Что общего в строении атомов металлов

Строение металлов

Что общего в строении атомов металлов Что общего в строении атомов металлов

Всего получено оценок: 68.

Всего получено оценок: 68.

Металлы – твёрдые элементы, сплавы которых широко применяются в промышленности, строительстве и повседневной жизни. Пластичность, твёрдость, тепло- и электропроводность, а также способность к плавке и ковке обусловлены строением металлов.

Строение

Электронное строение атома металла включает:

Ядро состоит из протонов и нейтронов. Количество протонов, заряд ядра и число электронов соответствуют порядковому номеру металла в периодической таблице.

Электроны в металлических атомах расположены намного дальше от ядра, чем электроны неметаллов. Этим объясняется лёгкость отделения валентных электронов, поэтому металлы всегда являются восстановителями в химических реакциях.

Атомы всех металлов, за исключением ртути, образуют кристаллические решётки. Кристаллическая решётка состоит из повторяющихся комплексов атомов – элементарных кристаллических ячеек, которые бывают трёх видов. Их отличия описаны в таблице строения металлов.

Вид решётки

Характеристика

Примеры

Кубическая объёмно-центрированная (ОЦК)

Восемь ионов находятся по углам условного куба, один – в середине

Ионы располагаются в углах куба и в центре каждой грани. Центр куба свободен

Шестигранная призма. В углах и в центре между ними находятся ионы. Посередине призмы лежат ионы, образующие треугольник

Физические свойства

Металлы отличаются от неметаллов характерными физическими свойствами:

Благодаря пластичности и плавке металлы могут образовывать сплавы – смеси химических элементов. Большую часть сплавов составляют металлы, остальное – случайные примеси и специально вводимые вещества. Сплавы отличаются высокой прочностью, упругостью, хрупкостью. Широко применяются сплавы на основе железа (чёрные металлы) и алюминия (цветные металлы).

Высокую электропроводность обуславливают свободные электроны, перемещающиеся по кристаллической решётке под действием электрических полей. При нагревании электропроводность уменьшается.

Классификация металлов приведена в таблице.

Источник

Металлы в периодической системе. Строение атомов-металлов. Общая характеристика металлов

Что общего в строении атомов металлов

Металлы в периодической системе. Строение атомов-металлов. Общая характеристика металлов.

Положение металлов в периодической системе

Если в таблице Д. И. Менделеева провести диагональ от бора к астату, то в главных подгруппах под диагональю окажутся атомы-металлы, а в побочных подгруппах все элементы ― металлы. Элементы, расположенные вблизи диагонали, обладают двойственными свойствами: в некоторых своих соединениях ведут себя как металлы; в некоторых ― как неметаллы.

Строение атомов металлов

В периодах и главных подгруппах действуют закономерности в изменении металлических свойств.

Атомы многих металлов имеют 1, 2 или 3 валентных электрона, например:

Na (+ 11): 1S2 2S22p6 3S1

Са (+ 20): 1S2 2S22p6 3S23p63d0 4S2

Свойства атомов–металлов находятся в периодической зависимости от их местоположения в таблице Д. И. Менделеева.

Что общего в строении атомов металлов

В ГЛАВНОЙ ПОДГРУППЕ:

· Число электронов на внешнем слое не изменяется.

· Радиус атома увеличивается

· Восстановительные свойства усиливаются.

· Металлические свойства усиливаются.

· Заряды ядер атомов увеличиваются.

· Радиусы атомов уменьшаются.

· Число электронов на внешнем слое увеличивается.

· Восстановительные свойства уменьшаются.

· Металлические свойства ослабевают.

Строение кристаллов металлов

Большинство твердых веществ существует в кристаллической форме: их частицы расположены в строгом порядке, образуя регулярную пространственную структуру ― кристаллическую решетку.

Кристалл ― твердое тело, частицы которого (атомы, молекулы, ионы) расположены в определенном, периодически повторяющемся порядке (в узлах). При мысленном соединении узлов линиями образуется пространственный каркас ― кристаллическая решетка.

Кристаллические структуры металлов в виде шаровых упаковок

Что общего в строении атомов металлов

а ― медь; б ― магний; в ― α-модификация железа

Атомы металлов стремятся отдать свои внешние электроны. В куске металла, слитке или металлическом изделии атомы металла отдают внешние электроны и посылают их в этот кусок, слиток или изделие, превращаясь при этом в ионы. «Оторвавшиеся» электроны перемещаются от одного иона к другому, временно снова соединяются с ними в атомы, снова отрываются, и этот процесс происходит непрерывно. Металлы имеют кристаллическую решетку, в узлах которой находятся атомы или ионы (+); между ними находятся свободные электроны (электронный газ). Схему связи в металле можно отобразить так:

где n ― число внешних электронов, участвующих в связи (у Na ― 1 ē, у Са ― 2 ē, у Al ― 3 ē).

Наблюдается этот тип связи в металлах ― простых веществах-металлах и в сплавах.

Металлическая связь ― это связь между положительно заряженными ионами металлов и свободными электронами в кристаллической решетке металлов.

Металлическая связь имеет некоторое сходство с ковалентной, но и некоторое отличие, поскольку металлическая связь основана на обобществлении электронов (сходство), в обобществлении этих электронов принимают участие все атомы (отличие). Именно поэтому кристаллы с металлический связью пластичны, электропроводны и имеют металлический блеск. Однако в парообразном состоянии атомы металлов связаны между собой ковалентной связью, пары металлов состоят из отдельных молекул (одноатомных и двухатомных).

Общая характеристика металлов

Способность атомов отдавать электроны (окисляться)

Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au

Взаимодействие с кислородом воздуха

Быстро окисляются при обычной температуре

Медленно окисляются при обычной температуре или при нагревании

Взаимодействие с водой

При обычной температуре выделяется Н2 и образуется гидроксид

При нагревании выделяется Н2

Н2 из воды не вытесняют

Взаимодействие с кислотами

Вытесняют Н2 из разбавленных кислот

Не вытесняют Н2 из разбавленных кислот

Реагируют с конц. и разб. HNO3 и с конц. H2SO4 при нагревании

С кислотами не реагируют

Нахождение в природе

Только в соединениях

В соединениях и в свободном виде

Главным образом в свободном виде

Восстановлением углем, оксидом углерода(2), алюмотермия, или электролиз водных растворов солей

Способность ионов присоединять электроны (восстанавливаться)

Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au

Электрохимический ряд напряжений металлов. Физические и химические свойства металлов

Общие физические свойства металлов

Общие физические свойства металлов определяются металлической связью и металлической кристаллической решеткой.

Механическое воздействие на кристалл металла вызывает смещение слоев атомов. Так как электроны в металле перемещаются по всему кристаллу, то разрыва связей не происходит. Пластичность уменьшается в ряду Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe. Золото, например, можно прокатывать в листы толщиной не более 0,001 мм, которые используют для позолоты различных предметов. Алюминиевая фольга появилась сравнительно недавно и раньше чай, шоколад поковали в фольгу из олова, которая так и называлась ― станиоль. Однако не обладают пластичностью Mn и Bi: это хрупкие металлы.

Металлический блеск, который в порошке теряют все металлы, кроме Al и Mg. Самые блестящие металлы ― это Hg (из нее изготовляли в средние века знаменитые «венецианские зеркала»), Ag (из него теперь с помощью реакции «серебряного зеркала» изготовляют современные зеркала). По цвету (условно) различают металлы черные и цветные. Среди последних выделим драгоценные ― Au, Ag, Pt. Золото ― металл ювелиров. Именно на его основе изготовляли замечательные пасхальные яйца Фаберже.

Металлы звенят, и это свойство используется для изготовления колокольчиков (вспомните Царь-колокол в Московском Кремле). Самые звонкие металлы ― это Au, Ag, Cи. Медь звенит густым, гудящим звоном ― малиновым звоном. Это образное выражение не в честь ягоды-малины, а в честь голландского города Малина, где выплавлялись первые церковные колокола. В России потом русские мастера стали лить колокола даже лучшего качества, а жители городов и поселков жертвовали золотые и серебряные украшения, чтобы отливаемый для храмов колокол звучал лучше. В некоторых русских ломбардах определяли подлинность принимаемых на комиссию золотых колец по звону золотого обручального кольца, подвешенного на женском волосе (слышен очень долгий и чистый высокий звук).

При нормальных условиях все металлы, кроме ртути Hg, ― твердые вещества. Самый твердый из металлов ― хром Cr: он царапает стекло. Самые мягкие ― щелочные металлы, они режутся ножом. Щелочные металлы хранят с большими предосторожностями ― Na ― в керосине, а Li ― в вазелине из-за своей легкости, керосин ― в стеклянной баночке, баночка ― в асбестовой крошке, асбест ― в жестяной баночке.

Хорошая электрическая проводимость металлов объясняется присутствием в них свободных электронов, которые под влиянием даже небольшой разности потенциалов приобретают направленное движение от отрицательного полюса к положительному. С повышением температуры усиливаются колебания атомов (ионов), что затрудняет направленное движение электронов и тем самым приводит к уменьшению электрической проводимости. При низких же температурах колебательное движение, наоборот, сильно уменьшается и электрическая проводимость резко возрастает. Вблизи абсолютного нуля металлы проявляют сверхпроводимость. Наибольшей электрической проводимостью обладают Ag, Cu, Au, Al, Fe; худшие проводники ― Hg, Pb, W.

При обычных условиях теплопроводность металлов изменяется в основном в такой же последовательности, как их электрическая проводимость. Теплопроводность обусловливается высокой подвижностью свободных электронов и колебательным движением атомов, благодаря чему происходит быстрое выравнивание температуры в массе металла. Наибольшая теплопроводность ― у серебра и меди, наименьшая ― у висмута и ртути.

Плотность металлов различна. Она тем меньше, чем меньше атомная масса элемента-металла и чем больше радиус его атома. Самый легкий из металлов ― литий (плотность 0,53 г/см3), самый тяжелый ― осмий (плотность 22,6 г/см3). Металлы с плотностью меньше 5 г/см3 называются легкими, остальные ― тяжелыми.

Понятие аллотропии металлов на примере олова

Некоторые металлы имеют аллотропные модификации.

Например, олово различают на:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *