Cíl Učení
- Popsat kovové krystaly.
klíčové body
- atomy v kovech ztrácejí elektrony za vzniku kationtů. Delokalizované elektrony obklopují ionty. Kovové vazby (elektrostatické interakce mezi ionty a elektronovým oblakem) drží kovovou pevnou látku pohromadě. Atomy jsou uspořádány jako těsně zabalené koule.
- protože vnější elektrony kovových atomů jsou delokalizované a vysoce mobilní, kovy mají elektrickou a tepelnou vodivost. Model volného elektronu lze použít k výpočtu elektrické vodivosti, jakož i příspěvku elektronů k tepelné kapacitě a tepelné vodivosti kovů.
- kovy jsou tvárné nebo schopné plastické deformace. Hookeův zákon popisuje reverzibilní elastickou deformaci kovů, ve které je napětí lineárně úměrné napětí. Síly větší než elastický limit nebo teplo mohou způsobit nevratnou deformaci objektu.
- obecně jsou kovy hustší než nekovy. To je způsobeno pevně zabalenou krystalovou mřížkou kovové struktury. Čím větší je množství delokalizovaných elektronů, tím silnější jsou kovové vazby.
termíny
- metalAny řady chemických prvků v periodické tabulce, které tvoří kovovou vazbu s jinými atomy kovu. Je obecně lesklý, tvárný a vodič tepla a elektřiny.
- kovová vazbachemická vazba, ve které jsou mobilní elektrony sdíleny přes mnoho jader; to vede k elektrickému vedení.
Kovové Vlastnosti
V kovu, atomy snadno ztrácejí elektrony tvoří pozitivní ionty (kationty). Tyto ionty jsou obklopeny delokalizovanými elektrony, které jsou zodpovědné za vodivost. Vyrobená pevná látka je držena pohromadě elektrostatickými interakcemi mezi ionty a elektronovým oblakem. Tyto interakce se nazývají kovové vazby. Kovové lepení účty pro mnoho fyzikálních vlastností kovů, jako je pevnost, tvárnost, tažnost, tepelná a elektrická vodivost, neprůhlednost a lesk.
Chápat jako sdílení „volné“ elektrony mezi mříž kladně nabité ionty (kationty), kovové lepení je někdy přirovnáván k lepení roztavené soli; nicméně, tento zjednodušující pohled platí pro velmi málo kovů. V kvantově-mechanickém pohledu vodivé elektrony rozložily svou hustotu rovnoměrně na všechny atomy, které fungují jako neutrální (nenabité) entity.
Atomy kovů jsou uspořádány jako úzce nabité sféry, a dvě balení vzory jsou zvláště časté: tělo-střed krychlových, přičemž každý kov je obklopen osmi ekvivalent kovů, a face-centered cubic, ve kterém kovy jsou obklopeny šesti sousedních atomů. Několik kovů přijímá obě struktury v závislosti na teplotě.
kovy mají obecně vysokou elektrickou vodivost, vysokou tepelnou vodivost a vysokou hustotu. Obvykle jsou deformovatelné (tvárné) pod tlakem, bez štěpení. Některé kovy (alkalické kovy a kovy alkalických zemin) mají nízkou hustotu, nízkou tvrdost a nízké teploty tání. Z hlediska optických vlastností jsou kovy neprůhledné, lesklé a lesklé.
Bodu Tání a Pevnosti
síla kovu pochází z elektrostatické přitažlivosti mezi mřížkou kladných iontů a „moře“ z valenčních elektronů, ve které jsou ponořeny. Čím větší je jaderný náboj (atomové číslo) atomového jádra a čím menší je velikost atomu, tím větší je tato přitažlivost. Obecně platí, že přechodné kovy s jejich valence-úroveň d elektrony jsou silnější a mají vyšší body tání:
- Fe 1539°C
- Re, 3180 °C
- Os, 2727 °C
- W, 3380°C.
většina kovů mají vyšší hustotu než většina nekovů. Nicméně, tam je velké rozdíly v hustotách kovů. Lithium (Li) je nejméně hustý pevný prvek a osmium (Os) je nejhustší. Kovy skupin IA a IIA jsou označovány jako lehké kovy, protože jsou výjimkou z tohoto zobecnění. Vysoká hustota většiny kovů je způsobena pevně zabalenou krystalovou mřížkou kovové struktury.
elektrická vodivost: proč jsou kovy dobré vodiče?
aby pro látky vést elektřinu, musí obsahovat nabitých částic (nosičů náboje), které jsou dostatečně mobilní pro pohyb v reakci na aplikované elektrické pole. V případě iontových sloučenin ve vodních roztocích slouží této funkci samotné ionty. Totéž platí pro iontové sloučeniny, když se roztaví. Iontové pevné látky obsahují stejné nosiče náboje, ale protože jsou upevněny na místě, jsou tyto pevné látky izolátory.
v kovech jsou nosiči náboje elektrony, a protože se volně pohybují mřížkou, kovy jsou vysoce vodivé. Velmi nízká hmotnost a setrvačnost elektronů jim umožňuje provádět vysokofrekvenční střídavé proudy, což elektrolytická řešení nemohou dělat.
Elektrická vodivost, stejně jako elektrony přispívá k tepelné kapacity a tepelné vodivosti kovů, může být vypočtena z volného elektronového modelu, který nebere v podrobné struktuře iontové mřížky v úvahu.
Mechanické vlastnosti
Mechanické vlastnosti kovů patří kujnost a tažnost, což znamená schopnost plastické deformace. Reverzibilní elastická deformace v kovech může být popsána Hookeovým zákonem pro obnovení sil, ve kterých je napětí lineárně úměrné napětí. Aplikované teplo nebo síly větší než mez pružnosti mohou způsobit nevratnou deformaci předmětu, známou jako plastická deformace nebo plasticita.
kovové pevné látky jsou známy a oceňovány pro tyto vlastnosti, které vyplývají z nesměrové povahy atrakcí mezi atomovými jádry a mořem elektronů. Vazba v iontových nebo kovalentních pevných látkách může být silnější, ale je také směrová, takže tyto pevné látky jsou křehké a podléhají zlomení, když jsou zasaženy kladivem. Kov, naopak, je pravděpodobnější, že bude jednoduše deformován nebo promáčknut.
ačkoli kovy jsou černé kvůli jejich schopnosti absorbovat všechny vlnové délky stejně, zlato (Au) má výraznou barvu. Podle teorie speciální relativity způsobuje zvýšená hmotnost elektronů s vnitřním pláštěm, které mají velmi vysokou hybnost, kontrakci orbitalů. Protože vnější elektrony jsou méně ovlivněny, zvyšuje se absorpce modrého světla, což vede ke zvýšenému odrazu žlutého a červeného světla.
