ОБЩИЕ СВОЙСТВА

 

Положение металлов в периодической таблице

 
Если в периодической таблице элементов Д.И.Менделеева провести диагональ от бериллия к астату, то слева внизу по диагонали будут находиться элементы-металлы (к ним же относятся элементы побочных подгрупп), а справа вверху – элементы-неметаллы. Элементы, расположенные вблизи диагонали (Be, Al, Ti, Ge, Nb, Sb и др.), обладают двойственным характером.
К элементам - металлам относятся s - элементы I и II групп, все d- и f - элементы, а также p- элементы главных подгрупп: III (кроме бора), IV (Ge, Sn, Pb), V (Sb,Bi) и VI (Po). Наиболее типичные элементы – металлы расположены в начале периодов (начиная со второго).
 

Общие свойства металлов
Виды кристаллических решеток

 

 

 
Кристаллические решетки металлического типа содержат в узлах положительно заряженные ионы и нейтральные атомы; между ними передвигаются относительно свободные электроны.
 

Общие физические свойства

 
Объясняются особым строением кристаллической решетки - наличием свободных электронов ("электронного газа").

1)     Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В ряду - Au,Ag,Cu,Sn,Pb,Zn,Fe уменьшается.
2)     Блеск, обычно серый цвет и непрозрачность. Это связано со взаимодействием свободных электронов с падающими на металл квантами света.
3)     Электропроводность. Объясняется направленным движением свободных электронов от отрицательного полюса к положительному под влиянием небольшой разности потенциалов. В ряду - Ag,Cu,Al,Fe уменьшается. При нагревании электропроводность уменьшается, т.к. с повышением температуры усиливаются колебания атомов и ионов в узлах кристаллической решетки, что затрудняет направленное движение "электронного газа".
4)     Теплопроводность. Закономерность та же. Обусловлена высокой подвижностью свободных электронов и колебательным движением атомов, благодаря чему происходит быстрое выравнивание температуры по массе металла. Наибольшая теплопроводность - у висмута и ртути.
5)     Твердость. Самый твердый – хром (режет стекло); самые мягкие – щелочные металлы – калий, натрий, рубидий и цезий – режутся ножом.
6)     Плотность. Она тем меньше, чем меньше атомная масса металла и чем больше радиус его атома (самый легкий - литий (r=0,53 г/см³); самый тяжелый – осмий (r=22,6 г/см³).
Металлы, имеющие r < 5 г/см³ считаются "легкими металлами".
7)     Температуры плавления и кипения. Самый легкоплавкий металл – ртуть (т.пл. = -39°C), самый тугоплавкий металл – вольфрам (t°пл. = 3390°C).
Металлы с t°пл. выше 1000°C считаются тугоплавкими, ниже – низкоплавкими.
 

Общие химические свойства металлов

 
Сильные восстановители: Me⁰ – ne® Meⁿ⁺
 
I. Реакции с неметаллами
 

1)     С кислородом:

2Mg⁰ + O₂ ® 2Mg⁺² O

2)     С серой:

Hg⁰ + S ® Hg⁺² S

3)     С галогенами:

Ni + Cl₂  ®  Ni⁺²Cl₂

                                         

4)     С азотом:

3Ca⁰ + N₂  ®  Ca₃⁺²N₂

                                                                

5)     С фосфором:

3Ca⁰ + 2P  ®  Ca₃P₂

                                                     

6)     С водородом (реагируют только щелочные и щелочноземельные металлы):

 

2Li⁰ + H₂ ® 2Li⁺¹H
Ca⁰ + H₂ ® Ca⁺²H₂
 

II. Реакции с кислотами
 

1)     Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений до H восстанавливают кислоты-неокислители до водорода:

 

Mg⁰ + 2HCl ®  Mg⁺²Cl₂ + H₂⁰­
(Mg⁰ + 2H⁺ ® Mg²⁺+ H₂⁰­)
2Al⁰+ 6HCl ® 2AlCl₃ + 3H₂⁰­
(2Al⁰ + 6H⁺ ® 2Al³⁺ + 3H₂⁰­)
6Na⁰ + 2H₃PO₄ ® 2Na₃⁺¹PO₄ + 3H₂­
(6Na⁰ + 6H⁺ ®  6Na⁺ + 3H₂⁰­)
 

Восстановление металлами кислот-окислителей смотри в разделах: "окислительно-восстановительные реакции", "серная кислота", "азотная кислота".
 

III. Взаимодействие с водой
 

1)     Активные (щелочные и щелочноземельные металлы) образуют растворимое основание и водород:

 

2Na⁰ + 2H₂O ® 2Na⁺¹OH + H₂⁰­
(2Na⁰ + 2H₂O ® 2Na¹⁺ + 2OH^1- + H₂⁰­)
Ca⁰ + 2H₂O ® Ca⁺²(OH)₂ + H₂⁰­
(Ca⁰ + 2H₂O ® Ca²⁺ + 2OH^1- + H₂⁰­)
 

2)     Металлы средней активности окисляются водой при нагревании до оксида:

 

Zn⁰ + H₂O  ®  Zn⁺²O + H⁰₂­

 

3)     Неактивные (Au, Ag, Pt) - не реагируют.

 

4)     Вытеснение более активными металлами менее активных металлов из растворов их солей:

 
Cu⁰ + Hg⁺²Cl₂ ® Hg⁰ + Cu⁺²Cl₂
(Cu⁰ + Hg²⁺ ®  Cu²⁺ + Hg⁰)
Fe⁰ + Cu⁺²SO₄ ® Cu⁰ + Fe⁺²SO₄
(Fe⁰ + Cu²⁺ ® Cu⁰ + Fe²⁺)