Какими свойствами обладает углерод металлическими или неметаллическими
Закономерности, связанные с металлическими и неметаллическими свойствами элементов.
1. При перемещении СПРАВА НАЛЕВО вдоль ПЕРИОДА МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ свойства р-элементов УСИЛИВАЮТСЯ. В обратном направлении — возрастают неметаллические.
Это объясняется тем, что правее находятся элементы, электронные оболочки которых ближе к октету. Элементы в правой части периода менее склонны отдавать свои электроны для образования металлической связи и вообще в химических реакциях.
Например, углерод — более выраженный неметалл, чем его сосед по периоду бор, а азот обладает еще более яркими неметаллическими свойствами, чем углерод.
Слева направо в периоде также увеличивается и заряд ядра. Следовательно, увеличивается притяжение к ядру валентных электронов и затрудняется их отдача.
Наоборот, s-элементы в левой части таблицы имеют мало электронов на внешней оболочке и меньший заряд ядра, что способствует образованию именно металлической связи. За понятным исключением водорода и гелия (их оболочки близки к завершению или завершены!) , все s-элементы являются металлами; p-элементы могут быть как металлами, так и неметаллами, в зависимости от того — в левой или правой части таблицы они находятся.
У d- и f-элементов, как мы знаем, есть «резервные» электроны из «предпоследних» оболочек, которые усложняют простую картину, характерную для s- и p-элементов. В целом d- и f-элементы гораздо охотнее проявляют металлические свойства.
Подавляющее число элементов является металлами и только 22 элемента относят к неметаллам: H, B, C, Si, N, P, As, O, S, Se, Te, а также все галогены и инертные газы.
Некоторые элементы в связи с тем, что они могут проявлять лишь слабые металлические свойства, относят к полуметаллам.
Что такое полуметаллы? Если выбрать из Периодической таблицы p-элементы и записать их в отдельный «блок» (это сделано в “длинной” форме таблицы) , то обнаружится закономерность. Левая нижняя часть блока содержит типичные металлы, правая верхняя — типичные неметаллы. Элементы, занимающие места на границе между металлами и неметаллами, называются полуметаллами.
Полуметаллы имеют ковалентную кристаллическую решетку при наличии металлической проводимости (электропроводности) . Валентных электронов у них либо недостаточно для образования полноценной «октетной» ковалентной связи (как в боре) , либо они не удерживаются достаточно прочно (как в тeллуре или полонии) из-за больших размеров атома. Поэтому связь в ковалентных кристаллах этих элементов имеет частично металлический характер.
Некоторые полуметаллы (кремний, германий) являются полупроводниками. Полупроводниковые свойства этих элементов объясняются многими сложными причинами, но одна из них — существенно меньшая (хотя и не нулевая) электропроводность, объясняемая слабой металлической связью. Роль полупроводников в электронной технике чрезвычайно важна.
2. При перемещении СВЕРХУ ВНИЗ вдоль групп УСИЛИВАЮТСЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ свойства элементов. Это связано с тем, что ниже в группах расположены элементы, имеющие уже довольно много заполненных электронных оболочек. Их внешние оболочки находятся дальше от ядра. Они отделены от ядра более толстой «шубой» из нижних электронных оболочек и электроны внешних уровней удерживаются слабее.
Источник: https://www.hemi.nsu.ru/text146.htm
Äåéòåðèé — ýòî òÿæåëûé èçîòîï âîäîðîäà, êîòîðûé ñîîòâåòñòâåííî èìååò áîëåå ñëîæíî óñòðîåííîå ÿäðî ïî ñðàâíåíèþ ñ âîäîðîäîì (ïðîòèåì), ñîñòîÿùåå èç ïðîòîíà è íåéòðîíà. Ñîîòâåòñòâåííî àòîìíàÿ ìàññà äåéòåðèÿ âäâîå áîëüøå 2,0141. Ïðèíÿòîå îáîçíà÷åíèå 2H1 èëè D. Ýòà èçîòîïíàÿ ôîðìà òàêæå ñòàáèëüíà, òàê êàê â ïðîöåññàõ ñèëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â ÿäðå ïðîòîí è íåéòðîí ïîñòîÿííî ïðåâðàùàþòñÿ äðóã â äðóãà, è ïîñëåäíèé íå óñïåâàåò ïðåòåðïåòü ðàñïàä.
