Физические свойства металлов
Некоторые металлы
1. Щелочные:
§ Литий
§ Натрий
§ Калий
§ Рубидий
§ Цезий
§ Франций
2. Щёлочноземельные:
§ Кальций
§ Стронций
§ Барий
§ Радий
3. Переходные:
§ Титан
§ Железо
§ Платина
§ Медь
§ Цинк
§ Золото
§ Серебро
§ Палладий
§ Ртуть
§ Никель
§ Кобальт
§ Вольфрам
4. Лёгкие:
§ Алюминий
§ Галлий
§ Свинец
§ Олово
5. Другие:
§ Бериллий
§ Магний
СТРОЕНИЕ КРИСТАЛЛА, упорядоченное расположение атомов, соединенных ХИМИЧЕСКИМИ СВЯЗЯМИ, многократное повторяемое. За счет этой упорядоченности, иногда асимметричной, физические свойства кристалла, такие как проводимость и прочность, закономерным образом изменяются в зависимости от того, по какой оси их измеряют. В этом отношении одиночные кристаллы (монокристаллы) отличаются от некристаллических (аморфных) и поликристаллических веществ, у которых физические свойства остаются неизменными (из-за полного смешения) либо меняются нерегулярным образом. Строение кристалла Кри сталлы растут случайным образом, хотя их внутренняя структура всегда соответствует одной из шести основных систем, или сингоний. Внешний вид кристалла зависит от внутреннего расположения атомов и моле кул. Кристаллы строятся за счет повтора основной единичной ячейки. Такая ячейка состоит из ряда атомов и молекул, расположенных определенным образом. Именно это расположение задает и внутреннее строение,и внешнюю форму кристаллов.
Металлическая связь — это одновременное существование положительно заряженных атомов и свободного электронного газа.
Физические свойства металлов
Металлы являются катионами,так как имеют свойство легко отдавать электроны,приобретая положительный заряд. Все металлы (кроме ртути и, условно, франция) принормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью. Ниже приводится твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса. Температуры плавления чистых металлов лежат в диапазоне от −39 °C (ртуть) до 3410 °C (вольфрам). Температура плавления большинства металлов (за исключением щелочных) высока, однако некоторые «нормальные» металлы, например олово и свинец, можно расплавить на обычной электрической или газовой плите.
В зависимости от плотности, металлы делят на лёгкие (плотность 0,53 ÷ 5 г/см³) и тяжёлые (5 ÷ 22,5 г/см³). Самым лёгким металлом является литий (плотность 0.53 г/см³). Самый тяжёлый металл в настоящее время назвать невозможно, так как плотности осмия и иридия — двух самых тяжёлых металлов — почти равны (около 22.6 г/см³ — ровно в два раза выше плотности свинца), а вычислить их точную плотность крайне сложно: для этого нужно полностью очистить металлы, ведь любые примеси снижают их плотность.
Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними. Самыми пластичными являются золото, серебро и медь. Из золота можно изготовить фольгу толщиной 0.003 мм, которую используют для золочения изделий. Однако не все металлы пластичны. Проволока из цинка или олова хрустит при сгибании; марганец и висмут при деформации вообще почти не сгибаются, а сразу ломаются. Пластичность зависит и от чистоты металла; так, очень чистый хром весьма пластичен, но, загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым. Некоторые металлы такие как золото, серебро, свинец, алюминий, осмий могут сростаться между собой, но на это может уйти десятки лет.
Все металлы хорошо проводят электрический ток; это обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под действиемэлектрического поля. Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность; по этой причине последние два металла чаще всего используют в качестве материала для проводов. Очень высокую электропроводность имеет также натрий, в экспериментальной аппаратуре известны попытки применения натриевых токопроводов в форме тонкостенных труб из нержавеющей стали, заполненных натрием. Благодаря малому удельному весу натрия, при равном сопротивлении натриевые «провода» получаются значительно легче медных и даже несколько легче алюминиевых.
Высокая теплопроводность металлов также зависит от подвижности свободных электронов. Поэтому ряд теплопроводностей похож на ряд электропроводностей и лучшим проводником тепла, как и электричества, является серебро. Натрий также находит применение как хороший проводник тепла; широко известно, например, применение натрия в клапанах автомобильных двигателей для улучшения их охлаждения.
Гладкая поверхность металлов отражает большой процент света — это явление называется металлическим блеском. Однако в порошкообразном состоянии большинство металлов теряют свой блеск; алюминий и магний, тем не менее, сохраняют свой блеск и в порошке. Наиболее хорошо отражают свет алюминий, серебро и палладий — из этих металлов изготовляют зеркала. Для изготовления зеркал иногда применяется и родий, несмотря на его исключительно высокую цену: благодаря значительно большей, чем у серебра или даже палладия, твёрдости и химической стойкости, родиевый слой может быть значительно тоньше, чем серебряный.
Цвет у большинства металлов примерно одинаковый — светло-серый с голубоватым оттенком. Золото, медь и цезий соответственно жёлтого, красного и светло-жёлтого цвета.
Галогены- При взаимодействии с металлами возникает ионная связь, и образуются соли. Галогены, (кроме F) при взаимодействии с более электроотрицательными элементами, могут проявлять и восстановительные свойства вплоть до высшей степени окисления +7.
Кислород- Активность взаимодействия металла с кислородом зависит от многих факторов — состояния поверхностиметалла, степени измельчения, присутствия примесей
Азотная кислота чрезвычайно агрессивна и разъедает большое количество металлов. Реакции между азотной кислотой и различными органическими соединениями часто происходят с большим выделением тепла и приводят к взрывам, а в результате реакции ее с металлами могут образовываться токсичные газы.
Водород-