IV- Tính chất hóa học của kim loại

Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại là tính khử
                  M → Mⁿ⁺ + ne
Nguyên tử kim loại dễ bị oxi hóa thành ion dương

1. Tác dụng của kim loại với phi kim

	Oxi	Clo	Lưu huỳnh
Tác dụng của kim loại với	- Các kim loại (trừ Ag, Au, Pt) đều tác dụng với oxi cho oxit tương ứng. Ví dụ: 2Cu + O2  2CuO - Lưu ý: Dựa vào phản ứng này người ta dùng để tách riêng rẽ Ag và Cu ra khỏi hỗn hợp có Ag, Cu.	- Tất cả các kim loại đều tác dụng với clo. - Khi kim loại tác dụng với clo, kim loại bị oxi hóa mạnh và trong muối có số oxi hoá cao nhất. Ví dụ: 2Fe + 3Cl2  2FeCl3	Kim loại đun nóng với lưu huỳnh tạo thành sunfua kim loại. Vi dụ: Fe + S   FeS

2. Tác dụng của kim loại với các hợp chất

a. Tác dụng với nước

- Các kim loại K, Na, Ba, Ca tác dụng với nước giải phóng hiđro

           M + nHOH → M(OH)_n + n/2 H₂

- Các kim loại Mg, Al lúc đầu tác dụng với nước (phản ứng xảy ra chậm) tạo ra Mg(OH)₂, Al(OH)₃ bám trên bề mặt Mg, Al tạo một lớp màng ngăn không cho hai kim loại tiếp tục tác dụng với nước.

- Các kim loại Fe, Mn, Cr,... (những kim loại đứng trước H trong dãy điện hóa của kim loại) tác dụng với nước ở nhiệt độ cao.
          xM + yH₂O  M_xO_y + yH₂

Ví dụ: 3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂ ↑

- Những kim loại có tính khử yếu như Pb, Cu, Ag, Hg,... không khử được nước ở nhiệt độ cao.

b. Tác dụng với dung dịch axit

- Với HCl và H₂SO₄ loãng

+ Chỉ có kim loại hoạt động (trước H) mới tác dụng với HCl, H₂SO₄ loãng cho muối clorua, muối sunfat (trong đó kim loại đa hoá trị chỉ đạt hoá trị thấp) và H₂.

- Với H₂SO₄ đặc, HNO₃ loãng, HNO₃ đặc và đun nóng

Hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt) khử được N⁺⁵ và S⁺⁶ trong các axit này xuống số oxi hoá thấp hơn.

Cu + 4HNO₃ đặc → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ ↑ + 2H₂O

3Cu + 8HNO₃ loãng → 3Cu(NO₃)₂+ 2NO ↑ + 4H₂O

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

Fe + 6HNO₃ đặc  Fe(NO₃)₃ + 3NO₂ ↑ + 3H₂O

+ Sản phẩm của phản ứng kim loại với axit có oxi còn tuỳ thuộc vào tính khử của kim loại, nồng độ của dung dịch axit, nhiệt độ tiến hành phản ứng.

Lưu ý một số trường hợp ngoại lệ:

- Một số kim loại (Al, Cr, Fe) không tác dụng với HNO₃ đậm đặc hoặc H₂SO₄ đậm đặc ở nhiệt độ thường.

+ Đồng kim loại tan trong dung dịch HCl loãng hoặc H₂SO₄ loãng khi có oxi hoà tan

                   2Cu + O₂   2CuO

                   2CuO + 4HCl   →   2CuCl₂ + 2H₂O 
                   2Cu + O₂ + 4HCl → 2CuCl₂ + 2H₂O

+ Khi cho kim loại tác dụng với dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng khí thoát ra là khí SO₂, vì H₂S là chất khử, H₂SO₄ đặc là chất oxi hóa nên khí H₂S không tồn tại.

                 2X + 2nH₂SO₄ → X₂(SO₄)_n + nSO₂ ↑ + 2nH₂O

+ Vàng, bạch kim (Pt) tan trong nước cường thuỷ (nước cường thuỷ là hỗn hợp của 1 thể tích HNO₃ đặc và 3 thể tích HCl đặc)

c. Tác dụng với kiềm
Các kim loại mà oxit và hidroxit của chúng lưỡng tính như Be, Zn, Cr, Al có thể tác dụng với kiềm.

- Với Be, Zn

                 Be + 2H₂O → Be(OH)₂ + H_2 ↑

                

hoặc          Be + 2NaOH + 2H₂O → Na₂Be(OH)₄ + H₂

- Với Al, Cr

                2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂ ↑

hoặc          Al + NaOH + H₂O → NaAlO₂ + H₂

d. Tác dụng với dung dịch muối

- Trong dãy điện hóa, kim loại đứng trước (trừ Li, Na, K, Ca, Ba) đẩy kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối.

Ví dụ: Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

- Kim loại hoạt động hóa học mạnh như Li, K, Ba, Ca, Na tác dụng với nước ở điều kiện thường, nên không đẩy kim loại hoạt động yếu hơn ra khỏi dung dịch muối.

Ví dụ:    Na + CuSO₄

            Na + H₂O → NaOH + 1/2H₂ ;

            2NaOH + CuSO₄ → Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

B- HỢP KIM

I- Định nghĩa
Hợp kim là vật liệu kim loại có chứa một hay nhiều nguyên tố. Nguyên tố trong hợp kim có thể là kim loại hoặc phi kim. Ví dụ: Thép là hợp kim sắt và cacbon, đuyra là hợp kim nhôm và đồng, mangan, magie.

II- Tính chất của hợp kim
Tính chất của hợp kim phụ thuộc vào thành phần các đơn chất tham gia hợp kim và cấu tạo mạng tinh thể của hợp kim.

Ví dụ:

Hợp kim không bị gỉ: Al - Mg, Cu - Zu, Fe - Mn - Cr.

Hợp kim siêu cứng: W - CO, CO - Cr, W - Fe.

Hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp: Sn - Pb.

Hợp kim nhẹ, cứng và bền: Al - Si, Al - Cu - Mn - Mg.

III- Ứng dụng của hợp kim

Ngày nay con người chế tạo được nhiều loại hợp kim có những tính chất hoá học, vật lí và cơ học rất quý nên hợp kim được sử dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế quốc dân.

- Hợp kim nhẹ, bền, chịu dược nhiệt độ cao, áp suất lớn dùng trong ngành công nghiệp máy bay, ôtô, tên lửa, tàu vũ trụ.

- Hợp kim có tính bền hóa học và cơ học cao dùng trong ngành công nghiệp dầu mỏ, công nghiệp hóa chất.

- Hợp kim cứng và bền dùng trong ngành xây dựng cầu cống, nhà cửa.

- Hợp kim không gỉ, vẻ sáng đẹp không độc hại để chế tạo các đồ dùng trong gia đình, dụng cụ nhà bếp.