Лекция 9. Металлы и их свойства. Коррозия металлов.

Металлы обладают рядом характерных физических свойств, к которым относятся:

1) высокая электропроводность;

2) высокая теплопроводность;

3) способность к пластической деформации;

4) металлический блеск, непрозрачность для всех длин волн видимого света;

5) твердость;

6) упругость.

Лучшими проводниками тепла и электричества являются серебро, медь, золото и алюминий; несколько хуже проводят тепло и электричество титан и железо, еще хуже – свинец и ртуть.

Как сильные восстановители, металлы взаимодействуют с различными окислителями: типичными неметаллами, солями менее активных металлов, кислотами и т.д.

1. При нагревании многие металлы реагируют с водородом, образуя гидриды – твердые кристаллические вещества.

2Na + H₂ = 2NaH

2. Чем левее в ряду напряжений расположен металл, тем он активнее, следовательно, каждый металл в ряду напряжений вытесняет (восстанавливает) все последующие металлы из растворов их солей.

Например, медь вытесняет серебро из раствора его соли:

3. Металлы, гидроксиды которых растворимы в воде, взаимодействуют с водой. При этом образуются гидроксид металла и водород:

В то же время алюминий практически не вытесняет водород из воды. Это объясняется тем, что поверхность алюминия покрыта тонким (0, 02 – 0, 1мк) плотным слоем оксида алюминия Al₂O₃; нерастворимая в воде пленка оксида препятствует взаимодействию алюминия с водой.

4. Характер взаимодействия металлов с кислотой зависит от активности металла, а также от свойств и концентрации кислоты.

При взаимодействии металлов, стоящих в ряду активности до водорода, с галогенводородными кислотами и разбавленной серной кислотой вытесняется газообразный водород и образуется соль.

Однако, если образующаяся в ходе реакции соль нерастворима в воде, то на поверхности металла образуется защитная пленка и реакция прекращается.

С концентрированной серной кислотой взаимодействуют многие металлы, но водород при этом не выделяется. Малоактивные металлы (например, Cu, Hg) восстанавливают концентрированную серную кислоту до SO₂.

Металлы средней активности (например, Co, Ni и др.) восстанавливают серную кислоту до свободной серы:

Активные металлы (например, Zn, Mg) восстанавливают концентрированную серную кислоту до сероводорода H₂S.

Азотная кислота является одним из самых сильных окислителей. Она взаимодействует почти со всеми металлами, образуя при этом целый ряд продуктов восстановления, но водород при этом не выделяется.

При взаимодействии с неактивными металлами концентрированная азотная кислота восстанавливается до диоксида азота NO₂:

В случае взаимодействия с неактивными металлами (кроме благородных) разбавленная азотная кислота восстанавливается до оксида азота NO:

С металлами средней активности (Ni, Cd, и др.) разбавленная азотная кислота восстанавливается до свободного азота N₂.

С активными металлами разбавленная азотная кислота восстанавливается до N₂O и даже до (или NH₃):

Разрушение металла, вызываемое его химическим или электрохимическим взаимодействием с агрессивными компонентами окружающей среды, называется коррозией.