साधारण धातुओं के रासायनिक गुण। धातुओं के सामान्य भौतिक और रासायनिक गुण

धातु एक सकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था के साथ सक्रिय अपचायक हैं। उनके रासायनिक गुणों के कारण, धातुओं का व्यापक रूप से उद्योग, धातु विज्ञान, चिकित्सा और निर्माण में उपयोग किया जाता है।

धातु गतिविधि

प्रतिक्रियाओं में, धातु परमाणु वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को दान करते हैं और ऑक्सीकृत होते हैं। एक धातु परमाणु में जितने अधिक ऊर्जा स्तर और कम इलेक्ट्रॉन होते हैं, उसके लिए इलेक्ट्रॉनों को दान करना और प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करना उतना ही आसान होता है। इसलिए आवर्त सारणी में धातु के गुण ऊपर से नीचे और दाएं से बाएं बढ़ते जाते हैं।

चावल। 1. आवर्त सारणी में धात्विक गुणों में परिवर्तन।

साधारण पदार्थों की गतिविधि धातु वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में दिखाई जाती है। हाइड्रोजन के बाईं ओर सक्रिय धातुएँ हैं (बाएँ किनारे की ओर गतिविधि बढ़ जाती है), दाईं ओर - निष्क्रिय।

सबसे अधिक सक्रिय क्षार धातुएं हैं, जो आवर्त सारणी के समूह I में हैं और वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में हाइड्रोजन के बाईं ओर हैं। वे पहले से ही कमरे के तापमान पर कई पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। उनके बाद क्षारीय पृथ्वी धातुएँ आती हैं, जिन्हें समूह II में शामिल किया गया है। गर्म होने पर वे अधिकांश पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। एल्युमीनियम से हाइड्रोजन (मध्यम गतिविधि) तक विद्युत रासायनिक श्रृंखला में धातु को प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करने के लिए अतिरिक्त शर्तों की आवश्यकता होती है।

चावल। 2. धातुओं के वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला।

कुछ धातुएं उभयधर्मी गुण या द्वैत प्रदर्शित करती हैं। धातु, उनके ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड अम्ल और क्षार के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। अधिकांश धातुएँ केवल कुछ अम्लों के साथ क्रिया करके हाइड्रोजन का स्थान लेती हैं और लवण बनाती हैं। सबसे स्पष्ट दोहरे गुण दिखाते हैं:

• एल्यूमीनियम;
• नेतृत्व करना;
• जस्ता;
• लोहा;
• ताँबा;
• बेरिलियम;
• क्रोमियम

प्रत्येक धातु एक अन्य धातु को लवण से विद्युत रासायनिक श्रृंखला में उसके दाईं ओर विस्थापित करने में सक्षम है। हाइड्रोजन के बायीं ओर धातुएँ इसे तनु अम्लों से विस्थापित करती हैं।

गुण

धातुओं के रासायनिक गुणों की तालिका में विभिन्न पदार्थों के साथ धातुओं की परस्पर क्रिया की विशेषताएं प्रस्तुत की गई हैं।

धातुएँ आपस में परस्पर क्रिया करती हैं और इंटरमेटेलिक यौगिक बनाती हैं - 3Cu + Au → Cu 3 Au, 2Na + Sb → Na 2 Sb।

आवेदन पत्र

धातुओं के सामान्य रासायनिक गुणों का उपयोग मिश्र धातु, डिटर्जेंट बनाने के लिए किया जाता है और उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं में उपयोग किया जाता है। धातु बैटरी, इलेक्ट्रॉनिक्स और लोड-असर संरचनाओं में मौजूद हैं।

आवेदन के मुख्य क्षेत्र तालिका में दर्शाए गए हैं।

चावल। 3. बिस्मथ।

हमने क्या सीखा?

9वीं कक्षा के रसायन विज्ञान पाठ से, हमने धातुओं के मूल रासायनिक गुणों के बारे में सीखा। सरल और जटिल पदार्थों के साथ बातचीत करने की क्षमता धातुओं की गतिविधि को निर्धारित करती है। धातु जितनी अधिक सक्रिय होती है, सामान्य परिस्थितियों में उतनी ही आसानी से प्रतिक्रिया करती है। सक्रिय धातुएँ हैलोजन, अधातु, जल, अम्ल, लवण के साथ अभिक्रिया करती हैं। उभयधर्मी धातुएं क्षार के साथ परस्पर क्रिया करती हैं। निष्क्रिय धातुएं पानी, हैलोजन और अधिकांश गैर-धातुओं के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती हैं। आवेदन क्षेत्रों की संक्षिप्त समीक्षा की। धातुओं का उपयोग चिकित्सा, उद्योग, धातु विज्ञान और इलेक्ट्रॉनिक्स में किया जाता है।

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लोगों ने अपनी आवश्यकताओं के लिए उपयोग की जाने वाली पहली सामग्री पत्थर है। हालांकि, बाद में जब किसी व्यक्ति को धातुओं के गुणों की जानकारी हुई, तो पत्थर बहुत पीछे हट गया। यह ये पदार्थ और उनके मिश्र हैं जो लोगों के हाथों में सबसे महत्वपूर्ण और मुख्य सामग्री बन गए हैं। उनसे घरेलू सामान, श्रम के उपकरण बनाए गए, परिसर बनाए गए। इसलिए, इस लेख में हम विचार करेंगे कि धातु क्या हैं, सामान्य विशेषताएं, गुण और उपयोग जो आज तक प्रासंगिक हैं। दरअसल, पाषाण युग के तुरंत बाद, धातु की एक पूरी आकाशगंगा का अनुसरण किया गया: तांबा, कांस्य और लोहा।

धातु: सामान्य विशेषताएं

इन सरल पदार्थों के सभी प्रतिनिधियों को क्या एकजुट करता है? बेशक, यह उनके क्रिस्टल जाली की संरचना, रासायनिक बंधों के प्रकार और परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना की विशेषताएं हैं। आखिरकार, इसलिए विशिष्ट भौतिक गुण जो मनुष्यों द्वारा इन सामग्रियों के उपयोग को रेखांकित करते हैं।

सबसे पहले धातुओं को आवर्त प्रणाली का रासायनिक तत्व मानें। इसमें, वे काफी स्वतंत्र रूप से स्थित हैं, आज ज्ञात 115 में से 95 कोशिकाओं पर कब्जा कर रहे हैं। सामान्य प्रणाली में उनके स्थान की कई विशेषताएं हैं:

• वे समूह I और II के साथ-साथ III के मुख्य उपसमूह बनाते हैं, जो एल्यूमीनियम से शुरू होते हैं।
• सभी पार्श्व उपसमूहों में केवल धातुएँ होती हैं।
• वे बोरॉन से एस्टैटिन तक सशर्त विकर्ण के नीचे स्थित हैं।

इस तरह के आंकड़ों के आधार पर, यह देखना आसान है कि सिस्टम के ऊपरी दाहिने हिस्से में गैर-धातुओं को एकत्र किया जाता है, और शेष स्थान उन तत्वों से संबंधित होता है जिन पर हम विचार कर रहे हैं।

उन सभी में परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना की कई विशेषताएं हैं:

धातुओं और अधातुओं की सामान्य विशेषताएं उनकी संरचना में पैटर्न की पहचान करना संभव बनाती हैं। तो, पहले का क्रिस्टल जाली धात्विक है, विशेष है। इसके नोड्स में एक साथ कई प्रकार के कण होते हैं:

• आयन;
• परमाणु;
• इलेक्ट्रॉन।

अंदर एक सामान्य बादल जमा होता है, जिसे इलेक्ट्रॉन गैस कहा जाता है, जो इन पदार्थों के सभी भौतिक गुणों की व्याख्या करता है। धातुओं में जिस प्रकार का रासायनिक बंध होता है, उसी नाम का उनके साथ होता है।

भौतिक गुण

ऐसे कई पैरामीटर हैं जो सभी धातुओं को एकजुट करते हैं। भौतिक गुणों के संदर्भ में उनकी सामान्य विशेषताएं इस प्रकार हैं।

सूचीबद्ध पैरामीटर धातुओं की सामान्य विशेषताएं हैं, अर्थात्, वह सब कुछ जो उन्हें एक बड़े परिवार में जोड़ता है। हालांकि, यह समझा जाना चाहिए कि हर नियम के अपवाद हैं। इसके अलावा, इस तरह के बहुत सारे तत्व हैं। इसलिए, परिवार के भीतर ही विभिन्न समूहों में भी विभाजन होते हैं, जिन पर हम नीचे विचार करेंगे और जिनके लिए हम विशिष्ट विशेषताओं का संकेत देंगे।

रासायनिक गुण

रसायन विज्ञान के दृष्टिकोण से, सभी धातुएं कम करने वाले एजेंट हैं। और, बहुत मजबूत। बाहरी स्तर पर जितने कम इलेक्ट्रॉन होंगे और परमाणु त्रिज्या जितनी बड़ी होगी, निर्दिष्ट पैरामीटर के अनुसार धातु उतनी ही मजबूत होगी।

नतीजतन, धातु के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम हैं:

