В молекуле нормальной соли сумма валентностей атомов металла равна сумме валентностей кислотных остатков.

Кислые соли – это продукты неполного замещения атомов водорода в молекулах многоосновных кислот атомами металла.

Двухосновная кислота с любым металлом образует одну нормальную и одну кислую соль.

Трёхосновная соль с любым металлом образует одну нормальную и две кислые соли.

Приставка ди- используется, если в молекуле кислой соли с одним кислотным остатком связаны два атома водорода. Например: KH2PO4 – дигидрофосфат калия, Ca(H2PO4)2 – дигидрофосфат кальция.

Основные соли – это продукт неполного замещения гидроксильных групп в молекулах многокислотных оснований кислотными остатками.

Химические свойства солей
Соль +	Me	Соль + Me
Кислота концентрированная (соль должна содержать Me, который находиться левее в ряду активности Me)	Другая соль + другая кислота
MeOH (щёлочь)	Другая соль + Me(OH)n
Соль	Другая соль + другая соль
t	MeO + неMeO
+ H2O	Кристаллогидраты (при выпаривании раствора соли)

Вопрос №13

Электролиз расплавов солей

Электролиз – это окислительно-восстановительные реакции, протекающие на электродах, если через раствор или расплав электролита пропускают постоянный электрический ток.

В теоретическом плане простейшим примером электролиза является электролиз расплавов.

Рассмотрим процесс электролиза расплава NaCl.

Под действием электрического поля катионы Na⁺ движутся к катоду и принимают от него электроны:

Na⁺ + e = Na⁰ – процесс восстановления.

Анионы Cl^-- движутся к аноду и отдают электроны:

2Cl^-- -- 2e = Cl₂⁰ – процесс окисления.

Суммарная реакция:

Na⁺ + e = Na⁰ 2

2Cl^-- -- 2e = Cl₂⁰ 1

2Na⁺ + 2Cl^-- = 2Na⁰ + Cl₂⁰

или:

На катоде выделяется металлический натрий, на аноде – газообразный хлор.

Эта реакция является окислительно-восстановительной; на катоде всегда идёт процесс восстановления, на аноде всегда идёт процесс окисления.

Сущность электролиза состоит в том, что за счёт электрической энергии осуществляется химическая реакция, которая не может протекать самопроизвольно.

Электролиз расплавов и электролиз растворов отличаются друг от друга.

В растворе соли кроме ионов металла и кислотного остатка присутствуют молекулы воды и ионы H⁺, OH^— – продукты диссоциации H2O. Поэтому при рассмотрении реакций на электродах необходимо учитывать возможность участия молекул H2O в электролизе.

Применение электролиза.

Электролиз широко применяется при получении наиболее активных металлов (K, Na, Ca, Mg, Al), некоторых активных металлов (Cl2, F2), а также сложных веществ (NaOH, KOH, KClO3). Электролизом пользуются для покрытия металлических предметов никелем, хромом, цинком, оловом, золотом и так далее.

Вопрос №14

Металлы

В периодах и группах периодической системы Д. И. Менделеева существуют закономерности в изменении металлических и неметаллических свойств элементов, можно достаточно определённо указать положение элементов-металлов и элементов-неметаллов в периодической системе. Если провести диагональ от элемента бора B (порядковый номер 5) до элемента астата At (порядковый номер 85), то слева от этой диагонали в периодической системе все элементы являются металлами, а справа от неё элементы побочных подгрупп являются металлами, а элементы главных подгрупп – неметаллами. Элементы расположенные вблизи диагонали (например, Al, Ti, Ge, Sb, Te, As, Nb), обладают двойственными свойствами: в некоторых своих соединениях ведут себя как металлы; в некоторых – проявляют свойства неметаллов.

Все s-элементы (кроме H и He), d-элементы (все элементы побочных подгрупп) и f-элементы (лантаноиды и актиноиды) являются металлами. Среди p-элементов есть и металлы, и неметаллы, число элементов-металлов увеличивается с увеличением номера периода.

Деление на металлы и неметаллы объясняется различием в строении атомов. Рассмотрим, например, строение атомов третьего периода:

Элементы третьего периода: Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar (аргон).

Радиус атома: 0.19; 0.16; 0.143; 0.134; 0.130; 0.104; 0.099.

Число электронов на внешнем слое: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

Электроотрицательность: 0.9; 1.2; 1.5; 1.8; 2.1; 2.5; 3.0.

Любой гидроксид содержит гидроксидные группы – OH.

