Химия. Анкудимова И.А. - 41 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

годы во многом связаны именно с изучением комплексных соединений.
МЕТАЛЛЫ. СПЛАВЫ
Положение металлов в периодической системе и их электронное строение
Вещества, обладающие в обычных условиях высокой электропроводностью и теплопроводностью, ковко-
стью, "металлическим блеском" и другими свойствами, обусловленными наличием в их кристаллической ре-
шетке большого количества несвязанных с атомными ядрами подвижных электронов проводимости, называют-
ся
металлами.
Среди известных в настоящее время элементов насчитывается 85 металлических элементов. Подгруппы
IA, IIA и IIIA почти полностью состоят из металлов, за исключением водорода и бора. Кроме того, металлы
находятся в В-подгруппах периодической системы и все f-элементы являются металлами.
Металлы на внешнем энергетическом уровне имеют небольшое число электронов, чаще всего 1, 2, 3 и
очень редко 4. По одному электрону имеют 16 металлов, по 2 – 58; по 3 – 4; 0 – палладий; 4 – германий, олово,
свинец; 5 – сурьма и висмут; 6 – полоний.
Металлическая связь. Кристаллическая решетка
Взаимодействие, удерживающее атомы металлов в едином кристалле, называется металлической связью.
Связь, с помощью которой осуществляется взаимодействие между частицами в кристаллах металлов, на-
зывается
металлической.
При обычных условиях металлы (за исключением ртути) существуют в виде кристаллов. Кристалл являет-
ся многоатомной системой. Металлическая связь объясняется
зонной теорией, т.е. теорией молекулярных ор-
биталей с очень большим (10
23
) числом частиц. Количество орбиталей в кристалле равняется сумме орбиталей
атомов, образующих кристалл. Взаимодействие большого числа атомов приводит к образованию энергетиче-
ских зон:
1) совокупность занятых валентными электронами уровней называется
валентной зоной. Зона, заполнен-
ная валентными электронами, называется
валентной.
2) совокупность свободных, не занятых валентными электронами уровней, расположенных энергетически
выше валентной зоны, называется
зоной проводимости.
3) энергетический разрыв между валентной зоной и зоной проводимости называется запрещенной зоной.
В результате образования кристаллической решетки валентные орбитали соседних атомов перекрываются,
благодаря чему валентные электроны (свободные) свободно движутся с одной орбитали на другую, осуществ-
ляя связь между всеми атомами металла в кристалле. Совокупность "свободных" электронов в металле называ-
ется
электронным газом. Химическая связь в металлических кристаллах сильно делокализована, т.е. осуществ-
ляющие связь обобществленные электроны перемещаются по всему куску металла, но в целом он электроней-
трален. По принципу общности электронов металлическая связь сходна с ковалентной, но она сходна и с ион-
ной своей не направленностью и не насыщаемостью. Однако, ей присуща и особенность – большая концентра-
ция валентных электронов.
В зависимости от величины запрещенной зоны все металлы делятся на:
1) металлы, плохо проводящие или не проводящие электрический ток, называются диэлектриками
или изоляторами (∆Е > 4,0 эВ);
2) металлы, электропроводность которых при комнатной температуре имеет промежуточное состояние
между электропроводностью металлов и диэлектриков, называются
полупроводниками (∆Е = 0,1…4,0 эВ);
3) металлы, хорошо проводящие электрический ток, называются
проводниками (∆Е < 0,1 эВ).
Кристаллические решетки металлов могут быть различных типов:
1)
объемноцентрированная кубическая (Li, Na, K, V, Cr, Fe (911…1392 °С), Pb, W и др.);
2)
гранецентрированная кубическая (Al, Ca, Fe(до 911 °С), Ni, Cu, Ag, Au и др.);
3)
гексагональная (Be, Mg, Cd, Ti, Co, Zn и др.).
Физические свойства
Для всех металлов (кроме ртути) характерно твердое агрегатное состояние. Многие серебристо-белые, так
как равномерно отражают все лучи видимого света, некоторые красноватые, синевато-голубоватые, сероватые,
т.е. обладают металлическим блеском; непрозрачны. Они различаются твердостью и тугоплавкостью. Наиболее
твердые – металлы VIВ-подгруппы (хром по твердости приближается к алмазу), наименее твердые – металлы
IA-подгруппы. Металлам присуща относительно высокая электрическая проводимость (
проводники первого
рода
– вещества, проводящие электрический ток без химических изменений). Лучшими проводниками являются
серебро, медь, наихудшими – свинец и ртуть. При нагревании электрическая проводимость падает, а при охлаж-
дении растет и около абсолютного нуля приближается к бесконечности. Данное явление называется
сверхпро-
водимостью.
Металлы обладают высокой теплопроводностью (наибольшая у металлов с наибольшей электриче-
ской проводимостью); пластичностью (способность подвергаться деформации при обычных или при по-
вышенных температурах, не разрушаясь называется пластичностью. Свойство легко деформироваться
при высоких температурах называется
пластичностью). Большинство металлов легко прокатывается в

Страницы