Характеристика и основные химические свойства металлов. Строение валентных уровней и валентности d-металлов

Металлы –  s-элементы I и II групп, все d- и f-элементы, а также р-элементы главных подгрупп: III (кроме бора), IV (Ge,Sn,Pb), V (Sb, Bi) и VI (Po).  Проявляют только положительную окисленность – только восстановители. Связь – металлическая. Плотность – от 0,53 (Li) до 22,6 г/см³ (у Os). Температура пл. от  -38,9 °С (Hg) до 3390 °С (W). Твердость связана с переходом от чисто металлической (у щелочных металлов) к все большему содержанию ковалентной связи. Самый твердый металл - хром (режет стекло). Строение – кристаллическое (обычно кубическая решетка и гексагональная)

с Н₂

Са+Н₂=СаН₂ (Соли щ. и щ-з. металлов, белые, кристаллические). Разлагаются при нагревании на металл и кислород. С водой: СаН₂+2Н₂О = Са(ОН)₂+2Н₂  Гидриды титана, ванадия, хрома – металлобразные (проводимость и металлический блеск, но очень хрупки). Гидриды цинка и алюминия – полимерные (водородные мостики)

c металлами

Сплавы, твердые растворы и интерметаллиды (Na₂Sb, FeSb_x (x=0,72¸0,92), CuZn, CuZn₃, Na₂Pb, Na₂Pb₅). AlSb и InSb используются как полупроводники

с галогенами

Са+Cl₂=CaCl₂; 2Fe+3Cl₂(влажный)= 2FeCl₃

с O₂

Обычно металлы с кислородом образуют оксиды основные, когда ст. окисления металла =1,2 (кроме Be,Zn) (Li₂O, CaO, FeO, NiO), амфотерные при ст. ок. = 3,4 (Al₂O₃, Cr₂O₃, PbO₂), кислотные при ст. ок. 4¸7 (CrO₃, Mn₂O₇).

Натрий при горении: 2Na+O₂=Na₂O₂ (пероксид) Калий – K+O₂=KO₂ (надпероксид). Железо – 3Fe+2O₂=Fe₃O₄ (железная окалина).

c S

Zn+S=ZnS (Сульфид). Известны полисульфиды – FeS₂, Na₂S_n, где n изменяется от 2 для лития до 5 для натрия и 6 для остальных щелочных металлов

c N₂

6Li+N₂=2Li₃N (нитрид)

c P

3Са+2Р = Са₃Р₂ (фосфид)

c C

2Li+2C =Li₂C₂; Mg+2C =MgC₂ (карбиды – ацетилиды)

Al+C=Al₄C₃ (карбид – метанид)*

c Si

6Li+2Si=Li₆Si₂   2Mg+Si= Mg₂Si**(силициды)

с В

образуются бориды, используемые в радиоэлектронике, а также в ядерной технике в качестве материалов для регулирования нейтронного излучения и защиты от него

c H₂O

2Na+2H₂O=2NaOH+H₂; Ca+2H₂O=Ca(OH)₂+H₂; 3Fe+4H₂O=Fe₃O₄+4H₂

со спиртом

2Na+2C₂H₅OH = 2C₂H₅ONa+H₂ (алкоголяты)

с основн. и амф. оксидами.

Mg+CuO=MgO+Cu; Cr₂O₃+2Al=2Cr+Al₂O₃;

(с пероксидом) Na₂O₂+2Na=2Na₂O

с кисл. оксид.

2Mg+CO₂=2MgO+C

с основаниями

Как правило, металлы с основаниями не взаимодействуют, за исключением активных и амфотерных металлов: 2NaOH_{(расплав)}+2Na=2Na₂O+H₂

2Al+2H₂O+2NaOH = 2NaAlO₂+3H₂ (в расплаве)

2Al+10H₂O+2NaOH = 2Na[Al(OH)₄(H₂O)₂] +3H₂ (в водном растворе)

с кислотами

Металлы, стоящие в ряду активности до водорода с неокислительными кислотами: Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂

С окислительными кислотами: с концентрированными азотной и серной