यह रासायनिक गुणों का एक सामान्य अवलोकन मात्र है। आखिरकार, तत्वों के प्रत्येक समूह के लिए वे विशुद्ध रूप से व्यक्तिगत हैं।

क्षारीय पृथ्वी धातु

क्षारीय पृथ्वी धातुओं की सामान्य विशेषताएं इस प्रकार हैं:

इस प्रकार, क्षारीय पृथ्वी धातु एस-परिवार के सामान्य तत्व हैं, उच्च रासायनिक गतिविधि का प्रदर्शन करते हैं और शरीर में जैविक प्रक्रियाओं में मजबूत कम करने वाले एजेंट और महत्वपूर्ण भागीदार हैं।

क्षारीय धातु

सामान्य विशेषता उनके नाम से शुरू होती है। उन्होंने इसे पानी में घुलने की क्षमता के लिए प्राप्त किया, जिससे क्षार - कास्टिक हाइड्रॉक्साइड बनते हैं। पानी के साथ प्रतिक्रियाएं बहुत हिंसक होती हैं, कभी-कभी ज्वलनशील होती हैं। ये पदार्थ प्रकृति में मुक्त रूप में नहीं पाए जाते, क्योंकि इनकी रासायनिक क्रिया बहुत अधिक होती है। वे वायु, जलवाष्प, अधातु, अम्ल, ऑक्साइड और लवण, अर्थात् लगभग हर चीज के साथ प्रतिक्रिया करते हैं।

यह उनकी इलेक्ट्रॉनिक संरचना के कारण है। बाहरी स्तर पर केवल एक ही इलेक्ट्रॉन होता है, जिसे वे आसानी से दे देते हैं। ये सबसे मजबूत कम करने वाले एजेंट हैं, यही वजह है कि इन्हें अपने शुद्ध रूप में प्राप्त करने में काफी लंबा समय लगा। यह पहली बार हम्फ्री डेवी द्वारा 18 वीं शताब्दी में सोडियम हाइड्रॉक्साइड के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा किया गया था। अब इस पद्धति का उपयोग करके इस समूह के सभी प्रतिनिधियों का खनन किया जाता है।

क्षार धातुओं की सामान्य विशेषता यह भी है कि वे आवर्त प्रणाली के मुख्य उपसमूह के पहले समूह का गठन करते हैं। ये सभी महत्वपूर्ण तत्व हैं जो मनुष्य द्वारा उपयोग किए जाने वाले कई मूल्यवान प्राकृतिक यौगिकों का निर्माण करते हैं।

डी- और एफ-परिवारों की धातुओं की सामान्य विशेषताएं

तत्वों के इस समूह में वे सभी शामिल हैं जिनकी ऑक्सीकरण अवस्था भिन्न हो सकती है। इसका मतलब यह है कि, शर्तों के आधार पर, धातु ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट दोनों के रूप में कार्य कर सकती है। ऐसे तत्वों में प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करने की एक बड़ी क्षमता होती है। उनमें से बड़ी संख्या में उभयचर पदार्थ हैं।

इन सभी परमाणुओं का सामान्य नाम संक्रमण तत्व है। उन्होंने इसे इस तथ्य के लिए प्राप्त किया कि, उनके गुणों के संदर्भ में, वे वास्तव में खड़े हैं, जैसा कि बीच में, एस-परिवार की विशिष्ट धातुओं और पी-परिवार की गैर-धातुओं के बीच था।

संक्रमण धातुओं की सामान्य विशेषता उनके समान गुणों के पदनाम को दर्शाती है। वे निम्नलिखित हैं:

• बाहरी स्तर पर बड़ी संख्या में इलेक्ट्रॉन;
• बड़े परमाणु त्रिज्या;
• ऑक्सीकरण की कई डिग्री (+3 से +7 तक);
• d- या f-sublevel पर हैं;
• प्रणाली के 4-6 बड़े आवर्त बनाते हैं।

सरल पदार्थों के रूप में, इस समूह की धातुएँ बहुत मजबूत, नमनीय और निंदनीय हैं, इसलिए इनका बहुत बड़ा औद्योगिक महत्व है।

आवधिक प्रणाली के पार्श्व उपसमूह

द्वितीयक उपसमूहों की धातुओं की सामान्य विशेषताएं पूरी तरह से संक्रमणकालीन धातुओं के साथ मेल खाती हैं। और यह आश्चर्य की बात नहीं है, क्योंकि, वास्तव में, यह बिल्कुल वैसा ही है। यह सिर्फ इतना है कि सिस्टम के साइड उपसमूह d- और f-परिवारों के प्रतिनिधियों द्वारा सटीक रूप से बनते हैं, अर्थात संक्रमण धातु। इसलिए, हम कह सकते हैं कि ये अवधारणाएं समानार्थी हैं।

उनमें से सबसे सक्रिय और महत्वपूर्ण स्कैंडियम से जस्ता तक 10 प्रतिनिधियों की पहली पंक्ति है। ये सभी बड़े औद्योगिक महत्व के हैं और अक्सर मनुष्य द्वारा विशेष रूप से गलाने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

मिश्र

धातुओं और मिश्र धातुओं की सामान्य विशेषताओं से यह समझना संभव हो जाता है कि इन पदार्थों का उपयोग कहाँ और कैसे किया जा सकता है। पिछले दशकों में इस तरह के यौगिकों में महान परिवर्तन हुए हैं, क्योंकि उनकी गुणवत्ता में सुधार के लिए अधिक से अधिक नए योजक खोजे जा रहे हैं और संश्लेषित किए जा रहे हैं।

आज सबसे प्रसिद्ध मिश्र हैं:

• पीतल;
• ड्यूरालुमिन;
• कच्चा लोहा;
• इस्पात;
• कांस्य;
• जीतेंगे;
• निक्रोम और अन्य।

मिश्र धातु क्या है? यह विशेष भट्टी उपकरणों में बाद वाले को गलाने से प्राप्त धातुओं का मिश्रण है। यह एक ऐसा उत्पाद प्राप्त करने के लिए किया जाता है जो इसे बनाने वाले शुद्ध पदार्थों के गुणों में श्रेष्ठ होता है।

धातुओं और अधातुओं के गुणों की तुलना

यदि हम सामान्य गुणों के बारे में बात करते हैं, तो धातुओं और गैर-धातुओं की विशेषताएं एक बहुत ही महत्वपूर्ण बिंदु में भिन्न होंगी: बाद के लिए, समान विशेषताओं को प्रतिष्ठित नहीं किया जा सकता है, क्योंकि वे भौतिक और रासायनिक दोनों में उनके प्रकट गुणों में बहुत भिन्न होते हैं।

इसलिए, अधातुओं के लिए ऐसी विशेषता बनाना असंभव है। केवल प्रत्येक समूह के प्रतिनिधियों पर अलग से विचार करना और उनके गुणों का वर्णन करना संभव है।

यदि हम डी.आई. मेंडेलीव के तत्वों की आवर्त सारणी में बेरिलियम से एस्टैटिन तक एक विकर्ण खींचते हैं, तो नीचे बाईं ओर विकर्ण पर धातु तत्व होंगे (उनमें माध्यमिक उपसमूह के तत्व भी शामिल हैं, जो नीले रंग में हाइलाइट किए गए हैं), और शीर्ष पर दाएं - गैर-धातु तत्व (पीले रंग में हाइलाइट किए गए)। विकर्ण के पास स्थित तत्व - सेमीमेटल्स या मेटलॉयड्स (बी, सी, जीई, एसबी, आदि) में एक दोहरा चरित्र होता है (गुलाबी रंग में हाइलाइट किया जाता है)।

जैसा कि चित्र से देखा जा सकता है, अधिकांश तत्व धातु हैं।

अपनी रासायनिक प्रकृति से, धातु रासायनिक तत्व होते हैं जिनके परमाणु बाहरी या पूर्व-बाहरी ऊर्जा स्तरों से इलेक्ट्रॉनों को दान करते हैं, इस प्रकार सकारात्मक रूप से चार्ज आयन बनाते हैं।

लगभग सभी धातुओं में बाहरी ऊर्जा स्तर पर अपेक्षाकृत बड़ी त्रिज्या और इलेक्ट्रॉनों की एक छोटी संख्या (1 से 3 तक) होती है। धातुओं को कम वैद्युतीयऋणात्मकता मूल्यों और गुणों को कम करने की विशेषता है।

सबसे विशिष्ट धातुएं पीरियड्स की शुरुआत (दूसरे से शुरू) में स्थित होती हैं, आगे बाएं से दाएं, धातु के गुण कमजोर हो जाते हैं। एक समूह में ऊपर से नीचे तक, धात्विक गुणों में वृद्धि होती है, क्योंकि परमाणुओं की त्रिज्या बढ़ जाती है (ऊर्जा स्तरों की संख्या में वृद्धि के कारण)। इससे तत्वों की इलेक्ट्रोनगेटिविटी (इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने की क्षमता) में कमी आती है और कम करने वाले गुणों (रासायनिक प्रतिक्रियाओं में अन्य परमाणुओं को इलेक्ट्रॉनों को दान करने की क्षमता) में वृद्धि होती है।

