Chemické vlastnosti kovov so soľami. Všeobecné chemické vlastnosti kovov. Téma: Chémia kovov

Vlastnosti kovov.

1. Základné vlastnosti kovov.

Vlastnosti kovov sa delia na fyzikálne, chemické, mechanické a technologické.

Fyzikálne vlastnosti zahŕňajú: farbu, špecifickú hmotnosť, tavivosť, elektrickú vodivosť, magnetické vlastnosti, tepelnú vodivosť, rozťažnosť pri zahrievaní.

K chemickej - oxidovateľnosť, rozpustnosť a odolnosť proti korózii.

K mechanickému - pevnosť, tvrdosť, elasticita, viskozita, plasticita.

K technologickým - kaliteľnosť, tekutosť, kujnosť, zvariteľnosť, obrobiteľnosť.

1. Fyzikálne a chemické vlastnosti.

Farba. Kovy sú nepriehľadné, t.j. neprepúšťajú svetlo a v tomto odrazenom svetle má každý kov svoj špeciálny odtieň - farbu.

Z technických kovov je farebná len meď (červená) a jej zliatiny. Farba ostatných kovov sa pohybuje od oceľovosivej po striebristo bielu. Najtenšie filmy oxidov na povrchu kovových výrobkov im dodávajú ďalšie farby.

Špecifická hmotnosť. Hmotnosť jedného kubického centimetra látky vyjadrená v gramoch sa nazýva špecifická hmotnosť.

Podľa špecifickej hmotnosti sa rozlišujú ľahké kovy a ťažké kovy. Z technických kovov je najľahší horčík (merná hmotnosť 1,74), najťažší je volfrám (špecifická hmotnosť 19,3). Špecifická hmotnosť kovov závisí do určitej miery od spôsobu ich výroby a spracovania.

Taviteľnosť. Schopnosť prejsť pri zahrievaní z pevného do kvapalného skupenstva je najdôležitejšou vlastnosťou kovov. Pri zahrievaní prechádzajú všetky kovy z pevného do kvapalného stavu a pri ochladzovaní roztaveného kovu z kvapalného do tuhého stavu. Teplota topenia technických zliatin nemá jeden konkrétny bod topenia, ale rozsah teplôt, niekedy dosť významný.

Elektrická vodivosť. Vodivosť je prenos elektriny voľnými elektrónmi. Elektrická vodivosť kovov je tisíckrát vyššia ako elektrická vodivosť nekovových telies. So stúpajúcou teplotou elektrická vodivosť kovov klesá a pri znižovaní teploty sa zvyšuje. Pri približovaní sa k absolútnej nule (-273 0 С) sa elektrická vodivosť kovov pohybuje od +232 0 (cín) do 3370 0 (volfrám) na neurčito. Väčšina sa zvyšuje (odpor klesne takmer na nulu).

Elektrická vodivosť zliatin je vždy nižšia ako elektrická vodivosť jednej zo zložiek tvoriacich zliatiny.

Magnetické vlastnosti. Iba tri kovy sú jednoznačne magnetické (feromagnetické): železo, nikel a kobalt, ako aj niektoré z ich zliatin. Pri zahriatí na určité teploty strácajú tieto kovy aj svoje magnetické vlastnosti. Niektoré zliatiny železa nie sú feromagnetické ani pri izbovej teplote. Všetky ostatné kovy sa delia na paramagnetické (priťahované magnetmi) a diamagnetické (magnety odpudzované).

Tepelná vodivosť. Tepelná vodivosť je prenos tepla v telese z teplejšieho miesta na menej vyhrievané miesto bez viditeľného pohybu častíc tohto telesa. Vysoká tepelná vodivosť kovov umožňuje ich rýchle a rovnomerné zahrievanie a ochladzovanie.

Z technických kovov má najvyššiu tepelnú vodivosť meď. Tepelná vodivosť železa je oveľa nižšia a tepelná vodivosť ocele sa mení v závislosti od obsahu zložiek v nej. So stúpajúcou teplotou sa tepelná vodivosť znižuje a pri znižovaní teploty sa zvyšuje.

Tepelná kapacita. Tepelná kapacita je množstvo tepla potrebné na zvýšenie teploty telesa o 10.

Merná tepelná kapacita látky je množstvo tepla v kilogramoch – kalóriách, ktoré treba uviesť na 1 kg látky, aby sa jej teplota zvýšila o 10.

Špecifická tepelná kapacita kovov v porovnaní s inými látkami je malá, čo umožňuje relatívne ľahké ich zahriatie na vysoké teploty.

Rozšírenie pri zahrievaní. Pomer prírastku dĺžky telesa pri jeho zahriatí o 1 0 k jeho pôvodnej dĺžke sa nazýva koeficient lineárnej rozťažnosti. Pre rôzne kovy sa koeficient lineárnej rozťažnosti značne líši. Napríklad volfrám má koeficient lineárnej rozťažnosti 4,0·10-6 a olovo 29,5·10-6.

Odolnosť proti korózii. Korózia je deštrukcia kovu v dôsledku jeho chemickej alebo elektrochemickej interakcie s vonkajším prostredím. Príkladom korózie je hrdzavenie železa.

Vysoká odolnosť proti korózii (odolnosť voči korózii) je dôležitou prirodzenou vlastnosťou niektorých kovov: platiny, zlata a striebra, preto sa nazývajú ušľachtilé. Nikel a iné neželezné kovy tiež dobre odolávajú korózii. Železné kovy korodujú silnejšie a rýchlejšie ako neželezné kovy.

2. Mechanické vlastnosti.

Pevnosť. Sila kovu je jeho schopnosť odolávať pôsobeniu vonkajších síl bez toho, aby sa zrútil.

Tvrdosť. Tvrdosť je schopnosť telesa odolávať prenikaniu iného, ​​pevnejšieho telesa do neho.

Elasticita. Elasticita kovu je jeho vlastnosťou obnoviť svoj tvar po ukončení pôsobenia vonkajších síl, ktoré spôsobili zmenu tvaru (deformáciu).

Viskozita. Húževnatosť je schopnosť kovu odolávať rýchlo rastúcim (šokom) vonkajším silám. Viskozita je opačná vlastnosť krehkosti.

Plastové. Plasticita je vlastnosť kovu deformovať sa bez deštrukcie pôsobením vonkajších síl a zachovať si nový tvar po ukončení pôsobenia síl. Plasticita je vlastnosť, ktorá je opakom elasticity.

V tabuľke. 1 sú znázornené vlastnosti technických kovov.

Stôl 1.

Vlastnosti technických kovov.

3. Význam vlastností kovov.

Mechanické vlastnosti. Prvou požiadavkou na akýkoľvek výrobok je dostatočná pevnosť.

Kovy majú v porovnaní s inými materiálmi vyššiu pevnosť, preto sú zaťažované časti strojov, mechanizmov a konštrukcií zvyčajne vyrobené z kovov.

Mnohé výrobky musia mať okrem všeobecnej pevnosti aj špeciálne vlastnosti charakteristické pre prevádzku tohto výrobku. Napríklad rezné nástroje musia mať vysokú tvrdosť. Na výrobu iných rezných nástrojov sa používajú nástrojové ocele a zliatiny.

Na výrobu pružín a pružín sa používajú špeciálne ocele a zliatiny s vysokou elasticitou.

Tvárne kovy sa používajú v prípadoch, keď sú časti počas prevádzky vystavené rázovému zaťaženiu.

Plasticita kovov umožňuje ich spracovanie tlakom (kovanie, valcovanie).

fyzikálne vlastnosti. Pri výrobe lietadiel, áut a kočiarov je hmotnosť dielov často najdôležitejšou charakteristikou, takže hliník a najmä zliatiny horčíka sú tu nenahraditeľné. Špecifická pevnosť (pomer pevnosti v ťahu k špecifickej hmotnosti) pre niektoré zliatiny, ako je hliník, je vyššia ako pre mäkkú oceľ.

Taviteľnosť používa sa na získavanie odliatkov liatím roztaveného kovu do foriem. Nízkotaviteľné kovy (napríklad olovo) sa používajú ako kaliace médium pre oceľ. Niektoré zložité zliatiny majú takú nízku teplotu topenia, že sa topia v horúcej vode. Takéto zliatiny sa používajú na odlievanie tlačových matríc, v zariadeniach, ktoré slúžia na ochranu pred požiarmi.

