Взаимодействие металлов с простыми окислителями

Металлы в таблице Д. И. Менделеева отделены от неметаллов линией (B – Si – Ge – As – Te – Po – At), по которой расположены так называемые полуметаллы (рис. 9.3). Полуметаллы – это металлы, имеющие неметаллические модификации. Все неметаллы относятся к p- элементам. Для неметаллов характерна высокая электроотрицательность, увеличивающаяся от B к F во втором периоде и постепенно понижающаяся в последующих. Наибольшим сродством к электрону обладают p- элементы VII группы, наименьшее значение имеют атомы с конфигурацией s²p⁶ (Ne, Ar, Kr) или с наполовину заполненным p- подуровнем (N, P, As).

Неметаллы, за исключением инертных газов, и полуметаллы относятся к простым окислителям.

Рис. 9.3. Положение неметаллов и полуметаллов в Периодической системе Д. И. Менделеева

Металлы как восстановители будут вступать в реакции с различными окислителями. Соединения металлов с галогенами называются галогенидами, с серой – сульфидами, с азотом – нитридами, с фосфором фосфидами, с углеродом – карбидами, с кремнием – силицидами, с бором – боридами, с водородом – гидридами и т.д.

Наиболее часто встречается реакция окисления металлов кислородом воздуха с образованием оксидов: Me + O₂ ® Me _x O _y.

По периоду с возрастанием порядкового номера ослабевают основные свойства оксидов элементов главных подгрупп, одновременно усиливаются их кислотные свойства (рис. 9.4) Изменения кислотно-основных свойств оксидов металлов побочных подгрупп имеет менее выраженный характер. В каждой главной подгруппе (за исключением инертных газов) с увеличением порядкового номера элемента возрастают основные свойства оксидов и уменьшаются кислотные свойства.

Рис. 9.4. Изменение кислотно-основных свойств оксидов металлов

главных подгрупп

По периоду слева направо у элементов увеличивается стремление к проявлению различной степени окисления. По мере увеличения степени окисления данного элемента, основные свойства ослабляются и усиливаются кислотные свойства его соединений. Для металлов, имеющих различные степени окисления, низшие оксиды обладают основными свойствами (если степень окисления металлов от 1 до 2), высшие оксиды (оксиды с максимальными степенями окисления) – кислотными (степень окисления > 4). Оксиды, где степень окисления +3, +4, – амфотерны.

Возможность реакции окислении металлов кислородом при нормальных условиях определяется величиной реакции.

В энергетический эффект взаимодействия металлов с элементарными окислителями вносят вклад не только потенциал ионизации металлов и сродство к электрону окислителя, но и энергия диссоциации молекулярного окислителя. Окисление металлов галогенами происходит легче, чем кислородом, так как энергия диссоциации молекул галогенов сравнительно невелика. В связи с высокой энергией диссоциации азота (N₂) лишь немногие металлы (за исключением Са, Ва, Sr) горят в атмосфере азота с образованием нитридов.