Ортоборатна (борна) кислота

Метали у вигляді простих речовин характеризуються рядом властивостей, які відрізняються від властивостей ковалентних та іонних сполук. Усі метали (крім ртуті) є кристалічними речовинами. Вони мають високу електропровідність та теплопровідність, здатні деформуватися без руйнування.

Характерні властивості металів пов’язані з їх внутрішньою будовою. На зовнішньому рівні в атомах металів мало електронів (1, 2, 3) і багато вільних орбіталей:

Fe 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²4p⁰4d⁰

Валентні електрони пересуваються по всім вільним орбіталям, тобто приймають участь в утворенні зв’язку з усіма атомами кристала металу. Утворений таким чином хімічний зв’язок називається металічним зв’язком.Сукупність вільних електронів називають електронним газом. Спрощено метали прийнято розглядати, як структуру з катіонів, зв’язаних електронним газом.

Місце металів у періодичній системі Д.І.Менделєєва

Головні підгрупи

ІA група: лужні металиLi, Na, K, Rb, Cs, Fr – на зовнішньому рівні 1ē

ІІA група: Be, Mg та лужноземельні металиCa, Sr, Ba, Ra – на зовнішньому рівні 2ē

ІІІA група:Al, Ga, In, Tl(крім В) – на зовнішньому рівні 3ē

ІVA група:Ge, Sn, Pb (крім С, Si) – на зовнішньому рівні 4ē, але великий радіус атома

VA група:Sb, Bi(крім N, P, As) – на зовнішньому рівні 5ē, але великий радіус атома

VIA група:Po(крім O, S, Se, Te) – на зовнішньому рівні 6ē, але великий радіус атома

Побічні підгрупи (на зовнішньому рівні 2ē або 1ē) – всі метали.

Лантаноїди та актиноїди (на зовнішньому рівні 2ē) – всі метали.

Класифікація металів

· Чорні метали мають темно-сірий колір, високу температуру плавлення, високу твердість (крім лужних та лужноземельних):

1. Залізні метали – залізо, кобальт, нікель і близький до них марганець. Co, Ni, Mn використовують як додатки до сплавів Fe.

2. Тугоплавкі метали – молібден, вольфрам.

3. Уранові метали – актиноїди.

4. Рідкоземельні метали – лантаноїди.

5. Лужні та лужноземельні метали.

· Кольорові металимають характерне забарвлення: червоне, жовте, біле; значну пластичність, малу твердість, низьку температуру плавлення:

1. Легкі метали –берилій, магній, алюміній.

2. Благородні метали – срібло, золото, платинові метали (рутеній, родій, паладій, осмій, іридій, платина) та напівблагородна мідь.

3. Легкоплавкі метали – цинк, кадмій, ртуть, олово, свинець, сурма, вісмут.

Фізичні властивості металів

Активність металів (електрохімічний рід напруг)

Кількісною характеристикою активності металів є їх стандартні електродні потенціали, що визначаються як ЕРС (електрорушійна сила) гальванічного елемента, один з електродів якого – це досліджуваний метал, а другий – стандартний водневий електрод, потенціал якого прийнятий за нуль.

Електрод– металічна платівка, занурена у розчин солі цього ж метала.

Механізм виникнення електродного потенціалу:

1.Так як Zn активний, катіони Zn ²⁺ з поверхні платівки

- - - - - Zn - - - -переходять у розчин.

+ – – + 2.Поверхня Zn заряджається – , а розчин +

+ – – + 3.На межі метал-розчин утворюється подвійний

+ – – +електричний шар.

+ – – +

розчин ZnSO₄

1.Так як Cu неактивний , то катіони Cu²⁺ з розчину

- - - - - Cu - - - -переходять на поверхню платівки.

– + + – 2.Поверхня Cu заряджається + , а розчин – .

– + + – 3.На межі метал-розчин утворюється подвійний

– + + –електричний шар.

– + + –

розчин CuSO₄

Абсолютне значення потенціалу окремого електрода визначити неможливо. Тому його вимірюють по відношенню до потенціалу водневого електроду.

H₂

↓ Електрод занурений у розчин Н₂SO₄ (C _Н ⁺ = 1 моль/л).

2H⁺ + 2e^– = H₂

2H⁺ + SO₄^2–

Гальванічний елемент – це пристрій, що складається з двох електродів.

2 – відновлення одним з відомих способів

Лужні метали

Li, Na, K, Rb, Cs, Fr – ns¹ Ступінь окиснення +1.

Фізичні властивості:

Дуже м’які, можна різати ножем. На повітрі легко окиснюються, тому їх зберігають під шаром гасу.

Na⁺ забарвлює полум’я в жовтий колір.

К⁺ забарвлює полум’я у фіолетовий колір.

Хімічні властивості

4Na + O₂ = 2Na₂O

2Na + H₂ = 2NaH

2Na + Cl₂ = 2NaCl

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂

В розчинах кислот та солей лужні метали в першу чергу дуже бурхливо реагують з водою.

Оксиди лужних металів

За характером основні.

Na₂O + H₂O = 2NaOH

Na₂O + 2HCl = 2NaCl + H₂O

Na₂O + CO₂ = Na₂CO₃

Гідроксиди лужних металів – луги

NaOH + HCl = NaCl + H₂O

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O

2NaOH + CuSO₄ = Na₂SO₄ + Cu(OH)₂↓

Біологічна роль Na⁺ та К⁺:

· Na⁺ – основний міжклітинний катіон;

К⁺ – основний внутрішньоклітинний катіон;

· підтримують водно–електролітний баланс крові та клітин;

· беруть участь у створенні осмотичного тиску клітин;

· беруть участь у проведенні нервового імпульсу;

· Na⁺ бере участь у затримці води в організмі (1г Na⁺ затримує 25г води);

· К⁺ необхідний для нормальної діяльності серцевого м’язу.

Медичне застосування сполук Na⁺ та К⁺:

· NaCl – 0,9 % розчин (ізотонічний або фізіологічний):

Ø при значних крововтратах внутришньовенно як замісник плазми крові для підтримання осмотичного тиску та об’єму циркулюючої крові;

Ø при втратах рідини організмом внаслідок блювоти, проносу, опіків;

– 5 – 10 % розчин (гіпертонічний )– зовнішньо для промивання гнійних ран.

· NaHCO₃– питна сода:

Ø при підвищеній кислотності шлунку;

Ø для полоскання носа, рота, промивання очей.

· NaBr, KBr – заспокійливі засоби.

· NaІ, КІ – при недостачі йоду в організмі (ендемічному зобі).

· KCl – при гіпокаліємії внаслідок прийому діуретиків;

– антиаритмічний засіб.

Метали ІІа групи

Be, Mg та лужноземельні метали Ca, Sr, Ba, Ra – ns²

Ступінь окиснення +2.

Фізичні властивості: сріблясто-білі, легкі метали.

Хімічні властивості:

Be – амфотерний метал.

Mg – метал середньої активності.

2Mg + O₂ = 2MgO

Mg + Cl₂ = MgCl₂

Mg + 2H₂O = Mg(OH)₂ + H₂↑

Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂↑

Mg + CuSO₄ = MgSO₄ + Cu

Са, Ва – властивості, як у лужних металів.

Оксиди металів

BeO – амфотерний MgO, CaO, BaO – основні

Гідроксиди металів

Be(OH)₂ – амфотерний

Mg(OH)₂ – нерозчинний

Ca(OH)₂, Ba(OH)₂ – луги

Якісні реакції на Ca²⁺ , Mg ²⁺ та Ва²⁺:

Сa²⁺ забарвлює полум’я у цегляно-червоний колір.

Ва²⁺ забарвлює полум’я у жовто-зелений колір.

Mg²⁺ + NH₄⁺ + PO₄^3– → MgNH₄PO₄ ↓ білий осад

Са²⁺ + С₂О₄^2– → СаС₂О₄ ↓ білий осад

Ba²⁺ + SO₄^2– → BaSO₄ ↓ білий осад

Біологічна роль Ca²⁺:

· входить до складу кісток та зубів у вигляді Ca₃(PO₄)₂;

· бере участь у згортанні крові;

· бере участь в роботі м’язів.

Біологічна роль Mg ²⁺:

· активізує діяльність серцевого м’язу;

· знижує рівень холестерину.

Медичне застосування сполук Ca²⁺ , Mg ²⁺ та Ва²⁺:

· CaCl₂ · 6Н₂О –протиалергійний та кровоспинний засіб;

· MgSO₄ · 7Н₂О (гірка сіль)–заспокійливий, протисудомний та проносний засіб.

· BaSO₄ –контрастна речовина при рентгеноскопії шлунку та кишечнику.