Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au

Електрохімічний ряд напруг характеризує властивості металів у водних розчинах:

• Чим меншим є електродний потенціал металу, тим легше він
окиснюється і тим важче відновлюються його катіони у водних
розчинах.

• Метали, що мають негативні значення електродного потенціалу,
тобто стоять у ряду напруг до водню, здатні витісняти його
із розведених розчинів кислот (HCl. H₂SO_4(розб.), СH₃COOH, H₃PO₄).

• Кожен метал здатний витісняти (відновлювати) з розчинів солей ті метали, які мають більш високе значення електродного по­тенціалу.

Активні метали взаємодіють з водою за кімнатної температури, метали середньої активності — при нагріванні, малоактивні метали (Cu, Ag, Au, Pt) з водою не взаємодіють.

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Zn + H₂O ZnO + H₂

Метали взаємодіють з кислотами з утворенням солей, але в залежності від активності металу, природи та концентрації кислоти продукти відновлення кислоти можуть бути різними.

Метали, що стоять у ряді напруг до водню (крім свинцю), витісняють останній із таких кислот, як H₃PO₄, HCN, CH₃COOH, HCl, HBr, HI, H₂SO₄(розб.) за загальною схемою

Zn+2HCl=ZnCl₂+ H₂

Mg + H₂SO₄(розб.) = MgSO₄ + H₂

Свинець не взаємодіє з галогеноводневими кислотами і H₂SO₄(розб.) тому, що на поверхні металу утворюються нерозчинні плівки: PbCl₂, PbBr₂,. PbI₂, PbSO₄.

Із концентрованою H₂SO₄ метали взаємодіють за схемою:

4 Mg+5H₂SO₄ ® 4MgSO₄+H₂S+4H₂O

3 Zn+4H₂SO₄ ® 3ZnSO₄+S+4H₂O

Pb+3H₂SO₄ ® Pb(НSO₄)₂+SО₂+2H₂O

Алюміній і залізо за звичайних умов не взаємодіють із концентрованою сульфатною кислотою, тому що на поверхні цих металів утворюються щільні оксидні плівкиAl₂O₃, Fe₂O₃.

При сильному нагріванні алюміній і залізо взаємодіють із концентрованою H₂SO₄ за схемою:

2Fe+6H₂SO₄ ® Fe₂(SO₄)₃+3SО₂+6H₂O

2Al+4H₂SO₄ ® Al₂(SO₄)₃+S+4H₂O

Розглядаючи взаємодію металів з нітратною кислотою необхідно пам’ятати:

• в даному випадку окисником є нітрат-іон за рахунок Нітрогену в ступені окиснення +5;
• Нітроген відновлюється до різних ступенів окиснення (від +4 до –3);
• чим активнішим є метал і чим розбавленішою є кислота, тим повніше йде відновлення Нітрогену.

Процеси, що при цьому протікають і продукти відновлення Нітрогену можна представити такою схемою:

Процес
Продукт	NO2		NO
Процес
Продукт	N2O	N2	NH3 NH4NO3

Ag + 2HNO₃(конц) –> AgNO₃ + NO₂ + H₂O

3Ag + 4HNO₃(розб) –> 3AgNO₃ + NO + 2H₂O

4Zn + 10HNO₃(розб) –> 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

Деякі метали (Zn. Be, Al, Cr, Pb, Sn, Sb), що утворюють амфотерні гідроксиди, розчиняються в водних розчинах лугів, або взаємодіють з лугами при сплавлянні:

§ в розчинах

Zn+2NaOH+2H₂O=Na₂ [ Zn(OH)₄ ] +H₂

2Al+6NaOH+6H₂O=2Na₃ [ Al(OH)₆ ] +3H₂

§ при сплавленні

2NaOH+ Zn=Na₂ZnO₂+H₂

6NaOH+2 Al=2Na₃AlO₃+3H₂

Метали взаємодіють з розчинами солей менш активних металів:

Zn+CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu.

Активні метали (Mg, Al, Na) взаємодіють з оксидами металів:

Алюміній широко використовують у промисловості для добування багатьох металів з їхніх оксидів (алюмінотермія).

Сплави. У розплавлених металах можуть розчинятися інші метали, складні речовини та неметали. Під час охолодження таких розчинів утворюються сплави. Сплави, як і метали, у твердому стані мають кристалічну будову. Під час кристалізації деяких сплавів утворюються хімічні сполуки. Кристали інших сплавів складаються з атомів вихідних металів, які хімічно не зв'язані один з одним (тверді розчини).

У світі для потреб техніки виробляється 75 металів і близько 1500 різних сплавів. Наприклад, чавун — це залізовуглецевий сплав, у якому масова частка вуглецю понад 2.14%. Сталь — залізовуглецевий сплав з масовою часткою вуглецю меншою за 2.14%. Дюралюміній містить 95% Al, 4%Cu, 0.5%Mg і 0.5%Мn.

Властивості сплавів відрізняються від властивостей компонентів сплаву. Температура плавлення сплаву, як правило, нижча за температуру плавлення найбільш легкоплавкого його компонента, а твердість вища, ніж твердість складових частин сплаву. Особливо сильно зростає твердість сплаву, якщо під час сплавлення утворюються хімічні сполуки металів. Високою твердістю характеризуються сплави, що містять тверді розчини. Низькі температури плавлення, висока твердість надають сплавам більшої цінності для сучасної техніки, ніж цінність металів, з яких їх виготовляють.

Поширення у природі й одержання металів. У земних умовах більшість металів є стійкими в окисленому вигляді. У вільному стані в земній корі трапляються лише метали, які в ряду стандартних електродних потенціалів знаходяться праворуч від водню - Cu, Hg, Ag, Аu, Pt Переважно в природі метали існують у вигляді сполук — оксидів, сульфідів, сульфатів, хлоридів, карбонатів, фосфатів і нітратів.

Усі промислові способи одержання металів основані на окисно-відновних реакціях. У процесі добування металів їх переводять з хімічних сполук у нейтральні атоми.

В залежності від умов ведення процесів розрізняють піро-, гідро- та електрометалургійні способи добування металів.

Пірометалургія об'єднує хімічні способи відновлення металів їх сполук за високих температур. Для відновлення використовую вугілля, точніше, кокс - найбільш доступний та економічно вигідний відновник, оксид карбону(ІІ), водень, активні метали.

Гідрометалургія - вилучення металів з їх сполук у водних розчинах та збагачення руд різних металів із застосуванням води. Гідрометалургійні прийоми широко застосовують при добуванні золота, срібла, індію, кадмію, урану та багатьох інших металів. Наприклад:

CdSO₄ + Zn = ZnSO₄ + Cd.

Електрометалургія - добування металів за допомогою електричнoго струму (електролізом). Самі активні метали - від літію до мангану - добувають електролізом розплавів (електротермія), менш активні метали Zn, Ni, Cr, Sn, Cu та ін. - електролізом водних розчинів їх солей (гідроелектрометалургія). Електроліз застосовують також для нанесення декоративних і захисних металічних покриттів, для очищення (рафінування) багатьох металів від домішок тощо

Поиск по сайту: