Каковы особенности строения атомов металлов как в периодической системе менделеева располагаются
Обновлено: 18.05.2024
Более 80% известных элементов образуют простые вещества — металлы. К ним относятся s -элементы I и II групп (исключение — водород), все d - и f - элементы, а также р-элементы III группы (кроме бора), IV группы (олово, свинец), V группы cурьма, висмут) и VI группы (полоний).
Особенности строения атомов металлов:
♦ небольшое число электронов на внешнем энергетическом уровне (как правило, один-три электрона). Исключение — атомы р-элементов IV-VI групп;
♦ малые заряды ядер и большие радиусы атомов по сравнению с атомами неметаллов данного периода;
♦ сравнительно слабая связь валентных электронов с ядром;
♦ низкие значения электроотрицательности.
В связи с этим атомы металлов легко отдают валентные электроны и превращаются в положительно заряженные ионы, т. е. м еталлы - восстановители.
Однако способность отдавать электроны проявляется у металлов неодинаково. В периодах с увеличением зарядов ядер атомов уменьшаются их радиусы, увеличивается число электронов на внешнем уровне и усиливается связь валентных электронов с ядром. Поэтому в периодах слева направо восстановительная способностъ атомов металлов уменьшается.
В главных подгруппах с возрастанием атомных номеров элементов увеличиваются радиусы их атомов и уменьшается притяжение (валентных электронов к ядру. Поэтому в главных подгруппах сверху вниз восстановительная активность атомов металлов возрастает. Следовательно, наиболее активными восстановителями являются щелочные и щелочно-земельные металлы.
Только некоторые металлы (золото, платина) находятся в природе в виде простых веществ (в самородном состоянии). Металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений между оловом и золотом, встречаются как в виде простых веществ, так и в составе соединений. Большинство же металлов находятся в природе в виде соединений — оксидов, сульфидов, карбонатов и т. д. Распространенность металлов в природе уменьшается в ряду:
Содержание в земной коре (массовая доля, %) уменьшается
Получение металлов из их соединений — задача металлургии. Металлургия — наука о промышленном получении металлов из природного сырья. Различают черную (производство железа и его сплавов) и цветную (производство всех остальных металлов сплавов) металлургию. Любой металлургический процесс является процессом восстановления ионов металла различными восстановителями:
Me n + + пе - = Me
В зависимости от условий проведения процесса восстановления различают несколько способов получения металлов.
2. Способы получения металлов
Пирометаллургия — восстановление безводных соединений при высокой температуре
С или СО (карботермия)
Сульфиды предварительно обжигают:
2 = 2 ZnO + 2 S 02
ZnO + С = Zn + 2СО
Fe, Cu, Pb, Sn, Cd, Zn
Mn, Cr, W, Mo, Ti, V
H 2 (водородотермия)
Оксиды активных металлов (МgО, СаО, А1203 и др.) водородом не восстанавливаются
Cu, Ni, W, Fe, Mo, Cd, Pb
Электрометаллургия – восстановление электрическим током
2 1
электролиз 2 Na + Cl 2
Щелочные металлы, Be , Mg , Ca (из расплавленных хлоридов), Al – из расплавленного оксида
К Ni 2+ + 2е - = Ni 2
А 2Н2О - 4е - = O 2 + 4Н + 1
4 + 2Н2О электролиз 2 Ni + О2 + Н2 SO 4
Гидрометаллургия – восстановление из растворов солей
Металл, входящий в состав руды, переводят в раствор, затем восстанавливают более активным металлом:
Задания для самостоятельной работы
1. Атому магния в степени окисления +2 соответствует электронная конфигурация:
а ) 1s 2 2s 2 2 р 6 3s 2 3 р 6 ; в ) 1s 2 2s 2 2 р 4 ;
б) 1 s 2 2 s 2 2р 6 ; г ) 1 s 2 2 s 2 2р 6 3 s 2 ;
2. При частичном восстановлении водородом 30 г оксида кобальта. В получили смесь оксида и металла массой 26,8 г. Определите количество вещества водорода, вступившего в реакцию, и массовую долю кобальта в полученной смеси.
3. При электролизе раствора сульфата меди ( II ) в растворе образовалась кислота (около анода), на нейтрализацию которой затрачен раствор объемом 16 см (р = 1,05 г/см 3 ) с массовой долей гидроксида калия 6%. Вычислите массу меди, которая выделилась на катоде.
4. Для восстановления марганца из оксида марганца(1\/) путем алюмотермии было смешано 10,8 г алюминия и 26,2 г оксида. Определите, какое из исходных веществ осталось и какова его масса.
3. Физические свойства металлов
Все металлы обладают металлической кристаллической решеткой, особенности которой определяют их общие физические и механические свойства.
Общие свойства металлов:
1). Все металлы являются твердыми веществами, за исключением ртути.
2). Металлический блеск и непрозрачность металлов — результат отражения световых лучей.
3). Электро- и теплопроводность обусловлены наличием в металлических решетках свободных электронов.
С повышением температуры электропроводность металлов уменьшается, а с понижением температуры — увеличивается. Около абсолютного нуля для многих металлов характерно явление сверхпроводимости.
4). Металлы обладают ковкостью и пластичностью. По определению М. В. Ломоносова, «металлом называется светлое тело, которое ковать можно». Металлы легко прокатываются в листы, вытягиваются в проволоку, поддаются ковке, штамповке, прессованию.
Специфические физические свойства металлов:
1). по значению плотности металлы делят на легкие (плотность меньше 5 г/см 3 ): Na , Са , Mg , Al , Ti — и тяжелые (плотность больше 5 г/см 3 ): Zn , Cr , Sn , Mn , Ni , С u , Ag , Pb , Hg , Аи, W , Os - самый тяжелый ;
2). по значению температуры плавления — на легкоплавкие ( t пл < 1000 °С): Hg , Na , Sn , Pb , Zn , Mg , Al , Ca , Ag — и тугоплавкие ( t пл > 1000 ° C ): Au , Cu , Mn , Ni , Fe , Ti , Cr , Os , W - самый тугоплавкий;
3). из металлов самые мягкие — щелочные (их можно резать ножом), самый твердый — хром (царапает стекло).
4). по отношению к магнитным полям металлы подразделяют на три группы:
а) ферромагнитные — способны намагничиваться под действием даже слабых магнитных полей ( Fe , Со, Ni );
б) парамагнитные — проявляют слабую способность к намагничиванию даже в сильных магнитных полях ( Al , Cr , Ti );
в) диамагнитные — не притягиваются к магниту ( Sn , С u , Bi ).
4. Химические свойства металлов
Если атомы большинства неметаллов могут как отдавать, так и присоединять электроны, проявляя окислительно-восстановительную двойственность, то атомы металлов способны только отдавать валентные электроны, проявляя восстановительные свойства: Me - пе - = Me п+ (окисление)
Как восстановители металлы взаимодействуют с неметаллами, водой, растворами щелочей, кислот и солей.
1). Взаимодействие металлов с простыми веществами — неметаллами
Металлы при определенных условиях взаимодействуют с неметаллами, например с кислородом образуют оксиды:
Из щелочных металлов только литий сгорает на воздухе с образованием оксида:
Основной продукт окисления натрия — пероксид:
При горении других щелочных металлов образуются супероксиды, например:
Оксиды натрия и калия могут быть получены при нагревании смеси пероксида с избытком металла в отсутствие кислорода:
На реакции пероксида натрия с оксидом углерода (1 V ) основана регенерация воздуха в изолированных помещениях (например, на подводных лодках):
Каковы особенности строения атомов металлов как в периодической системе менделеева располагаются
FOR-DLE.ru - Всё для твоего DLE ;)
Привет, я Стас ! Я занимаюсь так называемой "вёрсткой" шаблонов под DataLife Engine.
На своем сайте я выкладываю уникальные, адаптивные, и качественные шаблоны. Все шаблоны проверяются на всех самых популярных браузерх.
Раньше я занимался простой вёрсткой одностраничных, новостных и т.п. шаблонов на HTML, Bootstrap. Однажды увидев сайты на DLE решил склеить пару шаблонов и выложить их в интернет. В итоге эта парочка шаблонов набрала неплохую популярность и хорошие отзывы, и я решил создать отдельный проект.
Кроме шаблонов я так же буду выкладывать полезную информацию для DataLife Engin и "статейки" для веб мастеров. Так же данный проект будет очень полезен для новичков и для тех, кто хочет правильно содержать свой сайт на DataLife Engine. Надеюсь моя работа вам понравится и вы поддержите этот проект. Как легко и удобно следить за обновлениями на сайте?
Достаточно просто зарегистрироваться на сайте, и уведомления о каждой новой публикации будут приходить на вашу электронную почту!
ГДЗ Химия 11 класc Габриелян О.С. Остроумов И.Г. Сладков С.А. §6 Металлическая химическая связь ОТВЕТЫ
Задание 2
Что такое сплавы? Сплавы ― это металлические материалы, полученные из расплавов двух или более веществ, одно из которых металл.
Какие сплавы относятся к чёрным, а какие к цветным? Сплавы железа относятся к чёрным, а сплавы других металлов ― к цветным.
Задание 3
Какая связь называется металлической? Металлической связью называется связь в металлах и сплавах между атом-ионами металлов, осуществляемая совокупностью валентных электронов.
Сравните эту связь с другими связями.
Общее с ковалентной связью: заключается в обобществлении валентных электронов.
Различия с ковалентной связью: при образовании ковалентной связи обобществляются внешние неспаренные электроны между двумя соседними атомами, в пределах одной молекулы, в то время как, при образовании металлической связи обобществляются валентные электроны всех атомов.
Общее с ионной связью: происходит путем отдачи и принятия электронов.
Различия с ионной связью: при ионной связи электроны переходят от одного атома только к соседнему, тогда как при металлической связи электроны способны переходить на любой атом, то есть все электроны обобществлены.
Задание 4
Какое агрегатное состояние характерно для простых веществ – металлов при обычных условиях? Твердое агрегатное состояние.
Чем особенна ртуть? Ртуть ― металл, который при обычных условиях имеет жидкое агрегатное состояние, т.е. является исключением среди металлов.
Почему аэрокомпании запрещают ртуть и содержащие её изделия к свободной перевозке? Пары ртути и ртутные соединения оказывают действие токсического характера на организм человека.
Задание 5
Какие свойства алюминия лежат в основе его применения? Низкая плотность (лёгкий металл) , цвет и металлический блеск, высокая пластичность, высокая тепло- и электропроводность, химическая стойкость (благодаря плотной оксидной плёнке) .
Задание 6
Какие свойства золота лежат в основе его применения? Цвет (красивый жёлтый) и металлический блеск, пластичность, высокая электропроводность, химическая инертность (не корродирует) .
Почему, решая вопрос о строении атома, Резерфорд для своего опыта выбрал золотую фольгу? Благодаря пластичности золота для опыта была изготовлена фольга толщиной всего 0,003 мм.
Задание 7
Какое количество вещества никеля и меди содержится в 2,5 т мельхиора?
Дано: m(мельхиора)=2,5 т=2500 кг, ω(Cu)=80%
Найти: n(Cu)-?, n(Ni)-?
Решение
m(Cu)=ω(Cu)•m(мельхиора):100%=80%•2500 кг :100%=2000 кг
m(Ni)=m(мельхиора)-m(Cu)=2500 кг- 2000 кг=500 кг
M(Cu)=64 кг/кмоль, M(Ni)=59 кг/кмоль
n(Cu)=m(Cu):M(Cu)=2000 кг : 64 кг/кмоль=31,25 кмоль
n(Ni)=m(Ni):M(Ni)=500 кг : 59 кг/кмоль=8,475 кмоль
Ответ: n(Cu)=31,25 кмоль, n(Ni)=8,475 кмоль
Положение металов в переодической таблице особенности строения атомов металов? Физические св-ва?
Большинство эл-тов табл. Менделеева - металлы.
Металлические свойства усиливаются сверху вниз и справа налево.
Самый активный металл - франций.
На внешнем уровне обычно 1-2 электрона, которые атомы металлов могут отдавать. Чем легче их отдать - тем активнее металл.
Металлы главной подгруппы 1 группы - щелочные. Литий, натрий, калий, цезий, рубидий, франций. Очень активны.
Кальций, стронций, барий, радий - щелочноземельные.
Физ. св=ва: металл. блеск, ковкость, тепло- и электропроводность
ПОЛОЖЕНИЕ МЕТАЛЛОВ В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЕ
Если в периодической таблице элементов Д. И. Менделеева провести диагональ от бериллия к астату, то слева внизу по диагонали будут находиться элементы-металлы (к ним же относятся элементы побочных подгрупп) , а справа вверху – элементы-неметаллы. Элементы, расположенные вблизи диагонали (Be, Al, Ti, Ge, Nb, Sb и др.) , обладают двойственным характером.
