Contoh reaksi logam dengan oksigen. Logam

Struktur atom logam tidak hanya menentukan karakteristiknya properti fisik zat sederhana - logam, tetapi juga sifat kimia umumnya.

Dengan keragaman yang besar, semua reaksi kimia logam bersifat redoks dan hanya dapat terdiri dari dua jenis: kombinasi dan substitusi. Logam mampu melakukannya reaksi kimia menyumbangkan elektron, yaitu menjadi zat pereduksi, hanya menunjukkan bilangan oksidasi positif pada senyawa yang dihasilkan.

DI DALAM pandangan umum hal ini dapat diungkapkan dengan diagram:
Saya 0 – ne → Saya +n,
dimana Me adalah logam - zat sederhana, dan Me 0+n adalah logam, unsur kimia dalam suatu senyawa.

Logam mampu menyumbangkan elektron valensinya ke atom non-logam, ion hidrogen, dan ion logam lain, dan oleh karena itu akan bereaksi dengan non-logam - zat sederhana, air, asam, garam. Namun kemampuan mereduksi logam berbeda-beda. Komposisi produk reaksi logam dengan berbagai zat tergantung pada kemampuan oksidasi zat dan kondisi di mana reaksi terjadi.

Pada suhu tinggi Kebanyakan logam terbakar dalam oksigen:

2Mg + O2 = 2MgO

Hanya emas, perak, platinum, dan beberapa logam lain yang tidak teroksidasi dalam kondisi ini.

Banyak logam bereaksi dengan halogen tanpa pemanasan. Misalnya, bubuk aluminium, bila dicampur dengan brom, akan terbakar:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

Ketika logam berinteraksi dengan air, hidroksida terbentuk dalam beberapa kasus. Dalam kondisi normal mereka bereaksi sangat aktif dengan air logam alkali, serta kalsium, strontium, barium. Skema umum reaksi ini terlihat seperti ini:

Saya + HOH → Saya(OH) n + H 2

Logam lain bereaksi dengan air jika dipanaskan: magnesium saat mendidih, besi dalam uap air saat mendidih berwarna merah. Dalam kasus ini, oksida logam diperoleh.

Jika suatu logam bereaksi dengan asam, itu adalah bagian dari garam yang dihasilkan. Ketika logam berinteraksi dengan larutan asam, logam tersebut dapat dioksidasi oleh ion hidrogen yang ada dalam larutan. Persamaan ionik yang disingkat dapat ditulis dalam bentuk umum sebagai berikut:

Saya + nH + → Saya n + + H 2

Anion asam yang mengandung oksigen, seperti sulfat pekat dan nitrat, memiliki sifat pengoksidasi yang lebih kuat dibandingkan ion hidrogen. Oleh karena itu, logam-logam yang tidak dapat dioksidasi oleh ion hidrogen, misalnya tembaga dan perak, bereaksi dengan asam ini.

Ketika logam berinteraksi dengan garam, terjadi reaksi substitusi: elektron dari atom logam pengganti – logam yang lebih aktif – berpindah ke ion logam pengganti – logam yang kurang aktif. Kemudian jaringan menggantikan logam dengan logam dalam garam. Reaksi-reaksi ini tidak dapat balik: jika logam A menggantikan logam B dari larutan garam, maka logam B tidak akan menggantikan logam A dari larutan garam.

Dalam urutan aktivitas kimia yang dimanifestasikan dalam reaksi perpindahan logam satu sama lain dari larutan garamnya, logam disusun dalam rangkaian tegangan (aktivitas) elektrokimia logam:

Li → Rb → K → Ba → Sr → Ca → Na→ Mg → Al → Mn → Zn → Cr → → Fe → Cd→ Co → Ni → Sn → Pb → H → Sb → Bi → Cu → Hg → Ag → Pd → Pt → Au

Logam yang terletak di sebelah kiri baris ini lebih aktif dan mampu menggantikan logam berikut dari larutan garam.

Hidrogen termasuk dalam rangkaian tegangan elektrokimia logam sebagai satu-satunya nonlogam yang berbagi dengan logam milik umum- membentuk ion bermuatan positif. Oleh karena itu, hidrogen menggantikan beberapa logam dalam garamnya dan dapat digantikan oleh banyak logam dalam asam, misalnya:

Zn + 2 HCl = ZnCl 2 + H 2 + Q

Logam yang berada sebelum hidrogen dalam rangkaian tegangan elektrokimia menggantikannya dari larutan banyak asam (hidroklorik, sulfat, dll.), tetapi semua logam yang mengikutinya, misalnya tembaga, tidak menggantikannya.

situs web, ketika menyalin materi secara keseluruhan atau sebagian, diperlukan tautan ke sumbernya.

Sifat umum logam.

Kehadiran elektron valensi yang terikat lemah pada inti menentukan sifat kimia umum logam. Dalam reaksi kimia mereka selalu bertindak sebagai zat pereduksi; zat sederhana, logam, tidak pernah berperan sifat oksidatif.

