З хімічної точки зору металами називаються прості речовини, атоми яких на зовнішній оболонці містять невелику кількість електронів (1–3), мають великі ефективні радіуси, низькі значення потенціалів іонізації та високі відновлювальні властивості.До класу металів належать як власно метали (прості речовини), так й їх сплави. Іноді металами називаються всі речовини, яким притаманні ті чи інші металічні властивості, наприклад, так звані «синтетичні» метали – інтеркаллати, органічні метали. Серед 118 вивчених елементів 95 вважаються металами, хоч межа між металами й неметалами в періодичній системі є досить умовною – від В до At Що ж об`єднує всіх представників цих простих речовин?Звичайно, це будова їх кристалічної решітки, типи хімічних зв`язків і особливості електронної будови атома.Адже звідси і характерні фізичні властивості, які лежать в основі використання цих матеріалів людиною.
В першу чергу, розглянемо метали як хімічні елементи періодичної системи. У ній вони розташовуються досить пр
авільно, займаючи 95 осередків з відомих на сьогоднішній день 115. Є кілька особливостей їх розташування в загальній системі:
- Утворюють головні підгрупи I і II груп, а так само III, починаючи з алюмінію.
- Всі побічні підгрупи складаються тільки з металів.
- Вони розташовуються нижче умовної діагоналі від бору до астату.
Спираючись на такі дані, легко простежити, що неметали зібрані у верхній правій частині системи, а все інше простір належить розглядаються нами елементів.
Всі вони мають кілька особливостей електронної будови атома:
- Великий атомний радіус, внаслідок чого зв`язок зовнішнього електрона і ядра слабшає, тому метали легко його віддають, виступаючи в ролі відновників.
- Мала кількість електронів на зовнішньому енергетичному шарі.
- У групі зверху вниз металеві властивості елементів посилюються, а по періоду зліва направо, навпаки, слабшають. Так, найсильніший неметалл - це фтор, а слабкий - францій.
Загальна характеристика металів і неметалів дозволяє виявити закономірності в їх будові. Так, кристалічна решітка перших - металева, особлива. У вузлах її знаходяться одразу кілька типів частинок: Усередині накопичується загальне хмара, зване електронним газом, яке і пояснює все фізичні властивості цих речовин. Тип хімічного зв`язку в металах однойменний з ними.Утворення металічного зв’язку:
1. Атоми металу втрачають електрони (один або кілька) і перетворюються на позитивно заряджені йони.
2. Втрачені атомом електрони вільно переміщаються по всьому об’єму металічного тіла, то приєднуючись до йонів, то відриваючись від них, і спільно втримують усі позитивні йони.
3. Йони розміщуються шарами в певному порядку один відносно одного, утворюючи певний тип кристалічної гратки.
Кристалічні гратки металів бувають різних типів : а)кубічна гранецентрована (алюміній, мідь, срібло, золото); б) гексагональна берилій, магній, цинк); в) кубічна об’ємоцентрована (лужні, лужноземельні, залізо)
ЗАВДАННЯ № 1 (хрестики – нулики)
З’єднайте прямою лінією формули електронних схем атомів лужних металів.
1s22s2 | 1s22s22p63s23p1 | 1s2 |
1s22s22p63s1 | 1s22s22p1 | 1s22s1 |
1s22s22p63s23p3 | 1s22s22p3 | 1s22s22p4 |
ЗАВДАННЯ № 2
Виправте помилку:
1s22s22p1 | ІІ період | ІІІ група | головна підгрупа |
1s22s22p4 | ІІ період | IV група | головна підгрупа |
1s22s22p3 | ІІ період | V група | головна підгрупа |
ЗАВДАННЯ № 3 Записати на дошці електронні конфігурації металічних елементів, наприклад: Натрію, Літію, Магнію,Алюмінію, Калію й Цинку.Дайте відповідь на запитання1. Поясніть, як змінюються властивості хімічних елементів у періодах Періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва.Відповідь підтвердіть прикладами.
2. Поясніть, як змінюються властивості хімічних елементів у групах (головних і побічних). Відповідь підтвердіть прикладом.
3. Які загальні властивості мають прості речовини, утворені хімічними елементами побічних підгруп? Чому?
4. Яке місце посідають металічні елементи в Періодичній системі хімічних елементів Д. І. Менделєєва?
5. Яких хімічних елементів у природі більше — металічних чи неметалічних?
Що ж лежить в основі єдності речовин, які мають властивості металів?
Одна з головних ідей хімії полягає в тому, що властивості речовин залежать від їх складу та будови . Фізичні властивості металів залежать не лише від будови зовнішніх електронних оболонок атомів, але й від інших причин.
Завдяки металічному зв’язку окремі атомні шари кристалічної решітки можуть зміщуватися один відносно іншого. Це додає металам пластичності (ковкості) - здатності змінювати свою форму без розриву хімічних зв’язків. Так, наприклад, найковкішими атомами є золото – з 1 г цього металу можна витягнути дріт довжиною 2,4 км в кілька сотень раз тонший за волосину. У той же час, метал Стибій дуже крихкий – його можна розтерти в порошок.