金属元素与金属材料.ppt

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1、金属元素与金属材料金属元素在已知的112种元素中，有90种金属元素。工程技术上分：黑色金属：Fe、Mn、Cr有色金属,又分:“重、轻、贵、稀、放”金属的分类化学性质上分：活泼金属、中等活泼金属、不活泼金属。1物理性质：光泽、密度、熔点、导电、导热、延、2化学性质：“金属性”是指：M-ze-→MZ+金属的性质……展性、磁性、热胀冷缩(但Sb、Bi相反)不同的金属，在与氧、水、酸、碱的反应，金属间反应中表现出不同的性质。⑴与氧（空气）的作用mM+O2→MmOn①一般情况：s区—极易反应；p区—反应程度较差；d区—4周期，高温下可反应；5、6周期，稳定。②钝化:易被钝化的金属有：Cr、F

2、e、Ni、Zn、Al、Si、Sn等。金属钝化除与本身的活泼性有关，还与其如Al、Cr、Ni等金属是较易与氧作用这是由于它们在空气中形成的氧化膜具氧化物膜的性质有关。的。但是，甚至在一定的较高温度范围内都是相当稳定的。有明显的保护作用，能阻止金属进一步被氧化，这种作用叫钝化。水中b(H+)=10-7mol·kg-1，按能斯特方程式:E(H+/H2)=-0.413V高温下，Fe前金属皆可反应。⑵金属与H2O的反应M+nH2O→M(OH)n+H2若E(Mn+/M)<-0.413V,金属即可与水反应;若反应产物M(OH)n难溶，可起保护作用。对于金属M：3Cu+8HNO3→3Cu(NO3)

3、2+2NO+4H2O⑶金属与酸的反应①非氧化性酸：M+nH+→Mn++H2②氧化性酸：③含配位剂的酸如王水⑷金属与碱的反应（实质是与水的反应）碱中b(OH-)>10-7mol.kg-1。所以,若金属的E(Mn+/M)<-0.83V便能反应。如R(OH)n可溶，金属便可溶于碱(如Al、Zn);如R(OH)n不溶，金属便不溶于碱(如Ag)。⑸金属间置换反应①水溶液中的置换反应，可用活动序：实质就是金属元素的氧化还原性质。KCaNaMgAlZnFeNiSnPb（H）CuHgAgAu金属活泼性顺序这是他们的重要特性。②高温下的置换反应，可用埃灵罕姆图Si+2FeO→SiO2+2Fe判断,如

4、:Zn+Cu2+→Cu2++Zn也可用电极电势E判断,如:它们仅适用于在水溶液中的情形。它是适用于高温下的氧化还原顺序，随温度的不同而不同。作法：讨论：ΔrGmӨ值越负，反即金属的氧化反应与温度的关系。埃灵罕姆(ΔrGm-T）图Ө各T对应的值，ΔrGmӨ绘图。按吉-亥方程计算出物越稳定。应自发性越强，氧化所以，处于下方的金属(更易与氧化合,与氧结合力更强)可把处于上方的金属从其氧化物中置换出来。如：2Al+Fe2O3→Al2O3+Fe2Al+Cr2O3→Al2O3+2CrSi+2FeO→SiO2+2Fe据此，冶金生产中应用Ca、Al、Mg、Si、Mn等做脱氧剂。按埃灵罕姆图，在Ca

5、MgAlTiSiMnNaCrZnFeHCoNiCu金属氧化物的稳定性反应活泼性顺序是：773K，金属与氧的按右图，碳的还原性强弱随温度的升高而——；在1000K时，C、Mg、Al的还原能力由强到弱的顺序是——；在2000K时，Mg——还原Al2O3。解：增强；Mg、Al、C；例题：不能。主族金属元素过渡金属元素包括d和ds区元素（不含La以外的镧系ScTiVCrMnFeCoNiCuZnYZrNbMoTcRuRhPdAgCdLaHfTaWReOsIrPtAuHg1结构特征：(n-1)d1-10ns1-2(Pd例外)和锕系）分成三个过渡系：如：Mn—3d54s2Mo—4d55s1Ag—

6、4d105s12物理性质：①熔、沸点高（“两头小，中间大”，与未成对d电子有关）属耐高温金属。①活泼性：一过渡系>二、三过渡系↑（ⅢB特殊：↓）；②密度大，属重金属；③导电、导热良好。3化学性质②都有可变氧化值(间隔1，3d5后降低)；③易成配合物，作中心离子有电子未满的(n-1)d轨道；④水合离子大多有色（与未对d电子有关）。Cu2+、Co3+、Ni2+及其氨合物的颜色：部分过渡元素水合离子的颜色：它们是：KMnO4、K2Cr2O7、CoCl2、FeCl3、NiNO3、CuCl2、Cr2(SO4)3它们是：ZnS、MnS、CdS、As2S3、Sb2S3、SnS2、Bi2S3再举

7、一些金属的盐溶液，如：又如：Co(H2O)6Cl2CoCl2+6H2O粉红色兰色其中Co2+有下列平衡：根据Co2+的这种特性，把它用于硅胶阴？雨？晴？小制作：“晴雨花”干燥剂：金属（特别是过渡金属）元素的水合离未成对d电子数水合离子颜色012345Ag+、Zn2+、Cd2+、Sc3+、Ti4+（无色）Cu2+（蓝色）、Ti3+（紫色）Ni2+（绿色）Cr3+（蓝紫）、Co2+（粉红）Fe2+（淡绿）*Mn2+（淡红）*、Fe3+（淡紫）**Fe2+、Mn2+常无色，