Memperoleh logam:
- reduksi dari oksida dengan karbon (C), karbon monoksida (CO), hidrogen (H2) atau logam yang lebih aktif (Al, Ca, Mg);
- reduksi dari larutan garam dengan logam yang lebih aktif;
- elektrolisis larutan atau lelehan senyawa logam - reduksi logam paling aktif (alkali, logam alkali tanah dan aluminium) menggunakan arus listrik.

Di alam, logam ditemukan terutama dalam bentuk senyawa, hanya logam dengan aktivitas rendah yang ditemukan dalam bentuk zat sederhana (logam asli).

Sifat kimia logam
1. Interaksi dengan zat sederhana, bukan logam:
Kebanyakan logam dapat dioksidasi oleh non-logam seperti halogen, oksigen, belerang, dan nitrogen. Namun sebagian besar reaksi ini memerlukan pemanasan awal untuk memulai. Selanjutnya reaksi dapat dilanjutkan dengan pelepasan jumlah besar panas, yang menyebabkan logam terbakar.
Pada suhu kamar, reaksi hanya mungkin terjadi antara logam paling aktif (alkali dan alkali tanah) dan nonlogam paling aktif (halogen, oksigen). Logam alkali (Na, K) bereaksi dengan oksigen membentuk peroksida dan superoksida (Na2O2, KO2).

a) interaksi logam dengan air.
Pada suhu kamar, basa dan logam alkali tanah. Akibat reaksi substitusi terbentuk alkali (basa larut) dan hidrogen: Logam + H2O = Me(OH) + H2
Saat dipanaskan, logam lain di sebelah kiri hidrogen dalam rangkaian aktivitas berinteraksi dengan air. Magnesium bereaksi dengan air mendidih, aluminium - setelah perlakuan permukaan khusus, menghasilkan pembentukan basa yang tidak larut - magnesium hidroksida atau aluminium hidroksida - dan hidrogen dilepaskan. Logam dalam rangkaian aktivitas dari seng (inklusif) hingga timbal (inklusif) berinteraksi dengan uap air (yaitu di atas 100 C), dan oksida dari logam dan hidrogen yang bersangkutan terbentuk.
Logam yang terletak pada deret aktivitas di sebelah kanan hidrogen tidak berinteraksi dengan air.
b) interaksi dengan oksida:
logam aktif bereaksi melalui reaksi substitusi dengan oksida logam lain atau nonlogam, mereduksinya menjadi zat sederhana.
c) interaksi dengan asam:
Logam yang terletak pada deret aktivitas di sebelah kiri hidrogen bereaksi dengan asam untuk melepaskan hidrogen dan membentuk garam yang sesuai. Logam yang terletak pada deret aktivitas di sebelah kanan hidrogen tidak berinteraksi dengan larutan asam.
Tempat khusus ditempati oleh reaksi logam dengan asam nitrat dan asam sulfat pekat. Semua logam kecuali logam mulia (emas, platina) dapat dioksidasi oleh asam pengoksidasi ini. Reaksi-reaksi ini akan selalu menghasilkan masing-masing garam, air, dan produk reduksi nitrogen atau belerang.
d) dengan basa
Logam yang membentuk senyawa amfoter (aluminium, berilium, seng) mampu bereaksi dengan lelehan (dalam hal ini, garam sedang aluminat, berilat atau sengat terbentuk) atau larutan alkali (dalam hal ini garam kompleks yang sesuai terbentuk). Semua reaksi akan menghasilkan hidrogen.
e) Sesuai dengan kedudukan logam dalam deret aktivitas, reaksi reduksi (perpindahan) logam yang kurang aktif dari larutan garamnya oleh logam lain yang lebih aktif dapat terjadi. Sebagai hasil reaksi, garam dari logam yang lebih aktif dan zat sederhana - logam yang kurang aktif - terbentuk.

Sifat umum nonlogam.

Jumlah nonlogam jauh lebih sedikit dibandingkan logam (22 unsur). Namun, sifat kimia nonlogam jauh lebih kompleks karena tingkat energi terluar atomnya lebih besar.
Sifat fisik nonlogam lebih beragam: di antaranya ada zat gas (fluor, klor, oksigen, nitrogen, hidrogen), cair (bromin) dan padat yang sangat berbeda satu sama lain titik lelehnya. Kebanyakan nonlogam tidak menghantarkan listrik, namun silikon, grafit, dan germanium memiliki sifat semikonduktor.
Non-logam berbentuk gas, cair dan beberapa padat (yodium) memiliki struktur molekul kisi kristal, non-logam lainnya memiliki kisi kristal atom.
Fluor, klor, brom, yodium, oksigen, nitrogen dan hidrogen dalam kondisi normal ada dalam bentuk molekul diatomik.
Banyak unsur bukan logam membentuk beberapa modifikasi alotropik zat sederhana. Jadi oksigen memiliki dua modifikasi alotropik - oksigen O2 dan ozon O3, belerang memiliki tiga modifikasi alotropik - belerang ortorombik, plastik dan monoklinik, fosfor memiliki tiga modifikasi alotropik - fosfor merah, putih dan hitam, karbon - enam modifikasi alotropik - jelaga, grafit, berlian , karbina, fullerena, graphene.

