Хімічні властивості металів: взаємодія з киснем, галогенами, сіркою й відношення до води, кислот, солей

Хімічні властивості металів зумовлені здатністю їх атомів легко віддавати електрони з зовнішнього енергетичного рівня, перетворюючись на позитивно заряджені йони. Таким чином в хімічних реакціях метали проявляють себе енергійними відновниками. Це є їх головною загальною хімічною властивістю.

Здатність віддавати електрони в атомів окремих металічних елементів є різною. Чим легше метал віддає свої електрони, тим він активніший, і тим енергійніше реагує з іншими речовинами. На основі досліджень всі метали були розташовані в ряд по зменшенню їх активності. Цей ряд вперше запропонував видатний вчений М. М. Бекетов. Такий ряд активності металів називають ще витискувальним рядом металів або електрохімічним рядом напруг металів. Він має наступний вигляд:

Li, K, Ва, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H₂, Cu, Hg, Ag, Рt, Au

За допомогою цього ряду можна виявити який метал є активнішим за інший. У цьому ряді присутній водень, який не є металом. Його віднові властивості прийняті для порівняння за своєрідний нуль.

Маючи властивості відновників, метали реагують з різними окисниками, насамперед з неметалами. З киснем метали реагують за нормальних умов або при нагріванні з утворенням оксидів, наприклад:

2Mg⁰ + O⁰₂ = 2Mg⁺²O^-2

У цій реакції атоми Магнію окиснюються, атоми Оксигену відновлюються. Благородні метали, що знаходяться в кінці ряду, з киснем не реагують. Активно відбуваються реакції з галогенами, наприклад, згоряння міді у хлорі:

Cu⁰ + Cl⁰₂ = Cu⁺²Cl^-₂

Реакції з сіркою, найчастіше відбуваються при нагріванні, наприклад:

Fe⁰ + S⁰ = Fe⁺²S^-2

Активні метали, що знаходяться в ряду активності металів до Mg, реагують з водою з утворенням лугів та водню:

2Na⁰ + 2H⁺₂O → 2Na⁺OH + H⁰₂

Метали середньої активності від Al до H₂ реагують із водою в більш жорстких умовах і утворюють при цьому оксиди й водень:

Pb⁰ + H⁺₂O Pb⁺²O + H⁰₂.

Метали, які містяться після Н₂ у витискувальному ряді металів з водою не реагують і водень не витісняють. У реакціях з водою атоми металічних елементів віддають електрони і є відновниками. Окисниками є атоми Гідрогену з молекул води.

Здатність металу реагувати із кислотами та солями в розчині залежить також від його положення у витискувальному ряді металів. Метали, що стоять у витискувальному ряді металів лівіше водню, зазвичай витісняють (відновлюють) водень із розведених кислот, а метали, що стоять правіше водню, його не витісняють. Так, цинк і магній реагують з розчинами кислот, виділяючи водень і утворюючи солі; а мідь не реагує.

Mg⁰ + 2H⁺Cl → Mg⁺²Cl₂ + H⁰₂

Zn⁰ + H⁺₂SO₄ → Zn⁺²SO₄ + H⁰₂.

Атоми металів у цих реакціях є відновниками, а йони Гідрогену — окисниками.

Метали реагують із солями у водних розчинах. Активніші метали витискують менш активні метали зі складу солей. Визначити це можна по ряду активності металів. Продуктами реакції є нова сіль і новий метал. Так, якщо залізну пластинку занурити в розчин купрум(ІІ) сульфату, через якийсь час на ній виділиться мідь у вигляді червоного нальоту:

Fe⁰ + Cu⁺²SO₄ → Fe⁺²SO₄ + Cu⁰.

Але якщо в розчин купрум(ІІ) сульфату занурити срібну пластину, то ніякої реакції не відбудеться:

Ag + CuSO₄ ≠ .

Для проведення таких реакції не можна брати надто активні метали (від літію до натрію), які здатні реагувати з водою.

Отже, метали здатні реагувати з неметалами, водою, кислотами і солями. У всіх цих випадках метали окиснюються і є відновниками. Для прогнозування перебігу хімічних реакцій за участю металів слід використовувати витискувальний ряд металів.