неорганическая химия 9 класс

ПОЛОЖЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ-МЕТАЛЛОВ В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ. СТРОЕНИЕ АТОМОВ МЕТАЛЛОВ. КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛОВ

Видио. Химические свойства щелочных металлов.

Простые вещества химики, как известно, делят на металлы и неметаллы. В химическом отно­шении одни металлы — активные вещества и вступают в раз­нообразные химические реакции уже при комнатной темпера­туре. Другие — неактивные, способные к химическому взаимодействию только при значительном нагревании. 

Факты

Золото, серебро, медь, ртуть, олово свинец и железо были известны людям с незапамятных времен.

Где находятся элементы-металлы в периодической системе? Чтобы отве­тить на этот вопрос, необходимо вспомнить, как изменяются свойства простых веществ в периодах и группах периодичес­кой системы.

Известно, что каждая группа периодической системы на­чинается щелочным металлом и заканчивается инертным га­зом. В каждом периоде у атомов элементов происходит на­копление электронов на внешнем слое (табл. 9).

Таблица 9

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ ПО СЛОЯМ В АТОМАХ ЭЛЕМЕНТОВ 2 И 3 ПЕРИОДОВ

Обратите внимание, что общее число электронных слоев у атомов элементов одного периода неизменно. В связи с этим свойства атомов элементов постепенно изменяются — от металлических до неметаллических.

В главных подгруппах число электронов у атомов элемен­тов на внешнем слое постоянно (табл. 10). Но число элек­тронных слоев с ростом относительной атомной массы воз­растает.

Таблица 10

ЧИСЛО ЭЛЕКТРОНОВ НА ВНЕШНЕМ СЛОЕ АТОМОВ ЭЛЕМЕНТОВ ГЛАВНЫХ ПОДГРУПП

Чем больше масса атома, тем дальше отстоят от ядра ато­ма внешние электроны, тем легче они отрываются от атома. Способность же атомов отдавать электроны есть не что иное, как проявление металлических свойств.

Таким образом, с ростом атомной массы в периоде пери­одической системы металлические свойства убывают, а в группах (главных подгруппах) — увеличиваются.

Рассматривая табл. 11, можно заметить, что у металлов I группы главной подгруппы на внешнем электронном слое по одному электрону, у атомов элементов II группы — 2 элек­трона, а у атомов III группы главной подгруппы по 3 электро­на. Металлы, у которых на внешнем электронном слое по 4 электрона, проявляют, как правило, переходные свойства. Таким образом, если в периодической таблице мысленно про­вести диагональ от атома водорода до астата, то слева от нее будут располагаться элементы-металлы главных подгрупп периодической системы, а справа — элементы-неметаллы.

Таблица 11

ПОЛОЖЕНИЕ МЕТАЛЛОВ В ГЛАВНЫХ ПОДГРУППАХ

ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Вдоль диагонали располагаются химические элементы, которые мы назовем переходными, так как соответствующие им оксиды и гидроксиды обладают свойствами, переходными от оснований к кислотам, то есть амфотерными.

К металлам или неметаллам относится галлий? Проведите мысленно диагональ в периодической таблице (см. табл. 11). Где окажется галлий?

Обратите внимание на то, что кроме первых трех групп в периодах периодической системы элементы-металлы распо­лагаются также и в побочных подгруппах. Так, в первой груп­пе в побочной подгруппе находятся медь, серебро и золото, а во второй группе в побочной подгруппе — цинк, кадмий и ртуть — тоже элементы-металлы. Наряду с металлами по­бочных подгрупп существуют также металлы лантаноиды и актиноиды.

Строение атомов металлов побочных подгрупп периодиче­ской системы, а также лантаноидов и актиноидов отличается от строения атомов металлов главных подгрупп периодичес­кой системы. Поэтому свойства этих металлов несколько от­личаются от свойств металлов главных подгрупп. Одним из таких отличий является способность металлов побочных подгрупп проявлять в соединениях различные степени окис­ления. Металлы же главных подгрупп, как правило, проявля­ют постоянную степень окисления, равную номеру группы.

Как было показано в главе I, для металлов характерна ме­таллическая кристаллическая решетка (рис. 13), в узлах ко­торой находятся ионы или атомы металла, удерживаемые обобществленными электронами. Такая схема металличес­кой кристаллической решетки является очень общей, не рас­крывающей положение атомов и ионов в кристалле.

Металлы кристаллизуются в кристаллические структуры плотной упаковки — кубические (гранецентрированные, объемно-центрированные) и гексагональные (рис. 40).

Внутреннее строение металлов определяет их характер­ные физические свойства: пластичность, теплопроводность, электропроводность, металлический блеск и др.

Рис. 40. Кристаллические структуры металлов: а) объемно-центрированная решетка натрия; б) гранецентрированная решетка меди; в) гексагональная решетка магния

ИТАК, элементы-металлы в периодической таблице рас­полагаются под мысленной диагональю, проведенной от атома водорода к атому полония. Элементы главных подгрупп первых трех групп периодической системы являются метал­лами. К элементам-металлам также относятся элементы по­бочных подгрупп периодической системы, а также лантано­иды и актиноиды. Поэтому металлов в природе значительно больше, чем неметаллов.

Общие свойства столь большой группы простых веществ оп­ределяются их внутренним строением: металлическая кристал­лическая решетка, в которой ионы металлов удерживаются де-локализованными электронами (металлическая связь). Физи­ческие свойства металлов разнообразны, но есть и общие чер­ты. Все металлы обладают металлическим блеском, хорошо проводят тепло и электричество и, как правило, пластичны.