Металлын химийн идэвхжил нь цуваагаар нэмэгддэг. Идэвхтэй металлууд. Хэд хэдэн хүчдэлийн практик хэрэглээ

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

Металл нь стандарт электродын потенциалын цувралд байх тусам хамгийн хүчтэй бууруулагч нь литийн метал, алт нь хамгийн сул, харин эсрэгээрээ алт (III) ион нь хамгийн хүчтэй исэлдүүлэгч юм; агент, лити (I) нь хамгийн сул .

Метал бүр нь уусмал дахь давснаас дараа нь стресст ордог металуудыг багасгах чадвартай, жишээлбэл, төмөр нь зэсийг давсны уусмалаас нь зайлуулж чаддаг. Гэсэн хэдий ч шүлтлэг ба шүлтлэг шороон металууд устай шууд урвалд орно гэдгийг санаарай.

Устөрөгчийн зүүн талд хүчдэлийн цуваа байрладаг металууд нь түүнийг шингэрүүлсэн хүчлүүдийн уусмалаас нүүлгэн шилжүүлж, тэдгээрт уусах чадвартай.

Металлын бууралтын идэвхжил нь түүний байрлалтай үргэлж тохирдоггүй үечилсэн хүснэгт, учир нь цуваа дахь металлын байрлалыг тодорхойлохдоо түүний электрон өгөх чадвараас гадна металлын болор торыг устгахад зарцуулсан энерги, мөн ионуудын гидратжилтад зарцуулсан энергийг харгалзан үздэг. .

Энгийн бодисуудтай харилцах

ХАМТ хүчилтөрөгч Ихэнх металлууд оксидыг үүсгэдэг - амфотер ба үндсэн:

4Li + O 2 = 2Li 2 O,

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

Литигээс бусад шүлтлэг металлууд нь хэт исэл үүсгэдэг.

2Na + O 2 = Na 2 O 2.

ХАМТ галоген металлууд нь гидрохалын хүчлийн давс үүсгэдэг, жишээлбэл,

Cu + Cl 2 = CuCl 2.

ХАМТ устөрөгч хамгийн идэвхтэй металлууд нь ионы гидрид үүсгэдэг - устөрөгч нь исэлдэлтийн төлөвтэй -1 байдаг давстай төстэй бодисууд.

2Na + H2 = 2NaH.

ХАМТ саарал металлууд сульфид үүсгэдэг - устөрөгчийн сульфидын хүчлийн давс:

ХАМТ азот Зарим металлууд нь нитрид үүсгэдэг;

3Mg + N2 = Mg3N2.

ХАМТ нүүрстөрөгч карбидууд үүсдэг:

4Al + 3C = Al 3 C 4.

ХАМТ фосфор - фосфид:

3Ca + 2P = Ca 3 P 2.

Металууд бие биетэйгээ харилцан үйлчилж, үүсдэг металл хоорондын нэгдлүүд :

2Na + Sb = Na 2 Sb,

3Cu + Au = Cu 3 Au.

Металууд өндөр температурт урвалд орохгүйгээр бие биендээ уусдаг хайлш.

Хайлш

Хайлш хоёр ба түүнээс дээш металл, түүнчлэн зөвхөн металл төлөвт хамаарах онцлог шинж чанартай металл ба металл бусаас бүрдсэн систем гэж нэрлэдэг.

Хайлшийн шинж чанар нь маш олон янз бөгөөд тэдгээрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн шинж чанараас ялгаатай, жишээлбэл, алтыг хатууруулж, үнэт эдлэл хийхэд илүү тохиромжтой болгохын тулд түүнд мөнгө нэмж, 40% кадми, 60% висмут агуулсан хайлш ордог. хайлах цэг нь 144 ° C, өөрөөр хэлбэл түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хайлах цэгээс хамаагүй бага (Cd 321 ° C, Bi 271 ° C).

Дараах төрлийн хайлшийг авах боломжтой.

Хайлсан металлууд нь бие биентэйгээ ямар ч харьцаатай холилдож, бие биендээ тодорхойгүй хугацаагаар уусдаг, жишээлбэл, Ag-Au, Ag-Cu, Cu-Ni болон бусад. Эдгээр хайлш нь нэг төрлийн найрлагатай, химийн өндөр эсэргүүцэлтэй, цахилгаан гүйдэл дамжуулдаг;

Шулуутгагдсан металуудыг ямар ч харьцаатай хольсон боловч хөргөх үед тэдгээр нь салж, жишээлбэл, Pb-Sn, Bi-Cd, Ag-Pb болон бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн бие даасан талстуудаас бүрдэх массыг олж авдаг.

Бүх металыг исэлдэлтийн идэвхжилээс хамааран цахилгаан химийн металлын хүчдэлийн цуваа (түүн дэх металууд нь стандарт цахилгаан химийн потенциалыг нэмэгдүүлэх дарааллаар байрласан байдаг) эсвэл металлын үйл ажиллагааны цувралд нэгтгэгддэг.

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

Химийн хувьд хамгийн идэвхтэй металлууд нь устөрөгч хүртэлх үйл ажиллагааны цувралд байдаг бөгөөд метал нь зүүн талд байрлах тусам илүү идэвхтэй байдаг. Үйл ажиллагааны цувралд устөрөгчийн дараа байрлаж буй металлыг идэвхгүй гэж үзнэ.

Хөнгөн цагаан

Хөнгөн цагаан бол мөнгөлөг цагаан өнгөтэй. Хөнгөн цагааны үндсэн физик шинж чанар нь хөнгөн, өндөр дулаан, цахилгаан дамжуулалт юм. Чөлөөт төлөвт, агаарт өртөх үед хөнгөн цагаан нь Al 2 O 3 оксидын бат бөх хальсаар хучигдсан байдаг бөгөөд энэ нь түүнийг төвлөрсөн хүчлийн нөлөөнд тэсвэртэй болгодог.

Хөнгөн цагаан нь p-гэр бүлийн металлд хамаардаг. Цахим тохиргоогадаад эрчим хүчний түвшин – 3s 2 3p 1. Түүний нэгдлүүдэд хөнгөн цагаан нь "+3" исэлдэлтийн төлөвийг харуулдаг.

Хөнгөн цагааныг энэ элементийн хайлсан ислийн электролизээр гаргаж авдаг.

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

Гэсэн хэдий ч бүтээгдэхүүний гарц багатай тул Na 3 ба Al 2 O 3 хольцыг электролизээр хөнгөн цагаан үйлдвэрлэх аргыг ихэвчлэн ашигладаг. Урвал нь 960С хүртэл халааж, катализатор - фторидууд (AlF 3, CaF 2 гэх мэт) байх үед үүсдэг бол хөнгөн цагаан ялгаралт катодод, хүчилтөрөгч нь анод дээр гардаг.

Хөнгөн цагаан нь оксидын хальсыг гадаргуугаас нь салгасны дараа устай харьцах чадвартай (1), энгийн бодисууд (хүчилтөрөгч, галоген, азот, хүхэр, нүүрстөрөгч) (2-6), хүчил (7) ба суурь (8) -тай харилцан үйлчилнэ.

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)

Кальци

Чөлөөт хэлбэрээр Ca нь мөнгөлөг цагаан металл юм. Агаарт өртөхөд тэр даруй шаргал хальсаар бүрхэгдсэн бөгөөд энэ нь агаарын бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй харилцан үйлчлэлийн бүтээгдэхүүн юм. Кальци нь нэлээд хатуу металл бөгөөд нүүрэн талдаа төвлөрсөн куб хэмжээтэй байдаг болор тор.

Гадаад энергийн түвшний цахим тохиргоо нь 4s 2 байна. Түүний нэгдлүүдэд кальци нь "+2" исэлдэлтийн төлөвийг харуулдаг.

Кальцийг хайлсан давс, ихэвчлэн хлоридын электролизээр олж авдаг.

CaCl 2 = Ca + Cl 2

Кальци нь усанд уусаж гидроксид үүсгэх, хүчтэй үндсэн шинж чанартай (1), хүчилтөрөгчтэй урвалд орох (2), исэл үүсгэх, металл бустай харилцан үйлчлэх (3-8), хүчилд уусгах (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)

Төмөр ба түүний нэгдлүүд

Төмөр бол саарал металл юм. Цэвэр хэлбэрээрээ нэлээд зөөлөн, уян хатан, наалдамхай байдаг. Гадаад энергийн түвшний цахим тохиргоо нь 3d 6 4s 2 байна. Түүний нэгдлүүдэд төмөр нь "+2" ба "+3" исэлдэлтийн төлөвийг харуулдаг.

Металл төмөр нь усны ууртай урвалд орж, холимог исэл (II, III) Fe 3 O 4 үүсгэдэг.

3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2

Агаарт төмөр амархан исэлддэг, ялангуяа чийг (зэв) байгаа тохиолдолд:

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

Бусад металлын нэгэн адил төмөр нь энгийн бодисуудтай, жишээлбэл, галоген (1) -тэй урвалд орж, хүчилд уусдаг (2):

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

Төмөр нь бүхэл бүтэн нэгдлүүдийн спектрийг бүрдүүлдэг, учир нь энэ нь хэд хэдэн исэлдэлтийн төлөвийг харуулдаг: төмрийн (II) гидроксид, төмөр (III) гидроксид, давс, исэл гэх мэт. Тиймээс төмрийн (II) гидроксидыг агаарт нэвтрэхгүйгээр төмрийн (II) давс дээр шүлтийн уусмалаар үйлчилж болно.

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

Төмрийн (II) гидроксид нь хүчилд уусдаг бөгөөд хүчилтөрөгчийн оролцоотойгоор төмрийн (III) гидроксид болж исэлддэг.

Төмрийн (II) давс нь бууруулагч шинж чанартай бөгөөд төмрийн (III) нэгдлүүд болж хувирдаг.

Төмрийн (III) ислийг хүчилтөрөгч дэх төмрийг шатаах замаар олж авах боломжгүй тул төмрийн сульфидыг шатаах эсвэл бусад төмрийн давсыг кальцинжуулах шаардлагатай.

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

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

Төмрийн (III) нэгдлүүд сул байдаг исэлдүүлэх шинж чанармөн хүчтэй бууруулагч бодисоор ORR-д орох чадвартай:

2FeCl 3 + H 2 S = Fe(OH) 3 ↓ + 3NaCl

Төмөр, гангийн үйлдвэрлэл

Ган, цутгамал төмөр нь төмөр, нүүрстөрөгчийн хайлш бөгөөд ган дахь нүүрстөрөгчийн агууламж 2% хүртэл, цутгамал төмрийн агууламж 2-4% байдаг. Ган болон цутгамал төмөр нь хайлшлах нэмэлтүүдийг агуулдаг: ган - Cr, V, Ni, цутгамал төмөр - Si.

Янз бүрийн төрлийн ган байдаг, жишээлбэл, бүтцийн, зэвэрдэггүй, багажийн, халуунд тэсвэртэй, криоген ган нь зориулалтын дагуу ялгагдана. By химийн найрлаганүүрстөрөгч (бага, дунд, өндөр нүүрстөрөгч) ба хайлштай (бага, дунд, өндөр хайлш) ялгагдана. Бүтэцээс хамааран аустенит, феррит, мартенсит, перлит, бейнит ганг ялгадаг.

Ган нь олон салбарт хэрэглээг олж авсан үндэсний эдийн засаг, тухайлбал барилга, хими, нефть химийн, байгаль орчныг хамгаалах, тээврийн эрчим хүч болон бусад үйлдвэрүүд.

Цутгамал төмрийн нүүрстөрөгчийн агууламжийн хэлбэр - цементит эсвэл бал чулуу, тэдгээрийн тоо хэмжээ зэргээс хамааран хэд хэдэн төрлийн цутгамал төмрийг ялгадаг: цагаан (цементит хэлбэрээр нүүрстөрөгч агуулагддаг тул хугарлын цайвар өнгө), саарал. (графит хэлбэрээр нүүрстөрөгч агуулагдаж байгаа тул хугарлын саарал өнгө), уян хатан, халуунд тэсвэртэй. Цутгамал төмөр нь маш хэврэг хайлш юм.

Цутгамал төмрийн хэрэглээний талбарууд нь өргөн цар хүрээтэй байдаг - уран сайхны чимэглэл (хашаа, хаалга), шүүгээний эд анги, сантехникийн төхөөрөмж, гэр ахуйн эд зүйлс (хайруулын таваг) нь цутгамал төмрөөр хийгдсэн бөгөөд үүнийг автомашины үйлдвэрлэлд ашигладаг.

Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ

ЖИШЭЭ 1

Дасгал хийх	26.31 г жинтэй магни, хөнгөн цагааны хайлшийг давсны хүчилд уусгасан. Үүний зэрэгцээ 31.024 литрийг гаргасан өнгөгүй хий. Хайлш дахь металлын массын хувийг тодорхойл.
Шийдэл	-тай хариу үйлдэл үзүүлэх давсны хүчилХоёр металл хоёулаа устөрөгч үйлдвэрлэх чадвартай: Mg +2HCl = MgCl 2 + H 2 2Al +6HCl = 2AlCl3 + 3H2 Гаргасан устөрөгчийн нийт моль тоог олцгооё. v(H 2) =V(H 2)/V м v(H 2) = 31.024/22.4 = 1.385 моль Mg бодисын хэмжээг х моль, Al нь у моль байна. Дараа нь урвалын тэгшитгэл дээр үндэслэн бид устөрөгчийн нийт молийн тооны илэрхийлэлийг бичиж болно. x + 1.5y = 1.385 Холимог дахь металлын массыг илэрхийлье. Дараа нь хольцын массыг тэгшитгэлээр илэрхийлнэ. 24x + 27y = 26.31 Бид тэгшитгэлийн системийг хүлээн авсан: x + 1.5y = 1.385 24x + 27y = 26.31 Үүнийг шийдье: 33.24 -36y+27y = 26.31 v(Al) = 0.77 моль v(Mg) = 0.23 моль Дараа нь хольц дахь металлын масс нь: m(Mg) = 24×0.23 = 5.52 гр m(Al) = 27×0.77 = 20.79 гр Холимог дахь металлын массын хувийг олцгооё. ώ =m(Me)/m нийлбэр ×100% ώ(Mg) = 5.52/26.31 ×100%= 20.98% ώ(Al) = 100 – 20.98 = 79.02%
Хариулах	Хайлш дахь металлын массын хэсэг: 20.98%, 79.02%

Хэрэв стандарт электродын потенциалын бүх цувралаас бид зөвхөн ерөнхий тэгшитгэлд тохирох электродын процессуудыг сонгоно

Дараа нь бид хэд хэдэн металлын хүчдэлийг авдаг. Металлуудаас гадна энэ цувралд үргэлж устөрөгч багтах бөгөөд энэ нь ямар металлууд устөрөгчийг хүчлийн усан уусмалаас нүүлгэн шилжүүлэх чадвартай болохыг харах боломжийг олгодог.

Хүснэгт 19. Металлын хүчдэлийн цуваа

Хүчдэлийн хүрээ чухал металлуудхүснэгтэд өгсөн болно. 19. Стрессийн цуваа дахь тодорхой металлын байрлал нь стандарт нөхцөлд усан уусмал дахь исэлдэлтийн харилцан үйлчлэлд орох чадварыг тодорхойлдог. Металлын ионууд нь исэлдүүлэгч бодис бөгөөд метал хэлбэрээр байдаг энгийн бодисууд- бууруулагч бодисууд. Түүгээр ч зогсохгүй, металл нь хүчдэлийн цуваа дотор байх тусам усан уусмал дахь исэлдүүлэгч бодис нь түүний ионууд хүчтэй байх тусам метал цувралын эхэнд ойртох тусам энгийн элементийн бууруулагч шинж чанар нь хүчтэй болно. бодис - металл.

Электродын процессын боломж

В төвийг сахисан орчинВ-тэй тэнцүү (273-р хуудсыг үз). Идэвхтэй металлуудЦувралын эхлэл нь -0.41 В-оос хамаагүй их сөрөг хүчин чадалтай, устөрөгчийг уснаас зайлуулдаг. Магни нь зөвхөн устөрөгчийг нүүлгэн шилжүүлдэг халуун ус. Магни ба кадми хоёрын хооронд байрлах металууд нь устөрөгчийг уснаас гадагшлуулдаггүй. Эдгээр металлын гадаргуу дээр оксидын хальс үүсдэг бөгөөд энэ нь хамгаалалтын нөлөөтэй байдаг.

Магни ба устөрөгчийн хооронд байрлах металууд нь хүчиллэг уусмалаас устөрөгчийг зайлуулдаг. Үүний зэрэгцээ зарим металлын гадаргуу дээр хамгаалалтын хальс үүсч, урвалыг саатуулдаг. Тиймээс хөнгөн цагаан дээрх оксидын хальс нь энэ металыг зөвхөн усанд төдийгүй зарим хүчлийн уусмалд тогтвортой байлгадаг. Хар тугалга нь хүхрийн хүчилтэй урвалд ороход үүссэн давс нь уусдаггүй бөгөөд металлын гадаргуу дээр хамгаалалтын хальс үүсгэдэг тул хар тугалга нь хүхрийн хүчилд уусдаггүй. Металлын исэлдэлтийг гүн дарангуйлах үзэгдлийг түүний гадаргуу дээр хамгаалалтын исэл эсвэл давсны хальс байгаа тул идэвхгүй байдал гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ тохиолдолд металлын төлөвийг идэвхгүй төлөв гэж нэрлэдэг.

Металл нь давсны уусмалаас бие биенээ нүүлгэн шилжүүлэх чадвартай. Урвалын чиглэлийг тэдгээрийн дагуу тодорхойлно харилцан байр суурьцуврал хүчдэлд. Ийм урвалын тодорхой тохиолдлыг авч үзэхдээ идэвхтэй металлууд устөрөгчийг зөвхөн уснаас төдийгүй аливаа усан уусмалаас зайлуулдаг гэдгийг санах нь зүйтэй. Тиймээс, тэдгээрийн давсны уусмалаас металыг харилцан нүүлгэн шилжүүлэх нь зөвхөн магнийн дараа цувралд байрлах металлын хувьд л тохиолддог.

Бекетов анх удаа металлыг тэдгээрийн нэгдлээс бусад металлаар нүүлгэн шилжүүлэх талаар нарийвчлан судалжээ. Ажлынхаа үр дүнд тэрээр металлыг тэдгээрийн дагуу байрлуулжээ химийн үйл ажиллагаанүүлгэн шилжүүлэлтийн цуваа руу" гэсэн нь хэд хэдэн металлын хүчдэлийн прототип юм.

Стрессийн цуваа болон үелэх систем дэх зарим металлын харьцангуй байрлал нь эхлээд харахад бие биентэйгээ тохирохгүй байна. Жишээлбэл, үечилсэн хүснэгтийн байрлалын дагуу калийн химийн идэвхжил нь натри, натри нь литийнхээс их байх ёстой. Цуврал хүчдэлийн хувьд лити нь хамгийн идэвхтэй бөгөөд кали нь литийн натри хоёрын дунд байр суурийг эзэлдэг. Цайр ба зэс нь үечилсэн хүснэгт дэх байр сууриараа ойролцоогоор ижил химийн идэвхжилтэй байх ёстой боловч хүчдэлийн цувралд цайр зэсээс хамаагүй эрт байрладаг. Энэ төрлийн зөрчилдөөний шалтгаан нь дараах байдалтай байна.

Тогтмол хүснэгтэд нэг буюу өөр байр суурийг эзэлдэг металлуудыг харьцуулахдаа чөлөөт атомуудын иончлох энергийг тэдгээрийн химийн идэвхжил буюу бууруулах чадварыг хэмждэг. Үнэн хэрэгтээ, жишээлбэл, дээрээс доошоо хөдөлж байх үед үндсэн дэд бүлэгТогтмол системийн I бүлэгт атомуудын иончлолын энерги буурч байгаа нь тэдгээрийн радиус ихсэх (өөрөөр хэлбэл илүү хол зайтай) холбоотой байдаг. гадаад электронуудцөмөөс) ба завсрын электрон давхаргуудаар цөмийн эерэг цэнэгийг скрининг ихэсгэх замаар (§ 31-ийг үз). Тиймээс калийн атомууд илүү их химийн идэвхжилтэй байдаг - тэд илүү хүчтэй байдаг нөхөн сэргээх шинж чанар, - натрийн атомуудаас илүү, натрийн атомууд нь литийн атомуудаас илүү идэвхтэй байдаг.

Металлуудыг хэд хэдэн хүчдэлээр харьцуулахдаа хатуу төлөвт байгаа металыг усан уусмал дахь гидрат ион болгон хувиргах ажлыг химийн идэвхжлийн хэмжүүр болгон авдаг. Энэ ажлыг атомчлах энерги - металлын талстыг тусгаарлагдсан атом болгон хувиргах, чөлөөт металлын атомуудын иончлох энерги, үүссэн ионуудын усжилтын энерги гэсэн гурван нэр томъёоны нийлбэрээр илэрхийлж болно. Атомжуулалтын энерги нь тухайн металлын болор торны хүчийг тодорхойлдог. Атомын иончлолын энерги - тэдгээрээс валентийн электроныг зайлуулах нь үелэх систем дэх металлын байрлалаар шууд тодорхойлогддог. Усжилтын үед ялгарах энерги нь ионы электрон бүтэц, түүний цэнэг, радиусаас хамаарна.

Ижил цэнэгтэй боловч өөр радиустай лити ба калийн ионууд нь тэгш бус байдлыг үүсгэдэг цахилгаан талбайнууд. Жижиг литийн ионуудын ойролцоо үүссэн талбай нь том калийн ионуудын ойролцоох талбайгаас илүү хүчтэй байх болно. Эндээс харахад литийн ионууд нь калийн ионуудаас илүү их энерги ялгаруулж гидратлах нь тодорхой байна.

Тиймээс авч үзэж буй хувиргалт хийх явцад энерги нь атомчлах, иончлоход зарцуулагдаж, усжилтын үед энерги ялгардаг. Нийт эрчим хүчний хэрэглээ бага байх тусам бүх үйл явц хялбар байх ба стрессийн цувааны эхэнд ойртох тусам өгөгдсөн металл байрлана. Гэхдээ энергийн ерөнхий балансын гурван нөхцлөөс зөвхөн нэг нь буюу иончлолын энерги нь үелэх систем дэх металлын байрлалаар шууд тодорхойлогддог. Иймээс стрессийн цуваа дахь зарим металлын харьцангуй байрлал нь тэдгээрийн үелэх систем дэх байрлалтай үргэлж тохирно гэж хүлээх шалтгаан байхгүй. Тиймээс литийн хувьд нийт эрчим хүчний хэрэглээ нь калийнхаас бага болж хувирдаг бөгөөд үүний дагуу лити нь хүчдэлийн цувралд калиас өмнө ирдэг.

Зэс, цайрын хувьд чөлөөт атомыг ионжуулахад зарцуулсан энергийн зарцуулалт ба ионы гидратжуулалтын үеийн энергийн өсөлт ойролцоо байна. Гэхдээ металл зэс нь цайраас илүү хүчтэй болор тор үүсгэдэг нь эдгээр металлын хайлах температурын харьцуулалтаас харж болно: цайр хайлж, харин зэс зөвхөн . Иймээс эдгээр металлыг атомжуулахад зарцуулсан энерги нь эрс ялгаатай бөгөөд үүний үр дүнд зэсийн хувьд бүхэл бүтэн процессын нийт эрчим хүчний зардал нь цайрынхаас хамаагүй их байдаг нь эдгээр металлын харьцангуй байрлалыг тайлбарлаж байна. стрессийн цуваа дахь металлууд.

Уснаас усан бус уусгагч руу шилжих үед хүчдэлийн цуваа дахь металлын харьцангуй байрлал өөрчлөгдөж болно. Үүний шалтгаан нь нэг уусгагчаас нөгөөд шилжихэд янз бүрийн металлын ионуудын уусмалын энерги өөр өөр өөрчлөгддөг.

Ялангуяа зэсийн ион нь зарим органик уусгагчид маш хүчтэй уусдаг; Энэ нь ийм уусгагч дахь зэс нь устөрөгчийн өмнөх хүчдэлийн цуваанд байрлаж, хүчиллэг уусмалаас нүүлгэн шилжүүлэхэд хүргэдэг.

Тиймээс элементүүдийн үечилсэн системээс ялгаатай нь металлын стрессийн цуваа нь тусгал биш юм ерөнхий хэв маяг, үүний үндсэн дээр металлын химийн шинж чанарын иж бүрэн шинж чанарыг өгөх боломжтой. Цуврал хүчдэл нь зөвхөн хатуу тогтоосон нөхцөлд "металл-металл ион"-ын цахилгаан химийн системийн исэлдүүлэх чадварыг тодорхойлдог: үүнд өгөгдсөн утгууд нь усан уусмал, температур, металлын ионуудын нэгжийн концентрацийг (идэвхтэй) илэрхийлдэг.

Цахилгаан химийн үүрэнд (галван эс) ион үүссэний дараа үлдсэн электронуудыг металл утсаар зайлуулж, өөр төрлийн ионуудтай дахин нэгтгэдэг. Өөрөөр хэлбэл, гадаад хэлхээний цэнэгийг электронуудаар дамжуулж, эсийн дотор металл электродуудыг дүрсэн электролитээр дамжуулан ионоор дамжуулдаг. Энэ нь хаалттай цахилгаан хэлхээг үүсгэдэг.

Цахилгаан химийн элементэд хэмжигдэх потенциалын зөрүү ньо металл тус бүрийн электрон өгөх чадварын ялгаагаар тайлбарлагддаг. Электрод бүр өөрийн боломжуудтай, электрод-электролитийн систем бүр хагас эс бөгөөд дурын хоёр хагас эс нь цахилгаан химийн эсийг үүсгэдэг. Нэг электродын потенциалыг хагас эсийн потенциал гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь электродын электрон хандивлах чадварыг тодорхойлдог. Хагас элемент бүрийн боломж нь өөр хагас элемент байгаа эсэх, түүний боломжоос хамаардаггүй нь ойлгомжтой. Хагас эсийн потенциалыг электролит дахь ионы концентраци ба температураар тодорхойлно.

