14:53:1329/10/2021
Bài viết này sẽ giúp các em hiểu tính chất vật lý chung của kim loại, tính chất hóa học đặc trưng của kim loại và dãy điện hóa kim loại có ý nghĩa như thế nào?
I. Tính chất vật lý của kim loại
1. Tính chất vật lý chung của kim loại
Ở điều kiện thường, các kim loại đều ở trạng thái rắn [trừ Hg], có tính dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt và có ánh kim.
2. Giải thích tính chất vật lý chung
• Kim loại có tính dẻo: dễ rèn, dễ dát mỏng và dễ kéo sợi.
- Kim loại có tính dẻo là vì các ion dương trong mạng tinh thể kim loại có thể trượt lên nhau dễ dàng mà không tách ra khỏi nhau nhờ những electron tự do chuyển động dính kết chúng với nhau.
- Kim loại có tính dẻo nhất là vàng [Au].
• Kim loại có tính dẫn điện:
- Khi đặt một hiệu điện thế vào hai đầu dây kim loại, những electron chuyển động tự do trong kim loại sẽ chuyển động thành dòng có hướng từ cực âm đến cực dương, tạo thành dòng điện.
- Kim loại dẫn điện tốt nhất là bạc [Ag], sau đó đến Cu, Au, Al, Fe,...
- Ở nhiệt độ càng cao thì tính dẫn điện của kim loại càng giảm do ở nhiệt độ cao, các ion dương dao động mạnh cản trở dòng electron chuyển động.
• Kim loại có tính dẫn nhiệt:
- Các electron trong vùng nhiệt độ cao có động năng lớn, chuyển động hỗn loạn và nhanh chóng sang vùng có nhiệt độ thấp hơn, truyền năng lượng cho các ion dương ở vùng này nên nhiệt lan truyền được từ vùng này đến vùng khác trong khối kim loại.
- Thường các kim loại dẫn điện tốt cũng dẫn nhiệt tốt.
• Kim loại tính ánh kim
- Các electron tự do trong tinh thể kim loại phản xạ hầu hết những tia sáng nhìn thấy được, do đó kim loại có vẻ sáng lấp lánh gọi là ánh kim.
⇒ Tóm lại: Tính chất vật lí chung của kim loại gây nên bởi sự có mặt của các electron tự do trong mạng tinh thể kim loại..
II. Tính chất hóa học của kim loại
• Tính chất hóa học điển hình của kim loại là tính khử:
M → Mn+ + ne
• Tính chất hóa học của kim loại:
- Tác dụng với phi kim [Cl2, O2, S,...]
- Tác dụng với dung dịch axit [HCl, H2SO4 loãng; HNO3, H2SO4 đặc]
- Tác dụng với nước
- Tác dụng với dung dịch muối
- Một số kim loại lưỡng tính như Al, Zn, Be, Sn, Pb,... tác dụng với dung dịch kiềm
- Kim loại mạnh khử được oxit của kim loại yếu ở nhiệt độ cao
1. Kim loại tác dụng với phi kim
a] Kim loại tác dụng với Clo
- Hầu hết các kim loại đều có thể khử trực tiếp clo tạo thành muối clorua
b] Kim loại tác dụng với Oxi
- Hầu hết các kim loai có thể khử oxi từ số oxi hóa 0 xuống số oxi hóa -2.
c] Kim loại tác dụng với lưu huỳnh
- Nhiều kim loại có thể khử lưu huỳnh từ số oxi hóa 0 xuống số oxi hóa -2. Phản ứng cần đun nóng [trừ Hg].
2. Kim loại tác dụng với axit
a] Kim loại tác dụng với axit HCl, H2SO4 loãng
- Kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hóa học có thể tác dụng được với axit để sinh ra khí H2.
b] Kim loại tác dụng với axit HNO3, H2SO4 đặc
- Hầu hết kim loại [trừ Pt, Au] khử được [trong HNO3] và [trong H2SO4] xuống số oxi hóa thấp hơn.
Kim_Loại + [H2SO4[đ], HNO3] → Muối + Sản phẩm khử [SO2, NO, NO2, H2S,...] + H2O
> Chú ý : Các kim loại Al, Fe, Cr,...không tác dụng với HNO3, H2SO4 đặc, nguội.
Kim loại sẽ lên số oxi hóa cao nhất khi tác dụng với dung dịch HNO3, H2SO4 đặc.
3. Kim loại tác dụng với nước
- Một số kim kim loại có tính khử mạnh [nhóm IA và IIA trừ Be, Mg] có thể tác dụng với nước ở nhiệt độ thường, kim loại có tính khử yếu hơn như Fe, Zn,... chỉ khử được nước ở nhiệt độ cao. Không khử được nước như: Ag, Au,...
4. Kim loại tác dụng với dung dịch muối
- Với Na, K, Ca và Ba phản ứng với nước trước sau đó dung dịch kiềm tạo thành sẽ phản ứng với muối.
- Với các kim loại không tan trong nước, kim loại hoạt động đẩy được kim loại kém hoạt động ra khỏi dung dịch muối của chúng theo quy tắc α.
5. Kim loại tác dụng với dung dịch kiềm
- Các kim loại mà hiđroxit của chúng có tính lưỡng tính như Al, Zn, Be, Sn, Pb,... tác dụng được với dung dịch kiềm[đặc].
2Al + 6H2O + 2NaOH → 2Na[Al[OH]4] + 3H2
6. Kim loại tác dụng với oxit kim loại
- Các kim loại mạnh khử được các oxit kim loại yếu hơn ở nhiệt độ cao thành kim loại.
2Al + Fe2O3 2Fe + Al2O3
III. Dãy điện hóa của kim loại
1. Cặp oxi hóa - khử của kim loại
- Nguyên tử kim loại dễ nhường electron để trở thành ion kim loại, ngược lại ion kim loại có thể nhận electron để trở thành nguyên tử kim loại.
- Dạng oxi hóa và dạng khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hóa - khử của kim loại.
2. So sánh tính chất của các cặp oxi hóa - khử
- Ví dụ so sánh tính chất của hai cặp oxi hóa - khử Cu2+/Cu và Ag+/Ag.
- Thực nghiệm cho thấy Cu tác dụng được với dung dịch muối AgNO3 theo phương trình ion rút gọn:
Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag
- Trong khi đó, ion Cu2+ không oxi hóa được Ag. Như vậy, ion Cu2+ có tính oxi hóa yếu hơn ion Ag+ và kim loại Cu có tính khử mạnh hơn kim loại Ag.
3. Dãy điện hóa của kim loại
- Người ta đã so sánh tính chất của nhiều cặp oxi hóa - khử và sắp xếp thành dãy điện hóa của kim loại:
4. Ý nghĩa của dãy điện hóa của kim loại
- Dãy điện hóa của kim loại cho phép dự đoán chiều của phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa - khử theo quy tắc α: Phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa - khử sẽ xảy ra theo chiều chất oxi hóa mạnh hơn sẽ oxi hóa chất khử mạnh hơn, sinh ra chất oxi hóa yếu hơn và chất khử yếu hơn.
* Ví dụ: Phản ứng giữa 2 cập Fe2+/Fe và Cu2+/Cu xảy ra theo chiều ion Cu2+ oxi hóa Fe tạo ra ion Fe2+ và Cu.
Trong cuộc sống của chúng ta, kim loại có vai trò rất quan trọng. Kim loại trong tự nhiên ít phổ biến hơn phi kim nhưng chúng lại chiếm đến 80% trong bảng hệ thống tuần hoàn. Các kim loại thông dụng như: đồng, nhôm, chì, vàng, kẽm, sắt, bạc, titan. Vậy tính chất vật lý của kim loại gồm những gì và kim loại được ứng dụng trong đời sống, sản xuất như thế nào? Hãy theo dõi bài học dưới đây để có câu trả lời nhé.
Tính dẻo – Tính chất vật lý của kim loại đặc trưng
Tính chất vật lý chung của kim loại đầu tiên phải kể đến đó là tính dẻo
Lý thuyết
Khi bạn tác dụng một lực cơ học đủ mạnh nên kim loại, kết quả là nó bị biến dạng. Sự biến dạng của kim loại là do các lớp tinh thể dạng mạng trượt lên nhau. Điều đặc biệt là lớp mạng tinh thể này vẫn liên kết với nhau không hề tác rời nhau. Sự liên kết này nhờ vào các electron tự do di chuyển không ngừng giữa các lớp màng tinh thể.
Tính chất vật lý của kim loại
Các kim loại có tính dẻo cao là nhôm [Al], bạc [Ag], đồng [Cu], vàng [Au], thiếc [Sn], Kẽm [Zn],… Người thợ chế tạo có thể dát mỏng những lá vàng với kích thước 1/20 micron biết rằng 1 micron = 1/1000 mm, với độ mỏng này ánh sáng có thể xuyên qua được.
Các kim loại khác nhau sẽ có những tính dẻo khác nhau.
Tiến hành một số thí nghiệm sau để thấy được tính dẻo của kim loại.
| STT | Cách tiến hành | Hiện tượng xảy ra | Kết luận |
| 1 | Dùng búa đập lên đoạn dây sắt | Dây sắt bị dát mỏng | Sắt có tính dẻo |
| 2 | Dùng tay bẻ một đoạn dây nhôm | Dây nhôm bị cong và không gãy | Nhôm có tính dẻo |
| 3 | Dùng búa đập ruột bút chì | Ruột bút chì bị vỡ vụn | Ruột bút chì không có tính dẻo |
Ứng dụng tính chất vật lý của kim loại
Kim loại có tính dẻo do đó kim loại được kéo sợi, rèn và dát mỏng để tạo nên các đồ vật khác nhau phục vụ đời sống con người và sản xuất.
Ứng dụng của tính dẻo
Ứng dụng tính chất vật lí của kim loại này, một số vật dụng được chế tác từ kim loại: Đồ trang sức bằng bạc, đồ trang sức bằng vàng, vỏ hộp đựng bánh kẹo, dây thép, dây nhôm dùng để buộc, các con ốc vít, kìm, vỏ xe oto, lư lương, vỏ đồ hộp, các cây sắt thép dùng trong xây dựng,…
>> Tham khảo: Ứng dụng học trực tuyến hàng đầu Việt Nam – Toppy
Tính dẫn điện
Tính chất vật lý của kim loại tiếp theo đó là tính dẫn điện.
Khi kim loại được nối với nguồn điện ngay lập tức các electron tự do sẽ chuyển động thành dòng trong môi trường kim loại. Nhiệt độ của kim loại càng thấp thì tính dẫn điện càng cao. Hiệu tượng này được lý giải bởi ở nhiệt độ thấp, tốc độ di chuyển của các ion dương trong kim loại càng nhỏ do vậy dòng electron tự do chuyển động và không bị cản trở.
Tính dẫn điện của kim loại
Các kim loại khác nhau sẽ có tính dẫn điện khác nhau. Do tính dẫn điện này phụ thuộc vào mật độ electron tự do trong mỗi kim loại. Kim loại có tính dẫn điện tốt nhất đó là bạc [Ag], tiếp theo đến đồng [Cu], nhôm [Al], sắt [Fe],… Đồng và nhôm được ứng dụng làm dây dẫn điện
Tính dẫn nhiệt
Tính chất vật lý của kim loại ngoài hai tính chất trên đó là tính dẫn nhiệt
Khi ta đốt nóng một đoạn dây kim loại, các electron tự do có trong dây kim loại chuyển động nhanh hơn. Trong quá trình di chuyển, các electron này sẽ truyền năng lượng cho những ion dương nằm ở vùng có nhiệt độ thấp, do đó kim loại dẫn được nhiệt.
Ứng dụng của tính dẫn nhiệt
Những kim loại có tính dẫn điện tốt sẽ dẫn nhiệt tốt. Bên cạnh đó, các kim loại khác nhau thì có khả năng dẫn điện khác nhau. Chẳng hạn như kim loại bạc có tính dẫn nhiệt tốt hơn kim loại đồng, kim loại nhôm có tính dẫn điện tốt hơn kim loại sắt,… Nhờ tính dẫn nhiệt của kim loại mà một số chúng được dùng để làm các dụng cụ nấu ăn.
Ánh kim
Tính chất vật lý của kim loại lớp 9 cuối cùng là tính ánh kim.
Đa số các kim loại đều có tính ánh kim. Bởi các electron tự do có trong kim loại đã phản xạ với các tia sáng có bước sóng, và phản ứng này mắt ta có thể nhìn thấy trong điều kiện bình thường.
Ứng dụng của tính ánh kim: Nhờ có ánh kim do đó một số ít kim loại được sử dụng là đồ trang sức có giá trị cao như: vàng, bạc,…Chúng rất được mọi người ưa chuộng bởi ánh kim sáng lấp lánh.
>> Đăng ký học thử miễn phí môn Hóa học từ lớp 8 đến lớp 12
Ứng dụng tính ánh kim
Một số tính chất vật lý của kim loại khác
Ngoài những tính chất vật lý của kim loại 12 nêu trên, chúng còn có một số những tính chất vật lý riêng của kim loại như sau:
Tỉ khối
Các kim loại không giống nhau sẽ có những tỉ khối khác nhau. Liti [Li] là kim loại có tỉ khối bé nhất là 0,5. Và ngược lại Osimi [Os] là kim loại có tỉ khối lớn nhất là 22,6.
Tỉ khối của kim loại được quy ước như sau:
- Kim loại nào có tỉ khối bé hơn 5, được gọi là kim loại nhẹ. Ví dụ: K, Al, Na, Mg,…
- Kim loại nào có tỉ khối cao hơn 5,được gọi là kim loại nặng. Ví dụ: Ag, Fe, Au, Cu, Zn,…
Nhiệt độ nóng chảy
Mỗi một kim loại có nhiệt độ nóng chảy khác nhau. Thủy ngân [Hg] là kim loại có nhiệt độ nóng chảy nhỏ nhất -39 độ C và Vonfram [W] là kim loại có nhiệt độ nóng chảy lớn nhất 3422 độ C.
>> Tham khảo: Ứng dụng học trực tuyến hàng đầu Việt Nam – Toppy
Độ cứng
Các kim loại không giống nhau sẽ có độ cứng không giống nhau. Bạn có biết có những kim loại mềm như sáp, có thể dùng dao cắt được không, đó là kim loại kali [K], Natri [Na],…Bên cạnh đó, chúng lại có những loại rất cứng, không thể đục dũa được là Crom [Cr], Vonfram [W],…
Bài viết trên đây đã cung cấp cho bạn đọc những kiến thức cơ bản về tính chất vật lý của kim loại, chúng được ứng dụng trong đời sống và sản xuất như thế nào. Hy vọng bài viết của chúng tôi sẽ giúp bạn học tập và nghiên cứu được nhiều kiến thức. Chúc bạn thành công!
Xem thêm:
Giải pháp toàn diện giúp con đạt điểm 9-10 dễ dàng cùng Toppy
Với mục tiêu lấy học sinh làm trung tâm, Toppy chú trọng việc xây dựng cho học sinh một lộ trình học tập cá nhân, giúp học sinh nắm vững căn bản và tiếp cận kiến thức nâng cao nhờ hệ thống nhắc học, thư viện bài tập và đề thi chuẩn khung năng lực từ 9 lên 10.
Kho học liệu khổng lồ
Kho video bài giảng, nội dung minh hoạ sinh động, dễ hiểu, gắn kết học sinh vào hoạt động tự học. Thư viên bài tập, đề thi phong phú, bài tập tự luyện phân cấp nhiều trình độ.Tự luyện – tự chữa bài giúp tăng hiệu quả và rút ngắn thời gian học. Kết hợp phòng thi ảo [Mock Test] có giám thị thật để chuẩn bị sẵn sàng và tháo gỡ nỗi lo về bài thi IELTS.
Học online cùng Toppy
Nền tảng học tập thông minh, không giới hạn, cam kết hiệu quả
Chỉ cần điện thoại hoặc máy tính/laptop là bạn có thể học bất cứ lúc nào, bất cứ nơi đâu. 100% học viên trải nghiệm tự học cùng TOPPY đều đạt kết quả như mong muốn. Các kỹ năng cần tập trung đều được cải thiện đạt hiệu quả cao. Học lại miễn phí tới khi đạt!
Tự động thiết lập lộ trình học tập tối ưu nhất
Lộ trình học tập cá nhân hóa cho mỗi học viên dựa trên bài kiểm tra đầu vào, hành vi học tập, kết quả luyện tập [tốc độ, điểm số] trên từng đơn vị kiến thức; từ đó tập trung vào các kỹ năng còn yếu và những phần kiến thức học viên chưa nắm vững.
Trợ lý ảo và Cố vấn học tập Online đồng hành hỗ trợ xuyên suốt quá trình học tập
Kết hợp với ứng dụng AI nhắc học, đánh giá học tập thông minh, chi tiết và đội ngũ hỗ trợ thắc mắc 24/7, giúp kèm cặp và động viên học sinh trong suốt quá trình học, tạo sự yên tâm giao phó cho phụ huynh.