Что такое физические свойства металлов определение


Свойства металлов: химические, физические, технологические

Химические свойства металлов
  • Физические свойства металлов

  • Механические свойства металлов

  • Технологические свойства металлов

  • Интересные факты о металлах

  • Металлы, видео
  • Не секрет, что все вещества в природе делятся на три состояния: твердые, жидкие и газообразные. А твердые вещества в свою очередь делятся на металлы и неметаллы, разделение это нашло свое отображение и в таблице химических элементов великого химика Д. И. Менделеева. Наша сегодняшняя статья о металлах, занимающих важное место, как в химии, так и во многих других сферах нашей жизни.

    Химические свойства металлов

    Все мы, так или иначе, но сталкиваемся с химией в нашей повседневной жизни. Например, во время приготовления еды, растворение поваренной соли в воде является простейшей химической реакцией. Вступают в разнообразные химические реакции и металлы, а их способность реагировать с другими веществами это и есть их химические свойства.

    Среди основных химических свойств или качеств металлов можно выделить их окисляемость и коррозийную стойкость. Реагируя с кислородом, металлы образуют пленку, то есть проявляют окисляемость.

    Аналогичным образом происходит и коррозия металлов – их медленное разрушение по причине химического или электрохимического взаимодействия. Способность металлов противостоять коррозии называется их коррозийной стойкостью.

    Физические свойства металлов

    Среди основных общих физических свойств металлов можно выделить:

    • Плавление.
    • Плотность.
    • Теплопроводность.
    • Тепловое расширение.
    • Электропроводность.

    Важным физическим параметром металла является его плотность или удельный вес. Что это такое? Плотность металла – это количество вещества, которое содержится в единице объема материала. Чем меньше плотность, тем металл более легкий. Легкими металлами являются: алюминий, магний, титан, олово. К тяжелым относятся такие металлы как хром, марганец, железо, кобальт, олово, вольфрам и т. д. (в целом их имеется более 40 видов).

    Способность металла переходить из твердого состояния в жидкое, именуется плавлением. Разные металлы имеют разные температуры плавления.

    Скорость, с которой в металле проводится тепло при нагревании, называется теплопроводностью металла. И по сравнению с другими материалами все металлы отличаются высокой теплопроводностью, говоря по-простому, они быстро нагреваются.

    Помимо теплопроводности все металлы проводят электрический ток, правда, некоторые делают это лучше, а некоторые хуже (это зависит от строения кристаллической решетки того или иного металла). Способность металла проводить электрический ток называется электропроводностью. Металлы, обладающие отличной электропроводностью, это золото, алюминий и железо, именно поэтому их часто используют в электротехнической промышленности и приборостроении.

    Механические свойства металлов

    Основными механическими свойствами металлов является их твердость, упругость, прочность, вязкость и пластичность.

    При соприкосновении двух металлов могут образоваться микро вмятины, но более твердый металл способен сильнее противостоять ударам. Такая сопротивляемость поверхности металла ударам извне и есть его твердость.

    Чем же твердость металла отличается от его прочности. Прочность, это способность металла противостоять разрушению под действием каких-либо других внешних сил.

    Под упругостью металла понимается его способность возвращать первоначальную форму и размер, после того как нагрузка, вызвавшая деформацию металла устранена.

    Способность металла менять форму под внешним воздействием называется пластичностью.

    Технологические свойства металлов

    Технологические свойства металлов и сплавов важны в первую очередь при их производстве, так как от них зависит способность подвергаться различным видам обработки с целью создания разнообразных изделий.

    Среди основных технологических свойств можно выделить:

    • Ковкость.
    • Текучесть.
    • Свариваемость.
    • Прокаливаемость.
    • Обработку резанием.

    Под ковкостью понимается способность металла менять форму в нагретом и холодном состояниях. Ковкость метала, была открыта еще в глубокой древности, так кузнецы, занимающиеся обработкой металлических изделий, превращением их в мечи или орала (в зависимости от потребности) на протяжении многих веков и исторических эпох были одной из самых уважаемых и востребованных профессий.

    Способность двух металлических сплавов при нагревании соединяться друг с другом называют свариваемостью.

    Текучесть металла тоже очень важна, она определяет способность расплавленного метала растекаться по заготовленной форме.

    Свойство металла закаливаться называется прокаливаемостью.

    Интересные факты о металлах

    • Самым твердым металлом на Земле является хром. Этот голубовато-белый метал был открыт в 1766 году под Екатеринбургом.
    • И наоборот, самыми мягкими металлами являются алюминий, серебро и медь. Благодаря своей мягкости они нашли широкое применение в разных областях, например, в электроаппаратостроении.
    • Золото – которое на протяжении веков было самим драгоценным металлом имеет и еще одно любопытное свойство – это самый пластичный металл на Земле, обладающий к тому же отличной тягучестью и ковкостью. Также золото не окисляется при нормальной температуре (для этого его нужно нагреть до 100С), обладает высокой теплопроводностью и влагоустойчивостью. Наверняка все эти физические характеристики делают настоящее золото таким ценным.
    • Ртуть – уникальный металл, прежде всего тем, что он единственный из металлов, имеющий жидкую форму. Причем в природных условиях ртути в твердом виде не существует, так как ее температура плавления -38С, то есть в твердом состоянии она может существовать в местах, где просто таки очень холодно. А при комнатной температуре 18С ртуть начинает испаряться.
    • Вольфрам интересен тем, что это самый тугоплавкий металл в мире, чтобы он начал плавиться нужна температура 3420С. Именно по этой причине в электрических лампочках нити накаливания, принимающие основной тепловой удар, изготовлены из вольфрама.

    Металлы, видео

    И в завершение образовательное видео по теме нашей статьи.


    Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

    При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.


    Руководство по типам металлов и сплавов: свойства и использование

    Таблица с механическими свойствами основных типов металлов. Значения зависят от термической обработки, механического состояния или массы металла.

    Прочность - это способность металла избегать структурных повреждений за счет устойчивости к внешним напряжениям или нагрузкам. Удельное напряжение, измеряемое в фунтах на квадратный дюйм, является пределом прочности. При испытании на растяжение материал не может разорваться при медленном приложении большой нагрузки.

    Самое сильное известное вещество - вольфрам-молибден. Следующими по прочности идут технически чистые металлы, никель и титан.
    Чистое железо - более слабый материал. Однако железо, легированное углеродом (также известное как сталь), прочнее всех металлов, кроме вольфрама.

      1. Предел прочности :
        Что такое предел прочности на разрыв или предел прочности?

        Прочность на растяжение определяется как максимальная нагрузка при растяжении, которую материал может выдержать до разрушения, или способность материала сопротивляться растяжению под действием противоположных сил.Также известный как предел прочности, это максимальная прочность, развиваемая в металле при испытании на растяжение.

        Прочность металла при растяжении - это количество фунтов силы, необходимое для разрыва стержня из материала шириной 1,0 дюйм и толщиной 1,0 дюйма

        Как определяется предел прочности металла при растяжении?

        Поведение металла при действительной растягивающей нагрузке называется испытанием на растяжение. Это испытание позволяет определить предел упругости, уменьшение площади, предел текучести, предел текучести и удлинение металла.Значение присваивается прочности металла (предел прочности), выраженной в килопаскалей (кПа) или фунтах на квадратный дюйм (psi). Выражаясь по-другому; Предел прочности на разрыв - это сила в фунтах, необходимая для того, чтобы взять и разорвать стержень материала шириной 24,5 мм (1 дюйм) и толщиной 25,4 мм (1,0 дюйма)

      2. Прочность на сдвиг :

        Что означает прочность на сдвиг?

        Способность металла сопротивляться разрушению противоположными силами, действующими не по прямой линии, или сопротивляться разрушению противоположными силами, действующими на прямой линии, но не в одной плоскости, является прочностью на сдвиг.

        Прочность на сдвиг - это способность металла противостоять разрушению противодействующими силами, действующими не по прямой линии, или способность материала противостоять разрушению противодействующими силами, действующими по прямой линии, но не в одной плоскости

      3. Усталостная прочность :

        Что такое определение усталостной прочности металла?

        Во время большого количества переворотов максимальная нагрузка, которую материал может выдержать без разрушения, - это усталостная прочность.

        Вращающийся вал, поддерживающий груз, имеет сжимающие усилия в нижней части вала и растягивающие силы в верхней части вала. При вращении вала происходит повторяющееся циклическое изменение прочности на сжатие и растяжение. Конструкция таких конструкций, как крылья самолета, которые подвергаются быстро меняющимся нагрузкам, требует значений усталостной прочности. На усталостную прочность влияют состояние поверхности, микроструктура, холодная обработка и коррозионная среда.

        При частом повторении напряжения некоторые металлы выйдут из строя или разорвутся, даже если достаточное напряжение может не привести к остаточной деформации при непрерывном приложении в течение относительно короткого времени.Повторение напряжения может происходить в таких местах, как хвостовик перфоратора. Чередование стрессов может привести к отказу быстрее, чем повторение стресса. Под вариациями напряжения понимается попеременное сжатие и растяжение любого материала. Определение усталости - это разрушение сплавов и металлов, которые подвергаются переменным или повторяющимся напряжениям, слишком малым для создания остаточной деформации при статическом воздействии.

      4. Прочность на сжатие :

        Что означает прочность на сжатие?

        Максимальная нагрузка при сжатии, которую материал может выдержать заданную величину деформации, или способность материала выдерживать давления, действующие в заданной плоскости, является прочностью на сжатие.

        Прочность на сжатие как чугуна, так и бетона превышает их предел прочности на разрыв. Для большинства материалов верно обратное.

    Способность выдерживать давления в заданной плоскости или максимальную нагрузку при сжатии, которую материал будет выдерживать до того, как заданная величина деформации станет прочностью на сжатие.

    Эластичность

    Что такое эластичность металла?

    Способность металла возвращаться к своему первоначальному размеру, форме и размерам после того, как он потерял форму, растянулся или деформировался, является эластичностью.Точка, в которой начинается необратимое повреждение, является пределом упругости. Точка, когда определенное повреждение происходит при небольшом увеличении нагрузки или без нее, является пределом текучести. Количество фунтов на квадратный дюйм (килопаскали), необходимое для деформации или повреждения до предела текучести, называется пределом текучести.

    Что такое модуль упругости?

    Отношение внутреннего напряжения к производимой деформации - это модуль упругости. Он выражает жесткость материала.Для стали и большинства металлов это свойство является постоянным, и на него очень мало влияет термическая обработка, горячая или холодная обработка или фактический предел прочности металла.

    Что такое закон Гука?

    Согласно закону Гука: «Степень, в которой упругое тело изгибается или растягивается, принимая форму, прямо пропорциональна силе (напряжению), действующей на него». Но этот закон применяется только в определенном диапазоне.

    Пластичность

    Какое определение пластичности металла?

    Свойство, которое позволяет металлу растягиваться без разрыва или изменяться, но при этом не ломаться, называется пластичностью металла.Это способность материала, такого как медь, постоянно растягиваться или вытягиваться без разрушения. Испытание на растяжение может определить пластичность металла путем измерения процента удлинения. Недостаток пластичности - это когда вы не видите необратимых повреждений до того, как металл сломается или потрескается (например, в чугуне).

    В частности, способность вытягиваться от большего диаметра к меньшему диаметру проволоки - это пластичность. Эта операция подразумевает как удлинение, так и уменьшение площади.

    Пластичность - это способность металла такого типа, как медь, вытягиваться или растягиваться под нагрузкой растяжения и постоянно деформироваться без разрушения или разрыва

    Пластичность

    Что такое пластичность металла?

    Пластичность - это способность металла, такого как свинец, серебро или золото, сильно деформироваться без разрушения. Пластичность подобна пластичности.

    Пластичность вместе с прочностью считается двумя наиболее важными свойствами, которыми может обладать металл.

    Ковкость

    Ковкость - это способность материала постоянно деформироваться при сжатии без разрушения или разрыва. Именно это свойство позволяет прокатывать и штамповать металлы в тонкие листы.

    Ковкость - это свойство металла, когда он может быть деформирован или сжат в прокатные листы

    Большинство металлов обладают повышенной пластичностью и пластичностью при более высоких температурах. Например, железо и никель очень пластичны при нагревании до ярко-красного цвета.

    Различные металлы не обладают одинаковыми двумя свойствами: пластичностью и пластичностью в одинаковой степени. Олово, серебро, свинец и золото обладают высокой пластичностью. Золото обладает исключительной пластичностью, и его можно свернуть в листы, достаточно тонкие, чтобы пропускать свет. Олово и свинец относительно пластичны, но у них нет прочности на разрыв, необходимой для получения тонкой проволоки.

    Уменьшение площади

    Это показатель пластичности. Он берется из испытания на растяжение после разрушения путем записи исходной площади поперечного сечения образца в площадь поперечного сечения.

    Хрупкость

    Свойство, противоположное пластичности или пластичности, - хрупкость. Он может лопнуть при небольшой деформации. Твердые металлы часто бывают хрупкими. Термины не должны быть синонимами или путать. Хрупкий металл - это металл, который не может быть заметно деформирован навсегда, или металл, не обладающий пластичностью.

    Хрупкость металла, подтвержденная отказом

    Внезапный отказ называют «хрупкостью». Это происходит, когда металл ломается без предупреждения или без постоянно видимой деформации.Когда металл достигает предела упругости, он не имеет большого сопротивления разрыву.

    Прочность

    Прочность - это сочетание средней пластичности и высокой прочности. Это способность материала или металла сопротивляться разрушению, а также способность противостоять разрушению после того, как повреждение началось. Закаленный металл, такой как холодное долото, может выдерживать значительные нагрузки, внезапные, медленные или приложенные, и который деформируется до выхода из строя. Прочность - это способность материала противостоять началу постоянной деформации, а также способность противостоять ударам или поглощать энергию.

    Способность материала поглощать энергию, включая энергию как пластической деформации, так и упругости, при постепенно прикладываемой нагрузке, называется ударной вязкостью. Вообще говоря, вязкость относится как к пластичности, так и к прочности. Таким образом, низкопрочное легко деформируемое вещество оказывается вязким. Материал высокой прочности, но с небольшой пластичностью, такой как закаленная инструментальная сталь, также не является прочным. Настоящий прочный металл - это такой металл, который быстро распределяет внутри себя как результирующую деформацию, так и напряжение, вызванное быстро приложенной нагрузкой.

    Обрабатываемость и свариваемость

    Свойство обрабатываемости и свариваемости - это легкость или сложность, с которыми типы металлов поддаются механической обработке или сварке.

    Сопротивление

    Определение сопротивления истиранию

    Сопротивление истиранию - это сопротивление истиранию.

    Накладная износостойкая пластина из карбида хрома для обеспечения устойчивости к истиранию


    Определение коррозионной стойкости и усталости

    Устойчивость к атмосферному износу или разъеданию, влаге или другим агентам, таким как кислота, является коррозионной стойкостью.

    Коррозионно-стойкие алюминиевые панели

    Типом усталостного разрушения является коррозионная усталость, при которой предел выносливости снижается из-за коррозии с образованием ямок, которые действуют как центры развития усталостных трещин. Кроме того, когда усталостные напряжения разрушают любую металлическую защитную пленку, коррозия создает полости, которые распространяются через трещины в пленке, действуя как стрессоры.

    Если изношенная металлическая деталь подвергается воздействию коррозионных агентов, таких как масло, не очищенное от кислоты или влажной атмосферы, напряжение, необходимое для выхода из строя, снижается.Удельное напряжение прочной термически обработанной легированной стали, подверженной коррозионной усталости, будет не более, чем относительно слабой конструкционной стали. Важно защитить поверхности материалов, подверженные усталости, от коррозии путем гальванизации и гальваники.

    Ударопрочность

    Стойкость металла к ударам оценивается по ударной вязкости. Металл может обладать удовлетворительной пластичностью при статических нагрузках, но может разрушиться при динамических нагрузках или ударах. Ударная вязкость металла определяется путем измерения энергии, поглощенной в трещине.

    Твердость

    Что такое твердость металла?

    Способность металла сопротивляться проникновению и износу другим металлом или материалом называется твердостью. Чтобы выдержать тяжелые удары, требуется сочетание прочности и твердости. Твердость металла ограничивает легкость его обработки, поскольку твердость увеличивается с уменьшением ударной вязкости.

