Vì sao kim loại có tính khử
Ở điều kiện thường, các kim loại đều ở trạng thái rắn [trừ Hg], có tính dẻo,dẫn điện, dẫn nhiệt và có ánh kim.
Bạn đang xem: Vì sao kim loại có tính khử
2. Giải thích
- 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 cóthể trượt lên nhau dễ dàng mà không tách ra khỏi nhau nhờ những electron tự dochuyển động dính kết chúng với nhau.
- Tính dẫn điện
Khi đặt một hiệu điện thế vào hai đầu dây kim loại, những electron chuyển độngtự do trong kim loại sẽ chuyển động thành dòng có hướng từ cực âm đến cựcdương, tạo thành dòng điện.
Kim loại dẫn điện tốt nhất là Ag, sau đó đến Cu, Au, Al, Fe,...
Ở nhiệt độ càng cao thì tính dẫn điện của kim loại càng giảm do ở nhiệt độcao, các ion dương dao động mạnh cản trở dòng electron chuyển động.
- Tính dẫn nhiệt
Các electron trong vùng nhiệt độ cao có động năng lớn, chuyển động hỗn loạnvà nhanh chóng sang vùng có nhiệt độ thấp hơn, truyền năng lượng cho các iondương ở vùng này nên nhiệt lan truyền được từ vùng này đến vùng khác trong khốikim loại.
Thường các kim loại dẫn điện tốt cũng dẫn nhiệt tốt.
- Ánh kim
Các electron tự do trong tinh thể kim loại phản xạ hầu hết những tia sángnhìn thấy được, do đó kim loại có vẻ sáng lấp lánh gọi là ánh kim.
Tóm lại: Tính chất vật lí chung của kim loại gây nên bởi sự có mặt của cácelectron tự do trong mạng tinh thể kim loại.
Không chỉ các electron tự do trong tinh thể kim loại, mà đặc điểm cấu trúcmạng tinh thể kim loại, bán kính nguyên tử,... cũng ảnh hưởng đến tính chất vậtlí của kim loại.
Xem thêm: R&Amp;D Manager Là Gì - R [Programming Language]
Ngoài những tính chất vật lí chung của kim loại như đã nói ở trên, kim loạicòn có một số tính chất vật lí không giống nhau. Những kim loại khác nhau có khốilượng riêng, nhiệt độ nóng chảy và tính cứng khác nhau.
II. Tính chất hóa học
Tính chất hóa học chung của kim loại là tính khử.
$M \to {M^{n + }} + ne$
1. Tác dụng với phi kim
Nhiều kim loại có thể khử được phi kim đến số oxi hoá âm, đồng thời nguyêntử kim loại bị oxi hoá đến số oxi hoá dương.
- Tác dụng với clo
Hầu hết các kim loại đều có thể khử trực tiếp clo tạo ra muối clorua.
- Tác dụng với oxi
Hầu hết các kim loại có thể khử oxi từ số oxi hóa 0 $[\mathop{{O_2}}\limits^0 ]$ xuống số oxi hóa -2 $[\mathop O\limits^{ - 2} ]$ .
- Tác dụng với lưu huỳnh
Nhiều kim loại có thể khử lưu huỳnh từ số oxi hóa 0 $[\mathop S\limits^{ 0}]$ xuống số oxi hóa -2 $[\mathop S\limits^{ - 2} ]$. Phản ứng cần đun nóng[trừ Hg].
2. Tác dụng với dung dịch axit
- Với dung dịch HCl, H2SO4 loãng
Nhiều kim loại có thể khử được ion H+trong dung dịch HCl, H2SO4loãngthành hiđro.
- Với dung dịch HN03,H2S04 đặc
Hầu hết kim loại [trừ Pt, Au] khử được $\mathop N\limits^{ + 5} $ [trongHNO3] và $\mathop S\limits^{ + 6} $ [trong H2S04]xuống số oxi hóa thấp hơn.
3. Tác dụng với nuớc
Các kim loại ở nhóm IA và IIA của bảng tuần hoàn [trừ Be, Mg] có tính khử mạnh,có thể khử được H2O ở nhiệt độ thường thành hiđro. Các kim loại cònlại có tính khử yếu hơn nên chỉ khử được H2O ở nhiệt độ cao như Fe,Zn,... hoặc không khử được H2O như Ag, Au,...
4. Tác dụng với dung dịch muối
Kim loại mạnh hơn có thể khử được ion của kim loại yếu hơn trong dung dịchmuối thành kim loại tự do.
