ლითონების დამახასიათებელი ქიმიური თვისებები. აქტიური ლითონები

ლითონებს, რომლებიც ადვილად რეაგირებენ, აქტიურ ლითონებს უწოდებენ. მათ შორისაა ტუტე, მიწის ტუტე ლითონები და ალუმინი.

მდებარეობა პერიოდულ სისტემაში

მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში ელემენტების მეტალის თვისებები სუსტდება მარცხნიდან მარჯვნივ. ამიტომ I და II ჯგუფების ელემენტები ყველაზე აქტიურებად ითვლება.

ბრინჯი. 1. აქტიური ლითონები პერიოდულ სისტემაში.

ყველა ლითონი შემცირების აგენტია და ადვილად ეყოფა ელექტრონებს გარე ენერგიის დონეზე. აქტიურ ლითონებს აქვთ მხოლოდ ერთი ან ორი ვალენტური ელექტრონი. ამ შემთხვევაში მეტალის თვისებები ძლიერდება ზემოდან ქვემოდან ენერგეტიკული დონეების რაოდენობის ზრდით, რადგან. რაც უფრო შორს არის ელექტრონი ატომის ბირთვიდან, მით უფრო ადვილია მისი გამოყოფა.

ტუტე ლითონები ითვლება ყველაზე აქტიურებად:

ლითიუმი;
ნატრიუმი;
კალიუმი;
რუბიდიუმი;
ცეზიუმი;
ფრანციუმი.

დედამიწის ტუტე ლითონებია:

ბერილიუმი;
მაგნიუმი;
კალციუმი;
სტრონციუმი;
ბარიუმი;
რადიუმი.

ლითონის აქტივობის ხარისხი შეგიძლიათ გაიგოთ ლითონის ძაბვების ელექტროქიმიური სერიით. რაც უფრო მარცხნივ მდებარეობს წყალბადის ელემენტი, მით უფრო აქტიურია იგი. წყალბადის მარჯვნივ მდებარე ლითონები არააქტიურია და შეუძლიათ მხოლოდ კონცენტრირებულ მჟავებთან ურთიერთქმედება.

ბრინჯი. 2. ლითონების ძაბვის ელექტროქიმიური სერია.

ქიმიაში აქტიური ლითონების სიაში ასევე შედის ალუმინი, რომელიც მდებარეობს III ჯგუფში და წყალბადის მარცხნივ. თუმცა, ალუმინი განლაგებულია აქტიური და საშუალო აქტიური ლითონების საზღვარზე და ნორმალურ პირობებში არ რეაგირებს გარკვეულ ნივთიერებებთან.

Თვისებები

აქტიური ლითონები რბილია (იჭრება დანით), მსუბუქი და აქვს დაბალი დნობის წერტილი.

ლითონების ძირითადი ქიმიური თვისებები წარმოდგენილია ცხრილში.

რეაქცია	განტოლება	გამონაკლისი
ტუტე ლითონები ჰაერში სპონტანურად ანთებენ, ურთიერთქმედებენ ჟანგბადთან	K + O 2 → KO 2	ლითიუმი რეაგირებს ჟანგბადთან მხოლოდ მაღალ ტემპერატურაზე.
ტუტე მიწის ლითონები და ალუმინი ქმნიან ოქსიდურ ფენებს ჰაერში და სპონტანურად ანთებენ გაცხელებისას.	2Ca + O 2 → 2CaO
რეაგირება მარტივ ნივთიერებებთან მარილების წარმოქმნით	Ca + Br 2 → CaBr 2; - 2Al + 3S → Al 2 S 3	ალუმინი არ რეაგირებს წყალბადთან
მძაფრად რეაგირებს წყალთან, წარმოქმნის ტუტეებს და წყალბადს	- Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2	ლითიუმთან რეაქცია ნელა მიმდინარეობს. ალუმინი წყალთან რეაგირებს მხოლოდ ოქსიდის ფირის ამოღების შემდეგ.
რეაგირება მჟავებთან მარილების წარმოქმნით	Ca + 2HCl → CaCl 2 + H 2; 2K + 2HMnO 4 → 2KMnO 4 + H 2
რეაგირება მარილის ხსნარებით, ჯერ წყალთან, შემდეგ კი მარილთან	2Na + CuCl 2 + 2H 2 O: 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2; - 2NaOH + CuCl 2 → Cu(OH) 2 ↓ + 2NaCl

აქტიური ლითონები ადვილად რეაგირებენ, შესაბამისად, ბუნებაში ისინი გვხვდება მხოლოდ ნარევებში - მინერალებში, ქანებში.

ბრინჯი. 3. მინერალები და სუფთა ლითონები.

რა ვისწავლეთ?

აქტიურ ლითონებს მიეკუთვნება I და II ჯგუფების ელემენტები - ტუტე და მიწის ტუტე ლითონები, ასევე ალუმინი. მათი აქტივობა განპირობებულია ატომის სტრუქტურით - რამდენიმე ელექტრონი ადვილად გამოიყოფა გარე ენერგეტიკული დონიდან. ეს არის რბილი მსუბუქი ლითონები, რომლებიც სწრაფად რეაგირებენ მარტივ და რთულ ნივთიერებებთან, წარმოქმნიან ოქსიდებს, ჰიდროქსიდებს, მარილებს. ალუმინი უფრო ახლოს არის წყალბადთან და მისი რეაქცია ნივთიერებებთან მოითხოვს დამატებით პირობებს - მაღალი ტემპერატურა, ოქსიდის ფირის განადგურება.

თემის ვიქტორინა

ანგარიშის შეფასება

Საშუალო რეიტინგი: 4.4. სულ მიღებული შეფასებები: 401.

ლითონებში იგულისხმება ელემენტების ჯგუფი, რომელიც წარმოდგენილია უმარტივესი ნივთიერებების სახით. მათ აქვთ დამახასიათებელი თვისებები, კერძოდ, მაღალი ელექტრული და თბოგამტარობა, წინააღმდეგობის დადებითი ტემპერატურული კოეფიციენტი, მაღალი გამტარიანობა და მეტალის ბრწყინვალება.

გაითვალისწინეთ, რომ 118 ქიმიური ელემენტიდან, რომლებიც აქამდე იქნა აღმოჩენილი, ლითონები უნდა შეიცავდეს:

მიწის ტუტე ლითონთა ჯგუფს შორის 6 ელემენტი;
ტუტე ლითონებს შორის 6 ელემენტი;
გარდამავალ ლითონებს შორის 38;
მსუბუქი ლითონების ჯგუფში 11;
ნახევრადმეტალებს შორის 7 ელემენტი,
14 ლანთანიდებსა და ლანთანუმს შორის,
14 აქტინიდებისა და აქტინიუმების ჯგუფში,
განმარტების გარეთ არის ბერილიუმი და მაგნიუმი.

ამის საფუძველზე 96 ელემენტი ეკუთვნის მეტალს. მოდით, უფრო დეტალურად განვიხილოთ, რა ლითონებთან რეაგირებენ. ვინაიდან მეტალების უმეტესობას აქვს ელექტრონების მცირე რაოდენობა 1-დან 3-მდე გარე ელექტრონულ დონეზე, მათ შეუძლიათ იმოქმედონ როგორც შემცირების აგენტები თავიანთი რეაქციების უმეტესობაში (ანუ ისინი ელექტრონებს სხვა ელემენტებს ჩუქნიან).

რეაქციები უმარტივეს ელემენტებთან

ოქროსა და პლატინის გარდა, აბსოლუტურად ყველა ლითონი რეაგირებს ჟანგბადთან. გაითვალისწინეთ ისიც, რომ რეაქცია ვერცხლისთან მაღალ ტემპერატურაზე ხდება, მაგრამ ვერცხლის(II) ოქსიდი ნორმალურ ტემპერატურაზე არ წარმოიქმნება. ლითონის თვისებებიდან გამომდინარე, ჟანგბადთან რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება ოქსიდები, სუპეროქსიდები და პეროქსიდები.

აქ მოცემულია თითოეული ქიმიური წარმონაქმნის მაგალითები:

ლითიუმის ოქსიდი - 4Li + O 2 \u003d 2Li 2 O;
კალიუმის სუპეროქსიდი - K + O 2 \u003d KO 2;
ნატრიუმის პეროქსიდი - 2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2.

პეროქსიდიდან ოქსიდის მისაღებად, ის უნდა შემცირდეს იმავე ლითონისგან. მაგალითად, Na 2 O 2 + 2Na \u003d 2Na 2 O. დაბალი აქტიური და საშუალო ლითონებით, მსგავსი რეაქცია მოხდება მხოლოდ გაცხელებისას, მაგალითად: 3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4.

ლითონებს შეუძლიათ აზოტთან რეაგირება მხოლოდ აქტიურ ლითონებთან, თუმცა, როდესაც ოთახის ტემპერატურაზემხოლოდ ლითიუმს შეუძლია ურთიერთქმედება, წარმოქმნის ნიტრიდებს - 6Li + N 2 \u003d 2Li 3 N, თუმცა, როდესაც გაცხელდება, ასეთი ქიმიური რეაქცია ხდება 2Al + N 2 \u003d 2AlN, 3Ca + N 2 \u003d Ca 3 N 2.
აბსოლუტურად ყველა ლითონი რეაგირებს გოგირდთან, ისევე როგორც ჟანგბადთან, გარდა ოქროსა და პლატინისა. გაითვალისწინეთ, რომ რკინას შეუძლია ურთიერთქმედება მხოლოდ გოგირდთან გაცხელებისას და წარმოქმნის სულფიდს: Fe+S=FeS
წყალბადთან რეაქცია მხოლოდ აქტიურ ლითონებს შეუძლიათ. ეს მოიცავს IA და IIA ჯგუფების ლითონებს, გარდა ბერილიუმის. ასეთი რეაქციები შეიძლება განხორციელდეს მხოლოდ გაცხელებისას, წარმოქმნის ჰიდრიდებს.
ვინაიდან წყალბადის დაჟანგვის მდგომარეობა ითვლება? 1, მაშინ ლითონები ამ შემთხვევაში მოქმედებენ როგორც შემცირების აგენტები: 2Na + H 2 \u003d 2NaH.
ყველაზე აქტიური ლითონები ასევე რეაგირებენ ნახშირბადთან. ამ რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება აცეტილენიდები ან მეთანიდები.

განვიხილოთ რომელი ლითონები რეაგირებენ წყალთან და რას იძლევიან ისინი ამ რეაქციის შედეგად? აცეტილენები წყალთან ურთიერთობისას მიიღებენ აცეტილენს, ხოლო მეთანი მიიღება წყლის მეთანიდებთან რეაქციის შედეგად. აქ მოცემულია ამ რეაქციების მაგალითები:

აცეტილენი - 2Na + 2C \u003d Na 2 C 2;
მეთანი - Na 2 C 2 + 2H 2 O \u003d 2NaOH + C 2 H 2.

მჟავების რეაქცია ლითონებთან

მჟავებთან ლითონებს ასევე შეუძლიათ განსხვავებულად რეაგირება მოახდინონ. ყველა მჟავასთან რეაგირებს მხოლოდ ის ლითონი, რომლებიც წყალბადის მიმართ ლითონების ელექტროქიმიური აქტივობის სერიაშია.

მოვიყვანოთ ჩანაცვლების რეაქციის მაგალითი, რომელიც გვიჩვენებს, თუ რა ლითონებთან რეაგირებენ. სხვა გზით, ასეთ რეაქციას უწოდებენ რედოქს რეაქციას: Mg + 2HCl \u003d MgCl 2 + H 2 ^.

ზოგიერთ მჟავას ასევე შეუძლია ურთიერთქმედება მეტალებთან, რომლებიც წყალბადის შემდეგ არიან: Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 ^ + 2H 2 O.

გაითვალისწინეთ, რომ ასეთ განზავებულ მჟავას შეუძლია რეაგირება მეტალთან შემდეგი კლასიკური სქემის მიხედვით: Mg + H 2 SO 4 \u003d MgSO 4 + H 2 ^.

კრისტალურ ბადეში თავისუფალი ელექტრონების („ელექტრონული გაზი“) არსებობის გამო, ყველა ლითონი ავლენს შემდეგ დამახასიათებელ ზოგად თვისებებს:

1) პლასტიკური- ფორმის ადვილად შეცვლის, მავთულში გაჭიმვის, თხელ ფურცლებად გადახვევის უნარი.

2) მეტალის ბრწყინვალებადა გამჭვირვალობა. ეს გამოწვეულია თავისუფალი ელექტრონების ურთიერთქმედებით ლითონზე შუქთან.

3) Ელექტრო გამტარობის. იგი აიხსნება თავისუფალი ელექტრონების მიმართული მოძრაობით უარყოფითი პოლუსიდან დადებით პოლუსზე მცირე პოტენციური სხვაობის გავლენით. გაცხელებისას ელექტროგამტარობა მცირდება, რადგან. ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება ატომებისა და იონების ვიბრაცია კრისტალური მედის კვანძებში, რაც ართულებს „ელექტრონული აირის“ მიმართულ მოძრაობას.

4) თბოგამტარობა.ეს გამოწვეულია თავისუფალი ელექტრონების მაღალი მობილურობით, რის გამოც ტემპერატურა სწრაფად უთანაბრდება ლითონის მასით. ყველაზე მაღალი თბოგამტარობა ბისმუტსა და ვერცხლისწყალშია.

5) სიხისტე.ყველაზე რთული ქრომია (ჭრის მინას); ყველაზე რბილი - ტუტე ლითონები - კალიუმი, ნატრიუმი, რუბიდიუმი და ცეზიუმი - იჭრება დანით.

6) სიმჭიდროვე.რაც უფრო მცირეა, მით უფრო მცირეა ლითონის ატომური მასა და მით უფრო დიდია ატომის რადიუსი. ყველაზე მსუბუქია ლითიუმი (ρ=0,53 გ/სმ3); ყველაზე მძიმეა ოსმიუმი (ρ=22,6 გ/სმ3). 5 გ/სმ3-ზე ნაკლები სიმკვრივის მქონე ლითონები ითვლება "მსუბუქ ლითონებად".

7) დნობის და დუღილის წერტილები.ყველაზე დნებადი ლითონი არის ვერცხლისწყალი (m.p. = -39°C), ყველაზე ცეცხლგამძლე ლითონი არის ვოლფრამი (t°m. = 3390°C). ლითონები t°pl. 1000°C-ზე ზემოთ ითვლება ცეცხლგამძლე, ქვემოთ - დაბალი დნობის წერტილი.

ლითონების ზოგადი ქიმიური თვისებები

ძლიერი შემცირების საშუალებები: Me 0 – nē → Me n +

რიგი სტრესები ახასიათებს ლითონების შედარებით აქტივობას რედოქს რეაქციებში წყალხსნარებში.

1. ლითონების რეაქცია არალითონებთან

1) ჟანგბადით:
2Mg + O 2 → 2MgO

2) გოგირდით:
Hg + S → HgS

3) ჰალოგენებით:
Ni + Cl 2 – t° → NiCl 2

4) აზოტით:
3Ca + N 2 – t° → Ca 3 N 2

5) ფოსფორით:
3Ca + 2P – t° → Ca 3 P 2

6) წყალბადით (რეაგირებს მხოლოდ ტუტე და დედამიწის ტუტე ლითონები):
2Li + H 2 → 2LiH

Ca + H 2 → CaH 2

2. ლითონების რეაქცია მჟავებთან

1) ლითონები, რომლებიც დგანან H-მდე ძაბვის ელექტროქიმიურ სერიაში, ამცირებენ არაჟანგვის მჟავებს წყალბადამდე:

Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2

2Al+ 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

6Na + 2H 3 PO 4 → 2Na 3 PO 4 + 3H 2

2) ჟანგვითი მჟავებით:

ნებისმიერი კონცენტრაციის აზოტის მჟავას და კონცენტრირებული გოგირდმჟავას ლითონებთან ურთიერთქმედებისას წყალბადი არასოდეს გამოიყოფა!

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) + Сu → Сu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

3. ლითონების ურთიერთქმედება წყალთან

1) აქტიური (ტუტე და მიწის ტუტე ლითონები) ქმნიან ხსნად ფუძეს (ტუტე) და წყალბადს:

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

Ca+ 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

2) საშუალო აქტივობის ლითონები იჟანგება წყლით, როდესაც თბება ოქსიდში:

Zn + H 2 O – t° → ZnO + H 2

3) არააქტიური (Au, Ag, Pt) - ნუ რეაგირებთ.

4. ნაკლებად აქტიური ლითონების უფრო აქტიური ლითონებით გადაადგილება მათი მარილების ხსნარებიდან:

Cu + HgCl 2 → Hg + CuCl 2

Fe+ CuSO 4 → Cu+ FeSO 4

ინდუსტრიაში ხშირად გამოიყენება არა სუფთა ლითონები, არამედ მათი ნარევები - შენადნობებირომელშიც ერთი ლითონის სასარგებლო თვისებები ავსებს მეორის სასარგებლო თვისებებს. ასე რომ, სპილენძს აქვს დაბალი სიმტკიცე და ნაკლებად გამოიყენება მანქანების ნაწილების დასამზადებლად, ხოლო სპილენძის შენადნობები თუთიით ( სპილენძის) უკვე საკმაოდ მძიმეა და ფართოდ გამოიყენება მანქანათმშენებლობაში. ალუმინს აქვს მაღალი გამტარიანობა და საკმარისი სიმსუბუქე (დაბალი სიმკვრივე), მაგრამ ძალიან რბილია. მის საფუძველზე მზადდება შენადნობი მაგნიუმთან, სპილენძთან და მანგანუმთან - დურალუმინი (დურალუმინი), რომელიც დაკარგვის გარეშე სასარგებლო თვისებებიალუმინი, იძენს მაღალ სიმტკიცეს და ხდება შესაფერისი თვითმფრინავების ინდუსტრიაში. ფართოდ არის ცნობილი რკინის შენადნობები ნახშირბადთან (და სხვა ლითონების დანამატებით). თუჯისდა ფოლადი.

ლითონები თავისუფალი სახით არის შემცირების აგენტები.თუმცა, ზოგიერთი ლითონის რეაქტიულობა დაბალია იმის გამო, რომ ისინი დაფარულია ზედაპირის ოქსიდის ფილმი, სხვადასხვა ხარისხით მდგრადია ისეთი ქიმიური რეაგენტების მოქმედების მიმართ, როგორიცაა წყალი, მჟავების ხსნარები და ტუტეები.

მაგალითად, ტყვია ყოველთვის დაფარულია ოქსიდის ფირით; მისი გადასვლის ხსნარში საჭიროა არა მხოლოდ რეაგენტის ზემოქმედება (მაგალითად, განზავებული აზოტის მჟავა), არამედ გათბობა. ალუმინის ოქსიდის ფილმი ხელს უშლის მის რეაქციას წყალთან, მაგრამ განადგურებულია მჟავებისა და ტუტეების მოქმედებით. ფხვიერი ოქსიდის ფილმი (ჟანგი), რომელიც წარმოიქმნება რკინის ზედაპირზე ტენიან ჰაერში, არ უშლის ხელს რკინის შემდგომ დაჟანგვას.

Გავლენის ქვეშ კონცენტრირებულიმჟავები წარმოიქმნება ლითონებზე მდგრადიოქსიდის ფილმი. ამ ფენომენს ე.წ პასივაცია. ასე რომ, კონცენტრირებული გოგირდის მჟავაპასივირებული (და ამის შემდეგ არ რეაგირებს მჟავასთან) ისეთი ლითონები, როგორიცაა Be, Bi, Co, Fe, Mg და Nb, ხოლო კონცენტრირებულ აზოტმჟავაში - ლითონები A1, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb. , Th და U.

მჟავე ხსნარებში ჟანგვის აგენტებთან ურთიერთობისას, მეტალების უმეტესობა იქცევა კატიონებად, რომელთა მუხტი განისაზღვრება მოცემული ელემენტის სტაბილური ჟანგვის მდგომარეობით ნაერთებში (Na +, Ca 2+, A1 3+, Fe 2+ და Fe 3. +)

მჟავე ხსნარში ლითონების შემცირების აქტივობა გადადის მთელი რიგი სტრესებით. მეტალების უმეტესობა გარდაიქმნება ჰიდროქლორინის და განზავებული გოგირდმჟავების ხსნარში, მაგრამ Cu, Ag და Hg - მხოლოდ გოგირდის (კონცენტრირებული) და აზოტის მჟავა, და Pt და Au - "სამეფო არაყი".

ლითონების კოროზია

ლითონების არასასურველი ქიმიური თვისებაა მათი კოროზია, ანუ აქტიური განადგურება (დაჟანგვა) წყალთან შეხებისას და მასში გახსნილი ჟანგბადის გავლენის ქვეშ. (ჟანგბადის კოროზია).მაგალითად, ფართოდ არის ცნობილი წყალში რკინის პროდუქტების კოროზია, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ჟანგი და პროდუქტები იშლება ფხვნილად.

ლითონების კოროზია მიმდინარეობს წყალში აგრეთვე გახსნილი CO 2 და SO 2 აირების არსებობის გამო; იქმნება მჟავე გარემო და H + კათიონები გადაადგილდებიან აქტიური ლითონებით წყალბადის H 2 სახით ( წყალბადის კოროზია).

კონტაქტის წერტილი ორ განსხვავებულ ლითონს შორის შეიძლება იყოს განსაკუთრებით კოროზიული ( კონტაქტური კოროზია).წყალში მოთავსებულ ერთ მეტალს შორის, როგორიცაა Fe, და მეორე ლითონს, როგორიცაა Sn ან Cu, გალვანური წყვილი ჩნდება. ელექტრონების ნაკადი მიდის უფრო აქტიური ლითონისგან, რომელიც მარცხნივ არის ძაბვის სერიაში (Re), ნაკლებად აქტიურ ლითონზე (Sn, Cu) და უფრო აქტიური ლითონი ნადგურდება (კოროზირდება).

ამის გამოა, რომ ქილების დაკონსერვებული ზედაპირი ჟანგდება ნოტიო ატმოსფეროში შენახვისა და დაუდევრად დამუშავებისას (რკინა სწრაფად იშლება მცირე ნაკაწრის გაჩენის შემდეგაც კი, რაც იძლევა რკინის შეხებას ტენთან). პირიქით, რკინის ვედროს გალვანზირებული ზედაპირი დიდხანს არ ჟანგდება, რადგან ნაკაწრები რომც იყოს, კოროზირდება არა რკინა, არამედ თუთია (რკინაზე უფრო აქტიური ლითონი).

მოცემული ლითონისთვის კოროზიის წინააღმდეგობა გაძლიერებულია, როდესაც იგი დაფარულია უფრო აქტიური მეტალით ან როდესაც ისინი შერწყმულია; მაგალითად, რკინის დაფარვა ქრომით ან რკინის შენადნობის ქრომის დამზადება გამორიცხავს რკინის კოროზიას. ქრომირებული რკინა და ქრომის შემცველი ფოლადი ( უჟანგავი ფოლადი) აქვს მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობა.

თუ D.I. მენდელეევის ელემენტების პერიოდულ სისტემაში დიაგონალს დავხატავთ ბერილიუმიდან ასტატინამდე, მაშინ ქვედა მარცხენა მხარეს დიაგონალზე იქნება ლითონის ელემენტები (ისინი ასევე მოიცავს მეორადი ქვეჯგუფების ელემენტებს, რომლებიც ხაზგასმულია ლურჯად) და არალითონი. ელემენტები ზედა მარჯვნივ (მონიშნულია ყვითლად). დიაგონალთან ახლოს მდებარე ელემენტებს - ნახევრადმეტალებს ან მეტალოიდებს (B, Si, Ge, Sb და ა.შ.) აქვთ ორმაგი ხასიათი (მონიშნული ვარდისფერში).

როგორც ნახატიდან ჩანს, ელემენტების აბსოლუტური უმრავლესობა ლითონია.

მათი ქიმიური ბუნებით, ლითონები არის ქიმიური ელემენტები, რომელთა ატომები აძლევენ ელექტრონებს გარე ან გარე ენერგიის დონეებიდან, რითაც წარმოქმნიან დადებითად დამუხტულ იონებს.

თითქმის ყველა ლითონს აქვს შედარებით დიდი რადიუსი და ელექტრონების მცირე რაოდენობა (1-დან 3-მდე) გარე ენერგეტიკულ დონეზე. ლითონებს ახასიათებთ დაბალი ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობები და შემცირების თვისებები.

ყველაზე ტიპიური ლითონები განლაგებულია პერიოდების დასაწყისში (მეორედან დაწყებული), მარცხნიდან მარჯვნივ, მეტალის თვისებები სუსტდება. ჯგუფში ზემოდან ქვემოდან, მეტალის თვისებები გაუმჯობესებულია, რადგან ატომების რადიუსი იზრდება (ენერგეტიკული დონეების რაოდენობის ზრდის გამო). ეს იწვევს ელემენტების ელექტრონეგატიურობის (ელექტრონების მიზიდვის უნარი) დაქვეითებას და შემცირების თვისებების ზრდას (ქიმიურ რეაქციებში ელექტრონების სხვა ატომებისთვის გადაცემის უნარი).

ტიპიურილითონები არის s-ელემენტები (IA ჯგუფის ელემენტები Li-დან Fr. PA ჯგუფის ელემენტები Mg-დან Ra-მდე). მათი ატომების ზოგადი ელექტრონული ფორმულა არის ns 1-2. მათ ახასიათებთ ჟანგვის მდგომარეობები + I და + II, შესაბამისად.

ტიპიური ლითონის ატომების გარე ენერგეტიკულ დონეზე ელექტრონების მცირე რაოდენობა (1-2) მიუთითებს იმაზე, რომ ეს ელექტრონები ადვილად იკარგება და ავლენენ ძლიერ შემცირების თვისებებს, რაც ასახავს ელექტრონეგატიურობის დაბალ მნიშვნელობებს. ეს გულისხმობს შეზღუდულ ქიმიურ თვისებებს და ტიპური ლითონების მოპოვების მეთოდებს.

ტიპიური ლითონების დამახასიათებელი თვისებაა მათი ატომების მიდრეკილება შექმნან კათიონები და იონური ქიმიური ბმები არალითონის ატომებთან. ტიპიური ლითონების ნაერთები არალითონებთან არის იონური კრისტალები "არამეტალის მეტალის კათიონის ანიონი", მაგალითად, K + Br -, Ca 2 + O 2-. ტიპიური ლითონის კათიონები ასევე შედის ნაერთებში რთული ანიონებით - ჰიდროქსიდები და მარილები, მაგალითად, Mg 2+ (OH -) 2, (Li +) 2CO 3 2-.

A ჯგუფის ლითონები, რომლებიც ქმნიან ამფოტერულ დიაგონალს Be-Al-Ge-Sb-Po პერიოდულ სისტემაში, ისევე როგორც მათ მიმდებარე ლითონები (Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi) არ ავლენენ ჩვეულებრივ მეტალურ თვისებებს. . მათი ატომების ზოგადი ელექტრონული ფორმულა ns 2 np 0-4 გულისხმობს ჟანგვის მდგომარეობების მრავალფეროვნებას, საკუთარი ელექტრონების შენარჩუნების უფრო მეტ უნარს, მათი შემცირების უნარის თანდათანობით შემცირებას და ჟანგვის უნარის გამოჩენას, განსაკუთრებით მაღალი ჟანგვის მდგომარეობებში (ტიპიური მაგალითებია ნაერთები Tl III, Pb IV, Bi v. ). მსგავსი ქიმიური ქცევა ასევე დამახასიათებელია უმეტესობისთვის (d-ელემენტები, ე.ი. პერიოდული ცხრილის B-ჯგუფების ელემენტები (ტიპიური მაგალითებია ამფოტერული ელემენტები Cr და Zn).

ორმაგი (ამფოტერული) თვისებების ეს გამოვლინება, როგორც მეტალის (ძირითადი) ასევე არალითონური, განპირობებულია ქიმიური ბმის ბუნებით. მყარ მდგომარეობაში ატიპიური ლითონების ნაერთები არალითონებთან შეიცავენ უპირატესად კოვალენტურ ბმებს (მაგრამ ნაკლებად ძლიერს, ვიდრე არამეტალებს შორის კავშირები). ხსნარში ეს ბმები ადვილად იშლება და ნაერთები იშლება იონებად (სრულად ან ნაწილობრივ). მაგალითად, გალიუმის მეტალი შედგება Ga 2 მოლეკულებისგან, მყარ მდგომარეობაში ალუმინის და ვერცხლისწყლის (II) ქლორიდები AlCl 3 და HgCl 2 შეიცავს ძლიერ კოვალენტურ ბმებს, მაგრამ ხსნარში AlCl 3 იშლება თითქმის მთლიანად, ხოლო HgCl 2 - ძალიან მცირე. ზომით (და შემდეგ HgCl + და Cl - იონებში).

ლითონების ზოგადი ფიზიკური თვისებები

კრისტალურ ბადეში თავისუფალი ელექტრონების ("ელექტრონული გაზი") არსებობის გამო, ყველა ლითონი ავლენს შემდეგ დამახასიათებელ ზოგად თვისებებს:

3) Ელექტრო გამტარობის. იგი აიხსნება თავისუფალი ელექტრონების მიმართული მოძრაობით უარყოფითი პოლუსიდან დადებით პოლუსზე მცირე პოტენციური სხვაობის გავლენის ქვეშ. გაცხელებისას ელექტროგამტარობა მცირდება, რადგან. ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება ატომებისა და იონების ვიბრაცია კრისტალური მედის კვანძებში, რაც ართულებს „ელექტრონული აირის“ მიმართულ მოძრაობას.

ლითონების ზოგადი ქიმიური თვისებები

ძლიერი შემცირების საშუალებები: Me 0 – nē → Me n +

I. ლითონების რეაქცია არალითონებთან

1) ჟანგბადით:
2Mg + O 2 → 2MgO

2) გოგირდით:
Hg + S → HgS

3) ჰალოგენებით:
Ni + Cl 2 – t° → NiCl 2

4) აზოტით:
3Ca + N 2 – t° → Ca 3 N 2

5) ფოსფორით:
3Ca + 2P – t° → Ca 3 P 2

6) წყალბადით (რეაგირებს მხოლოდ ტუტე და დედამიწის ტუტე ლითონები):
2Li + H 2 → 2LiH

Ca + H 2 → CaH 2

II. ლითონების რეაქცია მჟავებთან

Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2

2Al+ 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

6Na + 2H 3 PO 4 → 2Na 3 PO 4 + 3H 2

2) ჟანგვითი მჟავებით:

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) + Сu → Сu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

III. ლითონების ურთიერთქმედება წყალთან

1) აქტიური (ტუტე და მიწის ტუტე ლითონები) ქმნიან ხსნად ფუძეს (ტუტე) და წყალბადს:

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

Ca+ 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

2) საშუალო აქტივობის ლითონები იჟანგება წყლით, როდესაც თბება ოქსიდში:

Zn + H 2 O – t° → ZnO + H 2

3) არააქტიური (Au, Ag, Pt) - ნუ რეაგირებთ.

IV. ნაკლებად აქტიური ლითონების უფრო აქტიური ლითონებით გადაადგილება მათი მარილების ხსნარებიდან:

Cu + HgCl 2 → Hg + CuCl 2

Fe+ CuSO 4 → Cu+ FeSO 4

ინდუსტრიაში ხშირად გამოიყენება არა სუფთა ლითონები, არამედ მათი ნარევები - შენადნობებირომელშიც ერთი ლითონის სასარგებლო თვისებები ავსებს მეორის სასარგებლო თვისებებს. ასე რომ, სპილენძს აქვს დაბალი სიმტკიცე და ნაკლებად გამოიყენება მანქანების ნაწილების დასამზადებლად, ხოლო სპილენძის შენადნობები თუთიით ( სპილენძის) უკვე საკმაოდ მძიმეა და ფართოდ გამოიყენება მანქანათმშენებლობაში. ალუმინს აქვს მაღალი გამტარიანობა და საკმარისი სიმსუბუქე (დაბალი სიმკვრივე), მაგრამ ძალიან რბილია. მის საფუძველზე მზადდება შენადნობი მაგნიუმთან, სპილენძთან და მანგანუმთან - დურალუმინი (დურალუმინი), რომელიც ალუმინის სასარგებლო თვისებების დაკარგვის გარეშე იძენს მაღალ სიმტკიცეს და ხდება შესაფერისი თვითმფრინავების ინდუსტრიაში. ფართოდ არის ცნობილი რკინის შენადნობები ნახშირბადთან (და სხვა ლითონების დანამატებით). თუჯისდა ფოლადი.

Გავლენის ქვეშ კონცენტრირებულიმჟავები წარმოიქმნება ლითონებზე მდგრადიოქსიდის ფილმი. ამ ფენომენს ე.წ პასივაცია. ასე რომ, კონცენტრირებული გოგირდის მჟავაპასიური (და შემდეგ არ რეაგირებს მჟავასთან) ისეთი ლითონები, როგორიცაა Be, Bi, Co, Fe, Mg და Nb და კონცენტრირებულ აზოტმჟავაში - ლითონები A1, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb, Th და U.

ლითონების კოროზია

ლითონების არასასურველი ქიმიური თვისებაა მათი, ანუ აქტიური განადგურება (დაჟანგვა) წყალთან შეხებისას და მასში გახსნილი ჟანგბადის გავლენის ქვეშ. (ჟანგბადის კოროზია).მაგალითად, ფართოდ არის ცნობილი წყალში რკინის პროდუქტების კოროზია, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ჟანგი და პროდუქტები იშლება ფხვნილად.

ელექტრომეტალურგია, ანუ ლითონების მიღება დნობის (ყველაზე აქტიური ლითონებისთვის) ან მარილის ხსნარების ელექტროლიზით;

პირომეტალურგია, ე.ი. ლითონების გამომუშავება მადნებიდან მაღალ ტემპერატურაზე (მაგალითად, აფეთქებული ღუმელის პროცესში რკინის წარმოება);

ჰიდრომეტალურგიაე.ი. ლითონების გამოყოფა მათი მარილების ხსნარებიდან უფრო აქტიური ლითონებით (მაგალითად, სპილენძის წარმოება CuSO 4 ხსნარიდან თუთიის, რკინის ან ალუმინის მოქმედებით).

ბუნებრივი ლითონები ზოგჯერ გვხვდება ბუნებაში (ტიპიური მაგალითებია Ag, Au, Pt, Hg), მაგრამ უფრო ხშირად ლითონები ნაერთების სახით ( ლითონის მადნები). დედამიწის ქერქში გავრცელების მიხედვით ლითონები განსხვავდებიან: ყველაზე გავრცელებული - Al, Na, Ca, Fe, Mg, K, Ti) უიშვიათესი - Bi, In, Ag, Au, Pt, Re.

არსებობს ლითონების ტექნოლოგიური, ფიზიკური, მექანიკური და ქიმიური თვისებები. ფიზიკური პირობა მოიცავს ფერს, ელექტროგამტარობას. ამ ჯგუფის მახასიათებლებში ასევე შედის ლითონის თერმული კონდუქტომეტრი, დნობა და სიმკვრივე.

მექანიკური მახასიათებლები მოიცავს პლასტიურობას, ელასტიურობას, სიმტკიცეს, სიმტკიცეს, სიბლანტეს.

ლითონების ქიმიური თვისებები მოიცავს კოროზიის წინააღმდეგობას, ხსნადობას და ჟანგვიდობას.

მახასიათებლები, როგორიცაა "სითხეობა", გამკვრივება, შედუღება, ელასტიურობა, ტექნოლოგიურია.

ფიზიკური თვისებები

ფერი. ლითონები არ გადასცემენ სინათლეს საკუთარი თავის მეშვეობით, ანუ ისინი გაუმჭვირვალეა. არეკლილი შუქის დროს თითოეულ ელემენტს აქვს საკუთარი შეფერილობა - ფერი. ტექნიკურ ლითონებს შორის ფერი აქვს მხოლოდ სპილენძს და მასთან დაკავშირებულ შენადნობებს. დანარჩენ ელემენტებს ახასიათებს ჩრდილი ვერცხლისფერ-თეთრიდან ნაცრისფერ-ფოლადამდე.
Fusibility. ეს მახასიათებელი მიუთითებს ელემენტის უნარზე ტემპერატურის გავლენის ქვეშ გადავიდეს მყარიდან თხევად მდგომარეობაში. დნობა ითვლება ლითონების ყველაზე მნიშვნელოვან თვისებად. გათბობის პროცესში მყარი მდგომარეობიდან ყველა ლითონი გადადის თხევად მდგომარეობაში. გამდნარი ნივთიერების გაციებისას ხდება საპირისპირო გადასვლა - თხევადიდან მყარ მდგომარეობაში.
Ელექტრო გამტარობის. ეს მახასიათებელი მიუთითებს თავისუფალი ელექტრონებით ელექტროენერგიის გადაცემის უნარზე. მეტალის სხეულების ელექტრული გამტარობა ათასჯერ აღემატება არამეტალურს. ტემპერატურის მატებასთან ერთად მცირდება ელექტროენერგიის გამტარობა, ხოლო ტემპერატურის კლებასთან ერთად, შესაბამისად იზრდება. უნდა აღინიშნოს, რომ შენადნობების ელექტრული გამტარობა ყოველთვის დაბალი იქნება, ვიდრე ნებისმიერი ლითონისა, რომელიც შენადნობას ქმნის.
მაგნიტური თვისებები. აშკარად მაგნიტურ (ფერომაგნიტურ) ელემენტებში შედის მხოლოდ კობალტი, ნიკელი, რკინა, ისევე როგორც მათი რიგი შენადნობები. თუმცა, გარკვეულ ტემპერატურამდე გაცხელების პროცესში ეს ნივთიერებები კარგავენ მაგნეტიზმს. ცალკეული რკინის შენადნობები ოთახის ტემპერატურაზე არ არის ფერომაგნიტური.
თბოგამტარობა. ეს მახასიათებელი მიუთითებს სითბოს გადაცემის უნარზე ნაკლებად გაცხელებულზე უფრო გახურებული სხეულიდან მისი შემადგენელი ნაწილაკების ხილული მოძრაობის გარეშე. თბოგამტარობის მაღალი დონე საშუალებას იძლევა ლითონების თანაბრად და სწრაფად გაცხელება და გაგრილება. ტექნიკურ ელემენტებს შორის ყველაზე მაღალი მაჩვენებელი აქვს სპილენძს.

ქიმიაში ცალკე ადგილი იკავებს ლითონებს. შესაბამისი მახასიათებლების არსებობა საშუალებას იძლევა გამოიყენოს კონკრეტული ნივთიერების გარკვეული ფართობი.

ლითონების ქიმიური თვისებები

კოროზიის წინააღმდეგობა. კოროზია არის ნივთიერების განადგურება ელექტროქიმიური ან ქიმიური ურთიერთობის შედეგად გარემო. ყველაზე გავრცელებული მაგალითია რკინის ჟანგი. კოროზიის წინააღმდეგობა არის რიგი ლითონის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ბუნებრივი მახასიათებელი. ამასთან დაკავშირებით, ისეთ ნივთიერებებს, როგორიცაა ვერცხლი, ოქრო, პლატინი, კეთილშობილს უწოდებენ. აქვს მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობა ნიკელი და სხვა ფერადი ლითონები უფრო სწრაფად და ძლიერად ექვემდებარება განადგურებას, ვიდრე ფერადი ლითონები.
ჟანგვიდობა. ეს მახასიათებელი მიუთითებს ელემენტის უნარზე რეაგირება O2-თან ჟანგვის აგენტების გავლენის ქვეშ.
ხსნადობა. ლითონებს, რომლებსაც აქვთ შეუზღუდავი ხსნადობა თხევად მდგომარეობაში, შეუძლიათ შექმნან მყარი ხსნარები გამაგრებისას. ამ ხსნარებში, ერთი კომპონენტის ატომები ჩართულია მეორე კომპონენტში მხოლოდ გარკვეულ ფარგლებში.

უნდა აღინიშნოს, რომ ლითონების ფიზიკური და ქიმიური თვისებები ამ ელემენტების ერთ-ერთი მთავარი მახასიათებელია.