Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại

Kim loại là những những nguyên tố hóa học có khả năng dẫn nhiệt, dẫn điện tương đối tốt. Vậy tính chất hóa học đặc trưng của kim loại là gì? Hãy để chúng tôi giúp bạn giải đáp thắc mắc này thông qua bài viết dưới đây.

Tìm hiểu chung về kim loại

Kim loại là một vật chất rắn tồn tại xung quanh chúng ta. Bên cạnh đó, kim loại là những nguyên tố hóa học mà tạo ra được ion dương và chúng có liên kết kim loại. Dựa vào mức độ ion hóa mà kim loại có thể được phân biệt với nhau. Một số kim loại phổ biến có thể nhắc đến như sắt, đồng, bạc, nhôm, vàng,…

Trong bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học thì kim loại chiếm khoảng 80%. Và trong số đó, nhôm là kim loại có trữ lượng lớn nhất trong lớp vỏ Trái Đất. Hiện nay, kim loại được sử dụng trong rất nhiều các ngành nghề, lĩnh vực khác nhau. Ví dụ như ngành công nghiệp sản xuất, hàng không vũ trụ, hay vật liệu xây dựng,…

Đặc điểm cấu tạo của kim loại

• Hầu hết các nguyên tố kim loại có rất ít electron ở lớp ngoài cùng
• Trừ thủy ngân (Hg) thì ở nhiệt độ thường, các kim loại sẽ tồn tại ở thể rắn, có cấu trúc tinh thể.
• Mỗi một kim loại lại có đặc điểm, tính chất khác nhau. Bởi vì tổ chức bên trong của chúng là không giống nhau.
• Cấu tạo của mỗi nguyên tử kim loại sẽ bao gồm các hạt nhân (notron, proton,..) và các hạt điện tích bao quanh.

Phân biệt kim loại

Kim loại được phân chia thành 4 nhóm chính. Bao gồm:

– Nhóm kim loại cơ bản: đây là những kim loại phổ biến, dễ dàng có thể phản ứng với điều kiện, tính chất của môi trường bên ngoài. Từ đó, tạo ra sự ăn mòn, oxy hóa. Một số kim loại cơ bản như sắt (Fe), kẽm (Zn),…

– Nhóm kim loại hiếm: đây là những kim loại được đánh giá cao về khả năng chống ăn mòn, oxy hóa. Các kim loại này bao gồm vàng (Au), bạc ( Ag),…

– Nhóm kim loại đen: là tổng hợp những kim loại trong thành phần có chứa sắt (Fe) và có từ tính. Bên cạnh đó, đây còn là một trong những kim loại có khả năng được tái chế sử dụng nhiều lần. Mặc dù có tính phổ biến và độ linh hoạt trong gia công tạo hình nhưng đây là kim loại dễ bị rỉ sét vì nó có thành phần từ sắt.

Tuy nhiên, cùng với sự phát triển của xã hội thì hiện nay để khắc phục nhược điểm này, trong các quy trình sản xuất, các nhà luyện kim đã cho thêm một số chất phụ gia để tăng khả năng chống ăn mòn của kim loại. Và một trong những vật liệu điển hình cho cách sản xuất này đó chính là thép không gỉ hay còn được gọi là inox.

– Nhóm kim loại màu: đây là những kim loại không có màu đen, không phải sắt và cũng không phải các hợp kim từ sắt. Chúng được sản xuất từ quặng màu nguyên sinh hoặc thứ sinh. Đồng thời có khả năng chống ăn mòn tốt hơn kim loại đen, dẫn nhiệt và dẫn điện khá tốt.

Ứng dụng của kim loại

Kim loại là một trong những vật liệu có vai trò vô cùng quan trọng trong cuộc sống, chúng được sử dụng phổ biến từ các lĩnh vực, hoạt động dân dụng cho đến ngành công nghiệp. Các ứng dụng tiêu biểu của kim loại có thể nhắc đến như:

• Ngành sản xuất, luyện kim, gia công cơ khí: một số kim loại như sắt, thép được sử dụng để sản xuất các phụ kiện, khuôn đúc,…
• Lĩnh vực xây dựng: kim loại được sử dụng trong các dự án, công trình xây dựng như nhà cao tầng, cầu đường,…
• Giao thông vận tải: chúng cũng được thiết kế để làm vỏ bọc của các chi tiết máy móc, thiết bị, phụ kiện,…
• Đồ gia dụng: kim loại được dùng để chế tạo các sản phẩm như dụng cụ bếp, cánh cửa,…
• Phụ kiện trang sức: một số kim loại còn được thiết kế để chế tạo nên trang sức như vàng, bạc,…
• Ngành van công nghiệp: kim loại cũng được dùng để chế tạo, gia công các thiết bị van công nghiệp như van bi inox, van bướm inox điều khiển khí nén, van cổng inox, van cầu thép,…

Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại

Dưới đây là một số tính chất hóa học phổ biến của kim loại:

• Tính khử: kim loại là một trong những nguyên tố hóa học có khả năng nhường electron để tạo thành ion dương. Điều này đã khiến cho kim loại có tính khử cao và được sử dụng để loại bỏ các hợp chất khác. Bên cạnh đó, với đặc tính đưa electron của mình cho các chất khác, kim loại đóng vai trò vô cùng quan trọng trong các quy trình sản xuất hóa chất, điện tử.
• Tính liên kết: khi được tác dụng, phản ứng với các phi kim khác nhau, chúng có thể tạo thành những kim loại mới mang những đặc điểm nổi trội riêng biệt. Ví dụ như độ bền, độ dẫn nhiệt, dẫn điện, chống ăn mòn,…
• Tính oxy hóa: oxy hóa được hiểu là quá trình một phân tử mất đi electron để hình thành nên ion dương. Đồng thời các phân tử khác sẽ nhận electron từ kim loại. Từ đó, giúp tăng tính trung hòa, cân bằng của phân tử.
• Tính tan chảy và bay hơi: tại điều kiện môi trường quá cao, thì chắc chắn kim loại rất dễ bị nóng chảy và bay hơi. Điều này giúp đem lại sự thuận tiện trong quá trình sản xuất, gia công sản phẩm kim loại.
• Tính dẫn nhiệt, dẫn điện: với khả năng dẫn nhiệt và điện tốt, kim loại được ứng dụng rất nhiều trong thực tiễn.
• Tính ổn định: trong điều kiện môi trường làm việc bình thường hoặc môi trường có tính axit, bazo thì kim loại có thể đảm bảo được khả năng hoạt động ổn định.
• Tính độc: một số kim loại khi chúng ta tiếp xúc có thể gây độc hại như thủy ngân, chì. Vì vậy, để bảo vệ sức khỏe con người, chúng ta cần sử dụng các biện pháp an toàn khi tiếp xúc với chúng.

Một số phản ứng hóa học của kim loại

Tính chất hóa học của kim loại khi tác dụng với oxy

Một trong những hiện tượng phổ biến xảy ra khi kim loại tác dụng với oxy đó là tình trạng oxy hóa, rỉ sét. Phản ứng oxy hóa của kim loại có thể xảy ra bởi các yếu tố như độ ẩm môi trường, nhiệt độ, độ pH,…

Dưới đây là một số ví dụ phản ứng oxy hóa của kim loại:

Fe + O2 -> FeO

2Cu + O2 -> 2CuO

Tính chất hóa học của kim loại khi tác dụng với nước

Khi kim loại tác dụng với nước, chúng sẽ tạo ra oxit kim loại hoặc hydroxide kim loại và khí hydro. Chúng được gọi chung với cái tên là phản ứng khử và phản ứng sinh khí hydro. Trong phản ứng này, kim loại sẽ nhường đi electron để tạo thành ion dương. Khi đó, nước sẽ tiếp nhận các electron này để sản sinh ra khí hydro. Cùng lúc đó, các ion hydroxide sẽ kết hợp với ion dương của kim loại để hình thành nên hydroxide kim loại.

Một số ví dụ về phản ứng trên:

Fe + 2H2O -> Fe(OH)2 + H2

2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2

Tính chất hóa học của kim loại khi tác dụng với muối

Khi kim loại kết hợp với một muối của kim loại yếu hơn nó, phản ứng sẽ tạo ra muối và khí hydro. Trong phản ứng này, kim loại mạnh sẽ thay thế vị trí của kim loại yếu trong muối. Từ đó hình thành nên muối mới. Đồng thời giải phóng khí hydro.

Ví dụ: khi kẽm kết hợp với axit clohydric, ta sẽ có phương trình phản ứng sau:

Zn + 2HCl -> ZnCL2 + H2

Qua phản ứng này, chúng ta có thể thấy rằng khi kẽm kết hợp với ion clorua, chúng sẽ tạo nên dung dịch muối kẽm clorua ( ZnCl2). Đồng thời khí H2 được tạo ra và giải phóng, thoát ra bên ngoài dung dịch.

Tính chất hóa học của kim loại khi tác dụng với axit

Trong phản ứng giữa kim loại và axit thường sẽ hình thành nên muối và khí hydro. Tuy nhiên, sản phẩm muối này thường phụ thuộc vào loại axit phản ứng.

Một số ví dụ cụ thể của phản ứng này là:

Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2. Khi kim loại tác dụng với axit clorua ( HCl ) thì sản phẩm sẽ cho ra là muối sắt clorua (FeCl2) và giải phóng khí hydro (H2).

Mg + H2SO4 -> MgSO4 + H2. Khi kim loại tác dụng với axit sulfuric ( H2SO4) thì thành phẩm sẽ là muối sunfat và khí hydro.

Tính chất hóa học của kim loại khi tác dụng với bazo

Ví dụ về phản ứng hóa học giữa kim loại và bazo

2Al + 2NaOH + 6H2O -> 2NaAl(OH)4 + 3H2. Trong phản ứng này, nhôm khi tác dụng với hydroxide (NaOH) trong điều kiện môi trường nước sẽ tạo ra natri aluminate và khí hydro.

Zn + 2NaOH + 2H2O -> Na2Zn(OH)4 + H2. Khi kẽm kết hợp với natri hydroxide và nước, sẽ tạo ra natri zincate và khí hydro.

So sánh tính chất hóa học của nhôm và sắt

Giống nhau

Về cơ bản, thì nhôm và sắt đều sở hữu những đặc tính cơ bản của kim loại như:

• Do cùng có tính khử, nên cả hai kim loại này đều được sử dụng trong các môi trường ứng dụng chống oxy hóa, ăn mòn.
• Trong điều kiện nhiệt độ thông thường, cả nhôm và sắt đều có thể hoạt động ổn định trong nước. Tuy nhiên, nếu tiếp xúc với nước trong điều kiện nhiệt độ cao thì sắt có thể bị oxy hóa còn nhôm sẽ bị ăn mòn.
• Cả hai kim loại này đều có thể tác dụng được với axit. Khi đó, thành phẩm tạo ra sẽ là dung dịch muối và khí hydro.
• Khi hai kim loại này được kết hợp với các kim loại độc hại như chì hoặc thủy ngân thì chúng có thể tạo nên hợp chất ít gây độc hại hơn.

Khác nhau

• Trong điều kiện môi trường khô, nhờ có lớp oxide nhôm bảo vệ nên bề mặt của chúng sẽ rất khó bị oxy hóa như sắt. Còn đối với sắt, trong điều kiện môi trường ẩm ướt, kim loại này rất dễ bị gỉ sét.
• Khi kết hợp với axit thì phản ứng của sắt sẽ diễn ra chậm hơn so với nhôm. Bên cạnh đó, lớp oxide bảo vệ của nhôm sẽ dễ dàng bị phá hủy hơn so với sắt trong điều kiện môi trường axit.
• Nhôm là kim loại có tính khử tốt hơn so với sắt. Do đó, nhôm có thể tham gia vào nhiều phản ứng khử, giúp loại bỏ các ion kim loại mạnh hơn so với sắt.
• Sắt là kim loại có độ bền cơ học tốt hơn so với nhôm. Vì vậy, chúng thường là sự lựa chọn lý tưởng trong các lĩnh vực ứng dụng xây dựng, cơ khí,…Tuy nhiên, thì nhôm lại có kim loại có trọng lượng nhẹ và tính chống ăn mòn tốt hơn.
• Về tính chất từ tính, thì sắt là kim loại có từ tính tương đối mạnh, trong khi nhôm không có từ tính hoặc có nhưng không đáng kể.

Tổng kết

Như vậy, qua bài viết trên, chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về tính chất hóa học của kim loại cũng như các phản ứng hóa học của kim loại khi kết hợp với muối, axit, bazo, nước. Bằng việc hiểu rõ những tính chất này sẽ giúp đem lại sự thuận tiện trong việc nghiên cứu, chế tạo các vật liệu kim loại. Đồng thời hy vọng với những thông tin mà chúng tôi cung cấp sẽ giúp bạn đọc ứng dụng chúng vào thực tiễn một cách hiệu quả nhất.