Trong tổng số các nguyên tố hóa học đã được tìm ra trên trái đất, có trong hệ thống bảng tuần hoàn hóa học thì kim loại chiếm đến 80%. Nó có tính ứng dụng cực kỳ cao trong mọi lĩnh vực đời sống của con người. Muốn sử dụng hiệu quả nhất đòi hỏi chúng ta phải nắm được tính chất hóa học chung của kim loại, các phản ứng hóa học đi kèm. Bắt đầu tìm hiểu nào!
Nội dung bài viết
Khái quát về kim loại trên bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học
Kim loại (metal) là tập hợp các nguyên tố hóa học có một số đặc điểm chung giống nhau. Chúng thường tạo ra các ion dương (cation) trong các phản ứng hóa học và các mạng liên kết. Đây là những nguyên tố hóa học có nồng độ ion hóa cao, có thể liên kết và phản ứng trực tiếp với nhiều phi kim, á kim.
Kim loại chiếm đến 80% trong bảng tuần hoàn hóa học
Trong hệ thống bảng tuần hoàn hóa học, phần lớn các kim loại đều ở nhóm A: IA (trừ H), IIIA (trừ Bo),nhóm IIA, một số khác thì nằm rải rác ở nhóm IVA, VA, VIA. Các kim loại thường sẽ không nằm ở nhóm B, một số kim loại được tìm ra sau đó nằm ở nhóm B thường là các kim loại phóng xạ họ Lantan và Actini.
Cấu tạo chính của kim loại
Các kim loại hiện nay hầu hết đều có cấu tạo chính là cấu tạo tinh thể hoặc cấu tạo nguyên tử.
Các kim loại có cấu tạo tinh thể ở dạng lập phương tâm diện (Cu, Au, Ag,..), lập phương tâm khối (Na, Li, K,…), lục phương (Mg, Be, Zn,…). Ở dạng cấu tạo tinh thể, các hạt nhân liên kết giữa các nguyên tử rất kém, xung quanh là các electron hóa trị, dễ tách khỏi nguyên tử và các electron di chuyển tự do trong mạng tinh thể.
Cấu tạo của hầu hết các nguyên tử kim loại
Cấu tạo nguyên tử của kim loại thường có rất ít electron ở lớp ngoài cùng. thường sẽ chỉ có khoảng 1, 2 electron.
Ví dụ như: Mg: 1s2 2s2 2p6 3s2, Na: 1s2 2s2 2p6 3s1, Al: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1,…
Phân loại kim loại trong bảng tuần hoàn
Kim loại chiếm đến 80% các nguyên tố, chúng cũng được chia thành nhiều loại khác nhau gồm có:
Kim loại cơ bản & kim loại hiếm
KIm loại cơ bản là những dạng kim loại dễ bị oxy hóa, bị ăn mòn một cách dễ dàng. Ví dụ như: Fe, Al, Zn,… Những kim loại hiếm thường là các kim loại khó bị ăn mòn hơn và ít gặp. Ví dụ như: Au, Cu, Cr,…
Kim loại đen & kim loại màu
Kim loại màu
Kim loại đen là các kim loại nhìn bằng mắt thường sẽ phản ánh chính xác màu đen. Ví dụ như: Fe, Ti, Cr,…
Kim loại màu là các kim loại khi nhìn bằng mắt thường sẽ thấy màu đỏ, vàng cam, vàng, bạc, gạch đồng,… Ví dụ như: Au, Cu, Ag, Zn…
Kim loại nặng & kim loại nhẹ
Với những kim loại có khối lượng riêng ít hơn 5 g/cm3 sẽ được liệt vào danh sách kim loại nhẹ. Ví dụ như: Na, K, Mg, Al,… Các kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5 g/cm3 sẽ được liệt vào danh sách kim loại nặng. Ví dụ như: Fe, Zn, Pb, Cu, Ag, Au,…
Tính chất vật lý chung của các kim loại là gì?
Các kim loại có trong tự nhiên thuộc nhóm A thường sẽ có các tính chất vật lý chung khá giống nhau. Các tính chất vật lý cụ thể gồm có:
Tính dẻo, dễ dát mỏng, kéo sợi
Đây là một trong những tính chất vật lý điển hình của kim loại. Chúng ta có thể dễ dàng dát mỏng kim loại thành những miếng mỏng, hay kéo chúng thành những sợi dài để phục vụ các nhu cầu công việc khác nhau. Tùy thuộc vào cấu tạo nguyên tử, mỗi kim loại lại có một tính dẻo khác nhau.
Tính dẫn điện
Nhờ có các electron chuyển động nên kim loại có tính dẫn điện. Phụ thuộc vào số electron thì tính dẫn điện giữa các kim loại cũng khác nhau.
Tính dẫn nhiệt
Tương tự như tính dẫn điện, các kim loại dẫn nhiệt cũng do nguyên nhân các electron tự do. Làm nóng thanh kim loại từ một phía, các electron mang nhiệt cao sẽ truyền động năng tới các electron kế cạnh, nhiệt sẽ truyền dần đều làm cả thanh kim loại cùng nóng lên.
Ánh kim
Các kim loại đều có tính ánh kim đặc trưng.
||Xem thêm: Cách nhớ dãy hoạt động hóa học của kim loại, phi kim
Điểm danh tính chất hóa học chung của kim loại
Ngoài tính chất vật lý vô cùng thú vị thì kim loại còn có những tính chất hóa học chung nhất định. Các tính chất hóa học thể hiện ở các phản ứng hóa học của kim loại với các chất. Cụ thể:
Tính chất hóa học chung của kim loại với Oxy
Các kim loại hầu hết đều phản ứng với Oxy ở nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ cao để tạo thành các hợp chất oxit. Chỉ có một vài kim loại không xảy ra phản ứng này là: Pt, Au, Ag,…
Thí nghiệm đốt cháy sắt trong khí oxy
Các ví dụ kim loại tác dụng oxy:
3Fe + 2O2 → Fe3O4
2Ba + O2 → 2BaO
4Cr + 3O2 → 2Cr2O3
Tính chất hóa học chung của kim loại với phi kim khác
Ngoài Oxy thì kim loại còn tác dụng với nhiều phi kim khác sinh ra các loại muối tương ứng.
Các ví dụ kim loại tác dụng phi kim khác:
2Al + 2S → Al2S3
Ba + Cl2 → BaCl2
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
Kim loại tác dụng với axit
Kim loại còn có thể tác dụng với axit sinh ra muối và giải phóng khí Hidro.
Các ví dụ:
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
Mg + 2HNO3 → Mg(NO3)2 + H2
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
||Tham khảo: Cách điều chế Hidro trong phòng thí nghiệm, Phương trình
Một số kim loại bền hơn thì phải có điều kiện axit đặc, nóng. mới xảy ra phản ứng:
A + HNO3 → A(NO3)n + {NO, NO2, N2, NH4NO3, N2O) + H2O
A + H2SO4 → M2(SO4)n + {S, SO2, H2S} + H2O
Một số kim loại kiềm thổ tác dụng với muối sinh ra muối mới và kim loại mới
Các kim loại có tính khử cao sẽ tác dụng được với một số loại muốn để sinh ra muối mới và kim loại mới. Cụ thể một số ví dụ:
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
2Al + 3FeSO4 → 3Fe + Al2(SO4)3
Mg + FeCl2 → Fe + MgCl2
Tác dụng với nước tạo thành dung dịch bazơ
Những kim loại mạnh ở nhóm IA, IIA tác dụng nhanh khi thả vào nước gồm: K, Na, Ca, Li, Ba, Sr,… Sau đó sẽ hình thành nên khí Hidro bay ra và dung dịch bazơ còn lại.
A + nH2O →H2 + A(OH)n
Ngoài ra một số kim loại nếu phản ứng hơi nước nhiệt độ cao thì tạo ra các oxit tương ứng. Gồm có: Zn, Mg, Al, Fe,…
Ví dụ như:
3Fe + 4H2O hơi → 4H2 + Fe3O4
Một vài ứng dụng cụ thể của kim loại trong cuộc sống
Kim loại được ứng dụng rất đa dạng trong cuộc sống
Kim loại xuất hiện từ rất sớm, tồn tại xung quanh cuộc sống của chúng ta, được ứng dụng vào rất nhiều ngành khác nhau. Cụ thể một vài ứng dụng của kim loại:
- Sản xuất các loại đồ dùng, thiết bị cuộc sống sinh hoạt của con người: Xe cộ, đồ bếp, khung nhà,…
- Ứng dụng sản xuất các vật liệu cơ khí, giao thông, xây dựng,…
- Sử dụng để làm các vật trang sức đeo trên người, làm các đồ vật trang trí trong nhà có tính phong thủy
- Chế tạo và nghiên cứu trong các hoạt động hóa học, nghiên cứu chế tạo các hợp chất mới phục vụ con người trong hoạt động sản xuất công nghiệp
Nếu cuộc sống này thiếu kim loại thì thực sự con người sẽ gặp rất nhiều cản trở trong sinh hoạt và cuộc sống. Kim loại vì thế cũng rất quan trọng, chúng ta cần khai thác, sử dụng và bảo tồn chúng một cách hiệu quả và hợp lý nhất.
Bài viết trên chúng tôi đã giải đáp tất tần tật các kiến thức liên quan đến tính chất hóa học chung của kim loại và tính ứng dụng của chúng trong thực tế. Chúc các bạn sớm học tốt bộ môn Hóa học nhất!
||Bài viết liên quan khác:
- Điều Chế Clo Trong Phòng Thí Nghiệm | Phương trình, sơ đồ
- Điều Chế HNO3 Trong Phòng Thí Nghiệm | Sơ đồ, phương trình
- Điều Chế SO2 Trong Phòng Thí Nghiệm | Sơ đồ, phản ứng
- Điều Chế Oxi Trong Phòng Thí Nghiệm | Phương trình, sơ đồ
