Чем объясняются общие физические свойства металлов


Каковы общие физические свойства металлов?

Все компактные металлы обладают характерным металлическим блеском. Это свойство объясняется тем, что поверхность металла хорошо отражает световые лучи. Металлы отражают также радиоволны.

Металлы — хорошие проводники электричества и теплоты. Это обусловлено наличием в их металлических решётках свободных электронов, которые в электрическом поле приобретают направленное движение.

Многие металлы пластичны и обладают хорошей ковкостью, что также объясняется особенностью металлической связи. Так как ионы в металлической решётке друг с другом непосредственно не связаны, отдельные слои их могут свободно перемешаться один относительно другого.

Некоторые металлы (хром, марганец, сурьма) очень хрупкие. Самые хрупкие металлы находятся в V, VI и VII группах периодической таблицы Д. И. Менделеева. У атомов этих элементов имеется от пяти до семи свободных электронов. Большое количество свободных электронов обеспечивает прочность отдельных слоёв ионов, препятствует их свободному скольжению, и пластичность таких металлов уменьшается.

gomolog.ru

9.2: Металлы и неметаллы и их ионы

За исключением водорода, все элементы, которые образуют положительные ионы, теряя электроны во время химических реакций, называются металлами. Таким образом, металлы являются электроположительными элементами с относительно низкими энергиями ионизации. Они характеризуются ярким блеском, твердостью, способностью резонировать со звуком и отлично проводят тепло и электричество. В нормальных условиях металлы являются твердыми телами, за исключением ртути.

Физические свойства металлов

Металлы блестящие, пластичные, пластичные, хорошо проводят тепло и электричество.Другие свойства включают:

  • Состояние : Металлы представляют собой твердые вещества при комнатной температуре, за исключением ртути, которая находится в жидком состоянии при комнатной температуре (в жаркие дни галлий находится в жидком состоянии).
  • Блеск : Металлы обладают свойством отражать свет от своей поверхности и могут быть отполированы, например, золотом, серебром и медью.
  • Ковкость: Металлы обладают способностью противостоять ударам молотком и могут быть превращены в тонкие листы, известные как фольга.Например, кусок золота размером с кубик сахара можно растолочь в тонкий лист, которым будет покрыто футбольное поле.
  • Пластичность: Металлы можно втягивать в проволоку. Например, из 100 г серебра можно натянуть тонкую проволоку длиной около 200 метров.
  • Твердость: Все металлы твердые, кроме натрия и калия, которые мягкие и поддаются резке ножом.
  • Валентность: Металлы обычно имеют от 1 до 3 электронов на внешней оболочке их атомов.
  • Проводимость : Металлы являются хорошими проводниками, потому что у них есть свободные электроны. Серебро и медь - два лучших проводника тепла и электричества. Свинец - самый плохой проводник тепла. Висмут, ртуть и железо также являются плохими проводниками
  • Плотность : Металлы имеют высокую плотность и очень тяжелые. Иридий и осмий имеют самую высокую плотность, а литий - самую низкую.
  • Точки плавления и кипения : Металлы имеют высокие температуры плавления и кипения.Вольфрам имеет самые высокие температуры плавления и кипения, а ртуть - самые низкие. Натрий и калий также имеют низкие температуры плавления.

Химические свойства металлов

Металлы - это электроположительные элементы, которые обычно образуют основных или амфотерных оксидов с кислородом. Другие химические свойства включают:

  • Электроположительный характер : Металлы имеют тенденцию к низкой энергии ионизации, а обычно теряют электроны (т.е.е. окисляются ) когда они вступают в химические реакции реакции Обычно они не принимают электроны. Например:
    • Щелочные металлы всегда 1 + (теряют электрон в s подоболочке)
    • Щелочноземельные металлы всегда 2 + (теряют оба электрона в s подоболочке)
    • Ионы переходных металлов не следуют очевидной схеме, 2 + является обычным (теряют оба электрона в подоболочке s ), а также наблюдаются 1 + и 3 +

\ [\ ce {Na ^ 0 \ rightarrow Na ^ + + e ^ {-}} \ label {1.{-}} \ label {1.3} \ nonumber \]

Соединения металлов с неметаллами имеют тенденцию быть ионными по природе. Большинство оксидов металлов являются основными оксидами и растворяются в воде с образованием гидроксидов металлов :

\ [\ ce {Na2O (s) + h3O (l) \ rightarrow 2NaOH (aq)} \ label {1.4} \ nonumber \]

\ [\ ce {CaO (s) + h3O (l) \ rightarrow Ca (OH) 2 (aq)} \ label {1.5} \ nonumber \]

Оксиды металлов проявляют свою химическую природу основную , реагируя с кислотами с образованием солей металла и воды:

\ [\ ce {MgO (s) + HCl (водный) \ rightarrow MgCl2 (водный) + h3O (l)} \ label {1.{2 -} \), следовательно, \ (Al_2O_3 \).

Пример \ (\ PageIndex {2} \)

Вы ожидаете, что он будет твердым, жидким или газообразным при комнатной температуре?

Решения

Оксиды металлов обычно твердые при комнатной температуре

Пример \ (\ PageIndex {3} \)

Напишите вычисленное химическое уравнение реакции оксида алюминия с азотной кислотой:

Решение

Оксид металла + кислота -> соль + вода

\ [\ ce {Al2O3 (s) + 6HNO3 (водный) \ rightarrow 2Al (NO3) 3 (водный) + 3h3O (l)} \ nonumber \]

.

атомно-физические свойства элемента периода 3

АТОМНО-ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕРИОДА 3 ЭЛЕМЕНТОВ

 

Эта страница описывает и объясняет тенденции изменения атомных и физических свойств элементов периода 3 от натрия до аргона. Он охватывает энергию ионизации, атомный радиус, электроотрицательность, электропроводность, температуру плавления и температуру кипения.

Эти темы освещены в различных местах на сайте, и эта страница просто объединяет все воедино - со ссылками на исходные страницы, если вам нужна дополнительная информация по конкретным вопросам.

 

Атомарные свойства

Электронные структуры

В периоде 3 Периодической таблицы 3s и 3p-орбитали заполняются электронами. Напоминаем, что сокращенные версии электронных структур для восьми элементов:

Na [Ne] 3s 1
Mg [Ne] 3s 2
Al [Ne] 3s 2 3p x 1
Si [Ne] 3s 2 3p x 1 3p y 1
P [Ne] 3s 2 3p x 1 3p y 1 3p z 1
S [Ne] 3s 2 3p x 2 3p y 1 3p z 1
Cl [Ne] 3s 2 3p x 2 3p y 2 3p z 1
Ar [Ne] 3s 2 3p x 2 3p y 2 3p z 9 0032 2

В каждом случае [Ne] представляет полную электронную структуру атома неона.


Примечание: Если вас не устраивают электронные структуры, важно перейти по этой ссылке, прежде чем идти дальше.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу.



Энергия первой ионизации

Первая энергия ионизации - это энергия, необходимая для удаления наиболее слабо удерживаемого электрона из одного моля газообразных атомов, чтобы произвести 1 моль газообразных ионов, каждый с зарядом 1+.

Это энергия, необходимая для выполнения этого изменения на моль X.

 

Схема энергий первой ионизации в периоде 3

Обратите внимание, что общая тенденция идет вверх, но она прерывается падениями между магнием и алюминием, а также между фосфором и серой.

Объяснение шаблона

Энергия первой ионизации регулируется:

  • заряд на ядре;

  • расстояние внешнего электрона от ядра;

  • - степень экранирования внутренними электронами;

  • независимо от того, находится ли электрон один на орбитали или один из пары.


Примечание: Если вы не уверены в причинах любого из этих утверждений, вы должны пойти и прочитать страницу об энергиях ионизации, прежде чем идти дальше.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу.



