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时间:2018-07-22
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1、第六章元素化学与无机材料6.1 金属单质的物理性质1、1、 熔点规律(1)(1) d区金属单质大都熔点较高,尤其IVB—VIIB(除Mn外)是高熔点金属,熔点最高的是w。(2)(2) IIB和S区、P区金属单质为低熔点金属,最高熔点是汞(-38.842℃),Cs(28.40℃),Ga(29.78℃)2、2、 强度规律d区金属单质大都硬度较大,尤其VIB,其两侧硬度趋于减弱,铬是硬度最大的。3、3、 熔点、硬度变化规律的解释---与金属键强弱有关影响金属键强弱的因素:(1)金属原子半径减小,核对外层电子作用增强,金属键增强。(2)参加成键价电子越多,金属键越强。
2、4、4、 导电性及解释金属都能导电,是电的良导体,处于p区对角线附近的金属,如锗,导电能力介于导体与绝缘体之间,是半导体规律:1)导电性最佳的金属为:Ag,最常用的导电金属为:Cu,Al2)杂质增加,温度升高,金属导电率减小。金属晶体中自由电子运动。6.2金属单质的化学性质1、1、还原性元素周期变化规律表:原因:对副族元素,同族元素从上到下原子半径增加不大,而核电荷增加较多,对外层电子吸引力增加。1)1) 金属与氧作用规律:Is区金属十分活泼IIp区,d区(IIIB除外),ds区金属活泼性较弱。碱金属4Na+O2(不充足)2Na2O碱土金属2Mg+O2MgO(Na2O,MgO
3、为正常氧化物)2Na2O+O22Na2O2(条件:573—673k)2BaO+O22Ba2O2(条件:773—793K)(Na2O2Ba2O2为过氧化物)K+O2(过量)KO2-1Ba+O2(过量)BaO4(KO2-1BaO4为过超化物)2)2) 金属的溶解----氧化剂将金属氧化成离子①H2O作为氧化剂规律:常温纯水中C(H+)=10-7mol/dm3,则Ф(H+/H2)=-0.41V所以Фθ(-0.41V的金属可与水反应,如S区金属。注:形成氧化物保护膜的除外,如Be,Mg)2Na+2H2O=2NaOH+H2↑②以氧化性酸(如盐酸,稀硫酸)作为氧化剂6规律:一般Фθ为
4、负值的金属都可以与非氧化性酸反应放出氢气,如p区,4周期d区金属。(注:形成氧化保护膜的除外)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑③用氧化性酸(浓HNO3)溶解规律:Фθ为正值的金属一般不易被酸中的H+氧化,只能被氧化性酸氧化,如5、6周期d区金属(注:形成氧化保护膜的除外,Al,Fe)Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2OФθ(Cu2+/Cu)=0.3419伏Фθ(NO32+/NO)=0.957伏④用王水溶解王水组成:硝酸和盐酸混合物(摩尔比1:3)Au+HNO3+4HCL=H[AuCL4]+NO+2H2OФθ(Au3+/Au)=1.50伏Фθ(Au3+
5、/Au)=Фθ+(0.05917/3)lgc(Au3+)⑤用碱溶液---适用于两性金属2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H23)温度对金属还原活泼性的影响(以金属和氧化反应为例)从动力学看:T↑,V↓从化学热力学看:依据△Gθ(T)=△Hθ(298.15K)-T△Sθ表6.1一些单质与氧气反应的△Gθ(T)值与温度的近似关系(298.15K)由表6.1金属单质和氧气反应△Sθ为负值,通常高温条件下,反应△Gθ为负值,由于不同的金属得到的△Gθ值不同,因此高温对金属的活泼顺序与常温不同。4)金属钝化金属钝化:金属在空气中氧化生成的氧化膜具有显著的保护作用,称为金属的钝
6、化。6金属钝化的条件:(1)氧化膜在金属表面必须是连续的(2)氧化膜结构致密,且稳定性高6.3金属和金属材料1.合金的基本结构类型合金的结构比纯金属的要复杂得多。根据合金中组成元素之间相互作用的情况不同,一般可将合金分为三种结构类型:相互溶解的形成金属固溶体;相互起化学作用的形成金属化合物;并不起化学作用的形成机械混合物。前两类都是均匀合金;而后一类合金不完全均匀,其机械性能如硬度等性质一般是各组分的平均性质,但其熔点降低。焊锡是机械混合物的一个例子,它是由锡和铅形成的合金。下面简单介绍前三类合金。(1)金属固溶体金属固溶体:一种溶质元素(金属或非金属)原子溶解到另一种溶剂金属元
7、素(较大量的)的晶体中形成一种均匀的固态溶液,这类合金称为金属固溶体。金属固溶体在液态时为均匀的液相,转变为固态后,仍保持组织结构的均匀性,且能保持溶剂元素的原来晶格类型。在置换固溶体中,溶质原子部分占据了溶剂原子格点的位置,如图6.6(b)所示。当溶质元素与溶剂元素在原子半径、电负性以及晶格类型等因素都相近时,形成置换固溶体。例如钒、铬、锰、镍和钴等元素与铁都能形成置换固溶体。在间隙固溶体中,溶质原子占据了溶剂原子格点的间隙之中,如图6.6(c)所示。氢、硼、碳和氮等一些原子半
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