Главная страница
Навигация по странице:

  • Cвойства p–металлов IIIА–группы.

  • "царской водке"

  • Свойства р–элементов VА – группы, имеющие металлический характер.

  • 5.2 Химические свойства d–металлов

  • Переходные элементы второго и третьего рядов

  • физические. физические и химические свойства металлов. Учебное пособие 3 Предисловие


    Скачать 0.49 Mb.
    НазваниеУчебное пособие 3 Предисловие
    Анкорфизические
    Дата23.12.2021
    Размер0.49 Mb.
    Формат файлаpdf
    Имя файлафизические и химические свойства металлов.pdf
    ТипУчебное пособие
    #315152
    страница3 из 11
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

    Свойства элементов IIА–группы. В эту группу периодической сис- темы входят следующие элементы: Be –бериллий, Mg – магний и щелоч-
    ноземельные металлы: Ca –кальций, Sr –стронций, Ba – барий и Ra – ра- дий.
    На валентном уровне элементов IIА–группы – два электрона (общая электронная конфигурация ns
    2
    ), характерная степень окисления +2, элек- троотрицательность у бериллия достаточно высока (1,47), что обусловли- вает амфотерное поведение бериллия и типично металлическое у осталь- ных элементов.
    Все металлы в свободном виде менее реакционноспособны по срав- нению с щелочными металлами, химическая активность увеличивается с ростом порядкового номера. Например, бериллий и магний устойчивы по

    24
    отношению к воде, тогда как остальные щелочноземельные металлы реа- гируют с ней
    Me + 2H
    2
    O = Me(OH)
    2
    + H
    2
    ,
    где Ме – Ca, Ra или Ва.
    Наблюдается увеличение восстановительных свойств от бериллия к радию. Все металлы обладают большим сродством к неметаллам; с кисло- родом они образуют оксиды
    2Me + O
    2
    = 2MeO,
    с водородом – гидриды MeH
    2
    , с азотом –нитриды Me
    3
    N
    2
    , с галогенами –
    галогениды MeГ
    2
    , а с серой – сульфиды MeS.
    Оксиды и гидроксиды проявляют основные (кроме бериллия)
    свойства, растворимость в воде Sr(OH)
    2
    и Ba(OH)
    2
    велика, и их относят к щелочам. Растворимые в воде соли щелочноземельных металлов гидролизу по катиону не подвергаются. Катионы этих металлов окрашивают пламя газовой горелки в различные цвета:
    Ca
    2+
    – темно–оранжевый,
    Sr
    2+
    – темно–красный,
    Ba
    2+
    – светло–зеленый.
    Поэтому их хлориды и нитраты используют в пиротехнических со- ставах для фейерверков.
    Оксид и гидроксид бериллия – типично амфотерные соединения:
    а) BeO + 2HCl = BeCl
    2
    + H
    2
    О,
    BeO + 2NaOH = Na
    2
    BeO
    2
    + H
    2
    O;
    б) Be(OH)
    2
    + H
    2
    SO
    4
    = BeSO
    4
    + 2H
    2
    O,
    Be(OH)
    2
    + 2NaOH = Na
    2
    [Be(OH)
    4
    ].
    Химические свойства бериллия сильно напоминают свойства алюми- ния. Бериллий переводится в раствор и кислотами, и щелочами:
    Be + 2H
    +
    = Be
    2+
    + H
    2
    ,
    Be + 2OH

    + 2H
    2
    O = [Be(OH)
    4
    ]
    2–
    + H
    2
    Cвойства p–металлов IIIА–группы. К этой группе металлов отно- сятся следующие элементы: Al – алюминий, Ga – галлий, In – индий и Tl –
    таллий. Эти металлы имеют одинаковую электронную конфигурацию внешнего уровня атомов ns
    2
    np
    1
    , поэтому наиболее характерной для них яв- ляется степень окисления +3.
    Сверху вниз по группе возрастает металлический характер элемен- тов. Al, Ga, In – амфотерные элементы, Tl – металл, для которого наиболее характерной является степень окисления +1, его оксид и гидроксид носят основной характер.
    Оксид алюминия Al
    2
    O
    3
    – типичный амфотерный оксид (минерал –
    корунд, техническое название – глинозем), который образует два типа со-

    25
    лей. При взаимодействии с кислотами, например с хлороводородной ки- слотой, оксид алюминия образует хлориды
    Al
    2
    O
    3
    + 6HCl = 2AlCl
    3
    + 3H
    2
    O.
    При сплавлении с гидроксидом натрия образуется NaAlO
    2
    (метаалюминат натрия)
    Al
    2
    O
    3
    + 2NaOH = 2NaAlO
    2
    + H
    2
    O.
    Алюминаты могут иметь различное строение: NaAlO
    2
    – метаалюми- нат натрия, Na
    3
    AlO
    3
    – ортоалюминат натрия.
    При растворении в щелочах образуются гидроксоалюминаты:
    Al
    2
    O
    3
    + 6NaOH + 3H
    2
    O = 2Na
    3
    [Al(OH)
    6
    ]
    В обычном состоянии алюминий покрыт оксидной пленкой и пасси- вен, но т.к. оксид алюминия амфотерен и реагирует и с кислотами, и с ще- лочами, через некоторое время начинается активное растворение алюми- ния в обоих типах сред:
    2Al + 2NaOH + 6H
    2
    O = 2Na[Al(OH)
    4
    ] + 3H
    2
    ,
    2Al + 6HCl = 2AlCl
    3
    + 3H
    2
    Азотная кислота, являясь сильным окислителем, пассивирует алю- миний.
    Галлий и индий реагируют с кислотами и щелочами так же как алю- миний,а таллий, обладая основными свойствами, растворяется только в ки- слотах
    2Tl + 2HCl = 2TlCl + H
    2
    Таллий хорошо растворяется в "царской водке" (смесь одного объема концентрированной азотной и трех объемов концентрированной хлорово- дородной кислот), но степень его окисления равна +1.
    Свойства p–металлов IVА–группы. Олово и свинец.
    В IVА группу Периодической системы входят: углерод, кремний,
    германий, олово и свинец. Электронная конфигурация внешнего уровня их атомов ns
    2
    np
    2
    , поэтому в соединениях эти элементы проявляют степени окисления +2 и +4.
    Сверху вниз по группе металлические свойства возрастают, и поэто- му олово и свинец относят к типичным p–металлам, для которых наиболее характерна степень окисления +2.
    С водородом олово и свинец образуют нестойкие газообразные со- единения SnH
    4
    и PbH
    4
    , последний из которых в чистом виде не получен.
    С разбавленными кислотами олово реагирует очень медленно, что объясняется большим затруднением выделения водорода на этом металле.
    Свинец сильно пассивируется серной кислотой, образуя труднораствори- мую соль сульфат свинца PbSO
    4
    , и в меньшей степени пассивируется хло- роводородной (соляной) кислотой.

    26
    Диоксид свинца PbO
    2
    обладает сильными окислительными свойства- ми. Например, в азотнокислой среде окисляет Mn
    2+
    до MnO
    4
    ;
    2MnSO
    4
    + 5PbO
    2
    + 6HNO
    3
    = 3Pb(NO
    3
    )
    2
    + 2PbSO
    4
    + 2H
    2
    O + 2HMnO
    4
    Оксиду олова (+4) SnO
    2
    соответствует оловянная кислота H
    2
    SnO
    3
    Известны две ее модификации:
    a–оловянная и b–оловянная кислоты. a–
    оловянная кислота легко растворяется в кислотах и щелочах,
    b–оловянная не растворяется ни в тех, ни в других.
    Оксиду свинца PbO
    2
    соответствуют орто– (H
    4
    PbO
    4
    ) и метасвинцовые
    (H
    2
    PbO
    3
    ) кислоты. Так, сурик Pb
    3
    O
    4
    можно рассматривать как соль ортос- винцовой кислоты Pb
    2
    PbO
    4
    Оксиды PbO и SnO амфотерны, т.е. они могут реагировать со щело- чами
    PbO + 2NaOH = Na
    2
    PbO
    2 (плюмбит натрия)
    + H
    2
    O,
    и кислотами
    PbO+2HNO
    3
    = Pb(NO
    3
    )
    2
    + H
    2
    O.
    Гидроксиды олова Sn(OH)
    2_
    и свинца Pb(OH)
    2
    также амфотерны и реагируют и с кислотами, и с щелочами:
    Sn(OH)
    2
    + 2HCl = SnCl
    2
    + 2H
    2
    O,
    Sn(OH)
    2
    + 2NaOН = Na
    2
    [Sn(OH)
    4
    ]
    (тетрагидроксостаннит натрия)
    Свойства р–элементов VА – группы, имеющие металлический
    характер. В VА группу периодической системы входят следующие p–
    элементы: азот, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут.
    Всем этим элементам соответствует общая электронная формула ns
    2
    np
    3
    . Сверху вниз по группе уменьшаются неметаллические свойства элементов, и сурьма, и висмут приобретают металлические свойства, хотя металлами в полном смысле этого слова их назвать нельзя.
    Вi и Sb образуют много соединений преимущественно со степенью окисления +3, но особой химической активности не проявляют. Гидриды p–металлов VА группы SbH
    3
    , BiH
    3
    газообразные неустойчивые соедине- ния. Строение их приближается к строению аммиака, но полярность значи- тельно меньше. Эти соединения очень ядовиты.
    Оксиды p–металлов получаются непосредственно при нагревании.
    Оксид сурьмы Sb
    2
    O
    3
    – типичный амфотерный оксид, с преобладанием ос- новных свойств. Оксид висмута Bi
    2
    O
    3
    с щелочами не реагирует, но раство- ряется в азотной и горячей концентрированной серной кислотах:
    Sb
    2
    O
    3
    + 3H
    2
    SO
    4
    = Sb
    2
    (SO
    4
    )
    3
    + 3H
    2
    O,
    Sb
    2
    O
    3
    + 2NaOH = 2NaSbO
    2
    + H
    2
    O.
    Сурьмянистая кислота или гидроксид сурьмы Sb(OH)
    3
    получается в виде белого осадка при действии щелочей на соли сурьмы
    SbCl
    3
    + 3NaOH = Sb(OH)
    3
    + 3NaCl.

    27
    Осадок легко растворяется как в избытке щелочи, так и в кислотах.
    5.2 Химические свойства d–металлов
    Все переходные элементы можно подразделить на три основные группы: а) группа d–элементов; б) лантониды; в) актиниды.
    Группа d-элементов состоит из металлов, у которых заполняются d–
    оболочки предвнешнего энергетического уровня. По положению в перио- дической системе их можно объединить в ряды: первый – d–элементы чет- вертого периода, второй – пятого, третий – шестого периода (тяжелые ме- таллы).
    Эти элементы обладают некоторыми общими свойствами:
    1. все они образуют сплавы между собой и другими металлами;
    2. наличие частично заполненных электронных оболочек обусловливает способность d–металлов образовывать парамагнитные соединения;
    3. в химических реакциях они проявляют переменную валентность (за немногими исключениями), а их ионы и соединения, как правило,
    окрашены;
    4. в химических соединениях d–элементы электроположительны. "Бла- городные" металлы, обладая высоким положительным значением стандартного электродного потенциала (Е>0), взаимодействуют с ки- слотами необычным образом;
    5. ионы d–металлов имеют вакантные атомные орбитали валентного уровня (ns, np, (n–1) d), поэтому они проявляют акцепторные свойст- ва, выступая в качестве центрального иона в координационных (ком- плексных) соединениях.
    Переходные металлы первого ряда отличаются от элементов главных подгрупп тем, что их свойства при движении по периоду от группы к груп- пе меняются гораздо менее резко, чем свойства элементов главных под- групп. Это связано со строением атома. От скандия до цинка с увеличени- ем заряда ядра происходит последовательное заполнение электронами 3d–
    оболочки, при этом происходит так называемое d–сжатие, радиус атома монотонно уменьшается от 1,64 10
    –10
    м у скандия до 1,39
    ×10
    –10
    м у цинка.
    С ростом числа электронов на 3d–подуровне энергия ионизации первого электрона возрастает (от 6,54 у скандия до 9,39 эВ у цинка). Однако отно- сительно низкая величина энергии отрыва двух электронов с s–подуровня способствует образованию ионов с зарядом +2. Увеличиваются потенци- альные возможности атомов к образованию все большего числа ковалент- ных связей. Этим элементам отвечает конфигурация 3d n
    4s
    2
    . Исключения составляют атомы хрома с полузаполненной 3d
    5
    –оболочкой (3d
    5 4s
    1
    ) и ме- ди – с заполненной 3d
    10
    – оболочкой(3d
    10 4s
    1
    ). Исходя из этого, можно уста-

    28
    новить некоторые закономерности в свойствах этих элементов и их соеди- нений.
    1. Предпочтительное состояние окисления в ионных соединениях будет
    +2.
    2. При переходе от титана к марганцу наибольшая степень окисления соответствует общему числу электронов, расположенных на d– и внешнем s–орбиталях в атоме. Устойчивость высшего состояния окисления уменьшается от Ti
    +4
    до Mn
    +7
    . После марганца, т.е. у Fe,
    Co, Ni, состояния с наибольшей степенью окисления (Fe
    +6
    , Co
    +4
    ) по- лучить трудно из–за роста эффективного заряда ядра.
    3. В первом ряду с увеличением максимальной степени окисления ок- сиды и гидроксиды металлов изменяют свой характер от основных через амфотерные к кислотным. Так, скандий Sc (III) образует гидро- ксид Sc(OH)
    3
    , титан (IV) образует амфотерное соединение Ti(OH)
    4
    или H
    4
    TiO
    4
    , а ванадий (V), хром (VI) и марганец (VII) образуют соот- ветствующие кислоты HVO
    3
    , H
    2
    CrO
    4
    и HMnO
    4
    . В галогенидах этих металлов характер связи становится ковалентным и возрастает склонность этих солей к гидролизу. Так при растворении хлорида хрома CrCl
    3
    в воде протекает реакция гидролиза
    CrCl
    3
    + H
    2
    O = Cr(OH)Cl
    2
    + HCl,
    и раствор становится кислым из–за наличия хлороводородной ки- слоты (HCl).
    4. Один и тот же элемент может образовывать несколько соединений с разной степенью окисления (табл. 3). Так, марганец, степень окисле- ния которого изменяется от +2 до +7 может образовывать следующие оксиды: MnO, Mn
    2
    O
    3
    , MnO
    2
    , MnO
    3
    и Mn
    2
    O
    7
    . По мере возрастания степени окисления металлов их оксиды и гидроксиды приобретают более кислый характер.
    5. Все элементы первого ряда, кроме меди, имеют отрицательные зна- чения стандартного электродного потенциала, поэтому растворяются в обычных и сильных кислотах. Некоторые металлы пассивируются
    (т.е. не растворяются) под действием кислот–окислителей: хром и кобальт пассивируются под действием концентрированной азотной кислоты, а железо в концентрированных азотной и серной кислотах.
    Переходные элементы второго и третьего рядов по своим химиче- ским свойствам в общем напоминают элементы соответствующих групп первого ряда переходных элементов, но вместе с тем отличаются от них существенными особенностями.
    1. Заполнение 4f–орбитали у металлов третьего ряда сопровождается равномерным уменьшением размеров атомов и ионов, и называется это

    29
    лантонидным сжатием. В связи с этим при переходе от второго к третьему ряду переходных элементов, несмотря на увеличение числа электронов и главного квантового числа внешнего уровня, размеры атомов практически мало изменяются. Поэтому атомные и ионные радиусы двух более тяжелых металлов каждой группы почти одинаковы, а радиусы атомов первого ряда значительно меньше.
    Таблица 3
    Известные и устойчивые степени окисления металлов первого пере- ходного ряда
    Sc
    Ti
    V
    Cr
    Mn
    Fe
    Co
    Ni
    Cu
    Zn
    2+
    2+
    2+
    2+
    2+
    2+
    2+
    2+
    2+
    3+
    3+
    3+
    3+
    3+
    3+
    3+
    3+
    3+
    4+
    4+
    4+
    4+
    4+
    4+
    4+
    5+
    5+
    5+
    5+
    5+
    6+
    6+
    6+
    7+
    Примечание: жирным шрифтом обозначены наиболее устойчивые
    степени окисления, а обычным шрифтом – устойчивые в отсутствии ки-
    слорода или воды.
    2. У металлов второго и третьего рядов переходных элементов (тяже- лые металлы) высшие степени окисления более устойчивы, чем у элемен- тов первого ряда . Так, Mo, W, Tc, и Re в высших валентных состояниях,
    например, MoO
    4 2 –
    , не отличаются склонностью к переходу в восстанов- ленное состояние, тогда как аналоги соединений элементов первого ряда являются сильными окислителями (CrO
    4
    –2
    ). У тяжелых элементов часто встречаются такие соединения как OsO
    4
    , RuO
    4
    ,WCl
    6
    ,PtF
    6
    , не имеющие аналогов среди элементов первого ряда. В химии элементов второго и третьего рядов степени окисления +2 и +3 не имеют большого значения.
    По химической активности тяжелые переходные металлы в целом уступа- ют металлам первого ряда. Так вольфрам и золото реагируют с концентри- рованной азотной кислотой в присутствии галогенидных кислот следую- щим образом:
    W + 2HNO
    3
    + 6HF = WF
    6
    + 2NO + 4H
    2
    O,
    Au + HNO
    3
    + 4HCl = H[AuCl
    4
    ] + NO + 2H
    2
    O.
    3. Переходные металлы второго и третьего рядов образуют по не- сколько оксидов с различными степенями окисления, но связь металл – ки- слород более ковалентная, чем в оксидах элементов первого ряда.
    4. Важной особенностью некоторых тяжелых переходных металлов является их склонность к образованию полиядерных соединений. Напри-

