lý thuyết về đại cương kim loại

. .

Gv: Hà Thành Trung 1 Bài 7:  KIM LOI I. KIM LOI: 1- V trí ca kim loi trong bth - Nhóm IA (tr H), nhóm IIA, nhóm IIIA (tr Bo) và mt phn nhóm IVA, VA, VIA - Các nhóm B (t IB dn VIIIB) - H lantan và h actini 2- Cu to ca kim loi a. Cu to nguyên t -Nguyên t ca hu ht kim loi có t 1,2,3 e  lp ngoài cùng, luôn th hi các hp cht. b. Cu to tinh th -  nhit d thung các kim loi  th rn vàcó cu to tinh th (riêng Hg ở thể lỏng) - Mng tinh th kim loi gm có: + Nguyên t kim loi + Ion kim loi + Electron hóa tr (hay e t do) - Ba kiu mng tinh th kim loi ph bin + Mng tinh th l c khít 74% (Be, Mg, Zn) + Mng tinh th l c khít 74% (Cu, Ag, Au, Al) + Mng tinh th l c khít 68% (Li, Na, K, V, Mo) c. Liên kt kim loi Liên kt kim loi là liên kc hình thành gia các nguyên t kim loi và ion kim loi trong mng tinh th do s tham gia ca các e t do 3- Tính cht vt lý ca kim l oi . Tính cht chung: a. Tính dẻo: do các e t do có ln vi các cation kim loi trong mng tinh th Nhng kim loi có tính d b. Tính dẫn điện: do các e t do chuyi tác dng cn ng.  dn gim dn: Ag, Cu, Au, Al, Fe   d Gv: Hà Thành Trung 2 c. Tính dẫn nhiệt: do nhng e t do  vùng nhi  chuyn n vùng có nhi thp và truy  Tính dn nhit gim dn: Ag, Cu, Al, Fe d. Ánh kim: do các e t do phn x tt nhc sóng mà mt ta không nhìn thy  các tính chất trên do e tự do trong kim loại gây ra . Tính cht riêng: Kim loi có khng riêng nh nht là Li, ln nhât là Os Kim loi có nhi nóng chy thp nht là Hg, cao nht là W Kim loi mm nht là Cs; cng nht là Cr 4- Tính cht hóa hc chung ca kim loi Tính cht hóa ha kim loi là tính kh: M  M n+ + ne a. Tác dng vi phi kim: Cl 2 , O 2 , S, N 2 , P, C . Tác dng vi Clo 2Fe + 3Cl 2  o t 2FeCl 3 . Tác dng vi oxi:  o C) 4Al + 3O 2  o t 2Al 2 O 3 3Fe + 2O 2  o t Fe 3 O 4 . Tác dng vnh:  Fe + S  o t FeS Hg + S  HgS b. Tác dng vi dd axit: . Vi dd Axit loi 1 (không có tính oxi hóa): HCl,H 2 SO 4 loãng:  1  M 2 Fe + 2HCl  FeCl 2 + H 2 . Vi dd Axit loi 2 (có tính oxi hóa): HNO 3 , H 2 SO 4 c Kl (tr Au,Pt) + A 2  Mui hóa tr cao nht + SPK + H 2 O . HNO 3 c  NO 2 ) . HNO 3 loãng NO (không màu, hóa nâu); NO/N 2 O/N 2 /NH 4 NO 3 (khi tác dng vi Mg, Zn, Al) . H 2 SO 4 c  SO 2 (không màu mùi xc); SO 2 /H 2 S/S (khi tác dng vi Mg, Zn, Al) Gv: Hà Thành Trung 3 3Cu + 8HNO 3 loãng  o t 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O Cu + 2H 2 SO 4 c  o t CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O Al, Fe, Cr không tác dụng với HNO 3 đặc nguội, H 2 SO 4 đặc nguội c. Tác dng vc: . Kim loi nhóm IA, IIA tr Be, Mg: M + n H 2 O  M(OH) n + n/2 H 2 2Na + 2H 2 O  2NaOH + H 2 Ca + 2H 2 O  Ca(OH) 2 + H 2 .Các kim loi có tính kh trung bình: Zn, Fe, kh c  nhi cao Mg+H 2 O (h) MgO+H 2 3Fe+4H 2 O (h) Fe 3 O 4 +4H 2 Fe+H 2 O (h) FeO+H 2 .Các kim loi có tính kh y c dù  nhi cao d. Tác dng vi dd mui: KL X + mui KL Y - u ki kim loy c kim loi X ra khi dung dch mui ca nó: c X trong dãy th n cc chun + C u không tác dc vc  u king + Mui tham gia phn ng và mui to thành phi là mui tan: xM (r) + nX x+  n+ (dd) + nX (r) - Khng cht r X to ra  m M tan - Khng cht rn gi M tan  m X to ra Fe + CuSO 4  FeSO 4 + Cu Cu + 2AgNO 3  Cu(NO 3 ) 2 + 2Ag Lưu ý: 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 i kh mnh nht tác dng vi cation oxi hóa mnh nh to ra kim loi kh yu nht và cation oxi hóa yu nht Gv: Hà Thành Trung 4 5. HP KIM a.  là vt liu kim loi có cha mt kim lon và mt kim loi hoc phi kim khác VD: thép là hp kim ca Fe vi C và 1 mt s nguyên t khác b. Tính cht: hp kim có nhiu tính cht hóa h ct to thành hp kim t vt lý và tính chc li khác nhiu so vi tính cht -Tính dn, dn nhit ca hp kim  so vi các kim lou - Tính cng và dòn ca hp kim tr so cu - Nhi nóng chy ca hp kim ng th so vi u Hp kim không b -Cr-Mn (thép inoc) Hp kim siêu cng: W-Co, Co-Cr-W-Fe Hp kim nh, cng và bn: Al-Si, Al-Cu-Mn-Mg II.  1  /oxihoùa khöû . 32 / ; /Ag Ag Fe Fe    2 Tính oxi hóa ca ion kim lon K + Na + Ca 2+ Mg 2+ Al 3+ Zn 2+ Cr 3+ Fe 2+ Ni 2+ Sn 2+ Pb 2+ 2H + Cu 2+ Fe 3+ Ag + Hg 2+ Au 3+ K Na Ca Mg Al Zn Cr Fe Ni Sn Pb H 2 Cu Fe 2+ Ag Hg Au Tính kh ca kim loi gim dn 3d chiu ca phn ng xy ra gia 2 cp oxi hóa-kh  cht kh mnh + cht oxi hóa mt kh yu + cht oxi hóa yu Fe + Cu 2+  2+ 3Zn +2 Cr 3+  2+ + 3Zn 2+  Tính kh: Zn > Cr 2+ Tính oxi hóa : Cr 3+ > Zn 2+ III. I: : là s phá hy kim loi do tác dng hóa hc cng xung quanh 2. Phân loi: Gv: Hà Thành Trung 5 a. c b. n hóa  - Là s phá hy kim loi do kim loi phn ng vi chc  nhi cao - Là s phá hy kim loi do kim loi tip xúc vi dung dch chn u kin phát sinh - Kim loi tip xúc vi chc  nhi cao - Cn cc phi khác cht (kl-kl, kl  pk) - Cn cc phi tip xúc vi nhau - Cn cc cùng tip xúc vi dung dn ly m - n - Nhi  - n, bt H 2 thoát ra nhanh - Th n c m càng l mòn càng nhanh Bn cht - Là quá trình oxi hóa kh, kim loi ng e trc tip cho các cht trong môi ng xung quanh - Là quá trình oxi hóa kh, xy ra trên b mn cc: .Cc (-): s oxi hóa kim loi .Cc (+): s kh ion kim loi, H 2 O, O 2 Ví d - Thit b bng gang, thép tip xúc v c  nhi cao - Các vt bng st tráng thic b try sâu s xut hin lp g   n hóa: - Cc (-): kim loi có tính kh mnh b oxi hóa M  M n+ + ne - Cc (+): kim loi kh yu/phi kim: . Nn ly là axit: 2H+ + 2e  H 2 . Nn ly là không khí m: 2H+ + 2e  H 2 O 2 + 2H 2 O + 4e  4OH - . Nu dung dn ly là trung tính/ bazo: O 2 + 2H 2 O + 4e  4OH - 4. Chim loi: - Bo v b mt: chng H 2 O và khí thm qua Gv: Hà Thành Trung 6 . Tráng m bng kim loi . Ph lên b mu m, cht do - Bo v n hóa: ni kim loi cn bo v vi kim loi khác có tính kh mi m b c N PHÂN: 1.  S n phân là quá trình oxi hóa kh xy ra  b mn cn mt chiu p cht nóng chy hoc dung dn ly 2. Hong: - Anot (+): quá trình oxi hóa - Catot (-): quá trình kh 3. Phân loi: n phân nóng chy: - Catot (-): M  M n+ + ne - Anot (+): 2X-  X 2 + 2e 4OH-  O 2 + 2H 2 O + 4e O 2-  O 2 + 4e n phân nóng chy mui gc CO 3 2- , NO 3 - , SO 4 2- , PO 4 3- vì: . Anion gc axit có oxi rt khó b oxi hóa . Mt s mui b nhit phân hy  nhi cao 2NaCl     2Na + Cl 2 CuCl 2     Cu + Cl 2 4NaOH     4Na + O 2 + 2H 2 O n phân dung dch: - Catot(-): . Gc cation kim loi sau Al: M  M n+ + ne . Gc cation kim loc Al: 2H 2 O + 4e  H 2 + 2OH - - Anot (+): . Gc anion axit không có oxi: 2X-  X 2 + 2e . Gc anion axit có oxi: 2H 2 O  O 2 + 4H + + 4e 2CuSO 4 + 2H 2 O      2Cu + 2H 2 SO 4 + O 2 CuCl 2      Cu + Cl 2 2NaCl + 2H 2 O                 2NaOH + H 2 + Cl 2        nh lut Faraday: I: (A) M: (g/mol) t : (s) m: (g) Gv: Hà Thành Trung 7 U CH KIM LOI: 1. Nhóm kim loi: Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al +N PHÂN NÓNG CHY . MCl n     M + Cl 2 . M(OH) n     M + O 2 + H 2 O . M 2 O n     M + O 2  . Không điện phân nóng chảy AlCl 3 vì AlCl 3 có liên kết CHT nên thăng hoa ở nhiệt độ cao . Không điện phân nóng chảy hidroxit của kim loại kiềm thổ bị hidroxit của kim loại kiềm thổ bị phân hủy ở nhiệt độ cao 2. Nhóm kim loi: Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb T LUYN . Kim loi + [C/CO/H 2 /Al]    M + [CO/CO 2 /H 2 O/Al 2 O 3 ] N PHÂN DUNG DCH . M 2 (SO 4 ) 2 + H 2 O      M + H 2 SO 4 + O 2 . M(NO 3 ) 2 + H 2 O      M + HNO 3 + O 2 . MCl n      M + Cl 2 3. Nhóm kim loi: Cu, Hg, Ag, Pt, Au Y LUYN . Kim loi kh mnh + dd mui  Kim loi kh yu + dd mui mi (trừ Na, K, Ba, Ca) T LUYN . Kim loi + [C/CO/H 2 /Al]    M + [CO/CO 2 /H 2 O/Al 2 O 3 ] Gv: Hà Thành Trung 8  N PHÂN DUNG DCH . M 2 (SO 4 ) n + H 2 O      M + H 2 SO 4 + O 2 . M(NO 3 ) 2 + H 2 O      M + HNO 3 + O 2 . MCl n      M + Cl 2 VD: CaCl 2     Ca + Cl 2 2ZnSO 4 + 2H 2 O      2Zn + 2H 2 SO 4 + O 2 4NaOH     4Na + O 2 + 2H 2 O 4AgNO 3 + 2H 2 O      4Ag + 4HNO 3 + O 2 2Al 2 O 3     4Al + 3O 2 CuCl 2      Cu + Cl 2 Fe 2 O 3 + 3CO    2Fe + 3CO 2 Fe + CuSO 4  FeSO 4 + Cu 3Fe 3 O 4 + 8Al    9Fe +4Al 2 O 3 Cu + 2AgNO 3  Cu(NO 3 ) 2 + 2Ag . hp kim tr so cu - Nhi nóng chy ca hp kim ng th so vi u Hp kim không b -Cr-Mn (thép inoc) Hp kim siêu cng: W-Co,. kim không b -Cr-Mn (thép inoc) Hp kim siêu cng: W-Co, Co-Cr-W-Fe Hp kim nh, cng và bn: Al-Si, Al-Cu-Mn-Mg II.  1. 2. Hong: - Anot (+): quá trình oxi hóa - Catot (-) : quá trình kh 3. Phân loi: n phân nóng chy: - Catot (-) : M  M n+ + ne - Anot (+): 2X-  X 2 + 2e 4OH-  O 2 + 2H 2 O