Вопрос ✔, страница 28 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава I. Строение веществ. Параграф 6. Металлическая химическая связь. Вопрос в параграфе - страница 28.

Условие.

Все металлы обладают рядом сходных свойств. Они ковки, пластичны, тягучи, электро- и теплопроводны, обладают характерным металлическим блеском. Очевидно, что общие свойства металлов определяются особенностями их строения. Каковы же эти особенности?

Решение.

Решение 2.

Общие свойства металлов обусловлены особенностями их внутреннего строения, а именно наличием металлической кристаллической решётки и металлической связи.

Ключевые особенности строения металлов:

• В узлах кристаллической решётки располагаются положительно заряженные ионы металлов (катионы) и атомы.
• Валентные электроны, слабо связанные с ядрами, отрываются от своих атомов и образуют единое «электронное облако» или «электронный газ». Эти электроны делокализованы, то есть свободно и хаотично перемещаются по всему объёму металла, не принадлежа конкретному атому.
• Металлическая связь — это электростатическое притяжение между положительными ионами в решётке и отрицательно заряженным «электронным газом». Эта связь прочна, но не имеет строгой пространственной направленности, что и определяет уникальные свойства металлов.

Именно эти особенности объясняют характерные свойства металлов.

Ковкость, пластичность и тягучесть

Эти свойства характеризуют способность металла деформироваться под действием механической нагрузки без разрушения. При внешнем воздействии слои ионов в кристаллической решётке могут смещаться друг относительно друга. В отличие от ионных кристаллов, где такое смещение привело бы к отталкиванию одноимённых зарядов и разрушению, в металлах «электронный газ» действует как связующая «смазка». Он продолжает удерживать сместившиеся слои ионов, и металлическая связь не разрывается, а лишь изменяет свою конфигурацию. Это позволяет металлу изменять форму, не теряя целостности.

Ответ: Ковкость, пластичность и тягучесть металлов объясняются тем, что слои ионов в металлической решётке могут смещаться друг относительно друга без разрыва металлической связи, поскольку их скрепляет подвижный «электронный газ».

Электро- и теплопроводность

Высокая электропроводность является прямым следствием наличия свободных, подвижных электронов. При создании в металле электрического поля (например, при подключении к источнику напряжения) эти электроны начинают упорядоченно двигаться в одном направлении. Направленное движение заряженных частиц и есть электрический ток.

Высокая теплопроводность также объясняется высокой подвижностью «электронного газа». При нагревании одной части металла электроны в этой области получают дополнительную кинетическую энергию. Быстро перемещаясь и сталкиваясь с другими электронами и ионами, они эффективно переносят тепло по всему объёму металла. В этом процессе также участвуют колебания ионов решётки, но вклад электронов является основным.

Ответ: Электро- и теплопроводность обусловлены наличием в металлах свободных электронов («электронного газа»), которые являются носителями электрического заряда и эффективно переносят тепловую энергию.

Металлический блеск

Характерный блеск связан со способностью гладкой поверхности металла хорошо отражать световые лучи. Плотный «электронный газ» на поверхности металла взаимодействует с падающим светом. Свободные электроны поглощают энергию световых волн (фотонов) и почти мгновенно излучают её обратно. Поскольку это происходит для большинства длин волн видимого света, поверхность металла отражает свет почти как зеркало, что мы и воспринимаем как блеск.

Ответ: Металлический блеск является результатом отражения света от поверхности металла, которое происходит из-за взаимодействия фотонов с плотным «электронным газом», способным поглощать и немедленно переизлучать световую энергию.