    30
    мер, при подкислении хромат–ион (CrO
    4
    –2
    ) способен димеризоваться с об- разованием дихромат–иона (Cr
    2
    O
    7
    –2
    ), в случае молибдатов и вольфраматов ионы легко полимеризуются с образованием в растворе различных поли- анионов [Mo
    7
    O
    24
    ]
    –6
    , [Mo
    8
    O
    26
    ]

    и [W
    12
    O
    39
    ]
    –6
    Свойства металлического хрома (…3d
    5 4s
    1
    ). Простое вещество хром представляет собой блестящий на изломе серебристый металл, который хорошо проводит электрический ток, имеет высокую температуру плавле- ния (1890
    °С) и кипения (2430°С), большую твердость (в присутствии при- месей, очень чистый хром мягок) и плотность (7,2 г/см
    3
    ).
    При обычной температуре хром устойчив к действию элементарных окислителей и воде благодаря плотной окисной пленке. При высоких тем- пературах хром взаимодействует с кислородом и другими окислителями.
    4Cr + 3O
    2
    ® 2Cr
    2
    O
    3 2Cr + 3S
    (пар)
    ® Cr
    2
    S
    3
    Cr + Cl
    2(газ)
    ® CrCl
    3
    (малиновый цвет)
    Cr + HCl
    (газ)
    ® CrCl
    2 2Cr + N
    2
    ® 2CrN (или Cr
    2
    N)
    С металлами при сплавлении хром образует интерметаллиды (FeCr
    2
    ,
    CrMn
    3
    ). При 600
    °С хром взаимодействует с парами воды:
    2Cr + 3H
    2
    O
    ® Cr
    2
    O
    3
    + 3H
    2
    ­
    В присутствии окислителей хром реагирует с K
    2
    CO
    3
    :
    2Cr + 2K
    2
    CO
    3
    + 3O
    2
    ® 2K
    2
    CrO
    4
    + 2CO
    2
    В электрохимическом отношении металлический хром близок к же- лезу:
    B
    E
    B
    E
    B
    E
    Cr
    Cr
    Cr
    Cr
    Fe
    Fe
    71
    ,
    0
    ;
    86
    ,
    0
    ;
    44
    ,
    0
    /
    /
    /
    3 2
    2
    -
    =
    -
    =
    -
    =
    +
    +
    +
    o o
    o o
    o o
    . Поэто- му он может растворяться в неокисляющих (по аниону) минеральных ки- слотах, таких как галогеноводородные:
    Сr + 2HCl
    ® CrCl
    2(голубой цвет)
    + H
    2
    ­.
    На воздухе идет быстро следующая стадия:
    2CrCl
    2
    + 1/2O
    2
    + 2HCl
    ® 2CrCl
    3
    (зеленый цвет) + H
    2
    O
    Окисляющие (по аниону) минеральные кислоты растворяют хром до трехвалентного состояния:
    2Cr + 6H
    2
    SO
    4
    ® Cr
    2
    (SO
    4
    )
    3
    + 3SO
    2
    + 6H
    2
    O
    2 Cr
    ° –3e

    ® Cr
    3+
    3 SO
    4 2–
    + 4H
    +
    +2e

    ® SO
    2
    + 2H
    2
    O
    2Cr
    ° + 3SO
    4 2–
    + 12H
    +
    ® 2Cr
    3+
    + 3SO
    2
    + 6H
    2
    O
    В случае с HNO
    3(конц)
    происходит пассивация хрома – на поверхности образуется прочная пленка оксида – и металл не реагирует с кислотой.
    (Пассивный хром имеет высокий окислительно-восстановительный потен- циал = + 1,3 В.)

    31
    Основная область применения хрома – металлургия: создание хроми- стых сталей. Так, в инструментальную сталь вводят 3 – 4% хрома, шарико- подшипниковая сталь содержит 0,5 – 1,5% хрома, в нержавеющей стали
    (один из вариантов): 18 – 25% хрома, 6 – 10% никеля, < 0,14% углерода,

    0,8% титана, остальное – железо.
    Свойства металлического железа (…3d
    6 4s
    2
    ). Железо – белый блестя- щий металл. Образует несколько кристаллических модификаций, устойчи- вых в определенном температурном интервале.
    Химические свойства металлического железа определяются его по- ложением в ряду напряжений металлов:
    В
    E
    В
    E
    Fe
    Fe
    Fe
    Fe
    036
    ,
    0
    ;
    44
    ,
    0
    /
    /
    3 2
    -
    =
    -
    =
    +
    +
    o o
    При нагревании в атмосфере сухого воздуха железо окисляется:
    2Fe + 3/2O
    2
    ® Fe
    2
    O
    3
    В зависимости от условий и от активности неметаллов железо может образовывать металлоподобные (Fe
    3
    C, Fe
    3
    Si, Fe
    4
    N), солеподобные (FeCl
    2
    ,
    FeS) соединения и твердые растворы (с C, Si, N, B, P, H).
    В воде железо интенсивно корродирует:
    2Fe + 3/2O
    2
    +nH
    2
    O
    ® Fe
    2
    O
    3
    ×nH
    2
    O.
    При недостатке кислорода образуется смешанный оксид Fe
    3
    O
    4
    :
    3Fe + 2O
    2
    + nH
    2
    O
    ® Fe
    3
    O
    4
    ×nH
    2
    O
    Разбавленная соляная, серная и азотная кислоты растворяют железо до двухвалентного иона:
    Fe + 2HCl
    ® FeCl
    2
    + H
    2 4Fe + 10HNO
    3(оч. разб.)
    ® 4Fe(NO
    3
    )
    2
    + NH
    4
    NO
    3
    + 3H
    2
    O
    Более концентрированная азотная и горячая концентрированная сер- ная кислоты окисляют железо до трехвалентного состояния (выделяются
    NO и SO
    2
    соответственно):
    Fe + 4HNO
    3
    ® Fe(NO
    3
    )
    3
    + NO + 2H
    2
    O
    Очень концентрированная азотная кислота (плотность 1,4 г/см3) и серная (олеум) пассивируют железо, образуя на поверхности металла ок- сидные пленки.
    Железо используют для получения железоуглеродистых сплавов. Ве- лико биологическое значение железа, т.к. оно – составная часть гемогло- бина крови. В организме человека содержится около 3 г железа.
    Химические свойства металлического цинка (…3d
    10 4s
    2
    ).
    Цинк – си- невато-белый, пластичный и тягучий металл, но выше 200
    °С становится хрупким. Во влажном воздухе он покрывается защитной пленкой основной соли ZnCO
    3
    ×3Zn(OH)
    2
    или ZnO и дальнейшего окисления не происходит.
    При высоких температурах взаимодействует:

    32 2Zn + O
    2
    ® 2ZnO
    Zn + Cl
    2
    ® ZnCl
    2
    Zn + H
    2
    O
    (пар)
    ® Zn(OH)
    2
    + H
    2
    Исходя из величин стандартных электродных потенциалов, цинк вы- тесняет кадмий, который является его электронным аналогом, из солей:
    Cd
    2+
    + Zn
    ® Cd + Zn
    2+
    Благодаря амфотерности гидроокиси цинка металлический цинк спо- собен растворяться в щелочах:
    Zn + 2KOH + H
    2
    O
    ® K
    2
    [Zn(OH)
    4
    ] + H
    2

    В разбавленных кислотах:
    Zn + H
    2
    SO
    4
    ® ZnSO
    4
    + H
    2

    4Zn + 10HNO
    3
    ® 4Zn(NO
    3
    )
    2
    + NH
    4
    NO
    3
    + 3H
    2
    O
    В концентрированных кислотах:
    4Zn + 5H
    2
    SO
    4
    ® 4ZnSO
    4
    + H
    2
    S + 4H
    2
    O
    3Zn + 8HNO
    3
    ® 3Zn(NO
    3
    )
    2
    + 2NO + 4H
    2
    O
    Значительная часть цинка расходуется для цинкования железных и стальных изделий. Широкое промышленное использование имеют сплавы цинка с медью (нейзильбер, латунь). Цинк широко используется при изго- товлении гальванических элементов.
    Химические свойства металлической меди (…3d
    10 4s
    1
    ). Металличе- ская медь кристаллизуется в кубической гранецентрированной кристалли- ческой решетке. Это ковкий мягкий, вязкий металл розового цвета с тем- пературой плавления 1083
    °С. Медь находится на втором месте после се- ребра по электро- и теплопроводности, что обусловливает значение меди для развития науки и техники.
    Медь реагирует с поверхности с кислородом воздуха при комнатной температуре, цвет поверхности становится темнее, а в присутствии CO
    2
    ,
    SO
    2
    и паров воды покрывается зеленоватой пленкой основных солей
    (CuOH)
    2
    CO
    3
    , (CuOH)
    2
    SO
    4
    Медь непосредственно соединяется с кислородом, галогенами, се- рой:
    2Cu + O
    2
    ¾
    ¾
    ¾
    ¾
    ¾
    ®
    ¾
    каление
    красное
    2CuO
    4CuO
    ¾
    ¾
    ¾
    ®
    ¾
    выше
    t
    o
    2Cu
    2
    O + O
    2
    Cu + S
    ® Cu
    2
    S
    В присутствии кислорода металлическая медь взаимодействует с раствором аммиака при обычной температуре:
    [
    ]
    [
    ]
    +
    +
    -
    +
    +
    -
    ®
    ®
    2 2
    3 2
    01
    ,
    0 2
    3 2
    12
    ,
    0
    )
    (
    )
    (
    3 3
    NH
    Cu
    NH
    Cu
    Cu
    NH
    В
    NH
    В

    33
    Находясь в ряду напряжений после водорода
    (
    )
    B
    Cu
    Cu
    E
    B
    Cu
    Cu
    E
    34
    ,
    0
    /
    52
    ,
    0
    /
    2
    +
    =
    +
    =
    +
    +
    o o
    , медь не вытесняет его из разбав- ленных соляной и серной кислот. Однако в присутствии кислорода воздуха медь растворяется в этих кислотах:
    2Cu + 4HCl + O
    2
    ® 2CuCl
    2
    + 2H
    2
    O
    Бромоводородная кислота (более "мягкая" кислота) может взаимо- действовать с медью, давая прочное комплексное соединение Cu(I):
    Cu + 2HBr
    ® H[CuBr
    2
    ] + 1/2H
    2
    Окисляющие кислоты растворяют медь с переходом ее в двухвалент- ное состояние:
    Cu + 2H
    2
    SO
    4
    ® CuSO
    4
    + SO
    2
    + 2H
    2
    O
    3Cu + 8HNO
    3(конц.)
    ® 3Cu(NO
    3
    )
    2
    + NO
    2
    + 4H
    2
    O
    Со щелочами медь не взаимодействует.
    Соли меди реагируют с более активными металлами, и эта окисли- тельно-восстановительная реакция лежит в основе некоторых гальваниче- ских элементов:
    CuSO
    4
    + Zn
    ® ZnSO
    4
    + Cu; E
    о
    = 1,1 B
    Mg + 2CuCl
    2
    ® MgCl
    2
    + 2Cu; E
    о
    = 1,75 B.
    Медь образует с другими металлами большое число интерметалличе- ских соединений. Наибольшую известность и ценность имеют сплавы: ла- тунь Cu–Zn (18 – 40% Zn), бронза Cu–Sn (колокольная – 20% Sn), инстру- ментальная бронза Cu–Zn–Sn (11% Zn, 3 – 8% Sn),
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


    написать администратору сайта