Положение металлов в периодической системе. Строение атомов металлов. Группы металлов

6Li + N₂ = 2Li₃N 
При нагревании: 
2Al + N₂ = 2AlN 
3Ca + N₂ = Ca₃N₂

• С серой реагируют все металлы, кроме золота и платины:

Железо взаимодействует  с серой при нагревании, образуя сульфид: 
Fe + S = FeS

• С водородом реагируют только самые активные металлы, то есть металлы IA и IIA групп кроме Be. Реакции осуществляются при нагревании, при этом образуются гидриды. В реакциях металл выступает как восстановитель, степень окисления водорода −1:

2Na + H₂ = 2NaH 
Mg + H₂ = MgH₂

• С углеродом реагируют только наиболее активные металлы. При этом образуются ацетилениды или метаниды. Ацетилениды при взаимодействии с водой дают ацетилен, метаниды — метан.

2Na + 2C = Na₂C₂ 
Na₂C₂ + 2H₂O = 2NaOH + C₂H₂ 
2Na + H₂ = 2NaH

4. Понятие о сплавах

Характерной особенностью металлов является их способность образовывать друг с другом или с неметаллами сплавы. Чтобы получить сплав, смесь металлов обычно подвергают плавлению, а затем охлаждают с различной скоростью, которая определяется природой компонентов и изменением характера их взаимодействия в зависимости от температуры. Иногда сплавы получают спеканием тонких порошков металлов, не прибегая к плавлению (порошковая металлургия). Итак, сплавы - это продукты химического взаимодействия металлов.

Кристаллическая структура сплавов во многом подобна чистым металлам, которые, взаимодействуя друг с другом при плавлении и последующей кристаллизации, образуют:

а) химические соединения, называемые интерметаллидами;

б) твердые растворы;

в) механическую смесь кристаллов компонентов.

Тот или иной тип взаимодействия определяется соотношением энергии взаимодействия разнородных и однородных частиц системы, то есть соотношением энергий взаимодействия атомов в чистых металлах и сплавах.

Однако некоторые примеси ухудшают качество металлов и сплавов. Известно, например, что чугун (сплав железа и углерода) не обладает той прочностью и твердостью, которая характерна для сталей. Помимо углерода, на свойства стали, влияют добавки серы и фосфора, увеличивающие ее хрупкость.

Из цветных сплавов отметим бронзу, латунь, мельхиор и дюралюминий.

Бронза – сплав на основе меди с добавкой (до 20%) олова. Бронза хорошо отливается, поэтому используется в машиностроении, где из неё изготавливают подшипники, поршневые кольца, клапаны, арматуру и т. д. Используется также для художественного литья.

Латунь – также медный сплав, содержащий от 10 до 50% цинка. Применяется в моторостроении.

Мельхиор – сплав, содержащий около 80% меди и 20% никеля, похож по внешнему виду на серебро. Используется для изготовления сравнительно недорогих столовых приборов и художественных изделий.

Дюралюминий (дюраль, дуралюмин) – сплав на основе алюминия, содержащий медь, магний, марганец и никель. Имеет хорошие механические свойства, применяется в самолётостроение и машиностроение.

Окружающие нас металлические  предметы редко состоят из чистых металлов. Только алюминиевые кастрюли или медная проволка имеют чистоту  около 99,9%. В большинстве же других случаев люди имеют дело со сплавами. Так, различные виды железа и стали, содержат наряду с металлическими добавками  незначительные количества углерода, которые оказывают решающее влияние  на механическое и термическое поведение  сплавов. Все сплавы имеют специальную  маркировку, т.к. сплавы с одним названием (например, латунь) могут иметь разные массовые доли других металлов.

Для изготовления сплавов  применяют различные металлы. Самое  большое значение среди всех сплавов  имеют, стали различных составов. Простые конструкционные стали, состоят из железа относительно высокой  чистоты с небольшими (0,07—0,5%) добавками  углерода. Так, чугун, получаемый в доменной печи, содержит около 10% других металлов, из них примерно 3% составляет углерод, а остальные — кремний, марганец, сера и фосфор. А легированные стали, получают, добавляя к железу кремний, медь, марганец, никель, хром, вольфрам, ванадий и молибден.

Никель наряду с хромом является важнейшим компонентом  многих сплавов. Он придает сталям высокую  химическую стойкость и механическую прочность. Так, известная нержавеющая  сталь содержит в среднем 18% хрома  и 8% никеля. Для производства химической аппаратуры, сопел самолетов, космических  ракет и спутников требуются  сплавы, которые устойчивы при  температурах выше 1000 °С, то есть не разрушаются  кислородом и горючими газами и обладают при этом прочностью лучших сталей. Этим условиям удовлетворяют сплавы с высоким содержанием никеля. Большую группу составляют медно-никелевые сплавы.