Металлы. Общая характеристика

Август 10, 2022

Главная
Химия
Металлы. Общая характеристика

Содержание

2. Положение металлов в периодической системе
3. Содержание металлов в земной коре Al–7,5% по массе, Fe – 4,7 Mn – 0,1 Cr –
4. Металлическая связь является делокализованной и ненаправленной, поскольку свободные е- принадлежат всему кристаллу металла. В соответствии с
5. Физические свойства металлов: Твердые (кроме Hg), с высокой теплопроводностью и электропроводностью, пластичные (способны подвергаться деформации, не
6. Типы кристаллических решеток металлов Объемноцентрированная кубическая (Li, Na, K, V, Cr, Fe, Rb, W и др.)
7. Получение металлов
8. Пирометаллургия - извлечение металлов из руд при высоких температурах: CuO+C=2Cu+CO↑ Fe2O3+3CO =2Fe+3CO2 2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2; ZnO+C=Zn+CO Металлотермия -
9. Гидрометаллургия - извлечение металлов из руд водными растворами реагентов с последующим выделением из раствора: 4Au+O2+8NaCN+2H2O=4Na[Au(CN)2]+4NaOH 2Na[Au(CN)2]+Zn=2Na[Zn(CN)2]+2Au
10. Электролиз
11. Общие химические свойства металлов Ме - восстановители, способные отдавать 1-2 е-, превращаясь в положительные ионы.
12. Взаимодействие с неметаллами 4Fe+3O2=2Fe2O3 оксид железа (III) в-ль 2Fe0-6e-=2Fe3+ 6|2 ок-ль O20+4e-=2O2- 4|3 2Na+H2=2NaH гидрид натрия
13. Восстановительные свойства металлов в растворах характеризуются значением стандартного электродного потенциала (положением в ряду стандартных электродный потенциалов).
14. Взаимодействие с водой Ме до Н →восстанавливают H2↑: Активные металлы → гидроксиды: 2Li+2H2O=2LiOH+H2↑ Li0-e-=Li+ │2 2H++2e-=H2
15. С растворами щелочей взаимодействуют Ме, оксиды и гидроксиды которых обладают амфотерными свойствами: Be, Al, Zn, Sn,
16. С кислотами - неокислителями Ме, стоящие до Н → соль + H2↑ . Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ Zn0-2e-=Zn2+ 2│1
17. С кислотами-окислителями взаимодействуют все Ме кроме Au и Pt 1) HNO3 : восстановление N5+ тем глубже,
18. 2) c H2SO4(конц) по Mg (включ.) → H2S Mg – Zn → S после Zn →
19. С растворами солей Ме, начиная с Mg, вытесняют правее стоящие Ме из растворов их солей: Zn+Pb(NO3)2=Pb+Zn(NO3)2
21. Коррозия металлов - разрушение металлов под действием факторов окружающей среды.
22. Химическая коррозия - гетерогенный процесс, протекающий при высоких to, в атмосфере агрессивных газов (газовая коррозия), или
23. Гетерогенная структура сплава 1 - беспорядочно ориентированные кристаллиты. 2 – шлаковые включения, 3- межкриталлитное вещество, 4
24. Электрохимическая коррозия - разрушение металла в среде электролита. Поверхность Ме неоднородна (включения, дефекты, грязь). В растворе
25. Модель гальвано-пары Fe-Cu в кислой и нейтральной средах: Fe (более активный металл, с более отрицательным электродным
26. Условие протекания электрохимической коррозии: электродный потенциал металла должен быть отрицательнее потенциала окислителя (деполяризатора). Зависимость потенциала газовых
27. Пассивность металла – состояние повышенной коррозионной устойчивости металлов, которое не соответствует их термодинамической устойчивости. Fe,Cr, Al
28. Защита металлов от коррозии 1). Электрохимическая защита : а). Анодная защита – перевод пассивирующихся металлов (Fe,
29. 2) Легирование сплавов – введение в сплавы добавок, повышающих химическую стойкость. 3) Изоляция поверхности металлов от
31. Скачать презентацию

Слайд 2

Положение металлов в периодической системе

Слайд 3

Содержание металлов в земной коре
Al–7,5% по массе,
Fe – 4,7
Mn

– 0,1
Cr – 0,033
Cu – 0,01
Au - 5·10-7.

Слайд 4

Металлическая связь
является делокализованной и ненаправленной, поскольку свободные е- принадлежат всему кристаллу

металла.
В соответствии с методом МО при взаимодействии 2-х одинаковых атомов образуются 2 МО – связывающая и разрыхляющая. При большом числе атомов велико число МО и число делокализованных е- на них. Энергии орбиталей близки, что облегчает переход е- между орбиталями. Совокупность занятых электронами орбиталей - валентная зона, незаполненные уровни - зона проводимости.

Слайд 5

Физические свойства металлов:
Твердые (кроме Hg),
с высокой теплопроводностью и электропроводностью,
пластичные

(способны подвергаться деформации, не разрушаясь),
с металлическим блеском, непрозрачные.

Слайд 6

Типы кристаллических решеток металлов
Объемноцентрированная кубическая (Li, Na, K, V, Cr, Fe,

Rb, W и др.)
гранецентрированная кубическая (Al, Ca, Ni, Cu, Ag, Au и др.)
гексагональная (Be, Mg, Cd, Ti, Co, Zn и др.).

Слайд 7

Получение металлов

Слайд 8

Пирометаллургия
- извлечение металлов из руд при высоких температурах:
CuO+C=2Cu+CO↑
Fe2O3+3CO =2Fe+3CO2
2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2; ZnO+C=Zn+CO
Металлотермия
- восстановление

металлов из руд с помощью других металлов:
а) алюмотермия:
Cr2O3+2Al=Al2O3+2Cr
б) кальцийтермия:
2RbCl+Ca=CaCl2+2Rb

Слайд 9

Гидрометаллургия
- извлечение металлов из руд водными растворами реагентов с последующим выделением

из раствора:
4Au+O2+8NaCN+2H2O=4Na[Au(CN)2]+4NaOH
2Na[Au(CN)2]+Zn=2Na[Zn(CN)2]+2Au

Слайд 10

Электролиз

Слайд 11

Общие химические свойства металлов
Ме - восстановители, способные отдавать 1-2 е-, превращаясь

в положительные ионы.

Слайд 12

Взаимодействие с неметаллами
4Fe+3O2=2Fe2O3 оксид железа (III)
в-ль 2Fe0-6e-=2Fe3+ 6|2

низкая энергия ионизации у Ме и высокое сродство к е- у НеМе

Слайд 13

Восстановительные свойства металлов в растворах
характеризуются значением стандартного электродного потенциала (положением в

ряду стандартных электродный потенциалов).
Металлы условно делятся на:
активные (Е0<-0,41 В),
средней активности (-0,41< Е0 <0 В),
малой активности (0 <Е0<0,8 В),
благородные (Е0>0,8 В).

Слайд 14

Взаимодействие с водой
Ме до Н →восстанавливают H2↑:
Активные металлы → гидроксиды:
2Li+2H2O=2LiOH+H2↑ Li0-e-=Li+

│2 2H++2e-=H2 │1
Средней активности → оксиды (при высоких tо образующиеся нерастворимые гидроксиды разлагаются):
2Fe+3H2O=t Fe2O3+3H2↑ Fe0-3e-=Fe3+ │2 2H++2e-=H20 │3
Ме, после Н - не взаимодействуют.