ठेठधातु एस-तत्व हैं (आईए समूह के तत्व ली से एफआर तक। पीए समूह के तत्व एमजी से रा तक)। उनके परमाणुओं का सामान्य इलेक्ट्रॉनिक सूत्र ns 1-2 है। वे क्रमशः ऑक्सीकरण राज्यों + I और + II द्वारा विशेषता हैं।

विशिष्ट धातु परमाणुओं के बाहरी ऊर्जा स्तर में इलेक्ट्रॉनों की छोटी संख्या (1-2) इन इलेक्ट्रॉनों के आसान नुकसान और मजबूत कम करने वाले गुणों की अभिव्यक्ति का सुझाव देती है, जो कम इलेक्ट्रोनगेटिविटी मूल्यों को दर्शाती है। इसका तात्पर्य विशिष्ट धातुओं को प्राप्त करने के लिए सीमित रासायनिक गुणों और विधियों से है।

विशिष्ट धातुओं की एक विशिष्ट विशेषता उनके परमाणुओं की गैर-धातु परमाणुओं के साथ धनायन और आयनिक रासायनिक बंधन बनाने की प्रवृत्ति है। गैर-धातुओं के साथ विशिष्ट धातुओं के यौगिक आयनिक क्रिस्टल हैं "गैर-धातु का धातु का आयन", उदाहरण के लिए, K + Br -, Ca 2+ O 2-। जटिल आयनों के साथ यौगिकों में विशिष्ट धातु के उद्धरण भी शामिल हैं - हाइड्रॉक्साइड और लवण, उदाहरण के लिए, Mg 2+ (OH -) 2, (Li +) 2CO 3 2-।

Be-Al-Ge-Sb-Po आवर्त प्रणाली में उभयधर्मी विकर्ण बनाने वाली A-समूह धातुएँ, साथ ही साथ उनके निकट धातुएँ (Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi) आमतौर पर धातु प्रदर्शित नहीं करती हैं। गुण। उनके परमाणुओं का सामान्य इलेक्ट्रॉनिक सूत्र एनएस 2 एनपी 0-4 इसका मतलब है कि ऑक्सीकरण राज्यों की एक बड़ी विविधता, अपने स्वयं के इलेक्ट्रॉनों को बनाए रखने की अधिक क्षमता, उनकी कम करने की क्षमता में क्रमिक कमी और ऑक्सीकरण क्षमता की उपस्थिति, विशेष रूप से उच्च ऑक्सीकरण राज्यों में (विशिष्ट उदाहरण यौगिक Tl III, Pb IV, Bi v हैं। ) एक समान रासायनिक व्यवहार भी अधिकांश (डी-तत्वों, यानी, आवर्त सारणी के बी-समूहों के तत्वों की विशेषता है (विशिष्ट उदाहरण उभयचर तत्व सीआर और जेडएन हैं)।

द्वैत (उभयचर) गुणों की यह अभिव्यक्ति, दोनों धातु (मूल) और गैर-धातु, रासायनिक बंधन की प्रकृति के कारण है। ठोस अवस्था में, गैर-धातुओं के साथ एटिपिकल धातुओं के यौगिकों में मुख्य रूप से सहसंयोजक बंधन होते हैं (लेकिन गैर-धातुओं के बीच के बंधनों की तुलना में कम मजबूत)। समाधान में, ये बंधन आसानी से टूट जाते हैं, और यौगिक आयनों (पूर्ण या आंशिक रूप से) में अलग हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, गैलियम धातु में Ga 2 अणु होते हैं, ठोस अवस्था में एल्यूमीनियम और पारा (II) क्लोराइड AlCl 3 और HgCl 2 में दृढ़ता से सहसंयोजक बंधन होते हैं, लेकिन एक समाधान में AlCl 3 लगभग पूरी तरह से अलग हो जाता है, और HgCl 2 - एक बहुत छोटा हद तक (और फिर भी HgCl + और Cl - आयनों में)।

धातुओं के सामान्य भौतिक गुण

क्रिस्टल जाली में मुक्त इलेक्ट्रॉनों ("इलेक्ट्रॉन गैस") की उपस्थिति के कारण, सभी धातुएं निम्नलिखित विशिष्ट सामान्य गुण प्रदर्शित करती हैं:

1) प्लास्टिक- आसानी से आकार बदलने, तार में खिंचाव, पतली चादर में रोल करने की क्षमता।

2) धातु आभाऔर अस्पष्टता। यह धातु पर आपतित प्रकाश के साथ मुक्त इलेक्ट्रॉनों की अन्योन्य क्रिया के कारण होता है।