Berbeda dengan logam, yang hanya menunjukkan sifat pereduksi, nonlogam, ketika bereaksi dengan zat sederhana dan kompleks, dapat bertindak sebagai zat pereduksi dan zat pengoksidasi. Menurut aktivitasnya, nonlogam menempati tempat tertentu dalam deret elektronegativitas. Fluor dianggap sebagai non-logam paling aktif. Ini hanya menunjukkan sifat pengoksidasi. Aktivitas di urutan kedua adalah oksigen, di urutan ketiga adalah nitrogen, kemudian halogen dan non-logam lainnya. Hidrogen memiliki keelektronegatifan terendah di antara non-logam.

Sifat kimia bukan logam.

1. Interaksi dengan zat sederhana:
Nonlogam berinteraksi dengan logam. Dalam reaksi tersebut, logam berperan sebagai zat pereduksi, dan nonlogam berperan sebagai zat pengoksidasi. Sebagai hasil dari reaksi senyawa, senyawa biner terbentuk - oksida, peroksida, nitrida, hidrida, garam dari asam bebas oksigen.
Dalam reaksi nonlogam satu sama lain, nonlogam yang lebih elektronegatif menunjukkan sifat-sifat zat pengoksidasi, dan nonlogam yang kurang elektronegatif menunjukkan sifat-sifat zat pereduksi. Reaksi senyawa menghasilkan senyawa biner. Harus diingat bahwa non-logam dapat menunjukkan bilangan oksidasi yang berbeda-beda dalam senyawanya.
2. Interaksi dengan zat kompleks:
a) dengan air:
Dalam kondisi normal, hanya halogen yang berinteraksi dengan air.
b) dengan oksida logam dan nonlogam:
Banyak nonlogam dapat bereaksi pada suhu tinggi dengan oksida nonlogam lainnya, mereduksinya menjadi zat sederhana. Nonlogam di sebelah kiri belerang dalam deret elektronegativitas juga dapat berinteraksi dengan oksida logam, mereduksi logam menjadi zat sederhana.
c) dengan asam:
Beberapa nonlogam dapat dioksidasi dengan asam sulfat atau nitrat pekat.
d) dengan basa:
Di bawah pengaruh basa, beberapa nonlogam dapat mengalami dismutasi, baik sebagai zat pengoksidasi maupun zat pereduksi.
Misalnya pada reaksi halogen dengan larutan alkali tanpa pemanasan: Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O atau dengan pemanasan: 3Cl2 + 6NaOH = 5NaCl + NaClO3 + 3H2O.
d) dengan garam:
Ketika berinteraksi, mereka adalah zat pengoksidasi kuat dan menunjukkan sifat pereduksi.
Halogen (kecuali fluor) masuk ke dalam reaksi substitusi dengan larutan garam asam hidrohalat: halogen yang lebih aktif menggantikan halogen yang kurang aktif dari larutan garam.

Interaksi logam dengan zat pengoksidasi sederhana. Rasio logam terhadap air, larutan asam, basa dan garam dalam air. Peran film oksida dan produk oksidasi. Interaksi logam dengan asam nitrat dan asam sulfat pekat.

Logam mencakup semua unsur s-, d-, f, serta unsur p yang terletak di bagian bawah tabel periodik dari diagonal yang ditarik dari boron ke astatin. Dalam zat sederhana dari unsur-unsur ini, ikatan logam diwujudkan. Atom logam memiliki sedikit elektron pada kulit elektron terluar, yaitu sebanyak 1, 2, atau 3. Logam menunjukkan sifat elektropositif dan memiliki keelektronegatifan rendah, kurang dari dua.

Logam itu melekat ciri ciri. Ini adalah zat padat, lebih berat dari air, dengan kilau logam. Logam memiliki konduktivitas termal dan listrik yang tinggi. Mereka dicirikan oleh emisi elektron di bawah pengaruh berbagai pengaruh eksternal: iradiasi dengan cahaya, pemanasan, pecah (emisi eksoelektronik).

Ciri utama logam adalah kemampuannya mendonorkan elektron ke atom dan ion zat lain. Logam merupakan agen pereduksi pada sebagian besar kasus. Dan inilah sifat kimia khasnya. Mari kita pertimbangkan rasio logam terhadap zat pengoksidasi khas, yang meliputi zat sederhana - non-logam, air, asam. Tabel 1 memberikan informasi tentang rasio logam terhadap zat pengoksidasi sederhana.

Tabel 1

Rasio logam terhadap zat pengoksidasi sederhana

Semua logam bereaksi dengan fluor. Pengecualian adalah aluminium, besi, nikel, tembaga, seng tanpa adanya uap air. Unsur-unsur ini, ketika bereaksi dengan fluor pada saat awal, membentuk lapisan fluorida yang melindungi logam dari reaksi lebih lanjut.

