Xem mẫu
- M C TIÊU C A CHƯƠNG
1. Ki n th c
Bi t :
- V trí c a các nguyên t kim lo i trong b ng tu n hoàn
- Tính ch t và ng d ng c a h p kim
- M t s khái ni m trong chương: c p oxi hóa – kh , pin i n hóa, su t i n ng chu n c a pin
i n hóa, th i n c c chu n c a kim lo i, s i n phân (các ph n ng hóa h c x y ra các
i n c c)
Hi u :
- Gi i thích ư c nh ng tính ch t v t lí, tính ch t hóa h c chung c a kim lo i. D n ra ư c
nh ng ví d minh h a và vi t các PTHH
- Ý nghĩa c a dãy i n hóa chu n c a kim lo i:
+ Xác nh chi u c a ph n ng gi a ch t oxi hóa và ch t kh trong hai c p oxi hóa – kh
+ Xác nh xu t i n ng chu n c a pin i n hóa
- Các ph n ng hóa h c x y ra trên các i n c c c a pin i n hóa khi ho t ng và c a quá trình
i n phân ch t i n li
- i u ki n, b n ch t c a s ăn mòn i n hóa và các bi n pháp phòng, ch ng ăn mòn kim lo i
- Hi u ư c các phương pháp i u ch nh ng kim lo i c th (kim lo i có tính kh m nh, trung
bình, y u)
2. Kĩ năng
- Bi t v n d ng dãy i n hóa chu n c a kim lo i :
+ Xét chi u c a ph n ng hóa h c gi a ch t oxi hóa và ch t kh trong hai c p oxi hóa – kh c a
kim lo i
+ So sánh tính kh , tính oxi hóa c a các c p oxi – kh
+ Tính su t i n ng chu n c a pin i n hóa
- Bi t tính toán kh i lư ng, lư ng ch t liên quan v i quá trình i n phân (tính toán theo phương
trình i n phân và tính toán theo s v n d ng nh lu t Faraday)
- Th c hi n ư c nh ng thí nghi m ch ng minh tính ch t c a kim lo i, thí nghi m v pin i n
hóa và s i n phân, nh ng thí nghi m v ăn mòn kim lo i và ch ng ăn mòn kim lo i
KIM LO I VÀ H P KIM
A – KIM LO I
I – V TRÍ C A KIM LO I TRONG B NG TU N HOÀN
- Nhóm IA (tr H), nhóm IIA: các kim lo i này là nh ng nguyên t s
- Nhóm IIIA (tr B), m t ph n c a các nhóm IVA, VA, VIA: các kim lo i này là nh ng nguyên t p
- Các nhóm B (t IB n VIIIB): các kim lo i chuy n ti p, chúng là nh ng nguyên t d
- H lantan và actini (x p riêng thành hai hàng cu i b ng): các kim lo i thu c hai h này là
nh ng nguyên t f
* Nh n xét: a s các nguyên t hóa h c ã bi t là nguyên t kim lo i (trên 80 %)
- II – C U T O VÀ LIÊN K T TRONG TINH TH KIM LO I
1. C u t o nguyên t kim lo i
- H u h t các nguyên t kim lo i có 1, 2 ho c 3 electron l p ngoài cùng
- Bán kính nguyên t c a các nguyên t kim lo i ( phía dư i, bên trái b ng tu n hoàn) nhìn
chung l n hơn bán kính nguyên t các nguyên t phi kim ( phía trên, bên ph i b ng tu n hoàn)
2. C u t o m ng tinh th kim lo i (SGK l p 10 trang 91)
Có ba ki u m ng tinh th kim lo i c trưng là l p phương tâm kh i, l p phương tâm di n và l c
phương
3. Liên k t kim lo i
Là liên k t hóa h c hình thành b i l c hút tĩnh i n gi a ion dương kim lo i n m các nút m ng
tinh th và các electron t do di chuy n trong toàn b m ng lư i tinh th kim lo i
Ion dương kim lo i
Hút nhau
- III – TÍNH CH T V T LÍ C A KIM LO I
1. Tính ch t chung
Kim lo i có nh ng tính ch t v t lí chung là: tính d o, tính d n i n, tính d n nhi t và ánh kim
a) Tính d o: các l p m ng tinh th kim lo i khi trư t lên nhau v n liên k t ư c v i nhau nh l c
hút tĩnh i n c a các electron t do v i các cation kim lo i. Nh ng kim lo i có tính d o cao là Au,
Ag, Al, Cu, Zn…
