Что такое плотность металлов в химии


таблица. Экспериментальное и теоретическое определение плотности — OneKu

Содержание статьи:

Металлы - это химические элементы, которые составляют большую часть периодической таблицы Д. И. Менделеева. В данной статье рассмотрим такое важное их физическое свойство, как плотность, а также приведем таблицу плотности металлов в кг/м3 .

Плотность вещества

Прежде чем разобраться с плотностью металлов в кг/м3, познакомимся с самой физической величиной. Плотностью называют отношение массы тела m к его объему V в пространстве, что математически можно записать так:

ρ = m / V

Изучаемую величину обычно обозначают буквой греческого алфавита ρ (ро).

Вам будет интересно:Что значит "чекать": значение и варианты употребления

Если разные части тела имеют отличные массы, то с помощью записанной формулы можно определить среднюю плотность. При этом локальная плотность может значительно отличаться от средней.

Как видно из формулы, величина ρ выражается в кг/м3 в системе СИ. Она характеризует количество вещества, которое помещается в единице его объема. Эта характеристика во многих случаях является визитной карточкой веществ. Так, у разных металлов плотность в кг/м3 является различной, что позволяет их идентифицировать.

Металлы и их плотность

Металлические материалы представляют собой твердые вещества при комнатной температуре и атмосферном давлении (исключением является лишь ртуть). Они обладают высокой пластичностью, электро- и теплопроводностью и имеют характерный блеск в отполированном состоянии поверхности. Многие свойства металлов связаны с наличием у них упорядоченной кристаллической решетки, в узлах которой сидят положительные ионные остовы, связанные друг с другом с помощью отрицательного электронного газа.

Что касается плотности металлов, то она изменяется в широких пределах. Так, наименее плотными являются щелочные легкие металлы, такие как литий, калий или натрий. Например, плотность лития составляет 534 кг/м3, что практически в два раза меньше аналогичной величины для воды. Это означает, что пластинки из лития, калия и натрия не будут тонуть в воде. С другой стороны, такие переходные металлы, как рений, осмий, иридий, платина и золото, обладают огромной плотностью, которая в 20 и более раз превышает ρ воды.

Ниже приведена таблица плотности металлов. Все значения соответствуют комнатной температуре в г/см3. Если эти значения умножить на 1 000, то мы получим ρ в кг/м3.

Почему существуют металлы с высокой плотностью и с низким ее значением? Дело в том, что значение ρ для каждого конкретного случая определяется двумя основными факторами:

  • Особенностью кристаллической решетки металла. Если эта решетка будет содержать атомы в максимально плотной упаковке, тогда макроскопическая его плотность будет выше. Самой плотной упаковкой обладают ГЦК и ГПУ решетки.
  • Физическими свойствами атома металла. Чем больше его масса и чем меньше радиус, тем выше значение ρ. Этот фактор объясняет, почему металлами с высокой плотностью являются химические элементы с большим номером в периодической таблице.
  • Экспериментальное определение плотности

    Предположим, у нас имеется кусок неизвестного металла. Как можно определить его плотность? Вспоминая формулу для ρ, приходим к ответу на заданный вопрос. Для определения плотности металла достаточно взвесить его на каких-либо весах и измерить объем. Затем следует первую величину разделить на вторую, не забывая об использовании правильных единиц измерения.

    Если геометрическая форма тела является сложной, то объем его измерить будет нелегко. В таких случаях можно воспользоваться законом Архимеда, поскольку объем вытесненной жидкости при погружении тела будет точно равен измеряемому объему.

    На использовании закона Архимеда также основан метод гидростатических весов, изобретенных в конце XVI века Галилеем. Суть метода заключается в измерении веса тела в воздухе, а затем в жидкости. Если первую величину обозначить P0, а вторую - P1, тогда плотность металла в кг/м3 вычисляется по такой формуле:

    ρ = P0 * ρl / (P0 - P1)

    Где ρl - плотность жидкости.

    Теоретическое определение плотности

    В приведенной выше таблице плотностей химических элементов красным обозначены металлы, для которых приведена теоретическая плотность. Эти элементы являются радиоактивными, и получены они были искусственно в небольших количествах. Указанные факторы затрудняют их точное измерение плотности. Однако величину ρ можно успешно рассчитать.

    Метод теоретического определения плотности достаточно прост. Для этого нужно знать массу одного атома, количество атомов в элементарной кристаллической решетке и тип этой решетки.

    Для примера приведем расчет для железа. Его атом имеет массу 55,847 а.е.м. Железо при комнатных условиях имеет ОЦК решетку с параметром 2,866 ангстрема. Поскольку на один элементарный кубик ОЦК приходится два атома, то получаем:

    ρ = 2 * 55,847 * 1,66 * 10-27 / (2,8663 * 10-30) = 7,876 кг/м3

    Если сравнить это значение с табличным, то видно, что различаются они лишь в третьем знаке после запятой.

    Источник

    Что такое плотность? | Глава 3: Плотность

    Ключевые понятия

    • Плотность - характерное свойство вещества.
    • Плотность вещества - это соотношение между массой вещества и тем, сколько места оно занимает (объем).
    • Масса атомов, их размер и расположение определяют плотность вещества.
    • Плотность равна массе вещества, деленной на его объем; D = м / об.
    • Объекты одинакового объема, но разной массы имеют разную плотность.

    Сводка

    Учащиеся увидят медный и алюминиевый куб одинакового объема, помещенные на весы. Они увидят, что медь имеет большую массу. Студенты попытаются на молекулярном уровне объяснить, как это может быть. Затем ученикам раздают кубики из разных материалов одинакового объема. Учащиеся определяют плотность каждого куба и определяют вещество, из которого сделан куб.

    Цель

    Учащиеся смогут вычислять плотность различных кубиков и использовать эти значения для определения вещества, из которого состоит каждый куб. Студенты смогут объяснить, что размер, масса и расположение атомов или молекул вещества определяют его плотность.

    Оценка

    Загрузите лист активности учащегося и раздайте по одному учащемуся, если это указано в упражнении. Лист упражнений будет служить компонентом «Оценить» каждого плана урока 5-E.

    Безопасность

    Убедитесь, что вы и ваши ученики носите правильно подогнанные очки.

    материалов для каждой группы

    • Кубики, отмеченные A – H, которыми вы поделитесь с другими группами
    • Весы с граммом
    • Калькулятор

    Материалы для демонстрации

    • Куб медный и алюминиевый куб того же объема
    • Остаток

    Примечания к материалам

    Кубики

    Для этого урока вам понадобится набор кубиков из разных материалов одинакового объема.Эти наборы кубиков доступны от множества поставщиков. Flinn Scientific продает набор Density Cube, продукт № AP6058. В этом наборе 10 кубиков: 4 металлических, 3 пластиковых и 3 деревянных. Студентам будет легче, если вы уменьшите число до 8, используя все образцы металла, но только два деревянных и два пластиковых кубика. Мы предлагаем использовать нейлоновый (не совсем белый, наименее плотный) пластиковый куб и пластиковый куб из ПВХ (серый, наиболее плотный). Для дерева мы предлагаем использовать дуб (более темный и плотный), а также сосну или тополь (более светлый, менее плотный).В этом задании каждой группе нужно будет измерить массу каждого из восьми кубиков. Группам необходимо будет измерить и записать свои данные для куба и передать их другой группе, пока каждая группа не использует каждый из кубов.

    Весы

    Для демонстрации используйте простые пластиковые двусторонние весы, похожие на качели. Один из самых дешевых - это весы для начальной школы Delta Education (21 дюйм), продукт № WW020-0452. Попросите учащихся использовать любые весы, измеряемые в граммах.

    Метрическая линейка

    Учащиеся будут использовать метрическую линейку в той части упражнения, где они участвуют, когда они вместе с вами измеряют длину, ширину и высоту куба.

    Об этом уроке

    Это первый урок, на котором учащиеся знакомятся с моделями молекул, которые сложнее молекулы воды. Некоторые из этих молекул могут выглядеть немного устрашающе. Сообщите учащимся, что им не нужно запоминать или рисовать эти молекулы. Для целей этой главы учащимся нужно только подумать о размере и массе атомов, составляющих молекулу, и о том, как они расположены в веществе.

    .

    2.11 Металлы, неметаллы и металлоиды

    1. Последнее обновление
    2. Сохранить как PDF
    1. Металлы
      1. Физические свойства металлов
      2. Химические свойства металлов
    2. Неметаллы
      1. Физические свойства неметаллов:
      2. Химические свойства неметаллов
    3. Металлоиды
      1. Физические свойства металлоидов
      2. Химические свойства Металлоиды
    4. Тенденции в металлическом и неметаллическом характере
    5. Авторы и авторство

    Цели обучения

    • Чтобы понять основные свойства, отделяющие металлы от нементалов и металлоидов

    Элемент - это простейшая форма материи, которую невозможно разделить на более простые вещества или построить из более простых веществ обычными химическими или физическими методами.Нам известно 110 элементов, из которых 92 встречаются в природе, а остальные были приготовлены искусственно. Элементы далее подразделяются на металлы, неметаллы и металлоиды.

    Таблица 2.11.1: Характеристические свойства металлических и неметаллических элементов:

    Металлические элементы

    Неметаллические элементы

    Отличительный блеск (блеск)

    Бесцветный, разные цвета

    Податливый и пластичный (гибкий) в твердом виде

    Хрупкое, твердое или мягкое

    Проводить тепло и электричество

    Плохие проводники

    Оксиды металлов основные, ионные

    Неметаллические оксиды кислые, соединения

    Катионы в водном растворе

    Анионы, оксианионы в водном растворе

    Металлы

    Все элементы, кроме водорода, которые образуют положительные ионы, теряя электроны во время химических реакций, называются металлами.Таким образом, металлы являются электроположительными элементами. 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 жидкий).
    • 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 (кусок золота в виде кубика сахара можно растолочь в тонкий лист, которым будет покрываться футбольное поле).
    • Пластичность: Металлы можно втянуть в проволоку. Из 100 граммов серебра можно сделать тонкую проволоку длиной около 200 метров.
    • Твердость: Все металлы твердые, кроме натрия и калия, которые мягкие и поддаются резке ножом.
    • Валентность: Металлы 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 самую высокую температуру плавления, тогда как серебро имеет низкую температуру кипения. Натрий и калий имеют низкие температуры плавления.

    Химические свойства металлов

    Металлы - это электроположительные элементы, которые обычно образуют основные или амфотерные оксиды с кислородом. Другие химические свойства включают:

    • Электроположительный характер : Металлы обычно имеют низкую энергию ионизации, а обычно теряет электроны (т.е.- \]

      • Щелочные металлы всегда 1 + (теряют электрон в s подоболочке)
      • Щелочноземельные металлы всегда 2 + (теряют оба электрона в подоболочке с )
      • Ионы переходных металлов не имеют очевидной закономерности, 2 + является обычным явлением, и 1 + и 3 + также наблюдаются
    • Соединения металлов с неметаллами обычно ионные по природе
    • Большинство оксидов металлов являются основными оксидами и растворяются в воде с образованием гидроксидов металлов :

    Оксид металла + вода -> гидроксид металла

    Na 2 O ( с ) + H 2 O ( л ) -> 2NaOH ( водн. )

    CaO ( с ) + H 2 O ( л ) -> Ca (OH) 2 ( водн. )

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

    Оксид металла + кислота -> соль + вода

    MgO ( с ) + HCl ( водн. ) -> MgCl 2 ( водн. ) + H 2 O ( л )

    NiO ( с ) + H 2 SO 4 ( водн. ) -> NiSO 4 ( водн. ) + H 2 O ( л )

    Пример

    Какова химическая формула оксида алюминия?

    Решение

    Al имеет заряд 3+, ион оксида - O 2-, таким образом, Al 2 O 3

    Пример

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

    Решения

    Оксиды металлов обычно твердые при комнатной температуре

    Пример

    Напишите вычисленное химическое уравнение реакции оксида алюминия с азотной кислотой:

    Решение

    Оксид металла + кислота -> соль + вода

    Al 2 O 3 ( s ) + 6HNO 3 ( водн. ) -> 2Al (NO 3 ) 3 ( водн. ) + 3H 2 O ( л. )

    Неметаллы

    Элементы, которые стремятся получить электроны с образованием анионов в ходе химических реакций, называются неметаллами.Это электроотрицательные элементы. Они не блестящие, хрупкие и плохо проводят тепло и электричество (кроме графита). Неметаллы могут быть газообразными, жидкими или твердыми.

    Физические свойства неметаллов:

    • Физическое состояние : Большинство неметаллов существует в двух из трех состояний вещества при комнатной температуре: газах (кислород) и твердых телах (углерод).
    • Не податливый и ковкий : Неметаллы очень хрупкие, их нельзя свернуть в проволоку или растолочь в листы.
    • Проводимость : Они плохо проводят тепло и электричество.
    • Блеск: Они не имеют металлического блеска и не отражают свет
    • Электропроводность : Плохие проводники тепла и электричества
    • Точки плавления и кипения : Точки плавления неметаллов на обычно на ниже, чем у металлов
    • Семь неметаллов существуют в стандартных условиях в виде двухатомных молекул :
      • H 2 ( г )
      • N 2 ( г )
      • O 2 ( г )
      • F 2 ( г )
      • Класс 2 ( г )
      • Br 2 ( л )
      • I 2 ( л ) (летучая жидкость - легко испаряется)

    Химические свойства неметаллов

    • Неметаллы имеют тенденцию приобретать или делиться электронами с другими атомами.Они имеют электроотрицательный характер.
    • Неметаллы, вступая в реакцию с металлами, имеют тенденцию приобретать электроны (обычно достигают электронной конфигурации благородного газа) и становятся анионами:

    Неметалл + металл -> Соль

    \ [3Br_ {2 (l)} + 2Al _ {(s)} \ rightarrow 2AlBr_ {3 (s)} \]

    • Соединения, полностью состоящие из неметаллов, являются молекулярными веществами (не ионными).
    • Обычно они образуют кислые или нейтральные оксиды с кислородом, который, растворяясь в воде, реагирует с образованием кислот:

    Оксид неметалла + вода -> кислота

    \ [CO_ {2 (g)} + H_2O _ {(l)} \ rightarrow \ underset {\ text {углекислота}} {H_2CO_ {3 (водн.)}} \]

    (газированная вода слабокислая)

    • Оксиды неметаллов могут соединяться с основаниями с образованием солей.

    Оксид неметалла + основание -> соль

    \ [CO_ {2 (г)} + 2NaOH _ {(водн)} \ rightarrow Na_2CO_ {3 (водн)} + H_2O _ {(l)} \]

    Металлоиды

    Промежуточные свойства между металлами и неметаллами. Металлоиды используются в полупроводниковой промышленности.

    Металлы Неметаллы Металлоиды
    Золото Кислород Кремний
    Серебро Углерод Бор
    Медь Водород Мышьяк
    Утюг Азот Сурьма
    Меркурий Сера Германий
    цинк фосфор

    Физические свойства металлоидов

    • Состояние : Все они твердые при комнатной температуре.
    • Проводимость : Некоторые металлоиды, такие как кремний и германий, могут действовать как электрические проводники при правильных условиях, поэтому их называют полупроводниками.
    • Блеск : Кремний , например, выглядит блестящим, но не является ковким или пластичным ( хрупкий, - характеристика некоторых неметаллов). Это гораздо более слабый проводник тепла и электричества, чем металлы.

    • Твердые растворы : Они могут образовывать сплавы с другими металлами.

    Химические свойства металлоидов

    • Их физические свойства, как правило, металлические, но их химические свойства, как правило, неметаллические.
    • Степень окисления элемента в этой группе может варьироваться от +3 до -2, в зависимости от группы, в которой он находится.

    Тенденции в металлических и неметаллических свойствах

    Металлический символ является самым сильным для элементов в крайней левой части периодической таблицы и имеет тенденцию к уменьшению на при перемещении вправо в любой период (неметаллический характер увеличивается с увеличением значений ионизации).Внутри любой группы элементов (столбцов), , металлический характер увеличивается сверху вниз (значения ионизации обычно уменьшаются по мере движения вниз по группе). Эта общая тенденция не обязательно наблюдается с переходными металлами .

    Авторы и авторство

    .

    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 \]

    .

    7.6: Металлы, неметаллы и металлоиды

    1. Последнее обновление
    2. Сохранить как PDF
    1. Металлы
      1. Физические свойства металлов
      2. Химические свойства металлов
    2. Неметаллы
      1. Физические свойства неметаллов
      2. Химические свойства неметаллов
    3. Металлоиды
    4. Тенденции в изменении металлических и неметаллических характеристик
    5. Атрибуция

    Цели обучения

    • Чтобы понять основные свойства, отделяющие металлы от неметаллов и металлоидов

    Элемент - это простейшая форма материи, которую невозможно разделить на более простые вещества или построить из более простых веществ обычными химическими или физическими методами.Нам известно 118 элементов, из которых 92 встречаются в природе, а остальные были приготовлены искусственно. Элементы далее классифицируются на металлы, неметаллы и металлоиды на основе их свойств, которые коррелируют с их размещением в периодической таблице.

    Металлические элементы Неметаллические элементы
    Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Характеристические свойства металлических и неметаллических элементов:
    Отличительный блеск (блеск) Бесцветный, разные цвета
    Ковкий и пластичный (гибкий) в твердом виде Хрупкое, твердое или мягкое
    Проводить тепло и электричество Плохие проводники
    Оксиды металлов основные, ионные Неметаллические оксиды кислотные, ковалентные
    Образует катионы в водном растворе Образует анионы, оксианионы в водном растворе

    Металлы

    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 жидкий).
    • 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, и обычно теряют электроны (т.е. окисляются ), когда они подвергаются химическим реакциям реакции Обычно они не принимают электроны. Например:
      • Щелочные металлы всегда 1 + (теряют электрон в s подоболочке)
      • Щелочноземельные металлы всегда 2 + (теряют оба электрона в подоболочке с )
      • 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 обычно имеют ионную природу . 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 основную химическую природу, реагируя с кислотами с образованием солей металла и воды:

    \ [\ ce {MgO (s) + HCl (водн.) \ Rightarrow MgCl2 (водн.) + 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 (водн.) \ Rightarrow 2Al (NO3) 3 (водн.) + 3h3O (l)} \ nonumber \]

    Неметаллы

    Элементы, которые стремятся получить электроны с образованием анионов в ходе химических реакций, называются неметаллами.Это электроотрицательные элементы с высокими энергиями ионизации. Они не блестящие, хрупкие и плохо проводят тепло и электричество (кроме графита). Неметаллы могут быть газами, жидкостями или твердыми телами.

    Физические свойства неметаллов

    • Физическое состояние : Большинство неметаллов существует в двух из трех состояний вещества при комнатной температуре: газах (кислород) и твердых телах (углерод). Только бром существует в жидком виде при комнатной температуре.
    • Неэластичный и ковкий : Неметаллы очень хрупкие, их нельзя свернуть в проволоку или растолочь в листы.
    • Электропроводность : Они плохо проводят тепло и электричество.
    • Блеск: Они не имеют металлического блеска и не отражают свет.
    • Точки плавления и кипения : Точки плавления неметаллов на обычно на ниже, чем у металлов, но сильно варьируются.
    • Семь неметаллов существуют при стандартных условиях в виде двухатомных молекул : \ (\ ce {h3 (g)} \), \ (\ ce {N2 (g)} \), \ (\ ce {O2 (g) } \), \ (\ ce {F2 (g)} \), \ (\ ce {Cl2 (g)} \), \ (\ ce {Br2 (l)} \), \ (\ ce {I2 ( s)} \).

    Химические свойства неметаллов

    Неметаллы имеют тенденцию получать электроны или делиться электронами с другими атомами. Они имеют электроотрицательный характер. Неметаллы, вступая в реакцию с металлами, имеют тенденцию приобретать электроны (обычно , достигая электронной конфигурации благородного газа) и превращаясь в анионы:

    \ [\ ce {3Br2 (l) + 2Al (s) \ rightarrow 2AlBr3 (s)} \ nonumber \]

    Соединения, полностью состоящие из неметаллов, являются ковалентными веществами.Обычно они образуют кислые или нейтральные оксиды с кислородом, который растворяется в воде с образованием кислот:

    \ [\ ce {CO2 (г) + h3O (l)} \ rightarrow \ underset {\ text {углекислота}} {\ ce {h3CO3 (aq)}} \ nonumber \]

    Как вы, возможно, знаете, газированная вода имеет слабую кислотность (углекислота).

    Оксиды неметаллов могут соединяться с основаниями с образованием солей.

    \ [\ ce {CO2 (г) + 2NaOH (водн.) \ Rightarrow Na2CO3 (водн.) + H3O (l)} \ nonumber \]

    Металлоиды

    Металлоиды обладают промежуточными свойствами между металлами и неметаллами.Металлоиды используются в полупроводниковой промышленности. Все металлоиды твердые при комнатной температуре. Они могут образовывать сплавы с другими металлами. Некоторые металлоиды, такие как кремний и германий, при определенных условиях могут действовать как электрические проводники, поэтому их называют полупроводниками. Кремний, например, выглядит блестящим, но не является ни ковким, ни пластичным ( хрупким, - характеристика некоторых неметаллов). Это гораздо более слабый проводник тепла и электричества, чем металлы.Физические свойства металлоидов, как правило, металлические, но их химические свойства, как правило, неметаллические. Степень окисления элемента этой группы может варьироваться от +5 до -2, в зависимости от группы, в которой он находится.

    Таблица \ (\ PageIndex {2} \): элементы, разделенные на металлы, неметаллы и металлоиды.
    Металлы Неметаллы Металлоиды
    Золото Кислород Кремний
    Серебро Углерод Бор
    Медь Водород Мышьяк
    Утюг Азот Сурьма
    Меркурий Сера Германий
    цинк фосфор

    Тенденции в металлическом и неметаллическом характере

    Металлический характер является наиболее сильным для элементов в крайней левой части периодической таблицы и имеет тенденцию к уменьшению по мере того, как мы перемещаемся вправо в любой период (неметаллический характер усиливается с увеличением значений электроотрицательности и энергии ионизации).Внутри любой группы элементов (столбцов) металлический характер увеличивается сверху вниз (значения электроотрицательности и энергии ионизации обычно уменьшаются по мере продвижения вниз по группе). Эта общая тенденция не обязательно наблюдается с переходными металлами.

    Авторы и ссылки

    .

    Смотрите также