Wprowadzenie do chemii

terminy

• metalicznośći szeregu pierwiastków chemicznych w układzie okresowym, które tworzą wiązanie metaliczne z innymi atomami metalu. Jest na ogół błyszczący, plastyczny i jest przewodnikiem ciepła i elektryczności.
• Wiązanie metalicznezwiązanie chemiczne, w którym ruchome elektrony są współdzielone przez wiele jąder; prowadzi to do przewodzenia elektrycznego.

właściwości metaliczne

w metalu Atomy łatwo tracą elektrony, tworząc jony dodatnie (kationy). Jony te są otoczone przez zdelokalizowane elektrony, które są odpowiedzialne za przewodnictwo. Wytworzone ciało stałe jest utrzymywane razem przez oddziaływania elektrostatyczne między jonami a chmurą elektronową. Interakcje te nazywane są wiązaniami metalicznymi. Wiązanie metaliczne odpowiada za wiele właściwości fizycznych metali, takich jak wytrzymałość, ciągliwość, ciągliwość, przewodność cieplna i elektryczna, nieprzezroczystość i połysk.

Wiązanie metaliczne jest czasami porównywane do wiązania stopionych soli; jednak ten uproszczony pogląd jest prawdziwy dla bardzo niewielu metali. W ujęciu kwantowo-mechanicznym przewodzące elektrony rozkładają swoją gęstość równo na wszystkie atomy, które funkcjonują jako byty neutralne (nie naładowane).

Atomy w metalach są ułożone jak ściśle upakowane kule, a dwa wzory pakowania są szczególnie powszechne: sześcienny centrowany ciałem, w którym każdy metal jest otoczony ośmioma równoważnymi metalami, i sześcienny centrowany twarzą, w którym metale są otoczone sześcioma sąsiednimi atomami. Kilka metali przyjmuje obie struktury, w zależności od temperatury.

Metale ogólnie mają wysoką przewodność elektryczną, wysoką przewodność cieplną i wysoką gęstość. Zazwyczaj są odkształcalne (ciągliwe) pod wpływem stresu, bez rozszczepiania. Niektóre metale (metale alkaliczne i ziem alkalicznych) mają niską gęstość, niską twardość i niskie temperatury topnienia. Pod względem właściwości optycznych metale są nieprzezroczyste, błyszczące i błyszczące.

Temperatura topnienia i wytrzymałość

wytrzymałość metalu wynika z przyciągania elektrostatycznego między siatką jonów dodatnich a „Morzem” elektronów walencyjnych, w których są zanurzone. Im większy ładunek jądrowy (liczba atomowa) jądra atomowego i mniejszy rozmiar atomu, tym większa atrakcyjność. Ogólnie rzecz biorąc, metale przejściowe z ich elektronami na poziomie walencyjnym d są silniejsze i mają wyższe temperatury topnienia:

• Fe, 1539°c
• Re, 3180 °C
• Os, 2727 °c
• W, 3380°C.

większość metali ma wyższe gęstości niż większość niemetali. Niemniej jednak istnieje duże zróżnicowanie gęstości metali. Lit (Li) jest najmniej gęstym pierwiastkiem stałym, a OSM (Os) jest najgęstszym. Metale z grup IA I IIA są określane jako metale lekkie, ponieważ są wyjątkami od tego uogólnienia. Wysoka gęstość większości metali wynika z ciasno upakowanej sieci krystalicznej struktury metalicznej.

Przewodność elektryczna: dlaczego metale są dobrymi przewodnikami?

aby substancja przewodziła energię elektryczną, musi zawierać naładowane cząstki (nośniki ładunku), które są wystarczająco ruchome, aby poruszać się w odpowiedzi na przyłożone pole elektryczne. W przypadku związków jonowych w roztworach wodnych funkcję tę pełnią same jony. To samo dotyczy związków jonowych po stopieniu. Jonowe ciała stałe zawierają te same nośniki ładunku, ale ponieważ są one zamocowane na miejscu, te ciała stałe są izolatorami.

w metalach nośnikami ładunku są elektrony, a ponieważ poruszają się swobodnie przez sieć, metale są wysoce przewodzące. Bardzo niska masa i bezwładność elektronów pozwala im przewodzić prądy przemienne o wysokiej częstotliwości, czego roztwory elektrolityczne nie mogą zrobić.

Przewodność elektryczna, a także udział elektronów w pojemności cieplnej i przewodności cieplnej metali, można obliczyć z modelu wolnego elektronu, który nie uwzględnia szczegółowej struktury sieci jonowej.

właściwości mechaniczne

właściwości mechaniczne metali obejmują ciągliwość i ciągliwość, co oznacza zdolność do odkształcenia plastycznego. Odwracalne odkształcenia sprężyste w metalach można opisać za pomocą prawa Hooke ’ a dla sił przywracających, w którym naprężenie jest liniowo proporcjonalne do odkształcenia. Przyłożone ciepło lub Siły większe niż granica sprężystości mogą spowodować nieodwracalne odkształcenie obiektu, znane jako odkształcenie plastyczne lub plastyczność.

bryły metaliczne są znane i cenione za te cechy, które wynikają z bezkierunkowego charakteru przyciągania między jądrami atomowymi a Morzem elektronów. Wiązanie w jonowych lub kowalencyjnych ciał stałych może być silniejsze, ale jest również kierunkowe, dzięki czemu te ciała stałe są kruche i podatne na pękanie po uderzeniu młotkiem, na przykład. Natomiast metal jest bardziej podatny na po prostu zdeformowanie lub wgniecenie.

chociaż metale są czarne ze względu na ich zdolność do pochłaniania wszystkich długości fal jednakowo, złoto (Au) ma charakterystyczny kolor. Zgodnie z teorią szczególnej teorii względności, zwiększona masa elektronów powłoki wewnętrznej, które mają bardzo duży pęd, powoduje kurczenie się orbitali. Ponieważ zewnętrzne elektrony są mniej dotknięte, absorpcja światła niebieskiego jest zwiększona, co skutkuje zwiększonym odbiciem światła żółtego i czerwonego.