Химические свойства металлов: взаимодействие с кислородом, галогенами, серой и отношение к воды, кислот, солей

Химические свойства металлов обусловлены способностью их атомов легко отдавать электроны с внешнего энергетического уровня, превращаясь в положительно заряженные ионы. Таким образом в химических реакциях металлы проявляют себя энергичными восстановителями. Это является их главным общим химическим свойством.

Способность отдавать электроны у атомов отдельных металлических элементов различна. Чем легче металл отдает свои электроны, тем он активнее, тем энергичнее реагирует с другими веществами. На основе исследований все металлы были расположены в ряд по уменьшению их активности. Этот ряд впервые предложил выдающийся ученый М. М. Бекетов. Такой ряд активности металлов называют еще вытеснительный ряд металлов или электрохимическим рядом напряжений металлов. Он имеет следующий вид:

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

С помощью этого ряда можно выявить какой металл активнее другой. В этом ряду присутствует водород, который не является металлом. Его обновлении свойства приняты для сравнение за своеобразный ноль.

Имея свойства восстановителей, металлы реагируют с различными окислителями, прежде всего с неметаллами. С кислородом металлы реагируют при нормальных условиях или при нагревании с образованием оксидов, например:

2Mg⁰ + O⁰₂ = 2Mg⁺²O^-2

В этой реакции атомы Магния окисляющиеся, атомы Кислорода восстанавливаются. Благородные металлы, которые находятся в конце ряда, с кислородом не реагируют. Активно происходят реакции с галогенами, например, сгорания меди в хлоре:

Cu⁰ + Cl⁰₂ = Cu⁺²Cl^-₂

Реакции с серой, чаще всего происходят при нагревании, например:

Fe⁰ + S⁰ = Fe⁺²S^-2

Активные металлы, находящиеся в ряду активности металлов до Mg, реагируют с водой с образованием щелочей и водорода:

2Na⁰ + 2H⁺₂O → 2Na⁺OH + H⁰₂

Металлы средней активности от Al до H₂ реагируют с водой в более жестких условиях и образуют при этом оксиды и водород:

Pb⁰ + H⁺₂O Pb⁺²O + H⁰₂.

Металлы, которые содержатся после Н₂ в витискувальному ряде металлов с водой не реагируют и водород не вытесняют. В реакциях с водой атомы металлических элементов отдают электроны и являются восстановителями. Окислителями являются атомы Водорода из молекул воды.

Способность металла реагировать с кислотами и солями в растворе зависит также от его положения в витискувальному ряде металлов. Металлы, стоящие в витискувальному ряде металлов левее водорода, обычно вытесняют (восстанавливают) водород из разбавленных кислот, а металлы, стоящие правее водорода, его не вытесняют. Так, цинк и магний реагируют с растворами кислот, выделяя водород и образуя соли; а медь не реагирует.

Mg⁰ + 2H⁺Cl → Mg⁺²Cl₂ + H⁰₂

Zn⁰ + H⁺₂SO₄ → Zn⁺²SO₄ + H⁰₂.

Атомы металлов в этих реакциях являются восстановителями, а ионы Водорода - окислителями.

Металлы реагируют с солями в водных растворах. Более активные металлы вытесняют менее активные металлы из состав солей. Определить это можно по ряду активности металлов. Продуктами реакции являются новая соль и новый металл. Так, если железную пластинку погрузить в раствор купрум(II) сульфата, через некоторое время на ней выделится медь в виде красного налета:

Fe⁰ + Cu⁺²SO₄ → Fe⁺²SO₄ + Cu⁰.

Но если в раствор купрум(ІІ) сульфата погрузить серебряную пластину, то никакой реакции не произойдет:

Ag + CuSO₄ ≠ .

Для проведения таких реакции нельзя брать слишком активные металлы (от лития до натрия), которые способны реагировать с водой.

Следовательно, металлы способны реагировать с неметаллами, водой, кислотами и солями. Во всех этих случаях окисляющиеся металлы и являются восстановителями. Для прогнозирования течения химических реакций с участием металлов следует использовать вытеснительными ряд металлов.