Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Фролов В.В. -> "Химия" -> 110

Химия - Фролов В.В.

Фролов В.В. Химия: Учеб. пособие — М.: Высш. шк., 1986. — 543 c.
Скачать (прямая ссылка): chem_up_dlya_msv.pdf
Предыдущая << 1 .. 104 105 106 107 108 109 < 110 > 111 112 113 114 115 116 .. 211 >> Следующая

Растворы газов в металлах. Металлы могут • растворять в себе газы, атомы которых имеют непарные электроны. Атомы инертных газов (Не, Ne, Ar) в металлах не .растворяются, так как их электронные конфигурации имеют устойчивую форму. Атомы газообразных веществ, имеющие непарные электроны, ' в свободном виде объединяются в молекулы (Н2, 02, Р2, и т. д.), поэтому до процесса растворения они должны перейти в атомарное состояние. Галогены и кислород, обладая высокой электроотрицательностью, образуют с металлами устойчивые соединения' с ионной или кова-лентной полярной связью, не способные растворяться в металлах.
Однако субоксиды и оксиды низшей степени окисления ^-металлов образуют растворы в металлах, особенно в жидком состоянии.
Такие металлы, как серебро, могут растворять некоторое количество газообразного кислорода и выделять его при нагревании в свободном, виде. В основном в металлах растворяются водород и азот. Если они не образуют с металлом устойчивых соединений (гидриды, нитриды), то растворимость их описывается законом Сивертса:
. . [A]=Mtl, (Ю.5)
где [А] —концентрация растворенного газа в атомарном состоя^ нии (выражается обычно в см3 н.у./100 г Ме); к — константа растворимости, зависящая от температуры; рл5— парциальное давление молекулярного газа над поверхностью металла.
279
Так как суммарная разность энтальпий растворения газов больше нуля (расход энергии на диссоциацию молекул газа), то при повышении температуры растворимость газов в металлах, которые с ними не образуют устойчивых соединений, растет. Растет она и с увеличением давления газа над поверхностью металла [уравнение (10.5)]. При изменении фазового состояния, например при плавлении, растворимость изменяется скачкообразно.
Резкое снижение растворимости газа при процессе кристаллизации вызывает появление несплошиостей в металлах при литье и сварке (поры, трещины, раковины). Подробно с этими явлениями можно ознакомиться в специальной литературе.
10.4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ЭЛЕМЕНТАРНЫМИ ОКИСЛИТЕЛЯМИ, КИСЛОТАМИ, ЩЕЛОЧАМИ И ВОДОЙ
Металлы, полученные из природных соединений различными металлургическими процессами, идущими с затратой энергии, обладают значительной свободной энергией и поэтому являются восстановителями.
Металлы могут реагировать с элементарными окислителями, которыми являются неметаллы, обладающие большими электро-отрицательностями, — кислород, сера, галогены.
Взаимодействие свободных металлов с элементарными окислителями можно было бы использовать для определения их химической активности, оценивая ее или по изменению энтальпии (ДЯ°), или, точнее, по изменению энергии Гиббса (АО0) при соответствующих условиях.
Однако на химическую активность металла оказывает влияние химическая активность самого элементарного окислителя (02, С12 и т. д.) и поэтому мы можем определить только относительную активность к данному окислителю.
Кроме того, металлы, проявляющие различные степени окисления, выделяют различное количество энергии при образовании соединений разных степеней окисления. Как правило, при образовании соединений низшей степени окисления выделяется наибольшее количество энергии (см. гл. 12) на одну валентность. Для оценки относительной химической активности, например к кислороду, мы должны учитывать не общее изменение энтальпии, а ее изменение, приходящееся на 1 единицу степени окисления (валентность) или на 1 отданный в реакции с кислородом электрон.
В табл. 10.5 приведены разности энтальпий А//0 оксидов различных металлов и разности энтальпий, рассчитанные на 1 единицу степени окисления, по возрастанию которой, металлы располагаются в ряд активностей, в основном совпадающий с рядом электродных потенциалов или рядом напряжений (см. табл. 9.2).
Данные таблицы относятся к стандартным условиям, а при высоких температурах некоторые близко расположенные металлы могут меняться своими местами.
Взаимодействие с кислотами, щелочами и водой у металлов
280
Таблица 10.5. Разности энтальпий образования оксидов некоторых металлов
Металл Оксид — All", кДж/моль - A//°, кДж/элект-рои Металл Оксид кДж/моль -А//", кД ж/электрон
Ca CaO 635 317,5 К K20 363,2 181,6
Mg MgO 600 300 Zn ZnO 350,6 175,3
Li LiaO 596 298 V v2o5 1552 1 55,2
Ве BeO 596 298 Sn SnOs 580,8 145,2
AI Al203 1675 279,1 Fe FeO 264,8 132,4
Ti Ti02 940 235 Co CoO 239,3 1 19,6
Na Na«0 415 207,5 Ni NiO 239,7 1 19,8
. Mn MnO 384 192,0 Pb PbO 218 109
Cr CraOa 1135 189,1 Cu CuaO 173,2 86,6
различной активности будет отличаться друг от друга в зависимости от их размещения в периодической системе Д. И. Менделеева, что и будет рассмотрено в последующих главах, посвященных свойствам 5-, d- и р-металлов, но общие закономерности существуют.
Рассмотрим некоторые типичные случаи взаимодействия с активными средами. .
1. Металлы высокой химической активности (сильные восстановители) могут разлагать воду с вытеснением водорода при комнатной температуре:
Ме" 4- ILO -> МеОН + yaHat Ме° —^?-^-Me+ H++<?^H"
Менее активные металлы вступают в реакцию с водой при нагревании, образуя гидроксиды или оксиды:
Предыдущая << 1 .. 104 105 106 107 108 109 < 110 > 111 112 113 114 115 116 .. 211 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed