1. Chương 5: Đại cương về kim loại
  2. Hóa học lớp 12
  3. Lớp 12

Bài 22: Luyện tập: Tính chất của kim loại

Cấu tạo của kim loại

Cấu tạo nguyên tử

Nguyên tử của hầu hết các nguyên tố kim loại đều có ít electron ở lớp ngoài cùng (1, 2 hoặc 3e).

Na  : \dpi{100} 1s^{2} 2s^{2} 2p^{6} 3s^{1}

Mg : \dpi{100} 1s^{2} 2s^{2} 2p^{6} 3s^{2}

Al   : \dpi{100} 1s^{2} 2s^{2} 2p^{6} 3s^{2} 3p^{1}

Trong cùng chu kì, nguyên tử của nguyên tố kim loại có bán kính nguyên tử lớn hơnđiện tích hạt nhân nhỏ hơn so với nguyên tử của nguyên tố phi kim.

Cấu tạo tinh thể 

Kim loại ở trạng thái rắn có cấu tạo theo mạng tinh thể tức là nguyên tử hay ion kim loại

  • Sắp xếp có quy luật trong không gian
  • Trật tự tuần hoàn theo một vị trí hình học nhất định
  • Nằm ở những nút của mạng tinh thể

Hầu hết các kim loại ở điều kiện thường đều tồn tại dưới dạng tinh thể (trừ Hg)

Kiểu cấu trúc mạng tinh thể phổ biến của một số kim loại trong bảng tuần hoàn

Liên kết kim loại

Liên kết kim loại là liên kết được hình thành giữa các nguyên tử và ion kim loại trong mạng tinh thể do sự tham gia của các electron tự do.

Liên kết kim loại đặc trưng cho nhiều đặc trưng vật lý của kim loại

(VD: tính dễ dát mỏng, dễ kéo dài, tính dẫn điện và dẫn nhiệt cũng như ánh kim)

Tính chất của kim loại

Tính chất vật lý chung

Tính chất vật lí chung của kim loại gây nên bởi sự có mặt của các electron tự do trong mạng tinh thể kim loại

Tính dẻo
  • Khác với phi kim, kim loại có tính dẻo : dễ rèn, dễ dát mỏng và dễ kéo sợi. 
  • Kim loại có tính dẻo là vì các ion dương trong mạng tinh thể kim loại có thể trượt lên nhau mà không tách ra khỏi nhau nhờ những e tự do chuyển động dính kết chúng với nhau.
  • Những kim loại có tính dẻo cao nhất theo thứ tự giảm dần : Au, Ag, Al, Cu, Sn
Tính dẫn điện
  • Kim loại dẫn được điện nhờ dòng electron chuyển động có hướng trong kim loại.
  • Nhiệt độ của kim loại càng cao thì tính dẫn điện của kim loại càng giảm

( Do ở nhiệt độ cao, các ion dương dao động mạnh cản trở dòng electron chuyển động ).

  • Kim loại dẫn điện tốt nhất là Ag, sau là Cu, Au, Al, Fe,…
Tính dẫn nhiệt
  • Tính dẫn nhiệt của các kim loại cũng được giải thích bằng sự có mặt các electron tự do trong mạng tinh thể.
  • Các electron trong vùng nhiệt độ cao có động năng lớn, chuyển động hỗn loạn sang vùng có nhiệt độ thấp hơn, truyền năng lượng cho các ion dương ở vùng này nên nhiệt lan truyền được từ vùng này đến vùng khác trong khối kim loại.
  • Thường các kim loại dẫn điện tốt cũng dẫn nhiệt tốt như: Ag, Cu, Al, Fe,..
Ánh kim
  • Hầu hết kim loại đều có ánh kim
  • Các electron tự do trong tinh thể kim loại phản xạ hầu hết những tia sáng nhìn thấy được, do đó kim loại có vẻ sáng lấp lánh gọi là ánh kim.

Tính chất hóa học chung

Kim loại có khả năng nhường electron để tạo thành ion dương.

Vì vậy, tính chất hoá học chung của kim loại là tính khử.

\dpi{100} M \rightarrow M^{n+} + ne

Tác dụng với phi kim, tạo muối hoặc oxit

Nhiều kim loại có thể khử phi kim đến số oxi hoá âm, đồng thời nguyên tử kim loại bị oxi hoá đến số oxi hoá dương

 

\dpi{100} 2Na + Cl_{2} \rightarrow 2NaCl

 

\dpi{100} 3Fe + 2O_{2} \overset{t^{o}}{\rightarrow} Fe_{3}O_{4}

Tác dụng với axit
Với dung dịch HCl, H2SO4 loãng

Nhiều kim loại có thể khử được ion H+ trong các dung dịch axit trên thành hiđro

 

\dpi{100} 2M + 2nHCl \rightarrow 2MCl_{n} + nH_{2}

 

\dpi{100} 2M + nH_{2}SO_{4} \rightarrow M_{2}(SO_{4})_{n} + nH_{2}

 

Với dung dịch HNO3, H2SO4 đặc

Hầu hết kim loại (trừ Pt, Au) đều phản ứng với hai axit này và tạo muối mà kim loại có số oxi hóa cao nhất và các sản phẩm khử khác nhau ( tùy thuộc vào nồng độ, nhiệt độ của axit )

Chú ý : HNO3, H2SO4 đặc, nguội làm thụ động hoá Al, Fe, Cr,..

 

\dpi{100} M + HNO_{3} \rightarrow M(NO_{3})_{n} + H_{2}O + \left\{\begin{matrix} NH_{4}NO_{3}\\ N_{2}\\ NO\\ N_{2}O\\ NO_{2} \end{matrix}\right.

 

\dpi{100} M + H_{2}SO_{4} \rightarrow M_{2}(SO_{4})_{n} + H_{2}O + \left\{\begin{matrix} H_{2}S\\ S\\ SO_{2} \end{matrix}\right.

Tác dụng với dung dịch muối

Kim loại mạnh hơn có thể khử được ion của kim loại yếu hơn trong dung dịch muối thành kim loại tự do

\dpi{100} Zn + CuSO_{4} \rightarrow ZnSO_{4} + Cu

Tác dụng với nước

Các kim loại ở nhóm IA và IIA của bảng tuần hoàn (trừ Be, Mg) do có tính khử mạnh nên có thể khử được nước ở nhiệt độ thường thành hiđro.

Các kim loại còn lại có tính khử yếu hơn nên chỉ khử được nước ở nhiệt độ cao ( Fe, Zn,…) hoặc không khử được nước ( Ag, Au,…).

\dpi{100} 2Na + 2H_{2}O \rightarrow 2NaOH + H_{2}

Dãy điện hóa của kim loại

Dãy điện hóa chuẩn là dãy những cặp oxi hóa – khử của kim loại sắp xếp theo chiều thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hóa – khử tăng dần

Dựa vào thế điện cực chuẩn, người ta xếp được dãy điện hóa

Kết quả hình ảnh cho Dựa vào thế điện cực chuẩn, người ta xếp được một dãy điện hóa như sau

Dãy điện hóa của kim loại cho phép dự đoán chiều của phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa – khử theo quy tắc alpha

Kết quả hình ảnh cho dãy điện hóa đầy đủ

 

Người đóng góp
Comments to: Bài 22: Luyện tập: Tính chất của kim loại