Μέταλλα υψηλής δραστηριότητας. Ποιο είναι το πιο ενεργό μέταλλο

Σπίτι Αν θυμάστε έστω και λίγο από το μάθημα της φυσικής του σχολείου σας, θα το θυμάστε εύκολα αυτό περισσότεροενεργό μέταλλο

αυτό είναι λίθιο. Αυτό το γεγονός δεν προκαλεί έκπληξη μέχρι να προσπαθήσετε να κατανοήσετε αυτό το ζήτημα με περισσότερες λεπτομέρειες. Είναι αλήθεια ότι είναι δύσκολο να φανταστείς μια κατάσταση στην οποία θα χρειαζόσουν τέτοιες πληροφορίες, αλλά για χάρη του αδρανούς ενδιαφέροντος μπορείς να προσπαθήσεις.

Για παράδειγμα, ποια είναι η δραστηριότητα ενός μετάλλου; Η ικανότητα να αντιδρά γρήγορα και πλήρως με άλλα χημικά στοιχεία; Ισως. Τότε το λίθιο, αν και θα είναι ένα από τα πιο ενεργά μέταλλα, σαφώς δεν είναι πρωταθλητής. Αλλά περισσότερα για αυτό αργότερα.

Αλλά αν κάνετε μια μικρή διευκρίνιση, πείτε όχι "το πιο ενεργό μέταλλο", αλλά "το πιο ηλεκτροχημικά ενεργό μέταλλο", τότε το λίθιο θα πάρει την πρώτη θέση που δικαιούται.

Λίθιο

Μετάφραση από τα ελληνικά, "λίθιο" σημαίνει "πέτρα". Αλλά αυτό δεν προκαλεί έκπληξη, γιατί ο Σουηδός χημικός Arfvedson το ανακάλυψε στην πέτρα, στον ορυκτό πεταλίτη, που, μεταξύ άλλων, περιείχε αυτό το μέταλλο.

Από εκείνη τη στιγμή ξεκίνησε η μελέτη του. Και υπάρχει κάτι για να δουλέψουμε. Για παράδειγμα, η πυκνότητά του είναι αρκετές φορές μικρότερη από αυτή του αλουμινίου. Φυσικά θα πνιγεί στο νερό, αλλά στην κηροζίνη θα κολυμπήσει με σιγουριά.

Υπό κανονικές συνθήκες, το λίθιο είναι ένα μαλακό, ασημί μέταλλο. Στη σειρά Beketov (μια σειρά ηλεκτροχημικής δραστηριότητας), το λίθιο καταλαμβάνει την τιμητική πρώτη θέση, ακόμη και μπροστά από όλα τα άλλα αλκαλικά μέταλλα. Αυτό σημαίνει ότι κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης θα εκτοπίσει άλλα μέταλλα, καταλαμβάνοντας μια κενή θέση στις ενώσεις. Αυτό είναι που καθορίζει όλες τις άλλες ιδιότητές του.

Για παράδειγμα, είναι απολύτως απαραίτητο για τη φυσιολογική λειτουργία του ανθρώπινου σώματος, αν και σε μικρές δόσεις. Μια αυξημένη συγκέντρωση μπορεί να προκαλέσει δηλητηρίαση, μια μειωμένη συγκέντρωση μπορεί να προκαλέσει ψυχική αστάθεια.

Είναι ενδιαφέρον ότι το διάσημο ποτό 7Up περιείχε λίθιο και τοποθετήθηκε ως θεραπεία από το hangover. Ίσως βοήθησε πραγματικά.

καίσιο

Όπως γνωρίζετε, η δραστηριότητα των ουσιών στον περιοδικό πίνακα αυξάνεται από δεξιά προς τα αριστερά και από πάνω προς τα κάτω. Το γεγονός είναι ότι σε ουσίες που βρίσκονται στην πρώτη ομάδα (πρώτη στήλη), ένα μόνο μοναχικό ηλεκτρόνιο περιστρέφεται στο εξωτερικό στρώμα. Είναι εύκολο για ένα άτομο να απαλλαγεί από αυτό, κάτι που συμβαίνει σχεδόν σε κάθε αντίδραση. Εάν υπήρχαν δύο από αυτά, όπως τα στοιχεία από τη δεύτερη ομάδα, τότε θα χρειαζόταν περισσότερος χρόνος, τρεις - ακόμη περισσότερο, κ.ο.κ.

Αλλά ακόμη και στην πρώτη ομάδα, οι ουσίες δεν είναι εξίσου δραστικές. Όσο χαμηλότερη είναι μια ουσία, τόσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος του ατόμου της και τόσο πιο μακριά από τον πυρήνα περιστρέφεται το μεμονωμένο ελεύθερο ηλεκτρόνιο. Αυτό σημαίνει ότι η έλξη του πυρήνα έχει πιο αδύναμη επίδραση σε αυτόν και είναι πιο εύκολο να αποσπαστεί. Το καίσιο πληροί όλες αυτές τις προϋποθέσεις.

Αυτό το μέταλλο ήταν το πρώτο που ανακαλύφθηκε με χρήση φασματοσκοπίου. Οι επιστήμονες μελέτησαν τη σύνθεση μεταλλικό νερόαπό ένα θεραπευτικό ελατήριο και είδε στο φασματοσκόπιο μια φωτεινή μπλε λωρίδα που αντιστοιχεί σε ένα προηγουμένως άγνωστο στοιχείο. Εξαιτίας αυτού, το καίσιο πήρε το όνομά του. Μπορεί να μεταφραστεί στα ρωσικά ως "γαλάζιο του ουρανού".

Από όλα τα καθαρά μέταλλα που μπορούν να εξορυχθούν σε σημαντικές ποσότητες, το καίσιο έχει τη μεγαλύτερη χημική αντιδραστικότητα, καθώς και πολλά άλλα ενδιαφέρουσες ιδιότητες. Για παράδειγμα, μπορεί να λιώσει στα ανθρώπινα χέρια. Αλλά για να γίνει αυτό, πρέπει να τοποθετηθεί σε μια σφραγισμένη γυάλινη κάψουλα γεμάτη με καθαρό αργό, γιατί διαφορετικά απλά θα αναφλεγεί σε επαφή με τον αέρα. Αυτό το μέταλλο έχει βρει την εφαρμογή του σε διάφορους τομείς: από την ιατρική μέχρι την οπτική.

Γαλλία

Και αν δεν σταματήσουμε στο καίσιο και πάμε ακόμα πιο χαμηλά, θα καταλήξουμε στο φράγκιο. Διατηρεί όλες τις ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά του καισίου, αλλά τα φέρνει σε ποιοτικά υψηλότερο επίπεδο. νέο επίπεδο, επειδή έχει ακόμη περισσότερες τροχιές ηλεκτρονίων, πράγμα που σημαίνει ότι το ίδιο μοναχικό ηλεκτρόνιο βρίσκεται ακόμη πιο μακριά από το κέντρο.

Για πολύ καιρόθεωρητικά είχε προβλεφθεί και μάλιστα περιγραφεί, αλλά δεν ήταν δυνατό να το βρούμε ή να το βρούμε, κάτι που επίσης δεν προκαλεί έκπληξη, επειδή στη φύση βρίσκεται σε μικρές ποσότητες (μόνο η αστίνη είναι λιγότερη). Και ακόμη και αν ληφθεί, λόγω της υψηλής ραδιενέργειας και του γρήγορου χρόνου ημιζωής του, παραμένει εξαιρετικά ασταθής.

Είναι ενδιαφέρον ότι το όνειρο των μεσαιωνικών αλχημιστών έγινε πραγματικότητα στη Γαλλία, μόνο αντίστροφα. Ονειρεύονταν να αποκτήσουν χρυσό από άλλες ουσίες, αλλά εδώ χρησιμοποιούν χρυσό, ο οποίος μετά τον βομβαρδισμό με ηλεκτρόνια μετατρέπεται σε φράγκιο. Αλλά ακόμα κι έτσι, μπορεί να ληφθεί σε αμελητέα μικρές ποσότητες, ανεπαρκείς ακόμη και για προσεκτική μελέτη.

Έτσι, είναι το φράγκιο που παραμένει το πιο ενεργό από τα μέταλλα, πολύ πιο μπροστά από όλα τα άλλα. Μόνο το καίσιο μπορεί να το ανταγωνιστεί, και ακόμη και τότε, μόνο λόγω μιας πιο σημαντικής ποσότητας. Ακόμη και το πιο ενεργό αμέταλλο, το φθόριο, είναι σημαντικά κατώτερο από αυτό.

Σε θερμοκρασία δωματίου (20 °C), όλα τα μέταλλα, εκτός από τον υδράργυρο, βρίσκονται σε στερεή κατάσταση και μεταφέρουν καλά τη θερμότητα. Όταν κόβονται, τα μέταλλα λάμπουν και μερικά, όπως ο σίδηρος και το νικέλιο, έχουν μαγνητικές ιδιότητες. Πολλά μέταλλα είναι όλκιμα - μπορούν να γίνουν σύρμα - και σφυρήλατα - μπορούν εύκολα να διαμορφωθούν σε άλλα σχήματα.

Ευγενή μέταλλα

Ευγενή μέταλλα σε φλοιό της γηςβρέθηκε σε καθαρή μορφή, και όχι ως μέρος ενώσεων. Αυτά περιλαμβάνουν χαλκό, ασήμι, χρυσό και πλατίνα. Είναι χημικά παθητικοί και δυσκολεύονται να αλληλεπιδράσουν με άλλους. Ο χαλκός είναι ένα ευγενές μέταλλο. Ο χρυσός είναι ένα από τα πιο αδρανή στοιχεία. Λόγω της αδρανότητάς τους, τα ευγενή μέταλλα δεν υπόκεινται σε διάβρωση, γι' αυτό και κατασκευάζονται από αυτά κοσμήματα και νομίσματα. Ο χρυσός είναι τόσο αδρανής που τα αρχαία χρυσά αντικείμενα εξακολουθούν να λάμπουν έντονα.

Αλκαλιμέταλλα

Η ομάδα 1 του περιοδικού πίνακα αποτελείται από 6 πολύ ενεργά μέταλλα, συμπεριλαμβανομένων. νάτριο και κάλιο. Λιώνουν σε σχετικά χαμηλή θερμοκρασία (το σημείο τήξης του καλίου είναι 64 °C) και είναι τόσο μαλακά που μπορούν να κοπούν με ένα μαχαίρι. Όταν αυτά τα μέταλλα αντιδρούν με το νερό, σχηματίζουν αλκαλικό διάλυμα και γι' αυτό ονομάζονται αλκαλικά. Το κάλιο αντιδρά βίαια με το νερό. Ταυτόχρονα απελευθερώνεται, που καίγεται με λιλά φλόγα.

Μέταλλα αλκαλικών γαιών

Τα έξι μέταλλα που αποτελούν την Ομάδα 2 (συμπεριλαμβανομένου του μαγνησίου και του ασβεστίου) ονομάζονται μέταλλα αλκαλικών γαιών. Αυτά τα μέταλλα βρίσκονται σε πολλά ορυκτά. Έτσι, το ασβέστιο βρίσκεται στον ασβεστίτη, φλέβες του οποίου μπορούν να βρεθούν στον ασβεστόλιθο και την κιμωλία. Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών είναι λιγότερο αντιδραστικά από τα αλκαλικά μέταλλα, είναι πιο σκληρά και λιώνουν σε υψηλότερη θερμοκρασία. Το ασβέστιο βρίσκεται σε κοχύλια, οστά και σφουγγάρια. Το μαγνήσιο είναι μέρος της χλωροφύλλης, της πράσινης χρωστικής ουσίας που είναι απαραίτητη για τη φωτοσύνθεση.

Μέταλλα 3ου και 4ου ομίλου

Τα επτά μέταλλα σε αυτές τις ομάδες βρίσκονται στα δεξιά των μετάλλων μετάπτωσης στον περιοδικό πίνακα. Το αλουμίνιο είναι ένα από τα λιγότερο πυκνά μέταλλα, καθιστώντας το ελαφρύ. Αλλά ο μόλυβδος είναι πολύ πυκνός. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή οθονών που προστατεύουν από τις ακτίνες Χ. Όλα αυτά τα μέταλλα είναι αρκετά μαλακά και λιώνουν σε σχετικά χαμηλή θερμοκρασία. Πολλά από αυτά χρησιμοποιούνται σε κράματα - μείγματα μετάλλων που δημιουργούνται για συγκεκριμένους σκοπούς. Τα ποδήλατα και τα αεροπλάνα είναι κατασκευασμένα από κράματα αλουμινίου.

Μεταβατικά μέταλλα

Τα μέταλλα μεταπτώσεως έχουν τυπικές μεταλλικές ιδιότητες. Είναι δυνατά, σκληρά, γυαλιστερά και λιώνουν σε υψηλές θερμοκρασίες. Είναι λιγότερο ενεργά από τα μέταλλα των αλκαλίων και των αλκαλικών γαιών. Αυτά περιλαμβάνουν σίδηρο, χρυσό, ασήμι, χρώμιο, νικέλιο, χαλκό. Είναι όλα ελατά και χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία - τόσο σε καθαρή μορφή όσο και σε μορφή κραμάτων. Περίπου το 77% του βάρους του αυτοκινήτου αποτελείται από μέταλλα, κυρίως χάλυβα, δηλ. ένα κράμα σιδήρου και άνθρακα (βλ. άρθρο ""). Οι πλήμνες τροχών είναι κατασκευασμένες από επιχρωμιωμένο χάλυβα - για λάμψη και προστασία από τη διάβρωση. Το σώμα του μηχανήματος είναι κατασκευασμένο από φύλλο χάλυβα. Οι ατσάλινοι προφυλακτήρες προστατεύουν το αυτοκίνητο σε περίπτωση σύγκρουσης.

Σειρά δραστηριοτήτων

Η θέση ενός μετάλλου στη σειρά δραστηριότητας δείχνει πόσο εύκολα αντιδρά το μέταλλο. Όσο πιο ενεργό είναι ένα μέταλλο, τόσο πιο εύκολα αφαιρεί οξυγόνο από λιγότερο ενεργά μέταλλα. Τα ενεργά μέταλλα είναι δύσκολο να απομονωθούν από ενώσεις, ενώ τα μέταλλα χαμηλής δράσης βρίσκονται σε καθαρή μορφή. Το κάλιο και το νάτριο αποθηκεύονται στην κηροζίνη, καθώς αντιδρούν αμέσως με το νερό και τον αέρα. Ο χαλκός είναι το λιγότερο ενεργό και φθηνό μέταλλο. Χρησιμοποιείται στην παραγωγή σωλήνων, δεξαμενών για ζεστό νερόκαι ηλεκτρικά καλώδια.

Μέταλλα και φλόγα

Ορισμένα μέταλλα, όταν έρχονται κοντά σε φωτιά, δίνουν στη φλόγα μια συγκεκριμένη απόχρωση. Με το χρώμα της φλόγας, μπορείτε να προσδιορίσετε την παρουσία ενός συγκεκριμένου μετάλλου στη σύνδεση. Για να γίνει αυτό, ένας κόκκος της ουσίας τοποθετείται σε φλόγα στο άκρο ενός σύρματος από αδρανές πλατίνα. Οι ενώσεις νατρίου χρωματίζουν τις φλόγες κίτρινος, ενώσεις χαλκού - σε μπλε-πράσινο, ενώσεις ασβεστίου - σε κόκκινο, και κάλιο - σε λιλά. Τα πυροτεχνήματα περιέχουν διαφορετικά μέταλλα που προσδίδουν διαφορετικές αποχρώσεις στις φλόγες. Το βάριο δίνει πράσινος, το στρόντιο είναι κόκκινο, το νάτριο είναι κίτρινο και ο χαλκός είναι μπλε-πράσινος.

Διάβρωση

Η διάβρωση είναι χημική αντίδραση, που συμβαίνει όταν το μέταλλο έρχεται σε επαφή με αέρα ή νερό. Το μέταλλο αντιδρά με το οξυγόνο του αέρα και σχηματίζεται ένα οξείδιο στην επιφάνειά του. Το μέταλλο χάνει τη λάμψη του και επικαλύπτεται. Τα μέταλλα υψηλής αντίδρασης διαβρώνονται ταχύτερα από τα λιγότερο αντιδραστικά. Οι ιππότες λίπαναν τη θωράκιση από χάλυβα με λάδι ή κερί για να την αποτρέψουν από τη σκουριά (ο χάλυβας περιέχει πολύ σίδηρο). Για προστασία από τη σκουριά, το χαλύβδινο σώμα ενός αυτοκινήτου είναι επικαλυμμένο με πολλά στρώματα βαφής. Ορισμένα μέταλλα (για παράδειγμα, αλουμίνιο) είναι επικαλυμμένα με ένα πυκνό φιλμ οξειδίου που τα προστατεύει. Όταν ο σίδηρος διαβρώνεται, σχηματίζει ένα χαλαρό φιλμ οξειδίου, το οποίο, όταν αντιδρά με το νερό, παράγει σκουριά. Το στρώμα σκουριάς θρυμματίζεται εύκολα και η διαδικασία διάβρωσης εξαπλώνεται βαθύτερα. Για προστασία από τη διάβρωση, τα μεταλλικά κουτιά επικαλύπτονται με ένα στρώμα κασσίτερου, ένα λιγότερο ενεργό μέταλλο. Οι μεγάλες κατασκευές, όπως οι γέφυρες, προστατεύονται από τη διάβρωση με βαφή. Τα κινούμενα μέρη μηχανών, όπως οι αλυσίδες ποδηλάτων, λιπαίνονται με λάδι για την αποφυγή διάβρωσης.

Η μέθοδος προστασίας του χάλυβα από τη διάβρωση με επίστρωση με ένα στρώμα ψευδαργύρου ονομάζεται γαλβανισμός. Ψευδάργυρος πιο δραστήρια παρεμπιπτόντως, οπότε «τραβάει» οξυγόνο από αυτό. Ακόμα κι αν γρατσουνιστεί το στρώμα ψευδαργύρου, το οξυγόνο στον αέρα θα αντιδράσει πιο γρήγορα με τον ψευδάργυρο παρά με το σίδηρο. Για την προστασία των πλοίων από τη διάβρωση, στο κύτος τους προσαρμόζονται μπλοκ ψευδάργυρου ή μαγνησίου, τα οποία διαβρώνονται μόνα τους, αλλά προστατεύουν το πλοίο. Για πρόσθετη προστασία από τη διάβρωση, τα χαλύβδινα φύλλα του αμαξώματος του αυτοκινήτου γαλβανίζονται καθαρά πριν από τη βαφή. ΜΕ μέσαμερικές φορές καλύπτονται με πλαστικό.

Πώς ανακαλύφθηκαν τα μέταλλα

Οι άνθρωποι πιθανότατα έμαθαν πώς να φτιάχνουν μέταλλα τυχαία, όταν τα μέταλλα απελευθερώνονταν από τα ορυκτά θερμαίνοντάς τα σε φούρνους με κάρβουνο. Καθαρό μέταλλο απελευθερώνεται από την ένωση κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης αναγωγής. Σε τέτοιες αντιδράσεις βασίζεται η λειτουργία των υψικαμίνων. Γύρω στο 4000 π.Χ Οι Σουμέριοι (μάθετε περισσότερα στο άρθρο "") κατασκεύασαν χρυσά, ασημένια και χάλκινα κράνη και στιλέτα. Οι πρώτοι άνθρωποι έμαθαν να επεξεργάζονται χαλκό, χρυσό και ασήμι, δηλ. ευγενή μέταλλα επειδή απαντώνται στην καθαρή τους μορφή. Γύρω στο 3500 π.Χ Οι Σουμέριοι έμαθαν να φτιάχνουν μπρούτζο - ένα κράμα χαλκού και κασσίτερου. Το χάλκινο είναι πιο δυνατό ευγενή μέταλλα. Ο σίδηρος ανακαλύφθηκε αργότερα, αφού η εξαγωγή του από τις ενώσεις του απαιτεί πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Η εικόνα στα δεξιά δείχνει ένα χάλκινο τσεκούρι (500 π.Χ.) και μια σουμεριακή χάλκινη κούπα.

Πριν από το 1735, οι άνθρωποι γνώριζαν μόνο λίγα μέταλλα: χαλκό, ασήμι, χρυσό, σίδηρο, υδράργυρο, κασσίτερο, ψευδάργυρο, βισμούθιο, αντιμόνιο και μόλυβδο. Το αλουμίνιο ανακαλύφθηκε το 1825. Σήμερα, οι επιστήμονες έχουν συνθέσει μια σειρά από νέα μέταλλα ακτινοβολώντας πυρηνικός αντιδραστήραςνετρόνια ουρανίου και άλλα στοιχειώδη σωματίδια. Αυτά τα στοιχεία είναι ασταθή και αποσυντίθενται πολύ γρήγορα.

Τα μέταλλα ποικίλλουν πολύ ως προς τη χημική τους δράση. Η χημική δραστηριότητα ενός μετάλλου μπορεί να κριθεί κατά προσέγγιση από τη θέση του μέσα.

Τα πιο ενεργά μέταλλα βρίσκονται στην αρχή αυτής της σειράς (στα αριστερά), τα λιγότερο ενεργά είναι στο τέλος (στα δεξιά).
Αντιδράσεις με απλές ουσίες. Τα μέταλλα αντιδρούν με τα αμέταλλα για να σχηματίσουν δυαδικές ενώσεις. Οι συνθήκες αντίδρασης, και μερικές φορές τα προϊόντα τους, ποικίλλουν πολύ για διαφορετικά μέταλλα.
Για παράδειγμα, τα αλκαλικά μέταλλα αντιδρούν ενεργά με το οξυγόνο (συμπεριλαμβανομένου του αέρα) σε θερμοκρασία δωματίου για να σχηματίσουν οξείδια και υπεροξείδια

4Li + O 2 = 2Li 2 O;
2Na + O 2 = Na 2 O 2

Τα μέταλλα μέσης δραστικότητας αντιδρούν με το οξυγόνο όταν θερμαίνονται. Στην περίπτωση αυτή, σχηματίζονται οξείδια:

2Mg + O 2 = t 2MgO.

Τα μέταλλα χαμηλής δράσης (για παράδειγμα, χρυσός, πλατίνα) δεν αντιδρούν με το οξυγόνο και επομένως πρακτικά δεν αλλάζουν τη λάμψη τους στον αέρα.
Τα περισσότερα μέταλλα, όταν θερμαίνονται με σκόνη θείου, σχηματίζουν τα αντίστοιχα σουλφίδια:

Αντιδράσεις με σύνθετες ουσίες. Οι ενώσεις όλων των κατηγοριών αντιδρούν με μέταλλα - οξείδια (συμπεριλαμβανομένου του νερού), οξέα, βάσεις και άλατα.
Τα ενεργά μέταλλα αντιδρούν βίαια με το νερό σε θερμοκρασία δωματίου:

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

Η επιφάνεια των μετάλλων όπως το μαγνήσιο και το αλουμίνιο προστατεύεται από ένα πυκνό φιλμ του αντίστοιχου οξειδίου. Αυτό αποτρέπει την εκδήλωση της αντίδρασης με το νερό. Ωστόσο, εάν αυτό το φιλμ αφαιρεθεί ή διαταραχθεί η ακεραιότητά του, τότε και αυτά τα μέταλλα αντιδρούν ενεργά. Για παράδειγμα, το μαγνήσιο σε σκόνη αντιδρά με ζεστό νερό:

Mg + 2H 2 O = 100 °C Mg(OH) 2 + H2.

Σε υψηλές θερμοκρασίες αντιδρούν και λιγότερο ενεργά μέταλλα με το νερό: Zn, Fe, Mil κ.λπ. Σε αυτή την περίπτωση σχηματίζονται τα αντίστοιχα οξείδια. Για παράδειγμα, όταν περνάμε υδρατμούς πάνω από ζεστά ρινίσματα σιδήρου, εμφανίζεται η ακόλουθη αντίδραση:

3Fe + 4H 2 O = t Fe 3 O 4 + 4H 2.

Τα μέταλλα της σειράς δραστηριότητας έως το υδρογόνο αντιδρούν με οξέα (εκτός από HNO 3) για να σχηματίσουν άλατα και υδρογόνο. Τα ενεργά μέταλλα (K, Na, Ca, Mg) αντιδρούν με όξινα διαλύματα πολύ βίαια (με υψηλή ταχύτητα):

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

Τα μέταλλα χαμηλής δράσης είναι συχνά πρακτικά αδιάλυτα στα οξέα. Αυτό οφείλεται στο σχηματισμό ενός φιλμ αδιάλυτου αλατιού στην επιφάνειά τους. Για παράδειγμα, ο μόλυβδος, ο οποίος βρίσκεται στη σειρά δραστηριότητας πριν από το υδρογόνο, είναι πρακτικά αδιάλυτος σε αραιά θειικά και υδροχλωρικά οξέα λόγω του σχηματισμού ενός φιλμ αδιάλυτων αλάτων (PbSO 4 και PbCl 2) στην επιφάνειά του.

Εάν από ολόκληρη τη σειρά των τυπικών δυναμικών ηλεκτροδίων επιλέξουμε μόνο εκείνες τις διεργασίες ηλεκτροδίων που αντιστοιχούν στη γενική εξίσωση

τότε παίρνουμε μια σειρά από μεταλλικές τάσεις. Εκτός από τα μέταλλα, αυτή η σειρά θα περιλαμβάνει πάντα υδρογόνο, το οποίο σας επιτρέπει να δείτε ποια μέταλλα είναι ικανά να εκτοπίσουν το υδρογόνο από υδατικά διαλύματα οξέων.

Πίνακας 19. Σειρά μεταλλικών τάσεων

Ένας αριθμός τάσεων για τα πιο σημαντικά μέταλλα δίνεται στον πίνακα. 19. Η θέση ενός συγκεκριμένου μετάλλου στη σειρά τάσεων χαρακτηρίζει την ικανότητά του να υφίσταται αλληλεπιδράσεις οξειδοαναγωγής σε υδατικά διαλύματα υπό τυπικές συνθήκες. Τα μεταλλικά ιόντα είναι οξειδωτικοί παράγοντες και τα μέταλλα στη μορφή τους απλές ουσίες- αναγωγικούς παράγοντες. Επιπλέον, όσο περισσότερο βρίσκεται ένα μέταλλο στη σειρά τάσης, τόσο ισχυρότερο είναι ο οξειδωτικός παράγοντας σε ένα υδατικό διάλυμα τα ιόντα του και αντίστροφα, όσο πιο κοντά είναι το μέταλλο στην αρχή της σειράς, τόσο ισχυρότερες είναι οι αναγωγικές ιδιότητες ενός απλού ουσία - το μέταλλο.

Δυνατότητα διεργασίας ηλεκτροδίων

σε ουδέτερο περιβάλλον ισούται με B (βλ. σελίδα 273). Τα ενεργά μέταλλα στην αρχή της σειράς, με δυναμικό σημαντικά πιο αρνητικό από -0,41 V, εκτοπίζουν το υδρογόνο από το νερό. Το μαγνήσιο εκτοπίζει το υδρογόνο μόνο από το ζεστό νερό. Τα μέταλλα που βρίσκονται μεταξύ μαγνησίου και καδμίου γενικά δεν εκτοπίζουν το υδρογόνο από το νερό. Στην επιφάνεια αυτών των μετάλλων σχηματίζονται μεμβράνες οξειδίου, οι οποίες έχουν προστατευτική δράση.

Τα μέταλλα που βρίσκονται μεταξύ μαγνησίου και υδρογόνου εκτοπίζουν το υδρογόνο από τα όξινα διαλύματα. Ταυτόχρονα, σχηματίζονται επίσης προστατευτικές μεμβράνες στην επιφάνεια ορισμένων μετάλλων, αναστέλλοντας την αντίδραση. Έτσι, το φιλμ οξειδίου στο αλουμίνιο καθιστά αυτό το μέταλλο σταθερό όχι μόνο στο νερό, αλλά και σε διαλύματα ορισμένων οξέων. Ο μόλυβδος δεν διαλύεται στο θειικό οξύ στη συγκέντρωση του κάτω, καθώς το άλας που σχηματίζεται όταν αντιδρά ο μόλυβδος με το θειικό οξύ είναι αδιάλυτο και δημιουργεί ένα προστατευτικό φιλμ στην επιφάνεια του μετάλλου. Το φαινόμενο της βαθιάς αναστολής της οξείδωσης του μετάλλου, λόγω της παρουσίας προστατευτικών μεμβρανών οξειδίου ή αλατιού στην επιφάνειά του, ονομάζεται παθητικότητα και η κατάσταση του μετάλλου σε αυτή την περίπτωση ονομάζεται παθητική κατάσταση.

Τα μέταλλα είναι ικανά να μετατοπίζουν το ένα το άλλο από τα διαλύματα αλάτων. Η κατεύθυνση της αντίδρασης καθορίζεται από τη σχετική θέση τους στη σειρά των τάσεων. Όταν εξετάζουμε συγκεκριμένες περιπτώσεις τέτοιων αντιδράσεων, θα πρέπει να θυμόμαστε ότι τα ενεργά μέταλλα εκτοπίζουν το υδρογόνο όχι μόνο από το νερό, αλλά και από οποιοδήποτε υδατικό διάλυμα. Επομένως, η αμοιβαία μετατόπιση των μετάλλων από τα διαλύματα των αλάτων τους συμβαίνει πρακτικά μόνο στην περίπτωση μετάλλων που βρίσκονται στη σειρά μετά το μαγνήσιο.

Ο Beketov ήταν ο πρώτος που μελέτησε λεπτομερώς τη μετατόπιση των μετάλλων από τις ενώσεις τους από άλλα μέταλλα. Ως αποτέλεσμα της δουλειάς του, τακτοποίησε τα μέταλλα ανάλογα με τη χημική τους δραστηριότητα σε μια σειρά μετατόπισης, η οποία είναι το πρωτότυπο μιας σειράς μεταλλικών τάσεων.

Η σχετική θέση ορισμένων μετάλλων στη σειρά τάσεων και στον περιοδικό πίνακα με την πρώτη ματιά δεν ανταποκρίνεται μεταξύ τους. Για παράδειγμα, σύμφωνα με τη θέση στον περιοδικό πίνακα, η χημική δραστηριότητα του καλίου πρέπει να είναι μεγαλύτερη από το νάτριο και το νάτριο - μεγαλύτερη από το λίθιο. Στη σειρά των τάσεων, το λίθιο είναι το πιο ενεργό και το κάλιο καταλαμβάνει μια μεσαία θέση μεταξύ λιθίου και νατρίου. Ο ψευδάργυρος και ο χαλκός, σύμφωνα με τη θέση τους στον περιοδικό πίνακα, θα πρέπει να έχουν περίπου ίση χημική δραστηριότητα, αλλά στη σειρά τάσης, ο ψευδάργυρος βρίσκεται πολύ νωρίτερα από τον χαλκό. Ο λόγος για αυτό το είδος ασυνέπειας είναι ο εξής.

Κατά τη σύγκριση των μετάλλων που καταλαμβάνουν τη μία ή την άλλη θέση στον περιοδικό πίνακα, η ενέργεια ιονισμού των ελεύθερων ατόμων λαμβάνεται ως μέτρο της χημικής τους δραστηριότητας - αναγωγικής ικανότητας. Πράγματι, όταν κινείται, για παράδειγμα, από πάνω προς τα κάτω κατά μήκος της κύριας υποομάδας της ομάδας Ι του περιοδικού συστήματος, η ενέργεια ιονισμού των ατόμων μειώνεται, η οποία σχετίζεται με αύξηση των ακτίνων τους (δηλ. με μεγαλύτερη απόσταση των εξωτερικών ηλεκτρονίων από τον πυρήνα) και με αυξανόμενο έλεγχο του θετικού φορτίου του πυρήνα από ενδιάμεσα ηλεκτρονικά στρώματα (βλ. § 31). Επομένως, τα άτομα καλίου παρουσιάζουν μεγαλύτερη χημική δραστηριότητα - έχουν ισχυρότερες αναγωγικές ιδιότητες - από τα άτομα νατρίου και τα άτομα νατρίου παρουσιάζουν μεγαλύτερη δραστηριότητα από τα άτομα λιθίου.

Όταν συγκρίνουμε μέταλλα σε μια σειρά τάσεων, το έργο της μετατροπής ενός μετάλλου σε στερεή κατάσταση σε ενυδατωμένα ιόντα σε ένα υδατικό διάλυμα λαμβάνεται ως μέτρο της χημικής δραστηριότητας. Αυτό το έργο μπορεί να αναπαρασταθεί ως το άθροισμα τριών όρων: η ενέργεια ψεκασμού - ο μετασχηματισμός ενός κρυστάλλου μετάλλου σε μεμονωμένα άτομα, η ενέργεια ιονισμού των ελεύθερων ατόμων μετάλλου και η ενέργεια ενυδάτωσης των ιόντων που προκύπτουν. Η ενέργεια ψεκασμού χαρακτηρίζει την αντοχή του κρυσταλλικού πλέγματος ενός δεδομένου μετάλλου. Η ενέργεια ιονισμού των ατόμων - η απομάκρυνση των ηλεκτρονίων σθένους από αυτά - καθορίζεται άμεσα από τη θέση του μετάλλου στον περιοδικό πίνακα. Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την ενυδάτωση εξαρτάται από την ηλεκτρονική δομή του ιόντος, το φορτίο και την ακτίνα του.

Τα ιόντα λιθίου και καλίου, που έχουν το ίδιο φορτίο αλλά διαφορετικές ακτίνες, θα δημιουργήσουν άνισα ηλεκτρικά πεδία γύρω τους. Το πεδίο που δημιουργείται κοντά σε μικρά ιόντα λιθίου θα είναι ισχυρότερο από το πεδίο κοντά σε μεγάλα ιόντα καλίου. Είναι σαφές από αυτό ότι τα ιόντα λιθίου θα ενυδατωθούν με την απελευθέρωση περισσότερης ενέργειας από τα ιόντα καλίου.

Έτσι, κατά τη διάρκεια του εξεταζόμενου μετασχηματισμού, η ενέργεια δαπανάται για ψεκασμό και ιονισμό και απελευθερώνεται ενέργεια κατά την ενυδάτωση. Όσο μικρότερη είναι η συνολική κατανάλωση ενέργειας, τόσο πιο εύκολη θα είναι η όλη διαδικασία και όσο πιο κοντά στην αρχή της σειράς τάσεων θα βρίσκεται το δεδομένο μέταλλο. Αλλά από τους τρεις όρους του γενικού ενεργειακού ισοζυγίου, μόνο ένας - η ενέργεια ιονισμού - καθορίζεται άμεσα από τη θέση του μετάλλου στον περιοδικό πίνακα. Συνεπώς, δεν υπάρχει λόγος να αναμένεται ότι η σχετική θέση ορισμένων μετάλλων στη σειρά τάσεων θα αντιστοιχεί πάντα στη θέση τους στον περιοδικό πίνακα. Έτσι, για το λίθιο, η συνολική κατανάλωση ενέργειας αποδεικνύεται μικρότερη από ό,τι για το κάλιο, σύμφωνα με την οποία το λίθιο προηγείται του καλίου στη σειρά τάσης.

Για τον χαλκό και τον ψευδάργυρο, η ενεργειακή δαπάνη για τον ιονισμό των ελεύθερων ατόμων και το ενεργειακό κέρδος κατά την ενυδάτωση των ιόντων είναι κοντά. Αλλά ο μεταλλικός χαλκός σχηματίζει ένα ισχυρότερο κρυσταλλικό πλέγμα από τον ψευδάργυρο, όπως φαίνεται από μια σύγκριση των θερμοκρασιών τήξης αυτών των μετάλλων: ο ψευδάργυρος λιώνει στο , και ο χαλκός μόνο στο . Επομένως, η ενέργεια που δαπανάται για τον ψεκασμό αυτών των μετάλλων είναι σημαντικά διαφορετική, με αποτέλεσμα το συνολικό ενεργειακό κόστος για ολόκληρη τη διαδικασία στην περίπτωση του χαλκού να είναι πολύ μεγαλύτερο από ό,τι στην περίπτωση του ψευδαργύρου, γεγονός που εξηγεί τη σχετική θέση αυτών των μετάλλων. μέταλλα στη σειρά τάσεων.

Κατά τη μετάβαση από το νερό σε μη υδατικούς διαλύτες, οι σχετικές θέσεις των μετάλλων στη σειρά τάσης μπορεί να αλλάξουν. Ο λόγος για αυτό είναι ότι η ενέργεια διαλυτοποίησης διαφορετικών μεταλλικών ιόντων αλλάζει διαφορετικά όταν μετακινούνται από τον ένα διαλύτη στον άλλο.

Συγκεκριμένα, το ιόν χαλκού επιδιαλυτώνεται αρκετά έντονα σε ορισμένους οργανικούς διαλύτες. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι σε τέτοιους διαλύτες ο χαλκός βρίσκεται στη σειρά τάσης πριν από το υδρογόνο και τον εκτοπίζει από όξινα διαλύματα.

Έτσι, σε αντίθεση με το περιοδικό σύστημα στοιχείων, μια σειρά μεταλλικών τάσεων δεν είναι αντανάκλαση ενός γενικού σχεδίου, βάσει του οποίου είναι δυνατόν να δοθούν ευέλικτα χαρακτηριστικά χημικές ιδιότητεςμέταλλα Μια σειρά από τάσεις χαρακτηρίζει μόνο την ικανότητα οξειδοαναγωγής του Ηλεκτροχημικού συστήματος «ιόν μετάλλου - μετάλλου» υπό αυστηρά καθορισμένες συνθήκες: οι τιμές που δίνονται σε αυτό αναφέρονται σε υδατικό διάλυμα, θερμοκρασία και μονάδα συγκέντρωσης (δραστικότητας) μεταλλικών ιόντων.

Στην ενότητα για την ερώτηση Ενεργά μέταλλα, τι είναι αυτά τα μέταλλα; δίνεται από τον συγγραφέα Ολέσια Ολεσκίναη καλύτερη απάντηση είναι Αυτά που εγκαταλείπουν τα ηλεκτρόνια πιο εύκολα.
Η δραστηριότητα των μετάλλων στο περιοδικό σύστημα αυξάνεται από πάνω προς τα κάτω και από δεξιά προς τα αριστερά, επομένως το πιο ενεργό είναι το φράγκιο, στο τελευταίο στρώμα του οποίου υπάρχει 1 ηλεκτρόνιο που βρίσκεται αρκετά μακριά από τον πυρήνα.
Ενεργά - αλκαλιμέταλλα (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)
Είναι κατώτερα από τις αλκαλικές γαίες (Ca, Sr, BA, Ra)
Stirlitz
Τεχνητή νοημοσύνη
(116389)
Δεν ταξινομούνται ως αλκαλικές γαίες.

Απάντηση από Ναταλία Κοσένκο[γκουρού]
Αυτοί που αντιδρούν εύκολα))

Απάντηση από Δάσκαλος.[γκουρού]
Ταχέως οξειδώνεται στον αέρα, το νάτριο, το κάλιο, το λίθιο.

Απάντηση από ΚΣΥ[γκουρού]
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

Απάντηση από Durchlaucht Furst[γκουρού]
Αλκαλιμέταλλα - στοιχεία της κύριας υποομάδας της ομάδας Ι Περιοδικός πίνακας χημικά στοιχεία D. I. Mendeleev: λίθιο Li, νάτριο Na, κάλιο K, ρουβίδιο Rb, καίσιο Cs και φράγκιο Fr. Αυτά τα μέταλλα ονομάζονται αλκαλικά μέταλλα επειδή οι περισσότερες από τις ενώσεις τους είναι διαλυτές στο νερό. Στα σλαβικά, «έκπλυση» σημαίνει «διαλύω», που καθόρισε το όνομα αυτής της ομάδας μετάλλων. Όταν τα μέταλλα αλκαλίων διαλύονται στο νερό, σχηματίζονται διαλυτά υδροξείδια που ονομάζονται αλκάλια.
Λόγω της υψηλής χημικής δραστηριότητας των αλκαλικών μετάλλων σε σχέση με το νερό, το οξυγόνο και το άζωτο, αποθηκεύονται κάτω από ένα στρώμα κηροζίνης. Για να πραγματοποιηθεί μια αντίδραση με ένα μέταλλο αλκαλίου, ένα κομμάτι του απαιτούμενου μεγέθους κόβεται προσεκτικά με ένα νυστέρι κάτω από ένα στρώμα κηροζίνης, η επιφάνεια του μετάλλου καθαρίζεται σχολαστικά σε ατμόσφαιρα αργού από τα προϊόντα της αλληλεπίδρασής του με τον αέρα. και μόνο τότε το δείγμα τοποθετείται στο δοχείο αντίδρασης.

Ανώνυμος μεταλλικός λογαριασμός στη Wikipedia
Ανώνυμος μεταλλικός λογαριασμός

Κοινός σκίουρος στη Wikipedia
Δείτε το άρθρο της Wikipedia για Κοινός σκίουρος

Αλκαλικά μέταλλα στη Wikipedia
Δείτε το άρθρο της Wikipedia για Αλκαλικά μέταλλα