Kovy s vysokým elektrická vodivosť(meď, hliník) sa používajú v elektrotechnike, na stavbu elektrických vedení a zliatiny s vysokým elektrickým odporom - na žiarovky, elektrické ohrievače.

Magnetické vlastnosti kovy hrajú primárnu úlohu v elektrotechnike (dynamá, motory, transformátory), pre komunikačné zariadenia (telefónne a telegrafné súpravy) a používajú sa v mnohých ďalších typoch strojov a zariadení.

Tepelná vodivosť kovy umožňuje vytvárať ich fyzikálne vlastnosti. Tepelná vodivosť sa využíva aj pri výrobe spájkovania a zvárania kovov.

Niektoré kovové zliatiny majú koeficient lineárnej expanzie, blízko nule; takéto zliatiny sa používajú na výrobu presných prístrojov, rádiových trubíc. Pri konštrukcii dlhých konštrukcií, ako sú mosty, sa musí brať do úvahy rozťažnosť kovov. Malo by sa tiež pamätať na to, že dve časti vyrobené z kovov s rôznymi koeficientmi rozťažnosti a navzájom spojené sa môžu pri zahrievaní ohnúť a dokonca zlomiť.

Chemické vlastnosti. Odolnosť voči korózii je dôležitá najmä pri výrobkoch pracujúcich vo vysoko oxidačnom prostredí (roštové rošty, časti chemických strojov a zariadení). Na dosiahnutie vysokej odolnosti proti korózii sa vyrábajú špeciálne nerezové, kyselinovzdorné a žiaruvzdorné ocele a používajú sa aj ochranné nátery.

Štruktúra atómov kovov určuje nielen charakteristické fyzikálne vlastnosti jednoduchých látok - kovov, ale aj ich všeobecné chemické vlastnosti.

S veľkou rozmanitosťou sú všetky chemické reakcie kovov redoxné a môžu byť iba dvoch typov: zlúčeniny a substitúcie. Kovy sú schopné darovať elektróny počas chemických reakcií, to znamená, že môžu byť redukčnými činidlami a vo vytvorených zlúčeninách vykazujú iba pozitívny oxidačný stav.

Vo všeobecnosti to možno vyjadriť schémou:
Ja 0 - nie → Ja + n,
kde Me - kov - jednoduchá látka a Me 0 + n - kovový chemický prvok v zlúčenine.

Kovy sú schopné darovať svoje valenčné elektróny nekovovým atómom, vodíkovým iónom, iónom iných kovov, a preto budú reagovať s nekovmi – jednoduchými látkami, vodou, kyselinami, soľami. Redukčná schopnosť kovov je však iná. Zloženie reakčných produktov kovov s rôznymi látkami závisí aj od oxidačnej schopnosti látok a podmienok, za ktorých reakcia prebieha.

Pri vysokých teplotách horí väčšina kovov v kyslíku:

2Mg + O2 \u003d 2MgO

Len zlato, striebro, platina a niektoré ďalšie kovy za týchto podmienok neoxidujú.

Mnoho kovov reaguje s halogénmi bez zahrievania. Napríklad hliníkový prášok, keď sa zmieša s brómom, zapáli:

2Al + 3Br2 = 2AlBr3

Pri interakcii kovov s vodou sa niekedy tvoria hydroxidy. Alkalické kovy, ako aj vápnik, stroncium, bárium, za normálnych podmienok veľmi aktívne interagujú s vodou. Všeobecná schéma tejto reakcie vyzerá takto:

Me + HOH -» Me(OH)n + H2

Iné kovy reagujú s vodou pri zahrievaní: horčík, keď vrie, železo vo vodnej pare, keď vrie do červena. V týchto prípadoch sa získajú oxidy kovov.

Ak kov reaguje s kyselinou, potom je súčasťou výslednej soli. Keď kov interaguje s roztokmi kyselín, môže sa oxidovať vodíkovými iónmi prítomnými v tomto roztoku. Skrátená iónová rovnica vo všeobecnom tvare môže byť napísaná takto:

Me + nH+ → Men + + H2

Anióny takýchto kyselín obsahujúcich kyslík, ako sú koncentrované kyseliny sírové a dusičné, majú silnejšie oxidačné vlastnosti ako vodíkové ióny. Preto tie kovy, ktoré nie sú schopné oxidovať vodíkovými iónmi, ako je meď a striebro, reagujú s týmito kyselinami.

Pri interakcii kovov so soľami dochádza k substitučnej reakcii: elektróny z atómov substituujúceho - aktívnejšieho kovu prechádzajú na ióny substituujúceho - menej aktívneho kovu. Potom sieť nahradí kov kovom v soliach. Tieto reakcie nie sú reverzibilné: ak kov A vytlačí kov B zo soľného roztoku, potom kov B nevytlačí kov A zo soľného roztoku.

V zostupnom poradí chemickej aktivity, ktorá sa prejavuje vo vzájomných reakciách vytesňovania kovov z vodných roztokov ich solí, sa kovy nachádzajú v elektrochemickom rade napätí (aktivity) kovov:

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

Kovy nachádzajúce sa naľavo od tohto radu sú aktívnejšie a sú schopné vytlačiť kovy za nimi zo soľných roztokov.

Vodík je zahrnutý v elektrochemickom rade napätí kovov, ako jediný nekov má spoločnú vlastnosť s kovmi – vytvárať kladne nabité ióny. Preto vodík nahrádza niektoré kovy v ich soliach a sám môže byť nahradený mnohými kovmi v kyselinách, napríklad:

Zn + 2 HCl \u003d ZnCl2 + H2 + Q

Kovy stojace v elektrochemickom rade napätí až po vodík ho vytláčajú z roztokov mnohých kyselín (chlorovodíková, sírová atď.) a všetky za ním nasledujú, napríklad nevytláčajú meď.

stránky, s úplným alebo čiastočným kopírovaním materiálu, je potrebný odkaz na zdroj.

Kovy (z lat. metallum - baňa, baňa) - skupina prvkov vo forme jednoduchých látok s charakteristickými kovovými vlastnosťami, ako je vysoká tepelná a elektrická vodivosť, kladný teplotný koeficient odporu, vysoká ťažnosť a kovový lesk.

Zo 118 chemických prvkov objavených v súčasnosti (z ktorých nie všetky sú oficiálne uznané) kovy zahŕňajú:

• 6 prvkov v skupine alkalických kovov,
• 6 v skupine kovov alkalických zemín,
• 38 v skupine prechodných kovov,
• 11 v skupine ľahkých kovov,
• 7 v skupine polokovov,
• 14 v skupine lantanoidy + lantán,
• 14 v skupine aktinoidov (fyzikálne vlastnosti neboli študované pre všetky prvky) + aktinium,
• mimo určitých skupín berýlia a horčíka.

Teda 96 prvkov zo všetkých objavených môže patriť ku kovom.

V astrofyzike môže mať pojem „kov“ ​​iný význam a týka sa všetkých chemických prvkov ťažších ako hélium.

Charakteristické vlastnosti kovov

1. Kovový lesk (charakteristický nielen pre kovy: majú ho aj nekovy jód a uhlík vo forme grafitu)
2. Dobrá elektrická vodivosť
3. Možnosť ľahkého opracovania
4. Vysoká hustota (zvyčajne sú kovy ťažšie ako nekovy)
5. Vysoká teplota topenia (výnimky: ortuť, gálium a alkalické kovy)
6. Veľká tepelná vodivosť
7. V reakciách sú to najčastejšie redukčné činidlá.

Fyzikálne vlastnosti kovov

Všetky kovy (okrem ortuti a podmienečne Francúzska) sú za normálnych podmienok v pevnom stave, ale majú rôznu tvrdosť. Nižšie je uvedená tvrdosť niektorých kovov na Mohsovej stupnici.

Teploty topeniačisté kovy sa pohybujú od -39 °C (ortuť) do 3410 °C (volfrám). Teplota topenia väčšiny kovov (s výnimkou alkálií) je vysoká, no niektoré „normálne“ kovy, ako cín a olovo, sa dajú roztaviť na bežnom elektrickom alebo plynovom sporáku.

Záležiac ​​na hustota kovy sa delia na ľahké (hustota 0,53 ÷ 5 g / cm³) a ťažké (5 ÷ 22,5 g / cm³). Najľahším kovom je lítium (hustota 0,53 g/cm³). V súčasnosti nie je možné pomenovať najťažší kov, pretože hustoty osmia a irídia - dvoch najťažších kovov - sú takmer rovnaké (asi 22,6 g / cm³ - presne dvojnásobok hustoty olova) a je mimoriadne ťažké vypočítať ich presnú hodnotu. hustota: na to potrebujete úplne čisté kovy, pretože akékoľvek nečistoty znižujú ich hustotu.