Слайд 15

С растворами щелочей
взаимодействуют Ме, оксиды и гидроксиды которых обладают амфотерными свойствами:

Be, Al, Zn, Sn, Pb.
Окислитель – H2O.
Щелочь - среда, переводящая гидроксид в комплексный ион – слабый электролит.
2Al+6H2O+6NaOH=2Na2[Al(OH)6]+3H2↑
2Al+6H2O+6OH-=2[Al(OH)6]3-+3H2↑

Слайд 16

С кислотами - неокислителями
Ме, стоящие до Н → соль +

H2↑ .
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
Zn0-2e-=Zn2+ 2│1
2H++2e-=H2 2│1

Слайд 17

С кислотами-окислителями взаимодействуют все Ме кроме Au и Pt
1) HNO3 :

восстановление N5+ тем глубже, чем активнее Ме и меньше концентрация к-ты: 3Cu+8HNO3(разб)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu0-2e-=Cu2+ 2|3 N+5+3e-=N+2 3|2
10Na+12HNO3(разб)=N2↑+10NaNO3+6H2O Na0-e-=Na+ 1|10 2N+5+10e-=N2 10|1

Слайд 18

2) c H2SO4(конц)
по Mg (включ.) → H2S
Mg – Zn

→ S
после Zn → SO2
4Ca+5H2SO4(конц)=4CaSO4+H2S↑+4H2O
Ca0-2e-=Ca+2 2│4
S+6+8e-=S-2 8│1
Cu+2H2SO4(конц)=CuSO4+SO2↑+H2O

Слайд 19

С растворами солей
Ме, начиная с Mg, вытесняют правее стоящие Ме из

растворов их солей:
Zn+Pb(NO3)2=Pb+Zn(NO3)2 Zn0-2e-=Zn2+ Pb2++2e-=Pb0

Слайд 20

Слайд 21

Коррозия металлов
- разрушение металлов под действием факторов окружающей среды.

Слайд 22

Химическая коррозия
- гетерогенный процесс, протекающий при высоких to, в атмосфере

агрессивных газов (газовая коррозия), или в среде жидких неэлектролитов. Подвержены: арматура печей, детали двигателей внутреннего сгорания, лопатки турбин.
Сплошная и плотная пленка продуктов коррозии, химически стойкая, с коэффициентом объемного расширения близким к коэффициенту объемного расширения металла – защитная пленка.

Слайд 23

Гетерогенная структура сплава
1 - беспорядочно ориентированные кристаллиты. 2 – шлаковые включения,

3- межкриталлитное вещество, 4 – интерметаллическое соединение, 5 – зона твердого раствора, обедненная легирующим компонентом, 6 – оксидная пленка с порой в ней.

Слайд 24

Электрохимическая коррозия
- разрушение металла в среде электролита.
Поверхность Ме неоднородна (включения,

дефекты, грязь). В растворе электролита на таких участках устанавливается, отличный от основного металла потенциал.
На поверхности Ме создается система локальных, короткозамкнутых через Ме гальванических элементов.
Работа этих микроскопических элементов сопровождается коррозионным разрушением металла.

Слайд 25

Модель гальвано-пары Fe-Cu в кислой и нейтральной средах:
Fe (более активный металл,

с более отрицательным электродным потенциалом) - анод (-):
А(-)Fe – 2e- = Fe2+.
Cu (менее активный металл) - катод (+) .
В кислой среде (пленка конденсата на металле в условиях загрязнения атмосферы газами SO2, CO2, H2S) на катоде:
К(+) 2Н+ +2е- =Н2↑ (водородная деполяризация).
Fe+2H+ =Fe2+ + H2
В нейтральной среде (при достаточно чистой атмосфере) восстанавливается растворенный в воде О2:
К(+) О2+2Н2О +4е- =4ОН-(кислородная деполяризация).
Fe+O2+2H2O=Fe(OH)2 ↓

Слайд 26

Условие протекания электрохимической коррозии:
электродный потенциал металла должен быть отрицательнее потенциала окислителя

(деполяризатора).
Зависимость потенциала газовых электродов от рН:

Слайд 27

Пассивность металла
– состояние повышенной коррозионной устойчивости металлов, которое не соответствует

их термодинамической устойчивости.
Fe,Cr, Al устойчивы в концентрированной HNO3,
Fe, Ni - в NaOH,
Al - на воздухе.
Причина – формирование хемосорбированного слоя атомов кислорода на активных центрах поверхности металла с возможной его трансформацией в фазовый оксид.
У металлов с незавершенным d-слоем при смещении потенциала положительнее потенциала коррозии наблюдается переход в пассивное состояние.

