Химия
Уроки по Химии
Все предметы
ВНО 2016
Конспекты уроков
Опорные конспекты
Учебники PDF
Учебники онлайн
Библиотека PDF
Словари
Справочник школьника
Мастер-класс для школьника

ПОСОБИЕ ПО ХИМИИ ДЛЯ ПОСТУПАЮЩИХ В ВЫСШИЕ УЧЕБНЫЕ ЗАВЕДЕНИЯ

Часть II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Раздел 12. ОБЩИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

§ 12.2. Физические свойства металлов

 

Механическое воздействие на кристалл с ковалентной связью влечет смещение отдельных слоев атомов, вследствие чего связи разрываются и кристалл разрушается (рис. 12.1, а). Такое же действие на кристалл с металлической связью также вызывает смещение слоев атомов, однако благодаря перемещению электронов по всему кристаллу разрыва связей не происходит (рис. 12.1, б). Для металлов характерна высокая пластичность. Она уменьшается в ряда Au, Ag, Сu, Sn, Pb, Zn, Fe. Золото, например, можно прокатывать в листы толщиной не более 0,003 мм, которые используют для позолоты различных предметов.

Для всех металлов характерен металлический блеск, обычно серый цвет и непрозрачность, что связано с наличием свободных электронов.

Тот факт, что металлы имеют хорошую электрическую проводимость, объясняется наличием в них свободных электронов, которые под влиянием даже небольшой разности потенциалов приобретают направленного движения от отрицательного полюса к положительному.

С повышением температуры усиливается колебания атомов (ионов), что затрудняет направленный движение электронов и тем самым приводит и к уменьшению электрической проводимости. При низких колебания температур, наоборот, сильно уменьшается и электрическая проводимость резко возрастает. Наибольшую электрическую проводимость имеют серебро и медь. За ними идут золото, алюминий, железо. Наряду с медными изготавливают и алюминиевые электрические провода.

Кстати, отметим, что у неметаллов, которым свойственна проводимость с повышением температуры электрическая проводимость растет, что обусловлено увеличением числа свободных электронов за счет разрыва ковалентных связей. При низких же температурах неметаллы ток не проводят вследствие отсутствия свободных электронов. В этом главное различие между физическими свойствами металлов и неметаллов.

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

Разная плотность металлов. 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). Как уже отмечалось, металлы с плотностью менее 5 г/см называются легкими, остальные - тяжелыми.

Рис. 12.1. Смещение слоев в кристаллах с решеткой:

а - атомной; б - металлической

Различные температуры плавления и кипения металлов. Самый легкоплавкий металл - ртуть, ее температура плавления

- 38,9°С, цезий и галлий плавятся соответственно при 29,0 и 29,8°С. Вольфрам - наиболее тугоплавкий металл, температура его плавления 390°С. Он применяется для изготовления нитей электроламп. Металлы, которые плавятся при температуре свыше 1 000°С, называют тугоплавкими, при более низкой - легкоплавкими. Значительное различие в температурах плавления и кипения следует объяснять различием в прочности химической связи между атомами в металлах. Исследования показали, что в чистом виде металлическая связь характерна только для щелочных и щелочноземельных металлов. Однако в других металлов, особенно переходных, часть валентных электронов локализована, то есть осуществляет ковалентные связи между соседними атомами. А поскольку ковалентная связь прочнее, чем металлический, то в переходных металлов температуры плавления и кипения, как это видно из рис. 12.2, намного выше, чем у щелочных и щелочноземельных.

Металлы отличаются по твердости. Самый твердый металл - хром (режет стекло), самые мягкие - калий, рубидий и цезий. Они легко режутся ножом.

Металлы имеют кристаллическое строение. Большинство из них кристаллизуются в кубической решетке (см. рис. 3.18).