Bài 14. Đặc điểm cấu tạo và liên kết kim loại. Tính chất kim loại

- Cấu tạo nguyên tử: Trong cùng chu kì, nguyên tử của nguyên tố kim loại có bán kính nguyên tử lớn hơn và điện tích hạt nhân nhỏ hơn so với nguyên tử của nguyên tố phi kim. Đa số các nguyên tử kim loại có số electron ở lớp ngoài cùng là 1,2, 3.

- Tính chất:

+ Tính chất vật lí chung: tính ánh kim, tính dẫn điện, tính dẫn nhiệt và tính dẻo.

+ Tính chất hóa học:

· Kim loại tác dụng với phi kim.

· Kim loại tác dụng với dung dịch acid.

· Kim loại tác dụng với nước.

· Kim loại tác dụng với dung dịch muối.

- Ứng dụng: một số kim loại được dùng làm đồ trang sức hay làm các vật dụng trang trí; kim loại có tính dẫn điện tốt được dùng làm dây dẫn điện như Cu, Al; kim loại có tính dẫn nhiệt tốt có thể được dùng làm dụng cụ đun nấu…

Các nguyên tử kim loại trên có số electron ở lớp ngoài cùng là 1 (như \(\mathrm{Na}, \mathrm{Cu}\) ), 2 (như Mg, Fe, Zn), 3 (như Al).

* So sánh liên kết kim loại với liên kết cộng hóa trị:

- Giống nhau: có sự dùng chung electron.

- Khác nhau:

+ Liên kết cộng hóa trị: dùng chung electron giữa hai nguyên tử tham gia liên kết.

+ Liên kết kim loại: dùng chung toàn bộ electron hóa trị trong nguyên tử kim loại.

* So sánh liên kết kim loại với liên kết ion.

- Giống nhau: đều là liên kết sinh ra bởi lực hút tĩnh điện.

- Khác nhau:

+ Liên kết ion: do lực hút tĩnh điện giữa hai ion mang điện tích trái dấu.

+ Liên kết kim loại: lực hút tĩnh điện sinh ra do các electron tự do trong kim loại và ion dương kim loại.

Vàng, bạc được sử dụng làm đồ trang sức nhờ tính chất vật lí ánh kim và tính dẻo của kim loại.

Khi tác dụng một lực cơ học đủ mạnh lên tấm kim loại, kim loại sẽ bị biến dạng vì kim loại có tính dẻo nhờ electron tự do liên kết các lớp mạng trong tinh thể với nhau và chúng có thể trượt lên nhưng không tách rời nhau.

a) Người ta sử dụng tungsten (W) được dùng để làm dây tóc bóng đèn vì tungsten là kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao nhất.

b) Đồng có tính dẫn điện tốt (chỉ sau bạc), giá thành rẻ hơn bạc nên được sử dụng để làm lõi dây điện.

- Hiện tượng phản ứng của thí nghiệm sắt phản ứng với chlorine: Sắt cháy sáng tạo thành khói màu nâu đỏ.

- Hiện tượng phản ứng của thí nghiệm magnesium phản ứng với oxygen: Magnesium cháy sáng chói, toả nhiều nhiệt.

- Hiện tượng phản ứng của thí nghiệm sắt phản ứng với lưu huỳnh: Khi đốt nóng hỗn hợp, lưu huỳnh nóng chảy, hỗn hợp cháy sáng và bắt đầu chuyển thành hợp chất màu đen, phản ứng tỏa nhiều nhiệt.

Những kim loại có \(\mathrm{E}_{\mathrm{M}^{\mathrm{n}}}^{\mathrm{o}} / \mathrm{M}^{\lt 0}\) có khả năng phản ứng được với dung dịch \(\mathrm{HCl}\) hoặc dung dịch \(\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4}\) loãng giải phóng khí \(\mathrm{H}_{2}\) : Li, K, Ba, Ca, \(\mathrm{Na}, \mathrm{Mg}, \mathrm{Al}, \mathrm{Mn}, \mathrm{Zn}, \mathrm{Cr}, \mathrm{Fe}, \mathrm{Cd}, \mathrm{Co}, \mathrm{Ni}, \mathrm{Sn}, \mathrm{Pb}\).

- Ống nghiệm (1): Không hiện tượng.

- Ống nghiệm (2): Xuất hiện bọt khí không màu, sắt tan dần và dung dịch chuyển sang màu xanh nhạt.

Chẳt khử Chát oxi hóa

- Ống nghiệm (3): Không hiện tượng.

- Ống nghiệm (4): Xuất hiện bọt khí không màu, sắt tan dần và dung dịch chuyển sang màu xanh nhạt.

- Ống nghiệm (5): Mẩu kim loại đồng tan dần, xuất hiện bọt khí không màu, mùi hắc, dung dịch chuyển sang màu xanh lam.

Kim loại có thể phản ứng với \(\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}\) ở điều kiện thường giải phóng khí \(\mathrm{H}_{2}: \mathrm{Li}, \mathrm{K}, \mathrm{Ba}, \mathrm{Ca}, \mathrm{Na}\).

Kim loại có \(\mathrm{E}_{\mathrm{M}^{\mathrm{n}+} / \mathrm{M}}^{\mathrm{o}}\lt 0,34\) và không phản ứng với nước ở điều kiện thường, có khả năng đẩy được đồng ra khỏi dung dịch \(\mathrm{CuSO}_{4} 1 \mathrm{M}\) là \(\mathrm{Mg}, \mathrm{Al}, \mathrm{Mn}, \mathrm{Zn}, \mathrm{Cr}, \mathrm{Fe}, \mathrm{Cd}, \mathrm{Co}, \mathrm{Ni}, \mathrm{Sn}, \mathrm{Pb}\).

- Ống nghiệm (1): Kết tủa màu xám bạc bám vào mẩu đồng. Dung dịch ban đầu không màu chuyển dần sang màu xanh.

Chất khửChất oxi hóa

- Ống nghiệm (2): Không hiện tượng.

Khi nhiệt kế thuỷ ngân bị vỡ có thể dùng bột lưu huỳnh để xử lí thuỷ ngân vì lưu huỳnh phản ứng với thủy ngân ngay ở nhiệt độ thường, tạo ra chất rắn \(\mathrm{HgS}\) không độc, có thể quét dọn được.

Dây điện cao thế thường sử dụng nhôm vì nhôm nhẹ hơn đồng, làm giảm áp lực lên cột điện, cột điện đỡ bị gãy. Ngoài ra, giá nhôm cũng rẻ hơn so với đồng.

- Giải thích: Các kim loại thiếc, kẽm đều có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn đồng nên thiếc và kẽm có thể đẩy được đồng ra khỏi dung dịch muối đồng. Vi vậy để làm tinh khiết bột đồng có lẫn các kim loại thiếc, kẽm, người ta có thể ngâm hỗn hợp trên vào lượng dư dung dịch \(\mathrm{Cu}\left(\mathrm{NO}_{3}\right)_{2}\). Thiếc và kẽm tan trong dung dịch \(\mathrm{Cu}\left(\mathrm{NO}_{3}\right)_{2}\), tạo thêm kết tủa đồng, lọc hỗn hợp ta thu được kim loại đồng tinh khiết.

- Phương trình hóa học: