Будова атомів металів визначає не тільки характерні фізичні властивості простих речовин — металів, а й спільні їх хімічні властивості.
Хімічні властивості металів
Прі великому різноманітті всі хімічні реакції металів належать до окисно-відновних і можуть бути тільки двох типів: З’єднання і заміщення. Метали здатні при хімічних реакціях віддавати електрони, тобто бути відновниками, проявляти в з’єднаннях, що утворилися, тільки позитивну ступінь окислення.
У загальному вигляді це можна виразити схемою:
Ме0 — ne → Me + n,
Де Ме — метал — проста речовина, а Ме0 + n — метал хімічний елемент в поєднанні.
Метали здатні віддавати свої валентні електрони атомам неметалів, іонам водню, іонам інших металів, а тому будуть реагувати з неметалами — простими речовинами, водою, кислотами, солями. Однак відновна здатність металів різна. Склад продуктів реакції металів з різними речовинами залежить і від окислювальної здатності речовин і умов, при яких протікає реакція.
При високих температурах більшість металів згорає в кисні:
2Mg + O2 = 2MgO
Не окислюються в цих умовах тільки золото, срібло, платина і деякі інші метали.
З галогенами багато металів реагують без нагрівання. Наприклад, порошок алюмінію при змішуванні з бромом загоряється:
2Al + 3Br2 = 2AlBr3
При взаємодії металів з водою в деяких випадках утворюються гідроксиди. Дуже активно при звичайних умовах взаємодіють з водою лужні метали, а також кальцій, стронцій, барій. Схема цієї реакції в загальному вигляді виглядає так:
Ме + HOH → Me (OH) n + H2 ↑
Інші метали реагують з водою при нагріванні: магній при її кипінні, залізо в парах води при червоному кипінні. У цих випадках виходять оксиди металів.
Якщо метал реагує з кислотою, то він входить до складу солі, яка утворюється. Коли метал взаємодіє з розчинами кислоти, він може окислюватися іонами водню, наявними в цьому розчині. Скорочене іонне рівняння в загальному вигляді можна записати так:
Me + nH + → Men + + H2 ↑
Більш сильними окисними властивостями, ніж іони водню, володіють аніони таких кисневмісних кислот, як наприклад, концентрована сірчана і азотна. Тому з цими кислотами реагують ті метали, які не здатні окислюватися іонами водню, наприклад, мідь і срібло.
При взаємодії металів з солями відбувається реакція заміщення: електрони від атомів заміщаючого — активнішого металу переходять до іонів замещаїмого — менш активного металу. Тобто відбувається заміщення металу металом в солях. Дані реакції не оборотні: якщо метал А витісняє метал В з розчину солей, то метал В не буде витісняти метал А з розчину солей.
Метал порядку убування хімічної активності, що проявляється в реакціях витіснення металів один одного з водних розчинів їх солей, метали розташовуються в електрохімічному ряду напруг (активності) металів:
Li → Rb → K → Ba → Sr → Ca → Na → Mg → Al → Mn → Zn → Cr → → Fe → Cd → Co → Ni → Sn → Pb → H → Sb → Bi → Cu → Hg → Ag → Pd → Pt → Au
Метали, розташовані в цьому ряду лівіше, більш активні і здатні витісняти наступні за ними метали з розчинів солей.
У електрохімічний ряд напруг металів включений водень, як єдиний неметал, що розділяє з металами загальну властивість — утворювати позитивно заряджені іони. Тому водень заміщає деякі метали в їх солях і сам може заміщатися багатьма металами в кислотах, наприклад:
Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2 ↑ + Q
Метали, що стоять в електрохімічному ряді напруг до водню, витісняють його з розчинів багатьох кислот (соляної, сірчаної та ін.), А всі наступні за ним, наприклад, мідь витісняють.