Металлы и сплавы в химии и технике.
Периодическая система / Металлы и сплавы / Металлы и сплавы в химии и технике.
Страница 1

Химические элементы – это элементы образующие в свободном состоянии простые вещества с металлической связью. Из 110 известных химических элементов 88-металлы и только 22-неметаллы.

Такие металлы, как золото, серебро и медь, известны человеку с доисторических времен. В древние и средние века считали, что существует только 7 металлов (золото, серебро, медь, олово, свинец, железо и ртуть). М. В. Ломоносов определял металл как “светлое тело, которое ковать можно” и относил к металлам золото, серебро, медь, олово, железо и свинец” А. Лавуазье в “Начальном курсе химии” (1789) упоминал уже 17 металлов. В начале XIXв. последовало открытие платиновых металлов, а затем щелочных, щелочноземельных и ряда других.

Триумфом периодического закона было открытие металлов, предсказанных на его основе Д. И. Менделеевым, - галлия, скандия и германия. В середине XX в. с помощью ядерных реакций были получены трансурановые элементы - не существующие в при­роде радиоактивные металлы.

Современная металлургия получает свыше 60 ме­таллов и на их основе более 5000 сплавов.

В основе структуры металлов лежит кристалличе­ская решетка из положительных ионов, погруженная в плотный газ подвижных электронов. Эти электроны компенсируют силы электрического отталкивания между положительными ионами и тем самым свя­зывают их в твердые тела.

Такой тип химической связи называют металличе­ской связью. Она обусловила важнейшие физические свойства металлов: пластичность, электропровод­ность, теплопроводность, металлический блеск.

Пластичность — это способность металлов изме­нять форму при ударе, прокатываться в тонкие листы и вытягиваться в проволоку. При этом происходит смещение атомов и ионов кристаллической решетки, однако связи между ними не разрываются, так как соответственно перемещаются и электроны, образую­щие связь. Пластичность металлов уменьшается в ряду Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn. Fe. Золото, например, можно прокатывать в листы толщиной до 0,003 мм, которые используют для золочения.

Высокая электропроводность металлов объясня­ется присутствием свободных электронов, которые под влиянием даже небольшой разности потенциалов перемещаются от отрицательного полюса к положи­тельному С повышением температуры колебания ионов и атомов металлов усиливаются, что затруд­няет движение электронов и тем самым приводит к уменьшению электропроводности. При низких же температурах колебательное движение ионов и ато­мов, наоборот, сильно уменьшается, и электропро­водность возрастает. Вблизи абсолютного нуля элек­трическое сопротивление у металлов практически отсутствует. Лучший проводник электричества - серебро, за ним идут медь, золото, алюминий, железо. Также изменяется и теплопроводность металлов, которая вызвана как высокой подвижностью свобод­ных электронов, так и колебательным движением ионов, благодаря чему происходит быстрое вырав­нивание температуры в массе металла. Металличе­ский блеск тоже связан с наличием свободных элект­ронов.

Из других физических свойств металлов наиболь­ший практический интерес представляют плотность, температура плавления и твердость. Самый легкий из металлов - литий (плотность 0,53 г/см3), самый тяжелый - осмий (22,6 г/см3). Металлы с плот­ностью меньше 5 г/см 3 называются легкими, осталь­ные - тяжелыми. Температуры плавления металлов различаются очень сильно: цезий и галлий можно расплавить теплом ладоней, а температура плавле­ния вольфрама +3410° С. При обычных условиях единственный жидкий металл - ртуть. В парообраз­ном состоянии все металлы одноатомны, их кристал­лическая решетка разрушается.

Металлы различаются по твердости. Самый твер­дый из них - хром - режет стекло, а самые мяг­кие - калий, рубидий и цезий - легко режутся но­жом. Прочность, температура плавления и твердость зависят от прочности металлической связи. Она осо­бенно велика у тяжелых металлов.

В технике сплавы на основе железа, т.е чугун, сталь, а также само железо, называют черными металлами, все остальные металлы называются цветными. Существуют и другие классификации металлов.

Страницы: 1 2

Смотрите также

Классификации катализаторов
Существуют различные типы классификации катализаторов, в основе которых лежит определенная совокупность свойств или характеристик. Наиболее широко используется классификация по типу веществ ...

Циклоалканы – органические соединения
...

Элементы d-блока периодической системы
...