Решебник по химии 9 класс Габриелян | Страница 148

Проверьте свои знания

1. Каковы особенности строения атомов металлов? Как в Периодической системе Д. И. Менделеева располагаются элементы-металлы?

Атомы металлов на внешнем энергетическом уровне обычно содержат от одного до трёх электронов. Эти электроны называются валентными, поскольку участвуют в образовании химических связей. При этом атомы металлов легко отдают свои валентные электроны, что объясняется их слабой связью с ядром и большим радиусом атома. Это связано с тем, что внешние электроны находятся далеко от ядра и слабо им удерживаются.

Элементы-металлы располагаются преимущественно в левой и центральной частях Периодической системы. Среди элементов A-групп примерно половина являются металлами, они находятся слева в периодах и вниз по группам. Все элементы B-групп также являются металлами, и у них, кроме внешнего, заполняются и предпоследние энергетические уровни. Кроме того, к металлам относят лантаноиды и актиноиды, которые расположены вне основной таблицы. На рисунках 69 и 70 металлы обозначены синим цветом.

2. Почему химические формулы простых веществ-неметаллов, например, молекулы азота, кислорода, озона, белого фосфора, записываются с использованием индекса, а химические формулы простых веществ — металлов — только символом элемента?

Формулы неметаллов, таких как азот (N₂), кислород (O₂), озон (O₃), белый фосфор (P₄), записываются с индексом, потому что атомы этих веществ соединяются между собой прочными ковалентными связями и образуют молекулы. Эти молекулы существуют как самостоятельные устойчивые частицы.

Металлы же не образуют молекул. Их атомы связаны между собой особым типом химической связи — металлической. Атомы в металлах находятся в кристаллической решётке и удерживаются не за счёт образования молекул, а благодаря общему электронному облаку. Поэтому простые вещества — металлы обозначаются только символом элемента (например, Fe, Cu, Al).

3. Какую связь называют металлической? Как происходит её образование в простых веществах — металлах?

Металлической называют такую химическую связь, при которой атомы металлов отдают свои валентные электроны, образуя положительно заряженные ионы, а электроны свободно перемещаются между ними, образуя так называемое «электронное облако». Это облако удерживает ионы металлов, создавая прочную структуру.

В простых веществах — металлах — все атомы теряют внешние электроны, которые больше не принадлежат конкретному атому, а становятся общими для всех ионов в кристалле. Эта общность электронов и создаёт металлическую связь, которая удерживает атомы в кристаллической решётке.

4. Как устроена кристаллическая решётка металлов?

Кристаллическая решётка металлов состоит из положительных ионов металлов (катионов), расположенных в определённом порядке. Эти катионы окружены «морем» или «облаком» свободных электронов, которые не принадлежат какому-либо одному атому. Электроны могут свободно перемещаться по всей решётке. Такое строение придаёт металлам их характерные свойства: теплопроводность, электропроводность, ковкость и пластичность.

5. Какие физические свойства обусловлены общим для всех металлов типом кристаллической решётки? Назовите области применения металлов, основанные на указанных вами физических свойствах.

Кристаллическая решётка с «электронным газом» придаёт металлам следующие свойства:

6. Высокая электропроводность, так как свободные электроны легко перемещаются в ответ на электрическое поле. Это используется при изготовлении электрических проводов (медь, алюминий).

7. Высокая теплопроводность, благодаря подвижности электронов и плотному расположению атомов. Применяется в радиаторах и теплообменниках.

8. Блеск, так как свободные электроны отражают свет.

9. Пластичность и ковкость, так как атомы могут смещаться без разрушения всей решётки. Используется при прокатке металлов, изготовлении фольги, проводов, труб.

10. Твёрдость и высокая температура плавления (у большинства металлов, особенно у тяжёлых), что важно при строительстве, изготовлении инструментов и машин.

Таким образом, благодаря своему строению и свойствам, металлы находят применение в строительстве, электронике, машиностроении, производстве упаковки, ювелирном деле и других сферах.