Допомога по Теле2, тарифи, питання

Мета роботи:практично ознайомитися з характерними хімічними властивостями металів різної активності та їх сполук; вивчити особливості металів із амфотерними властивостями. окислювально-відновлювальні реакції зрівняти методом електронно-іонного балансу.

Теоретична частина

Фізичні властивості металів. У звичайних умовах усі метали, крім ртуті, - тверді речовини, що різко відрізняються за ступенем твердості. Метали, будучи провідниками першого роду, мають високу електропровідність і теплопровідність. Ці властивості пов'язані з будовою кристалічних ґрат, у вузлах яких знаходяться іони металів, між якими переміщуються вільні електрони. Перенесення електрики та тепла відбувається за рахунок руху цих електронів.

Хімічні властивості металів . Усі метали є відновниками, тобто. при хімічних реакціях вони втрачають електрони і перетворюються на позитивно заряджені іони. Внаслідок цього більшість металів реагує з типовими окисниками, наприклад, киснем, утворюючи оксиди, які у більшості випадків покривають щільним шаром поверхню металів.

Mg° +O 2 °=2Mg +2 O- 2

Mg-2=Mg +2

Про 2 +4 =2О -2

Відновлювальна активність металів у розчинах залежить від положення металу в ряді напруг або від величини електродного потенціалу металу (табл.) Чим меншою величиною електродного потенціалу має даний метал, тим активнішим відновником він є. Усі метали можна розділити на 3 групи :

Активні метали – від початку низки напруг (тобто від Li) до Mg;

Метали середньої активності від Mg до H;

Малоактивні метали - Від Н до кінця ряду напруг (до Au).

З водою взаємодіють метали 1 групи (сюди відносяться переважно лужні та лужноземельні метали); продуктами реакції є гідроксиди відповідних металів та водень, наприклад:

2К°+2Н 2 О=2КОН+Н 2 Про

К°-=До + | 2

2Н + +2 =Н 2 0 | 1

Взаємодія металів із кислотами

Усі безкисневі кислоти (соляна HCl, бромистоводнева HBr і т.п.), а також деякі кисневмісні кислоти (розбавлена сірчана кислота H 2 SO 4 фосфорна H 3 PO 4 оцтова СН 3 СООН і т.п.) реагують з металами 1 і 2 груп, що стоять у ряду напруг до водню. При цьому утворюється відповідна сіль і виділяється водень:

Zn+ H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2

Zn 0 -2 = Zn 2+ | 1

2Н + +2 =Н 2 ° | 1

Концентрована сірчана кислота окислює метали 1, 2 і частково 3-ї групи (до Ag включно) відновлюючись при цьому до SO 2 - безбарвного газу з різким запахом, вільної сірки, що випадає у вигляді білого осаду або сірководню H 2 S - газу із запахом тухлих яєць. Чим активнішим є метал, тим сильніше відновлюється сірка, наприклад:

| 1

| 8

Азотна кислота будь-якої концентрації окислює практично всі метали, при цьому утворюються нітрат відповідного металу, вода і продукт відновлення N +5 (NO 2 - бурий газ з різким запахом, NO - безбарвний газ з різким запахом, N 2 O - газ з наркотичним запахом, N 2 -газ без запаху, NH 4 NO 3 - безбарвний розчин. Чим активнішим є метал і що більш розбавленою є кислота, то сильніше відновлюється азот у азотної кислоті.

З лугами взаємодіють амфотерні метали, які належать переважно до 2 групі (Zn, Be, Al, Sn, Pb та інших.). Реакція протікає сплавленням металів із лугом:

Pb+2 NaOH= Na 2 PbO 2 +Н 2

Pb 0 -2 = Pb 2+ | 1

2Н + +2 =Н 2 ° | 1

або при взаємодії з міцним розчином лугу:

Be + 2NaOH + 2H 2 Про = Na 2 + H 2

Ве°-2=Ве +2 | 1

Амфотерні метали утворюють амфотерні оксиди і, відповідно, амфотерні гідроксиди (взаємодіючі з кислотами та лугами з утворенням солі та води), наприклад:

або в іонній формі:

або в іонній формі:

Практична частина

Досвід №1.Взаємодія металів із водою .

Візьміть невеликий шматочок лужного або лужноземельного металу (натрій, калій, літій, кальцій), який зберігається в банку з гасом, ретельно осушіть його фільтрувальним папером, внесіть у порцелянову чашку, заповнену водою. Після закінчення досліду додайте кілька крапель фенолфталеїну і визначте середовище розчину, що утворився.

При взаємодії магнію з водою реакційну пробірку на деякий час підігрійте на спиртовці.

Досвід №2.Взаємодія металів із розведеними кислотами .

У три пробірки налийте по 20 - 25 крапель 2Н розчину соляної, сірчаної та азотної кислот. У кожну пробірку опустіть метали як дроту, шматочків чи стружки. Спостерігайте явища, що відбуваються. Пробірки, де нічого не відбувається, підігрійте на спиртовці до початку реакції. Пробірку з азотною кислотоюобережно понюхайте для визначення газу, що виділяється.

Досвід №3.Взаємодія металів із концентрованими кислотами .

У дві пробірки налийте по 20 - 25 крапель концентрованої азотної та сірчаної (обережно!) кислот, опустіть у них метал, спостерігайте, що відбувається. При необхідності пробірки можна підігріти на спиртовці до початку реакції. Для визначення газів пробірки, що виділяються, обережно понюхайте.

Досвід №4.Взаємодія металів із лугами .

У пробірку налийте 20 - 30 крапель концентрованого розчину лугу (КОН або NaOH), внесіть метал. Пробірку трохи підігрійте. Спостерігайте, що відбувається.

Досвід№5. Отримання та властивості гідроксидів металів.

У пробірку налийте 15-20 крапель солі відповідного металу, додайте луг до випадання осаду. Осад розділіть на дві частини. До однієї частини прилийте розчин соляної кислоти, а до іншої – розчин лугу. Позначте спостереження, напишіть рівняння у молекулярній, повній іонній та короткій іонній формах, зробіть висновок про характер отриманого гідроксиду.

Оформлення роботи та висновки

До окисно-відновних реакцій напишіть рівняння електронно-іонного балансу, іонообмінні реакції напишіть у молекулярній та іонно-молекулярних формах.

У висновках напишіть, до якої групи активності (1, 2 або 3) відноситься вивчений вами метал і які властивості - основні або амфотерні - виявляє його гідроксид. Висновки обґрунтуйте.

Лабораторна робота №11

Атоми металів порівняно легко віддають валентні електрони та переходять у позитивно заряджені іони. Тож метали є відновниками. Метали взаємодіють із простими речовинами: Са + С12 - СаС12, Активні метали реагують із водою: 2Na + 2Н20 = 2NaOH + H2f. Метали, що стоять у ряді стандартних електродних потенціалів до водню, взаємодіють із розведеними розчинами кислот (крім HN03) з виділенням водню: Zn + 2НС1 = ZnCl2 + H2f. Метали реагують з водними розчинами солей менш активних металів: Ni + CuS04 = NiS04 + Сі J. Метали реагують з кислотами-окислювачами: С. Способи одержання металів Сучасна металургія отримує понад 75 металів та численні сплави на їх основі. Залежно від способів отримання металів розрізняють пірогідро- та електрометалургію. ГГ) Пірометалургія охоплює способи отримання металів з руд за допомогою реакцій відновлення, що проводяться при високих температур ах. Як відновники застосовують вугілля, активні метали, оксид вуглецю (II), водень, метан. Cu20 + С - 2Сі + СО, t° Cu20 + СО - 2Cu + С02, t° Сг203 + 2А1 - 2Сг + А1203, (алюмотермія) t° TiCl2 + 2Mg - Ti + 2MgCl2, (магнійтермія) t° W W+3H20. (водородотермія) |Ц Гідрометалургія - це одержання металів із розчинів їх солей. Наприклад, при обробці розведеною сірчаною кислотою мідної руди, що містить оксид міді (І), мідь переходить у розчин у вигляді сульфату: CuO + H2S04 = CuS04 + Н20. Потім мідь вилучають із розчину або електролізом, або витісненням за допомогою порошку заліза: CuS04 + Fe = FeS04 + Сі. [З] Електрометалургія – це способи отримання металів з їх розплавлених оксидів або солей за допомогою електролізу: електроліз 2NaCl – 2Na + Cl2. Питання та завдання для самостійного вирішення 1. Вкажіть становище металів у періодичній системі Д. І. Менделєєва. 2. Покажіть фізичні та хімічні властивості металів. 3. Поясніть причину спільності властивостей металів. 4. Покажіть зміну хімічної активності металів головних підгруп І та ІІ груп періодичної системи. 5. Яким чином змінюються металеві властивості у елементів ІІ та ІІІ періодів? Назвіть найтугоплавкіший і легкоплавкі метали. 7. Вкажіть, які метали зустрічаються у природі у самородному стані та які – лише у вигляді сполук. Чим це можна пояснити? 8. Якою є природа сплавів? Як склад металу впливає його властивості. Покажіть на прикладах. Вкажіть найважливіші способи одержання металів із руд. 10l Назвіть різновиди пірометалургії. Які відновники використовують у кожному конкретному способі? Чому? 11. Назвіть метали, які одержують за допомогою гідрометалургії. У чому сутність та які переваги даного методу перед іншими? 12. Наведіть приклади одержання металів за допомогою електрометалургії. У якому випадку цей спосіб використовують? 13. Які сучасні засоби отримання металів високого ступеня чистоти? 14. Що таке "електродний потенціал"? Який з металів має найбільший і який найменший електродні потенціали у водному розчині? 15. Охарактеризуйте низку стандартних електродних потенціалів? 16. Чи можна витіснити металеве залізо із водного розчину його сульфату за допомогою металевого цинку, нікелю, натрію? Чому? 17. Яким є принцип роботи гальванічних елементів? Які метали можуть у них використовуватися? 18. Які процеси належать до корозійних? Які види корозії вам відомі? 19. Що називається електрохімічною корозією? Які засоби захисту від неї вам відомі? 20. Як впливає на корозію заліза його контакти з іншими металами? Який метал руйнуватиметься першим на пошкодженій поверхні лудженого, оцинкованого та нікельованого заліза? 21. Який процес називають електролізом? Напишіть реакції, що відображають процеси, що відбуваються на катоді та аноді при електролізі розплаву хлориду натрію, водних розчинів хлориду натрію, сульфату міді, сульфату натрію, сірчаної кислоти. 22. Яку роль грає матеріал електродів під час протікання процесів електролізу? Наведіть приклади процесів електролізу, що протікають з розчинними та нерозчинними електродами. 23. Сплав, що йде на виготовлення мідних монет, містить 95 % міді. Визначте другий метал, що входить до сплаву, якщо при обробці однокопійчаної монети надлишком соляної кислоти виділилося 62,2 мл водню (н. у.). алюміній. 24. Наважка карбіду металу масою 6 г спалена у кисні. При цьому утворилося 224 л оксиду вуглецю (IV) (н. у.). Визначте який метал входив до складу карбіду. 25. Покажіть, які продукти виділяються за електролізу водного розчину сульфату нікелю, якщо процес протікає: а) з вугільними; б) із нікелевими електродами? 26. При електроліз водного розчину мідного купоросу на аноді виділилося 2,8 л газу (н. у.). Який це газ? Що і в якій кількості виділилося на катоді? 27. Складіть схему електролізу водного розчину нітрату калію, що протікає на електродах. Чому дорівнює кількість пропущеної електрики, якщо на аноді виділилося 280 мл газу (н. у.)? Що і в якій кількості виділилося на катоді?

Метали, це група елементів, як простих речовин, що мають характерні металеві властивості, такі як високі тепло- і електропровідність, позитивний температурний коефіцієнт опору, висока пластичність, ковкість і металевий блиск. У цій статті всі властивості металів будуть представлені у вигляді окремих таблиць.

Зміст

Властивості металів поділяються на фізичні, хімічні, механічні та технологічні.

Фізичні властивості металів

До фізичних властивостей відносяться: колір, питома вага, плавність, електропровідність, магнітні властивості, теплопровідність, теплоємність, розширюваність при нагріванні.

Питома вага металу- Це відношення ваги однорідного тіла з металу до обсягу металу, тобто. це щільність кг/м 3 або г/см 3 .

Плавкість металу— це здатність металу розплавлятися за певної температури, званої температурою плавлення.

Електропровідність металів- це здатність металів проводити електричний струм, це властивість тіла чи середовища, визначальне виникнення у яких електричного струму під впливом електричного поля. Під електропровідністю мається на увазі здатність проводити насамперед постійний струм(Під впливом постійного поля), на відміну від здатності діелектриків відгукуватися на змінне електричне поле коливаннями пов'язаних зарядів (змінною поляризацією), що створюють змінний струм.

Магнітні властивості металівхарактеризуються: залишковою індукцією, коерцетивною силою та магнітною проникністю.

Теплопровідність металів— це їхня здатність передавати тепло від більш нагрітих частинок до менш нагрітих. Теплопровідність металу визначається кількістю теплоти, яке проходить по металевому стрижню перетином 1см 2 , довжиною 1см протягом 1сек. при різниці температур 1°С.

Теплоємність металів- Це кількість теплоти, що поглинається тілом при нагріванні на 1 градус. Відношення кількості теплоти, що поглинається тілом при нескінченно малій зміні його температури, до цієї зміни одиниці маси речовини (г, кг) називається питомою теплоємністю, 1 молячи речовини - мольної (молярної).

Розширюваність металів під час нагрівання.Всі метали при нагріванні розширюються, а при охолодженні стискаються. Ступінь збільшення або зменшення початкового розміру металу за зміни температури на один градус характеризується коефіцієнтом лінійного розширення.

Хімічні властивості металів

До хімічних - окислюваність, розчинність та корозійна стійкість.

Окиснення металів- Це реакція з'єднання металу з киснем, що супроводжується утворенням оксидів (оксидів). Якщо розглянути окисність ширше, то це реакції, в яких атоми втрачають електрони і утворюються різні сполуки, наприклад, хлориди, сульфіди. У природі метали знаходяться в основному в окисленому стані, у вигляді руд, тому їх виробництво ґрунтується на процесах відновлення різних сполук.

Розчинність металівце їх здатність утворювати з іншими речовинами однорідні системи - розчини, в яких метал знаходиться у вигляді окремих атомів, іонів, молекул або частинок. Метали розчиняються в розчинниках, як яких виступають сильні кислоти і їдкі луги. У промисловості найчастіше використовуються: сірчана, азотна та соляні кислоти, суміш азотної та соляної кислот (царська горілка), а також луги — їдкий натр та їдкий калій.

Корозійна стійкість металів- це їхня здатність чинити опір корозії.

Механічні властивості металів

До механічних – міцність, твердість, пружність, в'язкість, пластичність.

Міцністю металуназивається його здатність чинити опір дії зовнішніх сил, не руйнуючись.

Твердістю металівназивається здатність тіла протистояти проникненню в нього іншого, твердішого тіла.

Пружність металів- Властивість металу відновлювати свою форму після припинення дії зовнішніх сил, що викликали зміну форми (деформацію).

В'язкість металів— це здатність металу чинити опір швидко зростаючим (ударним) зовнішнім силам. В'язкість - властивість зворотної крихкості.

Пластичність металів- це властивість металу деформуватися без руйнування під дією зовнішніх сил та зберігати нову форму після припинення дії сил. Пластичність - властивість зворотне пружності.

Технологічні властивості металів

До технологічних - прожарюваність, рідина, ковкість, зварюваність, оброблюваність різанням.

Прожарювання металів– це їхня здатність отримувати загартований шар певної глибини.

Рідкотекучість металів- це властивість металу в рідкому стані заповнювати ливарну форму та відтворювати її контури у виливку.

Ковкість металів-це технологічна властивість, що характеризує їхню здатність до обробки деформуванням, наприклад, куванням, вальцюванням, штампуванням без руйнування.

Зварюваність металів- це їхня властивість утворювати в процесі зварювання нероз'ємне з'єднання, що відповідає вимогам, зумовленим конструкцією та експлуатацією виробу, що виробляється.

Оброблюваність металів різанням- це їхня здатність змінювати геометричну форму, розміри, якість поверхні за рахунок механічного зрізання матеріалу заготовки різальним інструментом. Оброблюваність металів залежить від їх механічних властивостей, насамперед міцності та твердості.

Сучасними методами випробування металів є механічні випробування, хімічний аналіз, спектральний аналіз, металографічний та рентгенографічний аналізи, технологічні проби, дефектоскопія. Ці випробування дають можливість отримати уявлення про природу металів, їх будову, склад і властивості, а також визначити якість готових виробів.

Таблиці властивостей металів

Таблиця «Властивості металів: Чавун, Лита сталь, Сталь»

1. Межа міцності на розтягування
2. Межа плинності (або Rp 0,2);
3. Відносне подовження зразка при розриві;
4. Межа міцності на вигин;
5. Межа міцності на вигин наведена для зразка з литої сталі;
6. Межа втоми всіх типів чавуну, залежить маси та перерізу зразка;
7. Модуль пружності;
8. Для сірого чавуну модуль пружності зменшується зі збільшенням напруги розтягування та залишається практично постійним із збільшенням напруги стиснення.

Таблиця «Властивості пружинної сталі»

1. Межа міцності на розтяг,
2. Відносне зменшення поперечного перерізу зразка при розриві,
3. Межа міцності на вигин;
4. Межа міцності при знакозмінному циклічному навантаженні при N ⩾ 10 7 ,
5. Максимальна напруга при температурі 30°З відносному подовженні 1 2% протягом 10 год; для більш високих температур див. розділ «Способи з'єднання деталей»,
6. див. розділ «Спосіб з'єднання деталей»;
7. 480 Н/мм 2 для нагартованих пружин;
8. Приблизно на 40% більше для нагартованих пружин.

Таблиця «Властивості кузовних тонколистових металів»

Таблиця «Властивості кольорових металів»

1. Модуль пружності; довідкові дані;
2. Межа міцності на вигин;
3. Найбільша величина;
4. Для окремих зразків

Таблиця "Властивості легких сплавів"

1. Межа міцності на розтяг;
2. Межа плинності, що відповідає пластичній деформації 0,2%;
3. Межа міцності на вигин;
4. Найбільша величина;
5. Показники міцності наведені для зразків та виливків;
6. Показники межі міцності на вигин наведені для випадку плоского навантаження

Таблиця «Металокерамічні матеріали (PM) 1) для підшипників ковзання»

1. Стосовно підшипника 10/16 г 10;
2. Вуглець міститься, головним чином, як вільного графіту;
3. Вуглець міститься лише у вигляді вільного графіту

Таблиця "Властивості металокерамічних матеріалів (РМ) 1 для конструкційних деталей"

1. Відповідно до стандарту DIN 30 910,1990 видання;

Магнітні матеріали

Таблиця «Властивості магнітом'яких матеріалів»

1. Дані відносяться лише до магнітних кільців.

Магнітом'які метали

Таблиця «Властивості магнітної листової та смугової сталі»

Матеріали для перетворювачів та електричних реакторів

Матеріали для реле постійного струму

Таблиця "Властивості матеріалів для реле постійного струму"

1. Нормовані величини

Металокерамічні матеріали для магнітом'яких компонентів

Таблиця «Властивості металокерамічних матеріалів для магнітом'яких компонентів»

Розрізняють технологічні, фізичні, механічні та хімічні властивості металів. До фізичних відносять колір, електропровідність. До характеристик цієї групи відносяться теплопровідність, плавність і щільність металу.

До механічних характеристик відносять пластичність, пружність, твердість, міцність, в'язкість.

Хімічні властивостіметалів включають корозійну стійкість, розчинність і окислюваність.

Такі характеристики, як «рідотекучість», прожарювання, зварюваність, ковкість, є технологічними.

Фізичні властивості

1. Колір. Метали не пропускають світло крізь себе, тобто непрозорі. У відбитому світлі кожен елемент має свій власний відтінок - колір. Серед технічних металів фарбування має лише мідь та сплави з нею. Для інших елементів характерним є відтінок від сріблясто-білого до сіро-стального.
2. Плавкість. Ця характеристика вказує на здатність елемента під впливом температури переходити в рідкий стан із твердого. Плавкість вважається найважливішою властивістю металів. У процесі нагрівання всі метали із твердого стану переходять у рідкий. При охолодженні розплавленого речовини відбувається зворотний перехід - з рідкого в твердий стан.
3. Електропровідність. Ця характеристика свідчить про можливість перенесення вільними електронами електрики. Електропровідність металевих тіл у тисячі разів більша, ніж неметалевих. При збільшенні температури показник провідності електрики знижується, а при зменшенні температури відповідно підвищується. Варто відзначити, що електропровідність металів буде завжди нижче, ніж будь-якого металу, що становить метал.
4. Магнітні властивості. До явно магнітних (феромагнітних) елементів відносять тільки кобальт, нікель, залізо, а також ряд їх сплавів. Однак у процесі нагрівання до певної температури зазначені речовини втрачають магнітність. Окремі сплави заліза за кімнатної температури не відносяться до феромагнітних.
5. Теплопровідність. Ця характеристика вказує на здатність переходу тепла до менш нагрітого від нагрітого тіла без видимого переміщення складових його частинок. Високий рівень теплопровідності дозволяє рівномірно та швидко нагрівати та охолоджувати метали. Серед технічних елементів найбільший показник має мідь.

Метали у хімії займають окреме місце. Наявність відповідних характеристик дозволяє застосовувати ту чи іншу речовину у певній галузі.

Хімічні властивості металів

1. Корозійна стійкість. Корозією називають руйнування речовини внаслідок електрохімічного або хімічного взаємини з довкіллям. Найпоширенішим прикладом вважається іржавіння заліза. Корозійна стійкість належить до найважливіших природних характеристик низки металів. У зв'язку з цим такі речовини як срібло, золото, платина отримали назву благородних. Має високу корозійну опірність нікель та інші кольорові схильні до руйнування швидше і сильніше, ніж кольорові.
2. Окислюваність. Ця характеристика вказує на здатність елемента вступати в реакцію з О2 під впливом окислювачів.
3. Розчинність. Метали, що володіють рідким станом необмеженою розчинністю, при затвердінні можуть формувати тверді розчини. У цих розчинах атоми від одного компонента вбудовуються до іншого складового лише певних межах.

Необхідно відзначити, що фізичні та хімічні властивості металів є одними з основних характеристик цих елементів.