. Αυτό οφείλεται στην εξαιρετικά υψηλή ενέργεια της διαδικασίας ενυδάτωσης των ιόντων λιθίου σε σύγκριση με τα ιόντα άλλων αλκαλικών μετάλλων.

Διάβρωση μετάλλων.

Σχεδόν όλα τα μέταλλα, που έρχονται σε επαφή με το περιβάλλον αέριο ή υγρό μέσο, ​​λίγο πολύ γρήγορα υφίστανται καταστροφή από την επιφάνεια. Ο λόγος για αυτό είναι η χημική αλληλεπίδραση μετάλλων με αέρια στον αέρα, καθώς και με νερό και ουσίες που διαλύονται σε αυτόν.

Οποιαδήποτε διαδικασία χημικής καταστροφής μετάλλων υπό την επίδραση του περιβάλλοντος ονομάζεται διάβρωση.

Η διάβρωση συμβαίνει πιο εύκολα όταν τα μέταλλα έρχονται σε επαφή με αέρια. Στην επιφάνεια του μετάλλου σχηματίζονται οι αντίστοιχες ενώσεις: οξείδια, θειούχες ενώσεις, βασικά άλατα ανθρακικού οξέος, που συχνά καλύπτουν την επιφάνεια με ένα πυκνό στρώμα που προστατεύει το μέταλλο από περαιτέρω έκθεση στα ίδια αέρια.

Η κατάσταση είναι διαφορετική όταν το μέταλλο έρχεται σε επαφή με ένα υγρό μέσο - νερό και ουσίες διαλυμένες σε αυτό. Οι ενώσεις που σχηματίζονται κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας μπορούν να διαλυθούν, επιτρέποντας στη διάβρωση να εξαπλωθεί περαιτέρω στο μέταλλο. Επιπλέον, το νερό που περιέχει διαλυμένες ουσίες είναι αγωγός ηλεκτρικού ρεύματος, με αποτέλεσμα να προκύπτουν συνεχώς ηλεκτροχημικές διεργασίες, οι οποίες είναι ένας από τους κύριους παράγοντες που προκαλούν και επιταχύνουν τη διάβρωση.

Τα καθαρά μέταλλα στις περισσότερες περιπτώσεις σχεδόν δεν υπόκεινται σε διάβρωση. Ακόμη και ένα μέταλλο όπως ο σίδηρος, σε εντελώς καθαρή μορφή, σχεδόν δεν σκουριάζει. Αλλά τα συνηθισμένα τεχνικά μέταλλα περιέχουν πάντα διάφορες ακαθαρσίες, γεγονός που δημιουργεί ευνοϊκές συνθήκες για διάβρωση.

Οι απώλειες που προκαλούνται από τη διάβρωση μετάλλων είναι τεράστιες. Έχει υπολογιστεί, για παράδειγμα, ότι λόγω της διάβρωσης, μια ποσότητα χάλυβα καταστρέφεται ετησίως που ισούται με περίπου το ένα τέταρτο της συνολικής παγκόσμιας παραγωγής ετησίως. Ως εκ τούτου, δίνεται μεγάλη προσοχή στη μελέτη των διαδικασιών διάβρωσης και στην εύρεση των καλύτερων μέσων για την αποτροπή της.

Οι μέθοδοι για την καταπολέμηση της διάβρωσης είναι εξαιρετικά διαφορετικές. Το πιο απλό από αυτά είναι η προστασία της μεταλλικής επιφάνειας από την άμεση επαφή με το περιβάλλον καλύπτοντάς την με λαδομπογιά, βερνίκι, σμάλτο ή, τέλος, με ένα λεπτό στρώμα άλλου μετάλλου. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον από θεωρητικής άποψης είναι η επίστρωση ενός μετάλλου με ένα άλλο.

Αυτά περιλαμβάνουν: επίστρωση καθόδου, όταν το προστατευτικό μέταλλο βρίσκεται στη σειρά τάσης στα δεξιά του προστατευτικού (ένα τυπικό παράδειγμα είναι ο επικασσιτερωμένος, δηλαδή ο επικασσιτερωμένος χάλυβας). ανοδική επίστρωση, για παράδειγμα, επίστρωση χάλυβα με ψευδάργυρο.

Για προστασία από τη διάβρωση, συνιστάται η κάλυψη της μεταλλικής επιφάνειας με ένα στρώμα από ένα πιο ενεργό μέταλλο παρά με ένα στρώμα ενός λιγότερο ενεργού. Ωστόσο, άλλες εκτιμήσεις συχνά επιβάλλουν τη χρήση επιστρώσεων από λιγότερο ενεργά μέταλλα.

Στην πράξη, τις περισσότερες φορές είναι απαραίτητο να ληφθούν μέτρα για την προστασία του χάλυβα ως μέταλλο που είναι ιδιαίτερα ευαίσθητο στη διάβρωση. Εκτός από τον ψευδάργυρο, το κάδμιο, το οποίο δρα παρόμοια με τον ψευδάργυρο, χρησιμοποιείται μερικές φορές μεταξύ πιο ενεργών μετάλλων για το σκοπό αυτό. Από τα λιγότερο ενεργά μέταλλα, ο κασσίτερος, ο χαλκός και το νικέλιο χρησιμοποιούνται συχνότερα για την επικάλυψη του χάλυβα.

Τα επινικελωμένα προϊόντα χάλυβα έχουν όμορφη εμφάνιση, γεγονός που εξηγεί την ευρεία χρήση της επινικελίωσης. Όταν το στρώμα νικελίου είναι κατεστραμμένο, η διάβρωση είναι λιγότερο έντονη από ό, τι όταν το στρώμα χαλκού (ή κασσίτερου) έχει καταστραφεί, καθώς η διαφορά δυναμικού για το ζεύγος νικελίου-σιδήρου είναι πολύ μικρότερη από ό,τι για το ζεύγος χαλκού-σιδήρου.

