Методичні вказівки.

Із 110 відомих хімічних елементів 88 є металами. Елементи першої – третьої групи (крім водню та бору), а токаж елементи побічних підгруп четвертої – восьмої груп – метали. У головній підгрупі четвертої групи більшість елементів (за винятком кремнію та вуглецю) теж є металами. У головній підгрупі п’ятої групи знаходяться два метали (сурма та вісмут), а у головній підгрупі шостої групи – один (полоній).

Метали в твердому стані – кристалічні речовини з металічним типом зв’язку. У перехідних металах зв’язок між атомами частково є ковалентним.

У природі метали існують переважно у вигляді сполук – оксидів (Fe₃O_4, Fe₂O₃), сульфідів (ZnS, PbS, FeS₂), сульфатів (CaSO₄, BaSO₄), хлоридів (KCl, NaCl), карбонатів (CaCO₃, FeCO₃, ZnCO₃), фосфатів (Ca₃(PO₄)₂) і нітратів (NaNO₃, KNO₃).

У вільному стані в земній корі трапляються лише метали, які в ряду стандартних електродних потенціалів знаходяться праворуч від водню – мідь, ртуть, срібло, золото, платина.

Усі метали, крім ртуті та францію, за звичайної температури – це тверді речовини кристалічної будови. У кристалічному стані вони добре відбивають світло і тому непрозорі, мають характерний металічний блиск.

Метали – пластичні речовини. Пластичність – це здатність легко змінювати форму під дією зовнішніх сил і зберігати одержану форму після припинення цієї дії.

Найбіль пластичний метал – золото. З нього можна приготовляти дуже тонку фольгу і тягнути тонкі нитки. Характерні фізичні властивості металів пояснюються особливостями їх внутрішньої структури: наявністю електронного газу – вільних електронів.

Хімічні властивості металів визначаються здатністю їх атомів легко віддавати свої валентні електрони і перетворювати на позитивні іони внаслідок низьких значень електронегативностей, які обумовлені невисокими енергіями іонізації атомів і невеликою (часто від’ємною) спорідненістю до електрона.

Пірометалургійні способи полягають у відновленні металів з оксидів за високих температур за допомогою вуглецю, оксиду вуглецю (ІІ), алюмінію, кремнію або водню:

ZnO + C  Zn + CO;

Fe₃O₄ + 4CO  3Fe + 4CO₂;

Cr₂O₃ + 2Al  Al₂O₃ + 2Cr;

3BaO + Si  BaSiO₃ + 2Ba;

WO₃ + 3H₂  W + 3H₂O.

Якщо метал одержують з сульфідів, ці сполуки перетворюють на оксиди (випалювання):

2ZnS + 3O₂  2ZnO + 2SO₂;

4FeS₂ + 11O₂  2Fe₂O₃ + 8SO₂;

Cu₂S + 2O₂  2CuO + SO₂.

Як відновник у реакціях використовують сульфід того ж металу (економія окисників і відновників):

2ZnO + ZnS  3Zn + SO₂,

3 Zn⁺² + 2 е  Zn⁰

S^-2 – 6 е  S⁺⁴

Електроткрмічні способи засновані на реакціях відновлення металів електролізом розплавів їх солей, оксидів або гідроксидів. Цими способами одержують лужні та лужноземельні метали. алюміній тощо.

Під дією факторів навколишнього середовища метали окислюються, утворюючи хімічні сполуки (оксиди, гідроксиди, солі) – зазнають корозії.

Корозія – це руйнування металів внаслідок їх взаємодії з навколишнім середовищем. Розрізняють хімічну та електрохімічну корозії.

Хімічна корозія – це руйнування металу внаслідок взаємодії з середовищем, яке не проводить елекричний струм. Прикладами хімічної корозії є швидке окислення на повітрі натрію або кальцію, взаємодія металів з сірководнем, галогенами, оксидом сірки (ІV) та іншими газами, що містяться в атмосфері, а також з рідинами, які не проводять електричний струм (нафтою, бензином, толуолом та ін.).

Електрохімічна корозія – це руйнування металу, що знаходиться в контакті з іншим металом і електролітом або водою.

Лужні метали – це форма існування у вільному стані таких елементів, що ксладають головну підгрупу першої групи періодичної системи. Лужними вони називаються тому, що їх гідроксиди є сильними лугами.

Елемент	Поряд-ковий номер	Радіус атома, нм	Відносна атомна маса	Електро-негатив-ність	Темпера-тура плав-ління, 0С	Стандартний потенціал	Густина, кгм3
Літій	3	0,155	6,490	1,0	180,5	2,04	530
Натрій	11	0,189	29,991	0,9	97,8	2,71	970
Калій	19	0,236	39,100	0,8	63,7	2,92	860
Рубідій	37	0,248	85,48	0,8	38,9	2,90	1530
Цезій	55	0,262	132,91	0,7	28,7	3,01	1870
Францій	87	0,37	223	0,8	8,0	-	2480

У ряду стандартних електродних потенціалів лужні метали розташовані ліворуч і мають найменші з усіх металів значення. Це зумовлює такі властивості лужних металів: - їх атоми є сильними відновниками, а позитивні іони – дуже слабкими окисниками;

• вони – найактивніші метали, що витісняють водень не тільки з кислот – слабких окисників, а й з води;

• ці метали не можна одержати електролізом водних розчинів їх солей;

вони не витісняють інші метали з водних розчинів їх солей.

Прості речовини кальцій, стронцій, барій, радій називають лужно-земельними металами, оскільки їх гідроксиди мають лужні властивості, а їх тугоплавкі оксиди раніше називали землями. Іноді лужноземельними помилково називають усі елементи головної підгрупи другої групи.

На s-підрівні зовнішнього енергетичного рівня атоми елементів мають по два електрони. Це s²-елементи. У хімічних сполуках вони виявляють стурінь окислення +2.