KIM LOẠI     Hình 1: Kim loại được sử dụng rộng rãi trong đời sống 1. Vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn Kim loại Nhóm (hoặc Họ) IA, IIA (trừ nguyên tố H) IIIA (trừ nguyên tố Bo) Một phần của nhóm IVA, VA và VIA Các nhóm B (từ IB → VIIB) Họ lantan và actini Nguyên tố s p p d f   2. Tính chất vật lý chung của kim loại 2.1. Trạng thái tự nhiên - Trừ thuỷ ngân, ở điều kiện thường tất cả các kim loại đều là chất rắn. - Ở dạng khối kim loại có ánh kim. - Khối lượng riêng của kim loại: + Khối lượng riêng < 5g/cm3 là kim loại nhẹ, ví dụ : Li, Na, K, Ca, Mg,... + Khối lượng riêng > 5g/cm3 là kim loại nặng, ví dụ : Zn, Ag, Au,... 2.2. Tính chất chung Tính chất Tính dẻo Tính dẫn điện, dẫn nhiệt Ánh kim Nguyên nhân Kim loại có tính dẻo do các lớp mạng tinh thể trượt lên nhau, nhưng không tách rời nhau, mà vẫn liên kết với nhau nhờ lực hút tĩnh điện của electron tự do với cation kim loại trong mạng tinh thể. Kim loại có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt do các electron tự do trong kim loại gây ra. Số lượng electron tự do càng nhiều thì kim loại dẫn điện, dẫn nhiệt càng tốt. Vẻ sáng của kim loại, gọi là ánh kim, sở dĩ kim loại có ánh kim là do các electron tự do trong kim loại phản xạ tốt những tia sáng có bước sóng mà mắt ta không nhin thấy được. 2.3. Tính chất riêng Kim loại đen, kim loại màu Tỉ khối Nhiệt độ nóng chảy Tính cứng Các kim loại được chia thành kim loại đen (sắt, mangan, crom) và kim loại màu (gồm các kim loại còn lại Những kim loại khác nhau có tỉ khối khác nhau rõ rệt. Quy ước kim loại có tỉ khối < 5 là làm loại nhẹ (Na, Li, K, Mg...);kim loại có tỉ khối > 5 là kim loại nặng (Fe, Zn, Pb, Cu, Hg, Hg...) Những kim loại khác nhau có nhiệt độ nóng chảy khác nhau Hg nóng chảy ở -39° c, nhưng có kim loại nóng chảy ở nhiệt độ cao như w (vontam) ở 3410°c Tính cứng của kim loại cũng rất khác nhau, có kim loại mềm như sáp, dùng dao cắt dễ dàng như Na, K... Ngược lại có kim loại rất cứng, không thể cắt được như W, G... Một số tính chất riêng của kim loại phụ thuộc vào độ bền của liên kết kim loại, nguyên tử khối, kiểu mạng tinh thể... của kim loại.   3. 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 3.1. 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 3.2. 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  MxOy + 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 + H2 ↑                  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