Dalam kondisi dan alasan yang sama, besi menjadi pasif ketika bereaksi dengan klorin. Sehubungan dengan oksigen, tidak semua, tetapi hanya sejumlah logam membentuk lapisan oksida pelindung yang padat. Ketika berpindah dari fluor ke nitrogen (Tabel 1), aktivitas oksidatif menurun dan oleh karena itu semakin banyak logam yang tidak teroksidasi. Misalnya, hanya logam litium dan alkali tanah yang bereaksi dengan nitrogen.

Rasio logam terhadap air dan larutan zat pengoksidasi dalam air.

DI DALAM larutan berair Aktivitas reduksi suatu logam dicirikan oleh nilai potensial redoks standarnya. Dari seluruh rangkaian potensial redoks standar, dibedakan rangkaian tegangan logam, yang tercantum pada Tabel 2.

Meja 2

Kisaran tegangan logam

Rangkaian tegangan ini juga menunjukkan nilai potensial elektroda elektroda hidrogen dalam lingkungan asam (pH=0), netral (pH=7), basa (pH=14). Posisi logam tertentu dalam deret tegangan mencirikan kemampuannya untuk mengalami interaksi redoks dalam larutan air pada kondisi standar. Ion logam adalah zat pengoksidasi, dan logam adalah zat pereduksi. Semakin jauh suatu logam terletak pada rangkaian tegangan, semakin kuat ion-ionnya sebagai zat pengoksidasi dalam larutan air. Semakin dekat logam ke awal deret, semakin kuat zat pereduksinya.

Logam mampu saling menggantikan dari larutan garam. Arah reaksi ditentukan oleh posisi relatifnya dalam rangkaian tegangan. Perlu diingat bahwa logam aktif menggantikan hidrogen tidak hanya dari air, tetapi juga dari larutan berair apa pun. Oleh karena itu, perpindahan timbal balik logam dari larutan garamnya hanya terjadi dalam kasus logam yang terletak pada deret tegangan setelah magnesium.

Semua logam dibagi menjadi tiga kelompok kondisional, sebagaimana tercermin pada tabel berikut.

Tabel 3

Pembagian logam secara konvensional

Interaksi dengan air. Agen pengoksidasi dalam air adalah ion hidrogen. Oleh karena itu, hanya logam yang potensial elektroda standarnya lebih rendah daripada potensial ion hidrogen dalam air yang dapat dioksidasi oleh air. Itu tergantung pada pH lingkungan dan sama dengan

φ = -0,059рН.

Pada lingkungan netral (pH=7) φ = -0,41 V. Sifat interaksi logam dengan air disajikan pada Tabel 4.

Logam dari seri awal, yang memiliki potensi jauh lebih negatif daripada -0,41 V, menggantikan hidrogen dari air. Tapi magnesium sudah menggantikan hidrogen saja air panas. Biasanya, logam yang terletak di antara magnesium dan timbal tidak menggantikan hidrogen dari air. Lapisan oksida terbentuk pada permukaan logam ini, yang memiliki efek perlindungan.

Tabel 4

Interaksi logam dengan air dalam lingkungan netral

Interaksi logam dengan asam klorida.

Agen pengoksidasi di asam hidroklorik e adalah ion hidrogen. Potensi elektroda standar ion hidrogen adalah nol. Oleh karena itu, semua logam aktif aktif dan menengah harus bereaksi dengan asam. Pasifasi hanya terjadi pada timbal.

Tabel 5

Interaksi logam dengan asam klorida

Tembaga dapat dilarutkan dalam asam klorida yang sangat pekat, meskipun logam tersebut memiliki aktivitas rendah.

Interaksi logam dengan asam sulfat terjadi secara berbeda dan bergantung pada konsentrasinya.

Interaksi logam dengan asam sulfat encer. Interaksi dengan asam sulfat encer dilakukan dengan cara yang sama seperti dengan asam klorida.

Tabel 6

Reaksi logam dengan asam sulfat encer

Diencerkan asam sulfat teroksidasi dengan ion hidrogennya. Ia berinteraksi dengan logam-logam yang potensial elektrodanya lebih rendah dibandingkan dengan hidrogen. Timbal tidak larut dalam asam sulfat pada konsentrasi di bawah 80%, karena garam PbSO 4 yang terbentuk selama interaksi timbal dengan asam sulfat tidak larut dan menimbulkan lapisan pelindung pada permukaan logam.

Interaksi logam dengan asam sulfat pekat.

Dalam asam sulfat pekat, belerang dengan bilangan oksidasi +6 bertindak sebagai zat pengoksidasi. Ini adalah bagian dari ion sulfat SO 4 2-. Oleh karena itu, asam pekat mengoksidasi semua logam yang potensial elektroda standarnya lebih kecil dibandingkan dengan zat pengoksidasi. Nilai potensial elektroda tertinggi pada proses elektroda yang melibatkan ion sulfat sebagai oksidator adalah 0,36 V. Akibatnya, beberapa logam aktif rendah juga bereaksi dengan asam sulfat pekat.

Untuk logam dengan aktivitas sedang (Al, Fe), pasivasi terjadi karena pembentukan lapisan oksida padat. Timah dioksidasi menjadi bentuk tetravalen membentuk timah(IV) sulfat:

Sn + 4 H 2 SO 4 (konsentrasi) = Sn(SO 4) 2 + 2SO 2 + 2H 2 O.

Tabel 7

Reaksi logam dengan asam sulfat pekat

Timbal dioksidasi menjadi keadaan divalen untuk membentuk timbal hidrogen sulfat yang larut. Merkuri larut dalam asam sulfat pekat panas membentuk merkuri(I) dan merkuri(II) sulfat. Bahkan perak pun larut dalam asam sulfat pekat yang mendidih.

Perlu diingat bahwa semakin aktif logamnya, semakin dalam derajat reduksi asam sulfat. Dengan logam aktif, asam direduksi terutama menjadi hidrogen sulfida, meskipun produk lain juga ada. Misalnya

Zn + 2H 2 JADI 4 = ZnSO 4 + JADI 2 + 2H 2 O;

3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S↓ +4H 2 O;

4Zn +5H 2 SO 4 = 4ZnSO 4 = 4ZnSO 4 +H 2 S +4H 2 O.

Interaksi logam dengan asam nitrat encer.

Dalam asam nitrat, nitrogen bertindak sebagai zat pengoksidasi dengan bilangan oksidasi +5. Nilai maksimum potensial elektroda ion nitrat asam encer sebagai zat pengoksidasi adalah 0,96 V. Karena nilai yang besar ini, asam nitrat merupakan zat pengoksidasi yang lebih kuat daripada asam sulfat. Hal ini terlihat dari fakta bahwa asam nitrat mengoksidasi perak. Semakin aktif suatu logam dan semakin encer asamnya, semakin dalam pula reduksi asamnya.

Tabel 8

Reaksi logam dengan asam nitrat encer

Interaksi logam dengan asam nitrat pekat.

Asam nitrat pekat biasanya direduksi menjadi nitrogen dioksida. Interaksi terkonsentrasi asam sendawa dengan logam disajikan pada Tabel 9.

Saat menggunakan asam dalam jumlah sedikit dan tanpa pengadukan, logam aktif mereduksinya menjadi nitrogen, dan logam dengan aktivitas sedang menjadi karbon monoksida.

Tabel 9

Reaksi asam nitrat pekat dengan logam

Interaksi logam dengan larutan alkali.

Logam tidak dapat dioksidasi oleh basa. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa logam alkali merupakan zat pereduksi kuat. Oleh karena itu, ion-ionnya adalah zat pengoksidasi paling lemah dan tidak menunjukkan sifat pengoksidasi dalam larutan air. Namun, dengan adanya basa, efek oksidasi air lebih terlihat daripada tanpa basa. Oleh karena itu, dalam larutan basa, logam dioksidasi oleh air untuk membentuk hidroksida dan hidrogen. Jika oksida dan hidroksida merupakan senyawa amfoter, maka keduanya akan larut dalam larutan basa. Akibatnya, logam yang bersifat pasif dalam air murni berinteraksi kuat dengan larutan alkali.

Tabel 10

Interaksi logam dengan larutan alkali

Proses pelarutan diwakili dalam dua tahap: oksidasi logam dengan air dan pelarutan hidroksida:

Zn + 2HOH = Zn(OH) 2 ↓ + H 2 ;

Zn(OH) 2 ↓ + 2NaOH = Na 2.

Logam adalah sekelompok unsur yang berbentuk zat sederhana yang mempunyai sifat-sifat logam yang khas, seperti daya hantar panas dan listrik yang tinggi, koefisien resistansi suhu positif, keuletan yang tinggi, kelenturan, dan kilau logam. Pada artikel ini, seluruh sifat logam akan disajikan dalam bentuk tabel tersendiri.

Isi

Sifat-sifat logam dibagi menjadi fisik, kimia, mekanik dan teknologi.

Sifat fisik logam

Sifat fisis antara lain : warna, berat jenis, fusibilitas, daya hantar listrik, sifat kemagnetan, daya hantar panas, kapasitas panas, pemuaian bila dipanaskan.

Berat jenis logam adalah perbandingan berat benda logam homogen dengan volume logam, mis. ini adalah massa jenis dalam kg/m3 atau g/cm3.

Fusibilitas logam adalah kemampuan suatu logam untuk meleleh pada suhu tertentu yang disebut titik leleh.

Konduktivitas listrik logam- ini adalah kemampuan logam untuk menghantarkan arus listrik, ini adalah sifat suatu benda atau lingkungan yang menentukan terjadinya arus listrik di dalamnya di bawah pengaruh medan listrik. Konduktivitas listrik berarti kemampuan untuk menghantarkan arus searah (di bawah pengaruh bidang konstan), berbeda dengan kemampuan dielektrik untuk merespon medan listrik bolak-balik melalui osilasi muatan terikat (polarisasi bolak-balik), sehingga menghasilkan arus bolak-balik.

Sifat magnetik logam dicirikan oleh: induksi remanen, gaya koersif, dan permeabilitas magnet.

Konduktivitas termal logam adalah kemampuannya untuk memindahkan panas dari partikel yang lebih panas ke partikel yang kurang panas. Konduktivitas termal suatu logam ditentukan oleh banyaknya kalor yang melewati batang logam dengan penampang 1 cm 2 dan panjang 1 cm selama 1 sekon. pada perbedaan suhu 1°C.

Kapasitas panas logam- ini adalah jumlah panas yang diserap suatu benda ketika dipanaskan sebesar 1 derajat. Perbandingan jumlah kalor yang diserap suatu benda dengan perubahan suhu yang sangat kecil terhadap perubahan satuan massa suatu zat (g, kg) disebut kapasitas kalor jenis, 1 mol suatu zat adalah molar (molar).

Pemuaian logam saat dipanaskan.Semua logam memuai jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan. Derajat kenaikan atau penurunan ukuran awal suatu logam dengan perubahan suhu sebesar satu derajat ditandai dengan koefisien muai panjang.

Sifat kimia logam

Kimia - oksidasi, kelarutan dan ketahanan korosi.

Oksidasi logam adalah reaksi penggabungan logam dengan oksigen yang disertai dengan pembentukan oksida (oksida). Jika kita mempertimbangkan oksidasi lebih luas, maka ini adalah reaksi di mana atom kehilangan elektron dan berbagai senyawa terbentuk, misalnya klorida, sulfida. Di alam, logam terutama ditemukan dalam keadaan teroksidasi, dalam bentuk bijih, sehingga produksinya didasarkan pada proses reduksi berbagai senyawa.

Kelarutan logam- ini adalah kemampuannya untuk membentuk sistem homogen dengan zat lain - larutan di mana logam berada dalam bentuk atom, ion, molekul, atau partikel individu. Logam larut dalam pelarut, yaitu asam kuat dan basa kaustik. Yang paling umum digunakan dalam industri adalah: asam sulfat, nitrat dan klorida, campuran asam nitrat dan asam klorida (aqua regia), serta basa - soda kaustik dan kalium kaustik.

Ketahanan korosi logam adalah kemampuan mereka untuk melawan korosi.

Sifat mekanik logam

Mekanik - kekuatan, kekerasan, elastisitas, viskositas, plastisitas.

Kekuatan logam disebut kemampuannya untuk menahan aksi kekuatan eksternal tanpa runtuh.

Kekerasan logam adalah kemampuan suatu tubuh untuk menahan penetrasi tubuh lain yang lebih keras ke dalamnya.

Elastisitas logam- sifat suatu logam untuk mengembalikan bentuknya setelah berhentinya aksi gaya-gaya luar yang menyebabkan perubahan bentuk (deformasi).

Viskositas logam- ini adalah kemampuan logam untuk menahan kekuatan eksternal (benturan) yang meningkat dengan cepat. Viskositas adalah kebalikan dari kerapuhan.

Plastisitas logam- ini adalah sifat logam untuk berubah bentuk tanpa kerusakan di bawah pengaruh gaya eksternal dan mempertahankan bentuk baru setelah gaya tersebut berhenti. Plastisitas adalah kebalikan dari elastisitas.

Sifat teknologi logam

Yang berteknologi meliputi kemampuan pengerasan, fluiditas, kelenturan, kemampuan las, kemampuan mesin.

Kekerasan logam– ini adalah kemampuan mereka untuk mendapatkan lapisan yang mengeras dengan kedalaman tertentu.

Fluiditas logam- ini adalah sifat logam dalam keadaan cair untuk mengisi cetakan pengecoran dan mereproduksi garis besarnya dalam pengecoran.

Kelenturan logam adalah sifat teknologi yang mencirikan kemampuannya untuk diproses dengan cara deformasi, misalnya penempaan, penggulungan, pengecapan tanpa kerusakan.

Kemampuan las logam- ini adalah properti mereka untuk membentuk sambungan permanen selama proses pengelasan yang memenuhi persyaratan yang ditentukan oleh desain dan pengoperasian produk yang diproduksi.

Kemampuan mesin logam dengan memotong- ini adalah kemampuannya untuk mengubah bentuk geometris, dimensi, dan kualitas permukaan akibat pemotongan mekanis bahan benda kerja dengan alat pemotong. Kemampuan mesin logam bergantung pada sifat mekaniknya, terutama kekuatan dan kekerasan.

Metode modern untuk menguji logam adalah uji mekanis, analisis kimia, analisis spektral, analisis metalografi dan radiografi, uji teknologi, dan deteksi cacat. Pengujian ini memberikan kesempatan untuk memperoleh wawasan tentang sifat logam, struktur, komposisi dan sifat-sifatnya, serta menentukan kualitas produk jadi.

Tabel sifat logam

Tabel “Sifat logam: Besi tuang, Baja tuang, Baja”

1. Kekuatan tekanan maksimum
2. Kekuatan hasil (atau Rp 0,2);
3. Perpanjangan relatif sampel saat putus;
4. Kekuatan lentur;
5. Kekuatan lentur diberikan untuk sampel baja tuang;
6. Batas kelelahan semua jenis besi cor bergantung pada massa dan penampang sampel;
7. modulus elastis;
8. Untuk besi cor kelabu, modulus elastisitas menurun dengan meningkatnya tegangan tarik dan hampir konstan dengan meningkatnya tegangan tekan.

Tabel "Sifat baja pegas"

1. Kekuatan tekanan maksimum,
2. Pengurangan relatif pada penampang sampel saat pecah,
3. Kekuatan lentur;
4. Kekuatan pamungkas di bawah pembebanan siklik bergantian pada N ⩾ 10 7,
5. Tegangan maksimum pada suhu 30°C dan perpanjangan relatif 1 2% selama 10 jam; untuk suhu yang lebih tinggi, lihat bagian “Metode penyambungan bagian”,
6. lihat bagian “Metode penyambungan bagian”;
7. 480 N/mm 2 untuk pegas pengerjaan dingin;
8. Sekitar 40% lebih banyak untuk mata air yang dikerjakan dengan dingin

Tabel “Sifat-sifat lembaran logam badan”

Tabel "Sifat logam non-ferrous"

1. Modulus elastis, data referensi;
2. Kekuatan lentur;
3. Nilai terbesar;
4. Untuk sampel individu

Tabel "Sifat paduan ringan"

1. Kekuatan tekanan maksimum;
2. Kekuatan luluh sesuai dengan deformasi plastis sebesar 0,2%;
3. Kekuatan lentur;
4. Nilai terbesar;
5. Indikator kekuatan diberikan untuk sampel dan coran;
6. Indikator kekuatan lentur ultimit diberikan untuk kasus pembebanan bidang

Tabel "Bahan logam-keramik (PM) 1) untuk bantalan biasa"

1. Sehubungan dengan bantalan 10/16 g 10;
2. Karbon terkandung terutama dalam bentuk grafit bebas;
3. Karbon hanya terkandung dalam bentuk grafit bebas

Tabel “Sifat bahan logam-keramik (PM) 1 untuk bagian struktur”

1. Sesuai dengan DIN 30 910 edisi 1990;

Bahan magnetik

Tabel “Sifat bahan magnet lunak”

1. Data hanya berlaku untuk cincin magnet.

Logam magnet lunak

Tabel “Sifat baja lembaran dan strip magnetik”

Bahan untuk konverter dan reaktor listrik

Bahan untuk Relay DC

Tabel "Properti material untuk relai DC"

1. Nilai-nilai yang distandarisasi

Bahan logam-keramik untuk komponen magnet lunak

Tabel “Sifat bahan logam-keramik untuk komponen magnet lunak”

Logam (dari bahasa Latin metallum - tambang, tambang) adalah sekelompok unsur yang berbentuk zat sederhana dengan sifat logam yang khas, seperti konduktivitas termal dan listrik yang tinggi, koefisien resistansi suhu positif, keuletan tinggi, dan kilau logam.

Dari 118 unsur kimia yang ditemukan sejauh ini (tidak semuanya diakui secara resmi), logam antara lain:

• 6 unsur dalam kelompok logam alkali,
• 6 pada kelompok logam alkali tanah,
• 38 pada kelompok logam transisi,
• 11 pada kelompok logam ringan,
• 7 dalam kelompok semilogam,
• 14 dalam kelompok lantanida + lantanum,
• 14 dalam golongan aktinida (sifat fisik tidak semua unsur telah dipelajari) + aktinium,
• di luar kelompok tertentu berilium dan magnesium.

Jadi, 96 dari semua unsur yang ditemukan mungkin adalah logam.

Dalam astrofisika, istilah "logam" dapat memiliki arti berbeda dan berarti segalanya unsur kimia lebih berat dari helium

Sifat karakteristik logam

1. Kilau logam (karakteristik tidak hanya untuk logam: non-logam yodium dan karbon dalam bentuk grafit juga memilikinya)
2. Konduktivitas listrik yang baik
3. Kemungkinan pemesinan yang mudah
4. Kepadatan tinggi (biasanya logam lebih berat daripada non-logam)
5. Titik leleh tinggi (pengecualian: merkuri, galium, dan logam alkali)
6. Konduktivitas termal yang besar
7. Mereka paling sering merupakan agen pereduksi dalam reaksi.

Sifat fisik logam

Semua logam (kecuali merkuri dan, dengan syarat, fransium) dalam kondisi normal berada dalam keadaan padat, tetapi memiliki kekerasan yang berbeda. Di bawah ini adalah kekerasan beberapa logam pada skala Mohs.

Titik lebur logam murni berkisar dari −39 °C (merkuri) hingga 3410 °C (tungsten). Sebagian besar logam (kecuali alkali) memiliki titik leleh yang tinggi, namun beberapa logam "normal", seperti timah dan timbal, dapat dicairkan dengan kompor listrik atau gas biasa.

Tergantung pada kepadatan, logam dibagi menjadi ringan (massa jenis 0,53 5 g/cm³) dan berat (5 22,5 g/cm³). Logam paling ringan adalah litium (massa jenis 0,53 g/cm³). Saat ini tidak mungkin untuk menyebutkan logam terberat, karena massa jenis osmium dan iridium - dua logam terberat - hampir sama (sekitar 22,6 g/cm³ - tepat dua kali massa jenis timbal), dan menghitung massa jenis pastinya sangatlah sulit: untuk ini Anda perlu membersihkan logam sepenuhnya, karena kotoran apa pun mengurangi kepadatannya.

Kebanyakan logam plastik, yaitu kawat logam dapat ditekuk tanpa putus. Hal ini terjadi karena adanya perpindahan lapisan atom logam tanpa memutus ikatan antar atom. Yang paling ulet adalah emas, perak dan tembaga. Emas dapat digunakan untuk membuat foil setebal 0,003 mm, yang digunakan untuk penyepuhan produk. Namun, tidak semua logam bersifat ulet. Kawat yang terbuat dari seng atau timah akan retak jika ditekuk; Ketika berubah bentuk, mangan dan bismut hampir tidak bengkok sama sekali, tetapi langsung patah. Plastisitas juga bergantung pada kemurnian logam; Jadi, kromium yang sangat murni sangat ulet, tetapi jika terkontaminasi dengan pengotor kecil sekalipun, kromium menjadi rapuh dan keras. Beberapa logam seperti emas, perak, timah, aluminium, osmium dapat tumbuh bersama, namun hal ini memerlukan waktu puluhan tahun.

Semua logam bagus menghantarkan arus listrik; hal ini disebabkan oleh adanya elektron bergerak dalam kisi kristalnya yang bergerak di bawah pengaruh medan listrik. Perak, tembaga dan aluminium memiliki konduktivitas listrik tertinggi; Oleh karena itu, dua logam terakhir paling sering digunakan sebagai bahan kawat. Natrium juga mempunyai daya hantar listrik yang sangat tinggi; pada peralatan percobaan diketahui adanya percobaan yang menggunakan penghantar natrium berupa pipa berdinding tipis yang terbuat dari bahan kimia. dari baja tahan karat diisi dengan natrium. Karena berat jenis natrium yang rendah, dengan resistansi yang sama, “kabel” natrium jauh lebih ringan daripada tembaga dan bahkan lebih ringan dari aluminium.

Konduktivitas termal logam yang tinggi juga bergantung pada mobilitas elektron bebas. Oleh karena itu, rangkaian konduktivitas termal mirip dengan rangkaian konduktivitas listrik, dan konduktor panas serta listrik terbaik adalah perak. Natrium juga digunakan sebagai penghantar panas yang baik; Misalnya, telah diketahui secara luas bahwa natrium digunakan dalam katup mesin mobil untuk meningkatkan pendinginannya.

Warna Kebanyakan logam kira-kira sama - abu-abu muda dengan warna kebiruan. Emas, tembaga, dan cesium masing-masing berwarna kuning, merah, dan kuning muda.

Sifat kimia logam

Pada tingkat elektronik terluar, sebagian besar logam memiliki jumlah elektron yang sedikit (1-3), sehingga dalam sebagian besar reaksi, logam bertindak sebagai zat pereduksi (yaitu, mereka “menyumbangkan” elektronnya)

Reaksi dengan zat sederhana

• Semua logam kecuali emas dan platinum bereaksi dengan oksigen. Reaksi dengan perak terjadi pada suhu tinggi, tetapi perak(II) oksida praktis tidak terbentuk karena tidak stabil secara termal. Tergantung pada logamnya, keluarannya mungkin termasuk oksida, peroksida, dan superoksida:

litium oksida

natrium peroksida

kalium superoksida

Untuk mendapatkan oksida dari peroksida, peroksida direduksi dengan logam:

Dengan logam dengan aktivitas sedang dan rendah, reaksi terjadi ketika dipanaskan:

• Hanya logam paling aktif yang bereaksi dengan nitrogen; pada suhu kamar hanya litium yang bereaksi, membentuk nitrida:

Saat dipanaskan:

• Semua logam kecuali emas dan platina bereaksi dengan belerang:

Besi bereaksi dengan belerang ketika dipanaskan, membentuk sulfida:

• Hanya logam yang paling aktif, yaitu logam golongan IA dan IIA kecuali Be, yang bereaksi dengan hidrogen. Reaksi terjadi ketika dipanaskan, dan hidrida terbentuk. Dalam reaksi, logam bertindak sebagai zat pereduksi, bilangan oksidasi hidrogen adalah −1:

• Hanya logam paling aktif yang bereaksi dengan karbon. Dalam hal ini, asetilenida atau metanida terbentuk. Ketika bereaksi dengan air, asetilenida menghasilkan asetilena, metana menghasilkan metana.