3) इलेक्ट्रिकल कंडक्टीविटी. यह एक छोटे से संभावित अंतर के प्रभाव में नकारात्मक से सकारात्मक ध्रुव तक मुक्त इलेक्ट्रॉनों के निर्देशित आंदोलन द्वारा समझाया गया है। गर्म करने पर, विद्युत चालकता कम हो जाती है, क्योंकि। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, क्रिस्टल जाली के नोड्स में परमाणुओं और आयनों के कंपन में वृद्धि होती है, जिससे "इलेक्ट्रॉन गैस" के निर्देशित आंदोलन के लिए मुश्किल हो जाती है।

4) ऊष्मीय चालकता।यह मुक्त इलेक्ट्रॉनों की उच्च गतिशीलता के कारण होता है, जिसके कारण धातु के द्रव्यमान से तापमान जल्दी से बराबर हो जाता है। उच्चतम तापीय चालकता बिस्मथ और पारा में है।

5) कठोरता।सबसे कठिन क्रोम है (कांच को काटता है); सबसे नरम - क्षार धातु - पोटेशियम, सोडियम, रूबिडियम और सीज़ियम - को चाकू से काटा जाता है।

6) घनत्व।यह जितना छोटा होता है, धातु का परमाणु द्रव्यमान उतना ही छोटा होता है और परमाणु की त्रिज्या जितनी बड़ी होती है। सबसे हल्का लिथियम है (ρ=0.53 g/cm3); सबसे भारी ऑस्मियम (ρ=22.6 g/cm3) है। 5 ग्राम/सेमी3 से कम घनत्व वाली धातुओं को "हल्की धातु" माना जाता है।

7) गलनांक और क्वथनांक।सबसे अधिक गलने योग्य धातु पारा (m.p. = -39°C) है, सबसे दुर्दम्य धातु टंगस्टन (t°m. = 3390°C) है। टी ° pl के साथ धातु। 1000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर को अपवर्तक माना जाता है, नीचे - कम गलनांक।

धातुओं के सामान्य रासायनिक गुण

प्रबल अपचायक: Me 0 - nē → Me n +

कई तनाव जलीय घोलों में रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में धातुओं की तुलनात्मक गतिविधि की विशेषता रखते हैं।

I. अधातुओं के साथ धातुओं की अभिक्रिया

1) ऑक्सीजन के साथ:
2एमजी + ओ 2 → 2एमजीओ

2) सल्फर के साथ:
एचजी + एस → एचजीएस

3) हैलोजन के साथ:
Ni + Cl 2 - t° → NiCl 2

4) नाइट्रोजन के साथ:
3Ca + N 2 - t° → Ca 3 N 2

5) फास्फोरस के साथ:
3Ca + 2P - t° → Ca 3 P 2

6) हाइड्रोजन के साथ (केवल क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुएँ प्रतिक्रिया करती हैं):
2Li + H 2 → 2LiH

सीए + एच 2 → सीएएच 2

द्वितीय. अम्लों के साथ धातुओं की अभिक्रिया

1) एच तक वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में खड़ी धातुएं गैर-ऑक्सीकरण एसिड को हाइड्रोजन में कम करती हैं:

एमजी + 2एचसीएल → एमजीसीएल 2 + एच 2

2Al+ 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

6Na + 2H 3 PO 4 → 2Na 3 PO 4 + 3H 2

2) ऑक्सीकरण एसिड के साथ:

किसी भी सांद्रता के नाइट्रिक एसिड और धातुओं के साथ केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड की बातचीत में हाइड्रोजन कभी मुक्त नहीं होता है!

Zn + 2H 2 SO 4 (K) → ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

4Zn + 5H 2 SO 4(K) → 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

3Zn + 4H 2 SO 4(K) → 3ZnSO 4 + S + 4H 2 O

2H 2 SO 4 (c) + Cu → Cu SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

10HNO 3 + 4Mg → 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

4HNO 3 (c) + u → Сu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

III. जल के साथ धातुओं की परस्पर क्रिया

1) सक्रिय (क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातु) एक घुलनशील आधार (क्षार) और हाइड्रोजन बनाते हैं:

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

सीए+ 2एच 2 ओ → सीए (ओएच) 2 + एच 2

2) मध्यम क्रिया वाली धातुएँ ऑक्साइड में गर्म करने पर जल द्वारा ऑक्सीकृत हो जाती हैं:

