- •Конспект лекций по курсу “общая химия”
- •Оглавление страница
- •Введение
- •Основные законы химии
- •2. Энергетика химических процессов
- •Возможность и направленность процесса. Энтропия. Свободная энергия Гиббса.
- •Химическая кинетика и равновесие
- •Основные характеристики растворов
- •Гидролиз солей
- •5. Строение атома и систематика химических элементов
- •Изменение свойств элементов в свете Периодического закона д.И.Менделеева
- •6. Химическая связь и строение молекул
- •Типы кристаллических решеток
- •Электрохимические процессы
- •Окислительно-восстановительные реакции
- •Свойства р-элементов
- •Группа VII а. Галогены (ns2np5)
- •Группа VI a (ns2np4)
- •Группа V a (ns2np3)
- •Металлы
- •Химические свойства
- •3) Металлотермическое восстановление.
- •11. Комплесные соединения
- •Лантаниды и актиниды
- •13. Полупроводниковые материалы – кремний и германий
-
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
Tпл., 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 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
Tпл., 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 Тпл. Li Be Zn
180 1287 420
Cs Ba Hg
28,4 727 -39
d-элементы IV-VIII групп – вниз по группе Тпл. 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 r = 0.072 нм (на 3 элемента)
d-элементы Ti …..Ni…...Zn
0.146 0.124 0.139 r = 0.022 нм (на 7 элементов)
f- элементы Ce…………..Lu
0.183 0.174 r = 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 - четыре холостых электрона, парамагнетик