Металлы

К металлам относятся s-элементы (кроме H, He), все d-элементы, все f-элементы и некоторые р-элементы: Al Ga In Tl Pb Sn Bi Po

T_пл., ⁰С 660 30 156 304 327 232 271 254

Все металлы имеют характерные физические свойства, которые связаны с особенностями металлического типа связи. В узлах металлической кристаллической решетки Å ионы, связь между которыми осуществляют делокализованные валентные электроны («электронный газ»).

Все металлы электропроводны, теплопроводны, ковки, пластичны, т.е. смещение слоев друг относительно друга до определенного предела не приводит к разрушению кристаллической решетки.

Электропроводность уменьшается с повышением температуры и увеличивается при понижении температуры (сверхпроводимость).

Цвет металлических кристаллов – серый (за исключением Au, Cu). Кристаллы непрозрачные, свободные электроны частично поглощают падающий свет, большую часть – отражают (металлический блеск).

Температры плавления.

Большинство металлов имеют высокие температуры плавления.

Низкие температуры плавления имеют: Hg (-39⁰C), Ga (+30⁰C), щелочные металлы.

Рис.33. Темпратуры плавления металлов IV периода

T_пл., ⁰С

K Sc Ti Cr Mn Fe Ni Cu Ga Z

64 1541 1668 1890 1243 1534 1455 1085 30

Изменение температуры плавления по группам:

s-элементы и d-элементы II группы- вниз по группе Т_пл.¯ Li Be Zn

180 1287 420

Cs Ba Hg

28,4 727 -39

d-элементы IV-VIII групп – вниз по группе Т_пл.­ Ti Cr Fe Ni

1668 1890 1534 1455

Zr Mo Ru Pd

Hf W Os Pt

2230 3420 3030 1772

Радиусы атомов.

По периоду ® радиус атома уменьшается, но неодинаково для s-, p-, d-, f-элементов:

s-, p-элементы K Ca Sc

0.236 0.197 0.164 нм Dr = 0.072 нм (на 3 элемента)

d-элементы Ti …..Ni…...Zn

0.146 0.124 0.139 Dr = 0.022 нм (на 7 элементов)

f- элементы Ce…………..Lu

0.183 0.174 Dr = 0.009 нм (на 14 элементов)

d- и f-электроны, расположенные во внутренних слоях атомов, экранируют ядро, уменьшают его эффективный положительный заряд и уменьшает влияние ядра на внешний электронный слой, радиус атома меняется незначительно – d- сжатие, f- сжатие (или лантаноидное сжатие).

Изменение радиусов атомов по группе.

По группе сверху вниз радиусы атомов увеличиваются. У s-, p-элементов при переходе от периода к периоду радиус увеличивается существенно. У d-элементов есть свои особенности.

Период

4 V Cr Cu Zn

0.134 0.127 0.128 0.139

5 Nb Mo Ag Cd

0.145 0.139 0.144 0.156

6 Ta W Au Hg

0.146 0.140 0.144 0.160

Выводы: 1) Максимальное увеличение радиуса атома при переходе от 4 к 5 периоду;

2)Практически одинаковые радиусы атомов d-металлов одной подгруппы 5 и 6

периодов. Эти пары элементов особенно близки по химическим свойствам: Zr – Hf,

Nb – Ta, Mo –W и т.д.

Магнитные свойства.

В зависимости от поведения металлов в магнитном поле различают металлы:

a) диамагнетики - оказывают большее сопротивление магнитным силовым линиям, чем вакуум, выталкиваются из магнитного поля, ориентируются перпендикулярно линиям магнитного поля (Be, Zn, Cu, Hg, Au, Cd, Zr, Ga, Pb и др.);

б) парамагнетики – хорошо проводят магнитные силовые линии, втягиваются в магнитное поле, ориентируются вдоль силовых линий (щелочные и щелочноземельные металлы, большинство d-, f-элементов);

в) ферромагнетики – это парамагнетики, которые сохраняют намагниченность и после ликвидации поля (Fe, Co, Ni, Gd, Dy, сплав Sm-Co). Ферромагнетизм – это свойство особых кристаллических структур (наличие доменов). Ферромагнитные свойства сохраняются лишь до определенной критической температуры (точка Кюри).

Парамагнетизм связан с наличием «холостых» электронов у «остова» атома после образования металлической связи. Магнитные поля электронов не скомпенсированы и вещество имеет собственный магнитный момент.

Zn d¹⁰s² «остов» Zn²⁺ d¹⁰ – холостых электронов нет, диамагнетик

Fe d⁶s² «остов» Fe²⁺ d⁶ ŸŸŸŸŸ - четыре холостых электрона, парамагнетик