Најважније из лекције
Физичка својства: Чврсто агрегатно стање (изузетак течна \(\text{Hg}\)), сива боја (изузеци црвени \(\text{Cu}\) и жуто \(\text{Au}\)), металан сјај, ковност, тврдоћа, одлична топлотна и електрична проводљивост, магнетна својства (\(\text{Fe}\), \(\text{Co}\), \(\text{Ni}\)).
Трендови у ПСЕ: Метални карактер опада кроз периоду слева надесно, а расте низ групу одозго надоле.
Хемијска реактивност:
Трендови у ПСЕ: Метални карактер опада кроз периоду слева надесно, а расте низ групу одозго надоле.
Хемијска реактивност:
- Алкални и земноалкални метали (1. и 2. група): бурно реагују са водом дајући хидроксиде \(\text{M(OH)}_n\) и \(\text{H}_2 \uparrow\); чувају се у петролеуму.
- Прелазни и умерени метали (\(\text{Fe}\), \(\text{Zn}\)): реагују са киселинама, али не са хладном водом.
- Племенити метали (\(\text{Ag}\), \(\text{Au}\), \(\text{Pt}\), \(\text{Hg}\)): хемијски инертни, не реагују са водом ни са разблаженим киселинама.
Метали чине већину хемијских елемената и налазе се на левој страни и у средишњем делу Периодног система елемената (ПСЕ).
Периодичност металног карактера:
- У оквиру групе (одозго надоле): метални карактер и реактивност расту са порастом атомског броја.
- У оквиру периоде (слева надесно): метални карактер и реактивност опадају.
Најреактивнији метали налазе се у 1. групи (алкални метали), односно у доњем левом углу таблице ПСЕ (нпр. цезијум, францијум).
Који метал је реактивнији: натријум (\(\text{Na}\)) или магнезијум (\(\text{Mg}\))? Обраложите одговор на основу положаја у ПСЕ.
Натријум (\(\text{Na}\)) и магнезијум (\(\text{Mg}\)) налазе се у истој (3.) периоди. Пошто се натријум налази у 1. групи, а магнезијум у 2. групи (улево у односу на \(\text{Mg}\)), а метални карактер опада слева надесно кроз периоду, натријум је реактивнији од магнезијума.
Општа физичка својства:
- Агрегатно стање: При стандардним условима сви метали су у чврстом агрегатном стању, осим живе (\(\text{Hg}\)), која је у течном стању.
- Метални сјај и боја: Сви метали имају карактеристичан сјај; већина је сиве боје, изузев бакра (\(\text{Cu}\)) који је црвене боје и злата (\(\text{Au}\)) које је жуте боје.
- Механичка својства: Тврдоћа, ковност, способност ливења и извлачења у танке жице.
- Проводљивост: Одлични су проводници топлоте и електричне струје (захваљујући усмереном кретању слободних валентних електрона).
- Магнетна својства: Гвожђе (\(\text{Fe}\)), кобалт (\(\text{Co}\)) и никл (\(\text{Ni}\)) одликују се магнетним својствима (намагнетишу се у спољашњем магнетном пољу).
Због добре топлотне проводљивости од метала се прави кухињско посуђе, а због електричне проводљивости и могућности извлачења у жице – електрични проводници (каблови).
Који метал је на собној температури у течном агрегатном стању и по чему се злато разликује од већине других метала по изгледу?
Једини метал у течном агрегатном стању на собној температури је жива (\(\text{Hg}\)). Већина метала је сиве боје, док је злато жуте боје.
Метали лако отпуштају електроне и реагују са неметалима градећи јонска једињења (оксиде и соли).
Класификација метала према хемијској реактивности:
- Врло реактивни метали (1. и 2. група ПСЕ): Лако реагују са кисеоником и воденом паром из ваздуха (метали 1. групе се чувају у петролеуму). Са хладном водом граде хидроксиде уз ослобађање водоника: \[ \text{метал} + \text{вода} \rightarrow \text{хидроксид} + \text{водоник} \uparrow \]
- Умерено реактивни метали (нпр. \(\text{Fe}\), \(\text{Zn}\)): Не реагују са водом, али реагују са киселинама градећи соли и ослобађајући гасовити водоник (\(\text{H}_2\)).
- Племенити (слабо реактивни) метали: Сребро (\(\text{Ag}\)), злато (\(\text{Au}\)), платина (\(\text{Pt}\)) и жива (\(\text{Hg}\)) одликују се врло малом реактивношћу и не истискују водоник из разблажених киселина.
Зашто се елементи попут натријума и калијума у лабораторији чувају потопљени у петролеум?
Чувају се у петролеуму јер су изузетно реактивни и лако ступају у бурну реакцију са кисеоником и воденом паром из ваздуха. Петролеум спречава њихов контакт са ваздухом и водом.
У реакцији са кисеоником метали граде оксиде метала, од којих је већина базних оксида.
Базни оксиди који су растворљиви у води граде хидроксиде (базе), а са киселинама реагују дајући со и воду.
\[ \text{M(OH)}_n \]
\(\text{M}\) – симбол метала; \(n\) – валенца метала, односно наелектрисање његовог јона (за валенцу I индекс 1 се не пише).
Доказивање базног карактера раствора:
- Фенолфталеин постаје ружичаст.
- Црвена лакмус хартија мења боју у плаву (\(\text{pH} > 7\)).
Напишите општу формулу хидроксида двовалентног метала калцијума (\(\text{Ca}\)).
Пошто је калцијум двовалентан (\(n = 2\)), формула хидроксида је \(\text{Ca(OH)}_2\).
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Наведите три метала који показују изражена магнетна својства.
Метали који се намагнетишу у спољашњем магнетном пољу су гвожђе (\(\text{Fe}\)), кобалт (\(\text{Co}\)) и никл (\(\text{Ni}\)).
Задатак 2 (средњи): Комад калијума (\(Z = 19\)) убачен је у чашу са водом у коју је претходно додато неколико капи фенолфталеина.
а) Како калијум реагује са водом (бурно или не реагује)?
б) Који гас се ослобађа током ове реакције?
в) Коју боју ће попримити раствор након реакције?
а) Како калијум реагује са водом (бурно или не реагује)?
б) Који гас се ослобађа током ове реакције?
в) Коју боју ће попримити раствор након реакције?
а) Калијум припада 1. групи ПСЕ, па реагује веома бурно са водом.
б) Ослобађа се гас водоник (\(\text{H}_2\)), који је запаљив.
в) Пошто у реакцији настаје база (калијум-хидроксид), раствор постаје базан (\(\text{pH} > 7\)), те ће фенолфталеин попримити ружичасту боју.
б) Ослобађа се гас водоник (\(\text{H}_2\)), који је запаљив.
в) Пошто у реакцији настаје база (калијум-хидроксид), раствор постаје базан (\(\text{pH} > 7\)), те ће фенолфталеин попримити ружичасту боју.
Задатак 3 (средњи): Упоредите реактивност следећих метала према положају у ПСЕ и поређајте их од најмање реактивног до најреактивнијег: литијум (\(\text{Li}\)), калијум (\(\text{K}\)), натријум (\(\text{Na}\)).
Сва три елемента припадају 1. групи ПСЕ. У оквиру исте групе реактивност расте одозго надоле (са порастом атомског броја: \(\text{Li}\) има \(Z=3\), \(\text{Na}\) има \(Z=11\), \(\text{K}\) има \(Z=19\)).
Редослед: \(\text{Li} < \text{Na} < \text{K}\).
Редослед: \(\text{Li} < \text{Na} < \text{K}\).
Задатак 4 (тежак): Дата су четири непозната метала: \(\text{A}\), \(\text{B}\), \(\text{C}\) и \(\text{D}\).
- Метали \(\text{A}\), \(\text{B}\) и \(\text{C}\) реагују са хлороводоничном киселином, док метал \(\text{D}\) не реагује са њом.
- Метали \(\text{A}\) и \(\text{B}\) реагују са водом градећи хидроксиде, при чему метал \(\text{A}\) реагује знатно спорије од метала \(\text{B}\).
- Метал \(\text{C}\) не реагује са водом.
- Метал \(\text{D}\) не реагује ни са киселином, што значи да је племенит (најмање реактиван).
- Метал \(\text{C}\) реагује са киселином, али не реагује са водом (умерено реактиван).
- Метали \(\text{A}\) и \(\text{B}\) реагују са водом (врло реактивни), али пошто \(\text{A}\) реагује спорије од \(\text{B}\), следи да је \(\text{A}\) мање реактиван од \(\text{B}\).
