ตัวอย่างปฏิกิริยาของโลหะกับออกซิเจน โลหะ

โครงสร้างของอะตอมของโลหะไม่เพียงแต่กำหนดคุณลักษณะเท่านั้น คุณสมบัติทางกายภาพสารอย่างง่าย - โลหะ แต่ยังมีคุณสมบัติทางเคมีทั่วไปด้วย

ด้วยความหลากหลายอย่างมาก ปฏิกิริยาเคมีทั้งหมดของโลหะจึงเป็นรีดอกซ์และสามารถมีได้เพียงสองประเภทเท่านั้น: การผสมและการแทนที่ โลหะมีความสามารถ ปฏิกริยาเคมีบริจาคอิเล็กตรอนนั่นคือเป็นตัวรีดิวซ์แสดงเฉพาะสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวกในสารประกอบที่เกิดขึ้น

ใน ปริทัศน์สิ่งนี้สามารถแสดงได้ด้วยแผนภาพ:
ฉัน 0 – ne → ฉัน +n,
โดยที่ Me คือโลหะ - เป็นสารธรรมดา และ Me 0+n คือโลหะ ซึ่งเป็นองค์ประกอบทางเคมีในสารประกอบ

โลหะมีความสามารถในการบริจาคความจุอิเล็กตรอนให้กับอะตอมที่ไม่ใช่โลหะ ไฮโดรเจนไอออน และไอออนของโลหะอื่นๆ ดังนั้นจะทำปฏิกิริยากับอโลหะ เช่น สารเชิงเดี่ยว น้ำ กรด เกลือ อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการรีดิวซ์ของโลหะจะแตกต่างกันไป ส่วนประกอบของผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยากับโลหะด้วย สารต่างๆขึ้นอยู่กับความสามารถในการออกซิไดซ์ของสารและสภาวะที่เกิดปฏิกิริยา

ที่ อุณหภูมิสูงโลหะส่วนใหญ่เผาไหม้ในออกซิเจน:

2มก. + O2 = 2MgO

เฉพาะทองคำ เงิน แพลทินัม และโลหะอื่นๆ บางชนิดเท่านั้นที่ไม่เกิดออกซิไดซ์ภายใต้สภาวะเหล่านี้

โลหะหลายชนิดทำปฏิกิริยากับฮาโลเจนโดยไม่ให้ความร้อน ตัวอย่างเช่น ผงอะลูมิเนียมเมื่อผสมกับโบรมีนจะจุดไฟ:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

เมื่อโลหะทำปฏิกิริยากับน้ำ ในบางกรณีจะเกิดไฮดรอกไซด์ ภายใต้สภาวะปกติพวกมันจะทำปฏิกิริยากับน้ำอย่างมาก โลหะอัลคาไลรวมทั้งแคลเซียม สตรอนเซียม แบเรียม รูปแบบทั่วไปของปฏิกิริยานี้มีลักษณะดังนี้:

ฉัน + HOH → ฉัน(OH) n + H 2

โลหะอื่นๆ ทำปฏิกิริยากับน้ำเมื่อถูกความร้อน: แมกนีเซียม เมื่อเดือด เหล็กในไอน้ำ เมื่อเดือดเป็นสีแดง ในกรณีเหล่านี้จะได้โลหะออกไซด์

หากโลหะทำปฏิกิริยากับกรด ก็จะกลายเป็นส่วนหนึ่งของเกลือที่เกิดขึ้น เมื่อโลหะทำปฏิกิริยากับสารละลายกรด ไฮโดรเจนไอออนที่อยู่ในสารละลายก็สามารถออกซิไดซ์ได้ สมการไอออนิกแบบย่อสามารถเขียนได้ในรูปแบบทั่วไปดังนี้

ฉัน + nH + → ฉัน n + + H 2

แอนไอออนของกรดที่ประกอบด้วยออกซิเจน เช่น ซัลฟิวริกเข้มข้นและไนตริก มีคุณสมบัติในการออกซิไดซ์ที่แรงกว่าไอออนไฮโดรเจน ดังนั้นโลหะที่ไม่สามารถออกซิไดซ์ด้วยไอออนไฮโดรเจน เช่น ทองแดงและเงิน จะทำปฏิกิริยากับกรดเหล่านี้

เมื่อโลหะทำปฏิกิริยากับเกลือ จะเกิดปฏิกิริยาการแทนที่: อิเล็กตรอนจากอะตอมของโลหะที่ถูกแทนที่ซึ่งเป็นโลหะที่มีฤทธิ์มากกว่าจะผ่านไปยังไอออนของโลหะที่ถูกแทนที่ซึ่งเป็นโลหะที่มีปฏิกิริยาน้อยกว่า จากนั้นเครือข่ายจะแทนที่โลหะด้วยโลหะในเกลือ ปฏิกิริยาเหล่านี้ไม่สามารถย้อนกลับได้: ถ้าโลหะ A แทนที่โลหะ B จากสารละลายเกลือ โลหะ B ก็จะไม่แทนที่โลหะ A ออกจากสารละลายเกลือ

ในลำดับจากมากไปน้อยของกิจกรรมทางเคมีที่แสดงในปฏิกิริยาของการกระจัดของโลหะจากกันและกันจากสารละลายน้ำของเกลือโลหะจะอยู่ในชุดแรงดันไฟฟ้า (กิจกรรม) เคมีไฟฟ้าของโลหะ:

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 → ออสเตรเลีย

โลหะที่อยู่ด้านซ้ายในแถวนี้จะมีความกระตือรือร้นมากกว่าและสามารถแทนที่โลหะต่อไปนี้จากสารละลายเกลือได้

ไฮโดรเจนรวมอยู่ในซีรีย์แรงดันไฟฟ้าเคมีไฟฟ้าของโลหะ โดยเป็นอโลหะเพียงชนิดเดียวที่ใช้ร่วมกับโลหะได้ ทรัพย์สินทั่วไป- สร้างไอออนที่มีประจุบวก ดังนั้นไฮโดรเจนจึงเข้ามาแทนที่โลหะบางชนิดในเกลือและสามารถถูกแทนที่ด้วยโลหะหลายชนิดในกรดได้ ตัวอย่างเช่น

สังกะสี + 2 HCl = ZnCl 2 + H 2 + Q

โลหะที่อยู่ก่อนไฮโดรเจนในซีรีส์แรงดันไฟฟ้าเคมีไฟฟ้าจะแทนที่มันจากสารละลายของกรดหลายชนิด (ไฮโดรคลอริก ซัลฟิวริก ฯลฯ) แต่โลหะที่ตามมาทั้งหมด เช่น ทองแดง จะไม่แทนที่มัน

เว็บไซต์ เมื่อคัดลอกเนื้อหาทั้งหมดหรือบางส่วน จำเป็นต้องมีลิงก์ไปยังแหล่งที่มา

คุณสมบัติทั่วไปของโลหะ

การมีอยู่ของเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่จับกับนิวเคลียสอย่างอ่อนจะกำหนดคุณสมบัติทางเคมีโดยทั่วไปของโลหะ ในปฏิกิริยาเคมี สารเหล่านี้จะทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์เสมอ ส่วนสารธรรมดา โลหะ ไม่เคยแสดงออกมา คุณสมบัติออกซิเดชั่น.

การได้รับโลหะ:
- การรีดิวซ์จากออกไซด์ด้วยคาร์บอน (C), คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO), ไฮโดรเจน (H2) หรือโลหะที่มีฤทธิ์มากกว่า (Al, Ca, Mg)
- การลดลงจากสารละลายเกลือด้วยโลหะที่มีฤทธิ์มากขึ้น
- อิเล็กโทรไลซิสของสารละลายหรือการหลอมสารประกอบโลหะ - การลดโลหะที่มีฤทธิ์มากที่สุด (โลหะอัลคาไล โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ และอลูมิเนียม) โดยใช้กระแสไฟฟ้า

ในธรรมชาติ โลหะมักพบอยู่ในรูปของสารประกอบ มีเพียงโลหะที่มีฤทธิ์ต่ำเท่านั้นที่พบอยู่ในรูปของสารเชิงเดี่ยว (โลหะพื้นเมือง)

คุณสมบัติทางเคมีโลหะ
1. ปฏิกิริยากับสารเชิงเดี่ยวที่ไม่ใช่โลหะ:
โลหะส่วนใหญ่สามารถออกซิไดซ์ได้โดยอโลหะ เช่น ฮาโลเจน ออกซิเจน ซัลเฟอร์ และไนโตรเจน แต่ปฏิกิริยาเหล่านี้ส่วนใหญ่จำเป็นต้องได้รับความร้อนก่อนจึงจะเริ่มต้นได้ ต่อจากนั้นปฏิกิริยาสามารถดำเนินต่อไปพร้อมกับการปลดปล่อย ปริมาณมากความร้อนซึ่งทำให้โลหะติดไฟ
ที่อุณหภูมิห้อง ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นได้เฉพาะระหว่างโลหะที่มีฤทธิ์มากที่สุด (อัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธ) และโลหะที่ไม่ใช่ที่มีฤทธิ์มากที่สุด (ฮาโลเจน ออกซิเจน) โลหะอัลคาไล (Na, K) ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อสร้างเปอร์ออกไซด์และซูเปอร์ออกไซด์ (Na2O2, KO2)

ก) ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับน้ำ
ที่อุณหภูมิห้องเป็นด่างและ โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ. อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาการแทนที่จะเกิดอัลคาไล (เบสที่ละลายน้ำได้) และไฮโดรเจน: โลหะ + H2O = Me(OH) + H2
เมื่อถูกความร้อน โลหะอื่นๆ ที่อยู่ทางด้านซ้ายของไฮโดรเจนในชุดกิจกรรมจะมีปฏิกิริยากับน้ำ แมกนีเซียมทำปฏิกิริยากับน้ำเดือด อลูมิเนียม - หลังจากการชุบผิวแบบพิเศษ ทำให้เกิดเบสที่ไม่ละลายน้ำ - แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์หรืออะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ - และไฮโดรเจนถูกปล่อยออกมา โลหะในชุดกิจกรรมตั้งแต่สังกะสี (รวม) ไปจนถึงตะกั่ว (รวม) ทำปฏิกิริยากับไอน้ำ (เช่น สูงกว่า 100 C) และออกไซด์ของโลหะและไฮโดรเจนที่เกี่ยวข้องจะเกิดขึ้น
โลหะที่อยู่ในชุดกิจกรรมทางด้านขวาของไฮโดรเจนจะไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ
b) ปฏิกิริยากับออกไซด์:
โลหะแอคทีฟทำปฏิกิริยาโดยการแทนที่ปฏิกิริยากับออกไซด์ของโลหะอื่นหรืออโลหะ ทำให้พวกมันกลายเป็นสารธรรมดา
c) การทำปฏิกิริยากับกรด:
โลหะที่อยู่ในลำดับกิจกรรมทางด้านซ้ายของไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยากับกรดเพื่อปล่อยไฮโดรเจนออกมาและเกิดเป็นเกลือที่สอดคล้องกัน โลหะที่อยู่ในลำดับกิจกรรมทางด้านขวาของไฮโดรเจนจะไม่ทำปฏิกิริยากับสารละลายกรด
สถานที่พิเศษถูกครอบครองโดยปฏิกิริยาของโลหะกับกรดไนตริกและกรดซัลฟิวริกเข้มข้น โลหะทุกชนิดยกเว้นโลหะมีตระกูล (ทองคำ แพลทินัม) สามารถออกซิไดซ์ได้ด้วยกรดออกซิไดซ์เหล่านี้ ปฏิกิริยาเหล่านี้จะทำให้เกิดเกลือ น้ำ และผลิตภัณฑ์รีดักชันของไนโตรเจนหรือซัลเฟอร์ตามลำดับเสมอ
d) ด้วยด่าง
โลหะที่ก่อตัวเป็นสารประกอบแอมโฟเทอริก (อะลูมิเนียม เบริลเลียม สังกะสี) สามารถทำปฏิกิริยากับการหลอมได้ (ในกรณีนี้ จะเกิดเกลืออะลูมิเนตปานกลาง เบริลเลต หรือสังกะสีขึ้น) หรือสารละลายอัลคาไล (ในกรณีนี้จะเกิดเกลือเชิงซ้อนที่เกี่ยวข้องกัน) ปฏิกิริยาทั้งหมดจะทำให้เกิดไฮโดรเจน
e) ตามตำแหน่งของโลหะในชุดกิจกรรม ปฏิกิริยาการรีดักชัน (การแทนที่) ของโลหะที่มีฤทธิ์น้อยกว่าจากสารละลายเกลือของโลหะนั้นสามารถทำได้โดยโลหะที่มีฤทธิ์มากกว่าอีกตัวหนึ่ง อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาจะเกิดเกลือของโลหะที่มีฤทธิ์มากขึ้นและสารธรรมดาซึ่งเป็นโลหะที่มีฤทธิ์น้อยกว่าจะเกิดขึ้น

คุณสมบัติทั่วไปของอโลหะ

มีอโลหะน้อยกว่าโลหะมาก (22 องค์ประกอบ) อย่างไรก็ตาม เคมีของอโลหะมีความซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากการครอบครองระดับพลังงานภายนอกของอะตอมมากขึ้น
คุณสมบัติทางกายภาพของอโลหะมีความหลากหลายมากกว่า: ในจำนวนนี้มีก๊าซ (ฟลูออรีน คลอรีน ออกซิเจน ไนโตรเจน ไฮโดรเจน) ของเหลว (โบรมีน) และสารที่เป็นของแข็งซึ่งมีจุดหลอมเหลวแตกต่างกันอย่างมาก อโลหะส่วนใหญ่ไม่นำไฟฟ้า แต่ซิลิคอน กราไฟท์ และเจอร์เมเนียมมีคุณสมบัติเป็นสารกึ่งตัวนำ
ก๊าซ ของเหลว และอโลหะบางชนิดที่เป็นของแข็ง (ไอโอดีน) มีโครงสร้างโมเลกุลเป็นโครงตาข่าย ส่วนอโลหะอื่นๆ มีโครงตาข่ายคริสตัลอะตอม
ฟลูออรีน คลอรีน โบรมีน ไอโอดีน ออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจนภายใต้สภาวะปกติจะอยู่ในรูปของโมเลกุลไดอะตอมมิก
ธาตุอโลหะหลายชนิดก่อให้เกิดการดัดแปลงสารอย่างง่ายแบบ allotropic หลายประการ ดังนั้นออกซิเจนจึงมีการปรับเปลี่ยน allotropic สองแบบ ได้แก่ ออกซิเจน O2 และโอโซน O3 ซัลเฟอร์มีการดัดแปลง allotropic สามแบบ - ออร์โธฮอมบิก พลาสติก และกำมะถันโมโนคลินิก ฟอสฟอรัสมีการดัดแปลง allotropic สามแบบ - ฟอสฟอรัสสีแดง สีขาว และสีดำ คาร์บอน - การปรับเปลี่ยน allotropic หกแบบ - เขม่า กราไฟท์ เพชร , คาร์ไบน์, ฟูลเลอรีน, กราฟีน

ต่างจากโลหะซึ่งแสดงเพียงคุณสมบัติรีดิวซ์ อโลหะในการทำปฏิกิริยากับสารที่เรียบง่ายและซับซ้อน สามารถทำหน้าที่เป็นทั้งตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดซ์ได้ ตามกิจกรรมของพวกเขา อโลหะจะครอบครองสถานที่หนึ่งในอนุกรมอิเลคโตรเนกาติวีตี้ ฟลูออรีนถือเป็นอโลหะที่มีฤทธิ์มากที่สุด มันแสดงเฉพาะคุณสมบัติออกซิไดซ์เท่านั้น กิจกรรมอันดับที่สองคือออกซิเจน อันดับที่สามคือไนโตรเจน ตามมาด้วยฮาโลเจนและอโลหะอื่นๆ ไฮโดรเจนมีอิเลคโตรเนกาติวีตี้ต่ำที่สุดในบรรดาอโลหะ

คุณสมบัติทางเคมีของอโลหะ

1. ปฏิกิริยากับสารธรรมดา:
อโลหะมีปฏิกิริยากับโลหะ ในปฏิกิริยาดังกล่าว โลหะจะทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ และอโลหะจะทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาของสารประกอบทำให้เกิดสารประกอบไบนารี่ - ออกไซด์, เปอร์ออกไซด์, ไนไตรด์, ไฮไดรด์, ​​เกลือของกรดปราศจากออกซิเจน
ในปฏิกิริยาของอโลหะต่อกัน อโลหะที่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากกว่าจะแสดงคุณสมบัติของตัวออกซิไดซ์ และอิเล็กโทรเนกาติวิตีน้อยกว่าจะแสดงคุณสมบัติของตัวรีดิวซ์ ปฏิกิริยาสารประกอบทำให้เกิดสารประกอบไบนารี ต้องจำไว้ว่าอโลหะสามารถแสดงสถานะออกซิเดชันที่แตกต่างกันในสารประกอบของพวกเขาได้
2. ปฏิกิริยากับสารเชิงซ้อน:
ก) ด้วยน้ำ:
ภายใต้สภาวะปกติ เฉพาะฮาโลเจนเท่านั้นที่ทำปฏิกิริยากับน้ำ
b) กับออกไซด์ของโลหะและอโลหะ:
อโลหะหลายชนิดสามารถทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงกับออกไซด์ของอโลหะอื่นๆ ส่งผลให้พวกมันกลายเป็นสารธรรมดา อโลหะที่อยู่ทางด้านซ้ายของกำมะถันในชุดอิเลคโตรเนกาติวีตี้ยังสามารถทำปฏิกิริยากับออกไซด์ของโลหะได้ ทำให้โลหะรีดิวซ์กลายเป็นสารธรรมดาได้
c) ด้วยกรด:
อโลหะบางชนิดสามารถออกซิไดซ์ได้ด้วยกรดซัลฟิวริกหรือกรดไนตริกเข้มข้น
d) ด้วยด่าง:
ภายใต้อิทธิพลของด่าง อโลหะบางชนิดสามารถเกิดการสลายได้ โดยเป็นทั้งตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์
ตัวอย่างเช่นในปฏิกิริยาของฮาโลเจนกับสารละลายอัลคาไลโดยไม่ให้ความร้อน: Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O หรือด้วยความร้อน: 3Cl2 + 6NaOH = 5NaCl + NaClO3 + 3H2O
d) ด้วยเกลือ:
เมื่อทำปฏิกิริยากัน พวกมันจะเป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงและมีคุณสมบัติรีดิวซ์
ฮาโลเจน (ยกเว้นฟลูออรีน) เข้าสู่ปฏิกิริยาทดแทนด้วยสารละลายเกลือของกรดไฮโดรฮาลิก: ฮาโลเจนที่มีฤทธิ์มากกว่าจะแทนที่ฮาโลเจนที่มีฤทธิ์น้อยกว่าจากสารละลายเกลือ

ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับสารออกซิไดซ์อย่างง่าย อัตราส่วนของโลหะต่อน้ำ สารละลายที่เป็นกรด ด่าง และเกลือ บทบาทของฟิล์มออกไซด์และผลิตภัณฑ์ออกซิเดชั่น ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับกรดไนตริกและกรดซัลฟิวริกเข้มข้น

โลหะประกอบด้วยองค์ประกอบ s-, d-, f-element ทั้งหมด รวมถึงองค์ประกอบ p ที่อยู่ในส่วนล่าง ตารางธาตุจากเส้นทแยงมุมที่ดึงจากโบรอนถึงแอสทาทีน ในสารธรรมดาของธาตุเหล่านี้ ทำให้เกิดพันธะโลหะขึ้น อะตอมของโลหะมีอิเล็กตรอนน้อยในเปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอก ในปริมาณ 1, 2 หรือ 3 โลหะแสดงคุณสมบัติทางไฟฟ้าบวกและมีอิเล็กโทรเนกาติวีตี้ต่ำ น้อยกว่าสอง

โลหะมีอยู่ในตัว คุณสมบัติลักษณะ. เหล่านี้เป็นสารที่เป็นของแข็งหนักกว่าน้ำและมีความแวววาวของโลหะ โลหะมีค่าการนำความร้อนและไฟฟ้าสูง มีลักษณะการปล่อยอิเล็กตรอนภายใต้อิทธิพลของอิทธิพลภายนอกต่างๆ: การฉายรังสีด้วยแสง, ความร้อน, การแตกร้าว (การปล่อยก๊าซเอ็กโซอิเล็กทรอนิกส์)

ลักษณะสำคัญของโลหะคือความสามารถในการบริจาคอิเล็กตรอนให้กับอะตอมและไอออนของสารอื่น ๆ โลหะเป็นตัวรีดิวซ์ในกรณีส่วนใหญ่ และนี่คือคุณสมบัติทางเคมีที่เป็นลักษณะเฉพาะ ลองพิจารณาอัตราส่วนของโลหะต่อสารออกซิไดซ์ทั่วไป ซึ่งรวมถึงสารอย่างง่าย เช่น อโลหะ น้ำ กรด ตารางที่ 1 แสดงข้อมูลเกี่ยวกับอัตราส่วนของโลหะต่อสารออกซิไดซ์อย่างง่าย

ตารางที่ 1

อัตราส่วนของโลหะต่อสารออกซิไดซ์อย่างง่าย

โลหะทุกชนิดทำปฏิกิริยากับฟลูออรีน ข้อยกเว้นคืออลูมิเนียม เหล็ก นิกเกิล ทองแดง สังกะสี ในกรณีที่ไม่มีความชื้น องค์ประกอบเหล่านี้เมื่อทำปฏิกิริยากับฟลูออรีนในช่วงแรก จะก่อตัวเป็นฟิล์มฟลูออไรด์ที่ปกป้องโลหะจากปฏิกิริยาเพิ่มเติม

ภายใต้เงื่อนไขและเหตุผลเดียวกัน เหล็กจะถูกทำให้ขุ่นเมื่อทำปฏิกิริยากับคลอรีน ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับออกซิเจน ไม่ใช่ทั้งหมด แต่มีเพียงโลหะจำนวนหนึ่งเท่านั้นที่ก่อให้เกิดฟิล์มป้องกันออกไซด์ที่มีความหนาแน่นสูง เมื่อเปลี่ยนจากฟลูออรีนไปเป็นไนโตรเจน (ตารางที่ 1) กิจกรรมออกซิเดชั่นจะลดลง และโลหะจำนวนเพิ่มขึ้นจะไม่ถูกออกซิไดซ์ ตัวอย่างเช่น เฉพาะโลหะลิเธียมและอัลคาไลน์เอิร์ธเท่านั้นที่ทำปฏิกิริยากับไนโตรเจน

อัตราส่วนของโลหะต่อน้ำและสารละลายในน้ำของตัวออกซิไดซ์

ใน สารละลายที่เป็นน้ำกิจกรรมรีดอกซ์ของโลหะมีลักษณะเฉพาะด้วยค่าศักยภาพรีดอกซ์มาตรฐาน จากชุดของศักย์รีดอกซ์มาตรฐานทั้งหมด ชุดของแรงดันไฟฟ้าของโลหะจะมีความโดดเด่น ซึ่งแสดงอยู่ในตารางที่ 2

ตารางที่ 2

ช่วงของแรงดันไฟฟ้าโลหะ

ชุดแรงดันไฟฟ้านี้ยังแสดงค่าศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดไฮโดรเจนในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด (pH=0), เป็นกลาง (pH=7), อัลคาไลน์ (pH=14) ตำแหน่งของโลหะชนิดใดชนิดหนึ่งในชุดความเค้นแสดงถึงความสามารถในการรับปฏิกิริยารีดอกซ์ในสารละลายที่เป็นน้ำภายใต้สภาวะมาตรฐาน ไอออนของโลหะเป็นตัวออกซิไดซ์ และโลหะเป็นตัวรีดิวซ์ ยิ่งโลหะอยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้ามากเท่าไร ไอออนของมันก็มีพลังมากขึ้นในฐานะตัวออกซิไดซ์ในสารละลายที่เป็นน้ำ ยิ่งโลหะอยู่ใกล้จุดเริ่มต้นของซีรีย์มากเท่าไร ตัวรีดิวซ์ก็จะยิ่งแข็งแกร่งมากขึ้นเท่านั้น

โลหะสามารถแทนที่กันและกันจากสารละลายเกลือได้ ทิศทางของปฏิกิริยาถูกกำหนดโดยตำแหน่งสัมพัทธ์ในชุดของความเค้น โปรดทราบว่าโลหะที่แอคทีฟจะแทนที่ไฮโดรเจนไม่เพียง แต่จากน้ำเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสารละลายที่เป็นน้ำด้วย ดังนั้นการแทนที่โลหะร่วมกันจากสารละลายเกลือจึงเกิดขึ้นเฉพาะในกรณีของโลหะที่อยู่ในชุดความเค้นหลังแมกนีเซียม

โลหะทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นสามกลุ่มตามเงื่อนไข ดังแสดงในตารางต่อไปนี้

ตารางที่ 3

การแบ่งโลหะแบบธรรมดา

ปฏิสัมพันธ์กับน้ำตัวออกซิไดซ์ในน้ำคือไฮโดรเจนไอออน ดังนั้น เฉพาะโลหะที่มีค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานต่ำกว่าศักยภาพของไฮโดรเจนไอออนในน้ำเท่านั้นที่สามารถออกซิไดซ์ด้วยน้ำได้ ขึ้นอยู่กับค่า pH ของสิ่งแวดล้อมและมีค่าเท่ากับ

φ = -0.059рН.

ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง (pH=7) φ = -0.41 V ธรรมชาติของอันตรกิริยาของโลหะกับน้ำแสดงไว้ในตารางที่ 4

โลหะตั้งแต่ต้นซีรีส์ซึ่งมีศักย์ไฟฟ้าเป็นลบมากกว่า -0.41 V อย่างมีนัยสำคัญ จะเข้ามาแทนที่ไฮโดรเจนจากน้ำ แต่แมกนีเซียมจะเข้ามาแทนที่ไฮโดรเจนเท่านั้น น้ำร้อน. โดยทั่วไปแล้ว โลหะที่อยู่ระหว่างแมกนีเซียมและตะกั่วจะไม่แทนที่ไฮโดรเจนจากน้ำ ฟิล์มออกไซด์จะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของโลหะเหล่านี้ซึ่งมีผลในการป้องกัน

ตารางที่ 4

ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับน้ำในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง

ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับกรดไฮโดรคลอริก

สารออกซิไดซ์ใน กรดไฮโดรคลอริก e คือไฮโดรเจนไอออน ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของไฮโดรเจนไอออนคือศูนย์ ดังนั้นโลหะที่ออกฤทธิ์และตัวกลางทั้งหมดจะต้องทำปฏิกิริยากับกรด ทู่เกิดขึ้นเฉพาะกับตะกั่วเท่านั้น

ตารางที่ 5

ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับกรดไฮโดรคลอริก

ทองแดงสามารถละลายได้ในกรดไฮโดรคลอริกที่มีความเข้มข้นสูง แม้ว่าจะเป็นโลหะที่มีฤทธิ์ต่ำก็ตาม

ปฏิกิริยาของโลหะกับกรดซัลฟิวริกเกิดขึ้นแตกต่างกันและขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของมัน

ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับกรดซัลฟิวริกเจือจางการทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกเจือจางนั้นดำเนินการในลักษณะเดียวกับกรดไฮโดรคลอริก

ตารางที่ 6

ปฏิกิริยาของโลหะกับกรดซัลฟิวริกเจือจาง

เจือจาง กรดซัลฟูริกออกซิไดซ์ด้วยไฮโดรเจนไอออน มันทำปฏิกิริยากับโลหะที่มีค่าศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่าไฮโดรเจน ตะกั่วไม่ละลายในกรดซัลฟิวริกที่ความเข้มข้นต่ำกว่า 80% เนื่องจากเกลือ PbSO 4 ที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาของตะกั่วกับกรดซัลฟิวริกจะไม่ละลายและสร้างฟิล์มป้องกันบนพื้นผิวโลหะ

ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับกรดซัลฟิวริกเข้มข้น

ในกรดซัลฟิวริกเข้มข้น ซัลเฟอร์ในสถานะออกซิเดชัน +6 ทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ เป็นส่วนหนึ่งของซัลเฟตไอออน SO 4 2- ดังนั้นกรดเข้มข้นจึงออกซิไดซ์โลหะทุกชนิดที่มีศักยภาพของอิเล็กโทรดมาตรฐานน้อยกว่าของตัวออกซิไดซ์ ค่าศักย์ไฟฟ้าสูงสุดของอิเล็กโทรดในกระบวนการอิเล็กโทรดที่เกี่ยวข้องกับซัลเฟตไอออนในฐานะตัวออกซิไดซ์คือ 0.36 V ส่งผลให้โลหะที่มีฤทธิ์ต่ำบางชนิดยังทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกเข้มข้นอีกด้วย

สำหรับโลหะที่มีฤทธิ์ปานกลาง (Al, Fe) การเกิดฟิล์มจะเกิดขึ้นเนื่องจากการก่อตัวของฟิล์มออกไซด์ที่มีความหนาแน่น ดีบุกถูกออกซิไดซ์เป็นสถานะเตตระวาเลนต์จนเกิดเป็นดีบุก (IV) ซัลเฟต:

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

ตารางที่ 7

ปฏิกิริยาของโลหะกับกรดซัลฟิวริกเข้มข้น

ตะกั่วถูกออกซิไดซ์เป็นสถานะไดเวเลนต์เพื่อเกิดเป็นตะกั่วไฮโดรเจนซัลเฟตที่ละลายได้ ปรอทละลายในกรดซัลฟิวริกเข้มข้นที่ร้อนจนเกิดเป็นปรอท (I) และซัลเฟตของปรอท (II) แม้แต่เงินก็ละลายในกรดซัลฟิวริกเข้มข้นที่กำลังเดือด

ควรระลึกไว้ว่ายิ่งโลหะมีการใช้งานมากเท่าไร ระดับของกรดซัลฟิวริกก็จะยิ่งลดลงเท่านั้น สำหรับโลหะที่ออกฤทธิ์ กรดจะลดลงเหลือไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นหลัก แม้ว่าจะมีผลิตภัณฑ์อื่นๆ อยู่ด้วยก็ตาม ตัวอย่างเช่น

สังกะสี + 2H 2 SO 4 = ZnSO 4 + SO 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

ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับกรดไนตริกเจือจาง

ในกรดไนตริก ไนโตรเจนทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ในสถานะออกซิเดชัน +5 ค่าศักย์ไฟฟ้าสูงสุดของอิเล็กโทรดสำหรับไนเตรตไอออนของกรดเจือจางในฐานะตัวออกซิไดซ์คือ 0.96 V เนื่องจากค่าที่มากนี้ กรดไนตริกจึงเป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงกว่ากรดซัลฟิวริก เห็นได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ากรดไนตริกออกซิไดซ์เงิน ยิ่งโลหะมีปฏิกิริยามากเท่าไรและยิ่งเจือจางกรดมากเท่าไร กรดก็จะยิ่งลดลงเท่านั้น

ตารางที่ 8

ปฏิกิริยาของโลหะกับกรดไนตริกเจือจาง

ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับกรดไนตริกเข้มข้น

กรดไนตริกเข้มข้นมักจะลดลงเป็นไนโตรเจนไดออกไซด์ ปฏิสัมพันธ์ที่เข้มข้น กรดไนตริกด้วยโลหะแสดงไว้ในตารางที่ 9

เมื่อใช้กรดโดยขาดและไม่มีการกวน โลหะที่มีฤทธิ์จะลดลงเป็นไนโตรเจน และโลหะที่มีฤทธิ์ปานกลางจะเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์

ตารางที่ 9

ปฏิกิริยาของกรดไนตริกเข้มข้นกับโลหะ

ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับสารละลายอัลคาไล

โลหะไม่สามารถออกซิไดซ์ด้วยด่างได้ เนื่องจากโลหะอัลคาไลเป็นสารรีดิวซ์ที่รุนแรง ดังนั้นไอออนของพวกมันจึงเป็นตัวออกซิไดซ์ที่อ่อนแอที่สุดและไม่แสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์ในสารละลายที่เป็นน้ำ อย่างไรก็ตามเมื่อมีอัลคาลิสผลการออกซิไดซ์ของน้ำจะปรากฏในระดับที่มากกว่าในกรณีที่ไม่มีอยู่ ด้วยเหตุนี้ในสารละลายอัลคาไลน์ โลหะจึงถูกออกซิไดซ์ด้วยน้ำเพื่อสร้างไฮดรอกไซด์และไฮโดรเจน ถ้าออกไซด์และไฮดรอกไซด์เป็นสารประกอบแอมโฟเทอริก พวกมันจะละลายในสารละลายด่าง เป็นผลให้โลหะที่อยู่ในน้ำบริสุทธิ์ทำปฏิกิริยากับสารละลายอัลคาไลอย่างแรง

ตารางที่ 10

ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับสารละลายอัลคาไล

กระบวนการละลายแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน: ปฏิกิริยาออกซิเดชันของโลหะกับน้ำและการละลายของไฮดรอกไซด์:

สังกะสี + 2HOH = สังกะสี(OH) 2 ↓ + H 2 ;

สังกะสี(OH) 2 ↓ + 2NaOH = นา 2

โลหะคือกลุ่มของธาตุที่อยู่ในรูปของสารธรรมดาที่มีคุณสมบัติเฉพาะของโลหะ เช่น การนำความร้อนและไฟฟ้าสูง ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานอุณหภูมิเชิงบวก ความเหนียวสูง ความอ่อนตัว และความแวววาวของโลหะ ในบทความนี้คุณสมบัติทั้งหมดของโลหะจะถูกนำเสนอในรูปแบบของตารางแยกกัน

เนื้อหา

คุณสมบัติของโลหะแบ่งออกเป็น กายภาพ เคมี เครื่องกล และเทคโนโลยี

คุณสมบัติทางกายภาพของโลหะ

คุณสมบัติทางกายภาพ ได้แก่ สี ความถ่วงจำเพาะ ความสามารถในการหลอมได้ การนำไฟฟ้า สมบัติทางแม่เหล็ก การนำความร้อน ความจุความร้อน การขยายตัวเมื่อถูกความร้อน

ความถ่วงจำเพาะของโลหะคืออัตราส่วนของน้ำหนักของตัวโลหะที่เป็นเนื้อเดียวกันต่อปริมาตรของโลหะเช่น นี่คือความหนาแน่นในหน่วย kg/m3 หรือ g/cm3

ความสามารถในการหลอมโลหะคือความสามารถของโลหะที่จะหลอมละลายที่อุณหภูมิหนึ่งเรียกว่าจุดหลอมเหลว

การนำไฟฟ้าของโลหะ- นี่คือความสามารถของโลหะในการนำกระแสไฟฟ้าซึ่งเป็นคุณสมบัติของวัตถุหรือสิ่งแวดล้อมที่กำหนดการเกิดกระแสไฟฟ้าในตัวพวกเขาภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า การนำไฟฟ้าหมายถึงความสามารถในการนำไฟฟ้ากระแสตรงเป็นหลัก (ภายใต้อิทธิพล) สนามคงที่) ตรงกันข้ามกับความสามารถของไดอิเล็กทริกในการตอบสนองต่อสนามไฟฟ้ากระแสสลับโดยการสั่นของประจุที่ถูกผูกไว้ (โพลาไรเซชันแบบสลับ) ทำให้เกิดกระแสสลับ

คุณสมบัติทางแม่เหล็กของโลหะโดดเด่นด้วย: การเหนี่ยวนำที่เหลืออยู่, แรงบีบบังคับและการซึมผ่านของแม่เหล็ก

การนำความร้อนของโลหะคือความสามารถในการถ่ายเทความร้อนจากอนุภาคที่ให้ความร้อนมากกว่าไปยังอนุภาคที่มีความร้อนน้อยกว่า ค่าการนำความร้อนของโลหะถูกกำหนดโดยปริมาณความร้อนที่ผ่านแท่งโลหะที่มีหน้าตัด 1 ซม. 2 และความยาว 1 ซม. เป็นเวลา 1 วินาที ที่อุณหภูมิต่างกัน 1°C

ความจุความร้อนของโลหะ- คือปริมาณความร้อนที่ร่างกายดูดซับเมื่อถูกความร้อน 1 องศา อัตราส่วนของปริมาณความร้อนที่ร่างกายดูดซับโดยมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเพียงเล็กน้อยต่อการเปลี่ยนแปลงในหน่วยมวลของสาร (g, kg) เรียกว่าความจุความร้อนจำเพาะ 1 โมลของสารคือฟันกราม (ฟันกราม)

การขยายตัวของโลหะเมื่อถูกความร้อนโลหะทุกชนิดจะขยายตัวเมื่อถูกความร้อนและหดตัวเมื่อเย็นลง ระดับของการเพิ่มขึ้นหรือลดลงในขนาดเดิมของโลหะที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหนึ่งองศานั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น

คุณสมบัติทางเคมีของโลหะ

สารเคมี - ออกซิเดชัน ความสามารถในการละลาย และความต้านทานการกัดกร่อน

ออกซิเดชันของโลหะเป็นปฏิกิริยาของโลหะผสมกับออกซิเจนพร้อมกับการเกิดออกไซด์ (ออกไซด์) หากเราพิจารณาออกซิเดชันในวงกว้างมากขึ้น ปฏิกิริยาเหล่านี้คือปฏิกิริยาที่อะตอมสูญเสียอิเล็กตรอนและสารประกอบต่างๆ เกิดขึ้น เช่น คลอไรด์ ซัลไฟด์ ในธรรมชาติ โลหะส่วนใหญ่มักพบอยู่ในสถานะออกซิไดซ์ในรูปของแร่ ดังนั้นการผลิตจึงขึ้นอยู่กับกระบวนการรีดักชันของสารประกอบต่างๆ

ความสามารถในการละลายของโลหะ- นี่คือความสามารถของพวกเขาในการสร้างระบบที่เป็นเนื้อเดียวกันกับสารอื่น ๆ - สารละลายที่โลหะอยู่ในรูปแบบของอะตอมไอออนโมเลกุลหรืออนุภาคเดี่ยว ๆ โลหะละลายในตัวทำละลาย ได้แก่ กรดแก่และด่างกัดกร่อน ที่ใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรม ได้แก่ กรดซัลฟูริก ไนตริก และไฮโดรคลอริก ส่วนผสมของกรดไนตริกและกรดไฮโดรคลอริก (น้ำกัดทอง) รวมถึงด่าง - โซดาไฟและโพแทสเซียมกัดกร่อน

ความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะคือความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อน

สมบัติทางกลของโลหะ

กลไก - ความแข็งแรง, ความแข็ง, ความยืดหยุ่น, ความหนืด, ความเป็นพลาสติก

ความแข็งแรงของโลหะเรียกว่าสามารถต้านทานการกระทำของแรงภายนอกได้โดยไม่ยุบตัว

ความแข็งของโลหะคือความสามารถของร่างกายในการต้านทานการแทรกซึมของอีกร่างหนึ่งที่ยากกว่าเข้าไป

ความยืดหยุ่นของโลหะ- คุณสมบัติของโลหะในการฟื้นฟูรูปร่างหลังจากการหยุดการกระทำของแรงภายนอกที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง (การเสียรูป)

ความหนืดของโลหะ- นี่คือความสามารถของโลหะในการต้านทานแรงภายนอกที่เพิ่มขึ้น (ผลกระทบ) อย่างรวดเร็ว ความหนืดเป็นคุณสมบัติตรงกันข้ามกับความเปราะ

ความเป็นพลาสติกของโลหะ- นี่คือคุณสมบัติของโลหะที่จะเปลี่ยนรูปโดยไม่ถูกทำลายภายใต้อิทธิพลของแรงภายนอกและคงรูปร่างใหม่ไว้หลังจากการหยุดแรง ความเป็นพลาสติกเป็นคุณสมบัติผกผันของความยืดหยุ่น

คุณสมบัติทางเทคโนโลยีของโลหะ

เทคโนโลยี ได้แก่ ความสามารถในการชุบแข็ง ความลื่นไหล ความอ่อนตัว ความสามารถในการเชื่อม และความสามารถในการแปรรูป

ความสามารถในการชุบแข็งของโลหะ– นี่คือความสามารถของพวกเขาในการรับชั้นแข็งที่มีความลึกระดับหนึ่ง

ความลื่นไหลของโลหะ- นี่คือคุณสมบัติของโลหะในสถานะของเหลวในการเติมแม่พิมพ์หล่อและสร้างโครงร่างในการหล่ออีกครั้ง

ความอ่อนตัวของโลหะเป็นทรัพย์สินทางเทคโนโลยีที่แสดงลักษณะความสามารถในการประมวลผลโดยการเสียรูปเช่นการปลอมการรีดการตอกโดยไม่ทำลาย

ความสามารถในการเชื่อมของโลหะ- นี่คือคุณสมบัติในการสร้างการเชื่อมต่อถาวรในระหว่างกระบวนการเชื่อมที่ตรงตามข้อกำหนดที่กำหนดโดยการออกแบบและการทำงานของผลิตภัณฑ์ที่ผลิต

ความสามารถในการแปรรูปโลหะโดยการตัด- นี่คือความสามารถในการเปลี่ยนรูปทรงเรขาคณิต ขนาด และคุณภาพพื้นผิวเนื่องจากการตัดเชิงกลของวัสดุชิ้นงานด้วยเครื่องมือตัด ความสามารถในการแปรรูปโลหะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกล โดยหลักๆ คือความแข็งแรงและความแข็ง

วิธีการทดสอบโลหะสมัยใหม่ ได้แก่ การทดสอบทางกล การวิเคราะห์ทางเคมี การวิเคราะห์สเปกตรัม การวิเคราะห์ทางโลหะวิทยาและการถ่ายภาพรังสี การทดสอบทางเทคโนโลยี การตรวจจับข้อบกพร่อง การทดสอบเหล่านี้ให้โอกาสในการทำความเข้าใจธรรมชาติของโลหะ โครงสร้าง องค์ประกอบ และคุณสมบัติ ตลอดจนกำหนดคุณภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

ตารางคุณสมบัติของโลหะ

ตาราง “คุณสมบัติของโลหะ: เหล็กหล่อ, เหล็กหล่อ, เหล็ก”

1. แรงดึงสูงสุด
2. ความแข็งแรงของผลผลิต (หรือ Rp 0.2)
3. การยืดตัวสัมพัทธ์ของตัวอย่างเมื่อขาด
4. แรงดัด;
5. ความแข็งแรงในการดัดงอให้กับตัวอย่างเหล็กหล่อ
6. ขีดจำกัดความล้าของเหล็กหล่อทุกประเภทขึ้นอยู่กับมวลและหน้าตัดของตัวอย่าง
7. โมดูลัสยืดหยุ่น
8. สำหรับเหล็กหล่อสีเทา โมดูลัสความยืดหยุ่นจะลดลงตามความเค้นดึงที่เพิ่มขึ้น และคงที่เกือบคงที่เมื่อความเค้นอัดเพิ่มขึ้น

ตาราง "คุณสมบัติของเหล็กสปริง"

1. แรงดึงสูงสุด
2. การลดลงเชิงสัมพัทธ์ในหน้าตัดของตัวอย่างเมื่อเกิดการแตกร้าว
3. แรงดัด;
4. ความแข็งแกร่งสูงสุดภายใต้การโหลดแบบวนสลับที่ N ⩾ 10 7
5. ความเครียดสูงสุดที่อุณหภูมิ 30°C และการยืดตัวสัมพัทธ์ 1 2% เป็นเวลา 10 ชั่วโมง สำหรับอุณหภูมิที่สูงขึ้น โปรดดูหัวข้อ “วิธีการต่อส่วนต่างๆ”
6. ดูหัวข้อ "วิธีการเชื่อมต่อชิ้นส่วน";
7. 480 นิวตัน/มม. 2 สำหรับสปริงงานเย็น;
8. เพิ่มขึ้นประมาณ 40% สำหรับน้ำพุเย็น

ตาราง “คุณสมบัติของโลหะแผ่นตัวถัง”

ตาราง "คุณสมบัติของโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก"

1. โมดูลัสยืดหยุ่น ข้อมูลอ้างอิง
2. แรงดัด;
3. มูลค่าสูงสุด;
4. สำหรับตัวอย่างรายบุคคล

ตาราง "คุณสมบัติของโลหะผสมเบา"

1. ความต้านทานแรงดึงสูงสุด
2. ความแข็งแรงของผลผลิตสอดคล้องกับการเปลี่ยนรูปพลาสติก 0.2%;
3. แรงดัด;
4. มูลค่าสูงสุด;
5. มีการระบุตัวบ่งชี้ความแข็งแรงสำหรับตัวอย่างและการหล่อ
6. จะมีการระบุตัวบ่งชี้ความแข็งแรงของการดัดงอขั้นสูงสุดสำหรับกรณีของการรับน้ำหนักในระนาบ

ตาราง "วัสดุโลหะ-เซรามิก (PM) 1) สำหรับตลับลูกปืนธรรมดา"

1. สัมพันธ์กับตลับลูกปืน 10/16 g 10;
2. คาร์บอนส่วนใหญ่มีอยู่ในรูปของกราไฟท์อิสระ
3. คาร์บอนมีอยู่ในรูปของกราไฟท์อิสระเท่านั้น

ตาราง “คุณสมบัติของวัสดุโลหะ-เซรามิก (PM) 1 สำหรับชิ้นส่วนโครงสร้าง”

1. ตามมาตรฐาน DIN 30 910, 1990;

วัสดุแม่เหล็ก

ตาราง “คุณสมบัติของวัสดุแม่เหล็กอ่อน”

1. ข้อมูลใช้กับวงแหวนแม่เหล็กเท่านั้น

โลหะแม่เหล็กอ่อน

ตาราง “คุณสมบัติของแผ่นแม่เหล็กและเหล็กแถบ”

วัสดุสำหรับคอนเวอร์เตอร์และเครื่องปฏิกรณ์ไฟฟ้า

วัสดุสำหรับรีเลย์ DC

ตาราง "คุณสมบัติของวัสดุสำหรับรีเลย์ DC"

1. ค่ามาตรฐาน

วัสดุโลหะ-เซรามิกสำหรับส่วนประกอบแม่เหล็กอ่อน

ตาราง “คุณสมบัติของวัสดุโลหะ-เซรามิกสำหรับส่วนประกอบแม่เหล็กอ่อน”

โลหะ (จากภาษาละติน metallum - ของฉัน ของฉัน) เป็นกลุ่มขององค์ประกอบในรูปแบบของสารธรรมดาที่มีคุณสมบัติของโลหะที่มีลักษณะเฉพาะ เช่น การนำความร้อนและไฟฟ้าสูง ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงบวกของความต้านทาน ความเหนียวสูง และความมันวาวของโลหะ

จากองค์ประกอบทางเคมี 118 องค์ประกอบที่ค้นพบจนถึงขณะนี้ (ยังไม่ได้รับการยอมรับอย่างเป็นทางการทั้งหมด) โลหะ ได้แก่:

• 6 ธาตุในกลุ่มโลหะอัลคาไล
• 6 ในกลุ่มโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ
• 38 ในกลุ่มของโลหะทรานซิชัน
• 11 ในกลุ่มโลหะเบา
• 7 ในกลุ่มเซมิโลหะ
• 14 ในกลุ่มแลนทาไนด์ + แลนทานัม
• 14 ในกลุ่มแอกทิไนด์ (คุณสมบัติทางกายภาพขององค์ประกอบบางส่วนยังไม่ได้รับการศึกษา) + แอกทิเนียม
• นอกบางกลุ่มเบริลเลียมและแมกนีเซียม

ดังนั้นธาตุที่ค้นพบทั้งหมด 96 ธาตุอาจเป็นโลหะ

ในทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ คำว่า "โลหะ" อาจมีความหมายที่แตกต่างและหมายถึงทุกสิ่งทุกอย่าง องค์ประกอบทางเคมีหนักกว่าฮีเลียม

คุณสมบัติเฉพาะของโลหะ

1. ความแวววาวของโลหะ (ไม่เพียงแต่มีลักษณะเฉพาะของโลหะเท่านั้น ไอโอดีนที่ไม่ใช่โลหะและคาร์บอนในรูปของกราไฟท์ก็มีเช่นกัน)
2. การนำไฟฟ้าได้ดี
3. ความเป็นไปได้ของการตัดเฉือนง่าย
4. ความหนาแน่นสูง (โดยปกติแล้วโลหะจะหนักกว่าอโลหะ)
5. จุดหลอมเหลวสูง (ยกเว้น: ปรอท แกลเลียม และโลหะอัลคาไล)
6. การนำความร้อนที่ดีเยี่ยม
7. ส่วนใหญ่มักจะรีดิวซ์สารในปฏิกิริยา

คุณสมบัติทางกายภาพของโลหะ

โลหะทุกชนิด (ยกเว้นปรอทและแฟรนเซียมตามเงื่อนไข) อยู่ในสถานะของแข็งภายใต้สภาวะปกติ แต่มีความแข็งต่างกัน ด้านล่างคือความแข็งของโลหะบางชนิดในระดับ Mohs

จุดหลอมเหลวโลหะบริสุทธิ์มีอุณหภูมิตั้งแต่ −39 °C (ปรอท) ถึง 3410 °C (ทังสเตน) โลหะส่วนใหญ่ (ยกเว้นอัลคาไล) มีจุดหลอมเหลวสูง แต่โลหะ "ปกติ" บางชนิด เช่น ดีบุกและตะกั่ว สามารถละลายได้ด้วยเตาไฟฟ้าหรือเตาแก๊สทั่วไป

ขึ้นอยู่กับ ความหนาแน่นโลหะแบ่งออกเป็นแสง (ความหนาแน่น 0.53 ÷ 5 ก./ซม.) และหนัก (5 หาร 22.5 ก./ซม.) โลหะที่เบาที่สุดคือลิเธียม (ความหนาแน่น 0.53 g/cm³) ปัจจุบันนี้เป็นไปไม่ได้ที่จะตั้งชื่อโลหะที่หนักที่สุด เนื่องจากความหนาแน่นของออสเมียมและอิริเดียมซึ่งเป็นโลหะที่หนักที่สุดสองชนิดนั้นเกือบจะเท่ากัน (ประมาณ 22.6 กรัม/ซม.³ - ความหนาแน่นของตะกั่วสองเท่าพอดี) และการคำนวณความหนาแน่นที่แน่นอนนั้นเป็นเรื่องยากมาก: ในการทำเช่นนี้คุณต้องทำความสะอาดโลหะให้หมด เนื่องจากสิ่งสกปรกจะลดความหนาแน่นลง

โลหะส่วนใหญ่ พลาสติกนั่นคือลวดโลหะสามารถงอได้โดยไม่หัก สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการกระจัดของชั้นอะตอมโลหะโดยไม่ทำลายพันธะระหว่างพวกมัน เหนียวที่สุดคือทองคำ เงิน และทองแดง ทองคำสามารถนำมาทำฟอยล์ได้หนา 0.003 มม. ซึ่งใช้สำหรับปิดทองผลิตภัณฑ์ อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ว่าโลหะทุกชนิดจะมีความเหนียว ลวดที่ทำจากสังกะสีหรือดีบุกกระทืบเมื่องอ เมื่อเปลี่ยนรูปแมงกานีสและบิสมัทแทบจะไม่โค้งงอเลย แต่จะแตกหักทันที ความเป็นพลาสติกยังขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์ของโลหะด้วย ดังนั้น โครเมียมที่บริสุทธิ์มากจึงมีความเหนียวมาก แต่เมื่อปนเปื้อนด้วยสิ่งสกปรกแม้แต่น้อย โครเมียมจะเปราะและแข็งขึ้น โลหะบางชนิด เช่น ทอง เงิน ตะกั่ว อลูมิเนียม ออสเมียม สามารถเติบโตร่วมกันได้ แต่อาจใช้เวลาหลายสิบปี

โลหะทั้งหมดเป็นสิ่งที่ดี นำกระแสไฟฟ้านี่เป็นเพราะการมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยู่ในโครงผลึกคริสตัลซึ่งเคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า เงิน ทองแดง และอลูมิเนียมมีค่าการนำไฟฟ้าสูงสุด ด้วยเหตุนี้โลหะสองชนิดหลังจึงมักถูกใช้เป็นวัสดุลวด โซเดียมยังมีค่าการนำไฟฟ้าสูงมาก ในอุปกรณ์ทดลอง เป็นที่รู้กันว่ามีการใช้ตัวนำโซเดียมในรูปแบบของท่อผนังบางที่ทำจาก ของสแตนเลสเต็มไปด้วยโซเดียม เนื่องจากความถ่วงจำเพาะของโซเดียมต่ำและมีความต้านทานเท่ากัน “สายไฟ” ของโซเดียมจึงเบากว่าทองแดงมากและเบากว่าอลูมิเนียมด้วยซ้ำ

ค่าการนำความร้อนสูงของโลหะยังขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระด้วย ดังนั้นซีรีย์ของการนำความร้อนจึงคล้ายกับซีรีย์ของการนำไฟฟ้าและตัวนำความร้อนที่ดีที่สุดเช่นเดียวกับไฟฟ้าก็คือเงิน โซเดียมยังพบว่าใช้เป็นตัวนำความร้อนได้ดี เป็นที่ทราบกันอย่างกว้างขวางว่าโซเดียมถูกใช้ในวาล์วของเครื่องยนต์รถยนต์เพื่อปรับปรุงการระบายความร้อน

สีโลหะส่วนใหญ่มีความคล้ายคลึงกันโดยประมาณ - สีเทาอ่อนและมีโทนสีน้ำเงิน ทองคำ ทองแดง และซีเซียมมีสีเหลือง สีแดง และสีเหลืองอ่อนตามลำดับ

คุณสมบัติทางเคมีของโลหะ

ในระดับอิเล็กทรอนิกส์ภายนอก โลหะส่วนใหญ่มีจำนวนอิเล็กตรอนเพียงเล็กน้อย (1-3) ดังนั้นในปฏิกิริยาส่วนใหญ่ โลหะเหล่านี้จะทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ (นั่นคือ "บริจาค" อิเล็กตรอนของพวกมัน)

ปฏิกิริยากับสารเชิงเดี่ยว

• โลหะทุกชนิดยกเว้นทองคำและแพลทินัมทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ปฏิกิริยากับเงินเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูง แต่ในทางปฏิบัติแล้วซิลเวอร์ (II) ออกไซด์จะไม่เกิดขึ้น เนื่องจากมันไม่เสถียรทางความร้อน ผลลัพธ์ที่ได้อาจรวมถึงออกไซด์ เปอร์ออกไซด์ และซูเปอร์ออกไซด์ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโลหะ:

ลิเธียมออกไซด์

โซเดียมเปอร์ออกไซด์

โพแทสเซียมเปอร์ออกไซด์

เพื่อให้ได้ออกไซด์จากเปอร์ออกไซด์ เปอร์ออกไซด์จะถูกรีดิวซ์ด้วยโลหะ:

สำหรับโลหะที่มีฤทธิ์ปานกลางและต่ำ ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อน:

• เฉพาะโลหะที่มีฤทธิ์มากที่สุดเท่านั้นที่ทำปฏิกิริยากับไนโตรเจน ที่อุณหภูมิห้อง ลิเธียมเท่านั้นที่ทำปฏิกิริยา ก่อให้เกิดไนไตรด์:

เมื่อถูกความร้อน:

• โลหะทุกชนิดยกเว้นทองคำและแพลตตินัมทำปฏิกิริยากับซัลเฟอร์:

เหล็กทำปฏิกิริยากับซัลเฟอร์เมื่อถูกความร้อนทำให้เกิดซัลไฟด์:

• เฉพาะโลหะที่มีความว่องไวที่สุด ได้แก่ โลหะของกลุ่ม IA และ IIA ยกเว้น Be เท่านั้นที่ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน ปฏิกิริยาเกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อนและเกิดไฮไดรด์ ในปฏิกิริยาโลหะจะทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนคือ −1:

• เฉพาะโลหะที่มีฤทธิ์มากที่สุดเท่านั้นที่ทำปฏิกิริยากับคาร์บอน ในกรณีนี้จะเกิดอะเซทิลีนไนด์หรือเมทาไนด์ เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ อะเซทิลีนจะให้อะเซทิลีน เมทาไนด์จะให้มีเทน