Каталог статей /

Металлы :: Свойства металлов

Металлы · Происхождение слова «металл» · Нахождение в природе · Добыча · Свойства металлов · Взаимодействие кислот с металлами · Электронное строение · Применение металлов · История развития представлений о металлах · Близкие статьи · Примечания · Официальный сайт ·


Характерные свойства металлов

  • Металлический блеск (характерен не только для металлов: его имеют и неметаллы иод и углерод в виде графита)
  • Хорошая электропроводность
  • Возможность лёгкой механической обработки (см.: пластичность; но в тоже время некоторые металлы, к примеру, германий и висмут, непластичны)
  • Высокая плотность (как правило металлы тяжелее неметаллов)
  • Высокая температура плавления (исключения: ртуть, галлий и щелочные металлы)
  • Большая теплопроводность
  • В реакциях наиболее часто являются восстановителями

Физические свойства металлов

Все металлы (кроме ртути и, условно, франция) при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью. Ниже приводится твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса.

Твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса:

Температуры плавления чистых металлов лежат в диапазоне от -39 °C (ртуть) до 3410 °C (вольфрам). Температура плавления большинства металлов (за исключением щелочных) высока, однако некоторые «нормальные» металлы, например, олово и свинец, можно расплавить на обычной электрической или газовой плите.

Исходя из плотности, металлы делят на лёгкие (плотность 0,53  5 г/см) и тяжёлые (5  22,5 г/см). Самым лёгким металлом является литий (плотность 0.53 г/см). Самый тяжёлый металл сегодня назвать нельзя, поскольку плотности осмия и иридия — двух самых тяжёлых металлов — почти равны (около 22.6 г/см — ровно в два раза выше плотности свинца), а вычислить их точную плотность крайне сложно: для этого нужно полностью очистить металлы, ведь любые примеси снижают их плотность.

Большая часть металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними. Самыми пластичными являются золото, серебро и медь. Из золота можно изготовить фольгу толщиной 0.003 мм, которую используют для золочения изделий. Но в тоже время не все металлы пластичны. Проволока из цинка или олова хрустит при сгибании; марганец и висмут при деформации вообще почти не сгибаются, а сразу ломаются. Пластичность зависит и от чистоты металла; так, очень чистый хром весьма пластичен, но, загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым. Некоторые металлы, такие, как золото, серебро, свинец, алюминий, осмий, могут срастаться между собой, но на это может уйти десятки лет.

Все металлы хорошо проводят электрический ток; это обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля. Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность; по этой причине последние два металла чаще всего используют в качестве материала для проводов. Очень высокую электропроводность имеет также натрий, в экспериментальной аппаратуре известны попытки применения натриевых токопроводов в форме тонкостенных труб из нержавеющей стали, заполненных натрием. Благодаря малому удельному весу натрия, при равном сопротивлении натриевые «провода» получаются значительно легче медных и даже несколько легче алюминиевых.

Высокая теплопроводность металлов также зависит от подвижности свободных электронов. Поэтому ряд теплопроводностей похож на ряд электропроводностей, и лучшим проводником тепла, как и электричества, является серебро. Натрий также находит применение как хороший проводник тепла; широко известно, например, применение натрия в клапанах автомобильных двигателей для улучшения их охлаждения.

Цвет у большинства металлов примерно одинаковый — светло-серый с голубоватым оттенком. Золото, медь и цезий следовательно жёлтого, красного и светло-жёлтого цвета.

Химические свойства металлов

На внешнем электронном уровне у большинства металлов небольшое количество электронов (1-3), поэтому они в большинстве реакций выступают как восстановители (то есть «отдают» свои электроны)

Реакции с простыми веществами

  • С кислородом реагируют все металлы, кроме золота, платины. Реакция с серебром происходит при высоких температурах, но оксид серебра(II) практически не образуется, так как он термически неустойчив. В зависимости от металла на выходе могут оказаться оксиды, пероксиды, надпероксиды:

\mathrm{4Li+O_2=2Li_2O} оксид лития
\mathrm{2Na+O_2=Na_2O_2} пероксид натрия
\mathrm{K+O_2=KO_2} надпероксид калия
Чтобы получить из пероксида оксид, пероксид восстанавливают металлом:
\mathrm{Na_2O_2+2Na=2Na_2O}
Со средними и малоактивными металлами реакция происходит при нагревании:
\mathrm{3Fe+2O_2=Fe_3O_4}
\mathrm{2Hg+O_2=2HgO}
\mathrm{2Cu+O_2=2CuO}

  • С азотом реагируют только самые активные металлы, при комнатной температуре взаимодействует только литий, образуя нитриды:

\mathrm{6Li+N_2=2Li_3N}
При нагревании:
\mathrm{2Al+N_2=2AlN}
\mathrm{3Ca+N_2=Ca_3N_2}

  • С серой реагируют все металлы, кроме золота и платины:

Железо взаимодействует с серой при нагревании, образуя сульфид:
\mathrm{Fe+S=FeS}

  • С водородом реагируют только самые активные металлы, то есть металлы IA и IIA групп, кроме Be. Реакции осуществляются при нагревании, при том образуются гидриды. В реакциях металл выступает как восстановитель, степень окисления водорода -1:

\mathrm{2Na+H_2=2NaH}
\mathrm{Mg+H_2=MgH_2}

  • С углеродом реагируют только наиболее активные металлы. При том образуются ацетилениды или метаниды. Ацетилениды при взаимодействии с водой дают ацетилен, метаниды — метан.

\mathrm{2Na+2C=Na_2C_2}
\mathrm{Na_2C_2+2H_2O=2NaOH+C_2H_2}

  • Russian to English Russian to German Russian to French Russian to Spanish Russian to Italian Russian to Japanese

Информация на сайте из открытых источников. Основа ВикипедиЯ. | Пожалуйста, внимательно прочитайте эту страницу!