Номер 8, страница 162 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 37. Металлическая химическая связь. Глава 5. Химическая связь. Окислительно-восстановительные реакции - номер 8, страница 162.

8. Как строение металлов связано с их физическими свойствами? Назовите области применения металлов, в которых используют их физические свойства.

Связь строения металлов с их физическими свойствами

Особые физические свойства металлов напрямую обусловлены их внутренним строением и типом химической связи — металлической связью. В твёрдом состоянии металлы образуют кристаллическую решётку. В узлах этой решётки находятся не нейтральные атомы, а положительно заряженные ионы металла. Валентные электроны, которые слабо связаны со своими атомами, отрываются от них и образуют так называемый «электронный газ» — совокупность свободных электронов ($e^-$), которые хаотично движутся по всему объёму кристалла. Металлическая связь — это электростатическое притяжение между положительными ионами в узлах решётки и этим обобществлённым «электронным газом».

Такое строение определяет следующие свойства:

• Электропроводность и теплопроводность. Наличие свободных, подвижных электронов является причиной высокой электро- и теплопроводности. Под действием электрического поля электроны начинают упорядоченно двигаться, создавая электрический ток. При нагревании части металла кинетическая энергия быстро передаётся по всему объёму за счёт движения свободных электронов и колебаний ионов в решётке.

• Пластичность (ковкость и тягучесть). Металлическая связь не имеет строгой направленности, как ковалентная. Поэтому при механическом воздействии (например, ударе) слои ионов в кристаллической решётке могут смещаться друг относительно друга, не разрывая связи. «Электронный газ» действует как смазка, продолжая удерживать ионы вместе. Это отличает металлы от хрупких ионных кристаллов, которые при деформации раскалываются.

• Металлический блеск. Поверхность металлов способна хорошо отражать световые лучи. Это связано с тем, что свободные электроны в поверхностном слое поглощают энергию световых волн (фотонов) и тут же переизлучают её. Для человеческого глаза это воспринимается как характерный блеск.

• Высокие температуры плавления и твёрдость. Сильное притяжение между катионами и «электронным газом» обуславливает, как правило, высокую прочность кристаллической решётки. Чтобы её разрушить (расплавить металл), требуется большое количество энергии. (Существуют исключения, например, ртуть, цезий, галлий).

Ответ: Физические свойства металлов (электро- и теплопроводность, пластичность, металлический блеск) обусловлены их строением: наличием в кристаллической решётке положительно заряженных ионов и свободно перемещающихся между ними обобществлённых электронов («электронного газа»), которые обеспечивают металлическую связь.

Области применения металлов на основе их физических свойств

Физические свойства металлов определяют их широкое применение в различных отраслях:

• Электропроводность: Медь и алюминий, как одни из лучших проводников, используются для изготовления электрических проводов, кабелей, контактов в электроприборах и обмоток электродвигателей.

• Теплопроводность: Алюминий, медь и сталь применяются для изготовления радиаторов отопления и систем охлаждения (в автомобилях, компьютерах), а также для производства кухонной посуды (кастрюли, сковороды).

• Пластичность (ковкость и тягучесть): Из золота, серебра и платины благодаря их ковкости изготавливают ювелирные изделия. Из алюминия производят фольгу. Стальные листы штампуют для создания кузовов автомобилей. Из меди вытягивают тончайшую проволоку.

• Прочность и твёрдость: Сплавы железа (сталь, чугун) являются основным конструкционным материалом в строительстве (балки, арматура), машиностроении (станки, детали машин). Титановые сплавы из-за их прочности и лёгкости незаменимы в авиационной и космической промышленности.

• Металлический блеск: Серебро и алюминий используются для нанесения отражающего слоя в зеркалах. Хром, золото и серебро применяют для декоративных покрытий, придающих изделиям привлекательный вид.

Ответ: Области применения металлов, основанные на их физических свойствах, включают: электротехнику (провода из меди и алюминия из-за их электропроводности), теплотехнику (радиаторы из-за теплопроводности), строительство и машиностроение (стальные конструкции из-за прочности), ювелирное дело и производство фольги (из-за пластичности), изготовление зеркал и декоративных покрытий (из-за металлического блеска).