imageskalij-eto-metall-ili-nemetall-thumb.jpg

Это Определение металла, физические и химические свойства металлов

Простые вещества магний и кальций – металлы. Натрий и калий – важнейшие щелочные элементы. Активно (со взрывом) реагируют щелочные металлы с кислотами. При этом все химические элементы побочных подгрупп относятся исключительно к металлам. В зависимости от плотности металлы делят на лёгкие (плотность 0,53 ÷ 5 г/см³) и тяжёлые (5 ÷ 22,5 г/см³). Все металлы (кроме ртути и, условно, франция) при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако они обладают различной твёрдостью.

Неметаллы могут быть твердыми, жидкими и газообразными. Металлы пластичны, т.е. хорошо гнутся, а неметаллы хрупкие, при попытке их согнуть они ломаются. Для металлов характерен металлический блеск, а из неметаллов блестит только кристаллический йод. Металлы отличаются хорошей теплопроводностью и электропроводностью, в отличие от неметаллов.

Чтобы определить металл и неметалл из таблицы Менделеева, проведите диагональную линию от бора до астата. Элементы, расположенные выше этой линии, относятся к неметаллам, ниже линии – к металлам. В главной подгруппе первой группы находятся щелочные металлы: литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций. Щелочные металлы имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня ns1, т.е. на внешней оболочке содержат один валентный электрон.

Главная подгруппа второй группы состоит из щелочноземельных металлов: бериллий, магний, кальций, стронций, барий, радий. Эти вещества имеют серый цвет, при комнатной температуре они твердые. Элементы побочных подгрупп таблицы Менделеева относят к переходным металлам. В атомах этих элементов есть валентные электроны, находящиеся на d-орбиталях и f-орбиталях.

В IA группу входят литий, натрий, калий, рубидий и цезий. Эти элементы называют щелочными элементами. В эту же группу входит искусственно полученный малоизученный радиоактивный (неустойчивый) элемент франций. Иногда в IA группу включают и водород (см.главу 10). Таким образом, в эту группу входят элементы каждого из 7 периодов.

Металлы элементов IIA группы также довольно сильные восстановители. В отличие от щелочных металлов с кислородом они образуют обычные оксиды. С кислотами спокойно реагирует только магний и бериллий, остальные простые вещества очень бурно, часто со взрывом.

Простые вещества, образуемые этими элементами, – мягкие легкоплавкие серебристые металлы, легко режутся ножом, быстро окисляются на воздухе. Температура плавления натрия 98 °С, а калия 64 °С.Оксиды этих элементов типичные основные оксиды. Гидроксиды натрия и калия – щелочи.

Из солей наибольшее значение имеет хлорид натрия – поваренная соль. Это не только необходимая составная часть пищи, но и сырье для химической промышленности. Из него получают гидроксид натрия, питьевую соду (NaHCO3), соду (Na2CO3) и многие другие соединения натрия.

Кальций быстро окисляется на воздухе, а магний в этих условиях значительно устойчивее – он окисляется лишь с поверхности. И магний, и кальций – сильные восстановители (особенно при нагревании). Их часто используют для восстановления других, менее активных, металлов из их оксидов (магний – в лаборатории, а кальций – в промышленности).

При нагревании они образует с ним нитриды Mg3N2 и Ca3N2. Поэтому, сгорая на воздухе, магний и кальций превращаются в смесь оксидов с нитридами. В обоих случаях выделяется водород и образуются малорастворимые гидроксиды.Оксиды магния и кальция – ионные вещества; по химическому поведению они – основные оксиды. Гидроксид кальция заметно растворим в воде; его насыщенный раствор называют «известковой водой», это щелочной раствор (изменяет окраску индикаторов).

Оба гидроксида при умеренном нагревании, не плавясь, разлагаются.Соли магния и особенно кальция входят в состав многих породообразующих минералов. Из этих горных пород наиболее известны мел, мрамор и известняк, основным веществом которых является карбонат кальция.

В качестве анионов в жесткой воде могут содержаться HCO3, SO42, Cl и другие ионы. При нагревании жесткой воды из нее выделяются карбонаты магния и кальция, а при кипячении – еще и сульфаты.

В промышленности этот осадок образуется на стенках котлов, снижая их теплопроводность, и трубопроводов, уменьшая их внутренний диаметр. Фосфаты кальция и магния менее растворимы, чем карбонаты. Большая часть металлов присутствует в природе в виде руд и соединений. Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов.

Металлургия различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов). Золото, серебро и платина относятся также к драгоценным металлам. Известно, что организм человека на 3 % состоит из металлов. Больше всего в наших клетках кальция и натрия, сконцентрированного в лимфатических системах. Металлический блеск (кроме йода и углерода в виде графита. Так, щелочные металлы легко режутся кухонным ножом, а такие металлы, как ванадий, вольфрам и хром легко царапают самую твёрдую сталь и стекло.

Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Однако не все металлы пластичны. Пластичность зависит и от чистоты металла; так, очень чистый хром весьма пластичен, но, загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым. Высокая теплопроводность металлов также зависит от подвижности свободных электронов.

Гладкая поверхность металлов отражает большой процент света — это явление называется металлическим блеском. Однако в порошкообразном состоянии большинство металлов теряют свой блеск; алюминий и магний, тем не менее, сохраняют свой блеск и в порошке. Наиболее хорошо отражают свет алюминий, серебро и палладий — из этих металлов изготовляют зеркала. Цвет у большинства металлов примерно одинаковый — светло-серый с голубоватым оттенком.

С водородом реагируют только самые активные металлы, то есть металлы IA и IIA групп кроме Be. Реакции осуществляются при нагревании, при этом образуются гидриды. Легирование — это введение в расплав дополнительных элементов, модифицирующих механические, физические и химические свойства основного материала.

Степени окисления в соединениях у щелочных элементов равна +I, а у элементов IIA группы – +II.Простые вещества, образуемые атомами этих элементов, – металлы. Как и оксиды, они очень гигроскопичны: поглощая воду, превращаются в концентрированные растворы. Кальций, стронций и барий называют щелочноземельными металлами. Литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций называют щелочными металлами, так как их гидроксиды представляют собой щелочи.

Смотри также