Восходящий тренд

В течение всего периода 3 внешние электроны находятся на трехуровневых орбиталях. Это все одинаковые расстояния от ядра, и они экранируются одними и теми же электронами на первом и втором уровнях.

Основное различие заключается в увеличении количества протонов в ядре по мере перехода от натрия к аргону. Это вызывает большее притяжение между ядром и электронами и, таким образом, увеличивает энергию ионизации.

Фактически, возрастающий заряд ядра также притягивает внешние электроны ближе к ядру. Это увеличивает энергию ионизации еще больше по мере прохождения периода.

Падение на алюминий

Можно ожидать, что содержание алюминия будет больше, чем содержание магния из-за дополнительных протонов.Смещение этого факта заключается в том, что внешний электрон алюминия находится на 3p-орбитали, а не на 3s.

3p-электрон немного дальше от ядра, чем 3s-электрон, и частично экранирован 3s-электронами, а также внутренними электронами. Оба эти фактора компенсируют влияние дополнительного протона.

Падение серы

По мере того, как вы переходите от фосфора к сере, должно быть что-то дополнительное, компенсирующее эффект дополнительного протона

Экранирование идентично по фосфору и сере (от внутренних электронов и, в некоторой степени, от 3s-электронов), и электрон удаляется с идентичной орбитали.

Разница в том, что в случае серы удаляемый электрон является одним из пары 3p x 2 . Отталкивание между двумя электронами на одной орбитали означает, что электрон легче удалить, чем это могло бы быть в противном случае.

 

Атомный радиус

Тенденция

На диаграмме показано, как изменяется атомный радиус по мере прохождения периода 3.

Цифры, использованные для построения этой диаграммы, основаны на:

  • металлические радиусы для Na, Mg и Al;

  • ковалентных радиусов для Si, P, S и Cl;

  • радиус Ван-дер-Ваальса для Ar, поскольку он не образует сильных связей.

Будет справедливо сравнить металлический и ковалентный радиусы, потому что они оба измеряются в условиях сильной связи. Однако было бы несправедливо сравнивать их с радиусом Ван-дер-Ваальса.

Общая тенденция к уменьшению количества атомов за период НЕ нарушается на аргоне. Вы не сравниваете подобное с подобным. Единственный безопасный способ сделать это - игнорировать аргон в последующем обсуждении.


Примечание: Если вы не уверены в том, как измеряются атомные радиусы, обязательно перейдите по этой ссылке, прежде чем идти дальше.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу.



Объяснение тенденции

Металлический или ковалентный радиус будет мерой расстояния от ядра до связывающей пары электронов. Если вы не уверены в этом, вернитесь и перейдите по последней ссылке.

От натрия до хлора, все связывающие электроны находятся на 3-м уровне, будучи экранированными электронами на первом и втором уровнях.Увеличивающееся число протонов в ядре по мере прохождения периода притягивает к нему связывающие электроны. Степень экранирования постоянна для всех этих элементов.


Примечание: Возможно, вы задаетесь вопросом, почему вы не получаете дополнительного экранирования от 3s-электронов в случае элементов от алюминия до хлора, где связь включает p-электроны.

В каждом из этих случаев до того, как произойдет связывание, существующие s- и p-орбитали реорганизуются (гибридизуются) в новые орбитали с равной энергией.Когда эти атомы связаны, не содержит 3s-электронов как таковых.

Если вы не знаете о гибридизации, просто проигнорируйте этот комментарий - он вам все равно не понадобится для целей уровня A в Великобритании.



Электроотрицательность

Электроотрицательность - это мера тенденции атома притягивать связывающую пару электронов.

Чаще всего используется шкала Полинга. Фтору (наиболее электроотрицательному элементу) присвоено значение 4.0, а значения варьируются до цезия и франция, которые являются наименее электроотрицательными при 0,7.

Тенденция

Тренд периода 3 выглядит следующим образом:

Обратите внимание, что аргон не включен. Электроотрицательность - это тенденция атома притягивать , связывающую пару электронов. Поскольку аргон не образует ковалентных связей, вы, очевидно, не можете приписать ему электроотрицательность.

Объяснение тенденции

Этот тренд объясняется точно так же, как тренд атомных радиусов.

По мере прохождения периода связывающие электроны всегда находятся на одном уровне - трехуровневом. Их всегда экранируют одни и те же внутренние электроны.

Различается только количество протонов в ядре. По мере того, как вы переходите от натрия к хлору, количество протонов неуклонно увеличивается и, таким образом, более тесно притягивает связывающую пару.


Примечание: Если вы хотите более подробно обсудить электроотрицательность, перейдите по этой ссылке в раздел связывания на сайте.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу.



 

Физические свойства

В этом разделе рассматривается электрическая проводимость, а также температуры плавления и кипения элементов. Чтобы понять это, вы сначала должны понять структуру каждого из элементов.

 

Конструкции элементов

Структура элементов меняется в течение периода.Первые три - металлические, кремний - гигантский ковалентный, а остальные - простые молекулы.

Три металлических конструкции

Натрий, магний и алюминий имеют металлические структуры.

У натрия только один электрон на атом участвует в металлической связи - единственный 3s-электрон. В магнии задействованы оба его внешних электрона, а в алюминии - все три.


Примечание: Если вы не уверены в металлическом соединении, вы должны перейти по этой ссылке, прежде чем продолжить.Посмотрите также на дальнейшую ссылку на структуры металлов, которые вы найдете внизу этой страницы.

Используйте кнопку BACK (или меню GO или файл HISTORY) в вашем браузере, чтобы вернуться на эту страницу, когда вы будете готовы.



Еще одно отличие, о котором вам нужно знать, - это способ упаковки атомов в металлическом кристалле.

Натрий 8-координатный - к каждому атому натрия прикасаются только 8 других атомов.

И магний, и алюминий имеют 12-координату (хотя и немного по-разному).Это более эффективный способ упаковки атомов, приводящий к меньшему расходу места в металлических структурах и к более прочной связи в металле.


Примечание: Если этот разговор о координации ничего не значит для вас, вам нужно посмотреть страницу о металлических конструкциях, где это объясняется более подробно.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу.



Гигантская ковалентная структура

Кремний имеет гигантскую ковалентную структуру, как и алмаз.Крошечная часть конструкции выглядит так:

Структура удерживается прочными ковалентными связями во всех трех измерениях.

 

Четыре простые молекулярные структуры

Состав фосфора и серы зависит от типа фосфора или серы, о которых вы говорите. Что касается фосфора, я предполагаю, что это обычный белый фосфор. Что касается серы, я предполагаю одну из кристаллических форм - ромбическую или моноклинную серу.

Атомы в каждой из этих молекул удерживаются вместе ковалентными связями (кроме, конечно, аргона).

В жидком или твердом состоянии молекулы удерживаются близко друг к другу за счет дисперсионных сил Ван-дер-Ваальса.


Примечание: Вы найдете подробное описание дисперсионных сил Ван-дер-Ваальса, перейдя по этой ссылке.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу.



Электропроводность

  • Натрий, магний и алюминий являются хорошими проводниками электричества. Электропроводность увеличивается по мере перехода от натрия к магнию и алюминию.

  • Кремний - это полупроводник.

  • Остальные не проводят электричество.

Три металла, конечно же, проводят электричество, потому что делокализованные электроны («море электронов») могут свободно перемещаться по твердому или жидкому металлу.

В случае кремния объяснение того, как полупроводники проводят электричество, выходит за рамки курсов химии уровня A. С алмазной структурой можно не ожидать, что она будет проводить электричество, но это так!

Остальные не проводят электричество, потому что представляют собой простые молекулярные вещества. Свободных электронов нет.

 

Температура плавления и кипения

График показывает, как точки плавления и кипения элементов меняются по мере продвижения в течение периода.Цифры отображаются в градусах Кельвина, а не в ° C, чтобы избежать отрицательных значений.