Òàêæå êàê è ïðîòèé, äåéòåðèé ýòî ãàç, êîòîðûé ñîñòîèò èç ìèëëèàðäîâ è ìèëëèàðäîâ àòîìîâ. Êàæäûé àòîì äåéòåðèÿ èìååò íà îðáèòå âîêðóã ÿäðà ýëåêòðîí. Êîãäà ìû âêëþ÷àåì êàòóøêó Òåñëû â ñåòü, àìïóëêà îêàçûâàåòñÿ â ýëåêòðîìàãíèòíîì ïîëå êàòóøêè, ýëåêòðîíû íà÷èíàþò ïåðåñêàêèâàòü ñ àòîìà íà àòîì, êàê èì è ïîëîæåíî ïðè ïðîõîæäåíèè òîêà. Àòîìû äåéòåðèÿ âîçáóæäàþòñÿ ïðè ñòîëêíîâåíèè ñ ýëåêòðîíàìè òàê æå, êàê ÷åëîâåê, êîòîðîãî ãðóáî òîëêíóëè â òîëïå. Ýëåêòðîíû â àòîìå äåéòåðèÿ íå ñêëîííû ê áðîäÿæíè÷åñòâó, ïîýòîìó ïîñëå âîçáóæäåíèÿ àòîì óñïîêàèâàåòñÿ è ýëåêòðîí âîçâðàùàåòñÿ íà ñâîå ìåñòî.  ðåçóëüòàòå àòîì èñïóñêàåò ôîòîí ñâåòà. Ýíåðãèÿ ýòèõ ôîòîíîâ ëåæèò â ðîçîâàòî-êðàñíîé ÷àñòè ñïåêòðà âèäèìîãî ñâåòà, ïîýòîìó ìû è íàáëþäàåì òàêîé öâåò ñâå÷åíèÿ äåéòåðèÿ!
Êñòàòè, âî âðåìÿ ñâå÷åíèÿ ýòî óæå íå ãàç, à òàê íàçûâàåìàÿ õîëîäíàÿ ïëàçìà, ÷åòâ¸ðòîå àãðåãàòíîå ñîñòîÿíèå. Ïëàçìà õàðàêòåðèçóåòñÿ ÷àñòè÷íûì èëè ïîëíûì ñðûâîì ýëåêòðîíîâ ñ èõ àòîìíûõ îðáèò, ïðè ýòîì ñàìè ñâîáîäíûå ýëåêòðîíû îñòàþòñÿ âíóòðè âåùåñòâà. Òàêèì îáðàçîì, ïëàçìà, áóäó÷è èîíèçèðîâàííîé, â öåëîì îñòà¸òñÿ ýëåêòðè÷åñêè íåéòðàëüíîé, ïîñêîëüêó ÷èñëî ïîëîæèòåëüíûõ è îòðèöàòåëüíûõ çàðÿäîâ â íåé îñòà¸òñÿ ðàâíûì. Äëÿ èîíèçàöèè äåéòåðèÿ íàì ïðèõîäèòñÿ èñïîëüçîâàòü äîâîëüíî ìîùíóþ êàòóøêó Òåñëû, òàê êàê äåéòåðèé äîâîëüíî ñëàáî èîíèçèðóåòñÿ, íàïðèìåð, ïî ñðàâíåíèþ ñ íåîíîì è äàæå ïðîòèåì.
Íà Çåìëå âîäîðîä ñîäåðæèò îò 0,011% äî 0,016% äåéòåðèÿ. Êîíöåíòðàöèÿ åãî ðàçëè÷íà â çàâèñèìîñòè îò ñðåäû: â ìîðñêîé âîäå ýòîãî èçîòîïà áîëüøå, à â ñîñòàâå, íàïðèìåð, ïðèðîäíîãî ãàçà ñóùåñòâåííî ìåíüøå.
Âîäà, â ìîëåêóëàõ êîòîðîé, äåéòåðèé ïîëíîñòüþ çàìåíÿåò ë¸ãêèé âîäîðîä, íàçûâàåòñÿ òÿæåëîé âîäîé D2O. Òàêàÿ âîäà õàðàêòåðèçóåòñÿ çàìåäëåííûì òå÷åíèåì õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé, âñëåäñòâèå ÷åãî â áîëüøèõ êîíöåíòðàöèÿõ îíà âðåäíà äëÿ æèâûõ îðãàíèçìîâ, îñîáåííî âûñøèõ, òàêèõ êàê ìëåêîïèòàþùèå è â òîì ÷èñëå ÷åëîâåê. Åñëè â ñîñòàâå âîäû ÷åòâåðòü âîäîðîäà çàìåùåíà äåéòåðèåì, äëèòåëüíîå óïîòðåáëåíèå åå ÷ðåâàòî ðàçâèòèåì áåñïëîäèÿ, àíåìèè è äðóãèõ çàáîëåâàíèé. Ïðè çàìåùåíèè 50% âîäîðîäà ìëåêîïèòàþùèå ïîãèáàþò ÷åðåç íåäåëþ óïîòðåáëåíèÿ òàêîé âîäû. ×òî êàñàåòñÿ êðàòêîâðåìåííûõ ïîâûøåíèé êîíöåíòðàöèè òÿæåëîãî âîäîðîäà â âîäå, îíà ïðàêòè÷åñêè áåçâðåäíà.
Ñîäåðæàíèå äåéòåðèÿ â ïðèðîäíîé âîäå â 1,03 ðàçà áîëüøå, ÷åì â ïàðå (ýòî êîýôôèöèåíò ðàçäåëåíèÿ äëÿ äàííîé ñìåñè). Ïîýòîìó åñëè ïîñëå êèïÿ÷åíèÿ íå âñþ âîäó âûëèâàòü, à ïîäëèâàòü ê îñòàòêó ïðèðîäíîé âîäû è ñíîâà êèïÿòèòü, òî â âîäå ÷àéíèêà ïîñòåïåííî áóäåò ïðîèñõîäèòü íàêîïëåíèå òÿæåëîé âîäû. Îäíàêî î÷åíü ìåäëåííîå, ïîýòîìó äàæå ïðè áîëüøîì êîëè÷åñòâå ïîâòîðåíèé ýòîãî ïðîöåññà ñîäåðæàíèå òÿæåëîé âîäû íå ñòàíåò îïàñíûì äëÿ çäîðîâüÿ, âîïðåêè ïðåäïîëîæåíèþ Â. Â. Ïîõëåáêèíà â êíèãå «×àé. Åãî òèïû, ñâîéñòâà, óïîòðåáëåíèå», âûøåäøåé â 1968 ãîäó. Àêàäåìèê Èãîðü Âàñèëüåâè÷ Ïåòðÿíîâ-Ñîêîëîâ êàê-òî ïîäñ÷èòàë, ñêîëüêî âîäû äîëæíî èñïàðèòüñÿ èç ÷àéíèêà, ÷òîáû â îñòàòêå çàìåòíî ïîâûñèëîñü ñîäåðæàíèå äåéòåðèÿ. Îêàçàëîñü, ÷òî äëÿ ïîëó÷åíèÿ 1 ëèòðà âîäû, â êîòîðîé êîíöåíòðàöèÿ äåéòåðèÿ ðàâíà 0,15 %, òî åñòü âñåãî â 10 ðàç ïðåâûøàåò ïðèðîäíóþ, â ÷àéíèê íàäî äîëèòü â îáùåé ñëîæíîñòè 2,1⋅10 â 30 ñòåïåíè òîíí âîäû, ÷òî â 300 ìëí ðàç ïðåâûøàåò ìàññó Çåìëè.
Óãëåðîä (Ñ) íàõîäèòñÿ â IV ïîäãðóïïå ïåðèîäè÷åñêîé òàáëèöû Ä.È. Ìåíäåëååâà. Íà âíåøíåì óðîâíå 4 íåñïàðåííûõ ýëåêòðîíà. Óãëåðîä – íåìåòàëë. Îáëàäàåò âîññòàíîâèòåëüíûìè ñâîéñòâàìè.
Àëëîòðîïèÿ óãëåðîäà.
Óãëåðîä ñóùåñòâóåò â íåñêîëüêèõ àëëîòðîïíûõ ìîäèôèêàöèÿõ:
— ãðàôèò (èìååò ñëîèñòóþ ñòðóêòóðó, î÷åíü ïëàñòè÷åí),
— àëìàç (ñàìîå òâåðäîå ñîåäèíåíèå),
— Ñ60 (ôóëëåðåí).
Èç ãðàôèòà ìîæíî ïîëó÷èòü àëìàç ïóòåì äëèòåëüíîãî íàãðåâà ïðè âûñîêèì äàâëåíèåì. È àëìàç è ãðàôèò èìåþò ðàçëè÷íûå êðèñòàëëè÷åñêèå ðåøåòêè, âñëåäñòâèå ÷åãî íàáëþäàþòñÿ ðàçëè÷èÿ â ñâîéñòâàõ.
Õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà óãëåðîäà.
1. Âçàèìîäåéñòâèå ñ êèñëîðîäîì:
Ñ + Î2 + ÑÎ2,
 íåäîñòàòêå êèñëîðîäà îáðàçóþòñÿ ìîíîîêñèäû:
2Ñ +Î2 = 2ÑÎ,
2. Ñî ñëîæíûìè âåùåñòâàìè:
Ñ + Î2 = 2ÑÎ,
Ñ + ÑÎ2 = 2ÑÎ,
3. Ïðè îáû÷íîé òåìïåðàòóðå âçàèìîäåéñòâóåò ñî ôòîðîì, ïðè íàãðåâàíèè – ñ õëîðîì, ñåðîé è àçîòîì:
4C + S8 = 4CS2,
2C + N2 = C2N2,
Ñ êðåìíèåì óãëåðîä îáðàçóåò êàáðîðóíä – ñîåäèíåíèå ïî òâåðäîñòè ñðàâíèìîå ñ àëìàçîì:
Si + C = SiC,
4. Ðàçáàâëåííûå êèñëîòû íå äåéñòâóþò íà óãëåðîä, à êîíöåíòðèðîâàííûå îêèñëÿþò:
C + 2H2SO4 = CO2 + 2SO2 + 2H2O,
5. Óãëåðîä ó÷àñòâóåò â ðåàêöèÿõ â êà÷åñòâå âîññòàíîâèòåëÿ:
CuO + C = C + CO,
6. Ïðè íàãðåâå âçàèìîäåéñòâóåò ñ îêñèäàìè àêòèâíûõ ìåòàëëîâ, îáðàçóÿ êàðáèäû:
CaO + 3C = CaC2 + CO,
7. Ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñ ìåòàëëàìè óãëåðîä âûñòóïàåò â êà÷åñòâå îêèñëèòåëÿ:
Ca + 2C = CaC2.
Êàëüêóëÿòîðû ïî õèìèè | |
| Õèìèÿ îíëàéí íà íàøåì ñàéòå äëÿ ðåøåíèÿ çàäà÷ è óðàâíåíèé. | |
| Êàëüêóëÿòîðû ïî õèìèè | |
Õèìè÷åñêèå ýëåìåíòû | |
| Õèìè÷åñêèå ýëåìåíòû Ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìû Ìåíäåëååâà, ñâîéñòâà, âàëåíòíîñòü õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ | |
| Õèìè÷åñêèå ýëåìåíòû | |
Õèìèÿ 7,8,9,10,11 êëàññ, ÅÃÝ, ÃÈÀ | |
| Îñíîâíàÿ èíôîðìàöèÿ ïî êóðñó õèìèè äëÿ îáó÷åíèÿ è ïîäãîòîâêè â ýêçàìåíàì, ÃÂÝ, ÅÃÝ, ÎÃÝ, ÃÈÀ | |
| Õèìèÿ 7,8,9,10,11 êëàññ, ÅÃÝ, ÃÈÀ | |
Ñîåäèíåíèÿ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ | |
| Àëêàíû, âîäà, ãàëîãåíû, ìûëà, æèðû, ãèäðîêñèäû; îêñèäû, õëîðèäû, ïðîèçâîäíûå õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ òàáëèöû Ìåíäåëååâà | |
| Ñîåäèíåíèÿ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ | |
Âîäà. Ñâîéñòâà âîäû. | |
| Âîäà íàèáîëåå øèðîêî ðàñïðîñòðàí¸ííîå ñîåäèíåíèå íà íàøåé ïëàíåòå. | |
| Âîäà. Ñâîéñòâà âîäû. | |
Éîä. Ñâîéñòâà éîäà. | |
| Éîä ( I 2 ) íàõîäèòñÿ â 7-îé ãðóïïå ïåðèîäè÷åñêîé òàáëèöû Ä. | |
| Éîä. Ñâîéñòâà éîäà. | |
Положение металлов в периодической системе
В перечне простых веществ, составленном великим французским химиком Лавуазье в 1789 г. присутствует 17 металлов, в первом варианте периодической таблицы Д.И. Менделеева (1869) – их уже 47. Из 114 химических элементов 92 являются металлами. В традиционном варианте Периодической системе элементы-металлы расположены в начале периодов, а также в побочных подгруппах. Условной границей, отделяющей металлы от неметаллов, служит прямая, проведенная от бора до астата в длинном варианте периодической таблицы. Металлы оказываются левее и ниже этой прямой, неметаллы – правее и выше, а элементы, находящиеся вблизи прямой имеют двойственную природу, иногда их называют металлоидами. В Периодической системе, утвержденной ИЮПАК, металлы расположены в 1-12 группах.
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ МЕТАЛЛОВ
Атомы металлов на внешнем уровне содержат не более четырех электронов, как правило, от одного до трех. Отдавая эти электроны, они приобретают устойчивую оболочку ближайшего инертного газа:
$Ca^0 hspace{10pt}-2bar{e}rightarrow Ca^{+2}$
$overbrace{1s^22s^22p^63s^23p^64s^2}hspace{10pt}-2bar{e}rightarrowoverbrace{1s^22s^22p^63s^2 3p^6}$
Таким образом, металлы в химических реакциях являются восстановителями – они приобретают положительную степень окисления. В этом заключается их принципиальное отличие от элементов-неметаллов.
Определение
Способность атома элемента смещать на себя электроны химической связи называют электроотрицательностью.
Вследствие низких значений электроотрицательности металлы легче отдают электроны, чем притягивают их, и, следовательно проявляют восстановительные свойства.
Слова «металл» и «неметалл» применимы не только к химическим элементам, но и к простым веществам. Например, говоря, что простое вещество является металлом, мы подразумеваем не только что оно состоит из атомов элемента-металла, но и определенную общность физических (металлический блеск, пластичность) и химических (восстановитель) свойств. Металлические свойства простых веществ убывают при движении по периоду слева направо, а по группе — снизу вверх. В наибольшей степени металлические свойства выражены у элементов главной подгруппы I группы Периодической системы – щелочных металлов. Их атомы настолько легко отдают валентный электрон, что в природе эти элементы встречаются исключительно в виде соединений.
Кристаллическая решетка и металлическая связь
Металлы имеют металлическую кристаллическую решетку, в узлах которой расположены отдельные атомы. Они слабо удерживают валентные электроны, которые по этой причине свободно перемещаются по всему объему металла, формируя единое электронное облако и в равной степени притягиваются всеми атомами. Такая связь называется металлической.
Общие свойства металлов – пластичность, способность отражать свет, тепло- и электропроводность – объясняются особенностями их строения. При сильном надавливании кусок металла изменяет форму – часть атомов смещается, но не рассыпается: общее электронное облако прочно удерживает все атомы вместе. В электрическом поле свободные электроны начинают двигаться в определенном направлении, такое упорядоченное движение электронов называют электрическим током.
Чем больше в металле свободных электронов и чем сильнее колебания атомов, находящихся в узлах решетки, тем быстрее происходит выравнивание температуры во всем куске металла, то есть тем больше его теплопроводность. Поэтому относительные значения тепло- и электропроводности для многих металлов близки.
Физические свойства металлов
Агрегатное состояние и температуры плавления. Температуры плавления металлов меняются в очень широких пределах. Самый легкоплавкий из металлов – ртуть – при комнатной температуре является жидкостью. Металл галлий плавится от теплоты человеческого тела. Из металлов широко применяемых в технике, наиболее легкоплавкие – олово и свинец. Наибольшую температуру плавления имеет вольфрам, из которого изготавливают нити накаливания лампочек. Металлы с температурой плавления выше $1000^oC$ принято называть тугоплавкими.
ртуть галлий вольфрам
Окраска. Среди металлов немногие обладают характерной окраской. «Золото через свой изрядно желтый цвет и блещущую светлость от прочих металлов отлично», – писал Михаил Васильевич Ломоносов. Медь имеет розово-красный цвет, серебро и платина – белый, щелочной металл цезий – бледно-желтый. Для описания цвета других металлов трудно подобрать слова. Все они кажутся нам серыми с тем или иным едва заметным оттенком.
медь литий
Плотность. Металлы сильно различаются по плотности. Наиболее легкими являются щелочные металлы литий, натрий и калий. Литий плавает даже на поверхности керосина – жидкости с плотностью меньшей плотности воды. Металлы с плотностью ниже 5 г/см$^3$ называют легкими. К ним, помимо щелочных и щелочно-земельных металлов, принадлежат магний, алюминий и другие. В число наиболее тяжелых входят переходные металлы, расположенные в шестом периоде, а также актиноиды. Ртуть, например, имеет плотность 13,6 г/см$^3$, то есть литровая банка, заполненная ртутью, весит 13,6 кг!
Твердость вещества оценивают по его способности оставлять царапину на другом веществе. Наиболее твердым веществом является алмаз – он оставляет след на любых поверхностях. Из металлов по твердости к алмазу приближается хром – он царапает стекло. Наиболее мягкие металлы – щелочные. Они легко режутся ножом. Мягкими являются также свинец, олово, цинк, серебро.
Электро- и теплопроводность. Все без исключения металлы хорошо проводят электрический ток. Наибольшей электропроводностью обладает серебро, немного уступают ему медь и золото. Серебро – очень дорогой металл. Его используют в электротехнике при изготовлении высокоточных дорогостоящих приборов. Самые хорошие провода, применяемые в быту, медные. Они во много раз превосходят по самим характеристикам провода, изготовленные из алюминия. При прохождении через металл электрического тока часть электрической энергии преобразуется в тепловую – металл нагревается. Использование алюминиевых проводов при больших нагрузках на электрическую сеть может привести к их плавлению. Особенно опасны места стыка алюминиевых и медных проводов – они нагреваются намного быстрее. Неисправная электропроводка является причиной многих пожаров.
Пластичность. Многие металлы пластичны, то есть обладают способностью изменять форму, например, расплющиваться при ударе молотком. Наибольшей пластичностью обладают золото, серебро, медь, олово. Их можно раскатывать в фольгу.
Фольга из меди Фольга из золота
Âñå ïðîñòûå âåùåñòâà ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìû Ä.È. Ìåíäåëååâà ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà òðè êëàññà: ýëåìåíòû ñ ìåòàëëè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè (ìåòàëëû), ýëåìåíòû ñ íåìåòàëëè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè (íåìåòàëëû) è ïîëóìåòàëëû.
Ôèçè÷åñêèå è õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà ïðîñòûõ âåùåñòâ, ïðèíàäëåæàùèõ ê ðàçëè÷íûì êëàññàì, ñèëüíî ðàçëè÷àþòñÿ ìåæäó ñîáîé, ÷òî îáóñëàâëèâàåò ðàçëè÷íûå îáëàñòè èõ ïðèìåíåíèÿ â ïðîìûøëåííîñòè è ñïîñîáû äîáû÷è.
Êîðîòêî îñòàíîâèìñÿ íà ìåòàëëàõ: èõ ìåòàëëè÷åñêèõ ñâîéñòâàõ, îñíîâíûõ ñïîñîáàõ äîáû÷è è îáðàáîòêè.
Ñâîéñòâà ìåòàëëè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ
Ñ ôèçèêî-õèìè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ, îñíîâíîå ñâîéñòâî ìåòàëëîâ çàêëþ÷àåòñÿ â ëåãêîñòè îòðûâà èõ âíåøíåãî ýëåêòðîíà îò àòîìà, äðóãèìè ñëîâàìè ëåãêîñòü èîíèçàöèè àòîìà ìåòàëëà ïî óðàâíåíèþ:
Me=Me++ e-
Îáëàäàÿ äàííûì ñâîéñòâîì, ìåòàëëû â òâåðäîì ñîñòîÿíèè ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé êðèñòàëëè÷åñêóþ ðåøåòêó, â óçëàõ êîòîðîé íàõîäÿòñÿ èîíû ìåòàëëîâ, à ìåæäó íèìè ñâîáîäíî äâèãàþòñÿ äåëîêàëèçîâàííûå ýëåêòðîíû, îáðàçóþùèå òàê íàçûâàåìûé ýëåêòðîííûé ãàç. Òàêîé òèï õèìè÷åñêîé ñâÿçè íàçûâàåòñÿ ìåòàëëè÷åñêîé ñâÿçüþ.