К элементам - металлам относятся s - элементы I и II групп, все d- и f - элементы, а также p- элементы главных подгрупп: III (кроме бора) , IV (Ge, Sn, Pb), V (Sb,Bi) и VI (Po). Наиболее типичные элементы – металлы расположены в начале периодов (начиная со второго) .
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ АТОМОВ МЕТАЛЛОВ
Кристаллические решетки металлического типа содержат в узлах положительно заряженные ионы и нейтральные атомы; между ними передвигаются относительно свободные электроны.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Объясняются особым строением кристаллической решетки - наличием свободных электронов ("электронного газа").
1) Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В ряду ––Au,Ag,Cu,Sn,Pb,Zn,Fe® уменьшается.
2) Блеск, обычно серый цвет и непрозрачность. Это связано со взаимодействием свободных электронов с падающими на металл квантами света.
3) Электропроводность.
Объясняется направленным движением свободных электронов от отрицательного полюса к положительному под влиянием небольшой разности потенциалов. В ряду ––Ag,Cu,Al,Fe® уменьшается.
При нагревании электропроводность уменьшается, т. к. с повышением температуры усиливаются колебания атомов и ионов в узлах кристаллической решетки, что затрудняет направленное движение "электронного газа".
4) Теплопроводность. Закономерность та же. Обусловлена высокой подвижностью свободных электронов и колебательным движением атомов, благодаря чему происходит быстрое выравнивание температуры по массе металла. Наибольшая теплопроводность - у висмута и ртути.
5) Твердость. Самый твердый – хром (режет стекло) ; самые мягкие – щелочные металлы – калий, натрий, рубидий и цезий – режутся ножом.
6) Плотность. Она тем меньше, чем меньше атомная масса металла и чем больше радиус его атома (самый легкий - литий (r=0,53 г/см3); самый тяжелый – осмий (r=22,6 г/см3).
Металлы, имеющие r < 5 г/см3 считаются "легкими металлами".
7) Температуры плавления и кипения. Самый легкоплавкий металл – ртуть (т. пл. = -39°C), самый тугоплавкий металл – вольфрам (t°пл. = 3390°C).
Металлы с t°пл. выше 1000°C считаются тугоплавкими, ниже – низкоплавкими.
1. Общая характеристика элементов металлов
Из \(118\) известных на данный момент химических элементов \(96\) образуют простые вещества с металлическими свойствами, поэтому их называют металлическими элементами .
Металлические химические элементы в природе могут встречаться как в виде простых веществ, так и в виде соединений. То, в каком виде встречаются металлические элементы в природе, зависит от химической активности образуемых ими металлов.
Металлические элементы, образующие химически активные металлы ( Li–Mg ), в природе чаще всего встречаются в виде солей (хлоридов, фторидов, сульфатов, фосфатов и других).
Соли, образуемые этими металлами, являются главной составной частью распространённых в земной коре минералов и горных пород.
В растворённом виде соли натрия, кальция и магния содержатся в природных водах. Кроме того, соли активных металлов — важная составная часть живых организмов. Например, фосфат кальция Ca 3 ( P O 4 ) 2 является главной минеральной составной частью костной ткани.
Металлические химические элементы, образующие металлы средней активности ( Al–Pb ), в природе чаще всего встречаются в виде оксидов и сульфидов.
Металлические элементы, образующие химически неактивные металлы ( Cu–Au ), в природе чаще всего встречаются в виде простых веществ.
 |  |  |
| Рис. \(7\). Самородное золото Au | Рис. \(8\). Самородное серебро Ag | Рис. \(9\). Самородная платина Pt |
Исключение составляют медь и ртуть, которые в природе встречаются также в виде химических соединений.
В Периодической системе химических элементов металлы занимают левый нижний угол и находятся в главных (А) и побочных (Б) группах.
Рис. \(13\). Положение металлов в Периодической системе. Знаки металлических химических элементов расположены ниже ломаной линии B — Si — As — Te
В электронной оболочке атомов металлов на внешнем энергетическом уровне, как правило, содержится от \(1\) до \(3\) электронов. Исключение составляют только металлы \(IV\)А, \(V\)А и \(VI\)А группы, у которых на наружном энергетическом уровне находятся соответственно четыре, пять или шесть электронов.
В атомах металлов главных подгрупп валентные электроны располагаются на внешнем энергетическом уровне, а у металлов побочных подгрупп — ещё и на предвнешнем энергетическом уровне.
Радиусы атомов металлов больше, чем у атомов неметаллов того же периода. В силу отдалённости положительно заряженного ядра атомы металлов слабо удерживают свои валентные электроны.
Рис. \(14\). Характер изменения радиусов атомов химических элементов в периодах и в группах. Радиусы атомов металлов существенно больше, чем радиусы атомов неметаллов, находящихся в том же периоде
Главное отличительное свойство металлов — это их сравнительно невысокая электроотрицательность (ЭО) по сравнению с неметаллами.
Рис. \(15\). Величины относительных электроотрицательностей (ОЭО) некоторых химических элементов (по Л. Полингу). ОЭО металлических химических элементов уступает соответствующей величине неметаллических химических элементов
Атомы металлов, вступая в химические реакции, способны только отдавать электроны, то есть окисляться, следовательно, в ходе превращений могут проявлять себя в качестве восстановителей .
Положение металлов в Периодической системе Д. И. Менделеева и строение их атомов
Рассмотрим Периодическую систему Дмитрия Ивановича Менделеева с точки зрения расположения в ней элементов-металлов. Условная граница между металлами и неметаллами проходит по диагонали, очерченной такими неметаллами как бор – кремний – мышьяк – теллур – астат. Отметим, что большинство химических элементов в Периодической системе относятся к металлам.
Щелочные металлы
Расположены в первой группе, главной подгруппы ( IA группа). Это такие металлы как литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций. Названы они так из-за соответствующих им гидроксидов, хорошо растворимых в воде. Например,
Na (натрий) соответствует гидроксид NaOH (натрий-о-аш)
Li (литий) соответствует гидроксид LiOH (литий-о-аш)
K (калий) соответствует гидроксид KOH (калий-о-аш)
Атомы щелочных металлов содержат на внешнем энергетическом уровне только один электрон, поэтому обладают высокой реакционной способностью и являются сильнейшими восстановителями, то есть легко отдают внешний электрон другим атомам.
Способность отдавать внешний электрон усиливается с увеличением радиуса атома.
Вторая группа главная подгруппа ( IIA )
В эту группу входят бериллий, магний, кальций, стронций, барий, радий. Из них кальций, стронций и барий называют щелочноземельными металлами, так как в старину оксиды этих металлов CaO (кальций-о), BaO (барий-о), SrO (стронций-о) называли «землями». При растворении в воде оксиды этих металлов образуют такие щелочи как Ca ( O Н)2 (кальций-о-аш-дважды), Ba ( O Н)2 (барий-о-аш-дважды), Sr ( O Н)2 (стронций-о-аш-дважды).
На внешнем энергетическом уровне у этих металлов два электрона, и они также обладают высокой реакционной способностью.
Третья группа главная подгруппа ( IIIA )
К этой группе относятся алюминий, галлий, индий и таллий. На внешнем энергетическом уровне у атомов этих металлов содержится три электрона. Эти металлы нерастворимы в воде, но также являются одними из сильнейших восстановителей.
Четвертая группа главная подгруппа ( IVA )
К этой группе относятся германий, олово, свинец. Основность оксидов и гидроксидов увеличивается в ряду Ge (германий) – Sn (олово) – Pb (свинец). На внешнем энергетическом уровне эти металлы содержат четыре электрона.
Пятая группа главная подгруппа ( VA )
В пятую группу входят такие металлы как сурьма и висмут. На внешнем энергетическом уровне этих элементов содержится по пять электронов. Висмут является типичным металлом, а сурьма проявляет некоторые неметаллические свойства.
Шестая группа главная подгруппа ( VIA )
Содержит только один металл – полоний.
Седьмая и восьмая группы главные подгруппы содержат все элементы – типичные неметаллы.
Все элементы побочных подгрупп относятся к металлам. Например, такие известные металлы, как серебро, медь, цинк, золото и многие другие.
Основные выводы :
1. Атомы металлов имеют сравнительно большие размеры, поэтому их внешние электроны значительно удалены от ядра и слабо с ним связаны.
2. Наличие на внешнем энергетическом уровне 1-3 электронов присуще атомам наиболее активных металлов.
3. Все металлы обладают восстановительной способностью, то есть способностью легко отдавать внешние электроны, превращаясь в положительно заряженные ионы.
Деление химических элементов на металлы и неметаллы условно. Например, сурьма проявляет некоторые неметаллические свойства.
Олово – металл, однако его аллотропная модификация серое олово не проявляет металлических свойств. Металлом является именно белое олово.
Читайте также: