Курсовая работа: Властивості s-металів та їх сполук
За електронною конфігурацією валентних орбіталей металиподіляються на електронні родини:
s-метал и - лужні та лужноземельні метали, а також магній Mg і берилій Be;
p-метал и - алюміній Al, галій Ga, індій In, талій Tl (головна підгрупа III групи), германій Ge, олово Sn, свинецьPb (головна підгрупа IVгрупи), вісмут Bi (головна підгрупа Vгрупи), полоній Po (головна підгрупа VІ групи);
d-метал и - елементи побічних підгруп I-VIII груп періодичної системи;
f-метал и - лантаноїдиі актиноїди.
Перші дві групи (s - і p-метали) іноді називають простими металами, а дві останні (d - і f-метали) - перехідними , оскільки вони виконуюють функцію неначе сполучної ланки між s - і p-металами і виявляють вторинну періодичність у змінюванні потенціалів йонізації, атомних радіусів, фізичних і хімічних властивостей.
Однак для інженера-фахівця корисно мати уяву і про інші класифікації металів: за поширенням у природі, за фізичними властивостями тощо.
За природним походженням (тобто за сумісним знаходженням в одних і тих мінералах, горних породах чи рудних копалинах) метали поділяють на такігрупи:
лужні (літій Li, натрій Na, калій K, рубідій Rb, цезій Cs, францій Fr);
лужноземельні (кальцій Ca, стронцій Sr, барій Ba, радій Ra);
родина заліза - залізо Fe, кобальт Co, нікель Ni;
платинові - рутеній Ru, осмій Os, паладій Pd, родій Rh, іридій Ir, платина Pt;
лантаноїди - 14 металів, що стоять у періодичній системі елементів після лантану 57 La- від церію 58 Ce до лютецію71 Lu; інколи до цієї групивідносять і сам лантан; серед лантаноїдів є один радіоактивний метал - прометій 61 Pm;
актино їд и - 14 металів після актинію89 Ac, починаючи від торію90 Th,і, закінчуючи лоуренсієм 103 Lr; як і у випадку лантаноїдів до родини актиноїдів частоприєднують і актиній; актиній і всі актиноїди належать до радіоактивнихелементів, причомуу природізнайдені тількиTh, Pa, U, Np, PuіAc, а решта, від америцію95 Am до лоуренсію103 Lr,одержані штучно;
р ідкоземельн і - скандій Sc, ітрій Y, лантан Laі лантаноїди.
За характерними ознакамиз урахуванням механічних, фізичних, хімічних таінших особливостей металиподіляються на численні групи:
важкі, густина яких перевищує 5г/см3 , наприклад: мідь Cu, цинк Zn, свинецьPb, ртуть Hg, найважчим металом є осмій (22,6г/см3 );
легк і, що мають густину менше 5г/см3 , наприклад: калій K, натрій Na, магній Mg, алюміній Al, найлегший метал - літій (0,53г/см3 );
легкоплавк і, температури плавлення яких не перевищують 1500о С; до легкоплавких металівналежать францій Fr (Тплавл =18-21о С), цезій Cs (Тплавл =28,5о С), галій Ga (Тплавл =29,1о С), калій K (Тплавл =62,3о С), натрій Na (Тплавл =97,8о С), олово Sn (Тплавл =231,85о С), свинецьPb (Тплавл =327,4о С), найлегкоплавкіший метал - ртуть Hg (Тплавл = -38,9о С);
тугоплавк і, температури плавлення яких вище 1500о С: залізо Fe (Тплавл =1539о С), молібден Mo (Тплавл =2620о С), осмій Os (Тплавл =3030о С); найтугоплавкіший метал - вольфрам W (Тплавл =3420о С);
р ідк і, вміст яких у земній корінадто низький, наприклад: літій Li, рубідій Rb, цезій Cs, молібден Mo, вольфрам W, берилій Be, цирконій Zr, гафній Hf, ванадій V, ніобій Nb, тантал Ta;
р озс іян і - метали, що не утворюють самостійних мінералів, а знаходяться у родовищах інших металів як домішки, до них належать галій Ga, талій Tl, рубідій Rb;
благородн і , які виявляють підвищену хімічнустійкість відносно окиснювальних і агресивних реагентів; благородними металами є золото Au, срібло Ag, платина Pt, паладій Pd, родій Rh, іридій Ir, рутеній Ru, осмій Os;
рад іоактив ні - це метали, усіізотопияких мають радіоактивні властивості: технецій 43 Tc, прометій 61 Pm, полоній 84 Poі всіметали з більшими, ніж у полонія атомними номерами.
1.2 Особливості будови металів
У атомів металів на зовнішньому енергетичному рівні міститься невелика кількість валентних електронів (1,2 чи - дуже рідко - 3), слабко сполучених із ядром завдяки великим атомним радіусам і екранувальній дії внутрішніх електронних шарів. Атоми, що знаходяться у вузлах металічної кристалічної решітки, неспроможні утримати свої зовнішні електрони, тому перетворюються у позитивно заряджені йони. У свою чергу валентні електрони, відриваючись від атомів, достатньо вільно переміщуются по всьому кристалу і утворюють електронний газ .
Загальна сума зарядів електронів відповідає загальній сумі позитивних зарядів вузлових частинок. Отже, електронна конфігурація атомів металів зумовлює такі найважливіші властивості метал ічно го зв’ язку :
1) багатоцентровість (одночасне виникнення зв’язку між величезною кількістю вузлових частинок у кристалі; саме багатоцентровість забезпечує високу теплопровідність металів);
2) багатоелектронність ( здійснення зв’язку за рахунок узагальнювання всіх валентних електронів, що знаходяться у кристалі металу; багатоелектронність зумовлює електропровідність металів);
3) ненапрямленість ( рівномірний розподіл електронної густини за всіма напрямками; при цьому валентні електрони жорстко не закріплюються між двома атомами, як при ковалентному зв’язку, а переходять у стан провідності, внаслідок чого повністю делокалізуються і належать не одному конкретному атому, а однаковою мірою всім атомам у вузлах кристалічної решітки;