Väčšina kovov plast, to znamená, že kovový drôt sa dá ohnúť a nezlomí sa. Je to spôsobené premiestnením vrstiev kovových atómov bez prerušenia väzby medzi nimi. Najplastickejšie sú zlato, striebro a meď. Zo zlata je možné vyrobiť fóliu s hrúbkou 0,003 mm, ktorá sa používa na zlátenie výrobkov. Nie všetky kovy sú však plastové. Zinkový alebo cínový drôt pri ohýbaní chrumká; mangán a bizmut sa pri deformácii vôbec neohýbajú, ale okamžite sa lámu. Plasticita závisí aj od čistoty kovu; Veľmi čistý chróm je teda veľmi ťažný, no znečistený aj menšími nečistotami sa stáva krehkým a tvrdším. Niektoré kovy ako zlato, striebro, olovo, hliník, osmium môžu rásť spolu, ale to môže trvať desaťročia.

Všetky kovy sú dobré viesť elektrický prúd; je to spôsobené prítomnosťou mobilných elektrónov pohybujúcich sa v ich kryštálových mriežkach pôsobením elektrického poľa. Striebro, meď a hliník majú najvyššiu elektrickú vodivosť; z tohto dôvodu sa posledné dva kovy najčastejšie používajú ako materiál pre drôty. Sodík má tiež veľmi vysokú elektrickú vodivosť, sú známe pokusy použiť sodíkové vodiče vo forme tenkostenných rúrok z nehrdzavejúcej ocele naplnených sodíkom v experimentálnych zariadeniach. Vďaka nízkej špecifickej hmotnosti sodíka s rovnakým odporom sú sodíkové „drôty“ oveľa ľahšie ako meď a dokonca o niečo ľahšie ako hliník.

Vysoká tepelná vodivosť kovov závisí aj od pohyblivosti voľných elektrónov. Preto je séria tepelnej vodivosti podobná sérii elektrických vodivosti a najlepším vodičom tepla, ako je elektrina, je striebro. Sodík nachádza uplatnenie aj ako dobrý vodič tepla; Všeobecne známe je napríklad použitie sodíka vo ventiloch automobilových motorov na zlepšenie ich chladenia.

Farba väčšina kovov je približne rovnaká - svetlo šedá s modrastým odtieňom. Zlato, meď a cézium sú žlté, červené a svetlo žlté.

Chemické vlastnosti kovov

Na vonkajšej elektronickej úrovni má väčšina kovov malý počet elektrónov (1-3), takže vo väčšine reakcií pôsobia ako redukčné činidlá (to znamená, že „rozdávajú“ svoje elektróny)

Reakcie s jednoduchými látkami

• Všetky kovy reagujú s kyslíkom okrem zlata a platiny. Reakcia so striebrom prebieha pri vysokých teplotách, ale oxid strieborný (II) prakticky nevzniká, pretože je tepelne nestabilný. V závislosti od kovu môžu byť výstupom oxidy, peroxidy, superoxidy:

oxid lítny

peroxid sodný

superoxid draselný

Na získanie oxidu z peroxidu sa peroxid redukuje kovom:

Pri stredne a nízkoaktívnych kovoch dochádza k reakcii pri zahrievaní:

• Iba najaktívnejšie kovy reagujú s dusíkom, iba lítium interaguje pri izbovej teplote a vytvára nitridy:

Pri zahrievaní:

• Všetky kovy reagujú so sírou okrem zlata a platiny:

Železo pri zahrievaní reaguje so sírou za vzniku sulfidu:

• S vodíkom reagujú iba najaktívnejšie kovy, teda kovy skupín IA a IIA, okrem Be. Reakcie sa uskutočňujú pri zahrievaní a tvoria sa hydridy. Pri reakciách kov pôsobí ako redukčné činidlo, oxidačný stav vodíka je -1:

• S uhlíkom reagujú len najaktívnejšie kovy. V tomto prípade vznikajú acetylénidy alebo metanoidy. Acetylidy pri interakcii s vodou poskytujú acetylén, metanoidy - metán.

Prvým materiálom, ktorý sa ľudia naučili využívať pre svoje potreby, je kameň. Avšak neskôr, keď si človek uvedomil vlastnosti kovov, kameň sa posunul ďaleko dozadu. Práve tieto látky a ich zliatiny sa stali najdôležitejším a hlavným materiálom v rukách ľudí. Vyrábali sa z nich domáce potreby, pracovné nástroje, stavali sa priestory. Preto v tomto článku zvážime, čo sú kovy, ktorých všeobecné charakteristiky, vlastnosti a použitie sú tak dôležité dodnes. Vskutku, doslova bezprostredne po dobe kamennej nasledovala celá galaxia kovových: meď, bronz a železo.

Kovy: všeobecná charakteristika

Čo spája všetkých predstaviteľov týchto jednoduchých látok? Samozrejme, ide o štruktúru ich kryštálovej mriežky, typy chemických väzieb a vlastnosti elektrónovej štruktúry atómu. Koniec koncov, odtiaľ charakteristické fyzikálne vlastnosti, ktoré sú základom používania týchto materiálov ľuďmi.

Najprv zvážte kovy ako chemické prvky periodického systému. V ňom sú umiestnené celkom voľne a zaberajú 95 buniek z doteraz známych 115. Existuje niekoľko znakov ich umiestnenia vo všeobecnom systéme:

• Tvoria hlavné podskupiny skupín I a II, ako aj III, počnúc hliníkom.
• Všetky vedľajšie podskupiny pozostávajú iba z kovov.
• Sú umiestnené pod podmienenou uhlopriečkou od bóru po astat.

Na základe takýchto údajov je ľahké vidieť, že v pravej hornej časti systému sa zhromažďujú nekovy a zvyšok priestoru patrí prvkom, ktoré zvažujeme.

Všetky majú niekoľko vlastností elektronickej štruktúry atómu:

Všeobecná charakteristika kovov a nekovov umožňuje identifikovať vzory v ich štruktúre. Takže kryštálová mriežka prvej je kovová, špeciálna. Jeho uzly obsahujú niekoľko typov častíc naraz:

• ióny;
• atómy;
• elektróny.

Vo vnútri sa hromadí bežný oblak, nazývaný elektrónový plyn, ktorý vysvetľuje všetky fyzikálne vlastnosti týchto látok. Typ chemickej väzby v kovoch je s nimi rovnaký.

Fyzikálne vlastnosti

Existuje množstvo parametrov, ktoré spájajú všetky kovy. Ich všeobecné charakteristiky z hľadiska fyzikálnych vlastností sú nasledovné.

Uvedené parametre sú všeobecnou charakteristikou kovov, teda všetkým, čo ich spája do jednej veľkej rodiny. Treba však pochopiť, že z každého pravidla existujú výnimky. Okrem toho existuje príliš veľa prvkov tohto druhu. Preto aj v rámci samotnej rodiny existujú rozdelenia do rôznych skupín, ktorým sa budeme venovať nižšie a pre ktoré uvedieme charakteristické znaky.

Chemické vlastnosti

Z hľadiska vedy chémie sú všetky kovy redukčnými činidlami. A veľmi silný. Čím menej elektrónov vo vonkajšej úrovni a čím väčší je atómový polomer, tým silnejší je kov podľa špecifikovaného parametra.

Výsledkom je, že kovy sú schopné reagovať s:

Toto je len všeobecný prehľad chemických vlastností. Koniec koncov, pre každú skupinu prvkov sú čisto individuálne.

kovy alkalických zemín

Všeobecné vlastnosti kovov alkalických zemín sú nasledovné:

Kovy alkalických zemín sú teda bežnými prvkami rodiny s, vykazujúce vysokú chemickú aktivitu a sú silnými redukčnými činidlami a dôležitými účastníkmi biologických procesov v tele.

alkalických kovov

Všeobecná charakteristika začína ich menom. Dostali ho pre schopnosť rozpúšťať sa vo vode, vytvárať alkálie – žieravé hydroxidy. Reakcie s vodou sú veľmi prudké, niekedy horľavé. Tieto látky sa v prírode nenachádzajú vo voľnej forme, pretože ich chemická aktivita je príliš vysoká. Reagujú so vzduchom, vodnou parou, nekovmi, kyselinami, oxidmi a soľami, teda takmer so všetkým.

Je to spôsobené ich elektronickou štruktúrou. Na vonkajšej úrovni je len jeden elektrón, ktorý ľahko rozdajú. Sú to najsilnejšie redukčné činidlá, a preto ich získanie v čistej forme trvalo pomerne dlho. Prvýkrát to urobil Humphrey Davy už v 18. storočí elektrolýzou hydroxidu sodného. Teraz sa touto metódou ťažia všetci zástupcovia tejto skupiny.

Všeobecnou charakteristikou alkalických kovov je tiež to, že tvoria prvú skupinu hlavnej podskupiny periodického systému. Všetky sú dôležitými prvkami, ktoré tvoria mnohé cenné prírodné zlúčeniny využívané človekom.

Všeobecná charakteristika kovov skupín d a f

Do tejto skupiny prvkov patria všetky prvky, ktorých oxidačný stav sa môže meniť. To znamená, že v závislosti od podmienok môže kov pôsobiť ako oxidačné činidlo aj ako redukčné činidlo. Takéto prvky majú veľkú schopnosť vstupovať do reakcií. Medzi nimi je veľké množstvo amfotérnych látok.

Spoločným názvom všetkých týchto atómov sú prechodné prvky. Dostali ho za to, že svojimi vlastnosťami skutočne stoja akoby v strede medzi typickými kovmi s-rodiny a nekovmi p-rodiny.

Všeobecná charakteristika prechodných kovov znamená označenie ich podobných vlastností. Sú to nasledovné:

• veľký počet elektrónov na vonkajšej úrovni;
• veľký atómový polomer;
• niekoľko stupňov oxidácie (od +3 do +7);
• sú na d- alebo f-podúrovni;
• tvoria 4-6 veľkých období systému.

Ako jednoduché látky sú kovy tejto skupiny veľmi pevné, ťažné a kujné, preto majú veľký priemyselný význam.

Vedľajšie podskupiny periodického systému

Všeobecné charakteristiky kovov sekundárnych podskupín sa úplne zhodujú s charakteristikami prechodných podskupín. A to nie je prekvapujúce, pretože v skutočnosti je to presne to isté. Ide len o to, že vedľajšie podskupiny systému tvoria práve zástupcovia rodín d a f, teda prechodné kovy. Preto môžeme povedať, že tieto pojmy sú synonymá.

Najaktívnejšie a najdôležitejšie z nich sú prvý rad 10 zástupcov od skandia po zinok. Všetky majú veľký priemyselný význam a človek ich často využíva najmä na tavenie.

Zliatiny

Všeobecná charakteristika kovov a zliatin umožňuje pochopiť, kde a ako je možné tieto látky použiť. Takéto zlúčeniny prešli v posledných desaťročiach veľkými premenami, pretože sa objavuje a syntetizuje stále viac nových aditív na zlepšenie ich kvality.

Najznámejšie zliatiny súčasnosti sú:

• mosadz;
• dural;
• liatina;
• oceľ;
• bronz;
• vyhrám;
• nichrom a ďalšie.

Čo je zliatina? Ide o zmes kovov získaných tavením v špeciálnych peciach. Deje sa tak s cieľom získať produkt, ktorý má lepšie vlastnosti ako čisté látky, ktoré ho tvoria.

Porovnanie vlastností kovov a nekovov

Ak hovoríme o všeobecných vlastnostiach, potom sa charakteristiky kovov a nekovov budú líšiť v jednom veľmi významnom bode: pre druhé nemožno rozlíšiť podobné vlastnosti, pretože sa značne líšia vo svojich prejavených vlastnostiach, fyzikálnych aj chemických.

Preto je nemožné vytvoriť takúto charakteristiku pre nekovy. Je možné len samostatne zvážiť zástupcov každej skupiny a opísať ich vlastnosti.

Pod kovmi sa rozumie skupina prvkov, ktorá je prezentovaná vo forme najjednoduchších látok. Majú charakteristické vlastnosti, a to vysokú elektrickú a tepelnú vodivosť, kladný teplotný koeficient odporu, vysokú ťažnosť a kovový lesk.

Všimnite si, že zo 118 chemických prvkov, ktoré boli doteraz objavené, by kovy mali zahŕňať:

• zo skupiny kovov alkalických zemín 6 prvkov;
• medzi alkalickými kovmi 6 prvkov;
• medzi prechodnými kovmi 38;
• v skupine ľahkých kovov 11;
• medzi polokovmi 7 prvkov,
• 14 medzi lantanoidmi a lantánom,
• 14 v skupine aktinoidov a aktinií,
• Mimo definície sú berýlium a horčík.

Na základe toho ku kovom patrí 96 prvkov. Pozrime sa bližšie na to, s čím kovy reagujú. Pretože väčšina kovov má na vonkajšej elektronickej úrovni malý počet elektrónov od 1 do 3, môžu vo väčšine svojich reakcií pôsobiť ako redukčné činidlá (to znamená, že darujú svoje elektróny iným prvkom).

Reakcie s najjednoduchšími prvkami

• Okrem zlata a platiny úplne všetky kovy reagujú s kyslíkom. Všimnite si tiež, že reakcia prebieha so striebrom pri vysokých teplotách, ale oxid strieborný sa pri normálnych teplotách nevytvára. V závislosti od vlastností kovu sa v dôsledku reakcie s kyslíkom vytvárajú oxidy, superoxidy a peroxidy.

Tu sú príklady každej z chemických formácií:

1. oxid lítny - 4Li + O2 \u003d 2Li20;
2. superoxid draselný - K + O2 \u003d KO2;
3. peroxid sodný - 2Na + O2 \u003d Na202.

Aby sa získal oxid z peroxidu, musí sa redukovať rovnakým kovom. Napríklad Na202 + 2Na \u003d 2Na20. S nízkoaktívnymi a strednými kovmi dôjde k podobnej reakcii iba pri zahrievaní, napríklad: 3Fe + 2O2 \u003d Fe304.

• Kovy môžu reagovať s dusíkom iba s aktívnymi kovmi, avšak iba lítium môže interagovať pri izbovej teplote a vytvárať nitridy - 6Li + N 2 \u003d 2Li 3 N, avšak pri zahrievaní nastáva takáto chemická reakcia 2Al + N 2 \u003d 2AlN 3Ca + N2 = Ca3N2.
• Absolútne všetky kovy reagujú so sírou, ako aj s kyslíkom, s výnimkou zlata a platiny. Všimnite si, že železo môže interagovať iba pri zahrievaní so sírou, pričom vytvára sulfid: Fe+S=FeS
• Iba aktívne kovy môžu reagovať s vodíkom. Patria sem kovy skupín IA a IIA, okrem berýlia. Takéto reakcie sa môžu uskutočňovať iba pri zahrievaní za vzniku hydridov.

  Pretože oxidačný stav vodíka sa považuje za? 1, kovy v tomto prípade pôsobia ako redukčné činidlá: 2Na + H2 \u003d 2NaH.

• Najaktívnejšie kovy reagujú aj s uhlíkom. V dôsledku tejto reakcie vznikajú acetylénidy alebo metanoidy.

Zvážte, ktoré kovy reagujú s vodou a čo dávajú v dôsledku tejto reakcie? Acetylény pri interakcii s vodou poskytnú acetylén a metán sa získa ako výsledok reakcie vody s metanoidmi. Tu sú príklady týchto reakcií:

1. Acetylén - 2Na + 2C \u003d Na2C2;
2. Metán - Na2C2 + 2H20 \u003d 2NaOH + C2H2.

Reakcia kyselín s kovmi

Kovy s kyselinami môžu tiež reagovať odlišne. So všetkými kyselinami reagujú len tie kovy, ktoré sú v sérii elektrochemickej aktivity kovov na vodík.

Uveďme príklad substitučnej reakcie, ktorá ukazuje, s čím kovy reagujú. Iným spôsobom sa takáto reakcia nazýva redoxná reakcia: Mg + 2HCl \u003d MgCl2 + H2^.

Niektoré kyseliny môžu tiež interagovať s kovmi, ktoré sú po vodíku: Cu + 2H2S04 \u003d CuSO4 + SO2^ + 2H20.

Všimnite si, že takáto zriedená kyselina môže reagovať s kovom podľa nasledujúcej klasickej schémy: Mg + H2S04 \u003d MgS04 + H2^.