 |
|
Метали як прості речовини. Фізичні властивості металів.
Лекція № 14. Загальна характеристика металів.
План
1. Положення металів у ПСХЕ, будова атомів.
2. Метали як прості речовини. Фізичні властивості металів.
3. Хімічні властивості металів.
СВ. №23. Ряд напруг металів.
СВ № 24. Значення металів і сплавів.
СВ № 25. Добування і застосування металів.
Положення металів у ПСХЕ, будова атомів.
Металічні елементи займають в основному ліву нижню частину Періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва. До металічних елементів належать ті елементи, в чиїх атомах на зовнішньому електронному рівні перебуває невелике (від одного до чотирьох) число електронів, які атоми можуть легко віддавати.
Метали як прості речовини. Фізичні властивості металів.
Метали мають низку спільних фізичних властивостей:
— добру електропровідність;
— добру теплопровідність;
— металічний блиск;
— добру пластичність (ковкість);
— зазвичай високу твердість;
— як правило, перебувають у твердому агрегатному стані.
1) Агрегатний стан (тверді, за винятком ртуті)
2) Колір: усі відтінки від сірого до чорного (виняток мідь та золото)
3) Тепло- й електропровідність ( за рахунок вільних електронів)
Найменша теплопровідність у ртуті, найбільша у срібла, міді, золота, алюмінію
Найбільша електропровідність у срібла, міді, алюмінію:
Hg, Pb, Fe, Zn, Mg, AI, Au, Cu, Ag
→ збільшується
4) Ковкість і пластичність (найбільш пластичний золото, крихкий хром, манган, стибіум у ніх 5-7 електронів на останьому рівні) Золото – найеластичніший з металів. 1г золота можна витягнути у дріт завдовжки 2 км. Із шматочка величиною із сірникову головку можна отримати лист площею 50 м2, лист в 0,0001мм у 500 раз тонше за волосину.
5) Густина: легкі (літій р=0,53г/см3) і важкі (осмій р=22,48 г/см3)
6) Твердість: м’які (лужні метали) і тверді (хром)
7) Температура плавлення: ртуть= -38°C
Легкоплавкі –цезій (28,50С), t пл.Ga =29,7°C Тугоплавкі – вольфрам (33700С)
Такі спільні фізичні властивості металів обумовлені наявністю в металів особливого типу хімічного зв’язку — металічного. Наявність таких властивостей, як електропровідність і теплопровідність, вказує на значну рухливість електронів у металах.
Атоми металів на зовнішньому електронному рівні мають невелику кількість електронів, які досить слабко взаємодіють з ядром, отже, можуть легко віддаватися. Таким чином, кожний атом металу віддає в спільне користування щонайменше по одному електрону зі свого зовнішнього електронного рівня. Усі електрони можуть вільно переміщатися по всьому металічному кристалу й утворюють так званий «електронний газ».
Присутністю вільних електронів та їхнім рухом по всьому зразку металу пояснюється значна електропровідність, теплопровідність металів та їхній характерний металічний блиск.
Утворення металічного зв’язку:
1. Атоми металу втрачають електрони (один або кілька) і перетворюються на позитивно заряджені йони.
2. Втрачені атомом електрони вільно переміщаються по всьому об’єму металічного тіла, то приєднуючись до йонів, то відриваючись від них, і спільно втримують усі позитивні йони.
3. Йони розміщуються шарами в певному порядку один відносно одного, утворюючи певний тип кристалічної гратки.
Чим більша активність металу, тим енергійніше він реагує з іншими речовинами. За активністю всі метали можна розташувати в ряд, який називають рядом активності металів,або витискувальним рядом металів, або рядом напруг металів, а також електрохімічним рядом напруг металів. Цей ряд уперше дослідив видатний український учений М. М. Бекетов, тому цей ряд називають також рядом Бекетова.
Ряд активності металів Бекетова має такий вигляд (наведені найбільш уживані метали):
K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > H2 > Cu > Hg > Ag > Au.
У цьому ряді метали розташовані за зменшенням їхньої активності. Серед наведених металів найбільш активний калій, а найменш активний — золото. За допомогою цього ряду можна визначити, який метал активніший від іншого. Також у цьому ряді присутній водень. Звісно ж, водень не є металом, але в цьому ряді його активність прийнята за точку відліку (своєрідний нуль).