 

Лучше думать об этих изменениях в терминах типов структуры, о которых мы говорили далее на странице.

Металлоконструкции

Точки плавления и кипения трех металлов повышаются из-за увеличения прочности металлических связей.

Число электронов, которые каждый атом может внести в делокализованное «море электронов», увеличивается.Атомы также становятся меньше и имеют больше протонов по мере перехода от натрия к магнию и алюминию.

Аттракционы и, следовательно, точки плавления и кипения увеличиваются, потому что:

  • Ядра атомов заряжаются более положительно.

  • "Море" становится все более отрицательно заряженным.

  • «Море» все больше приближается к ядрам и тем сильнее притягивается.


Примечание: Температура кипения является лучшим показателем прочности металлических связей, чем температура плавления.Металлические связи все еще существуют в жидких металлах и не разрушаются полностью, пока металл не закипит.

Я не знаю, почему происходит такое небольшое повышение температуры плавления при переходе от магния к алюминию. Температура кипения алюминия намного выше, чем у магния, как и следовало ожидать.

Если вы встретите объяснение очень небольшого повышения температуры плавления от магния к алюминию с точки зрения прочности металлической связи, вам следует очень осторожно относиться к нему, если оно не объясняет, почему, несмотря на это, температура кипения алюминия намного выше, чем у магния.




Кремний

Кремний имеет высокие температуры плавления и кипения, потому что это гигантская ковалентная структура. Вы должны разорвать прочные ковалентные связи, прежде чем он расплавится или закипит.

Поскольку вы говорите о другом типе связи, нецелесообразно напрямую сравнивать точки плавления и кипения кремния и алюминия.

 

Четыре молекулярных элемента

Фосфор, сера, хлор и аргон - простые молекулярные вещества, между молекулами которых только ван-дер-ваальсовы притяжения.Их точки плавления или кипения будут ниже, чем у первых четырех членов периода, которые имеют гигантские структуры.

Размеры точек плавления и кипения полностью определяются размерами молекул. Запомните строение молекул:

фосфор

Фосфор содержит молекулы P 4 . Чтобы расплавить фосфор, вам не нужно разрывать ковалентные связи - только гораздо более слабые силы Ван-дер-Ваальса между молекулами.

сера

Сера состоит из S 8 колец атомов. Молекулы больше, чем молекулы фосфора, и поэтому притяжение Ван-дер-Ваальса будет сильнее, что приведет к более высокой температуре плавления и кипения.

Хлор

Хлор, Cl 2 , представляет собой молекулу гораздо меньшего размера со сравнительно слабым ван-дер-ваальсовым притяжением, поэтому хлор будет иметь более низкую температуру плавления и кипения, чем сера или фосфор.

Аргон

Молекулы аргона - это просто отдельные атомы аргона, Ar. Возможности для притяжения Ван-дер-Ваальса между ними очень ограничены, поэтому точки плавления и кипения аргона снова ниже.

 

Примечание: На этой странице я описал отдельный атом аргона как молекулу. Это основано на старом определении этого слова. В настоящее время ИЮПАК утверждает, что в молекуле должно быть более одного атома.Поэтому в нынешнем определении я не должен использовать термин для обозначения аргона.

Однако исключение частиц аргона из термина «молекула» просто добавляет ненужных сложностей к потоку этой страницы - например, это усложняет жизнь, если вы говорите о «молекулярных элементах» и межмолекулярных силах. Нелогично описывать аргон как обладающий межмолекулярными силами, если его основные частицы не являются молекулами. Итак, я буду продолжать использовать первоначальное определение, которое Британская энциклопедия определяет как «наименьшую идентифицируемую единицу, на которую можно разделить чистое вещество, но при этом сохраняя состав и химические свойства этого вещества.«

Тебе нужно об этом беспокоиться? Почти наверняка нет - мне удалось провести почти 50 лет в химическом образовании, даже не осознавая, что старое определение было изменено, пока кто-то недавно не указал мне на это.



 
 

Куда бы вы сейчас хотели пойти?

В меню «Период 3». . .

В меню «Неорганическая химия».. .

В главное меню. . .

 

© Джим Кларк 2005 (последнее изменение - май 2018 г.)

.

Атомно-физические свойства 1-й группы таблицы Менделеева

АТОМНО-ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ ГРУППЫ 1

 

На этой странице исследуются тенденции в изменении некоторых атомных и физических свойств элементов Группы 1 - лития, натрия, калия, рубидия и цезия. Ниже вы найдете отдельные разделы, посвященные тенденциям изменения атомного радиуса, энергии первой ионизации, электроотрицательности, точек плавления и кипения и плотности.

Даже если вы в настоящее время не интересуетесь всем этим, вероятно, вам стоит прочитать всю страницу целиком. Те же идеи имеют тенденцию повторяться во всех атомарных свойствах, и вы можете обнаружить, что более ранние объяснения помогают вам понять более поздние.

 

Тенденции в атомном радиусе


Примечание: Вы найдете подробное описание атомного радиуса в другой части этого сайта. Если вы решите перейти по этой ссылке, используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу.


Вы можете видеть, что атомный радиус увеличивается по мере того, как вы спускаетесь по группе.

Объяснение увеличения атомного радиуса

Радиус атома определяется

Сравните литий и натрий:

Li 1s 2 2s 1
Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1

Примечание: Если вы не уверены в написании электронных структур с использованием нотации s и p, возможно, будет хорошей идеей пройти по этой ссылке, прежде чем продолжить.Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу.


В каждом случае внешний электрон ощущает чистое притяжение от ядра 1+. Положительный заряд ядра снижается за счет отрицательности внутренних электронов.

Это в равной степени верно и для всех других атомов в группе 1. Рассчитайте это для калия, если вы не уверены.

Единственный фактор, который повлияет на размер атома, - это количество слоев внутренних электронов, которые должны быть расположены вокруг атома.Очевидно, что чем больше у вас слоев электронов, тем больше места они займут - электроны отталкиваются друг от друга. Это означает, что атомы обязательно будут становиться больше по мере того, как вы спускаетесь по группе.


Примечание: Вы можете подумать, что это все немного затянуто! В конце концов, совершенно очевидно, что атомы станут больше, если вы добавите больше слоев электронов. Зачем же тогда беспокоиться об исследовании чистого притяжения электронов из центра атома?

Это вопрос формирования хороших привычек.Если вы говорите об атомах в одной Группе, чистое притяжение от центра всегда будет одинаковым - и вы можете игнорировать его, не создавая проблем. Это неверно, если вы попытаетесь сравнить атомы из разных частей Периодической таблицы. Если вы не привыкнете думать обо всех возможных факторах, вы совершите ошибку.



 

Тенденции в области энергии первой ионизации

Энергия первой ионизации - это энергия, необходимая для удаления наиболее слабо удерживаемого электрона из каждого одного моля газообразных атомов для образования одного моля однозарядных газообразных ионов - другими словами, для 1 моля этого процесса:


Примечание: Вы найдете подробное описание энергии ионизации в другой части этого сайта.Если вы решите перейти по этой ссылке, используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу.


Обратите внимание, что первая энергия ионизации падает по мере того, как вы спускаетесь по группе.

Объяснение уменьшения энергии первой ионизации

Энергия ионизации регулируется

  • заряд на ядре,

  • степень экранирования внутренними электронами,

  • расстояние между внешними электронами и ядром.

По мере того, как вы спускаетесь по Группе, увеличение заряда ядра в точности компенсируется увеличением количества внутренних электронов. Так же, как когда мы говорили об атомном радиусе выше на этой странице, в каждом из элементов этой группы внешние электроны ощущают чистое притяжение 1+ от центра.

Однако по мере того, как вы спускаетесь по группе, расстояние между ядром и внешними электронами увеличивается, и поэтому их становится легче удалить - энергия ионизации падает.

 

Тенденции электроотрицательности

Электроотрицательность - это мера тенденции атома притягивать связывающую пару электронов. Обычно его измеряют по шкале Полинга, по которой наиболее электроотрицательный элемент (фтор) получает электроотрицательность 4,0.


Примечание: Вы найдете подробное описание электроотрицательности в другой части этого сайта. Если вы решите перейти по этой ссылке, используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу.


Все эти элементы имеют очень низкую электроотрицательность. (Помните, что наиболее электроотрицательный элемент, фтор, имеет электроотрицательность 4,0.) Обратите внимание, что электроотрицательность падает по мере того, как вы спускаетесь по группе. Атомы становятся все менее и менее хорошими в привлечении связывающих пар электронов.


Примечание: Вы можете возразить, что падение не применяется ко всей Группе, потому что и калий, и рубидий имеют электроотрицательность 0.8. Это нельзя объяснить просто ошибкой округления (как я сделал в другом месте на сайте в соответствующем случае Группы 2), потому что оба элемента имеют одинаковую электроотрицательность с точностью до 2 знаков после запятой. Оба значения 0,82.

Я не понимаю, в чем причина! Существуют различные другие меры электроотрицательности, помимо измерения Полинга, и на каждом из них значение рубидия действительно меньше, чем значение калия.



Объяснение уменьшения электроотрицательности

Представьте себе связь между атомом натрия и атомом хлора.Подумайте об этом для начала как о ковалентной связи - паре общих электронов. Электронная пара будет притягиваться к хлору, потому что чистое притяжение от ядра хлора намного больше, чем от ядра натрия.

Электронная пара оказывается настолько близко к хлору, что, по существу, происходит перенос электрона на хлор - образуются ионы.

Большая тяга ядра хлора является причиной того, что хлор гораздо более электроотрицателен, чем натрий.

Теперь сравните это со связью литий-хлор.

Чистое натяжение с каждого конца связи такое же, как и раньше, но вы должны помнить, что атом лития меньше атома натрия. Это означает, что электронная пара будет ближе к чистому заряду 1+ с литиевого конца и, следовательно, будет более сильно к нему притягиваться.

В некоторых соединениях лития часто присутствует степень ковалентной связи, которой нет в остальной части Группы.Иодид лития, например, растворяется в органических растворителях - типичное свойство ковалентных соединений. Атом йода настолько велик, что притяжение ядра йода к паре электронов относительно невелико, и поэтому полностью ионная связь не образуется.

Обобщая тенденцию к снижению Группы

По мере того, как атомы металла становятся больше, любая пара связей удаляется все дальше и дальше от ядра металла, и поэтому притягивается к нему менее сильно.Другими словами, по мере того, как вы спускаетесь по группе, элементы становятся менее электроотрицательными.

За исключением некоторых соединений лития, все эти элементы образуют соединения, которые мы считаем полностью ионными. Они настолько слабо электроотрицательны, что мы предполагаем, что электронная пара оттягивается так далеко к хлору (или чему-то еще), что образуются ионы.

 

Тенденции температуры плавления и кипения

 

Вы увидите, что и точки плавления, и точки кипения падают по мере продвижения вниз по Группе.

Объяснение тенденций в точках плавления и кипения

Когда вы расплавляете любой из этих металлов, металлическая связь ослабляется настолько, что атомы могут двигаться, а затем полностью разрывается при кипячении металла.

Падение температур плавления и кипения отражает падение прочности металлической связи.


Примечание: Если вы не уверены в металлическом склеивании, вам следует перейти по этой ссылке, прежде чем продолжить.Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу.


Атомы в металле удерживаются вместе притяжением ядер к делокализованным электронам. По мере того, как атомы становятся больше, ядра удаляются от этих делокализованных электронов, и притяжение падает. Это означает, что атомы легче разделить, образуя жидкость и, наконец, газ.

Таким же образом, как мы уже обсуждали, каждый из этих атомов имеет чистое притяжение от ядер 1+.Повышенный заряд ядра по мере того, как вы спускаетесь по группе, компенсируется дополнительными уровнями экранирования электронов. Все, что имеет значение, - это расстояние между ядром и связывающими электронами.


Примечание: Это объяснение кажется довольно очевидным и хорошо работает для металлов Группы 1. Однако, если вы читали о соответствующем случае Группы 2, вы поймете, что жизнь не всегда так проста!


Тенденции плотности

 

Обратите внимание, что все это легкие металлы - и что первые три в группе менее плотны, чем вода (менее 1 г / см -3 ).Это означает, что первые три будут плавать на воде, а два других тонут.

Плотность имеет тенденцию к увеличению по мере того, как вы спускаетесь по Группе (не считая колебания калия).

Объяснение тенденции плотности

Это довольно сложно дать простое объяснение, потому что плотность зависит от двух факторов, оба из которых меняются по мере того, как вы спускаетесь по группе.

У всех этих металлов атомы упакованы одинаково, поэтому все, что вам нужно учитывать, - это сколько атомов вы можете упаковать в заданный объем и какова масса отдельных атомов.Сколько вы можете упаковать, зависит, конечно, от их объема, а их объем, в свою очередь, зависит от их атомного радиуса.

По мере того, как вы спускаетесь вниз по группе, атомный радиус увеличивается, и, следовательно, увеличивается и объем атомов. Это означает, что вы не можете упаковать столько атомов натрия в данный объем, сколько атомов лития.

Однако по мере того, как вы спускаетесь по группе, масса атомов увеличивается. Это означает, что определенное количество атомов натрия будет весить больше, чем такое же количество атомов лития.

Итак, 1 см 3 натрия будет содержать меньше атомов, чем тот же объем лития, но каждый атом будет весить больше. Как это повлияет на плотность? Сказать невозможно, если не подвести итоги!


Примечание: Если ваши математические расчеты разумны, не так уж сложно определить, какой должна быть плотность натрия, если вы знаете плотность лития и имеете числа для относительной атомной массы и атомного радиуса - и, таким же образом, всех остальных вниз по группе.Я не собираюсь тратить на это время и пространство, потому что я не могу представить себе ситуацию, когда вас когда-либо попросят сделать это! Если вы захотите попробовать, вы обнаружите, что плотность обратно пропорциональна объему атомов и прямо пропорциональна их массам.


 
 

Куда бы вы сейчас хотели пойти?

В меню Группы 1. . .

В меню «Неорганическая химия».. .

В главное меню. . .

 

© Джим Кларк 2005 (изменено в феврале 2015 г.)

.

Физические и химические свойства

Физические и химические свойства

Физические свойства - это те свойства, которые можно наблюдать без изменения идентичности вещества. Общие свойства вещества, такие как цвет, плотность, твердость, являются примерами физических свойств. Свойства, которые описывают, как вещество превращается в совершенно другое вещество, называются химическими свойствами. Воспламеняемость и устойчивость к коррозии / окислению являются примерами химических свойств.

Разница между физическим и химическим свойством очевидна до тех пор, пока не будет учтена фаза материала. Когда материал превращается из твердого вещества в жидкость, а затем в пар, кажется, что они становятся разными веществами. Однако, когда материал плавится, затвердевает, испаряется, конденсируется или сублимируется, изменяется только состояние вещества. Рассмотрим лед, жидкую воду и водяной пар, все они просто H 2 O. Фаза - это физическое свойство материи, и материя может существовать в четырех фазах - твердой, жидкой, газовой и плазменной.

Некоторые из наиболее важных физических и химических свойств с точки зрения конструкционных материалов будут обсуждаться в следующих разделах.

  • Температуры фазовых превращений
  • Плотность
  • Удельный вес
  • Теплопроводность
  • Линейный коэффициент теплового расширения
  • Электропроводность и удельное сопротивление
  • Магнитная проницаемость
  • Коррозионная стойкость
.

Смотрите также