Μεταξύ άλλων μεθόδων καταπολέμησης της διάβρωσης, υπάρχει επίσης η μέθοδος προστασίας, η οποία συνίσταται στο να φέρει το προστατευμένο μεταλλικό αντικείμενο σε επαφή με μια μεγάλη επιφάνεια ενός πιο ενεργού μετάλλου. Έτσι, σε ατμολέβητες εισάγονται φύλλα ψευδαργύρου, τα οποία έρχονται σε επαφή με τα τοιχώματα του λέβητα και σχηματίζουν ένα γαλβανικό ζεύγος με αυτά.

Η έννοια των κραμάτων.

Χαρακτηριστικό γνώρισμα των μετάλλων είναι η ικανότητά τους να σχηματίζουν κράματα μεταξύ τους ή με αμέταλλα. Για να σχηματιστεί ένα κράμα, ένα μείγμα μετάλλων συνήθως τήκεται και στη συνέχεια ψύχεται με διαφορετικούς ρυθμούς, οι οποίοι καθορίζονται από τη φύση των συστατικών και τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούν με τη θερμοκρασία. Μερικές φορές τα κράματα παράγονται με πυροσυσσωμάτωση λεπτών μεταλλικών σκονών χωρίς να καταφεύγουν σε τήξη (μεταλλουργία σκόνης). Άρα τα κράματα είναι προϊόντα της χημικής αλληλεπίδρασης των μετάλλων.

Η κρυσταλλική δομή των κραμάτων είναι από πολλές απόψεις παρόμοια με τα καθαρά μέταλλα, τα οποία, αλληλεπιδρώντας μεταξύ τους κατά την τήξη και την επακόλουθη κρυστάλλωση, σχηματίζουν: α) χημικές ενώσεις που ονομάζονται διαμεταλλικές ενώσεις. β) στερεά διαλύματα. γ) ένα μηχανικό μείγμα κρυστάλλων συστατικών.

Αυτός ή εκείνος ο τύπος αλληλεπίδρασης καθορίζεται από την αναλογία της ενέργειας αλληλεπίδρασης ανόμοιων και ομοιογενών σωματιδίων του συστήματος, δηλαδή την αναλογία των ενεργειών αλληλεπίδρασης των ατόμων σε καθαρά μέταλλα και κράματα.

Η σύγχρονη τεχνολογία χρησιμοποιεί έναν τεράστιο αριθμό κραμάτων και στη συντριπτική πλειονότητα των περιπτώσεων αποτελούνται όχι από δύο, αλλά από τρία, τέσσερα ή περισσότερα μέταλλα. Είναι ενδιαφέρον ότι οι ιδιότητες των κραμάτων συχνά διαφέρουν έντονα από τις ιδιότητες των επιμέρους μετάλλων που τα σχηματίζουν. Έτσι, ένα κράμα που περιέχει 50% βισμούθιο, 25% μόλυβδο, 12,5% κασσίτερο και 12,5% κάδμιο λιώνει μόνο στους 60,5 βαθμούς Κελσίου, ενώ τα συστατικά του κράματος έχουν σημεία τήξης 271, 327, 232 και 321 βαθμούς Κελσίου. Η σκληρότητα του μπρούτζου κασσίτερου (90% χαλκός και 10% κασσίτερος) είναι τριπλάσια από αυτή του καθαρού χαλκού και ο συντελεστής γραμμικής διαστολής των κραμάτων σιδήρου-νικελίου είναι 10 φορές μικρότερος από αυτόν των καθαρών συστατικών.

Ωστόσο, ορισμένες ακαθαρσίες επιδεινώνουν την ποιότητα των μετάλλων και των κραμάτων. Είναι γνωστό, για παράδειγμα, ότι ο χυτοσίδηρος (κράμα σιδήρου και άνθρακα) δεν έχει την αντοχή και τη σκληρότητα που είναι χαρακτηριστικά του χάλυβα. Εκτός από τον άνθρακα, οι ιδιότητες του χάλυβα επηρεάζονται από την προσθήκη θείου και φωσφόρου, που αυξάνουν την ευθραυστότητά του.

Μεταξύ των ιδιοτήτων των κραμάτων, οι πιο σημαντικές για πρακτική χρήση είναι η αντοχή στη θερμότητα, η αντοχή στη διάβρωση, η μηχανική αντοχή κ.λπ. Για την αεροπορία, τα ελαφρά κράματα με βάση το μαγνήσιο, το τιτάνιο ή το αλουμίνιο έχουν μεγάλη σημασία, για τη βιομηχανία μεταλλουργίας - ειδικά κράματα που περιέχουν βολφράμιο , κοβάλτιο και νικέλιο. Στην ηλεκτρονική τεχνολογία χρησιμοποιούνται κράματα, το κύριο συστατικό των οποίων είναι ο χαλκός. Οι υπερισχυροί μαγνήτες ελήφθησαν χρησιμοποιώντας τα προϊόντα της αλληλεπίδρασης κοβαλτίου, σαμαρίου και άλλων στοιχείων σπάνιων γαιών και τα κράματα που υπεραγώγουν σε χαμηλές θερμοκρασίες βασίστηκαν σε διαμεταλλικές ενώσεις που σχηματίζονται από το νιόβιο με τον κασσίτερο κ.λπ.

Μέθοδοι λήψης μετάλλων.

Η συντριπτική πλειοψηφία των μετάλλων βρίσκεται στη φύση με τη μορφή ενώσεων με άλλα στοιχεία.

Μόνο λίγα μέταλλα βρίσκονται σε ελεύθερη κατάσταση και στη συνέχεια ονομάζονται αυτοφυή. Ο χρυσός και η πλατίνα βρίσκονται σχεδόν αποκλειστικά σε φυσική μορφή, το ασήμι και ο χαλκός - εν μέρει σε φυσική μορφή. Μερικές φορές εντοπίζονται επίσης εγγενής υδράργυρος, κασσίτερος και κάποια άλλα μέταλλα.

Ο χρυσός και η πλατίνα εξάγονται είτε με μηχανικό διαχωρισμό τους από το πέτρωμα στο οποίο περιέχονται, για παράδειγμα με πλύσιμο με νερό, είτε με εξαγωγή τους από το βράχο χρησιμοποιώντας διάφορα αντιδραστήρια, ακολουθούμενη από απομόνωση του μετάλλου από το διάλυμα. Όλα τα άλλα μέταλλα εξάγονται με χημική επεξεργασία των φυσικών τους ενώσεων.

Ορυκτά και πετρώματα που περιέχουν μεταλλικές ενώσεις και είναι κατάλληλα για βιομηχανική παραγωγή αυτών των μετάλλων ονομάζονται μεταλλεύματα. Τα κύρια μεταλλεύματα είναι οξείδια μετάλλων, σουλφίδια και ανθρακικά άλατα.

Η πιο σημαντική μέθοδος για τη λήψη μετάλλων από μεταλλεύματα βασίζεται στην αναγωγή των οξειδίων τους με άνθρακα.

Εάν, για παράδειγμα, αναμίξετε κόκκινο μετάλλευμα χαλκού (cuprite) Cu 2 O με άνθρακα και το υποβάλετε σε υψηλή θερμοκρασία, τότε ο άνθρακας, ο αναγωγικός χαλκός, θα μετατραπεί σε οξείδιο του άνθρακα (II) και ο χαλκός θα απελευθερωθεί σε λιωμένο κατάσταση:

Cu 2 O + C = 2 Cu + CO

Με τον ίδιο τρόπο τήκεται ο χυτοσίδηρος από σιδηρομεταλλεύματα, ο κασσίτερος λαμβάνεται από τον λίθο κασσίτερου SnO 2 και πραγματοποιείται η αναγωγή άλλων μετάλλων από οξείδια.

Κατά την επεξεργασία θειούχων μεταλλευμάτων, οι θειούχες ενώσεις μετατρέπονται πρώτα σε ενώσεις οξυγόνου με ψήσιμο σε ειδικούς κλιβάνους και στη συνέχεια τα οξείδια που προκύπτουν μειώνονται με άνθρακα. Για παράδειγμα:

2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2

ZnO + C = Zn + CO

Σε περιπτώσεις όπου το μετάλλευμα είναι άλας ανθρακικού οξέος, μπορεί να αναχθεί απευθείας με άνθρακα, όπως τα οξείδια, αφού όταν θερμανθεί, τα ανθρακικά άλατα αποσυντίθενται σε οξείδιο μετάλλου και διοξείδιο του άνθρακα. Για παράδειγμα:

ZnCO 3 = ZnO + CO 2

Συνήθως τα μεταλλεύματα, εκτός από τη χημική ένωση του μετάλλου αυτού, περιέχουν και πολλές ακαθαρσίες σε μορφή άμμου, αργίλου, ασβεστόλιθου, που λιώνουν πολύ δύσκολα. Για να διευκολυνθεί η τήξη του μετάλλου, διάφορες ουσίες αναμιγνύονται με το μετάλλευμα, σχηματίζοντας εύτηκτες ενώσεις με ακαθαρσίες - σκωρίες. Τέτοιες ουσίες ονομάζονται ροές. Εάν η ακαθαρσία αποτελείται από ασβεστόλιθο, τότε χρησιμοποιείται άμμος ως ροή, η οποία σχηματίζει πυριτικό ασβέστιο με ασβεστόλιθο. Αντίθετα, στην περίπτωση μεγάλης ποσότητας άμμου, ο ασβεστόλιθος χρησιμεύει ως ροή.

Σε πολλά μεταλλεύματα, η ποσότητα των ακαθαρσιών (άχρηστα πετρώματα) είναι τόσο μεγάλη που η άμεση τήξη μετάλλων από αυτά τα μεταλλεύματα είναι οικονομικά ασύμφορη. Τέτοια μεταλλεύματα "εμπλουτίζονται" προκαταρκτικά, δηλαδή αφαιρούνται μερικές από τις ακαθαρσίες από αυτά. Η μέθοδος επίπλευσης του εμπλουτισμού μεταλλεύματος (flotation), που βασίζεται στη διαφορετική διαβρεξιμότητα του καθαρού μεταλλεύματος και των απορριμμάτων πετρωμάτων, είναι ιδιαίτερα διαδεδομένη.

Η τεχνική της μεθόδου επίπλευσης είναι πολύ απλή και βασικά συνοψίζεται στα εξής. Το μετάλλευμα, που αποτελείται, για παράδειγμα, από θειούχο μέταλλο και πυριτικά απόβλητα πετρώματα, αλέθεται λεπτά και γεμίζεται με νερό σε μεγάλες δεξαμενές. Στο νερό προστίθεται κάποια οργανική ουσία χαμηλής πολικότητας, η οποία προωθεί το σχηματισμό σταθερού αφρού κατά την ανάδευση του νερού και μια μικρή ποσότητα ειδικού αντιδραστηρίου, του λεγόμενου «συλλέκτη», το οποίο απορροφάται καλά από την επιφάνεια του το επιπλέον ορυκτό και το καθιστά ανίκανο να διαβρέχεται από το νερό. Μετά από αυτό, ένα ισχυρό ρεύμα αέρα περνά μέσα από το μείγμα από κάτω, αναμιγνύοντας το μετάλλευμα με νερό και πρόσθετες ουσίες και οι φυσαλίδες αέρα περιβάλλονται από λεπτές μεμβράνες λαδιού και σχηματίζουν αφρό. Κατά τη διαδικασία ανάμειξης, τα σωματίδια του επιπλεόμενου ορυκτού καλύπτονται με ένα στρώμα προσροφημένων μορίων συλλέκτη, προσκολλώνται στις φυσαλίδες του εμφυσημένου αέρα, ανεβαίνουν προς τα πάνω μαζί τους και παραμένουν στον αφρό. σωματίδια άχρηστου βράχου, βρεγμένα από νερό, κατακάθονται στον πυθμένα. Ο αφρός συλλέγεται και συμπιέζεται, δίνοντας μετάλλευμα με σημαντικά υψηλότερη περιεκτικότητα σε μέταλλα.

