Металлы их положение в периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева, строение их атомов, металлическая связь. Общие химические свойства металлов

План ответа:

1. Положение металлов в периодической системе элементов Д.И.Менделеева.
2. Строение атомов металлов.
3. Общие свойства металлов как восстановителей.

Известно, что от периода к периоду число металлов, составляющих главные подгруппы, увеличивается. Это связано с тем, что от периода к периоду радиус атома, как правило, увеличивается, поэтому внешние электроны становятся более свободными. Это в значительной степени и определяет, будет элемент металлом или нет. Например, во втором периоде имеется только два металла – литий и бериллий; в состав третьего периода входят три металла – натрий, магний и алюминий. Эту закономерность среди элементов главных подгрупп можно продолжить.

       Кроме того, все элементы побочных подгрупп – металлы, они имеют на внешнем слое, как правило, 1-2 электрона, это во многом определяет их свойства.

       У металлов главных подгрупп, как правило, на внешнем слое может быть от одного до трёх электронов, однако некоторые из них могут иметь существенно большее число электронов. Например, элемент полоний на внешнем слое имеет шесть электронов. Но этот элемент  принадлежит (IV) периоду. Поэтому свойства простого вещества полония сильно отличаются от свойств, например, кислорода или серы, хотя они представители одной подгруппы.

       Лёгкость выхода внешних электронов из атомов металлов определяет их свойства как восстановителей. Восстановители – это элементы, повышающие свою степень окисления в процессе реакции. Это происходит, в следствие отдачи электронов окислителям.

       Восстановительные свойства металлов проявляются в следующих реакциях:

а) с неметаллами

Ca+O₂=CaO

Fe+S=FeS

Cu+Cl₂=CuCl₂

б) с кислотами

Zn+HCl=ZnCl₂+H₂

Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂

в) с водой

Na+H₂O=NaOH+H₂

Ca+H₂O=Ca(OH)₂+H₂

г) с солями

Fe+CuCl₂=FeCl₂+Cu

в данной реакции металл Fe восстановитель, а катион Cu²⁺  окислитель.

 

Электрохимический ряд напряжения металлов. Вытеснение металлов из растворов солей другими металлами.

План ответа:

1. Общие свойства металлов как восстановителей.
2. Характеристика активности металлов.
3. Вытеснение металлов из растворов солей.

Общим свойством металлов является их способность к окислению: Ме⁰-ne^-→Meⁿ⁺. Способность отдавать электроны у металлов проявляется по-разному: наиболее активные щелочные металлы и кальций, они восстанавливают водород даже из воды:

2К+2Н₂О=2КОН+Н₂

К⁰-1е^-→К⁺¹ восстановитель

2Н⁺¹+2е^-→Н₂⁰ окислитель

Менее активные восстановители – магний, алюминий, цинк и др., ещё менее активны железо, свинец: эти металлы восстанавливают водород из водных растворов кислот, а из растворов солей менее активных металлов – металл.

Zn+HCl→ZnCl₂+H₂

Zn⁰-2e^-→Zn⁺² восстановитель

Fe+CuCl₂→FeCl₃+Cu

Fe⁰-3e^-→Fe⁺³ восстановитель.

       Русский химик Н.Н.Бекетов расположил металлы в порядке убывания их восстановительной активности в водных растворах и назвал его электрохимический ряд напряжения металлов (приложение 5). При этом следует помнить следующее правила: каждый левее стоящий металл может вытеснять все последующие из водных растворов их солей, а сам вытесняется предыдущими металлами. В этом ряде следует обратить внимание на водород как единственный неметалл, имеющий с металлами общее свойство – способность образовывать положительно заряженные ионы. Поэтому водород может замещать некоторые металлы и сам замещаться активными металлами из водных растворов кислот и воды.

       Вытеснение менее активных металлов из растворов их солей более активными металлами происходит в соответствии с рядом напряжения. Можно привести дополнительные примеры взаимодействия щелочных металлов с водой.