Хімія · Неорганічна хімія
Метали: положення в таблиці, ряд активності, алюміній і залізо, сплави
Хімічні властивості металів визначає ряд активності: чим лівіше метал, тим легше він віддає електрони. Лівіше від водню метали витісняють H₂ з розчинів кислот, а активніший метал витісняє менш активний з розчину його солі.
Авторський матеріал Тями · оновлено
Положення в таблиці й ряд активності
Метали розташовані в лівій і нижній частині таблиці, їхні атоми мають 1–3 електрони на зовнішньому рівні й віддають їх. Металічний зв’язок пояснює електро- й теплопровідність, пластичність і блиск. Ряд активності від найактивніших до найменш активних:
Li, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Be, Al, Mn, Cr, Zn, Fe, Cd, Ni, Sn, Pb, (H₂), Bi, Cu, Ag, Hg, Pt, Au
- метали лівіше від водню витісняють його з розчинів кислот (окрім HNO₃ та концентрованої H₂SO₄);
- активніший метал витісняє менш активний із розчину солі, крім лужних і лужноземельних металів, що реагують з водою;
- лужні й лужноземельні (Ca, Sr, Ba) метали реагують з водою за звичайних умов: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑; мідь, срібло, золото з водою не реагують.
Алюміній і залізо
| Реакція | Алюміній | Залізо |
|---|---|---|
| з киснем | 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃ (захисна плівка) | 3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄ |
| з кислотами | 2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑ | Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑ (Fe²⁺) |
| з хлором | 2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃ | 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃ (Fe³⁺) |
| з лугом | 2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑ | не реагує |
| відновлення оксидів | Fe₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Fe (алюмотермія) | — |
Алюміній амфотерний: реагує як з кислотами, так і з лугами. Залізо утворює сполуки Fe²⁺ зі слабкими окисниками (H⁺, сірка) і Fe³⁺ із сильними (хлор). Сплави заліза з вуглецем: чавун (понад 2 % C) і сталь (менш як 2 % C).
Розібрані приклади
Спробуй розв’язати сам, а потім відкрий розв’язання. Це авторські приклади, а не завдання з тренувань.
Приклад 1
Які реакції відбудуться: Zn + CuSO₄; Cu + FeSO₄; Mg + HCl; Ag + H₂SO₄(розб.); Fe + CuCl₂?
Показати розв’язанняСховати розв’язання
- Цинк активніший за мідь: реакція йде.
- Мідь менш активна за залізо: реакції немає.
- Магній стоїть лівіше за водень: Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑.
- Срібло стоїть правіше за водень: реакції немає.
- Залізо активніше за мідь: Fe + CuCl₂ → FeCl₂ + Cu.
Відповідь: відбудуться 1, 3 і 5.
Приклад 2
Алюміній розчинили в надлишку хлоридної кислоти й зібрали 6,72 л водню (н. у.). Яка маса алюмінію прореагувала?
Показати розв’язанняСховати розв’язання
- 2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑; n(H₂) = 6,72/22,4 = 0,3 моль.
- n(Al) = 2/3 · 0,3 = 0,2 моль.
- m(Al) = 0,2 · 27 = 5,4 г.
Відповідь: 5,4 г.
Типові помилки
- Вважати, що мідь витісняє водень із кислот.
- Вважати, що натрій витісняє мідь із розчину купрум(II) сульфату: він реагує з водою.
- Писати FeCl₃ у реакції заліза з хлоридною кислотою: утворюється FeCl₂.
- Забувати, що алюміній реагує як з кислотами, так і з лугами.
- Вважати, що концентрована HNO₃ не реагує з міддю: вона пасивує залізо й алюміній, але не мідь.