Για την αποκατάσταση ορισμένων μετάλλων από τα οξείδια τους, χρησιμοποιείται υδρογόνο, πυρίτιο, αλουμίνιο, μαγνήσιο και άλλα στοιχεία αντί του άνθρακα.

Η διαδικασία αναγωγής ενός μετάλλου από το οξείδιο του με χρήση άλλου μετάλλου ονομάζεται μεταλλοθερμία. Εάν, συγκεκριμένα, χρησιμοποιείται αλουμίνιο ως αναγωγικός παράγοντας, η διαδικασία ονομάζεται αλουμινοθερμία.

Η ηλεκτρόλυση είναι επίσης μια πολύ σημαντική μέθοδος για τη λήψη μετάλλων. Μερικά από τα πιο ενεργά μέταλλα λαμβάνονται αποκλειστικά με ηλεκτρόλυση, αφού όλα τα άλλα μέσα δεν είναι αρκετά ενεργητικά για να μειώσουν τα ιόντα τους.

ΑΜΕΤΑΛΛΑ

Η θέση των μη μεταλλικών στοιχείων στον περιοδικό πίνακα των χημικών στοιχείων. Όντας στη φύση. Γενικές χημικές και φυσικές ιδιότητες.

Υπάρχουν σχετικά λίγα μη μεταλλικά στοιχεία σε σύγκριση με τα μεταλλικά στοιχεία. Η τοποθέτησή τους στον περιοδικό πίνακα των χημικών στοιχείων Δ.Ι. Ο Mendeleev αντικατοπτρίζεται στον πίνακα Νο. 1.

Τοποθέτηση μη μεταλλικών στοιχείων στον περιοδικό πίνακα κατά ομάδες

VIII (ευγενή αέρια)

Πίνακας Νο. 1.

Όπως φαίνεται από τον Πίνακα Νο. 1, τα μη μεταλλικά στοιχεία βρίσκονται κυρίως στο πάνω δεξιό μέρος του περιοδικού πίνακα. Δεδομένου ότι σε περιόδους από αριστερά προς τα δεξιά τα πυρηνικά φορτία των ατόμων των στοιχείων αυξάνονται και οι ατομικές ακτίνες μειώνονται, και σε ομάδες από πάνω προς τα κάτω οι ατομικές ακτίνες επίσης αυξάνονται, είναι σαφές γιατί τα μη μεταλλικά άτομα προσελκύουν εξωτερικά ηλεκτρόνια πιο έντονα από τα άτομα μετάλλου. Από αυτή την άποψη, τα μη μέταλλα έχουν κυρίαρχες οξειδωτικές ιδιότητες. Ιδιαίτερα ισχυρές οξειδωτικές ιδιότητες, π.χ. Η ικανότητα σύνδεσης ηλεκτρονίων παρουσιάζεται από αμέταλλα που βρίσκονται στη 2η και 3η περίοδο των ομάδων VI-VII. Ο πιο ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας είναι το φθόριο. Σύμφωνα με τις αριθμητικές τιμές των σχετικών ηλεκτραρνητικοτήτων, οι οξειδωτικές ικανότητες των μη μετάλλων αυξάνονται με την ακόλουθη σειρά:

Si, B, H, P, C, S, I, N, Cl, O, F.

Κατά συνέπεια, το φθόριο αλληλεπιδρά πιο ενεργά με το υδρογόνο και τα μέταλλα:

H3 + F2  2HF

Το οξυγόνο αντιδρά λιγότερο έντονα:

2H3 +O2  2H3 O

Το φθόριο είναι το πιο τυπικό αμέταλλο, το οποίο δεν έχει αναγωγικές ιδιότητες, δηλ. την ικανότητα δωρεάς ηλεκτρονίων σε χημικές αντιδράσεις.

Το οξυγόνο, αν κρίνουμε από τις ενώσεις του με το φθόριο, μπορεί επίσης να εμφανίσει θετική κατάσταση οξείδωσης, δηλ. να είσαι αναστηλωτής.

Όλα τα άλλα αμέταλλα παρουσιάζουν αναγωγικές ιδιότητες. Επιπλέον, αυτές οι ιδιότητες αυξάνονται σταδιακά από το οξυγόνο στο πυρίτιο: O, Cl, N, I, S, C, P, H, B, Si. Για παράδειγμα, το χλώριο δεν συνδυάζεται άμεσα με το οξυγόνο, αλλά έμμεσα είναι δυνατό να ληφθούν τα οξείδια του (Cl2O, ClO2, Cl2O2), στα οποία το χλώριο εμφανίζει θετική κατάσταση οξείδωσης. Σε υψηλές θερμοκρασίες, το άζωτο συνδυάζεται άμεσα με το οξυγόνο και, ως εκ τούτου, παρουσιάζει αναγωγικές ιδιότητες. Το θείο αντιδρά ακόμα πιο εύκολα με το οξυγόνο: παρουσιάζει επίσης οξειδωτικές ιδιότητες.

Ας προχωρήσουμε στην εξέταση της δομής των μη μεταλλικών μορίων. Τα αμέταλλα σχηματίζουν τόσο μονοατομικά όσο και διατομικά μόρια.

Τα μονοατομικά αμέταλλα περιλαμβάνουν αδρανή αέρια που πρακτικά δεν αντιδρούν ακόμη και με τις πιο δραστικές ουσίες. Τα ευγενή αέρια βρίσκονται στην Ομάδα VIII του Περιοδικού Πίνακα και οι χημικοί τύποι των αντίστοιχων απλών ουσιών είναι οι εξής: He, Ne, Ar, Kr, Xe και Rn.

Ορισμένα αμέταλλα σχηματίζουν διατομικά μόρια. Αυτά είναι τα H3, F2, Cl2, Br2, I2 (στοιχεία της ομάδας VII του Περιοδικού Πίνακα), καθώς και το οξυγόνο O2 και το άζωτο N2. Το αέριο όζον (Ο3) αποτελείται από τριατομικά μόρια.

Για μη μεταλλικές ουσίες που βρίσκονται σε στερεή κατάσταση, είναι αρκετά δύσκολο να δημιουργηθεί ένας χημικός τύπος. Τα άτομα άνθρακα στον γραφίτη συνδέονται μεταξύ τους με διαφορετικούς τρόπους. Είναι δύσκολο να απομονωθεί ένα μόνο μόριο στις δεδομένες δομές. Κατά τη σύνταξη χημικών τύπων για τέτοιες ουσίες, όπως στην περίπτωση των μετάλλων, εισάγεται η υπόθεση ότι τέτοιες ουσίες αποτελούνται μόνο από άτομα. Οι χημικοί τύποι, σε αυτή την περίπτωση, γράφονται χωρίς δείκτες - C, Si, S κ.λπ.

Απλές ουσίες όπως το όζον και το οξυγόνο, που έχουν την ίδια ποιοτική σύνθεση (και οι δύο αποτελούνται από το ίδιο στοιχείο - οξυγόνο), αλλά διαφέρουν στον αριθμό των ατόμων στο μόριο, έχουν διαφορετικές ιδιότητες. Έτσι, το οξυγόνο δεν έχει οσμή, ενώ το όζον έχει μια πικάντικη οσμή που μυρίζουμε κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας. Οι ιδιότητες των σκληρών αμετάλλων, του γραφίτη και του διαμαντιού, που έχουν επίσης την ίδια ποιοτική σύνθεση αλλά διαφορετικές δομές, διαφέρουν έντονα (ο γραφίτης είναι εύθραυστος, το διαμάντι είναι σκληρό). Έτσι, οι ιδιότητες μιας ουσίας καθορίζονται όχι μόνο από την ποιοτική της σύνθεση, αλλά και από το πόσα άτομα περιέχονται στο μόριο της ουσίας και πώς συνδέονται μεταξύ τους.

Τα αμέταλλα με τη μορφή απλών σωμάτων βρίσκονται σε στερεή ή αέρια κατάσταση (εκτός από το βρώμιο που είναι υγρό). Δεν έχουν τις φυσικές ιδιότητες που είναι εγγενείς στα μέταλλα. Τα στερεά αμέταλλα δεν έχουν τη στιλπνότητα που χαρακτηρίζει τα μέταλλα, είναι συνήθως εύθραυστα και δεν άγουν καλά τον ηλεκτρισμό ή τη θερμότητα (με εξαίρεση τον γραφίτη).

Γενικές χημικές ιδιότητες αμέταλλων.

Τα οξείδια των μη μετάλλων ταξινομούνται ως όξινα οξείδια, τα οποία αντιστοιχούν σε οξέα. Με το υδρογόνο, τα αμέταλλα σχηματίζουν αέριες ενώσεις (για παράδειγμα, HCl, H3S, NH4). Τα υδατικά διαλύματα μερικών από αυτά (για παράδειγμα, υδραλογονίδια) είναι ισχυρά οξέα. Με τα μέταλλα, τα τυπικά αμέταλλα σχηματίζουν ενώσεις με ιοντικούς δεσμούς (για παράδειγμα, NaCl). Τα μη μέταλλα μπορούν, υπό ορισμένες συνθήκες, να αντιδράσουν μεταξύ τους, σχηματίζοντας ενώσεις με ομοιοπολικούς πολικούς (H3O, HCl) και μη πολικούς δεσμούς (CO2).

Με το υδρογόνο, τα μη μέταλλα σχηματίζουν πτητικές ενώσεις, όπως υδροφθόριο HF, υδρόθειο H3S, αμμωνία NH4, μεθάνιο CH5. Όταν διαλύονται στο νερό, οι ενώσεις υδρογόνου των αλογόνων, του θείου, του σεληνίου και του τελλουρίου σχηματίζουν οξέα του ίδιου τύπου με τις ίδιες τις ενώσεις υδρογόνου: HF, HCl, HCl, HBr, HI, H3S, H3Se, H3Te.

Όταν η αμμωνία διαλύεται στο νερό, σχηματίζεται αμμωνιακό νερό, που συνήθως υποδηλώνεται με τον τύπο NH5OH και ονομάζεται υδροξείδιο του αμμωνίου. Συμβολίζεται επίσης με τον τύπο NH4 H3O και ονομάζεται ένυδρη αμμωνία.

Με το οξυγόνο, τα αμέταλλα σχηματίζουν όξινα οξείδια. Σε ορισμένα οξείδια παρουσιάζουν μέγιστη κατάσταση οξείδωσης ίση με τον αριθμό της ομάδας (για παράδειγμα, SO2, N2O5), ενώ σε άλλα είναι χαμηλότερη (για παράδειγμα, SO2, N2O3). Τα οξείδια των οξέων αντιστοιχούν σε οξέα και από τα δύο οξέα οξυγόνου ενός μη μετάλλου, αυτό στο οποίο εμφανίζει υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης είναι ισχυρότερο. Για παράδειγμα, το νιτρικό οξύ HNO3 είναι ισχυρότερο από το νιτρώδες οξύ HNO2 και το θειικό οξύ H3SO4 είναι ισχυρότερο από το θειικό οξύ H3SO3.

Δομή και ιδιότητες απλών ουσιών - αμέταλλων.

Τα πιο τυπικά αμέταλλα έχουν μοριακή δομή, ενώ τα λιγότερο τυπικά έχουν μη μοριακή δομή. Αυτό εξηγεί τη διαφορά στις ιδιότητες τους. Αυτό αντικατοπτρίζεται ξεκάθαρα στο διάγραμμα Νο. 2.

Απλές ουσίες

Με μη μοριακή δομή

Με μοριακή δομή

C, B, Si

φά2 , Ο2 , Cl2 , Br2 , Ν2 ,ΕΓΩ2 ,ΜΙΚΡΟ8

Αυτά τα αμέταλλαατομικά κρυσταλλικά πλέγματα , επομένως έχουν μεγάλη σκληρότητα και πολύ υψηλά σημεία τήξης.

Αυτά τα αμέταλλα έχουν στερεή κατάστασημοριακά κρυσταλλικά πλέγματα . Υπό κανονικές συνθήκες, πρόκειται για αέρια, υγρά ή στερεά με χαμηλά σημεία τήξης.

Πίνακας Νο 2

Το κρυσταλλικό βόριο Β (όπως το κρυσταλλικό πυρίτιο) έχει πολύ υψηλό σημείο τήξης (2075°C) και υψηλή σκληρότητα. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του βορίου αυξάνεται πολύ με την αύξηση της θερμοκρασίας, γεγονός που καθιστά δυνατή την ευρεία χρήση του στην τεχνολογία ημιαγωγών. Η προσθήκη βορίου σε χάλυβα και κράματα αλουμινίου, χαλκού, νικελίου κ.λπ. βελτιώνει τις μηχανικές τους ιδιότητες.

Τα βορίδια (ενώσεις βορίου με ορισμένα μέταλλα, για παράδειγμα τιτάνιο: TiB, TiB2) είναι απαραίτητα για την κατασκευή εξαρτημάτων κινητήρα αεριωθουμένων και πτερυγίων αεριοστροβίλου.

Όπως φαίνεται από το διάγραμμα Νο. 2, ο άνθρακας C, το πυρίτιο Si, το βόριο Β έχουν παρόμοια δομή και έχουν μερικές κοινές ιδιότητες. Ως απλές ουσίες, βρίσκονται σε δύο μορφές - κρυσταλλικές και άμορφες. Οι κρυσταλλικές μορφές αυτών των στοιχείων είναι πολύ σκληρές, με υψηλά σημεία τήξης. Το κρυσταλλικό πυρίτιο έχει ημιαγώγιμες ιδιότητες.

Όλα αυτά τα στοιχεία σχηματίζουν ενώσεις με μέταλλα - καρβίδια, πυριτικά και βορίδια (CaC2, Al4C3, Fe3C, Mg2Si, TiB, TiB2). Μερικά από αυτά έχουν μεγαλύτερη σκληρότητα, για παράδειγμα Fe3C, TiB. Το καρβίδιο του ασβεστίου χρησιμοποιείται για την παραγωγή ακετυλενίου.

Αν συγκρίνουμε τη διάταξη των ηλεκτρονίων στα τροχιακά στα άτομα του φθορίου, του χλωρίου και άλλων αλογόνων, τότε μπορούμε να κρίνουμε τις διακριτικές τους ιδιότητες. Το άτομο φθορίου δεν έχει ελεύθερα τροχιακά. Επομένως, τα άτομα φθορίου μπορούν να εμφανίσουν μόνο σθένος Ι και κατάσταση οξείδωσης - 1. Στα άτομα άλλων αλογόνων, για παράδειγμα στο άτομο του χλωρίου, υπάρχουν ελεύθερα d-τροχιακά στο ίδιο ενεργειακό επίπεδο. Χάρη σε αυτό, η σύζευξη ηλεκτρονίων μπορεί να συμβεί με τρεις διαφορετικούς τρόπους.

Στην πρώτη περίπτωση, το χλώριο μπορεί να εμφανίσει κατάσταση οξείδωσης +3 και να σχηματίσει χλωρώδες οξύ HClO2, το οποίο αντιστοιχεί σε άλατα - χλωρίτες, για παράδειγμα χλωριώδες κάλιο KClO2.

Στη δεύτερη περίπτωση, το χλώριο μπορεί να σχηματίσει ενώσεις στις οποίες η κατάσταση οξείδωσης του χλωρίου είναι +5. Τέτοιες ενώσεις περιλαμβάνουν το χλωρονικό οξύ HClO3 και τα άλατα - χλωρικά του, για παράδειγμα χλωρικό κάλιο KClO3 (άλας Berthollet).

Στην τρίτη περίπτωση, το χλώριο εμφανίζει κατάσταση οξείδωσης +7, για παράδειγμα στο υπερχλωρικό οξύ HClO4 και στα άλατά του - υπερχλωρικά, για παράδειγμα στο υπερχλωρικό κάλιο KClO4.

Ενώσεις οξυγόνου και υδρογόνου αμετάλλων. Σύντομη περιγραφή των ιδιοτήτων τους.

Με το οξυγόνο, τα αμέταλλα σχηματίζουν όξινα οξείδια. Σε ορισμένα οξείδια παρουσιάζουν μέγιστη κατάσταση οξείδωσης ίση με τον αριθμό της ομάδας (για παράδειγμα, SO2, N2O5), ενώ σε άλλα είναι χαμηλότερη (για παράδειγμα, SO2, N2O3). Τα οξείδια των οξέων αντιστοιχούν σε οξέα και από τα δύο οξέα οξυγόνου ενός μη μετάλλου, αυτό στο οποίο εμφανίζει υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης είναι ισχυρότερο. Για παράδειγμα, το νιτρικό οξύ HNO3 είναι ισχυρότερο από το νιτρώδες οξύ HNO2 και το θειικό οξύ H3SO4 είναι ισχυρότερο από το θειικό οξύ H3SO3.

Χαρακτηριστικά των ενώσεων οξυγόνου των μη μετάλλων:

    Οι ιδιότητες των ανώτερων οξειδίων (δηλαδή των οξειδίων που περιέχουν ένα στοιχείο μιας δεδομένης ομάδας με την υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης) αλλάζουν σταδιακά από βασικές σε όξινες σε περιόδους από αριστερά προς τα δεξιά.

    Σε ομάδες από πάνω προς τα κάτω, οι όξινες ιδιότητες των ανώτερων οξειδίων εξασθενούν σταδιακά. Αυτό μπορεί να κριθεί από τις ιδιότητες των οξέων που αντιστοιχούν σε αυτά τα οξείδια.

    Η αύξηση των όξινων ιδιοτήτων των ανώτερων οξειδίων των αντίστοιχων στοιχείων σε περιόδους από αριστερά προς τα δεξιά εξηγείται από μια σταδιακή αύξηση του θετικού φορτίου των ιόντων αυτών των στοιχείων.

    Στις κύριες υποομάδες του περιοδικού συστήματος των χημικών στοιχείων, οι όξινες ιδιότητες των ανώτερων μη μεταλλικών οξειδίων μειώνονται από πάνω προς τα κάτω.

Γενικοί τύποι ενώσεων υδρογόνου σύμφωνα με ομάδες του περιοδικού συστήματος χημικών στοιχείων δίνονται στον Πίνακα Νο. 3.

Πίνακας Νο. 3.

Με τα μέταλλα, το υδρογόνο σχηματίζει (με ορισμένες εξαιρέσεις) μη πτητικές ενώσεις, οι οποίες είναι στερεά μη μοριακής δομής. Επομένως, τα σημεία τήξης τους είναι σχετικά υψηλά.

Με τα μη μέταλλα, το υδρογόνο σχηματίζει πτητικές ενώσεις μοριακής δομής. Υπό κανονικές συνθήκες, πρόκειται για αέρια ή πτητικά υγρά.

Σε περιόδους από αριστερά προς τα δεξιά, οι όξινες ιδιότητες των πτητικών ενώσεων υδρογόνου των μη μετάλλων σε υδατικά διαλύματα αυξάνονται. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι τα ιόντα οξυγόνου έχουν ελεύθερα ζεύγη ηλεκτρονίων και τα ιόντα υδρογόνου έχουν ένα ελεύθερο τροχιακό, τότε εμφανίζεται μια διαδικασία που μοιάζει με αυτό:

H3O + HF  H4O + F

Το υδροφθόριο σε υδατικό διάλυμα απομακρύνει τα θετικά ιόντα υδρογόνου, δηλ. παρουσιάζει όξινες ιδιότητες. Αυτή η διαδικασία διευκολύνεται επίσης από μια άλλη περίσταση: το ιόν οξυγόνου έχει ένα μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων και το ιόν υδρογόνου έχει ένα ελεύθερο τροχιακό, λόγω του οποίου σχηματίζεται ένας δεσμός δότη-δέκτη.

Όταν η αμμωνία διαλύεται στο νερό, συμβαίνει η αντίθετη διαδικασία. Και επειδή τα ιόντα αζώτου έχουν ένα μόνο ζεύγος ηλεκτρονίων και τα ιόντα υδρογόνου έχουν ένα ελεύθερο τροχιακό, δημιουργείται ένας επιπλέον δεσμός και σχηματίζονται ιόντα αμμωνίου NH5+ και ιόντα υδροξειδίου OH-. Ως αποτέλεσμα, το διάλυμα αποκτά βασικές ιδιότητες. Αυτή η διαδικασία μπορεί να εκφραστεί με τον τύπο:

H3O + NH4  NH5 + OH

Τα μόρια αμμωνίας σε υδατικό διάλυμα προσκολλούν θετικά ιόντα υδρογόνου, δηλ. Η αμμωνία παρουσιάζει βασικές ιδιότητες.

Τώρα ας δούμε γιατί η ένωση υδρογόνου του φθορίου - υδροφθόριο HF - σε ένα υδατικό διάλυμα είναι ένα οξύ, αλλά πιο αδύναμο από το υδροχλωρικό οξύ. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι οι ακτίνες των ιόντων φθορίου είναι πολύ μικρότερες από αυτές των ιόντων χλωρίου. Επομένως, τα ιόντα φθορίου προσελκύουν ιόντα υδρογόνου πολύ πιο έντονα από τα ιόντα χλωρίου. Από αυτή την άποψη, ο βαθμός διάστασης του υδροφθορικού οξέος είναι πολύ μικρότερος από αυτόν του υδροχλωρικού οξέος, δηλ. Το υδροφθορικό οξύ είναι ασθενέστερο από το υδροχλωρικό οξύ.

Από τα παραδείγματα που δίνονται, μπορούν να εξαχθούν τα ακόλουθα γενικά συμπεράσματα: :

    Σε περιόδους από αριστερά προς τα δεξιά, το θετικό φορτίο των ιόντων στοιχείων αυξάνεται. Από αυτή την άποψη, ενισχύονται οι όξινες ιδιότητες των πτητικών ενώσεων υδρογόνου των στοιχείων σε υδατικά διαλύματα.

    Σε ομάδες από πάνω προς τα κάτω, αρνητικά φορτισμένα ανιόντα προσελκύουν θετικά φορτισμένα ιόντα υδρογόνου H+ όλο και λιγότερο. Από αυτή την άποψη, η διαδικασία αποβολής των ιόντων υδρογόνου Η+ διευκολύνεται και οι όξινες ιδιότητες των ενώσεων υδρογόνου αυξάνονται.

    Οι ενώσεις υδρογόνου των μη μετάλλων, που έχουν όξινες ιδιότητες σε υδατικά διαλύματα, αντιδρούν με αλκάλια. Οι ενώσεις υδρογόνου των μη μετάλλων, που έχουν βασικές ιδιότητες σε υδατικά διαλύματα, αντιδρούν με οξέα.

    Η οξειδωτική δράση των ενώσεων υδρογόνου των μη μετάλλων σε ομάδες από πάνω προς τα κάτω αυξάνεται πολύ. Για παράδειγμα, είναι αδύνατο να οξειδωθεί το φθόριο από την ένωση υδρογόνου HF χημικά, αλλά το χλώριο μπορεί να οξειδωθεί από την ένωση υδρογόνου HCl χρησιμοποιώντας διάφορους οξειδωτικούς παράγοντες. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι σε ομάδες από πάνω προς τα κάτω οι ατομικές ακτίνες αυξάνονται απότομα και επομένως η μεταφορά ηλεκτρονίων γίνεται ευκολότερη.

    μέταλλα και αμέταλλα, μερικές φορές ονομάζονται ημιμέταλλα... 85) παραπέμπουν μέταλλα, και προς τα δεξιά - κυρίως προς αμέταλλα. Αυτό το όριο δεν είναι αρκετά σαφές... . ΚΡΥΣΤΑΛΙΚΗ ΔΟΜΗ ΜΕΤΑΛΛΑΓενική ιδιοκτησία μέταλλακαι κράματα -...

  1. μέταλλα (5)

    Περίληψη >> Χημεία

    Αναγωγή των ιόντων τους. Χημικές ιδιότητες μέταλλα I. Αντιδράσεις με αμέταλλα 1) Με οξυγόνο: 2Mg0 + O2 2Mg ... . Ο σίδηρος είναι αρκετά χημικά ενεργός μέταλλο. ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ αμέταλλα. Όταν θερμαίνεται, ο σίδηρος αντιδρά...

Τα αμέταλλα είναι πιο κοινά στη φύση από τα μέταλλα. Η σύνθεση του αέρα περιλαμβάνει: άζωτο, οξυγόνο, αδρανή αέρια. Τα κοιτάσματα αυτοφυούς θείου στην περιοχή των Καρπαθίων είναι από τα μεγαλύτερα στον κόσμο. Το βιομηχανικό κοίτασμα γραφίτη στην Ουκρανία είναι το κοίτασμα Zavalevskoe, οι πρώτες ύλες του οποίου χρησιμοποιούνται από το γραφίτη της Μαριούπολης. Στην περιοχή Zhytomyr, στο Volyn, έχουν ανακαλυφθεί κοιτάσματα πετρωμάτων που μπορεί να περιέχουν διαμάντια, αλλά εμπορικά κοιτάσματα δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί. Τα άτομα μη μεταλλικών στοιχείων σχηματίζουν διάφορες πολύπλοκες ουσίες, μεταξύ των οποίων κυριαρχούν τα οξείδια και τα άλατα.

Εφαρμογή μη μετάλλων

Οξυγόνο:

Διαδικασίες αναπνοής

Καύση,

Μεταβολισμός και ενέργεια

Παραγωγή μετάλλων.

Υδρογόνο:

Παραγωγή αμμωνίας,

Χλωριούχο οξύ,

Μεθανόλη,

Μετατροπή υγρών λιπών σε στερεά,

Συγκόλληση και κοπή πυρίμαχων μετάλλων,

Ανάκτηση μετάλλων από μεταλλεύματα.

Θείο:

Παρασκευή θειικού οξέος,

Κατασκευή καουτσούκ από καουτσούκ,

Παραγωγή σπίρτων,

μαύρη σκόνη,

Παραγωγή φαρμάκων.

Συστατικό υλικών απορρόφησης νετρονίων πυρηνικών αντιδραστήρων,

Προστασία των επιφανειών προϊόντων χάλυβα από τη διάβρωση,

Στην τεχνολογία ημιαγωγών,

Κατασκευή μετατροπέων θερμικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια.

Αζωτο:

αεριώδης:

Για την παραγωγή αμμωνίας,

Για να δημιουργήσετε ένα αδρανές περιβάλλον κατά τη συγκόλληση μετάλλων,

Σε εγκαταστάσεις κενού,

Ηλεκτρικοί λαμπτήρες,

υγρό :

Ως ψυκτικό σε συστήματα ψύξης,

Φάρμακο.

Φώσφορος:

άσπρο

Για την παραγωγή κόκκινου φωσφόρου,

το κόκκινο

Για την παραγωγή σπίρτων.

Πυρίτιο:

Στην ηλεκτρονική και την ηλεκτρολογική μηχανική για την κατασκευή:

τρανζίστορ,

Φωτοκύτταρα,

Για την κατασκευή κραμάτων.

Χλώριο:

Παραγωγή χλωριούχου οξέος,

Οργανικοί διαλύτες,

Φάρμακα,

Μονομερή για την παραγωγή πλαστικών,

λευκαντικά,

Ως απολυμαντικό.

Ανθρακας:

διαμάντι:

Κατασκευή εργαλείων διάτρησης και κοπής,

λειαντικό υλικό,

Κοσμήματα,

γραφίτης:

Παραγωγή χυτηρίου, μεταλλουργίας, ραδιομηχανικής,

Κατασκευή μπαταριών,

Στη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου για εργασίες γεώτρησης,

Παραγωγή αντιδιαβρωτικών επιστρώσεων,

Στόκοι που μειώνουν την τριβή,

Προσρόφηση.

Η προσρόφηση είναι η ικανότητα ορισμένων ουσιών (ιδίως του άνθρακα) να συγκρατούν σωματίδια άλλων ουσιών (αερίου ή διαλυμένης ουσίας) στην επιφάνειά τους.

Σχετικά με την ικανότητα προσρόφησης άνθρακαΗ χρήση του στην ιατρική για ιατρικούς σκοπούς βασίζεται σε δισκία ή κάψουλες ενεργού άνθρακα. Χρησιμοποιούνται εσωτερικά για δηλητηρίαση. Για να αποκατασταθεί η ικανότητα του προσροφητικού να απορροφά και να απομακρύνει την προσροφημένη ουσία, αρκεί η θέρμανση. Χρησιμοποιείται ικανότητα προσρόφησης άνθρακα Νικολάι Ντμίτριεβιτς Ζελίνσκιεφευρέθηκε από τον ίδιο το 1915 μάσκα αερίου άνθρακα– ατομικός προστατευτικός εξοπλισμός για το αναπνευστικό σύστημα, το πρόσωπο και τα μάτια ενός ατόμου από την έκθεση σε επιβλαβείς ουσίες. Το 1916 καθιερώθηκε η βιομηχανική παραγωγή μασκών αερίου, η οποία έσωσε τις ζωές εκατοντάδων χιλιάδων στρατιωτών κατά τη διάρκεια του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέμου. Μια βελτιωμένη μάσκα αερίων χρησιμοποιείται ακόμα και σήμερα.

ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ

Δημοφιλή ΑΡΘΡΑ

2023 "kingad.ru" - υπερηχογραφική εξέταση ανθρώπινων οργάνων