Մետաղների քիմիական ակտիվությունն աճում է շարքում։ Ակտիվ մետաղներ. Մի շարք լարումների գործնական օգտագործում

Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Cr, Fe, Pb, Հ 2 , Cu, Ag, Hg, Au

Որքան հեռու է մետաղը ստանդարտ էլեկտրոդների պոտենցիալների շարքում, այնքան ավելի ուժեղ է այն վերականգնող նյութը, որն ամենաուժեղ վերականգնիչն է լիթիումի մետաղը, ոսկին ամենաթույլն է, և, ընդհակառակը, ոսկու (III) իոնը ամենաուժեղ օքսիդացնողն է. գործակալը, լիթիումը (I) ամենաթույլն է:

Յուրաքանչյուր մետաղ ի վիճակի է լուծույթի աղերից նվազեցնել այն մետաղները, որոնք գտնվում են իրենից հետո լարումների շարքում, օրինակ՝ երկաթը կարող է տեղահանել պղինձը իր աղերի լուծույթներից։ Այնուամենայնիվ, հիշեք, որ ալկալային և հողալկալիական մետաղները ուղղակիորեն արձագանքելու են ջրի հետ:

Ջրածնի ձախ լարման շարքում կանգնած մետաղներն ունակ են այն տեղահանել նոսր թթուների լուծույթներից և լուծվել դրանց մեջ։

Մետաղի նվազող ակտիվությունը միշտ չէ, որ համապատասխանում է նրա դիրքին պարբերական աղյուսակքանի որ մետաղի տեղը մի շարքում որոշելիս հաշվի է առնվում ոչ միայն էլեկտրոններ նվիրելու նրա կարողությունը, այլև մետաղի բյուրեղային ցանցի ոչնչացման վրա ծախսվող էներգիան, ինչպես նաև իոնների խոնավացման վրա ծախսվող էներգիան։ .

Փոխազդեցություն պարզ նյութերի հետ

ՀԵՏ թթվածին Մետաղների մեծ մասը ձևավորում է օքսիդներ՝ ամֆոտերային և հիմնական.

4Li + O 2 = 2Li 2 O,

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3:

Ալկալիական մետաղները, բացառությամբ լիթիումի, կազմում են պերօքսիդներ.

2Na + O 2 = Na 2 O 2:

ՀԵՏ հալոգեններ մետաղները առաջացնում են հիդրոհալաթթուների աղեր, օրինակ.

Cu + Cl 2 = CuCl 2:

ՀԵՏ ջրածինը ամենաակտիվ մետաղները ձևավորում են իոնային հիդրիդներ՝ աղի նման նյութեր, որոնցում ջրածինը ունի -1 օքսիդացման աստիճան:

2Na + H2 = 2NaH:

ՀԵՏ մոխրագույն մետաղները ձևավորում են սուլֆիդներ՝ ջրածնի սուլֆիդային թթվի աղեր.

ՀԵՏ ազոտ Որոշ մետաղներ ձևավորում են նիտրիդներ, ռեակցիան գրեթե միշտ տեղի է ունենում, երբ տաքացվում է.

3Mg + N2 = Mg3N2:

ՀԵՏ ածխածին կարբիդները ձևավորվում են.

4Al + 3C = Al 3 C 4.

ՀԵՏ ֆոսֆոր - ֆոսֆիդներ.

3Ca + 2P = Ca 3 P 2:

Մետաղները կարող են փոխազդել միմյանց հետ՝ առաջանալով միջմետաղական միացություններ :

2Na + Sb = Na 2 Sb,

3Cu + Au = Cu 3 Au.

Մետաղները բարձր ջերմաստիճաններում կարող են լուծվել միմյանց մեջ՝ առանց արձագանքելու, առաջանալով համաձուլվածքներ.

համաձուլվածքներ

համաձուլվածքներ կոչվում են համակարգեր, որոնք բաղկացած են երկու կամ ավելի մետաղներից, ինչպես նաև մետաղներից և ոչ մետաղներից, որոնք ունեն բնորոշ հատկություններ, որոնք բնորոշ են միայն մետաղական վիճակին։

Համաձուլվածքների հատկությունները շատ բազմազան են և տարբերվում են դրանց բաղադրիչների հատկություններից, օրինակ՝ որպեսզի ոսկին ավելի կարծրանա և զարդեր պատրաստելու համար հարմար լինի, դրան ավելացնում են արծաթ և 40% կադմիում և 60% բիսմուտ պարունակող համաձուլվածք։ ունի 144 °C հալման կետ, այսինքն՝ շատ ավելի ցածր, քան դրա բաղադրիչների հալման կետը (Cd 321 °C, Bi 271 °C):

Հնարավոր են համաձուլվածքների հետևյալ տեսակները.

Հալած մետաղները խառնվում են միմյանց հետ ցանկացած հարաբերակցությամբ, անորոշ ժամանակով լուծվում են միմյանց մեջ, օրինակ՝ Ag-Au, Ag-Cu, Cu-Ni և այլն։ Այս համաձուլվածքները միատարր են բաղադրությամբ, ունեն բարձր քիմիական դիմադրություն և անցկացնում են էլեկտրական հոսանք;

Ուղղված մետաղները խառնվում են միմյանց հետ ցանկացած հարաբերակցությամբ, բայց սառչելիս դրանք առանձնանում են, և ստացվում է զանգված, որը բաղկացած է բաղադրիչների առանձին բյուրեղներից, օրինակ՝ Pb-Sn, Bi-Cd, Ag-Pb և այլն։

Բոլոր մետաղները, կախված իրենց ռեդոքսային ակտիվությունից, միավորվում են մի շարքի մեջ, որը կոչվում է էլեկտրաքիմիական մետաղի լարման շարք (քանի որ մետաղները դասավորված են ստանդարտ էլեկտրաքիմիական պոտենցիալների մեծացման կարգով) կամ մետաղական ակտիվության շարք.

Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H2, Cu, Hg, Ag, Pt, Au

Քիմիապես ամենաակտիվ մետաղները գտնվում են մինչև ջրածնի ակտիվության շարքում, և որքան ձախ կողմում է գտնվում մետաղը, այնքան ավելի ակտիվ է: Ակտիվության շարքում ջրածնից հետո տեղը զբաղեցնող մետաղները համարվում են ոչ ակտիվ։

Ալյումինե

Ալյումինը արծաթափայլ սպիտակ գույն է։ Ալյումինի հիմնական ֆիզիկական հատկություններն են թեթևությունը, բարձր ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակությունը: Ազատ վիճակում, երբ ենթարկվում է օդի, ալյումինը ծածկված է Al 2 O 3 օքսիդի դիմացկուն թաղանթով, որն այն դարձնում է դիմացկուն խտացված թթուների ազդեցությանը։

Ալյումինը պատկանում է p-ընտանիքի մետաղներին։ Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաարտաքին էներգիայի մակարդակը – 3s 2 3p 1. Իր միացություններում ալյումինը ցուցադրում է «+3» օքսիդացման աստիճան:

Ալյումինը արտադրվում է այս տարրի հալած օքսիդի էլեկտրոլիզով.

2Al 2 O 3 = 4Al + 3O 2

Այնուամենայնիվ, արտադրանքի ցածր եկամտաբերության պատճառով ավելի հաճախ օգտագործվում է Na 3 և Al 2 O 3 խառնուրդի էլեկտրոլիզի միջոցով ալյումինի արտադրության մեթոդը։ Ռեակցիան տեղի է ունենում, երբ տաքացվում է մինչև 960C և կատալիզատորների առկայության դեպքում՝ ֆտորիդներ (AlF 3, CaF 2 և այլն), մինչդեռ ալյումինի արտազատումը տեղի է ունենում կաթոդում, իսկ թթվածինը ազատվում է անոդում։

Ալյումինը ի վիճակի է փոխազդել ջրի հետ օքսիդ թաղանթն իր մակերեսից (1) հեռացնելուց հետո, փոխազդել պարզ նյութերի (թթվածին, հալոգեններ, ազոտ, ծծումբ, ածխածին) (2-6), թթուների (7) և հիմքերի (8) հետ.

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 (1)

2Al +3/2O 2 = Al 2 O 3 (2)

2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3 (3)

2Al + N 2 = 2AlN (4)

2Al +3S = Al 2 S 3 (5)

4Al + 3C = Al 4 C 3 (6)

2Al + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 (7)

2Al +2NaOH +3H 2 O = 2Na + 3H 2 (8)

Կալցիում

Իր ազատ տեսքով Ca-ն արծաթափայլ սպիտակ մետաղ է։ Երբ ենթարկվում է օդի, այն անմիջապես ծածկվում է դեղնավուն թաղանթով, որը օդի բաղադրիչների հետ նրա փոխազդեցության արդյունքն է: Կալցիումը բավականին կոշտ մետաղ է, ունի դեմքի կենտրոնացված խորանարդ բյուրեղյա վանդակ.

Արտաքին էներգիայի մակարդակի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան 4s 2 է: Իր միացություններում կալցիումը ցուցադրում է «+2» օքսիդացման աստիճան:

Կալցիումը ստացվում է հալած աղերի, առավել հաճախ քլորիդների էլեկտրոլիզով.

CaCl 2 = Ca + Cl 2

Կալցիումը ունակ է ջրում լուծարվել՝ առաջացնելով հիդրօքսիդներ՝ դրսևորելով ուժեղ հիմնական հատկություններ (1), արձագանքում է թթվածնի հետ (2), ձևավորում օքսիդներ, փոխազդում է ոչ մետաղների հետ (3-8), լուծվում է թթուներում (9):

Ca + H 2 O = Ca (OH) 2 + H 2 (1)

2Ca + O 2 = 2CaO (2)

Ca + Br 2 = CaBr 2 (3)

3Ca + N2 = Ca3N2 (4)

2Ca + 2C = Ca 2 C 2 (5)

2Ca + 2P = Ca 3 P 2 (7)

Ca + H 2 = CaH 2 (8)

Ca + 2HCl = CaCl 2 + H 2 (9)

Երկաթ և նրա միացությունները

Երկաթը մոխրագույն մետաղ է։ Իր մաքուր տեսքով այն բավականին փափուկ է, ճկուն և մածուցիկ: Արտաքին էներգիայի մակարդակի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան 3d 6 4s 2 է: Իր միացություններում երկաթը ցուցադրում է «+2» և «+3» օքսիդացման վիճակներ:

Մետաղական երկաթը փոխազդում է ջրի գոլորշու հետ՝ առաջացնելով խառը օքսիդ (II, III) Fe 3 O 4:

3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2

Օդում երկաթը հեշտությամբ օքսիդանում է, հատկապես խոնավության (ժանգոտ) առկայության դեպքում.

3Fe + 3O 2 + 6H 2 O = 4Fe (OH) 3

Ինչպես մյուս մետաղները, երկաթը փոխազդում է պարզ նյութերի հետ, օրինակ՝ հալոգենների հետ (1), և լուծվում է թթուներում (2).

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 (2)

Երկաթը կազմում է միացությունների մի ամբողջ սպեկտր, քանի որ այն ցուցադրում է մի քանի օքսիդացման վիճակներ՝ երկաթի (II) հիդրօքսիդ, երկաթի (III) հիդրօքսիդ, աղեր, օքսիդներ և այլն։ Այսպիսով, երկաթի (II) հիդրօքսիդը կարելի է ստանալ երկաթի (II) աղերի վրա ալկալային լուծույթների ազդեցությամբ՝ առանց օդի մուտքի.

FeSO 4 + 2NaOH = Fe(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4

Երկաթի (II) հիդրօքսիդը լուծելի է թթուներում և թթվածնի առկայության դեպքում օքսիդանում է երկաթի (III) հիդրօքսիդի։

Երկաթի (II) աղերը ցուցադրում են վերականգնող հատկություն և վերածվում են երկաթի (III) միացությունների:

Երկաթի (III) օքսիդը չի կարող ստացվել թթվածնի մեջ երկաթի այրմամբ, այն ստանալու համար անհրաժեշտ է այրել երկաթի սուլֆիդները կամ կալցինացնել երկաթի այլ աղերը.

4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2FeSO 4 = Fe 2 O 3 + SO 2 + 3H 2 O

Երկաթի (III) միացությունները թույլ են դրսևորվում օքսիդացնող հատկություններև ունակ են ORR-ի մեջ մտնել ուժեղ վերականգնող նյութերով.

2FeCl 3 + H 2 S = Fe(OH) 3 ↓ + 3NaCl

Երկաթի և պողպատի արտադրություն

Պողպատները և չուգունները երկաթի և ածխածնի համաձուլվածքներ են՝ պողպատում ածխածնի պարունակությունը մինչև 2%, իսկ չուգունում՝ 2-4%։ Պողպատները և չուգունները պարունակում են լեգիրող հավելումներ՝ պողպատներ՝ Cr, V, Ni և չուգուն՝ Si:

Գոյություն ունեն տարբեր տեսակի պողպատներ, օրինակ՝ կառուցվածքային, չժանգոտվող, գործիքային, ջերմակայուն և կրիոգեն պողպատները՝ ըստ իրենց նպատակային նշանակության։ Ըստ քիմիական կազմըԱռանձնացվում են ածխածին (ցածր, միջին և բարձր ածխածնային) և համաձուլված (ցածր, միջին և բարձր խառնուրդ)։ Կախված կառուցվածքից՝ առանձնանում են ավստենիտիկ, ֆերիտային, մարտենզիտային, մեռլիտային և բաինիտային պողպատները։

Պողպատները կիրառություն են գտել բազմաթիվ ոլորտներում ազգային տնտեսություն, ինչպիսիք են շինարարությունը, քիմիական, նավթաքիմիական, շրջակա միջավայրի պահպանությունը, տրանսպորտային էներգետիկան և այլ ոլորտներ:

Կախված թուջում ածխածնի պարունակության ձևից՝ ցեմենտիտ կամ գրաֆիտ, ինչպես նաև դրանց քանակից, առանձնանում են չուգունի մի քանի տեսակներ՝ սպիտակ (կոտրվածքի բաց գույնը՝ ածխածնի առկայության պատճառով ցեմենտիտի տեսքով), մոխրագույն։ (գրաֆիտի տեսքով ածխածնի առկայության պատճառով կոտրվածքի մոխրագույն գույնը), ճկուն և ջերմակայուն: Չուգունները շատ փխրուն համաձուլվածքներ են:

Չուգունի կիրառման ոլորտները լայնածավալ են՝ գեղարվեստական ​​դեկորացիաներ (ցանկապատեր, դարպասներ), պահարանների մասեր, սանտեխնիկա, կենցաղային իրեր (թավաներ) պատրաստվում են չուգունից և օգտագործվում է ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ։

Խնդիրների լուծման օրինակներ

ՕՐԻՆԱԿ 1

Զորավարժություններ	26,31 գ կշռով մագնեզիումի և ալյումինի համաձուլվածքը լուծվել է աղաթթվի մեջ։ Միաժամանակ բաց է թողնվել 31.024 լիտր անգույն գազ. Որոշե՛ք մետաղների զանգվածային բաժինները համաձուլվածքում:
Լուծում	Արձագանքել հետ աղաթթուԵրկու մետաղներն էլ կարող են ջրածին արտադրել. Mg +2HCl = MgCl 2 + H 2 2Al +6HCl = 2AlCl3 + 3H2 Եկեք գտնենք բաց թողնված ջրածնի մոլերի ընդհանուր թիվը. v(H 2) =V(H 2)/V m v(H 2) = 31,024/22,4 = 1,385 մոլ Թող Mg նյութի քանակը լինի x mol, իսկ Al-ը՝ y mol: Այնուհետև, հիմնվելով ռեակցիայի հավասարումների վրա, մենք կարող ենք գրել ջրածնի մոլերի ընդհանուր թվի արտահայտությունը. x + 1.5y = 1.385 Եկեք արտահայտենք խառնուրդի մետաղների զանգվածը. Այնուհետև խառնուրդի զանգվածը կհայտնվի հավասարմամբ. 24x + 27y = 26,31 Մենք ստացել ենք հավասարումների համակարգ. x + 1.5y = 1.385 24x + 27y = 26,31 Եկեք լուծենք. 33.24 -36y+27y = 26.31 v(Al) = 0.77 մոլ v(Mg) = 0.23 մոլ Այնուհետև խառնուրդում մետաղների զանգվածը հետևյալն է. m(Mg) = 24×0.23 = 5.52 գ m(Al) = 27×0.77 = 20.79 գ Եկեք գտնենք խառնուրդի մետաղների զանգվածային բաժինները. ώ =m(Me)/m գումար ×100% ώ(Mg) = 5.52/26.31 ×100% = 20.98% ώ(Al) = 100 – 20.98 = 79.02%
Պատասխանել	Մետաղների զանգվածային բաժինները համաձուլվածքում՝ 20,98%, 79,02%

Եթե ​​ստանդարտ էլեկտրոդային պոտենցիալների ամբողջ շարքից ընտրենք միայն այն էլեկտրոդային պրոցեսները, որոնք համապատասխանում են ընդհանուր հավասարմանը

ապա մենք ստանում ենք մի շարք մետաղական լարումներ: Բացի մետաղներից, այս շարքը միշտ կներառի ջրածին, որը թույլ է տալիս տեսնել, թե որ մետաղներն են ունակ ջրածինը տեղահանել թթուների ջրային լուծույթներից:

Աղյուսակ 19. Մետաղական լարումների շարք

Լարման միջակայքը համար հիմնական մետաղներտրված է աղյուսակում: 19. Սթրեսային շարքում որոշակի մետաղի դիրքը բնութագրում է ստանդարտ պայմաններում ջրային լուծույթներում ռեդոքսային փոխազդեցությունների ենթարկվելու նրա կարողությունը: Մետաղական իոնները օքսիդացնող նյութեր են, իսկ մետաղները՝ ձևով պարզ նյութեր- նվազեցնող նյութեր. Ավելին, որքան հեռու է մետաղը գտնվում լարման շարքում, այնքան ավելի ուժեղ են օքսիդացնող նյութը ջրային լուծույթում նրա իոնները, և հակառակը, որքան մետաղը մոտ է շարքի սկզբին, այնքան ավելի ուժեղ են պարզ նյութի վերականգնիչ հատկությունները: նյութ - մետաղ.

Էլեկտրոդի գործընթացի ներուժը

Վ չեզոք միջավայրհավասար է B-ին (տես էջ 273): Ակտիվ մետաղներՇարքի սկիզբը, ունենալով -0,41 Վ-ից զգալիորեն ավելի բացասական ներուժ, ջրածինը տեղահանում է ջրից: Մագնեզիումը ջրածինը տեղահանում է միայն դրանից տաք ջուր. Մետաղները, որոնք տեղակայված են մագնեզիումի և կադմիումի միջև, սովորաբար ջրածինը չեն տեղափոխում ջրից: Այս մետաղների մակերեսին առաջանում են օքսիդային թաղանթներ, որոնք ունեն պաշտպանիչ ազդեցություն։

Մետաղները, որոնք գտնվում են մագնեզիումի և ջրածնի միջև, տեղահանում են ջրածինը թթվային լուծույթներից: Միևնույն ժամանակ, որոշ մետաղների մակերեսի վրա ձևավորվում են նաև պաշտպանիչ թաղանթներ՝ արգելակելով ռեակցիան։ Այսպիսով, ալյումինի վրա օքսիդ թաղանթն այս մետաղը կայուն է դարձնում ոչ միայն ջրի, այլև որոշակի թթուների լուծույթներում: Կապարը չի լուծվում ծծմբաթթվի մեջ իր ներքևի կոնցենտրացիայի դեպքում, քանի որ կապարի հետ ծծմբաթթվի հետ փոխազդելու ժամանակ առաջացած աղը անլուծելի է և մետաղի մակերեսի վրա պաշտպանիչ թաղանթ է ստեղծում: Մետաղների օքսիդացման խորը արգելակման ֆենոմենը՝ դրա մակերեսին պաշտպանիչ օքսիդի կամ աղի թաղանթների առկայության պատճառով, կոչվում է պասիվություն, իսկ մետաղի վիճակն այս դեպքում՝ պասիվ վիճակ։

Մետաղներն ունակ են միմյանց տեղահանել աղի լուծույթներից։ Ռեակցիայի ուղղությունը որոշվում է դրանցով փոխադարձ դիրքորոշումմի շարք լարումների մեջ։ Նման ռեակցիաների կոնկրետ դեպքերը դիտարկելիս պետք է հիշել, որ ակտիվ մետաղները ջրածինը տեղահանում են ոչ միայն ջրից, այլև ցանկացած ջրային լուծույթից։ Հետևաբար, մետաղների փոխադարձ տեղաշարժը դրանց աղերի լուծույթներից գործնականում տեղի է ունենում միայն մագնեզիումից հետո շարքում գտնվող մետաղների դեպքում։

Բեկետովն առաջինն էր, ով մանրամասն ուսումնասիրեց մետաղների տեղաշարժը դրանց միացություններից այլ մետաղներով։ Աշխատանքի արդյունքում մետաղները դասավորել է ըստ դրանց քիմիական ակտիվությունտեղաշարժի շարքի մեջ», որը մետաղական լարումների շարքի նախատիպն է:

Որոշ մետաղների հարաբերական դիրքը լարվածության շարքում և պարբերական համակարգում առաջին հայացքից չի համապատասխանում միմյանց: Օրինակ՝ ըստ պարբերական աղյուսակի դիրքի՝ կալիումի քիմիական ակտիվությունը պետք է լինի նատրիումից ավելի, իսկ նատրիումը՝ լիթիումից։ Լարումների շարքում լիթիումն ամենաակտիվն է, իսկ կալիումը միջին դիրք է զբաղեցնում լիթիումի և նատրիումի միջև։ Ցինկը և պղինձը, ըստ պարբերական աղյուսակում իրենց դիրքի, պետք է ունենան մոտավորապես հավասար քիմիական ակտիվություն, սակայն լարման շարքում ցինկը գտնվում է պղնձից շատ ավելի վաղ։ Այս տեսակի անհամապատասխանության պատճառը հետևյալն է.

Պարբերական աղյուսակում այս կամ այն ​​դիրքը զբաղեցնող մետաղները համեմատելիս ազատ ատոմների իոնացման էներգիան ընդունվում է որպես դրանց քիմիական ակտիվության չափ՝ նվազեցնելու ունակությունը։ Իրոք, շարժվելիս, օրինակ, վերևից ներքև երկայնքով հիմնական ենթախումբՊարբերական համակարգի I խումբ, ատոմների իոնացման էներգիան նվազում է, ինչը կապված է նրանց շառավիղների մեծացման հետ (այսինքն՝ ավելի մեծ հեռավորության հետ. արտաքին էլեկտրոններմիջուկից) և միջուկի դրական լիցքի աճող ցուցադրմամբ միջանկյալ էլեկտրոնային շերտերով (տես § 31): Հետևաբար, կալիումի ատոմներն ավելի մեծ քիմիական ակտիվություն են ցուցաբերում. դրանք ավելի ուժեղ են վերականգնող հատկություններ, - քան նատրիումի ատոմները, իսկ նատրիումի ատոմները՝ ավելի մեծ ակտիվություն, քան լիթիումի ատոմները։