    Термообработка позволяет упрочнить сталь. Причина термообработки стали состоит в том, чтобы сделать сталь лучше подходящей конструктивно и физически для каждого конкретного применения.

    В таблице ниже показана твердость различных металлов.

    Твердость - это способность металла сопротивляться износу и проникновению другим металлом или материалом. Чтобы выдержать тяжелые удары, требуется сочетание твердости и прочности.


    Продолжение таблицы преобразования твердости металла

    Типы металлов: испытания на твердость
    • Испытание на твердость по Бринеллю : шарик из закаленной стали медленно прижимается известной силой к испытуемой металлической поверхности.Измеряется диаметр вмятины на поверхности. По стандартным таблицам определяется число твердости по Бринеллю (bhn).
    • Испытание на твердость по Роквеллу: В этом испытании измеряется любое отклонение между глубиной, на которую контрольная точка вдавливается в металл легкой нагрузкой, и глубиной, на которую она вдавливается тяжелой нагрузкой. Сначала применяется легкая нагрузка. Затем, удерживая деталь в неподвижном состоянии, прикладывается большая нагрузка. Циферблат показывает номер твердости. Буквенные обозначения, такие как B и C по шкале Роквелла, указывают количество тяжелой нагрузки и тип используемого пенетратора.
    • Тест на твердость склероскопом: Твердость измеряется с помощью молотка с алмазным наконечником, который падает под собственным весом с фиксированной высоты и отскакивает от поверхности. Шкала измеряет отскок от гладкой поверхности.

    Механические свойства металлов
    (в порядке собственности)

    Как идентифицировать металлы

    Когда вы выбираете типы металлов для использования в производстве, для выполнения механического ремонта или даже для определения свариваемости металла, вы должны быть в состоянии определить его основной тип.Некоторые методы полевой идентификации металла могут использоваться для идентификации металлического предмета. Некоторые распространенные методы:

    • внешний вид поверхности
    • искровое испытание
    • чип тест
    • магнитный тест
    • испытание на твердость

    Бесплатные брошюры по типам металлов

    Типы металла: характеристики, плюсы и минусы каждого типа, общее использование

    Механические свойства металлов: таблица ранжирования металлов на основе механических свойств

    Список литературы

    Структура металлов
    Иллинойсский университет

    Металлы и сплавы
    Химические реакции, механизмы, органическая спектроскопия

    .

    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. При 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 точки 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 иметь низкую энергию 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 \]

    .

    Свойства металлоидов

    Свойства металлоидов - Каковы физические свойства металлоидов?
    Каковы физические свойства металлоидов? Физические свойства металлоидов - это характеристики, которые можно наблюдать без замены вещества элементов в группе на другие вещества. Физические свойства - это обычно те, которые можно наблюдать с помощью наших органов чувств, такие как цвет, блеск, точка замерзания, точка кипения, точка плавления, плотность, твердость и запах.Металлоиды обладают смешанными свойствами, которые трудно охарактеризовать. Физические свойства, которые обычно связаны с металлоидами, следующие:

    Каковы физические свойства металлоидов?

    Состояние вещества Твердый
    Глянец Металлический блеск
    Эластичность Хрупкий
    Проводимость Полупроводящий.Средняя передача тепла.

    Свойства металлоидов - Каковы химические свойства металлоидов?
    Каковы химические свойства металлоидов? Это характеристики, которые определяют, как будет реагировать с другими веществами или изменяет с одного вещества на другое. Чем лучше мы знаем природу вещества, тем лучше мы его понимаем. Химические свойства наблюдаются только во время химической реакции.Реакции на вещества могут быть вызваны изменениями, вызванными горением, ржавчиной, нагреванием, взрывом, потускнением и т. Д. Химические свойства металлоидов следующие:

    Каковы химические свойства металлоидов?

    Окисление Стекла легко образуются
    Сплавы Формируют сплавы с металлами
    * Аллотропные Несколько металлических и неметаллических аллотропных форм
    Плавление Некоторые металлоиды заключают договор на плавление
    Соединения Реагирует с галогенами с образованием соединений

    * Аллотропный - Аллотропы представляют собой формы элемента с различными физическими и химическими свойствами, находящиеся в двух или более кристаллических формах в одном физическом состоянии.

    Факты и информация о свойствах металлоидов
    Эта статья о свойствах металлоидов содержит факты и информацию о физических и химических свойствах металлоидов, которые могут быть полезны в качестве домашней работы для студентов-химиков. Дополнительные факты и информацию о Периодической таблице и ее элементах можно получить через карту сайта Периодической таблицы.

    .

    Определение щелочного металла, расположение в периодической таблице, свойства

    Определение: что такое щелочные металлы

    Щелочные металлы, также известные как семейство щелочных металлов, представляют собой группу из шести элементов, характеризующихся общими физическими и химическими свойствами, схожей электронной конфигурацией и общими периодическими тенденциями. Все щелочные металлы встречаются в природе, но, поскольку они обладают высокой реакционной способностью, они не встречаются свободно в чистом виде [1] .

    Пример щелочного металла Натрий

    Где находятся щелочные металлы в Периодической таблице

    Они находятся в группе 1 (первый столбец слева) периодической таблицы.Все щелочные металлы находятся в s-блоке, поскольку электрон на внешней оболочке их атома (валентный электрон) находится на s-орбитали [2, 3]

    Щелочные металлы на первичном столе

    Почему они называются щелочными металлами

    Когда элементы группы 1 реагируют с водой, все они образуют щелочные растворы. Итак, это семейство называется семейством щелочных металлов [4] .

    Общие свойства и характеристики щелочных металлов

    Физические свойства

    Общие металлические свойства

    • Серебристого цвета с блестящим внешним видом [2]
    • Хорошая тепло- и электропроводность

    Необычные неметаллические свойства, разделяемые элементами группы 1

    • Достаточно мягкий, чтобы его можно было разрезать пластиковым ножом при комнатной температуре [5]
    • Низкие температуры плавления и кипения [6]
    • Низкая плотность (Li, Na и K, достаточно легкие, чтобы плавать в воде)

    Химические свойства

    • Все щелочные металлы обладают высокой реакционной способностью
    Почему щелочные металлы настолько реактивны

    Наличие одного валентного электрона (электрона на внешней оболочке их атома) делает все щелочные металлы очень реактивными при комнатной температуре и стандартном давлении .Им требуется мало энергии, чтобы потерять электрон и образовать положительно заряженные ионы (катионы) с зарядом +1.

    Электронная конфигурация щелочных металлов

    Эти элементы легко вступают в реакцию даже с кислородом воздуха с образованием оксидов, из-за которых их блестящая поверхность становится бледно-серой в считанные секунды, если их оставить на открытом воздухе [7] .

    Как щелочные металлы реагируют с водой

    Когда щелочной металл, например натрий (Na) вступает в контакт с водой, единственный валентный электрон покидает атом натрия, и в результате реакции образуются гидроксид и ионы натрия вместе с водородом [5] :

    Na 2 + 2H 2 O -> H 2 + 2Na + + 2OH -

    Ионы Na + и OH - довольно нестабильны в водном растворе, поэтому они образуют гидроксид натрия [4].Окончательное уравнение выглядит следующим образом:

    Na 2 + 2H 2 O -> H 2 + 2NaOH

    Примеры реакции некоторых других щелочных металлов с водой:

    2K + 2H 2 O -> H 2 + 2KOH

    2Li + 2H 2 O -> H 2 + 2LiOH

    2Rb + 2H 2 O -> H 2 + 2RbOH

    Тепло, образующееся в результате реакции, воспламеняет образующиеся атомы водорода, вызывая значительный взрыв [8] .

    Периодические тенденции щелочных металлов

    В нижнюю группу 1 периодической таблицы, которую вы перемещаете, для щелочных металлов очевидны следующие тенденции:

    • Понижение температуры плавления и кипения [4]
    • Увеличивающаяся плотность и вес , где Li - самый легкий, а Fr - самый тяжелый (хотя натрий и калий являются исключением, поскольку последний менее плотный, чем первый) [2]
    • Увеличение атомного радиуса
    • Повышение реакционной способности (из-за увеличения атомного радиуса легче выбить валентный электрон в элементах, расположенных ниже по группе, что делает Li наименее реактивным, а франций - наиболее реактивным щелочным металлом) [2]

    Видео: реакционная способность и периодические тенденции щелочных металлов

    Какие щелочные металлы используются для

    Три верхних элемента группы, Li, Na и K, наряду с Cs, находят различное применение в различных отраслях промышленности, включая производство стекла, фотографию, производство оружия и взрывчатых веществ, а также аккумуляторы. Соединения натрия находят повседневное применение в пищевой промышленности. .Rb в основном используется в исследовательских целях [10] . Fr не имеет постоянного применения, так как редко встречается в природе [5] .

    FAQ

    1. Почему щелочные металлы хранятся в масле?

    Отв. Поскольку щелочные металлы в чистом виде обладают высокой реакционной способностью, их необходимо хранить в масле, чтобы они не вступали в контакт с воздухом и водой [2] .

    2. Какие щелочные металлы наиболее распространены?

    Отв. Натрий и калий - самые распространенные щелочные металлы.

    3. Почему водород не считается щелочным металлом?

    Отв. Несмотря на наличие единственного электрона во внешней оболочке, водород (H) не считается щелочным металлом, потому что:

    • H не металл, это газ.
    • Он также гораздо менее реактивен, ему требуется больше энергии для высвобождения этого единственного электрона для образования положительно заряженных ионов.
    • H может также получить электрон, чтобы образовать отрицательно заряженные ионы, как элементы в галогенной группе [17] .

    4. Чем отличаются щелочные металлы от щелочноземельных металлов?

    Отв. Щелочноземельные металлы - это элементы 2 группы в периодической таблице. Несмотря на некоторое сходство в своих физических свойствах, они помещены в разные группы в основном потому, что щелочноземельные металлы имеют два электрона на внешней оболочке их атома. Поскольку потеря 2 электронов требует больше энергии, чем потеря одного, щелочноземельные металлы менее реактивны, чем щелочные металлы [13] .

    5. Почему галогены и щелочные металлы могут образовывать ионы?

    Отв. Имея 1 валентный электрон, щелочные металлы пытаются избавиться от него для достижения стабильности, в то время как галогены (например, хлор, бром, фтор и т. Д.) Имеют семь валентных электронов, то есть они пытаются получить еще 1 электрон, чтобы стать стабильными. В результате вместе они реагируют с образованием ионных соединений, таких как хлорид натрия (NaCl) и хлорид калия (Kcl) [14] .

    6.Чем щелочные металлы отличаются от благородных газов?

    Отв. Щелочные металлы имеют один электрон на своей внешней оболочке, в то время как все благородные газы (элементы 8 группы в периодической таблице, включая гелий, неон, аргон) имеют полную валентную зону без неспаренного электрона, который мог бы вызвать реакцию с другими молекулами [15] .

    Интересные факты

    • Название группы щелочных металлов происходит от арабского слова «аль-кали», что означает «из пепла».Он был назван так потому, что большинство соединений Na и K были первоначально получены из древесной золы [16] .
    • Элементы этой группы имеют самую низкую энергию первой ионизации (минимальную энергию, необходимую для того, чтобы атом отдал электрон) в каждый период [12] .

    Артикул:

    1. Определение щелочного металла (химия) - Thoughtco.com
    2. Щелочные металлы - Courses.LumenLearning.com
    3. Таблица Менделеева - ModelScience.com
    4. Группа 1 - Щелочные металлы ―BBC.com
    5. Элементы из щелочных металлов: свойства, характеристики и реакции - Study.com
    6. Точки плавления и кипения щелочных металлов - Embibe.com
    7. Объекты группы 1 - BBC.co.uk
    8. Информация о щелочных металлах - EHS.Stanford.edu
    9. Повседневное использование щелочных металлов - SchooledbyScience.com
    10. Щелочные металлы - ScienceClarified.com
    11. Щелочные металлы - Open.edu
    12. Щелочные металлы - Tutorvista.com
    13. Щелочные и щелочноземельные металлы - TechnologyUK.net
    14. Щелочные металлы - Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
    15. Объясните, чем щелочные металлы отличаются от благородных газов? - Study.com
    16. Групповые тенденции: активные металлы - Mikeblaber.org
    17. Сходство водорода со щелочными металлами - Embibe.com
    .

    Смотрите также