Номер 4, страница 149 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

4. Как устроена кристаллическая решётка металлов?

Как устроена кристаллическая решётка металлов?

Кристаллическая решётка металлов представляет собой упорядоченную пространственную структуру, характерную для металлов в твёрдом агрегатном состоянии. Её строение определяет ключевые физические и химические свойства металлов.

В узлах этой решётки находятся положительно заряженные ионы (катионы) и нейтральные атомы металла. Атомы металлов имеют на внешнем энергетическом уровне небольшое количество валентных электронов, которые они относительно легко отдают. Эти электроны не привязаны к конкретным атомам, а становятся общими для всего кристалла. Они свободно и хаотично перемещаются в пространстве между ионами, образуя так называемый «электронный газ» или «море электронов». Эти электроны называются делокализованными.

Структура решётки удерживается вместе благодаря металлической связи. Это тип химической связи, основанный на электростатическом притяжении между положительно заряженными ионами ($Me^{n+}$) в узлах решётки и отрицательно заряженным «электронным газом» ($e^-$), который их окружает. Металлическая связь является ненаправленной (действует во все стороны) и ненасыщаемой (каждый ион взаимодействует со множеством электронов, и наоборот), что обеспечивает высокую стабильность всей структуры.

Именно такое строение обуславливает характерные свойства металлов:

• Электропроводность и теплопроводность: Наличие свободных, подвижных электронов позволяет металлам хорошо проводить электрический ток (упорядоченное движение электронов под действием электрического поля) и тепло (перенос энергии при столкновениях электронов).
• Пластичность (ковкость и тягучесть): При механическом воздействии слои ионов в решётке могут смещаться друг относительно друга без разрыва связей, так как «электронный газ» действует как смазка, продолжая скреплять их в новом положении.
• Металлический блеск: Поверхность металла отражает световые волны благодаря взаимодействию света со свободными электронами, что и придаёт ей характерный блеск.

Наиболее распространёнными типами кристаллических решёток у металлов являются плотноупакованные структуры:

• Гранецентрированная кубическая (ГЦК), например, у меди (Cu), алюминия (Al), золота (Au).
• Гексагональная плотноупакованная (ГПУ), например, у магния (Mg), цинка (Zn), титана (Ti).
• Объёмно-центрированная кубическая (ОЦК), которая менее плотная, например, у железа (Fe при низких температурах), натрия (Na), вольфрама (W).

Ответ: Кристаллическая решётка металлов состоит из положительно заряженных ионов и атомов, расположенных в её узлах, которые связаны между собой за счёт электростатического притяжения к общему «электронному газу», образованному делокализованными валентными электронами.