Номер 3, страница 141 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 7. Металлы. Параграф 39. Характеристика металлов. Подумай, ответь, выполни... - номер 3, страница 141.

Условие.

3. Каковы общие физические свойства металлов? Объясните эти свойства, основываясь на представлениях о металлической связи.

Решение.

Решение 2.

Общие физические свойства металлов обусловлены особенностями их строения, а именно наличием металлической кристаллической решетки и металлической связи. Металлическая связь возникает между положительно заряженными ионами металлов и обобществленными (свободными) валентными электронами, которые перемещаются по всему объему кристалла, образуя так называемый "электронный газ". Эта уникальная структура определяет следующие характерные свойства.

Металлический блеск

Поверхность металлов обладает способностью хорошо отражать световые лучи. Это связано с тем, что свободные электроны в поверхностном слое металла взаимодействуют с падающим светом. Они легко поглощают фотоны света любой частоты, переходя в возбужденное состояние, и тут же излучают их, возвращаясь обратно. Поскольку почти весь падающий свет отражается, а не проходит сквозь металл или поглощается им, металлы имеют характерный блеск и непрозрачны (за исключением очень тонких пленок).

Высокая электропроводность

Высокая электропроводность металлов объясняется наличием подвижных свободных электронов. При приложении разности потенциалов (электрического поля) к концам металлического проводника, хаотическое движение электронов становится упорядоченным. Электроны начинают двигаться в направлении положительного полюса, создавая электрический ток. С повышением температуры электропроводность металлов уменьшается, так как усиливаются колебания ионов в узлах кристаллической решетки, что создает больше препятствий для направленного движения электронов.

Высокая теплопроводность

Высокая теплопроводность также обусловлена наличием "электронного газа". Свободные электроны, обладая высокой подвижностью и кинетической энергией, быстро передают тепло от более нагретых участков металла к менее нагретым. При нагревании части металла электроны в этой области получают дополнительную энергию, их скорость возрастает. Сталкиваясь с другими электронами и ионами решетки в более холодных частях, они передают им эту энергию, что приводит к быстрому выравниванию температуры по всему объему. Механизм теплопроводности у металлов схож с механизмом электропроводности.

Пластичность (ковкость и тягучесть)

Пластичность – это способность металла изменять свою форму под действием механической нагрузки без разрушения. Это свойство объясняется тем, что металлическая связь не является направленной и жестко локализованной. При механическом воздействии (например, ударе) слои ионов в кристаллической решетке могут смещаться друг относительно друга. При этом связь между ними не разрывается, так как "электронный газ" продолжает связывать сместившиеся слои ионов, действуя как "смазка". Это отличает металлы от ионных кристаллов, которые при сдвиге слоев разрушаются из-за отталкивания одноименно заряженных ионов.

Твердость и высокие температуры плавления

Большинство металлов (за исключением щелочных металлов, ртути, галлия) являются твердыми веществами при комнатной температуре и имеют высокие температуры плавления. Это связано с силой металлической связи. Чтобы расплавить металл, необходимо затратить значительную энергию на преодоление сил электростатического притяжения между положительными ионами и отрицательно заряженным "электронным газом", чтобы разрушить упорядоченную структуру кристаллической решетки. Чем прочнее эта связь (что зависит от заряда иона и его радиуса), тем выше твердость и температура плавления металла.

Ответ:

Общие физические свойства металлов — металлический блеск, высокая электро- и теплопроводность, пластичность, твердость — объясняются наличием в их кристаллических решетках металлической связи. Эта связь образуется за счет электростатического притяжения между положительно заряженными ионами металлов, расположенными в узлах решетки, и обобществленными валентными электронами ("электронным газом"), свободно перемещающимися по всему объему кристалла. Свободные электроны обусловливают блеск (отражая свет), электропроводность (перемещаясь упорядоченно в электрическом поле) и теплопроводность (перенося энергию). Отсутствие жесткой направленности связи позволяет слоям ионов смещаться друг относительно друга без разрыва, что обеспечивает пластичность. Сильное притяжение между ионами и "электронным газом" определяет высокую прочность и температуры плавления большинства металлов.