Номер 2, страница 74 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 2. Химическая связь и строение вещества. Параграф 10. Металлическая химическая связь - номер 2, страница 74.

Условие.

2. Какова природа химических связей в металлах и металлических сплавах? Каким образом особенности химической связи в металлах связаны со строением их атомов?

Решение.

Решение 2.

Какова природа химических связей в металлах и металлических сплавах?

Химическая связь в металлах и их сплавах называется металлической связью. Её природа заключается в электростатическом притяжении между положительно заряженными ионами металлов (катионами), расположенными в узлах кристаллической решетки, и обобществленными (делокализованными) валентными электронами, которые свободно перемещаются по всему объему кристалла.

Эта модель часто описывается как модель "электронного газа" или "электронного моря". Согласно этой модели, атомы металла отдают свои валентные электроны, превращаясь в катионы. Эти электроны больше не принадлежат конкретным атомам, а образуют единое электронное облако, которое пронизывает всю структуру металла и связывает положительные ионы вместе. Процесс можно схематически представить так:

$Me^0 - ne^- \rightarrow Me^{n+}$

где $Me^0$ – нейтральный атом металла, $Me^{n+}$ – катион металла, а $ne^-$ – $\text{n}$ валентных электронов, которые переходят в общее пользование, образуя "электронный газ".

В металлических сплавах, состоящих из атомов разных металлов, эти разнородные атомы также отдают свои валентные электроны в общий "электронный газ", который удерживает вместе ионы разных металлов в общей кристаллической структуре.

Ответ: Природа химической связи в металлах и сплавах — металлическая. Она представляет собой электростатическое взаимодействие между положительными ионами металлов в узлах кристаллической решетки и обобществленными валентными электронами ("электронным газом"), свободно движущимися по всему кристаллу.

Каким образом особенности химической связи в металлах связаны со строением их атомов?

Особенности металлической связи напрямую вытекают из строения атомов металлических элементов. Ключевыми факторами являются:

1. Небольшое число валентных электронов. Атомы металлов обычно имеют на внешнем энергетическом уровне от 1 до 3 электронов. Этих электронов недостаточно для образования прочных ковалентных связей с большим числом соседних атомов в плотной упаковке металлического кристалла.
2. Большой атомный радиус. По сравнению с неметаллами того же периода, атомы металлов имеют большие радиусы. Это приводит к тому, что валентные электроны находятся далеко от ядра и слабо с ним связаны.
3. Низкая энергия ионизации. Вследствие большого радиуса и слабого притяжения к ядру, валентные электроны могут быть легко оторваны от атома. Атомы металлов склонны отдавать электроны, а не принимать их.
4. Наличие свободных орбиталей на валентном уровне. У атомов металлов число валентных орбиталей превышает число валентных электронов. Это создает условия для свободного перемещения обобществленных электронов от одного атома к другому по всему кристаллу.

Совокупность этих свойств атомов металлов приводит к тому, что валентные электроны легко отрываются от своих атомов и становятся общими для всего кристалла, образуя металлическую связь. Именно делокализация электронов, обусловленная строением атомов, является главной особенностью металлической связи и определяет характерные свойства металлов: высокую электро- и теплопроводность, пластичность (ковкость и тягучесть), металлический блеск.

Ответ: Особенности металлической связи обусловлены строением атомов металлов: наличием небольшого числа слабо связанных с ядром валентных электронов, большим атомным радиусом, низкой энергией ионизации и наличием свободных валентных орбиталей. Эти факторы способствуют легкому отрыву валентных электронов от атомов и их обобществлению в виде "электронного газа", что и формирует металлическую связь.