Слайд 28

Защита металлов от коррозии
1). Электрохимическая защита :
а). Анодная защита –

перевод пассивирующихся металлов (Fe, Ni, Cr, Mo, Ti, Zr) в пассивное состояние анодным током высокой плотности.
б). Катодная защита – соединение изделия с отрицательным полюсом источника тока, либо защита протекторами из более активных металлов (Mg, Zn, Al их сплавы)

Слайд 29

2) Легирование сплавов – введение в сплавы добавок, повышающих химическую стойкость.

3) Изоляция поверхности металлов от воздействия окружающей среды нанесением различных покрытий (краски, лаки, смазки и др.)
4) Ингибирование среды – введение ингибиторов - веществ, которые, адсорбируясь на активных центрах поверхности, понижают скорость коррозии Ме.

Металлы. Общая характеристика

Содержание

Положение металлов в периодической системе

Содержание металлов в земной кореAl–7,5% по массе, Fe – 4,7 Mn

Металлическая связьявляется делокализованной и ненаправленной, поскольку свободные е- принадлежат всему кристаллу

Физические свойства металлов:Твердые (кроме Hg), с высокой теплопроводностью и электропроводностью, пластичные

Типы кристаллических решеток металловОбъемноцентрированная кубическая (Li, Na, K, V, Cr, Fe,

Получение металлов

Пирометаллургия- извлечение металлов из руд при высоких температурах:CuO+C=2Cu+CO↑Fe2O3+3CO =2Fe+3CO22ZnS+3O2=2ZnO+2SO2; ZnO+C=Zn+COМеталлотермия- восстановление

Гидрометаллургия- извлечение металлов из руд водными растворами реагентов с последующим выделением

Электролиз

Общие химические свойства металлов Ме - восстановители, способные отдавать 1-2 е-, превращаясь

Взаимодействие с неметаллами 4Fe+3O2=2Fe2O3 оксид железа (III) в-ль 2Fe0-6e-=2Fe3+ 6|2

Восстановительные свойства металлов в растворах характеризуются значением стандартного электродного потенциала (положением в

Взаимодействие с водойМе до Н →восстанавливают H2↑:Активные металлы → гидроксиды: 2Li+2H2O=2LiOH+H2↑ Li0-e-=Li+

С растворами щелочей взаимодействуют Ме, оксиды и гидроксиды которых обладают амфотерными свойствами:

С кислотами - неокислителями Ме, стоящие до Н → соль +

С кислотами-окислителями взаимодействуют все Ме кроме Au и Pt1) HNO3 :

2) c H2SO4(конц) по Mg (включ.) → H2S Mg – Zn

С растворами солей Ме, начиная с Mg, вытесняют правее стоящие Ме из

Коррозия металлов - разрушение металлов под действием факторов окружающей среды.

Химическая коррозия - гетерогенный процесс, протекающий при высоких to, в атмосфере

Гетерогенная структура сплава1 - беспорядочно ориентированные кристаллиты. 2 – шлаковые включения,

Электрохимическая коррозия - разрушение металла в среде электролита.Поверхность Ме неоднородна (включения,

Модель гальвано-пары Fe-Cu в кислой и нейтральной средах:Fe (более активный металл,

Условие протекания электрохимической коррозии: электродный потенциал металла должен быть отрицательнее потенциала окислителя

Пассивность металла – состояние повышенной коррозионной устойчивости металлов, которое не соответствует

Защита металлов от коррозии 1). Электрохимическая защита : а). Анодная защита –