Tính chất vật lí và tính chất hóa học của kim loại SVIP

I. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Các kim loại có tính dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt và ánh kim.

1. Tính dẻo

- Nguyên nhân: Các electron tự do liên kết các ion dương trong mạng tinh thể. Khi lực tác động, các ion dương này trượt lên nhau mà không làm vỡ khối tinh thể.

- Au, Ag, Al, Cu, Sn,... là những kim loại có tính dẻo cao.

- Ứng dụng: Chế tạo các vật dụng có nhiều hình dạng khác nhau.

2. Tính dẫn điện

- Nguyên nhân: Khi xuất hiện hiệu điện thế, electron tự do trong mạng tinh thể di chuyển từ cực âm sang cực dương tạo thành dòng điện.

- Dãy kim loại có khả năng dẫn điện giảm dần là Ag, Cu, Au, Al,...

- Ứng dụng: Sản xuất dây dẫn điện.

3. Tính dẫn nhiệt

- Nguyên nhân: Đốt nóng làm electron trong kim loại chuyển động mạnh, truyền động năng qua va chạm đến toàn bộ thanh kim loại.

- Các kim loại dẫn điện tốt thì cũng dẫn nhiệt tốt.

- Ứng dụng: Chế tạo dụng cụ đun nấu, thiết bị tản nhiệt,...

4. Tính ánh kim

- Nguyên nhân: Electron tự do phản xạ các tia sáng nhìn thấy.

- Vàng, bạc,... dễ quan sát thấy ánh kim. Nhưng một số kim loại như sắt, đồng,... thường khó quan sát thấy do có lớp oxide bao phủ.

- Ứng dụng: Dùng làm đồ trang sức hoặc vật trang trí.

 5. Một số tính chất vật lí khác của kim loại

a. Khối lượng riêng (D)

Kim loại có D > 5 g/cm³ là kim loại nặng, còn lại là kim loại nhẹ.

Ví dụ:

- Kim loại nhẹ nhất là Li (D = 0,534 g/cm³) dùng chế tạo hợp kim nhẹ cho ngành hàng không.

- Kim loại nặng nhất là Os (D = 22,6 g/cm³) phù hợp để chế tạo thiết bị cần tỷ trọng cao.

b. Nhiệt độ nóng chảy

Các kim loại có nhiệt độ nóng chảy khác nhau.

Ví dụ:

- Tungsten (3410 ^oC) có nhiệt độ nóng chảy cao nên được dùng làm dây tóc bóng đèn.

- Thủy ngân (-39 ^oC) có nhiệt độ nóng chảy thấp nên phù hợp để chế tạo nhiệt kế.

c. Tính cứng

Các kim loại có độ cứng chênh lệch đáng kể.

Ví dụ:

- Kim loại cứng nhất là chromium nên được dùng để chế tạo dao cắt kính.

- Kim loại mềm nhất là các kim loại kiềm, có thể bị cắt dễ dàng bằng dao.

II. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Khi tham gia phản ứng, kim loại có xu hướng nhường electron để tạo thành cation (tính khử).

M → Mⁿ⁺ + ne

1. Tác dụng với phi kim

a. Tác dụng với oxygen

Trừ một số kim loại kém hoạt động như Ag, Au và Pt,... phần lớn các kim loại đều phản ứng với oxygen.

⚡ THÍ NGHIỆM (Kim loại tác dụng với oxygen)

Dùng kẹp sắt kẹp một đoạn dây magnesium và đốt trên ngọn lửa đèn cồn.

Ví dụ:

\(2Mg\left(s\right)+O_2\left(g\right)\overset{t^{o}}{\rarr}2MgO\left(s\right)\)

b. Tác dụng với chlorine

Khi đun nóng, gần như các kim loại đều có thể phản ứng với chlorine.

Ví dụ:

\(2Fe\left(s\right)+3Cl_2\left(g\right)\overset{t^{o}}{\rarr}2FeCl_3\left(s\right)\)

c. Tác dụng với lưu huỳnh

Các kim loại có khả năng khử lưu huỳnh khi đun nóng, riêng thủy ngân có thể phản ứng ngay ở nhiệt độ thường.

⚡ THÍ NGHIỆM (Kim loại tác dụng với lưu huỳnh)

Trộn đều bột nhôm và bột lưu huỳnh theo tỉ lệ khối lượng 1 : 2. Cho hỗn hợp vào ống nghiệm chịu nhiệt rồi hơ nóng trên ngọn lửa đèn cồn.

Ví dụ:

\(2Al\left(s\right)+3S\left(s\right)\overset{t^{o}}{\rarr}Al_2S_3\left(s\right)\)

\(Hg\left(l\right)+S\left(s\right)\rarr HgS\left(s\right)\)

2. Tác dụng với nước

Ở nhiệt độ thường, các kim loại có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn -0,414 V có khả năng tác dụng với nước.

Ví dụ:

\(2Na\left(s\right)+2H_2O\left(l\right)\rarr2NaOH\left(aq\right)+H_2\left(g\right)\)

3. Tác dụng với dung dịch acid

a. Với dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng

Ở điều kiện chuẩn, kim loại có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn 0 có khả năng đẩy H⁺ khỏi acid loãng, tạo thành khí H₂.

⚡ THÍ NGHIỆM (Kim loại tác dụng với dung dịch acid loãng)

Cho vài hạt kẽm vào ống nghiệm chứa khoảng 2 mL dung dịch H₂SO₄ 10%.

Ví dụ:

\(Zn\left(s\right)+H_2SO_4\left(aq\right)\rarr ZnSO_4\left(aq\right)+H_2\left(g\right)\)

b. Với dung dịch H₂SO₄ đặc

Hầu hết kim loại (trừ Pt, Au) có thể khử lưu huỳnh trong H₂SO₄ đặc xuống số oxi hóa thấp hơn.

⚠ Chú ý: HNO₃ đặc, nguội và H₂SO₄ đặc, nguội làm thụ động hóa Al, Fe, Cr,...

Ví dụ:

\(2Fe+6H_2SO_4đặc\rarr Fe_2\left(SO_4\right)_3+3SO_2+6H_2O\)

4. Tác dụng với dung dịch muối

Kim loại hoạt động mạnh hơn có thể đẩy kim loại hoạt động yếu hơn ra khỏi dung dịch muối của nó.

⚡ THÍ NGHIỆM (Kim loại tác dụng với dung dịch muối)

Ngâm đinh sắt vào dung dịch CuSO₄ 1 M trong 5 phút.

Ví dụ:

\(Fe\left(s\right)+CuSO_4\left(aq\right)\rarr FeSO_4\left(aq\right)_{}+Cu\left(s\right)\)