III. Dãy điện hóa của kim loại
1. Cặp oxi hóa - khử của kim loại
Nguyên tử kim loại dễ nhường electron để trở thành ion kim loại, ngược lạiion kim loại có thể nhận electron để trở thành nguyên tử kim loại.
Dạng oxi hóa và dạng khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxihóa - khử của kim loại.
2. So sánh tính chất của các cặp oxi hóa -khử
Thí dụ: So sánh tính chất của hai cặp oxi hóa - khử Cu2+/Cu vàAg+/Ag.
Thực nghiệm cho thấy Cu tác dụng được với dung dịch muối AgNO3theo phương trình ion rút gọn: $Cu + 2A{g^ + } \to C{u^{2 + }} + 2Ag$
Trong khi đó, ion Cu2+ không oxi hóa được Ag. Như vậy, ion Cu2+có tính oxi hóa yếu hơn ion Ag+ và kim loại Cu có tính khử mạnh hơnkim loại Ag.
3. Dãy điện hóa của kim loại
Người ta đã so sánh tính chất của nhiều cặp oxi hóa - khử và sắp xếp thànhdãy điện hóa của kim loại:
4. Ý nghĩa của dãy điện hóa của kim loại
Dãy điện hóa của kim loại cho phép dự đoán chiều củaphản ứng giữa 2 cặp oxi hóa - khử theo quy tắc α: Phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa- khử sẽ xảy ra theo chiều chất oxi hóa mạnh hơn sẽ oxi hóa chất khử mạnh hơn,sinh ra chất oxi hóa yếu hơn và chất khử yếu hơn.Định nghĩa năng lượng ion hóa
Năng lượng ion hóacủa một nguyên tửhay một phân tử là năng lượng cần thiết để tách một điện tử từ nguyên tử hay phân tử đó ở trạng thái cơ bản.
Năng lượng ion hóa thứ nhất và thứ hai
Năng lượng ion hóa thứ nhất được biết đến là năng lượng tối thiểu cần để tách 1 điện tử ra khỏi nguyên tử ở trạng thái cơ bản.
Ký hiệu năng lượng ion hóa thứ nhất:I1
Năng lượng ion hóa thứ n
Một cách tổng quát hơn, năng lượng ion hóa thứ n được biết đến là năng lượng cần thiết để tách điện tử thứ n sau khi đã tách [n -1] điện tử đầu tiên.
Ký hiệu:In
Đơn vị:KJ/mol
Trong trường hợp nguyên tử có nhiều hơn một electron ở phân lớp ngoài cùng, chúng ta thấy rằng giá trị năng lượng cần thiết để bứt electron đầu tiên ra khỏi nguyên tử được thực hiện thông qua một phản ứng hóa học thu nhiệt.Nguyên tử có nhiều hơn một điện tử được gọi là nguyên tử đa điện tử.. Phản ứng hóa học thu nhiệt vì nó ngừng cung cấp năng lượng cho nguyên tử để thu được một điện tử thêm vào cation của nguyên tố này. Giá trị này được gọi là năng lượng ion hóa đầu tiên. Tất cả các nguyên tố có trong cùng chu kỳ đều tăng tỉ lệ thuận khi số nguyên tử của chúng tăng lên.
Điều này có nghĩa là chúng giảm dần từ phải sang trái trong một chu kỳ và từ trên xuống dưới trong cùng một nhóm tồn tại trong bảng tuần hoàn. Nếu chúng ta theo định nghĩa này, các khí quý có cường độ lớn trong năng lượng ion hóa của chúng. Mặt khác,nhóm kim loại kiềm và kiềm thổ và có giá trị năng lượng thấp hơn.
Theo cách mà chúng ta đã mô tả về năng lượng thứ nhất, bằng cách loại bỏ một điện tử thứ hai khỏi cùng một nguyên tử, năng lượng ion hóa thứ hai sẽ thu được. Để tính toán năng lượng này, sơ đồ tương tự được duy trì và các electron sau đây bị loại bỏ. Từ thông tin này thu được rằng sự tách ra của điện tử khỏi một nguyên tử ở trạng thái cơ bản của nó làm giảm hiệu ứng đẩy mà chúng ta thấy tồn tại giữa các điện tử còn lại. Tính chất này được gọi là điện tích hạt nhân và không đổi. Cần phải có một lượng năng lượng lớn hơn để phá vỡ một electron khác của ion mang điện tích dương.