Tính chất hóa học của Kim loại | Marathon Education

Lý thuyết về kim loại đóng vai trò quan trọng trong chương trình Hóa học vô cơ. Do đó, muốn làm chủ được các dạng bài tập ở phần này, các em cần phải nắm rõ các kiến thức liên quan đến kim loại. Các em hãy đọc ngay bài viết bên dưới từ Marathon Education để tìm hiểu về khái niệm kim loại là gì, tính chất vật lý cũng như các tính chất hóa học của kim loại.

Khái quát về kim loại

Kim loại là gì? Khái quát về kim loại

Vị trí của nguyên tố kim loại trong bản tuần hoàn ?

Kim loại là những nguyên tố hóa học mà trong đó tồn tại những ion dương (hay còn được gọi là cation) và những liên kết kim loại.

Cấu tạo của kim loại

• Cấu tạo nguyên tử:
  • Hầu hết, những nguyên tử kim loại đều có rất ít electron tồn tại ở lớp ngoài cùng (khoảng từ 1, 2 hoặc 3 e).
  • Trong một chu kì, nguyên tử của các nguyên tố kim loại có điện tích hạt nhân bé hơn so với các nguyên tử phi kim khác.
• Cấu tạo tinh thể:
  • Ở nhiệt độ thường, các kim loại tồn tại ở dạng rắn, trừ Hg (thủy ngân) ở dạng lỏng.
  • Kim loại có 3 loại mạng tinh thể: lập phương tâm diện (Cu, Ag, Al,…), lập phương tâm khối (Li, Na, K,…) và lục phương (Mg, Be, Zn,…).

Phân loại kim loại

Các nguyên tố kim loại sẽ được phân thành những nhóm cơ bản như sau:

• Kim loại hiếm và kim loại cơ bản: Kim loại hiếm là những kim loại ít gặp, ít bị ăn mòn như vàng hoặc bạch kim. Còn cụm từ “cơ bản” là để chỉ các kim loại dễ bị oxi hóa và ăn mòn.
• Kim loại đen và kim loại màu: Những kim loại có màu đen như crom, sắt, titan,… được gọi là các kim loại đen. Kim loại màu chỉ những kim loại có ánh kim và màu sắc như vàng, bạc, kẽm, đồng,…
• Kim loại nặng và kim loại nhẹ: Những kim loại nhẹ sẽ có khối lượng riêng nhỏ hơn 5g/cm_³ (Na, K, Mg,…). Ngược lại, các kim loại nặng sẽ có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm³ (Fe, Zn, Pb,…).

Lưu ý: kim loại nặng thường có số nguyên tử cao và thể hiện được tính kim loại ở nhiệt độ phòng. 

Trong bảng tuần hoàn hóa học, kim loại sẽ nằm tại nhóm IA (trừ H), nhóm IIA, IIIA (trừ Bo) và thuộc một phần của những nhóm IVA, VA, VIA. Đối với nhóm B, bao gồm từ IB đến VIIIB, là vị trí của các họ lantan và actini, chúng là những nguyên tố kim loại phóng xạ.

Tính chất vật lý của kim loại

Kim loại có những tính chất vật lý cụ thể như sau:

• Tính dẻo, dễ cắt, dễ dát mỏng: Những kim loại khác nhau có tính dẻo khác nhau. Thứ tự các kim loại có tính dẻo giảm dần: Au, Ag, Al, Cu, Sn…
• Tính dẫn điện: Nhờ vào dòng electron chuyển động có hướng trong cấu tạo nên kim loại có khả năng dẫn điện. Các kim loại có khả năng dẫn điện theo thứ tự giảm dần: Ag, Cu, Au, Al, Fe,…
• Tính dẫn nhiệt: Những kim loại dẫn điện tốt thường cũng sẽ dẫn được nhiệt. Theo đó, thứ tự các kim loại dẫn nhiệt tốt giảm dần: Ag, Cu, Al, Fe,…
• Ánh kim: Hầu hết, các kim loại đều có ánh kim. Do vậy, một số kim loại được ứng dụng làm trang sức như vàng hay bạc. 

Những tính chất vật lí chung của kim loại như trên chủ yếu là do các electron tự do trong kim loại gây ra.

>>> Xem thêm: Dãy Hoạt Động Hóa Học Của Kim Loại Là Gì? Ý Nghĩa Và Mẹo Nhớ Nhanh

Tính chất hóa học của kim loại

Lý thuyết về các tính chất hóa học của kim loại có phần phức tạp. Cụ thể, các em cần nắm vững một số

tính chất hóa học đặc trưng của kim loại dưới đây:

Tính chất hóa học của kim loại là tác dụng với phi kim khác

2Al + 2S →   Al₂S₃

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

>>> Xem thêm: Lý Thuyết Về Tính Chất Hóa Học Của Oxi

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

Tính chất hóa học của kim loại cũng bao gồm phản ứng của kim loại với nước. 

Kim loại kiềm (Li, Na, K, Rb, Cs) và kiềm thổ (Ca, Sr, Ba): 

Những kim loại mạnh như Li, Na, Ca,… có thể tác dụng với nước ở điều kiện nhiệt độ phòng để tạo ra các dung dịch bazơ và giải phóng khí H₂.

2Na + 2H_2O →  2NaOH + H_2

Các kim loại khác Mg, Zn, Fe,…

Các kim loại trung bình như Mg, Fe,… cần điều kiện nhiệt độ cao mới có thể phản ứng với nước để tạo thành oxit kim loại (trừ Mg tan chậm trong nước nóng tạo thành dung dịch Mg(OH)₂) và khí hiđro. 

Mg + 2H_2O \xrightarrow{t^o} Mg(OH)_2 + H_2

Các kim loại không tác dụng với nước

Khác với những kim loại đã nêu trên, một số kim loại như Be, Cu, Ag, Hg,… không tác dụng được với nước.

Tính chất hóa học của kim loại kiềm là tác dụng với dung dịch axit

Trong phần tính chất hóa học của kim loại, các em cũng cần để ý đến khả năng kết hợp với dung dịch axit của nhiều kim loại ở những điều kiện khác nhau.

Kim loại có thể cho phản ứng với một số axit mạnh (HCl, H₂SO₄ loãng,…) ở điều kiện thông thường để tạo thành muối và khí hiđro.

Mg + H_2SO_{4 \ (loãng)}→ MgSO_4 +H_2

Khi cho kim loại tác dụng với HCl, HNO₃ hay H₂SO₄ đặc nóng, các em sẽ thu được nhiều sản phẩm khử khác nhau.

• Đối với HNO₃ đặc nóng, khi tác dụng với kim loại sẽ thu được muối nitrat và nhiều loại khí như NO, NO₂, N₂O, N₂ và muối NH₄NO₃. Ví dụ:

Cu + 4HNO_{3 \ \text{(đặc, nóng)}}\xrightarrow{t^o} Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 + 2H_2O

• Trường hợp cho kim loại phản ứng với H₂SO₄ đặc nóng, ta sẽ thu được muối sunfat cùng những loại khí như H₂S, SO₂ và S. Ví dụ:

2Al + 6H_2SO_{4 \ \text{(đặc, nóng)}} \xrightarrow{t^o} Al_2(SO_4)_3 + 3SO_2↑ + 6H_2O

Chú ý: Al, Fe và Cr trở nên thụ động trong HNO₃ và H₂SO₄ đặc nguội.

>>> Xem thêm: Axit Là Gì? Lý Thuyết Về Tính Chất Hóa Học Của Axit

Tính chất hóa học của kim loại kiềm thổ là tác dụng với dung dịch muối

Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại cuối cùng mà các em cần ghi nhớ đó là tác dụng với dung dịch muối. Phản ứng này còn được gọi với cái tên khác là phản ứng thủy luyện.

• Trong trường hợp kim loại kiềm và kiềm thổ như Na, Ca, Ba,…thì kim loại sẽ tác dụng với nước để tạo thành dung dịch kiềm và khí H₂. Sau đó, dung dịch kiềm mới tạo thành quay ra tác dụng với muối. Phản ứng này chỉ xảy ra nếu kết quả thu được kết tủa, chất bay hơi hoặc chất điện li yếu.
• Đối với những kim loại khác khi tác dụng với muối sẽ tuân theo quy tắc alpha (α). Kim loại đứng trước trong dãy hoạt động của kim loại sẽ đẩy kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch để tạo thành muối mới và kim loại mới. Ví dụ:

Zn_{(r)} + CuSO_{4\ (dd)} → ZnSO_{4\ (dd)} + Cu_{(r)}

>>> Xem thêm: Muối Là Gì? Lý Thuyết Về Tính Chất Hóa Học Của Muối

Bài tập về tính chất hóa học của kim loại

Bài tập 1: Dựa vào tính chất hóa học đặc trưng của kim loại, hãy viết các phương trình hóa học biểu diễn các chuyển hóa sau đây:

\begin{aligned}
& \small Mg \xrightarrow{(1)} MgCl_2, Mg \xrightarrow{(2)} MgO, Mg \xrightarrow{(3)} MgSO_4
\\
& \small Mg \xrightarrow{(4)} Mg(NO_3)_2, Mg \xrightarrow{(5)} MgS
\end{aligned}

Lời giải:

\begin{aligned}
& \small (1) \ Mg + Cl_2 \xrightarrow{} MgCl_2
\\
& \small (2) \ 2Mg + O_2 \xrightarrow{t^o} 2MgO
\\
& \small (3) \ Mg + H_2SO_{4 \ loãng} \xrightarrow{} MgSO_4 +H_2O
\\
& \small (4) \ Mg + 2AgNO_3 \xrightarrow{} Mg(NO_3)_2 + 2Ag
\\
& \small (5) \ Mg + S \xrightarrow{} MgS
\end{aligned}

Bài tập 2: Ngâm một lá kẽm trong 20g dung dịch muối đồng sunfat 10% cho đến khi phản ứng kết thúc. Tính khối lượng kẽm đã phản ứng với dung dịch trên và nồng độ phần trăm của dung dịch sau phản ứng.

Lời giải:

\begin{aligned}
& \small \text{Phương trình phản ứng: } Zn + CuSO_4 \xrightarrow{} ZnSO_4 + Cu
\\
& \small \text{Khối lượng muối đồng sunfat tham gia phản ứng: } m_{CuSO_4} = \frac{C\%.m_{dd}}{100} = \frac{20.10}{100} = 2 \ g
\\
& \small \text{Số mol muối đồng sunfat tham gia phản ứng: } n_{CuSO_4} = \frac{2}{160} = 0,0125 \ mol
\\
& \small \text{Dựa trên phương trình phản ứng: } n_{Zn} = n_{Cu} = n_{ZnSO_4} = n_{CuSO_4} = 0,0125 \ mol
\\
& \small \text{Khối lượng kẽm đã phản ứng với dung dịch muối đồng sunfat: } m_{Zn} = 0,0125.65 = 0,8125 \ g
\\
& \small \text{Khối lượng dung dịch sau phản ứng: }
\\
& \small m_{dd} = m_{Zn} + m_{CuSO_4} - m_{Cu} = 0,8125 + 20 - 0,8 = 20,0125 \ g
\\
& \small \text{Nồng độ phần trăm của dung dịch sau phản ứng: }
\\
& \small C\%_{ZnSO_4} = \frac{m_{ZnSO_4}}{m_{dd}}.100\% = \frac{2,0125}{20,0125}.100\% = 10,056 \ \%
\end{aligned}

Bài tập 3: Cho 5,60 g Fe tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ thu được dung dịch M. Cho dung dịch M tác dụng với dung dịch AgNO3 thì thu được x gam kết tủa. Biết các phản ứng là hoàn toàn, giá trị của x là bao nhiêu?

Lời giải:

\begin{aligned}
& \small \text{Phương trình phản ứng: }
\\
& \small Fe + 2HCl \xrightarrow{} FeCl_2 \ (M) + H_2
\\
& \small FeCl_2 \ (M) + 3AgNO_3 \xrightarrow{} 2AgCl + Ag + Fe(NO_3)_3
\\
& \small \text{Số mol Fe: } n_{Fe} = \frac{5,6}{56} = 0,1 \ mol
\\
& \small \text{Dựa trên phương trình phản ứng: }
\\
& \small n_{Ag} = n_{Fe} = 0,1 \ mol
\\
& \small n_{AgCl_2} = 2n_{Fe} = 0,2 \ mol
\\
& \small \text{Khối lượng kết tủa sau phản ứng: } x = m_{Ag} + m_{AgCl} = 0,1.108 + 0,2.143,5 = 39,5 \ g
\end{aligned}

Tham khảo ngay các khoá học online của Marathon Education

Trên đây là những thông tin về kim loại là gì, các tính chất vật lý và tính chất hóa học của kim loại. Hy vọng sau khi đọc xong bài viết, các em sẽ nắm được những tính chất hóa học đặc trưng của kim loại, học tốt các kiến thức liên quan khác. 

Hãy liên hệ ngay với Marathon để được tư vấn nếu các em có nhu cầu học trực tuyến online nâng cao kiến thức nhé! Marathon Education chúc các em được điểm cao trong các bài kiểm tra và kỳ thi sắp tới!