Trang chủ
Sách ID
Khóa học miễn phí
Luyện thi ĐGNL và ĐH 2023
Kim loại và một trong những nguyên tố phổ biến nhất trên trái đất và được ứng dụng nhiều nhất trong đời sống, sản xuất hiện nay. Vậy tính chất hóa học đặc trưng của kim loại là gì? Hãy cùng thuvienhoidap.net tìm hiểu chủ đề hóa học thú vị này nha.
Những tính chất vật lý của kim loại
Tính chất vật lí chung của kim loại gây nên bởi sự có mặt của các electron tự do trong mạng tinh thể kim loại.
Trong điều kiện thường, các kim loại đều ở trạng thái rắn trừ kim loại thủy ngân [Hg] và có những tính chất vật lý cơ bản như tính dẻo, tính dẫn điện, dẫn nhiệt và phát ra ánh kim, cụ thể gồm:
Kim loại có tính dẻo
Hầu như mọi kim loại đều có tính dẻo, dễ rèn, dễ dát mỏng và dễ kéo sợi. Vàng là kim loại có tính dẻo cao, có thể lát thành lá mỏng đến mức ánh sáng có thể xuyên qua được.
Vì sao kim loại có tính dẻo?
Nguyên nhân là các ion dương trong mạng tinh thể kim loại có thể trượt lên nhau dễ dàng mà không tách ra khỏi nhau nhờ những electron tự do chuyển động gắn kết chúng với nhau.
Kim loại có tính dẫn điện
Khi đặt một hiệu điện thế vào hai đầu dây kim loại, những electron chuyển động tự do trong kim loại sẽ chuyển động thành dòng có hướng từ cực âm sang cực dương, tạo thành dòng điện.
Những kim loại dẫn điện tốt nhất gồm Bạc [Ag], Đồng [Cu], Vàng [Au], Nhôm [Al], Sắt [Fe]…
Ở nhiệt độ càng cao thì tính dẫn điện của kim loại càng giảm do ở nhiệt độ cao, các ion dương dao động mạnh cản trở dòng electron chuyển động.
Tính dẫn nhiệt
Tương tự tính dẫn điện, tính dẫn nhiệt của kim loại cũng được giải thích bằng sự có mặt các electron tự do trong mạng tinh thể.
Các electron trong vùng nhiệt độ cao có động năng lớn, chuyển động hỗn loạn và nhanh chóng sang vùng có nhiệt độ thấp hơn, truyền năng lượng cho các ion dương ở vùng này nên nhiệt lan truyền được từ vùng này đến vùng khác trong khối kim loại bất kì.
Thường thì các kim loại dẫn điện tốt cũng đều dẫn nhiệt tốt.
Phát ra ánh kim
Các electron tự do trong tinh thể kim loại phản xạ hầu hết những tia sáng nhìn thấy được, do đó kim loại có vẻ sáng lấp lánh gọi là ánh kim.
Những kim loại quý như vàng, bạc, bạch kim thường phát ra ánh kim với màu sắc đẹp hơn các kim loại khác nên chúng có giá trị kinh tế cao và thường sử dụng để làm đồ trang sức.
Những đặc điểm vật lý khác của kim loại
- Kim loại mềm nhất là kali [K], Rubidi [Rb], Caesi [Cs]…
- Kim loại cứng nhất là Crom [Cr].
- Kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất là thủy ngân [Hg] với độ nóng chảy là – 39°C
- Kim loại có độ nóng chảy cao nhất là Wolfram [W] với nhiệt độ nóng chảy là 3410°C
- Kim loại có khối lượng riêng nhỏ nhất là Liti [Li] = 0,5 [g.cm3]
- Kim loại có khối lượng riêng lớn nhất là Osmi [Os] = 22,6 g/cm3
- Không chỉ các electron tự do trong tinh thể kim loại mà đặc điểm cấu trúc mạng tinh thể kim loại, bán kính nguyên tử… cũng ảnh hưởng đến tính chất vật lí của kim loại.
- Những kim loại khác nhau có khối lượng riêng, nhiệt độ nóng chảy và độ cứng khác nhau.
Những tính chất hóa học đặc trưng của kim loại là các tính chất gì?
a – Tính khử
Tất cả kim loại đều có tính chất hóa học đặc trưng là tính khử. Vì trong một chu kì, nguyên tử của các nguyên tố kim loại có bán kính tương đối lớn hơn và điện tích hạt nhân nhỏ hơn so với phi kim, số electron hóa trị ít, lực liên kết với hạt nhân của những electron này tương đối yếu nên chúng dễ dàng tách ra khỏi nguyên tử.
b – Tác dụng với phi kim
Nhiều kim loại hoạt động mạnh có tính khử cao có thể tác dụng được với hầu hết các phi kim. Nguyên tử kim loại khử được phi kim đến số oxi hóa âm, đồng thời nguyên tử kim loại bị oxi hóa đến số oxi dương.
Kim loại tác dụng với Clo [Cl]
Hầu hết các kim loại đều có thể khử trực tiếp khí Clo để tạo thành muối Clorua.
Ví dụ kim loại sắt tác dụng với clo
2Fe + 3Cl2 -> 2FeCl3
Trong phản ứng này, Fe đã khử clo từ số oxi hóa 0 xuống clo có số oxi hóa – 1.
Ví dụ Nhôm tác dụng với Clo:
2Al + 3Cl2 → 2AlCl3
Ví dụ Đồng tác dụng với Clo
Cu + Cl2 → CuCl2
Kim loại tác dụng với Oxi
Hầu hết các kim loại có thể khử oxi từ số oxi hóa 0 xuống số oxi hóa – 2
Ví dụ Kim loại tác dụng với oxi:
- 4Al + 3O2 → 2Al2O3
- 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3
- 4Na + O2 → 2Na2O
- Ca + O2 → CaO
- Cu + O2 → CuO
- Mn + O2 → MnO2
- 2Ag + O2 → 2AgO
Kim loại tác dụng với lưu huỳnh
Nhiều kim loại có thể khử lưu huỳnh từ số oxi hóa 0 xuống số oxi hóa – 2, phản ứng cần điều kiện nhiệt độ cao trừ Thủy ngân [Hg] có thể tác dụng trực tiếp với lưu huỳnh mà không cần nhiệt cao.
Ví dụ kim loại tác dụng với lưu huỳnh
- Fe + S → FeS
- 2Al + 3S → Al2S3
- Zn + S → ZnS
- Cu + S → CuS
- Mg + S → MgS
c – Tác dụng với dung dịch axit
Hầu hết các kim loại hoạt động mạnh đều có thể tác dụng được với nhiều loại axit khác nhau.
Kim loại tác dụng với dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng
Nhiều kim loại có thể khử được ion H+ trong dung dịch HCl, H2SO4 loãng thành hidro.
Ví dụ kim loại tác dụng với axit HCl, H2SO4 loãng
- Fe + HCl → FeCl2 + H2
- Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
- Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
- Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
- 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
- Ca + 2HCl → CaCl2 + H2
Cu có tác dụng được với HCl, H2SO4 loãng không?
Lưu ý kim loại đồng [Cu] hay bất kì kiêm loại đứng sau Hidro[H2] trong dãy điện hóa kim loại đều không tác dụng được với dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng.
Kim loại tác dụng với dung dịch HNO3, H2SO4 đặc nóng
Hầu hết các kim loại mạnh hay yếu đều tác dụng được với axit HNO3, H2SO4 đặc nóng trừ hai kim loại là Platin [Pt] và Vàng [Au]. Các kim loại khử được N trong HNO3 và S trong H2SO4 xuống số oxi hóa thấp hơn.
Ví dụ kim loại tác dụng với axit HNO3, H2SO4 đặc nóng
- 3Cu + 8HNO3 [loãng] →3 Cu[NO3]2 + 2NO + 4H2O
- Cu + 2H2SO4 [ đặc] → CuSO4 + SO2 + 2H2O
- 3Fe + 8HNO3 → 3Fe[NO3]2 + 2NO + 4H2O
- 2Fe + 6H2SO4 [đặc] → Fe2[SO4]3 + 3SO2 + 6H2O
- 10Al + 36HNO3 → 10Al[NO3]3 + 3N2 + 18H2O
- 4Mn + 10HNO3 → 4Mn[NO3]2 + N2O + 5H2O
- 3Mn + 4H2SO4 → 3MnSO4 + 4H2O + S
d – Tác dụng với nước
Các nguyên tố kim loại kiềm [ nhóm IA] và kim loại kiềm thổ [IIA] trong bảng hệ thống tuần hoàn trừ Be, Mg có tính khử mạnh, có thể khử được H2O ở nhiệt độ thường thành hidro. Các kim loại còn lại có tính khử yếu hơn nên chỉ khử được H2O ở nhiệt độ cao như sắt [Fe], nhôm [Al], kẽm [Zn]… hoặc không thể khử được H2O như các kim loại Ag, Au…
Ví dụ kim loại tác dụng với nước
- Na + H2O → NaOH + H2
- Ca + 2H2O → Ca[OH]2 + H2
- K + H2O → KOH + H2
- 2Al + 6H2O → 2Al[OH]3 +3 H2
- 3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2
- Cu + 2H2O → Cu[OH]2 + H2
e – Tác dụng với dung dịch muối
Kim loại mạnh có thể khử được ion của kim loại yếu hơn trong dung dịch muối thành kim loại tự do.
Ví dụ kim loại tác dụng với dung dịch muối
- Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
- Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu
- 2Al + 3CuCl2 → 2AlCl3 + 3Cu
Tóm lại những tính chất đặc trưng của kim loại là tính khử, tác dụng với phi kim, tác dụng với dung dịch axit, dung dịch muối và tác dụng với nước.