Устөрөгчийг "тэг" хагас элементээр сонгосон, өөрөөр хэлбэл. ион үүсгэхийн тулд электрон нэмэх эсвэл зайлуулах үед түүний төлөө ямар ч ажил хийгддэггүй гэж үздэг. "Тэг" потенциалын утга нь эсийн хоёр хагас эс тус бүрийн электрон өгөх, хүлээн авах харьцангуй чадварыг ойлгоход зайлшгүй шаардлагатай.

Устөрөгчийн электродтой харьцуулахад хагас эсийн потенциалыг устөрөгчийн хуваарь гэж нэрлэдэг. Хэрэв цахилгаан химийн эсийн нэг хагаст электрон хандивлах термодинамик хандлага нь нөгөөгөөсөө өндөр байвал эхний хагас эсийн потенциал хоёр дахь хэсгийн потенциалаас өндөр байна. Боломжит ялгааны нөлөөн дор электрон урсгал үүснэ. Хоёр металлыг нэгтгэх үед тэдгээрийн хооронд үүсэх потенциалын ялгаа болон электрон урсгалын чиглэлийг тодорхойлох боломжтой.

Цахилгаан эерэг металл нь электрон хүлээн авах өндөр чадвартай тул катод эсвэл эрхэмсэг байх болно. Нөгөөтэйгүүр, аяндаа электрон хандивлах чадвартай цахилгаан сөрөг металлууд байдаг. Эдгээр металлууд нь урвалд ордог тул анод шинж чанартай байдаг.

- → 0 → +

Al Mn Zn Fe Sn Pb H 2 Cu Ag Au

Жишээ нь Cu электроноо илүү амархан өгдөг Ag, гэхдээ Fe-ээс ч дор . Зэс электрод байгаа тохиолдолд мөнгөний ионууд электронуудтай нэгдэж, зэсийн ионууд үүсч, металл мөнгөний тунадас үүсдэг.

2 Ag + + Cu → Cu 2+ + 2 Ag

Гэсэн хэдий ч ижил зэс нь төмрөөс бага урвалд ордог. Металл төмөр нь зэсийн нонтайд хүрэхэд тунадас үүсч, төмөр нь уусмалд орно.

Fe + Cu 2+ → Fe 2+ + Cu.

Зэс нь төмөртэй харьцуулахад катодын метал, мөнгөтэй харьцуулахад анод металл гэж хэлж болно.

Стандарт электродын потенциалыг 25 0 С-ийн температурт ионуудтай харьцах электродын хувьд бүрэн цэвэршүүлсэн цэвэр металлын хагас эсийн потенциал гэж үздэг. Эдгээр хэмжилтүүдэд устөрөгчийн электрод нь лавлагаа электродын үүрэг гүйцэтгэдэг. Хоёр валент металлын хувьд бид харгалзах электрохимийн үүрэнд тохиолдох урвалыг бичиж болно.

M + 2H +→ M 2+ + H 2.

Хэрэв бид металлыг стандарт электродын потенциалынх нь буурах дарааллаар байрлуулбал металлын хүчдэлийн цахилгаан химийн цувааг олж авна (Хүснэгт 1).

Хүснэгт 1. Металлын хүчдэлийн цахилгаан химийн цуваа

	Металл-ионы тэнцвэр (нэгж үйл ажиллагаа)	Устөрөгчийн электродтой харьцуулахад электродын потенциал 25°C, V (бууруулах потенциал)
Эрхэмсэг эсвэл катод	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
	Ni-Ni 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
Идэвхтэй эсвэл анод	Аль-Ал 2+	1,662
	Mg-Mg2+	2,363
	Na-Na+	2,714
	K-K+	2,925

Жишээлбэл, зэс-цайрын гальваник эсэд цайраас зэс рүү электронуудын урсгал байдаг. Зэс электрод нь энэ хэлхээний эерэг туйл, цайрын электрод нь сөрөг туйл юм. Илүү идэвхтэй цайр электроноо алддаг.

Zn → Zn 2+ + 2e - ; E °=+0.763 В.

Зэс нь бага реактив бөгөөд цайраас электрон хүлээн авдаг:

Cu 2+ + 2e - → Cu; E °=+0.337 В.

Электродуудыг холбосон металл утсан дээрх хүчдэл нь:

0.763 V + 0.337 V = 1.1 В.

Хүснэгт 2. Ердийн устөрөгчийн электродтой харьцуулахад далайн усан дахь зарим металл ба хайлшийн хөдөлгөөнгүй потенциал (ГОСТ 9.005-72).

Металл	Хөдөлгөөнгүй боломж, IN	Металл	Хөдөлгөөнгүй боломж, IN
магни	1,45	Никель (идэвхтэйхамт зогсож байна)	0,12
Магнийн хайлш (6% Aби, 3 % Zn, 0,5 % Mn)	1,20	Зэсийн хайлш LMtsZh-55 3-1	0,12
Цайр	0,80	Гуулин (30 % Zn)	0,11
Хөнгөн цагаан хайлш (10%) Mn)	0,74	Хүрэл (5-10 % Аль)	0,10
Хөнгөн цагаан хайлш (10%) Zn)	0,70	Улаан гууль (5-10 % Zn)	0,08
Хөнгөн цагааны хайлш K48-1	0,660	Зэс	0,08
Хөнгөн цагаан хайлш B48-4	0,650	Cupronickel (30%) Ni)	0,02
Хөнгөн цагаан хайлш AMg5	0,550	Хүрэл "Нева"	0,01
Хөнгөн цагаан хайлш AMg61	0,540	Хүрэл Br. AZHN 9-4-4	0,02
Хөнгөн цагаан	0,53	Зэвэрдэггүй ган X13 (идэвхгүй төлөв)	0,03
Кадми	0,52	Никель (идэвхгүй байдал)	0,05
Duralumin ба хөнгөн цагааны хайлш AMg6	0,50	Зэвэрдэггүй ган X17 (идэвхгүй төлөв)	0,10
Төмөр	0,50	Титан техникийн	0,10
Ган 45G17Yu3	0,47	Мөнгө	0,12
Ган St4S	0,46	Зэвэрдэггүй ган 1X14ND	0,12
Ган SHL4	0,45	Титан иодид	0,15
АК төрлийн ган ба карбон ган	0,40	Зэвэрдэггүй ган Х18Н9 (идэвхгүй төлөв) ба ОХ17Н7У	0,17
Саарал цутгамал төмөр	0,36	Монел металл	0,17
Зэвэрдэггүй ган X13 ба X17 (идэвхтэй байдал)	0,32	Зэвэрдэггүй ган Х18Н12М3 (идэвхгүй төлөв)	0,20
Никель-зэс цутгамал төмөр (12-15%)Ни, 5-7% Si)	0,30	Зэвэрдэггүй ган Х18Н10Т	0,25
Тэргүүлэх	0,30	Платинум	0,40
Цагаан тугалга	0,25

Анхаарна уу . Цуврал дахь металлын потенциалын тоон утгууд ба дараалал нь металлын цэвэр байдал, найрлагаас хамааран янз бүр байж болно. далайн ус, металлын агааржуулалтын зэрэг ба гадаргуугийн төлөв байдал.

Металл дотор химийн урвалүргэлж сэргээн засварлагчид. Металлын бууралтын идэвхжил нь түүний цахилгаан химийн хүчдэлийн цуврал дахь байрлалаар илэрхийлэгддэг.

Цуврал дээр үндэслэн дараахь дүгнэлтийг гаргаж болно.

1. Энэ эгнээний зүүн талд металл байх тусам бууруулагч нь илүү хүчтэй байдаг.

2. Метал бүр нь уусмал дахь давснаас баруун талд байгаа металуудыг нүүлгэн шилжүүлэх чадвартай

2Fe + 3CuSO 4 → 3Cu + Fe 2 (SO 4) 3

3. Устөрөгчийн зүүн талд хүчдэлийн цувралд байрлах металууд нь түүнийг хүчилээс нүүлгэн шилжүүлэх чадвартай.

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

4. Аливаа усан уусмал дахь хамгийн хүчтэй бууруулагч бодис (шүлт ба шүлтлэг шороо) болох металууд эхлээд устай урвалд ордог.

Хүчдэлийн цуваа нь зөвхөн атомын радиус төдийгүй электрон хийсвэрлэх энергийг харгалзан үздэг тул цахилгаан химийн цуваагаар тодорхойлогддог металлын бууруулах чадвар нь түүний үечилсэн систем дэх байрлалтай үргэлж тохирдоггүй.

Альдегид, тэдгээрийн бүтэц, шинж чанар. Шоргоолж ба ацетальдегидийг бэлтгэх, хэрэглэх.

Альдегид нь органик нэгдлүүд, молекул нь устөрөгчтэй холбогдсон карбонилийн бүлэг ба нүүрсустөрөгчийн радикалыг агуулдаг.

Метанал (формальдегид)

Физик шинж чанар

Метанал - хийн бодис, усан уусмал - формалин

Химийн шинж чанар

Альдегидийн урвалж нь Cu(OH) 2 юм

Өргөдөл

Метанал ба этанал нь хамгийн өргөн хэрэглэгддэг. Их хэмжээгээрметаналыг фенол формальдегидийн давирхайг үйлдвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд метаналыг фенолтой урвалд оруулснаар олж авдаг. Энэ давирхай нь янз бүрийн хуванцар үйлдвэрлэхэд зайлшгүй шаардлагатай. Фенол формальдегидийн давирхайг янз бүрийн дүүргэгчтэй хослуулан хийсэн хуванцарыг фенол гэж нэрлэдэг. Фенол формальдегидийн давирхайг ацетон эсвэл спиртэнд уусгаснаар янз бүрийн лак гаргаж авдаг. Метанал нь мочевин CO (NH 2) 2-тэй урвалд ороход карбидын давирхайг гаргаж авах ба түүнээс аминопластуудыг хийдэг. Цахилгааны инженерийн хэрэгцээнд зориулж эдгээр хуванцараас бичил сүвэрхэг материалыг үйлдвэрлэдэг эмийн бодисуудболон будагч бодисууд. агуулсан усан уусмал массын фракцууд 40% метанал. Үүнийг формалин гэдэг. Түүний хэрэглээ нь уураг нугалах чадварт суурилдаг.