Èìåííî ìåòàëëè÷åñêàÿ ñâÿçü ïðèäàåò ýëåìåíòàì îñíîâíûå ìåòàëëè÷åñêèå ñâîéñòâà: âûñîêóþ ýëåêòðè÷åñêóþ ïðîâîäèìîñòü, òåïëîïðîâîäíîñòü, ïëàñòè÷íîñòü, êîâêîñòü, ìåòàëëè÷åñêèé áëåñê.
Ýëåìåíòû ñ íàèáîëåå ÿðêî âûðàæåííûìè ìåòàëëè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè
Íàèáîëåå ÿðêî ìåòàëëè÷åñêèå ñâîéñòâà âûðàæåíû ó ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), ÷òî îáóñëîâëåíî íèçêèì çíà÷åíèåì ýíåðãèé èîíèçàöèè èõ àòîìîâ. Ýòî î÷åíü ìÿãêèå ìåòàëëû (ìîæíî ðåçàòü íîæîì), îáëàäàþùèå ÷ðåçâû÷àéíî âûñîêîé õèìè÷åñêîé àêòèâíîñòüþ.
Óæå ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå ìÿãêèå ìåòàëëû áûñòðî îêèñëÿþòñÿ êèñëîðîäîì âîçäóõà, ïîýòîìó èõ õðàíÿò ïîä ñëîåì êåðîñèíà. Ïîä âîäîé ùåëî÷íûå ìåòàëëû õðàíèòü íåëüçÿ.
Ñîåäèíåíèå ýëåìåíòîâ ñ âîäîé ïðèâîäèò ê âçðûâó. Ðåàêöèÿ ïðîòåêàåò ñ âûäåëåíèåì âîäîðîäà ïî óðàâíåíèþ:
2Na+2H2O=2NaOH+H2
Ïîñêîëüêó âîäîðîä îáðàçóåò ñ âîçäóõîì âçðûâîîïàñíûå ñìåñè, à ðåàêöèÿ ñîïðîâîæäàåòñÿ âûäåëåíèåì áîëüøîãî êîëè÷åñòâà òåïëà, êàê ïðàâèëî, ïðîèñõîäèò âçðûâ.
Äîáû÷à ìåòàëëè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ
Ìíîãèå ìåòàëëû ñóùåñòâóþò â ïðèðîäíûõ óñëîâèÿõ â âèäå ñîåäèíåíèÿ ñ äðóãèìè õèìè÷åñêèìè ýëåìåíòàìè.  ñàìîðîäíîì âèäå, òî åñòü, êàê ïðîñòîå âåùåñòâî, â ïðèðîäå â îñíîâíîì âñòðå÷àþòñÿ òîëüêî çîëîòî (Au) è ïëàòèíà (Pt). Èíîãäà, íî ðåäêî è òîëüêî ÷àñòè÷íî, âñòðå÷àþòñÿ ñàìîðîäíîå ñåðåáðî (Ag), ìåäü (Cu), ðòóòü (Hg), îëîâî (Sn) è íåñêîëüêî äðóãèõ ìåòàëëîâ.
Ïîäàâëÿþùåå áîëüøèíñòâî ìåòàëëîâ äîáûâàþò èç ðóäû. Ñïîñîá äîáû÷è çàâèñèò îò õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ ìåòàëëà.
Îñíîâíûìè ìåòîäàìè ïðîìûøëåííîãî ïîëó÷åíèÿ ìåòàëëîâ èç ðóäû ÿâëÿþòñÿ âîññòàíîâëåíèå èõ ñîåäèíåíèé (íàïðèìåð, óãëåì, ìîíîîêñèäîì óãëåðîäà èëè àëþìèíèåì) è ýëåêòðîëèç.
Òàê, æåëåçî ìîæåò áûòü ïîëó÷åíî ïóòåì âîññòàíîâëåíèÿ ðóäû ïî îäíîìó èç äâóõ óðàâíåíèé:
Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2
Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3
Ìåòàëëè÷åñêàÿ ìåäü ìîæåò áûòü ïîëó÷åíà ïðè ýëåêòðîëèçå âîäíîãî ðàñòâîðà äèõëîðèäà (CuCl2) ïî óðàâíåíèþ:
Cu2++2e-=Cu
Ðàçðóøåíèå ìåòàëëè÷åñêèõ è æåëåçîáåòîííûõ ýëåìåíòîâ è êîíñòðóêöèé
Ìåòàëëû è ñïëàâû, èñïîëüçóåìûå â ñòðîèòåëüñòâå, ðàçðóøàþòñÿ ïîä âîçäåéñòâèåì ðàçëè÷íûõ ïðîöåññîâ êîððîçèè:
- àòìîñôåðíîé;
- ýëåêòðîõèìè÷åñêîé;
- ãàçîâîé;
- êîððîçèÿ â äðóãèõ àãðåññèâíûõ ñðåäàõ.
Íàëè÷èå çàùèòíîãî ñëîÿ óâåëè÷èâàåò ñðîê ñëóæáû ìåòàëëîêîíñòðóêöèé, íî ïðîöåññ êîððîçèè ïîëíîñòüþ íå îñòàíàâëèâàåòñÿ.
Îäíîé èç ïðè÷èí ðàçðóøåíèÿ æåëåçîáåòîííûõ êîíñòðóêöèé ÿâëÿåòñÿ êîððîçèÿ àðìàòóðû.
Ðàçðóøåíèå ñòàëüíûõ è æåëåçîáåòîííûõ êîíñòðóêöèé óñêîðÿåòñÿ ïîä íàãðóçêîé, ïðè ðåçêèõ êîëåáàíèÿõ òåìïåðàòóðû îêðóæàþùåé ñðåäû, è îñîáåííî ïðè ñîâìåñòíîì äåéñòâèè ýòèõ ôàêòîðîâ. Óâåëè÷åíèå óñòîé÷èâîñòè ìåòàëëîêîíñòðóêöèé ê ïðîöåññàì êîððîçèè ÿâëÿåòñÿ âàæíåéøåé çàäà÷åé ñîâðåìåííîãî ìàòåðèàëîâåäåíèÿ.
Áîëüøå îá îáðàáîòêå ìåòàëëè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ íà âûñòàâêå
Ìåòàëëû è ñïëàâû ïîäâåðãàþòñÿ ðàçíûì âèäàì îáðàáîòêè òàêèõ, êàê:
- äàâëåíèå (êîâêà);
- ðåçàíèå;
- ëèòüå;
- òåðìè÷åñêîå âîçäåéñòâèå;
- ñâàðêà;
- ýëåêòðîèñêðîâûå è ýëåêòðîõèìè÷åñêèå ìåòîäû;
- âîçäåéñòâèå óëüòðàçâóêà.
Òåõíîëîãèÿ îáðàáîòêè ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïîñòîÿííî ðàçâèâàåòñÿ. Ýòà îòðàñëü ïðîìûøëåííîñòè îòíîñèòñÿ ê íàóêîåìêîé ñôåðå, ãäå ïîñòîÿííî ïðîèñõîäÿò èçìåíåíèÿ.
Ïîñåùåíèå ñïåöèàëèçèðîâàííîé âûñòàâêè «Ìåòàëëîîáðàáîòêà»
îäèí èç ëó÷øèõ ñïîñîáîâ íàõîäèòüñÿ â êóðñå ïîñëåäíèõ äîñòèæåíèé. Ýêñïîçèöèè ïðåäïðèÿòèé ñî âñåãî ìèðà äàþò âîçìîæíîñòü îçíàêîìèòüñÿ ñ ãëàâíûìè òåíäåíöèÿìè ðàçâèòèÿ îòðàñëè è óâèäåòü òåõíîëîãèè ñîâðåìåííîé îáðàáîòêè ìåòàëëè÷åñêèõ èçäåëèé.
×èòàéòå äðóãèå íàøè ñòàòüè:
Îãíåçàùèòà ìåòàëëè÷åñêèõ êîíñòðóêöèé
Äîðîæíîå ìåòàëëè÷åñêîå îãðàæäåíèå
Îêðàñêà è ïîêðàñêà ìåòàëëè÷åñêèõ èçäåëèé