Слева направо:

а. Радиус атомов уменьшается;

б. Заряд ядра увеличивается;

в. Электроотрицательность увеличивается;

г. Число электронов на внешнем слое увеличивается;

д. Прочность связи внешних электронов с ядром увеличивается;

е. Способность атомов отдавать электроны уменьшается.

Поэтому:

Na, Mg, Al – металлы, а Si, P, S, Cl – неметаллы.

Атомы большинства металлов на внешнем электронном слое имеют от 1 до 3 электронов. Исключение: атомы германия Ge, олова Sn, свинца Pb на внешнем электронном слое имеют четыре электрона, атомы сурьмы Sb, висмута Bi – пять, атомы полония Po – шесть. Атомы металла имеют меньший заряд ядра и больший радиус (размер) по сравнению с атомами неметаллов данного периода. Потому прочность связи внешних электронов с ядром в атомах металлов небольшая. Атомы металлов легко отдают валентные электроны и превращаются в положительно заряженные ионы.

Простые вещества, которые образуют элементы-металлы, при обычных условиях являются твёрдыми веществами (кроме ртути). Кристаллическая решётка металлов образуется за счёт металлической связи. Имеющиеся между узлами кристаллической решётки свободные электроны могут переносить теплоту и электрический ток, что является причиной главных физических свойств металлов – высокой электро- и теплопроводности.

Металлическая связь образуется во всех металлах. Это связь, которую осуществляют относительно свободные электроны с положительными ионами металлов в кристаллической решётке. Атомы металла легко отдают валентные электроны и превращаются в положительные ионы. Относительно свободные электроны перемещаются между положительными ионами металла и между ними возникает металлическая связь, то есть электроны как бы цементируют положительные ионы металла в кристаллической решётке.

Атомы металлов более или менее легко отдают электроны, то есть окисляются.

Энергия, которая необходима для отрыва электрона от атома и превращение его в положительно заряженный ион называется энергией ионизации. Металлы характеризуются небольшими величинами энергий ионизации.

Атомы металлов не могут присоединять электроны. Поэтому металлы во всех химических реакциях являются восстановителями и в соединениях имеют только положительные степени окисления. Восстановительная активность различных металлов не одинакова. В периодах слева направо восстановительная активность уменьшается; в главных подгруппах сверху вниз – увеличивается. Восстановительная активность металлов в химических реакциях, которые протекают в водных растворах различных веществ, характеризуется положением металлов в электрохимическом ряду напряжений металлов.

Металлы являются восстановителями и вступают в химические реакции с различными окислителями.

Вопрос №15

Железо

В периодической системе находится в четвёртом периоде, в побочной подгруппе VIII группы.

Химический знак – Fe (феррум). Порядковый номер – 26, электронная формула 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s².

Валентные электроны у атома железа находятся на последнем электронном слое (4s²) и предпоследнем (3d⁶). В химических реакциях железо может отдавать эти электроны и проявлять степени окисления +2, +3 и иногда +6.

Физические свойства

Чистое железо весьма пластичный металл серебристо-белого цвета. Плотность железа 7,87 г/см³, температура плавления 1539 C. В отличие от многих других металлов железо легко подвергается коррозии.

Железо реагирует с разбавленной серной и соляной кислотами, вытесняя из них водород:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2

Fe⁰ + 2H⁺ = Fe²⁺ + H2⁰

При обычной температуре железо не взаимодействует с концентрированной серной кислотой, так как пассивируется ею. При нагревании концентрированная H2SO4 окисляет железо до сульфата железа (III):

2Fe + 6H2SO4 = Fe2(SO4) +3SO2 + 6H2O

Разбавленная азотная кислота окисляет железо до нитрата железа (III).

Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O

Концентрированная азотная кислота пассивирует железо.

Из растворов солей железо вытесняет металлы, которые расположены правее его в электрохимическом ряду напряжений:

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu, Fe⁰ + Cu²⁺ = Fe²⁺ + Cu⁰.

В реакциях железо является восстановителем. Однако при обычной температуре оно не взаимодействует даже с самыми активными окислителями (галогенами, кислородом, серой), но при нагревании становиться активным и реагирует с ними:

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 (хлорид железа (III))

3Fe + 2O2 = Fe3O4(FeO * Fe2O3) (оксид железа (II, III))

Fe + S = FeS (сульфид железа (II))

При очень высокой температуре железо реагирует с углеродом, кремнием и фосфором.

3Fe + С = Fe3C (карбид железа (цементит))

3Fe + Si = Fe3Si (силицид железа)

3Fe + 2P = Fe3P2 (фосфид железа (II))