Будова металів: види, фізичні і хімічні властивості

Метали – тверді елементи, сплави яких широко застосовуються в промисловості, будівництві та повсякденному житті. Пластичність, твердість, тепло- і електропровідність, а також здатність до плавки і куванні обумовлені будовою металів.

Будова

Електронна будова атома металу включає:

  • позитивно заряджене ядро;
  • негативно заряджені електрони.

Ядро складається з протонів і нейтронів. Кількість протонів, заряд ядра і число електронів відповідають порядковому номеру металу в періодичній таблиці.

Електрони в металевих атомах розташовані набагато далі від ядра, ніж електрони неметалів. Цим пояснюється легкість відділення валентних електронів, тому метали завжди є відновниками в хімічних реакціях.

Атоми всіх металів, за винятком ртуті, утворюють кристалічні решітки. Кристалічна решітка складається з повторюваних комплексів атомів – елементарних кристалічних осередків, які бувають трьох видів. Їх відмінності описані в таблиці будови металів.

Вид решітки Характеристика Приклади
Кубічна об’ємно-центрована (ОЦК) Вісім іонів знаходяться по кутах умовного куба, один – в середині Fe, Cr, Mo, W, V
Кубічна гранецентрована Іони розташовуються в кутах куба і в центрі кожної грані. Центр куба вільний Cu, Ag, Ni, Pb, Al
Гексагональна щільноупакована Шестигранна призма. У кутах і в центрі між ними знаходяться іони. Посередині призми лежать іони, що утворюють трикутник Zn, Ti, Mg, Co, Zr

Фізичні властивості

Метали відрізняються від неметалів характерними фізичними властивостями:

  • мають металевий блиск;
  • проводять електричний струм і тепло;
  • не мають запаху;
  • мають сріблясто-сірим кольором (виняток – мідь і золото).

Завдяки пластичності і плавці метали можуть утворювати сплави – суміші хімічних елементів. Більшу частину сплавів складають метали, решта – випадкові домішки і спеціально вводяться речовини. Сплави відрізняються високою міцністю, пружністю, крихкістю. Широко застосовуються сплави на основі заліза (чорні метали) і алюмінію (кольорові метали).

Високу електропровідність обумовлюють вільні електрони, що переміщаються по кристалічній решітці під дією електричних полів. При нагріванні електропровідність зменшується.

Види

Класифікація металів приведена в таблиці.

Ознака Вид Приклад
Температура кипіння Легкоплавкі (Т <1000 ° С) K, Al, Zn
Тугоплавкі (Т>1000°С) Au, Cu, Ni
Щільність

Легкі (ρ<5 г/см3)

Li
Важкі (ρ>5 г/см3) Os
Твердість М’які – ріжуться ножем Na, Rb, Cs
Тверді – використовуються для різання Cr

Хімічні властивості

Метали є відновниками і вступають в реакцію з неметалами, утворюючи оксиди, гідроксиди, солі. Найактивнішими є лужні і лужноземельні метали, розташовані в I і II групах таблиці Менделєєва. Благородні метали (Au, Ag, Pt) малоактивні і не взаємодіють з киснем і водою.

Особливості хімічної взаємодії металів з іншими елементами описані в таблиці.

Взаємодія Продукти Рівняння
З киснем Оксиди 2Mg + O2 → 2MgO
З сіркою Сульфіди Zn + S → ZnS
З азотом Нітриди 6Li + N2 → 2Li3N
З фосфором Фосфіди 3Ca + 2P → Ca3P2
З галогенами Гологеніди 2Na + Cl2 → 2NaCl
З водою Гідроксиди 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
З кислотами Солі

2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3+ 3H2

З солями (заміщають менш активні метали) Сіль 2Fe + Cu2SO4 → Fe2SO4 + 2Cu

Золото розчиняється в царській горілці (суміші соляної та азотної кислот), срібло – в концентрованої азотної і гарячої сірчаної кислотах.

Що ми дізналися?

Розглянули особливості будови атомів металів, фізичні та хімічні властивості. Метали складаються з елементарних кристалічних осередків, що відрізняються конфігурацією. Елементи мають металевим блиском, електропровідністю, пластичністю, твердістю. Метали – відновники. Найбільш активні знаходяться в I і II групах таблиці Менделєєва. Метали реагують з киснем, водою, кислотами, галогенами і неметалами.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Поняття про полісахариди