BÀI 14. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ LIÊN KẾT KIM LOẠI. TÍNH CHẤT KIM LOẠI

MỞ ĐẦU

Kim loại giữ vai trò quan trọng trong các ngành kĩ thuật vì chúng có những tính chất vật lí, hoá học đặc biệt. Kim loại có cấu tạo nguyên tử như thế nào? Có những tính chất và ứng dụng gì?

Giải rút gọn:

- Cấu tạo nguyên tử:

+ Đa số có số electron ở lớp ngoài cùng là 1, 2, 3.

+ Ở điều kiện thường, hầu hết kim loại ở thể rắn và có cấu tạo tinh thể.

- Tính chất của kim loại:

+ Tính chất vật lí: tính ánh kim, tính dẫn điện, tính dẫn nhiệt và tính dẻo.

+ Tính chất hoá học: tác dụng với phi kim, tác dụng với nước, tác dụng với dung dịch acid, tác dụng với dung dịch muối.

- Ứng dụng: sử dụng làm dây dẫn điện, chế tạo dụng cụ đun nấu, dùng trong công trình xây dựng

1. CẤU TẠO CỦA KIM LOẠI

Thảo luận 1: Hãy nêu nhận xét về số electron lớp ngoài cùng của các nguyên tử kim loại Na, Mg, Al, Fe, Cu, Zn.

Giải rút gọn:

Số electron ngoài cùng lần lượt là: 1, 2, 3, 2, 2, 2. 

Nhìn chung các nguyên tử kim loại có số electron ngoài cùng là 1, 2, 3.

Thảo luận 2: So sánh liên kết kim loại với liên kết ion và liên kết cộng hoá trị.

Giải rút gọn:

* So sánh liên kết kim loại với liên kết cộng hoá trị:

- Giống: Sự dùng chung electron

- Khác:

+ Liên kết cộng hoá trị: sự dùng chung giữa 2 nguyên tử tham gia liên kết.

+ Liên kết kim loại: sự dùng chung toàn bộ electron trong nguyên tử kim loại.

* So sánh liên kết kim loại với liên kết ion:

- Giống nhau: cả hai đều là liên kết sinh ra bởi lực hút tĩnh điện.

- Khác nhau:

+ Liên kết ion: hình thành do lực hút giữa hai ion mang điện tích trái dấu.

+ Liên kết kim loại: do lực hút tĩnh điện giữa các electron hoá trị tự do với các ion dương kim loại trong mạng tinh thể kim loại.

2. TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA KIM LOẠI

Thảo luận 3: Vàng, bạc được sử dụng làm đồ trang sức nhờ tính chất vật lí nào của kim loại?

Giải rút gọn:

Nhờ tính chất tính ánh kim.

Thảo luận 4: Hãy cho biết hiện tượng xảy ra khi tác dụng một lực cơ học đủ mạnh lên tấm kim loại. Giải thích.

Giải rút gọn:

Vì kim loại có tính dẻo.

Luyện tập 1: Hãy giải thích:

a) Tại sao tungsten (W) được dùng để làm dây tóc bóng đèn?

b) Tại sao lõi dây điện thường được làm từ kim loại đồng?

Giải rút gọn:

a) Vì tungsten có nhiệt độ nóng chảy cao và là kim loại có tính dẫn nhiệt tốt.

b) Vì đồng là chất dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, giá thành rẻ.

3. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC CỦA KIM LOẠI

Thảo luận 5: Tiến hành Thí nghiệm 1 và nêu hiện tượng xảy ra. Xác định vai trò của các chất trong các phản ứng hoá học xảy ra ở thí nghiệm này.

Giải rút gọn:

- Sắt phản ứng với chlorine: sắt là chất khử, chlorine là chất oxi hoá.

- Magnesium phản ứng với oxygen: magnesium là chất khử, oxygen là chất oxi hoá.

- Sắt phản ứng với lưu huỳnh: sắt là chất khử, lưu huỳnh là chất oxi hoá.

Thảo luận 6: Dựa vào thế điện cực chuẩn trong Bảng 12.1, hãy cho biết kim loại nào có khả năng phản ứng được với dung dịch HCl hoặc dung dịch H₂SO₄ loãng giải phóng khí H₂.

Giải rút gọn:

Các kim loại có thế điện cực chuẩn của cặp oxi hoá – khử tương ứng nhỏ hơn 0 

Thảo luận 7: Tiến hành Thí nghiệm 2 và nêu hiện tượng xảy ra. Xác định vai trò của các chất trong phản ứng hoá học xảy ra ở Thí nghiệm 2.

Giải rút gọn:

- Thí nghiệm kim loại phản ứng với dung dịch HCl: ống nghiệm 1 không có hiện tượng, ống nghiệm 2 có hiện tượng xuất hiện bọt khí. Trong ống nghiệm 2, sắt có vai trò là chất khử, HCl có vai trò là chất oxi hoá.

- Thí nghiệm kim loại phản ứng với dung dịch H₂SO₄ loãng: ống nghiệm 3 không có hiện tượng, ở ống nghiệm 4 có hiện tượng xuất hiện bọt khí. Trong ống nghiệm 4, sắt có vai trò là chất khử, H₂SO₄ có vai trò là chất oxi hoá.

- Thí nghiệm kim loại phản ứng với dung dịch H₂SO₄ đặc: đồng bị tan dần trong dung dịch H₂SO₄ đặc, dung dịch chuyển thành màu xanh và thấy hiện tượng sủi bọt khí do SO₂ sinh ra. Trong thí nghiệm này, đồng đóng vai trò là chất khử, H₂SO₄ đặc đóng vai trò là chất oxi hoá.

Thảo luận 8: Dựa vào thế điện cực chuẩn trong Bảng 12.1, hãy cho biết kim loại nào có khả năng phản ứng được với nước ở điều kiện thường giải phóng khí H_2.

Giải rút gọn:

Là những kim loại kiềm, kiềm thổ như: Li, K, Ba, Ca, Na,…

Thảo luận 9: Dựa vào thế điện cực chuẩn trong Bảng 12.1, hãy cho biết kim loại nào có khả năng đẩy được đồng ra khỏi dung dịch CuSO₄ 1 M.

Giải rút gọn:

Là những kim loại có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn đồng.

Thảo luận 10: Tiến hành Thí nghiệm 3 và nêu hiện tượng xảy ra. Xác định vai trò của các chất trong phản ứng hoá học xảy ra ở Thí nghiệm 3.

Giải rút gọn:

Ở ống nghiệm 1 xuất hiện chất kết tủa, còn ở ống nghiệm 2 không có hiện tượng. Trong ống nghiệm 1, Cu là chất khử, AgNO₃ là chất oxi hoá.

BÀI TẬP

Bài 1: Thuỷ ngân dễ bay hơi và rất độc. Khi nhiệt kế thuỷ ngân bị vỡ có thể dùng bột lưu huỳnh để xử lí thuỷ ngân. Giải thích.

Giải rút gọn:

Vì 2 chất này tác dụng với nhau ở nhiệt độ thường, tạo thành một chất rắn không độc, có thể dễ dàng quét dọn được. PTHH: Hg + S → HgS

Bài 2: Tại sao đồng dẫn điện tốt hơn nhôm nhưng dây điện cao thế thường được làm bằng nhôm mà không làm bằng đồng? Cho biết khối lượng riêng của đồng là 8,96 g/cm³, của nhôm là 2,70 g/cm³.

Giải rút gọn:

Vì nhôm có khối lượng riêng nhỏ hơn đồng, giúp làm giảm áp lực lên cột điện và ngoài ra giá thành của nhôm cũng rẻ hơn so với của đồng.

Bài 3: Để làm tinh khiết bột đồng có lẫn các kim loại thiếc, kẽm, người ta có thể ngâm hỗn hợp trên vào lượng dư dung dịch Cu(NO₃)₂. Giải thích và viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra (nếu có).

Giải rút gọn:

Vì các kim loại kể trên đều có tính khử mạnh hơn Cu.

PTHH: Sn + Cu(NO₃)₂ → Sn(NO₃)₂ + Cu

Zn + Cu(NO₃)₂ → Zn(NO₃)₂ + Cu