Загальні відомості про будову металів
Якщо провести в Періодичної таблиці Д.І. Менделєєва символічну лінію з верхнього лівого кута в нижній правий кут, то всі елементи, що знаходяться нижче цієї лінії, будуть металами.
Метали можна охарактеризувати за допомогою декількох властивостей, які будуть спільними для всіх елементів. До таких характеристик слід віднести високу електричну провідність і теплопровідність, пластичність, завдяки якій метали можна піддавати куванні, прокатці, штампування або витягуванню в дріт, металевий блиск і непрозорість.
Залежно від температури кипіння все метали поділяють на тугоплавкі (tКИП> 1000 o С) і легкоплавкі (tКИП <1000 o С). Примером тугоплавких металлов может быть – Au, Cu, Ni, W, легкоплавких – Hg, K, Al, Zn.
Електронна будова металів і їх особливості
Атоми металів, також як, і неметалів складаються з позитивно зарядженого ядра всередині якого знаходяться протони і нейтрони, а по орбітах навколо нього рухаються електрони. Однак, у порівнянні з неметалами, атомні радіуси металів набагато більше. Це пов'язано з тим, що валентні електрони атомів металів (електрони зовнішнього енергетичного рівня) розташовані на значній відстані від ядра і, як наслідок, пов'язані з ним слабкіше. З цієї причини метали характеризуються низькими потенціалами іонізації і легко віддають електрони (є відновниками в ОВР) при утворенні хімічного зв'язку.
Всі метали за винятком ртуті являють собою тверді речовини з атомної кристалічною решіткою. Розглянемо будову металів в кристалічному стані. В атомах металів є «вільні» електрони (електронний газ), які можуть переміщатися по кристалу навіть під дією слабких електричних полів, що обумовлює високу електропровідність металів.
Серед металів присутні s-, p-, d- і f-елементи. Так, s- елементи - це метали I і II груп Періодичної системи (ns 1. ns 2), р- елементи - метали, розташовані в групах III - VI (ns 2 np 1-4). Метали d-елементи мають більшу кількість валентних електронів в порівнянні з металами s- і p-елементами. Загальна електронна конфігурація валентних електронів металів d-елементів - (n-1) d 1-10 ns 2. Починаючи з 6 періоду з'являються метали f-елементи, які об'єднані в сімейства по 14 елементів (за рахунок подібних хімічних властивостей) і носять особливі назви лантаноїдів і актиноїдів. Загальна електронна конфігурація валентних електронів металів f-елементів - (n-2) f 1-14 (n-1) d 0-1 ns 2.
Приклади розв'язання задач
При взаємодії 6,0 г металу з водою виділилося 3,36 л водню (н.у.). Визначте цей метал, якщо він в своїх з'єднаннях двухвалентен.
Запишемо рівняння реакції розчинення металу в воді. Оскільки метал двовалентний, його реакція з водою буде описуватися рівнянням такого вигляду:
Відповідно до рівняння реакції:
N (Ме) = n (Н2) = 3,36 / 22,4 = 0,15 моль.
Знайдемо відносну атомну масу металу:
Ar (Ме) = m / n = 6,0 / 0,15 = 40 г / моль
Отже, цей метал - кальцій.