Баримт

Альдегидийг алкан ба спиртийг исэлдүүлэх замаар гаргаж авдаг. Этанал нь этилийг усжуулах, этилийг исэлдүүлэх замаар үүсдэг.

Тасалбар №12

Илүү өндөр оксидууд химийн элементүүдгурав дахь үе. Үелэх систем дэх химийн элементүүдийн байрлалтай холбоотойгоор тэдгээрийн шинж чанарыг хэмжих зүй тогтол. Онцлог шинж чанартай химийн шинж чанарислүүд: үндсэн, амфотер, хүчиллэг.

Оксид- Энэ нарийн төвөгтэй бодисуудхимийн хоёр элементээс бүрдэх ба тэдгээрийн нэг нь "-2" исэлдэлтийн төлөвтэй хүчилтөрөгч юм.

Гурав дахь үеийн оксидууд нь:
Na 2 O, MgO, Al 2 O 3, SiO 2, P 2 O 5, SO 3, Cl 2 O 7.

Элементүүдийн исэлдэлтийн зэрэг нэмэгдэхийн хэрээр хүчиллэг шинж чанарислүүд

Na 2 O, MgO – үндсэн исэл

Al 2 O 3 - амфотерийн исэл

SiO 2, P 2 O 5, SO 3, Cl 2 O 7 – хүчиллэг исэл.

Үндсэн исэл нь хүчилтэй урвалд орж давс, ус үүсгэдэг.

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

Шүлт ба шүлтлэг шороон металлын исэл нь устай урвалд орж шүлт үүсгэдэг.

Na 2 O + HOH → 2NaOH

Үндсэн исэлүүд нь хүчиллэг исэлтэй урвалд орж давс үүсгэдэг.
Na 2 O + SO 2 → Na 2 SO 3
Хүчиллэг исэлшүлттэй урвалд орж давс, ус үүсгэдэг

2NaOH + SO 3 → Na 2 SO 4 + H 2 O

Устай урвалд орж хүчил үүсгэдэг

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4

Амфотерийн исэлхүчил ба шүлттэй урвалд орно

Al 2 O 3 + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2 O

Шүлттэй

Al 2 O 3 + 2NaOH → 2NaAlO 2 + H 2 O

Өөх тос, тэдгээрийн шинж чанар, найрлага. Байгаль дахь өөх тос, биеийн өөхний хувирал. Өөх тосыг техникийн аргаар боловсруулах бүтээгдэхүүн, синтетик угаалгын бодисын тухай ойлголт. SMS бохирдлоос байгаль хамгаалах.

Өөх тос- Энэ эфирглицерин ба карбоксилын хүчил.

Өөх тосны ерөнхий томъёо:

Хатуу өөх тосыг ихэвчлэн өндөр ханасан карбоксилын хүчлүүдээр үүсгэдэг - стеарин C 17 H 35 COOH, пальмитик C 15 H 31 COOH болон бусад. Шингэн өөх тосыг ихэвчлэн өндөр ханаагүй карбоксилын хүчлүүд - олеиноор үүсгэдэг C17H33COOH, ленол C17H31COOH

Өөх тос нь нүүрсустөрөгч, уургийн хамт амьтан, ургамлын организмын нэг хэсэг юм. Тэд чухал салшгүй хэсэгхүн ба амьтны хоол. Өөх тосыг исэлдүүлэх үед биед энерги ялгардаг. Өөх тос нь хоол боловсруулах эрхтэнд ороход ферментийн нөлөөн дор глицерин болон холбогдох хүчилд гидролиз болдог.

Гидролизийн бүтээгдэхүүн нь гэдэсний хөндийгөөр шингэж, дараа нь өөх тосыг нийлэгжүүлдэг боловч аль хэдийн биеийн онцлог шинж чанартай байдаг. Өөх тосыг цусны урсгалаар биеийн бусад эрхтэн, эд эс рүү зөөвөрлөж, тэнд хуримтлагдаж эсвэл дахин гидролиз болж, нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (IV) болон ус руу аажмаар исэлддэг.

Физик шинж чанар.

Ихэнх тохиолдолд амьтны гаралтай өөх тос хатуу бодис, гэхдээ бас шингэн (загасны тос) байдаг. Ихэнх тохиолдолд ургамлын гаралтай өөх тос шингэн бодис- тос; Хатуу ургамлын гаралтай өөх тос - кокосын тосыг бас мэддэг.

Химийн шинж чанар.

Амьтны организм дахь өөх тос нь ферментийн оролцоотойгоор гидролиз болдог. Устай урвалд орохоос гадна өөх тос нь шүлттэй харилцан үйлчилдэг.

Ургамлын тос нь ханаагүй карбоксилын хүчлүүдийн эфирийг агуулдаг бөгөөд устөрөгчжүүлж болно. Тэд эцсийн холболт болж хувирдаг
Жишээ нь: Маргариныг үйлдвэрийн аргаар ургамлын тосноос гаргаж авдаг.

Өргөдөл.
Өөх тосыг голчлон хэрэглэдэг хүнсний бүтээгдэхүүн. Өмнө нь өөх тосыг саван хийхэд ашигладаг байсан
Синтетик угаалгын нунтаг.

Синтетик угаалгын нунтаг нь хортой орчин, учир нь тэдгээр нь тогтвортой бөгөөд эвдэхэд хэцүү байдаг.