Номер 6, страница 140 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Температура плавления — это фундаментальная физическая характеристика вещества, обозначающая температуру, при которой оно переходит из твердого состояния в жидкое. Для металлов этот процесс заключается в разрушении их кристаллической решетки. Атомы в твердом металле удерживаются в упорядоченной структуре силами так называемой металлической связи. Чтобы расплавить металл, необходимо сообщить его атомам достаточную тепловую энергию, чтобы они смогли преодолеть эти силы связи и начать свободно перемещаться относительно друг друга, что характерно для жидкого состояния.

Значительный разброс температур плавления металлов — от -38,8 °C у ртути до 3422 °C у вольфрама — объясняется существенными различиями в прочности металлической связи у разных химических элементов. Прочность этой связи, в свою очередь, зависит от нескольких ключевых факторов, которые уникальны для каждого металла.

1. Количество валентных электронов и заряд иона. Металлическая связь образуется за счет обобществления валентных электронов, которые формируют так называемый "электронный газ", удерживающий вместе положительно заряженные ионы металла в узлах кристаллической решетки. Чем больше электронов каждый атом отдает в "электронный газ" и чем больше заряд иона, тем сильнее электростатическое притяжение между ионами и электронами, и, следовательно, тем прочнее связь и выше температура плавления. Например, щелочные металлы, такие как натрий (Na) или цезий (Cs), имеют всего по одному валентному электрону, поэтому их температуры плавления низкие (97,8 °C и 28,4 °C соответственно). У магния (Mg), имеющего два валентных электрона, температура плавления уже заметно выше (650 °C). А у переходных металлов, таких как вольфрам (W), которые могут предоставлять до шести электронов для образования связи, температура плавления достигает рекордных значений.

2. Размер атома (ионный радиус). Сила притяжения между положительными ионами и "электронным газом" обратно пропорциональна расстоянию между ними. Чем меньше радиус атома, тем плотнее "упакованы" ионы в решетке и тем сильнее они притягиваются к общему электронному облаку. Поэтому металлы с меньшими атомными радиусами, как правило, имеют более высокие температуры плавления. Например, в группе щелочных металлов температура плавления уменьшается сверху вниз по мере увеличения атомного радиуса: от лития (180,5 °C) до цезия (28,4 °C).

3. Тип кристаллической решетки. Атомы в металлах могут упаковываться по-разному, образуя различные кристаллические структуры (например, объемно-центрированную кубическую, гранецентрированную кубическую, гексагональную плотноупакованную). Плотность упаковки атомов и координационное число (количество ближайших соседей у каждого атома) влияют на общую энергию связи в кристалле. Более плотные упаковки обычно соответствуют более прочным связям и, как следствие, более высоким температурам плавления.

Таким образом, уникальное сочетание этих факторов — числа валентных электронов, размера атома и типа кристаллической структуры — для каждого конкретного металла и определяет прочность его металлической связи. Поскольку эти характеристики у разных металлов варьируются в очень широких пределах, то и энергия, необходимая для разрушения их кристаллических решеток, а значит и температура плавления, также изменяется в столь большом диапазоне.

Ответ: Температура плавления металлов изменяется в очень широких пределах, потому что она напрямую зависит от прочности металлической связи в их кристаллической решетке. Эта прочность определяется совокупностью факторов, которые сильно различаются от одного металла к другому: количеством валентных электронов, участвующих в связи, размером атомов (ионных радиусов) и типом кристаллической структуры (плотностью упаковки атомов).