Đại cương về kim loại:
là lý thuyết về kim loại như vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn, cấu tạo của nguyên tử kim loại, cấu tạo của tinh thể kim loại, liên kết kim loại, tính chất vật lí chung, tính chât hóa học chung của kim loại, cách điều chế kim loại, ăn mòn kim loại..
I. VỊ TRÍ CỦA KIM LOẠI TRONG BẢNG TUẦN HOÀN
Hơn 80% các nguyên tố hóa học là kim loại. Trong bảng tuần hoàn, kim loại gồm:
– Các nguyên tố s thuộc nhóm IA và IIA (trừ H, He).
– Các nguyên tố p thuộc nhóm IIIA (trừ Bo), Sn, Pb (nhóm IVA), Bi (nhóm VA) và Po (nhóm VIA).
– Tất cả các nguyên tố d (thuộc các nhóm B).
– Tất cả các nguyên tố f (thuộc họ Lantan và họ Actini).
→ Kim loại tập trung ở phía dưới và bên trái của bảng tuần hoàn.
II. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ KIM LOẠI
– Nguyên tử kim loại có ít e ở lớp ngoài cùng: thường từ 1 đến 3e.
– Bán kính nguyên tử lớn và điện tích hạt nhân nhỏ so với các phi kim trong cùng chu kì.
– Năng lượng ion hóa thấp và độ âm điện nhỏ so với các phi kim cùng chu kỳ.
III. MẠNG TINH THỂ KIM LOẠI
1. Mạng tinh thể kim loại
– Phần lớn có cấu tạo đặc khít. Kim loại thường tồn tại dưới 3 kiểu mạng là: lập phương tâm diện (74%), lập phương tâm khối (68%) và mạng lục phương (74%).
– Nút mạng là các cation hoặc nguyên tử kim loại dao động xung quanh vị trí nhất định.
– Giữa các nút mạng là rất nhiều các e có thể chuyển động tương đối tự do.
2. Liên kết kim loại
Liên kết kim loại là liên kết sinh ra do các e tự do gắn các nút mạng với nhau.
IV. TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA KIM LOẠI
1. Các tính chất vật lí chung
– Kim loại có tính chất vật lí chung là dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt và có ánh kim.
– Các tính chất vật lí chung này là do các e tự do có trong mạng tinh thể kim loại gây ra.
2. Một số tính chất vật lí khác
– Tỉ khối: của các kim loại rất khác nhau nhưng thường dao động từ 0,5 (Li) đến 22,6 (Os). Thường thì:
+ d < 5: kim loại nhẹ (K, Na, Mg, Al).
+ d > 5: kim loại nặng (Zn, Fe…).
– Nhiệt độ nóng chảy: biến đổi từ -390C (Hg) đến 34100C (W). Thường thì:
+ t < 10000C: kim loại dễ nóng chảy.
+ t > 15000C: kim loại khó nóng chảy (kim loại chịu nhiệt).
– Tính cứng: Biến đổi từ mềm đến rất cứng.
Tỷ khối, nhiệt độ nóng chảy và tính cứng của kim loại phụ thuộc vào nhiều yếu tố như kiểu mạng tinh thể; mật độ e; khối lượng mol của kim loại…
V. ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI
1. Phương pháp nhiệt luyện
– Nguyên tắc: dùng chất khử CO, C, Al, H2 khử oxit kim loại ở nhiệt độ cao.
– Phạm vi sử dụng: thường dùng trong công nghiệp với kim loại sau Al.
2. Phương pháp thủy luyện
– Nguyên tắc: Dùng dung dịch thích hợp (HCl, HNO3, nước cường toan, CN–…) hòa tan nguyên liệu sau đó lấy kim loại mạnh (không tan trong nước) đẩy kim loại yếu khỏi dung dịch của nó.
– Phạm vi sử dụng: thường dùng trong phòng thí nghiệm để điều chế các kim loại sau Mg (thường là kim loại yếu).
3. Phương pháp điện phân
a. Điện phân nóng chảy
– Nguyên tắc: Dùng dòng điện một chiều khử ion kim loại trong chất điện li nóng chảy (muối halogenua, oxit, hidroxit).
– Phạm vi sử dụng: có thể dùng để điều chế tất cả các kim loại nhưng thường dùng với kim loại mạnh: K, Na, Mg, Ca, Ba và Al.
b. Điện phân dung dịch
– Nguyên tắc: Dùng dòng điện một chiều khử ion kim loại yếu trong dung dịch muối của nó.
– Phạm vi sử dụng: Dùng điều chế các kim loại yếu.