8. Металлические элементы и их соединения. Металлы
8.1. Общие сведения о металлические элементы и металлы
8.1.2. Физические свойства металлов
Особенности металлической связи и кристаллической решетки обусловливают общие физические свойства различных металлов.
1. Агрегатное состояние металлов твердое (кроме ртути и, условно, францию1). Температура плавления большинства металлов превышает 1000 °С. Металлы, которые плавятся при более низкой температуре, называют легкоплавкими (свинец, олово, цинк, алюминий). Самый тугоплавкий металл - вольфрам (3420 °С). Самую низкую температуру плавления имеет ртуть (-38,9 °С).
2. Но твердость различных металлов (по н. в.) колеблется в значительных пределах: от 0,2 (цезий) до 6,0 (вольфрам) по шкале Мооса2. Металлы, у которых в образовании металлической связи принимают участие только s-электроны (щелочные, щелочноземельные), не отличаются высокой твердостью, пластичные и легкоплавкие. А металлы, в которых, кроме s-электронов в образовании связи участвуют еще и d-электроны, отличаются более высокой твердостью и тугоплавкістю.
3. Пластичность - способность металлов сгибаться и не ломаться под действием механических нагрузок вследствие смещения отдельных слоев металла относительно других (без нарушения металлического связи между ними). Пластичными металлами являются золото, серебро, медь. Другие же металлы совершенно не пластичны и при деформации сразу ломаются, не сгибаясь (марганец, висмут). Для пластичности некоторых металлов (хром) важна чистота вещества.
4. Для большинства металлов характерный серебристо-белый (Al, Ag, Ni) или серебристо-серый цвет (Pb, Fe). Исключения: золото имеет желтую окраску, медь - розовато-красный, а цезий - светло-желтое.
5. Для металлов характерна высокая электропроводность. Она обусловлена наличием электронного газа. В электрическом поле свободные электроны начинают двигаться не хаотично, а направленно: от отрицательного полюса к положительному. Лучшая электропроводность у серебра и меди, за ними идут золото, алюминий, магний, Электронная проводимость металлов с повышением температуры уменьшается.
6. Наличие электронного газа обусловливает также высокую теплопроводность металлов.
7. Характерный металлический блеск. В измельченном (порошкообразном) состоянии металлы имеют обычно черный цвет и не блещут, за исключением магния и алюминия.
8. Значение плотности металлов колеблются в довольно широком диапазоне - от 0,534 (литий) до 22,5 г/см3 (осмий, иридий). Плотность металлов прямо пропорциональна атомной массе элемента и обратно пропорциональна радиусу его атома. Металлы с плотностью до 5 г/см3 называют легкими3, а те, у которых плотность более 5 г/см3, - тяжелыми.
9. Некоторые металлы являются феромагнетиками (железо, никель, кобальт, марганец, хром)- веществами, которые способны намагничиваться во внешнем магнитном поле и сохранять состояние намагничивания.
10. Металлы имеют способность растворяться друг в друге с образованием твердых растворов (сплавов)4.
_______________________________________________________
1 Элемент является не только радиоактивным (с малым периодом полураспада), но и таким, что в природе случается чрезвычайно редко. Масса вещества, которая доступна сейчас для изучения - около 10-7 г.
2 Золото без примесей настолько мягкое, что его можно мять руками.
3 Группа легких металлов (не утверждена IUPAC) включает калий, натрий, кальций, магний, алюминий и другие элементы.
4 Жидкие и твердые сплавы металлов с ртутью называют амальгамами. Образуются при смачивании металла ртутью даже при обычных температурах. Железо не образует амальгам.