Что такое активные металлы
| ||||||||||||||||||||||||||||||
Рис. 2 Различные модификации кальцита (CaCO3) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||
Рис. 3 Поверхность алюминиевого бруска после травления | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||
Видеоролик поочередно демонстрирует взаимодействие лития, натрия, калия, рубидия и цезия с водой. Можно заметить, что в этом ряду активность металлов возрастает На английском языке | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||
Рис. 4 Воспламенение термитной смеси (смеси порошков алюминия и оксида железа) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||
Рис. 5 Характерный свет фонарей с натриевыми газоразрядными лампами. Сеул, Республика Корея | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||
Рис. 6 Сплавы алюминия — основной материал для изготовления корпусов воздушных судов | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||
Что такое активный металл? (с изображением)
Активный металл - это металл, который имеет тенденцию сильно и быстро реагировать на другие элементы из-за расположения электронов в его структуре. Эти элементы можно найти в крайнем левом углу таблицы Менделеева, в группе I. Водород, расположенный в верхней части этого столбца в таблице Менделеева, имеет общие характеристики, но не относится к активным металлам.
Периодическая таблица - это таблица химических элементов, в которой элементы расположены в порядке их атомного номера.Каждый активный металл имеет один электрон на внешней оболочке. Он может легко обменять этот электрон на катион, и произойдет химическая реакция. Эта реакция иногда может носить взрывной характер. Эти металлы настолько нестабильны, что не могут свободно появляться в чистом виде в естественной среде. Чистый активный металл взаимодействует с водой и воздухом и распадается на элемент другой формы.
Также известные как щелочные металлы, активные металлы включают, например, литий, рубидий, калий и натрий.Нестабильность этих металлов требует от исследователей, которые хотят работать с их чистыми формами, хранить их закрытыми и покрытыми инертным материалом. Масла обычно используются для изоляции активных металлов, чтобы они не вступали в реакцию с окружающим воздухом или водяным паром в воздухе. Некоторые студенты, изучающие естественные науки, могли видеть демонстрации, на которых инструкторы берут куски активного металла и опускают их в емкости с водой, чтобы продемонстрировать, как эти металлы ведут себя в природе.
Активный металл может настолько сильно реагировать с водой, что вызывает взрыв.Сила реакции может вызвать поток воды из контейнера, когда элемент взаимодействует с жидкостью. Демонстрация таких реакций, помимо привлечения внимания студентов, которые любят взрывы, также служат предупреждением для студентов, которые могут работать с активными металлами. Металлы настолько реактивны, что могут даже вызвать химические реакции из-за пота на руках, и очень важно обращаться с ними осторожно, чтобы избежать травм.
Сама реакционная способность активных металлов может сделать их полезными для различных целей.Они используются в контролируемых химических реакциях, а также в производстве различных продуктов. Литий, например, используется в сложной форме в батареях, которые известны своей чрезвычайно долговечностью. Химики работают с активными металлами в самых разных условиях, и многие из них можно заказать через научные компании-поставщики. Стоимость может варьироваться, так как некоторые металлы встречаются реже и их трудно достать, и все они требуют особых мер предосторожности при обращении на протяжении всего производства и упаковки.
.Активные реакции металлов
Активные реакции металлов
Активные реакции металлов с кислородом
Метод, используемый для предсказания продуктов реакций металлов основной группы, прост, все же замечательно мощный. Однако исключения из его прогнозов возникают, когда очень активные металлы реагируют с кислородом, который является одним из самых реактивных неметаллы.
Литий ведет себя хорошо. Он реагирует с O 2 с образованием оксида , который содержит ион O 2-.
4 Li ( с ) + O 2 ( г ) 2 Li 2 O ( с )
Натрий, однако, реагирует с O 2 при нормальных условиях с образованием соединения, которое содержит вдвое больше кислород.
2 Na ( с ) + O 2 ( г ) Na 2 O 2 ( с )
Соединения, такие как Na 2 O 2 , которые необычно богаты кислородом, называются пероксидами .Приставка на - означает «сверх нормы» или «чрезмерно». Na 2 O 2 является пероксидом, потому что он содержит больше, чем обычно, кислорода. Пероксиды содержат ион O 2 2-.
Образование пероксида натрия можно объяснить, если предположить, что натрий настолько реакционноспособен, что металл расходуется до того, как каждая молекула O 2 сможет объединиться с достаточным количеством натрия для образования Na 2 O. Это объяснение подтверждается тем фактом, что натрий реагирует с O 2 в присутствии большого избытка металла или ограниченное количество O 2 для образования оксида, которое ожидается, когда эта реакция завершится.
4 Na ( с ) + O 2 ( г ) 2 Na 2 O ( с )
Это также согласуется с тем фактом, что очень активные щелочные металлы калий, рубидий и цезий так быстро реагируют с кислородом, что образуют супероксидов , в которых щелочной металл реагирует с O 2 в мольном соотношении 1: 1.
K ( с ) + O 2 ( г ) KO 2 ( с )
Супероксид калия образуется на поверхности металлического калия, даже когда металл хранится в инертном растворителе.В результате старые кусочки калия металл потенциально опасны. Когда кто-то пытается разрезать металл, давление ножа на область соприкосновения супероксида металл может вызвать следующую реакцию.
KO 2 ( с ) + K ( с ) K 2 O ( с )
Поскольку оксид калия более стабилен, чем супероксид калия, эта реакция выделяет достаточно энергии, чтобы вскипятить металлический калий с поверхности, который вступает в реакцию взрывоопасно с кислородом и водяным паром в атмосфере.
Активные металлы и вода
Реакционная способность активных металлов может быть продемонстрирована падением частиц лития, натрия и калия в воду. Литий медленно реагирует с вода, натрий реагирует намного быстрее, а калий - бурно.
Модель, используемая для предсказания продуктов реакций между металлами основной группы и неметаллы можно расширить, чтобы предсказать, что произойдет, когда эти металлы реагируют с ковалентными соединениями.
Пример: Начнем с применения этой модели к реакции между натрием металл и вода.
Na ( с ) + H 2 O ( л )?
В ходе этой реакции каждый атом натрия потеряет электрон на образуют ион Na + .
Na Na + + e -
На рисунке ниже показано, что происходит, когда эти электроны захватываются соседние молекулы воды.
Атомы водорода в степени окисления +1 собирают электроны, образуя нейтральный атомы водорода, которые вместе образуют молекулы H 2 .
2 часа + + 2 e - H 2
Вычитание положительно заряженного иона H + из нейтральной молекулы H 2 O оставляет ион OH - . Поэтому реакция, которая происходит, когда молекулы воды приобретают электроны, может можно записать следующим образом.
2 H 2 O + 2 e - H 2 + 2 OH -
Реакцию между натрием и водой можно разделить на две половины. Один полуреакция описывает, что происходит, когда атомы натрия теряют электроны.В другая полуреакция описывает, что происходит, когда молекулы воды получают эти электроны. Объединив эти полуреакции так, чтобы электроны ни созданы или уничтожены, мы можем получить общее уравнение реакции.
2 [Na | Na + + e - ] |
2 H 2 O + 2 e - | H 2 + 2 OH - |
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ | |
2 Na + 2 H 2 O | 2 Na + + 2 ОН - + Н 2 |
Уравнение этой реакции можно записать следующим образом.
2 Na ( с ) + 2 H 2 O ( л ) 2 Na + ( водн. ) + 2 OH - ( водн. ) + H 2 ( г ) )
Активные металлы и аммиак
Предсказать, что произойдет, когда щелочной металл, например калий, вступит в реакцию. с жидким аммиаком (NH 3 ) мы можем начать с того, что атомы калия потеряют один электрон каждый.
К К + + e -
На рисунке ниже показано, что происходит с этими электронами.
Атомы водорода в степени окисления +1 получают электроны с образованием нейтрального водорода. атомы, которые объединяются, чтобы сформировать молекулы H 2 .
2 часа + + 2 e - H 2
Удаление иона H + из молекулы NH 3 оставляет отрицательно заряженный ион NH 2 - . Следующее уравнение описывает, что происходит, когда аммиак получает электроны.
2 NH 3 + 2 e - H 2 + 2 NH 2 -
Объединение двух половин этой реакции для сохранения электронов дает общее уравнение реакции.
2 [K | K + + e - ] |
2 NH 3 + 2 e - | H 2 + 2 NH 2 - |
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ | |
2 K + 2 NH 3 | 2 K + + 2 NH 2 - + H 2 |
Уравнение этой реакции записывается следующим образом.
2 K ( с ) + 2 NH 3 ( l ) 2 K + ( соль ) + 2 NH 2 - ( соль ) + H 2 ( г )
(Символ sol в этом уравнении означает, что ионы K + и NH 2 - в этом растворе сольватированы соседними молекулами NH 3 .)
.
Что такое активная пайка металлов?
Активная пайка металлов используется в основном для соединения керамики, не смачиваемой «обычными» припоями. При пайке активного металла в припой добавляется металл (обычно титан) для ускорения реакции и смачивания керамической подложки. Добавление титана к нескольким составам припоев приводит к повышенной реакционной способности и значительному улучшению характеристик смачивания. Керамика смачивается за счет образования интерметаллического продукта межфазной реакции, который затем может образовывать соединение с припоем.
Наиболее хорошо зарекомендовавшие себя активные металлические припои основаны на эвтектическом сплаве 72Ag-28Cu, в который добавляется 1-5 мас.% Титана для производства листов или порошковой проволоки. Индий иногда добавляют для понижения температуры эвтектики. Они составляют основу ряда имеющихся в продаже припоев, которые смачивают оксид алюминия и другую керамику, такую как карбид кремния, нитрид кремния и алмаз.
Реакционная способность этих активных металлических припоев требует, чтобы операция пайки проводилась в вакууме или в атмосфере инертного газа.Температура пайки обычно на 50-100 ° C выше точки ликвидуса припоя.
. Срок
| Определение
| ||
Срок
| Определение
| ||
Термин
| Определение
| ||
Срок
| Определение
| ||
Срок
| Определение | ||
Срок
| Определение | ||
Термин
| Определение | ||
Термин
| Определение | ||
Срок
| Определение
| ||
Срок
| Определение
| ||
Срок
| Определение
| ||
Срок
| Определение | ||
Срок
| Определение
| ||
Срок
| Определение | ||
Срок
| Определение | ||
Срок
| Определение | ||
Термин
| Определение | ||
Термин
| Определение | ||
Срок
| Определение | ||
Термин
| Определение | ||
Срок
| Определение | ||
Срок
| Определение | ||
Срок
| Определение | ||
Термин
| Определение | ||
Срок
| Определение | ||
Срок
| Определение | ||
Срок
| Определение | ||