Загальні властивості металів - Лекция

ЗАГАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ Елементи-метали в періодичній системі До металів відносять елементи, на зовнішньому енергетичному рівні яких розташовано переважно від 1 до 3 електронів; їх атоми мають низькі потенціали іонізації; прості речовини мають цілий ряд загальний властивостей: фізичних (щільна кристалічна структура, характерний металічний блиск, висока тепло - та електропровідність, здатність куватися, витягуватися в дріт, утворювати сплави) та хімічних (проявляють тільки відновні властивості); гідроксиди цих елементів виявляють основні властивості, тільки окремі з них - амфотерні, а при ступені окиснення елементу ≥4 - кислотні. У відповідності з особливостями електронної будови і розташуванням в періодичній системі до металів відносять наступні s-, p-, d- і f-елементи: s-метали: всі елементи головних підгруп І та ІІ груп (окрім Н та Не): це найсильніші відновники серед металів, відповідно їх гідроксиди є типовими основами; p-метали: елементи головних підгруп III-V груп, що розташовані лівіше від діагоналі B - At: їх металічні властивості виражені значно слабше, так що окремі метали, що примикають до цієї діагоналі є типовими напівпровідниками; утворюють амфотерні гідроксиди, а гідроксиди в вищих ступенях окиснення є кислотами; d-метали: всі елементи побічних підгруп І-VIІІ груп (1 чи 2 валентних електрони розташовані на зовнішньому енергетичному рівні, інші - на d-підрівні передостаннього): типові метали; в сполуках можуть проявляти різні ступені окиснення (максимально можливий дорівнює № групи); гідроксиди в залежності від ступеня окиснення металу можуть проявляти як основні та амфотерні, так і кислотні властивості; елементи проявляють виняткову здатність до комплексоутворення; f-метали: елементи ІІІ групи, у яких добудовується 4f-чи5f-підрівень. Групові назви металів (по розташуванню в групах періодичної системи): лужні метали - метали І групи головної підгрупи, лужноземельні метали - Ca, Sr, Ba; перехідні метали - всі d-метали; сімейство Феруму - Fe, Co, Ni; платиноїди - Os, Ir, Pt; лантаноїди (4f-елементи); актиноїди (5f-елементи). Якщо шматок металу, наприклад, натрію, містить N його атомів, то вони утворюють N нових молекулярних орбіталей (N/2 зв’язуючих і N/2 антизв’язуючих) і відповідно N дуже близьких за енергією енергетичних рівнів (рис. 2 приведена схема розміщення енергетичних зон в металах, ізоляторах та напівпровідниках. а б в Рис. Гексагональна щільноупакована решітка (рис.3,в) характерна для Mg, Co. Реагент Рівняння реакції Продукт Метали, що реагують Кисень 2Mg O2Þ 2MgO 3Fe 2O2Þ Fe3O4 2Na O2Þ Na2O2 Оксид або пероксид Усі, крім золота, срібла та платинових металів Сірка Fe S Þ FeS Сульфід Усі, крім золота і платини Хлор 2Fe 3Cl2Þ 2FeCl3 2Au 3Cl2Þ 2AuCl3 Хлорид Усі Азот 6Na N2Þ 2Na3N Нітрид Лужні, лужноземельні, магній Фосфор 3Ca 2P Þ Ca3P2 Фосфід Майже всі Вуглець Са 2С Þ СаС2 4Al 3C Þ Al4C3 3Fe C Þ Fe3C Карбід Майже всі Кремній 2Ca Si Þ Ca2Si Силіцид Майже всі Водень 2Na H2Þ 2NaH Гідрид Майже всі 2.