Մի շարք լարումների մեջ մետաղները համեմատելիս որպես քիմիական ակտիվության չափանիշ ընդունվում է պինդ վիճակում գտնվող մետաղը ջրային լուծույթում հիդրացված իոնների վերածելու աշխատանքը։ Այս աշխատանքը կարող է ներկայացվել որպես երեք տերմինների գումար՝ ատոմացման էներգիա՝ մետաղի բյուրեղի վերածումը մեկուսացված ատոմների, ազատ մետաղի ատոմների իոնացման էներգիա և ստացված իոնների հիդրացման էներգիա։ Ատոմացման էներգիան բնութագրում է տվյալ մետաղի բյուրեղային ցանցի ամրությունը։ Ատոմների իոնացման էներգիան՝ դրանցից վալենտային էլեկտրոնների հեռացումը, ուղղակիորեն որոշվում է պարբերական աղյուսակում մետաղի դիրքով։ Հիդրացիայի ընթացքում արձակված էներգիան կախված է իոնի էլեկտրոնային կառուցվածքից, լիցքից և շառավղից։

Լիթիումի և կալիումի իոնները, որոնք ունեն նույն լիցք, բայց տարբեր շառավիղներ, կստեղծեն անհավասարություն էլեկտրական դաշտեր. Փոքր լիթիումի իոնների մոտ առաջացած դաշտն ավելի ուժեղ կլինի, քան կալիումի մեծ իոնների մոտ գտնվող դաշտը: Այստեղից պարզ է դառնում, որ լիթիումի իոնները կխոնավեցնեն ավելի շատ էներգիա, քան կալիումի իոնները:

Այսպիսով, քննարկվող վերափոխման ժամանակ էներգիան ծախսվում է ատոմացման և իոնացման վրա, և էներգիան ազատվում է հիդրացիայի ժամանակ։ Որքան փոքր է էներգիայի ընդհանուր սպառումը, այնքան ավելի հեշտ կլինի ամբողջ գործընթացը, և որքան մոտ կլինի տվյալ մետաղը լարվածության շարքի սկզբին: Սակայն ընդհանուր էներգետիկ հաշվեկշռի երեք տերմիններից միայն մեկը՝ իոնացման էներգիան, ուղղակիորեն որոշվում է պարբերական աղյուսակում մետաղի դիրքով: Հետևաբար, հիմքեր չկան ակնկալելու, որ լարվածության շարքում որոշակի մետաղների հարաբերական դիրքը միշտ կհամապատասխանի պարբերական աղյուսակում նրանց դիրքին: Այսպիսով, լիթիումի համար ընդհանուր էներգիայի սպառումը ավելի քիչ է ստացվում, քան կալիումինը, ըստ որի լարման շարքում լիթիումը առաջ է գալիս կալիումից։

Պղնձի և ցինկի համար էներգիայի ծախսերը ազատ ատոմների իոնացման համար և էներգիայի ստացումը իոնային հիդրացիայի ժամանակ մոտ են։ Բայց մետաղական պղինձն ավելի ամուր բյուրեղային ցանց է կազմում, քան ցինկը, ինչպես երևում է այս մետաղների հալման ջերմաստիճանների համեմատությունից. Հետևաբար, այդ մետաղների ատոմացման վրա ծախսվող էներգիան էականորեն տարբերվում է, ինչի արդյունքում պղնձի դեպքում ամբողջ գործընթացի էներգիայի ընդհանուր ծախսերը շատ ավելի մեծ են, քան ցինկի դեպքում, ինչը բացատրում է դրանց հարաբերական դիրքը. մետաղներ լարվածության շարքում:

Ջրից ոչ ջրային լուծիչներ անցնելիս մետաղների հարաբերական դիրքերը լարման շարքում կարող են փոխվել։ Սրա պատճառն այն է, որ տարբեր մետաղական իոնների լուծույթի էներգիան տարբեր կերպ է փոխվում լուծիչից մյուսը անցնելիս։

Մասնավորապես, պղնձի իոնը բավականին ակտիվորեն լուծվում է որոշ օրգանական լուծիչներում. Սա հանգեցնում է նրան, որ նման լուծիչներում պղինձը գտնվում է ջրածնի առաջ լարման շարքում և այն տեղահանում է թթվային լուծույթներից։

Այսպիսով, ի տարբերություն տարրերի պարբերական համակարգի, մետաղների լարվածության շարքը արտացոլում չէ ընդհանուր օրինաչափություններ, որի հիման վրա կարելի է տալ մետաղների քիմիական հատկությունների համապարփակ բնութագրում։ Լարումների շարքը բնութագրում է միայն «մետաղ-մետաղ իոն» էլեկտրաքիմիական համակարգի ռեդոքսային կարողությունը խիստ սահմանված պայմաններում. դրանում տրված արժեքները վերաբերում են մետաղական իոնների ջրային լուծույթին, ջերմաստիճանին և միավորի կոնցենտրացիայի (ակտիվությանը):

Էլեկտրաքիմիական բջիջում (գալվանական բջիջ) իոնների առաջացումից հետո մնացած էլեկտրոնները հանվում են մետաղական մետաղալարով և վերամիավորվում այլ տեսակի իոնների հետ։ Այսինքն՝ արտաքին շղթայում լիցքը փոխանցվում է էլեկտրոնների, իսկ բջիջի ներսում՝ էլեկտրոլիտի միջոցով, որի մեջ ընկղմված են մետաղական էլեկտրոդները՝ իոններով։ Սա ստեղծում է փակ էլեկտրական միացում:

Էլեկտրաքիմիական խցում չափված պոտենցիալ տարբերությունը կազմում է o բացատրվում է յուրաքանչյուր մետաղի էլեկտրոններ նվիրաբերելու ունակության տարբերությամբ։ Յուրաքանչյուր էլեկտրոդ ունի իր սեփական պոտենցիալը, յուրաքանչյուր էլեկտրոդ-էլեկտրոլիտային համակարգ կիսաբջիջ է, և ցանկացած երկու կիսաբջիջ կազմում է էլեկտրաքիմիական բջիջ: Մեկ էլեկտրոդի պոտենցիալը կոչվում է կիսաբջջի պոտենցիալ, և դա որոշում է էլեկտրոդի էլեկտրոններ նվիրաբերելու ունակությունը: Ակնհայտ է, որ յուրաքանչյուր կես տարրի պոտենցիալը կախված չէ մեկ այլ կես տարրի առկայությունից և նրա ներուժից։ Կիսաբջջի ներուժը որոշվում է էլեկտրոլիտում իոնների կոնցենտրացիայից և ջերմաստիճանից:

Որպես «զրոյական» կիսատարր ընտրվել է ջրածինը, այսինքն. Ենթադրվում է, որ դրա համար ոչ մի աշխատանք չի կատարվում, երբ էլեկտրոնը ավելացվում կամ հեռացվում է իոն ձևավորելու համար: «Զրո» պոտենցիալ արժեքը անհրաժեշտ է հասկանալու համար բջջի երկու կիսաբջիջներից յուրաքանչյուրի էլեկտրոններ տալու և ընդունելու հարաբերական կարողությունը:

Ջրածնի էլեկտրոդի նկատմամբ չափված կիսաբջջի պոտենցիալները կոչվում են ջրածնի սանդղակ: Եթե ​​էլեկտրաքիմիական բջիջի մի կեսում էլեկտրոններ նվիրաբերելու թերմոդինամիկական միտումը ավելի բարձր է, քան մյուսում, ապա առաջին կիսաբջջի պոտենցիալը ավելի մեծ է, քան երկրորդի պոտենցիալը։ Պոտենցիալ տարբերության ազդեցության տակ տեղի կունենա էլեկտրոնի հոսք: Երբ երկու մետաղները միավորվում են, հնարավոր է որոշել դրանց միջև առաջացող պոտենցիալ տարբերությունը և էլեկտրոնների հոսքի ուղղությունը:

Էլեկտրապոզիտիվ մետաղը էլեկտրոններ ընդունելու ավելի բարձր կարողություն ունի, ուստի այն կլինի կաթոդիկ կամ ազնիվ: Մյուս կողմից, կան էլեկտրաբացասական մետաղներ, որոնք ունակ են ինքնաբերաբար նվիրաբերել էլեկտրոններ։ Այս մետաղները ռեակտիվ են և, հետևաբար, անոդիկ.

- → 0 → +

Al Mn Zn Fe Sn Pb H 2 Cu Ag Au

Օրինակ Cu ավելի հեշտ է տալիս էլեկտրոնները Ag, բայց ավելի վատ, քան Fe . Պղնձի էլեկտրոդի առկայության դեպքում արծաթի նոնիոնները կսկսեն միավորվել էլեկտրոնների հետ, ինչի արդյունքում ձևավորվում են պղնձի իոններ և տեղի են ունենում մետաղական արծաթի տեղումներ.

2 Ag + + Cu → Cu 2+ + 2 Ag

Այնուամենայնիվ, նույն պղինձը ավելի քիչ ռեակտիվ է, քան երկաթը: Երբ մետաղական երկաթը շփվում է պղնձի նոնատների հետ, այն նստում է և երկաթը կանցնի լուծույթի մեջ.

Fe + Cu 2+ → Fe 2+ + Cu.

Կարելի է ասել, որ պղինձը երկաթի նկատմամբ կաթոդային մետաղ է, իսկ արծաթի համեմատ՝ անոդային մետաղ։

Ստանդարտ էլեկտրոդի պոտենցիալը համարվում է ամբողջությամբ հալված մաքուր մետաղի կիսաբջջի պոտենցիալը՝ որպես էլեկտրոդ, որը շփվում է իոնների հետ 25 0 C ջերմաստիճանում: Այս չափումների ժամանակ ջրածնի էլեկտրոդը գործում է որպես հղման էլեկտրոդ: Երկվալենտ մետաղի դեպքում մենք կարող ենք գրել համապատասխան էլեկտրաքիմիական բջիջում տեղի ունեցող ռեակցիան.

M + 2H +→ M 2+ + H 2.

Եթե ​​մետաղները դասավորենք իրենց ստանդարտ էլեկտրոդային պոտենցիալների նվազման կարգով, ապա ստացվում է այսպես կոչված մետաղական լարումների էլեկտրաքիմիական շարք (Աղյուսակ 1):

Աղյուսակ 1. Մետաղական լարումների էլեկտրաքիմիական շարք

	Մետաղ-իոնային հավասարակշռություն (միավոր ակտիվություն)	Էլեկտրոդի պոտենցիալը ջրածնի էլեկտրոդի համեմատ 25°C, V (կրճատման պոտենցիալ)
Ազնվական կամ կաթոդ	Au-Au 3+	1,498
	Pt-Pt 2+
	Pd-Pd 2+	0,987
	Ag-Ag+	0,799
	Hg-Hg 2+	0,788
	Cu-Cu 2+	0,337
	H 2 -H +
	Pb-Pb 2+	0,126
	Sn-Sn 2+	0,140
	Նի-Նի 2+	0,236
	Co-Co 2+	0,250
	Cd-Cd 2+	0,403
	Fe-Fe 2+	0,444
	Cr-Cr 2+	0,744
	Zn-Zn 2+	0,763
Ակտիվ կամ անոդ	Ալ-Ալ 2+	1,662
	Mg-Mg2+	2,363
	Na-Na+	2,714
	K-K+	2,925

Օրինակ, պղինձ-ցինկ գալվանական խցում էլեկտրոնների հոսք է տեղի ունենում ցինկից պղինձ: Պղնձի էլեկտրոդը այս շղթայի դրական բևեռն է, իսկ ցինկի էլեկտրոդը բացասական բևեռն է: Որքան ավելի ռեակտիվ ցինկը կորցնում է էլեկտրոնները.

Zn → Zn 2+ + 2e - ; E °=+0,763 Վ.

Պղինձն ավելի քիչ ռեակտիվ է և ընդունում է էլեկտրոնները ցինկից.

Cu 2+ + 2e - → Cu; E °=+0,337 Վ.

Էլեկտրոդները միացնող մետաղալարի վրա լարումը կլինի.