Zn + H 2 O - t° → ZnO + H 2

3) निष्क्रिय (Au, Ag, Pt) - प्रतिक्रिया न करें।

चतुर्थ। कम सक्रिय धातुओं की अधिक सक्रिय धातुओं द्वारा उनके लवणों के विलयन से विस्थापन:

Cu + HgCl 2 → Hg + CuCl 2

Fe+ CuSO 4 → Cu+ FeSO 4

उद्योग में प्राय: शुद्ध धातुओं का प्रयोग नहीं किया जाता, बल्कि उनके मिश्रणों का प्रयोग किया जाता है- मिश्रजिसमें एक धातु के लाभकारी गुण दूसरे के लाभकारी गुणों से पूरित होते हैं। इसलिए, तांबे की कठोरता कम होती है और मशीन के पुर्जों के निर्माण के लिए इसका बहुत कम उपयोग होता है, जबकि जस्ता के साथ तांबे की मिश्र धातु ( पीतल) पहले से ही काफी कठिन हैं और मैकेनिकल इंजीनियरिंग में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। एल्यूमीनियम में उच्च लचीलापन और पर्याप्त हल्कापन (कम घनत्व) होता है, लेकिन यह बहुत नरम होता है। इसके आधार पर, मैग्नीशियम, तांबा और मैंगनीज के साथ एक मिश्र धातु तैयार की जाती है - ड्यूरालुमिन (ड्यूरालुमिन), जो एल्यूमीनियम के उपयोगी गुणों को खोए बिना, उच्च कठोरता प्राप्त करता है और विमान उद्योग में उपयुक्त हो जाता है। कार्बन के साथ लोहे के मिश्र (और अन्य धातुओं के योग) व्यापक रूप से जाने जाते हैं कच्चा लोहाऔर इस्पात।

मुक्त रूप में धातुएँ हैं अपचायक कारक।हालांकि, कुछ धातुओं की प्रतिक्रियाशीलता कम होती है क्योंकि वे से ढकी होती हैं सतह ऑक्साइड फिल्म, पानी, एसिड और क्षार के समाधान जैसे रासायनिक अभिकर्मकों की कार्रवाई के लिए अलग-अलग डिग्री प्रतिरोधी।

उदाहरण के लिए, सीसा हमेशा एक ऑक्साइड फिल्म के साथ कवर किया जाता है; समाधान में इसके संक्रमण के लिए न केवल एक अभिकर्मक (उदाहरण के लिए, पतला नाइट्रिक एसिड) के संपर्क की आवश्यकता होती है, बल्कि हीटिंग भी होती है। एल्यूमीनियम पर ऑक्साइड फिल्म पानी के साथ अपनी प्रतिक्रिया को रोकती है, लेकिन एसिड और क्षार की क्रिया के तहत नष्ट हो जाती है। ढीली ऑक्साइड फिल्म (जंग), नम हवा में लोहे की सतह पर बनता है, लोहे के आगे ऑक्सीकरण में हस्तक्षेप नहीं करता है।

प्रभाव में केंद्रितअम्ल धातुओं पर बनते हैं टिकाऊऑक्साइड फिल्म। इस घटना को कहा जाता है निष्क्रियता. तो, एकाग्र में सल्फ्यूरिक एसिड Be, Bi, Co, Fe, Mg और Nb जैसी धातुओं और सांद्र नाइट्रिक एसिड में - धातुओं A1, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb में निष्क्रिय (और फिर एसिड के साथ प्रतिक्रिया न करें) , वें और यू.

अम्लीय समाधानों में ऑक्सीकरण एजेंटों के साथ बातचीत करते समय, अधिकांश धातुएं धनायनों में बदल जाती हैं, जिसका आवेश यौगिकों (Na +, Ca 2+, A1 3+, Fe 2+ और Fe 3) में दिए गए तत्व की स्थिर ऑक्सीकरण अवस्था से निर्धारित होता है। +)

अम्लीय विलयन में धातुओं की अपचायक गतिविधि तनावों की एक श्रृंखला द्वारा संचरित होती है। अधिकांश धातुओं को हाइड्रोक्लोरिक और पतला सल्फ्यूरिक एसिड के साथ एक समाधान में परिवर्तित किया जाता है, लेकिन Cu, Ag और Hg - केवल सल्फ्यूरिक (केंद्रित) और नाइट्रिक एसिड के साथ, और Pt और Au - "एक्वा रेजिया" के साथ।

धातुओं का क्षरण

धातुओं का एक अवांछनीय रासायनिक गुण उनका पानी के संपर्क में आने पर और उसमें घुली ऑक्सीजन के प्रभाव में उनका सक्रिय विनाश (ऑक्सीकरण) है। (ऑक्सीजन क्षरण)।उदाहरण के लिए, पानी में लोहे के उत्पादों के क्षरण को व्यापक रूप से जाना जाता है, जिसके परिणामस्वरूप जंग बनता है, और उत्पाद पाउडर में उखड़ जाते हैं।

धातुओं का संक्षारण जल में घुली हुई CO2 और SO2 गैसों की उपस्थिति के कारण भी होता है; एक अम्लीय वातावरण बनता है, और हाइड्रोजन एच 2 के रूप में सक्रिय धातुओं द्वारा एच + उद्धरणों को विस्थापित किया जाता है ( हाइड्रोजन जंग).

दो असमान धातुओं के बीच संपर्क बिंदु विशेष रूप से संक्षारक हो सकता है ( संपर्क जंग)।एक धातु के बीच, जैसे कि Fe, और दूसरी धातु, जैसे Sn या Cu, को पानी में रखा जाता है, एक गैल्वेनिक युगल होता है। इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह अधिक सक्रिय धातु से जाता है, जो वोल्टेज (Re) की श्रृंखला में बाईं ओर है, कम सक्रिय धातु (Sn, Cu) तक, और अधिक सक्रिय धातु नष्ट हो जाती है (corrodes)।

यह इस वजह से है कि नम वातावरण में संग्रहीत और लापरवाही से संभाले जाने पर डिब्बे (टिन-प्लेटेड आयरन) की टिन की सतह जंग लग जाती है (एक छोटी सी खरोंच के बाद भी लोहा जल्दी से गिर जाता है, जिससे नमी के साथ लोहे के संपर्क की अनुमति मिलती है)। इसके विपरीत, लोहे की बाल्टी की जस्ती सतह लंबे समय तक जंग नहीं करती है, क्योंकि खरोंच होने पर भी यह लोहा नहीं होता है, लेकिन जस्ता (लोहे की तुलना में अधिक सक्रिय धातु) होता है।

किसी दिए गए धातु के लिए संक्षारण प्रतिरोध तब बढ़ जाता है जब उस पर अधिक सक्रिय धातु का लेप लगाया जाता है या जब वे फ्यूज हो जाते हैं; उदाहरण के लिए, लोहे को क्रोमियम से कोटिंग करने या क्रोमियम के साथ लोहे की मिश्र धातु बनाने से लोहे का क्षरण समाप्त हो जाता है। क्रोम-प्लेटेड आयरन और स्टील जिसमें क्रोमियम होता है ( स्टेनलेस स्टील) उच्च संक्षारण प्रतिरोध है।

विद्युत धातु विज्ञान, यानी, पिघलने (सबसे सक्रिय धातुओं के लिए) या नमक के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा धातु प्राप्त करना;

पायरोमेटलर्जी, यानी उच्च तापमान पर अयस्कों से धातुओं की वसूली (उदाहरण के लिए, ब्लास्ट फर्नेस प्रक्रिया में लोहे का उत्पादन);

जल धातु विज्ञान, यानी, अधिक सक्रिय धातुओं द्वारा धातुओं को उनके लवण के घोल से अलग करना (उदाहरण के लिए, जस्ता, लोहा या एल्यूमीनियम की क्रिया द्वारा CuSO 4 घोल से तांबे का उत्पादन)।

मूल धातुएं कभी-कभी प्रकृति में पाई जाती हैं (विशिष्ट उदाहरण एजी, एयू, पीटी, एचजी हैं), लेकिन अधिकतर धातुएं यौगिकों के रूप में होती हैं ( धातु अयस्कों) पृथ्वी की पपड़ी में व्यापकता से, धातुएँ भिन्न होती हैं: सबसे आम से - अल, ना, सीए, फ़े, एमजी, के, टीआई) से दुर्लभतम - बीआई, इन, एजी, एयू, पीटी, रे।

दृढ गुण- ये सभी धातुओं के मुख्य रासायनिक गुण हैं। वे पर्यावरण से ऑक्सीडेंट सहित विभिन्न प्रकार के ऑक्सीडेंट के साथ बातचीत में खुद को प्रकट करते हैं। सामान्य तौर पर, ऑक्सीकरण एजेंटों के साथ धातु की बातचीत को योजना द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:

मैं + आक्सीकारक" मैं(+एक्स),

जहाँ (+X) Me की धनात्मक ऑक्सीकरण अवस्था है।

धातु ऑक्सीकरण के उदाहरण।

Fe + O 2 → Fe (+3) 4Fe + 3O 2 \u003d 2 Fe 2 O 3

Ti + I 2 → Ti(+4) Ti + 2I 2 = TiI 4

Zn + H + → Zn (+2) Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2