b) Tính d n i n: nh các electron t do có th chuy n d i thành dòng có hư ng dư i tác d ng
c a i n trư ng. Nói chung nhi t c a kim lo i càng cao thì tính d n i n c a kim lo i càng
gi m. Kim lo i d n i n t t nh t là Ag, ti p sau là Cu, Au, Al, Fe…
c) Tính d n nhi t: nh s chuy n ng c a các electron t do mang năng lư ng ( ng năng) t
vùng có nhi t cao n vùng có nhi t th p c a kim lo i. Nói chung kim lo i nào d n i n t t
thì d n nhi t t t
d) Ánh kim: nh các electron t do có kh năng ph n x t t ánh sáng kh ki n (ánh sáng nhìn
th y)
Tóm l i: nh ng tính ch t v t lí chung c a kim lo i như trên ch y u do các electron t do
trong kim lo i gây ra
2. Tính ch t riêng
a) Kh i lư ng riêng: ph thu c vào kh i lư ng nguyên t , bán kính nguyên t và ki u c u trúc
3
m ng tinh th . Li là kim lo i có kh i lư ng riêng nh nh t (d = 0,5 g/cm ) và osimi (Os) có kh i
3 3
lư ng riêng l n nh t (d = 22,6 g/cm ). Các kim lo i có kh i lư ng riêng nh hơn 5 g/cm ư c
3
g i là kim lo i nh (như Na, K, Mg, Al…) và l n hơn 5 g/cm ư c g i là kim lo i n ng (như Fe,
Zn, Pb, Cu, Ag, Au…)
b) Nhi t nóng ch y: ph thu c ch y u vào b n liên k t kim lo i. Kim lo i có nhi t nóng
o
ch y th p nh t là Hg (–39 C, i u ki n thư ng t n t i tr ng thái l ng) và kim lo i có nhi t
o
nóng ch y cao nh t là W (vonfam, 3410 C)
c) Tính c ng: ph thu c ch y u vào b n liên k t kim lo i. Kim lo i m m nh t là nhóm kim lo i
ki m (như Na, K…do bán kính l n, c u trúc r ng nên liên k t kim lo i kém b n) và có nh ng kim
lo i r t c ng không th dũa ư c (như W , Cr…)
IV – TÍNH CH T HÓA H C CHUNG C A KIM LO I
Tính ch t c trưng c a kim lo i là tính kh (nguyên t kim lo i d b oxi hóa thành ion dương):
+
M → Mn + ne
- 1. Tác d ng v i phi kim
H u h t các kim lo i kh ư c phi kim i n hình thành ion âm
Ví d : 4Al + 3O2 2Al2O3
2Fe + 3Cl2 2FeCl3
Hg + S → HgS
2. Tác d ng v i axit
a) i v i dung d ch HCl, H2SO4 loãng:
+ +
M + nH → Mn + n/2H2
(M ng trư c hi ro trong dãy th i n c c chu n)
b) i v i H2SO4 c, HNO3 (axit có tính oxi hóa m nh):
- Kim lo i th hi n nhi u s oxi hóa khác nhau khi ph n ng v i H2SO4 c, HNO3 s t s oxi
hóa cao nh t
- H u h t các kim lo i ph n ng ư c v i H2SO4 c nóng (tr Pt, Au) và H2SO4 c ngu i (tr
+6 +4 o -2
Pt, Au, Fe, Al, Cr…), khi ó S trong H2SO4 b kh thành S (SO2) ; S ho c S (H2S)
- H u h t các kim lo i ph n ng ư c v i HNO3 c nóng (tr Pt, Au) và HNO3 c ngu i (tr Pt,
+5 +4
Au, Fe, Al, Cr…), khi ó N trong HNO3 b kh thành N (NO2)
+5
- H u h t các kim lo i ph n ng ư c v i HNO3 loãng (tr Pt, Au), khi ó N trong HNO3 b kh
+2 +1 o -3
thành N (NO) ; N (N2O) ; N (N2) ho c N (NH4+)
- Các kim lo i có tính kh càng m nh thư ng cho s n ph m kh có s oxi hóa càng th p. Các
kim lo i như Na, K…s gây n khi ti p xúc v i các dung d ch axit
Ví d : 2Fe + 6H2SO4 ( c) Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
4Mg + 5H2SO4 ( c) 4MgSO4 + H2S + 4H2O
Cu + 4HNO3 ( c) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
3Cu + 8HNO3 (loãng) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
3. Tác d ng v i dung d ch mu i
- i u ki n kim lo i M y ư c kim lo i X ra kh i dung d ch mu i c a nó:
+M ng trư c X trong dãy th i n c c chu n
+ C M và X u không tác d ng ư c v i nư c i u ki n thư ng
x+ n+
+ Mu i tham gia ph n ng và mu i t o thành ph i là mu i tan: xM (r) + nX (dd) → xM (dd) +
nX (r)
- Kh i lư ng ch t r n tăng: m↑ = mX t o ra – mM tan
- Kh i lư ng ch t r n gi m: m↓ = mM tan – mX t o ra
- H n h p các kim lo i ph n ng v i h n h p dung d ch mu i theo th t ưu tiên: kim lo i kh
m nh nh t tác d ng v i cation oxi hóa m nh nh t t o ra kim lo i kh y u nh t và cation oxi
hóa y u nh t
- V i nhi u anion có tính oxi hóa m nh như NO3-, MnO4-,…thì kim lo i M s kh các anion trong
môi trư ng axit (ho c bazơ)
Ví d : - Khi cho Zn vào dung d ch CuSO4 ta th y l p b m t thanh k m d n chuy n qua màu
và màu xanh c a dung d ch b nh t d n do ph n ng: Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu↓
- Khi cho kim lo i ki m Na vào dung d ch CuSO4 ta th y có s i b t khí không màu và xu t hi n
k t t a keo xanh do các ph n ng: Na + H2O → NaOH + 1/2H2 và CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2↓
+ Na2SO4
- - Khi cho b t Cu vào dung d ch Cu(NO3)2 có vài gi t HCl ta th y có khí không màu thoát ra và
hóa nâu trong không khí do ph n ng: 3Cu + Cu(NO3)2 + 8HCl → 4CuCl2 + 2NO + 4H2O
4. Tác d ng v i nư c
- Các kim lo i m nh như Li, Na, K, Ca, Sr, Ba…kh nư c d dàng nhi t thư ng theo ph n
ng: M + nH2O → M(OH)n + n/2H2. Kim lo i Mg tan r t ch m và Al ch tan khi d ng h n h ng
(h p kim c a Al và Hg)
- Các kim lo i trung bình như Mg, Al, Zn, Fe…ph n ng ư c v i hơi nư c nhi t cao t o
oxit kim lo i và hi ro
Ví d : Mg + H2O(h) MgO + H2
3Fe + 4H2O(h) Fe3O4 + 4H2
Fe + H2O(h) FeO + H2
- Các kim lo i có tính kh y u như Cu, Ag, Hg…không kh ư c nư c dù nhi t cao
5. Tác d ng v i dung d ch ki m
Các kim lo i mà hi roxit c a chúng có tính lư ng tính như Al, Zn, Be, Sn, Pb…tác d ng ư c v i
dung d ch ki m ( c). Trong các ph n ng này, kim lo i óng vai trò là ch t kh , H2O là ch t oxi
hóa và bazơ làm môi trư ng cho ph n ng
Ví d : ph n ng c a Al v i dung d ch NaOH ư c hi u là ph n ng c a Al v i nư c trong môi
trư ng ki m và g m hai quá trình: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2
Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]
C ng hai phương trình trên ta ư c m t phương trình:
2Al + 6H2O + 2NaOH → 2Na[Al(OH)4] + 3H2
6. Tác d ng v i oxit kim lo i
Các kim lo i m nh kh ư c các oxit kim lo i y u hơn nhi t cao thành kim lo i
Ví d : 2Al + Fe2O3 2Fe + Al2O3
B – H P KIM
I– NH NGHĨA, C U T O TINH TH C A H P KIM
1. nh nghĩa
H p kim là v t li u kim lo i có ch a m t kim lo i cơ b n và m t s kim lo i ho c phi kim khác
Ví d : Thép là h p kim c a s t v i cacbon và m t s nguyên t khác. uyra là h p kim c a
nhôm v i ng, magie, mangan, silic
2. C u t o tinh th c a h p kim
H p kim có c u t o tinh th . Có các lo i tinh th sau: tinh th h n h p, tinh th dung d ch r n và
tinh th h p ch t hóa h c
a) Tinh th h n h p:
- Có ngu n g c t khi h n h p các ơn ch t trong h p kim tr ng thái l ng. tr ng thái này,
các ơn ch t không tan vào nhau và cũng không tác d ng hóa h c v i nhau
- Các ơn ch t tham gia h p kim có tính ch t hóa h c và ki u m ng tinh th không khác nhau
nhi u, nhưng kích thư c các ion khác nhau.
- Ví d : h p kim Cd – Bi, h p kim Sn – Pb…
- Ki u liên k t hóa h c ch y u là liên k t kim lo i
- Thư ng có nhi t nóng ch y th p
b) Tinh th dung d ch r n:
- Có ngu n g c t h n h p các ơn ch t trong h p kim tr ng thái l ng. tr ng thái này, các
ơn ch t trong h n h p tan vào nhau không theo m t t l nào nh t nh, ta có dung d ch l ng.
nhi t th p hơn, dung d ch l ng chuy n thành dung d ch r n
- Các ơn ch t tham gia h p kim có ki u m ng tinh th gi ng nhau, tính ch t hóa h c tương t
và kích thư c các ion không khác nhau nhi u.
Ví d : h p kim Au – Ag, h p kim Fe – Mn…
- Ki u liên k t hóa h c ch y u là liên k t kim lo i
c) Tinh th h p ch t hóa h c:
- Có ngu n g c t khi h p kim tr ng thái l ng. tr ng thái này, n u các ơn ch t tham gia
h p kim có ki u m ng tinh th khác nhau , tính ch t hóa h c khác nhau và kích thư c các ion
khác nhau rõ r t thì gi a nh ng ơn ch t này s t o ra h p ch t hóa h c
- Khi h p kim chuy n sang tr ng thái r n, ta có nh ng tinh th h p ch t hóa h c. Ví d tinh th
h p ch t hóa h c Mg2Pb, AuZn, AuZn3, AuZn5, Al4C3…
- Ki u liên k t hóa h c là liên k t c ng hóa tr
- II – TÍNH CH T C A H P KIM
1. Tính ch t hóa h c
Có tính ch t hóa h c tương t c a các ơn ch t tham gia t o thành h p kim
2. Tính ch t v t lí
- Tính ch t v t lí và tính ch t cơ h c c a h p kim khác nhi u so v i tính ch t c a các ơn ch t
- Có tính d n i n, d n nhi t, tính d o và ánh kim do trong h p kim có các electron t do
- Tính d n i n, d n nhi t c a h p kim gi m so v i kim lo i thành ph n do m t electron t do
trong h p kim gi m i rõ r t
- Có c ng cao hơn so v i các kim lo i thành ph n do có s thay i v c u t o m ng tinh th ,
thay i v thành ph n c a ion trong m ng tinh th
- Có r t nhi u h p kim khác nhau ư c ch t o có hóa tính, cơ tính và lí tính ưu th như không
- g, c ng cao, ch u nhi t t t, ch u ma sát t t…
Ví d :
- Hơp kim không b ăn mòn: Fe–Cr–Mn (thép inoc)…
- H p kim siêu c ng: W–Co, Co–Cr–W–Fe,…
o
- H p kim có nhi t nóng ch y th p: Sn – Pb (thi c hàn nóng ch y 210 C),…
- H p kim nh , c ng và b n: Al–Si, Al–Cu–Mn–Mg
III - NG D NG C A H P KIM
- Do có tính ch t hóa h c, v t lí, cơ h c r t quý nên h p kim ư c s d ng r ng rãi trong các
ngành kinh t qu c dân
- Có nh ng h p kim trơ v i axit, bazơ và các hóa ch t khác dùng ch t o các máy móc, thi t b
dùng trong nhà máy s n xu t hóa ch t
- Có h p kim ch u nhi t cao, ch u ma sát m nh dùng làm ng x trong ng cơ ph n l c
- Có h p kim có nhi t nóng ch y r t th p dùng ch t o giàn ng d n nư c ch a cháy t
ng…
nguon tai.lieu . vn