0,763 V + 0,337 V = 1,1 Վ:

Աղյուսակ 2. Որոշ մետաղների և համաձուլվածքների անշարժ պոտենցիալները ծովի ջրում նորմալ ջրածնի էլեկտրոդի նկատմամբ (ԳՕՍՏ 9.005-72):

Մետաղ	Ստացիոնար ներուժ, IN	Մետաղ	Ստացիոնար ներուժ, IN
Մագնեզիում	1,45	Նիկել (ակտիվկանգնած)	0,12
Մագնեզիումի համաձուլվածք (6% Ալ, 3 % Zn, 0,5 % Mn)	1,20	Պղնձի համաձուլվածքներ LMtsZh-55 3-1	0,12
Ցինկ	0,80	փողային (30 % Zn)	0,11
Ալյումինե խառնուրդ (10% Mn)	0,74	Բրոնզ (5-10 % Ալ)	0,10
Ալյումինե խառնուրդ (10% Zn)	0,70	Կարմիր արույր (5-10 % Zn)	0,08
Ալյումինե խառնուրդ K48-1	0,660	Պղինձ	0,08
Ալյումինե խառնուրդ B48-4	0,650	Գուպրոնիկել (30%Նի)	0,02
Ալյումինե խառնուրդ AMg5	0,550	Բրոնզե «Նևա»	0,01
Ալյումինե խառնուրդ AMg61	0,540	Բրոնզե Բր. ԱԶՀՆ 9-4-4	0,02
Ալյումինե	0,53	Չժանգոտվող պողպատ X13 (պասիվ վիճակ)	0,03
Կադմիում	0,52	Նիկել (պասիվ վիճակ)	0,05
Duralumin և ալյումինե խառնուրդ AMg6	0,50	Չժանգոտվող պողպատ X17 (պասիվ վիճակ)	0,10
Երկաթ	0,50	Titan տեխնիկական	0,10
Պողպատ 45G17Yu3	0,47	Արծաթե	0,12
Steel St4S	0,46	Չժանգոտվող պողպատ 1X14ND	0,12
Պողպատե SHL4	0,45	Տիտանի յոդիդ	0,15
AK տիպի պողպատ և ածխածնային պողպատ	0,40	Չժանգոտվող պողպատ Х18Н9 (պասիվ վիճակ) և ОХ17Н7У	0,17
Մոխրագույն չուգուն	0,36	Մոնել մետաղ	0,17
Չժանգոտվող պողպատներ X13 և X17 (ակտիվ վիճակ)	0,32	Չժանգոտվող պողպատ Х18Н12М3 (պասիվ վիճակ)	0,20
Նիկել-պղինձ չուգուն (12-15%Նի, 5-7% Si)	0,30	Չժանգոտվող պողպատ Х18Н10Т	0,25
Առաջատար	0,30	Պլատին	0,40
Անագ	0,25

Նշում . Պոտենցիալների նշված թվային արժեքները և մետաղների հերթականությունը կարող են տարբեր աստիճանի տարբեր լինել՝ կախված մետաղների մաքրությունից, բաղադրությունից։ ծովի ջուր, մետաղների օդափոխության աստիճանը և մակերեսի վիճակը։

Մետաղներ մեջ քիմիական ռեակցիաներմիշտ վերականգնողներ։ Մետաղի կրճատման ակտիվությունը արտացոլվում է էլեկտրաքիմիական լարման շարքում նրա դիրքով:

Շարքի հիման վրա կարելի է անել հետևյալ եզրակացությունները.

1. Որքան ձախ կողմում է մետաղը այս շարքում, այնքան ավելի հզոր է այն նվազեցնող նյութը:

2. Յուրաքանչյուր մետաղ ի վիճակի է լուծույթի աղերից հեռացնել այն մետաղները, որոնք գտնվում են աջ կողմում

2Fe + 3CuSO 4 → 3Cu + Fe 2 (SO 4) 3

3. Մետաղները, որոնք գտնվում են ջրածնի ձախ լարման շարքում, կարողանում են այն հեռացնել թթուներից:

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

4. Մետաղները, որոնք ամենաուժեղ վերականգնող նյութերն են (ալկալիներ և հողալկալիներ) ցանկացած ջրային լուծույթներում նախ արձագանքում են ջրի հետ:

Էլեկտրաքիմիական շարքով որոշված ​​մետաղի նվազեցման ունակությունը միշտ չէ, որ համապատասխանում է պարբերական համակարգում նրա դիրքին, քանի որ լարման շարքը հաշվի է առնում ոչ միայն ատոմի շառավիղը, այլև էլեկտրոնների աբստրակցիայի էներգիան:

Ալդեհիդները, դրանց կառուցվածքը և հատկությունները: Ֆորմի և ացետալդեհիդների պատրաստում և օգտագործում:

Ալդեհիդներն են օրգանական միացություններ, որի մոլեկուլը ներառում է ջրածնի հետ կապված կարբոնիլ խումբ և ածխաջրածնային ռադիկալ։

Մեթանալ (ֆորմալդեհիդ)

Ֆիզիկական հատկություններ

Մեթանալ - գազային նյութ, ջրային լուծույթ – ֆորմալին

Քիմիական հատկություններ

Ալդեհիդների ռեագենտը Cu(OH) 2 է

Դիմում

Առավել լայնորեն օգտագործվում են մեթանալը և էթանալը: Մեծ քանակությամբմեթանալն օգտագործվում է ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժ ստանալու համար, որը ստացվում է մեթանալը ֆենոլի հետ փոխազդելու արդյունքում։ Այս խեժն անհրաժեշտ է տարբեր պլաստմասսաների արտադրության համար։ Ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժից պատրաստված պլաստմասսաները տարբեր լցանյութերի հետ համատեղ կոչվում են ֆենոլներ: Ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժը ացետոնի կամ սպիրտի մեջ լուծելով, ստացվում են տարբեր լաքեր։ Երբ մեթանալը փոխազդում է միզանյութի CO(NH 2) 2-ի հետ, ստացվում է կարբիդային խեժ, և դրանից պատրաստվում են ամինոպլաստներ։ Այս պլաստմասսայից պատրաստվում են միկրոծակոտկեն նյութեր՝ էլեկտրատեխնիկայի կարիքների համար բուժիչ նյութերև ներկանյութեր։ Ջրային լուծույթ, որը պարունակում է զանգվածային կոտորակներ 40% մեթանալ. Այն կոչվում է ֆորմալին: Դրա օգտագործումը հիմնված է սպիտակուցները ծալելու ունակության վրա:

Անդորրագիր

Ալդեհիդները ստացվում են ալկանների և սպիրտների օքսիդացումից։ Էթանալն առաջանում է էթինի խոնավացման և էթենի օքսիդացման արդյունքում։

Տոմս թիվ 12

Բարձրագույն օքսիդներ քիմիական տարրերերրորդ շրջան. Պարբերական աղյուսակում քիմիական տարրերի դիրքի հետ կապված դրանց հատկությունների չափման օրինաչափությունները: Բնութագրական քիմիական հատկություններօքսիդներ՝ հիմնային, ամֆոտերային, թթվային։

Օքսիդներ- Սա բարդ նյութերբաղկացած է երկու քիմիական տարրից, որոնցից մեկը թթվածին է՝ «-2» օքսիդացման աստիճանով.

Երրորդ շրջանի օքսիդները ներառում են.
Na 2 O, MgO, Al 2 O 3, SiO 2, P 2 O 5, SO 3, Cl 2 O 7:

Տարրերի օքսիդացման աստիճանի բարձրացմամբ՝ թթվային հատկություններօքսիդներ

Na 2 O, MgO - հիմնական օքսիդներ

Al 2 O 3 - ամֆոտերային օքսիդ

SiO 2 , P 2 O 5 , SO 3 , Cl 2 O 7 – թթվային օքսիդներ:

Հիմնական օքսիդները փոխազդում են թթուների հետ՝ առաջացնելով աղ և ջուր։

MgO + 2CH 3 COOH → (CH 3 COO) 2 Hg + H 2 O

Ալկալիների և հողալկալիական մետաղների օքսիդները փոխազդում են ջրի հետ՝ առաջացնելով ալկալի:

Na 2 O + HOH → 2NaOH

Հիմնական օքսիդները փոխազդում են թթվային օքսիդների հետ՝ առաջացնելով աղ։
Na 2 O + SO 2 → Na 2 SO 3
Թթվային օքսիդներարձագանքել ալկալիների հետ՝ առաջացնելով աղ և ջուր

2NaOH + SO 3 → Na 2 SO 4 + H 2 O

Փոխազդում է ջրի հետ՝ առաջացնելով թթու

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4

Ամֆոտերային օքսիդներարձագանքել թթուների և ալկալիների հետ

Al 2 O 3 + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2 O

Ալկալիով

Al 2 O 3 + 2NaOH → 2NaAlO 2 + H 2 O

Ճարպեր, դրանց հատկությունները և կազմը. Ճարպերը բնության մեջ, ճարպերի փոխակերպում մարմնում. Ճարպերի տեխնիկական վերամշակման արտադրանք, սինթետիկ լվացող միջոցների հասկացություն. Պաշտպանել բնությունը SMS աղտոտումից.

Ճարպեր- Սա եթերներգլիցերին և կարբոքսիլաթթուներ.

Ճարպերի ընդհանուր բանաձևը.

Պինդ ճարպերը ձևավորվում են հիմնականում ավելի բարձր հագեցած կարբոքսիլաթթուներով՝ ստեարիկ C 17 H 35 COOH, պալմիտիկ C 15 H 31 COOH և մի քանի ուրիշներ: Հեղուկ ճարպերը ձևավորվում են հիմնականում ավելի բարձր չհագեցած կարբոքսիլաթթուներով՝ օլեինով C17H33COOH, լենոլիկ C17H31COOH

Ճարպերը ածխաջրածինների և սպիտակուցների հետ միասին կենդանիների և բույսերի օրգանիզմների մի մասն են։ Նրանք կարևոր են անբաժանելի մասմարդու և կենդանիների սնունդ. Երբ ճարպերը օքսիդացվում են, էներգիան ազատվում է մարմնում: Երբ ճարպերը մտնում են մարսողական օրգաններ, ֆերմենտների ազդեցությամբ դրանք հիդրոլիզվում են գլիցերինի և համապատասխան թթուների։

Հիդրոլիզի արտադրանքը ներծծվում է աղիքային վիլլի կողմից, իսկ հետո սինթեզվում է, բայց արդեն օրգանիզմին բնորոշ ճարպը։ Ճարպերը արյան միջոցով տեղափոխվում են մարմնի այլ օրգաններ և հյուսվածքներ, որտեղ դրանք կուտակվում կամ նորից հիդրոլիզվում են և աստիճանաբար օքսիդանում՝ դառնալով ածխածնի մոնօքսիդ (IV) և ջուր։

Ֆիզիկական հատկություններ.

Կենդանական ճարպեր շատ դեպքերում պինդ նյութեր, բայց կան նաև հեղուկներ (ձկան յուղ)։ Բուսական ճարպեր ամենից հաճախ հեղուկ նյութեր- յուղեր; Հայտնի են նաև պինդ բուսական ճարպերը՝ կոկոսի յուղը:

Քիմիական հատկություններ.

Կենդանական օրգանիզմների ճարպերը հիդրոլիզվում են ֆերմենտների առկայությամբ։ Բացի ջրի հետ ռեակցիաներից, ճարպերը փոխազդում են ալկալիների հետ:

Բուսական յուղերը պարունակում են չհագեցած կարբոքսիլաթթուների եթերներ և կարող են ենթարկվել հիդրոգենացման։ Նրանք վերածվում են վերջնական կապերի
Օրինակ՝ Մարգարինը արտադրվում է արդյունաբերական եղանակով՝ բուսական յուղից:

Դիմում.
Ճարպերը հիմնականում օգտագործվում են որպես սննդամթերք. Նախկինում ճարպերն օգտագործում էին օճառ պատրաստելու համար
Սինթետիկ լվացող միջոցներ.

Սինթետիկ լվացող միջոցները վնասակար են միջավայրը, քանի որ դրանք կայուն են և դժվար է կոտրվել: