Introducere în chimie

Termeni

• metalorice a unui număr de elemente chimice din tabelul periodic care formează o legătură metalică cu alți atomi de metal. Este în general strălucitor, maleabil și un conductor de căldură și electricitate.
• legătură metalicăo legătură chimică în care electronii mobili sunt împărțiți pe mai multe nuclee; acest lucru duce la conducerea electrică.

proprietăți metalice

într-un metal, atomii pierd cu ușurință electroni pentru a forma ioni pozitivi (cationi). Acești ioni sunt înconjurați de electroni delocalizați, care sunt responsabili de conductivitate. Solidul produs este ținut împreună de interacțiunile electrostatice dintre ioni și norul de electroni. Aceste interacțiuni se numesc legături metalice. Lipirea metalică reprezintă multe proprietăți fizice ale metalelor, cum ar fi rezistența, maleabilitatea, ductilitatea, conductivitatea termică și electrică, opacitatea și luciul.

înțeleasă ca împărțirea electronilor „liberi” între o rețea de ioni încărcați pozitiv (cationi), legătura metalică este uneori comparată cu legătura sărurilor topite; cu toate acestea, această viziune simplistă este valabilă pentru foarte puține metale. Într-un punct de vedere cuantic-mecanic, electronii conductori își răspândesc densitatea în mod egal peste toți atomii care funcționează ca entități neutre (neîncărcate).

atomii din metale sunt aranjați ca niște sfere strâns împachetate, iar două modele de ambalare sunt deosebit de frecvente: cubic centrat pe corp, în care fiecare metal este înconjurat de opt metale echivalente și cubic centrat pe față, în care metalele sunt înconjurate de șase atomi vecini. Mai multe metale adoptă ambele structuri, în funcție de temperatură.

metalele în general au o conductivitate electrică ridicată, o conductivitate termică ridicată și o densitate ridicată. De obicei sunt deformabile (maleabile) sub stres, fără a se despica. Unele metale (metalele alcaline și alcalino-pământoase) au densitate scăzută, duritate scăzută și puncte de topire scăzute. În ceea ce privește proprietățile optice, metalele sunt opace, strălucitoare și lucioase.

punctul de topire și rezistența

rezistența unui metal derivă din atracția electrostatică dintre rețeaua de ioni pozitivi și „Marea” electronilor de valență în care sunt scufundați. Cu cât este mai mare sarcina nucleară (numărul atomic) al nucleului atomic și cu cât dimensiunea atomului este mai mică, cu atât este mai mare această atracție. În general, metalele de tranziție cu electronii D de nivel de valență sunt mai puternice și au puncte de topire mai mari:

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

majoritatea metalelor au densități mai mari decât majoritatea nemetalelor. Cu toate acestea, există variații mari în densitățile metalelor. Litiul (Li) este elementul solid cel mai puțin dens, iar osmiul (Os) este cel mai dens. Metalele grupurilor IA și IIA sunt denumite metale ușoare, deoarece sunt excepții de la această generalizare. Densitatea mare a majorității metalelor se datorează rețelei cristaline bine ambalate a structurii metalice.

conductivitate electrică: de ce sunt metalele conductoare bune?

pentru ca o substanță să conducă electricitatea, aceasta trebuie să conțină particule încărcate (purtători de sarcină) care sunt suficient de mobile pentru a se deplasa ca răspuns la un câmp electric aplicat. În cazul compușilor ionici din soluțiile de apă, ionii înșiși îndeplinesc această funcție. Același lucru este valabil și pentru compușii ionici atunci când sunt topiți. Solidele ionice conțin aceiași purtători de sarcină, dar pentru că sunt fixați pe loc, aceste solide sunt izolatoare.

în metale, purtătorii de sarcină sunt electronii și, deoarece se mișcă liber prin zăbrele, metalele sunt foarte conductive. Masa foarte scăzută și inerția electronilor le permit să conducă curenți alternativi de înaltă frecvență, lucru pe care soluțiile electrolitice nu îl pot face.

conductivitatea electrică, precum și contribuția electronilor la capacitatea termică și conductivitatea termică a metalelor, pot fi calculate din modelul de electroni liberi, care nu ia în considerare structura detaliată a rețelei ionice.

proprietăți mecanice

proprietățile mecanice ale metalelor includ maleabilitatea și ductilitatea, adică capacitatea de deformare plastică. Deformarea elastică reversibilă în metale poate fi descrisă de legea lui Hooke pentru restabilirea forțelor, în care stresul este liniar proporțional cu tulpina. Căldura aplicată sau forțele mai mari decât limita elastică pot provoca o deformare ireversibilă a obiectului, cunoscută sub numele de deformare plastică sau plasticitate.

solidele metalice sunt cunoscute și apreciate pentru aceste calități, care derivă din natura nedirecțională a atracțiilor dintre nucleele atomice și marea de electroni. Legătura în solidele ionice sau covalente poate fi mai puternică, dar este și direcțională, făcând aceste solide fragile și supuse fracturii atunci când sunt lovite cu un ciocan, de exemplu. Un metal, prin contrast, este mai probabil să fie pur și simplu deformat sau zdrobit.deși metalele sunt negre datorită capacității lor de a absorbi toate lungimile de undă în mod egal, aurul (Au) are o culoare distinctivă. Conform teoriei relativității speciale, masa crescută a electronilor cu coajă interioară care au un impuls foarte mare determină contractarea orbitalilor. Deoarece electronii exteriori sunt mai puțin afectați, absorbția luminii albastre este crescută, rezultând o reflectare sporită a luminii galbene și roșii.