Физические свойства металлов

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 422.

Физические свойства металлов отличают их от неметаллов. Все металлы, кроме ртути, – твёрдые кристаллические вещества, являющиеся восстановителями в окислительно-восстановительных реакциях.

Положение в таблице Менделеева

Металлы занимают I-II группы и побочные подгруппы III-VIII групп. Металлические свойства, т.е. способность отдавать валентные электроны или окисляться, увеличиваются сверху вниз по мере увеличения количества энергетических уровней. Слева направо металлические свойства ослабевают, поэтому наиболее активные металлы находятся в I-II группах, главных подгруппах. Это щелочные и щелочноземельные металлы.

Определить степень активности металлов можно по электрохимическому ряду напряжений. Металлы, стоящие до водорода, наиболее активны. После водорода стоят слабоактивные металлы, не вступающие в реакцию с большинством веществ.

Рис. 1. Электрохимический ряд напряжений металлов.

Строение

Вне зависимости от активности все металлы имеют общее строение. Атомы в простом металле расположены не хаотично, как в аморфных веществах, а упорядоченно – в виде кристаллической решётки. Удерживает атомы в одном положении металлическая связь.

Такой вид связи осуществляется за счёт положительно заряженных ионов, находящихся в узлах кристаллической ячейки (единицы решётки), и отрицательно заряженных свободных электронов, которые образуют так называемый электронный газ. Электроны отделились от атомов, превратив их в ионы, и стали перемещаться в решётке хаотично, скрепляя ионы вместе. Без электронов решётка бы распалась за счёт отторжения одинаково заряженных ионов.

Различают три типа кристаллической решётки. Кубическая объемно-центрированная состоит из 9 ионов и характерна хрому, железу, вольфраму. Кубическая гранецентрированная включает 14 ионов и свойственная свинцу, алюминию, серебру. Из 17 ионов состоит гексагональная плотноупакованная решётка цинка, титана, магния.

Свойства

Строение кристаллической решётки определяет основные физические и химические свойства металлов. Металлы блестят, плавятся, проводят тепло и электричество. Промышленность и металлургия нашли применение физическим свойствам металлов в изготовлении деталей, фольги, корпусов машин, зеркал, бытовой и промышленной химии. Особенности металлов и их использование представлены в таблице физических свойств металлов.

Свойства	Особенности	Примеры	Применение
Металлический блеск	Способность отражать солнечный свет	Наиболее блестящими металлами являются Hg, Ag, Pd	Изготовление зеркал
Плотность	Лёгкие – имеют плотность меньше 5 г/см³	Na, K, Ba, Mg, Al. Самый лёгкий металл – литий с плотностью 0,533 г/см³	Изготовление облицовки, деталей самолётов
Плотность	Тяжёлые – имеют плотность больше 5 г/см³	Sn, Fe, Zn, Au, Pb, Hg. Самый тяжёлый – осмий с плотностью 22,5 г/см³	Использование в сплавах
Пластичность	Способность изменять форму без разрушений (можно раскатать в тонкую фольгу)	Наиболее пластичные – Au, Cu, Ag. Хрупкие – Zn, Sn, Bi, Mn	Формовка, сгибание труб, изготовление проволоки
Твёрдость	Мягкие – режутся ножом	Na, K, In	Изготовление мыла, стекла, удобрений
Твёрдость	Твёрдые – сравнимы по твёрдости с алмазом	Самый твёрдый – хром, режет стекло	Изготовление несущих конструкций
Температура плавления	Легкоплавкие – температура плавления ниже 1000°С	Hg (38,9°С), Ga (29,78°С), Cs (28,5°С), Zn (419,5°C)	Производство радиотехники, жести
Температура плавления	Тугоплавкие – температура плавления выше 1000°С	Cr (1890°С), Mo (2620°С), V (1900°С). Наиболее тугоплавкий – вольфрам (3420°С)	Изготовление ламп накаливания
Теплопроводность	Способность передавать тепло другим телам	Лучше всего проводят ток и тепло Ag, Cu, Au, Al	Приготовление пищи в металлической посуде
Электропроводность	Способность проводить электрический ток за счёт свободных электронов	Лучше всего проводят ток и тепло Ag, Cu, Au, Al	Передача электричества по проводам

Что мы узнали?

Из урока 9 класса узнали о физических свойствах металлов. Кратко рассмотрели положение металлов в периодической таблице и особенности строения кристаллической решётки. Благодаря строению металлы обладают пластичностью, твёрдостью, способностью плавиться, проводить электрический ток и тепло. Свойства металлов неоднородны. Различают лёгкие и тяжёлые металлы, лёгкоплавкие и тугоплавкие, мягкие и твёрдые. Физические свойства используются для изготовления сплавов, электрических проводов, посуды, мыла, стекла, конструкций различной формы.