Металлическая связь Свойства металлов

Медь, серебро и золото несколько выпадают из общей для переходных металлов закономерности по своему электронному строению с валентной конфигурацией Они характеризуются более низкими температурами плавления и кипения, чем предшествующие им переходные элементы, и являются довольно мягкими металлами. Проявление таких свойств соответствует закономерной тенденции к ослаблению металлических связей, обнаруживаемой начиная с группы У1Б(Сг-Мо- У). Эта тенденция объясняется постепенным уменьшением числа неспаренных -электронов у атомов металлов второй половины переходных рядов. Медь, серебро и золото обладают очень большой электро- и теплопроводностью, поскольку их электронное строение обусловливает высокую подвижность 5-электронов. Эти металлы ковки, пластичны и инертны и могут находиться в природе в металлическом состоянии. Они встречаются довольно редко и поэтому имеют высокую стоимость, но все же распространены значительно больше, чем платиновые металлы. Относительно большая распространенность и возможность существования этих металлов в природе в несвязанном виде послужили причиной того, что они явились первыми металлами, с которыми познакомился чёловск и кошрые иН научился обрабатывать. По-видимому, первым металлом, который стали восстанавливать из его руды, была медь. Металлургия началась с открытия того, что сплав меди с оловом (естественно встречающаяся примесь) дает намного более твердый материал - бронзу. Медные предметы были найдены [c.446]

МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ — один из видов химической связи — связь ионов металла со свободными обобществленными внешними электронами. М. с. обусловливает характерные свойства металлов блеск, пластичность, высокие электро- и теплопроводность, положительный температурный коэффициент электросопротивления, термоэлектронную эмиссию и др. [c.159]

Для твердых тел чаще более характерны смешанные виды связи. Известно, что ионная и ковалентная связи, а также ковалентная и металлическая не имеют резкого разграничения и может наблюдаться переход от одного вида связи к другому. Так, упрочнение металла в результате пластической деформации и легирования объясняется превращением металлической связи в ковалентную. При деформации в металлах появляются области высокой прочности и малой пластичности, приближающиеся по своим свойствам к типичным веществам, обладающим ковалентной связью (алмазу). [c.10]

Металлическая связь. Большинство металлов обладает рядом свойств, имеющих общий характер и отличающихся от свойств других простых или сложных веществ. Такими свойствами являются сравнительно высокие температуры плавления, способность к отражению света, высокая тепло- и электропроводность. Эти особенности обязаны существованию в металлах особого вида связи — металлической связи. [c.65]

На симметрию кристаллической решетки -элементов их (п - 1) -электроны практически не влияют. Но если атом металла содержит неспаренные -электроны, то эти электроны могут взаимодействовать с -электронами соседних атомов металла и образовывать дополнительные ковалентные связи. Аналогичное взаимодействие возможно и для р-элементов. В этих металлах существуют металлическая и ковалентная связи одновременно. Ковалентная локализованная связь обладает свойством направленности, а металлическая — ненаправленная связь. Поэтому первый вид связи обуславливает более упорядоченное состояние, а второй — менее упорядоченное, т. е. с большей энтропией. При более высоких температурах на структуре кристаллической решетки и свойствах простого вещества сказывается, в основном, наличие металлической связи. Понижение температуры приводит к уменьшению отрицательного энтропийного (—Т Д5) вклада в изменение энергии Гиббса и начинает преобладать более упорядоченная локализованная ковалентная связь. Типичным примером является олово. Так, стабильной модификацией олова при i > 13,2 °С является мягкий металл ( белое олово), в то время как при более низких температурах устойчивее серое олово, представляющее собой твердый и хрупкий порошок с кристаллической решеткой типа алмаза — кристалла, с ковалентной связью [c.321]

В твердом состоянии металлы образуют особый тип связи - металлическую связь. Строение металлов обуславливает их особые физические свойства. Подробно о строении и физических свойсгвах металлов было рассказано в разделе 4 главы 2. [c.147]

По строению электронной оболочки атомов к металлам относят все s-элементы, кроме водорода и гелия, все d- и f-элементы и ряд р-элементов — алюминий, олово, свинец и др. Металлы в конденсированном (жидком или твердом) состоянии обладают способностью к отражению света, высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью и текучестью. Они имеют сравнительно высокие температуры плавления и кипения. Эти специфические свойства металлов объясняются наличием у них особого типа химической связи, получившей название металлической связи. Атомы металлов содержат на внешнем энергетическом уровне небольшое количество электронов, которые достаточно слабо связаны со своим ядром, В то же время атомы металлов имеют много свободных валентных орбиталей. Эти орбитали отдельных атомов перекрываются друг с другом, обеспечивая электронам способность свободно перемещаться между ядрами во всем объеме металла. Следовательно, в кристаллической решетке металлов электроны обобществлены. Они непрерывно перемещаются между положительно заряженными ионами, которые расположены в узлах кристаллической решетки. При этом сравнительно небольшое число обобществленных электронов ( электронного газа ) связывает большое число ионов, [c.116]

Межкристаллитная коррозия характеризуется развитием коррозионного разрушения по границам зерен и ее дальнейшим быстрым проникновением в глубь металла. Коррозия, развиваясь по границам зерен металла и постепенно разобщая существующую между ними внутреннюю металлическую связь, ослабляет металл и понижает его механические свойства. [c.69]

Простая модель металлической связи, основанная на представлении об электронном газе , согласуется также с двумя другими характерными свойствами металлов их ковкостью и пластичностью. Ковкое вещество легко поддается расплющиванию молотом в тонкие листы пластичное вещество можно вытягивать в тонкую проволоку. Для того чтобы такая обработка металлов с изменением формы происходила без разрущения, атомные плоскости кристалла должны легко скользить одна по другой. Такое смещение атомов не вызывает появления больших сил отталкивания в металлах, потому что подвижный электронный газ постоянно смягчает перемещение положительных ионов, экранируя их друг от друга. Совсем [c.624]

Коррозия начинается с поверхности металла и при дальнейшем развитии этого процесса распространяется вглубь. Металл при этом может частично пли полностью растворяться (например, цинк в соляной кислоте) или же могут образоваться продукты коррозии в виде осадка на металле (например, ржавчина при коррозии железа во влажной атмосфере, гидрат окисла при коррозии цинка в воде). Иногда коррозионные процессы протекают с изменением физико-мехаиических свойств металлов и сплавов (потерей металлического звука, резким снижением механической прочности вследствие нарушения связи по границам кристаллитов). [c.5]

Таким образом, общие свойства металлов связаны с наличием у них свободных электронов. Чем значительнее концентрация последних, тем отчетливее выражены особенности металлического состояния. [c.10]

Вольфрам является самым тугоплавким из металлов. В ряду Сг—Мо—W наблюдается повышение температуры плавления и теплоты атомизации (возгонки), что объясняют усилением в металлическом кристалле ковалентной связи, возникающей за счет (-электронов. На свойства металлов в большой степени влияют примеси. Так, технический хром—один из самых твердых металлов, в то время как чистый хром пластичен. [c.549]

Все металлы представляют собой кристаллические тела, которым присущи особые металлические свойства электропроводность, теплопроводность и ковкость (пластичность). Эти свойства металлов обусловлены особенностями металлической связи. [c.100]

Порошкообразные V, Nb и Та адсорбируют значительные количества водорода, кислорода и азота, образуя твердые растворы внедрения. Неметаллы при этом переходят в атомарное состояние, и их электроны участвуют в образовании металлических связей в кристаллической решетке. При нагревании растворимость неметаллов возрастает, а характер связей между атомами металл — неметалл меняется. Изменяются и свойства соединений. Так, постепенное накопление кислорода в ниобии приводит к образованию нижеследующего ряда соединений [c.287]

До сих пор остается недостаточно ясным, почему существует такое большое различие в величине и природе металлического перенапряжения для нормальных и инертных металлов и с какими свойствами металлов (или растворов) оно связано. Была сделана попытка объяснить эти явления различным соотношением между прочностью связи ионов в растворе и в кристаллической решетке нормальных и инертных металлов. Подобное предположение эквивалентно допущению, что в разряде участвуют ионы в той форме, в какой они присутствуют в растворе, и что разряд переводит ион непосредственно в его конечное положение в решетке металла. [c.465]

Металлы отличаются от других твердых тел некоторыми особыми свойствами — высокой электрической проводимостью и теплопроводностью. Изучая эти свойства, а также зависимость от температуры, можно сделать ряд важных выводов о природе металлической связи. [c.138]

Однако применение законов кинетической теории газа к электронному газу приводит к значению а, отличающемуся от эксперимента. Делокализация валентных электронов-в кристаллической решетке металла, а следовательно, отсутствие в ней направленных валентных связей объясняет тот факт, что металлы имеют большое координационное число К, плотнейшую сферическую упаковку, а также чаще всего кубическую объемно-центрированную элементарную ячейку решетки. Некоторые металлы могут кристаллизоваться в различных типах решеток например, при температуре <768 °С магнитное -железо имеет /( = 8, а при температуре >906 °С устойчивым является немагнитное у-железо с /С=12. Впрочем, для некоторых тяжелых металлов наряду с металлической связью, образованной З -электронами, реализуются слабые ковалентные связи между атомами, в то время как 45-электроны образуют электронный газ. Для такой смешанной металлической и межатомной связи характерно образование пар электронов как с параллельными, так и с антипараллельными спинами (для марганца— антипараллельные, для железа — параллельные). Этим объясняется различие в магнитных свойствах металлов параллельные спины обусловливают ферромагнетизм, т. е. положительная магнитная восприимчивость на два или три порядка [c.138]

Для лучшего понимания свойств металлических сплавов и соединений с металлической связью напомним некоторые определения химии и физики металлов. Образование смешанных кристаллов происходит в том случае, если размеры атомов различных металлов близки между собой. При этом различают смешанные кристаллы замещения и внедрения. [c.143]

В табл. 21.1 перечислены некоторые отличительные свойства металлов и неметаллов. Металлы в конденсированном состоянии обладают характерным металлическим блеском. Ярко выраженные металлические элементы обладают хорошей электро- и теплопроводностью, а также ковкостью и пластичностью. В отличие от металлов неметаллические элементы не имеют блестящей поверхности и, как правило, являются плохими проводниками тепла и электричества. Семь неметаллических элементов существуют в виде двухатомных молекул. В это число входят пять газов (водород, азот, кислород, фтор и хлор), одна жидкость (бром) и одно летучее твердое вещество (иод). Остальные неметаллы при нормальных условиях существуют в кристаллической форме и могут быть твердыми, как, например, алмаз, или мягкими, как сера. Такое разнообразие свойств объясняется характером химической связи, присущим каждому элементу, как это изложено в разд. 8.7, ч. 1. [c.282]

Пластичность металлов также объясняется специфическими свойствами металлической связи. При механическом воздействии на твердое тело отдельные слои его кристаллической решетки смещаются относительно друг друга. В силу высшей степени делокализации электронов при смещении отдельных слоев кристаллической решетки происходит лишь некоторое перераспределение электронной плотности, связывающей друг с другом атомы металла, но разрыва химических связей не происходит — металл деформируется, не разрушаясь. [c.151]

Металлические решетки образуют простые вещества большинства элементов периодической системы — металлы. По прочности. металлические решетки находятся между атомными и молекулярными кристаллическими решетками. Это связано с тем, что металлической связи присущи и характерные черты ковалентной связи, и отдельные черты дальнодействующей связи. Металлические решетки бывают и малопрочные, например, ртуть — жидкая. Металлам свойственны непрозрачность, характерный металлический блеск, хорошая тепло- и электропроводность и другие характерные свойства. Упрощенно металлическая решетка представляется в виде положительно заряженных ионов, располагающихся в узлах ее, и электронов, двигающихся между ними. Атомы металлов, с характерным для них дефицитом валентных электронов, должны иметь как можно больше соседних атомов, чтобы этот дефицит компенсировать за счет электронов соседей. Поэтому координационное число здесь достигает больших значений (8—12). [c.161]

Пластичность металла определяется способностью металла не разрушаясь деформироваться так, что деформации остаются и после окончания действия нагрузки. Пластичность металлов имеет очень большое практическое значение. Благодаря этому свойству металлы поддаются ковке, прокатке, вытягиванию в проволоку (волочению), штамповке. Смещение заполненных атомами металла плоскостей в кристалле в определенных пределах не приводит к разрушению металлической связи. Механизм образования смещений связан с появлением и движением дислокаций. Хрупкими определенное время считались титан, вольфрам, хром, молибден, тантал, висмут, цирконий. Очищенные от примесей эти металлы — высокопластичные материалы, которые можно ковать, прессовать, прокатывать. В табл. 11.3 приведены значения относительного удлинения некоторых металлов, характеризующего их пластичность. [c.324]

Для металлов характерно образование сплавов (см. 1.7, 5.6), специфика которых обусловлена местом элементов в периодической системе. Для атомов.и /-элементов следует учитывать комплекс их особых свойств (см. 3.10, 4.3—4.5). При образовании сплавов металлов проявляется металлическая связь и происходит кристаллизация вещества. Фазы, из которых состоят сплавы, могут быть твердыми растворами, химическими соединениями и системами с образованием эвтектики (см. 1.7). [c.134]

Пластичность металлов также объясняется специфическими свойствами металлической связи. При мехаиическом воздействии на твердое тело отдельные слои его кристаллической решетки смещаются отиосительнс друг друга. В кристаллах с атомной структурой это приводит к разрыву ковалентных связей между атомами, принадлежащими различным слоям, и кристалл разрущается. В кристаллах с ионной структурой при взаимном смещении слоев неизбежно создается такое положение, при котором рядом оказы-вйются одноименно заряженные ионы при этом возникают силы Е ле.- лростатнческого отталкивания и кристалл также разрушается. В случае же металла при смещении отдельных с. юев его кристаллической решетки происходит лишь некоторое перераспределение электронного газа, связывающего друг с другом атомы металла, но разрыва химических сг,язей не происходит—металл деформируется, пе разрушаясь. [c.534]

Электрофизические свойства металлов в свою очередь неразрьшно связаны с их строением. Все металлы и металлические сплавы - тела кристаллические, расположение атомов в которых имеет определенную закономерность. Реальные металлы представляют собой поликристаллические тела, состоящие из большого числа мелких (10" - 10" см) различно ориентированных по отношению друг к другу кристаллов. В процессе кристаллизации они приобретают неправильщто форму и называются зернами. [c.17]

Перспективы применения различных металлических материалов в современной технике оказались весьма заманчивыми, что и поставило перед химией задачу т.щательпого изучения свойств металлов и их сплавов, а также разработки экономичных методов их получе[(ия и рационального использоваиня. Современная химия металлов оказалась одной из самых разработанных областей науки и стала источником открытий и обобщений, способствующих иауч 10-техническому прогрессу. В связи с этим изучение химии конструкционных металлов в данном курсе начинается с рассмотрения физических и химических свойств металлов и их сплавов. [c.214]

Характерным механическим свойством металлов является их плис 1 ичлость (см. Г.1. VII, 3). Снособность металлов к пластической деформации обусловлена особенностью их кристаллической структуры, связанной с Ещлнчием свободно перемещающихся между узлами решетки электронов. Сментение заполненных ионами плоскостей в металлическом кристалле не приводит к его разрушению, если только расстояния между плоскостями изменяются в пределах, допускающих осуществление металлической связи. [c.217]

Металлические твердые растворы. Металлы характеризуются повышенной склонностью растворять металлы и в мень[пей степени неметаллы. Эта способность следствие предельной нелокализованности металлической связи. Вследствие дефицита электронов (см, рис, 64) валентная зона металлическ010 кристалла может принимать некоторое число добавочных электронов, не вызывая изменений структуры и металлических признаков кристалла. Образованию твердых растворов благоприятствует близость химических свойств, атомных радиусов и типов кристаллической структуры исходных вешеств (см. с. III). Несоблюдение одного из этих [c.205]

Структура и физические свойства жидкости зависят от химической индивидуальности образующих ее частиц, а также от характера и интенсивности сил, действующих между ними. Для воды, как мы видели, большую роль в ассоциации молекул в комплексы играют водородные связи. У неполярных молекул взаимодействие и взаимное расположение обусловливаются дисперсионными силами. Поскольку эти силы ненасыщаемы и ненаправлены, то и жидкости с неполярными молекулами характеризуются высокими координационными числами в комплексах. Высокие координационные числа достигаются и в жидких металлах, ибо металлическая связь тоже ненасыщаема и нена правлена. Иначе говоря, общие закономерности образования комплексов для жидких тел такие же, как и для твердых тел. Отличие заключается в отсутствии жесткости в структуре и дальнего порядка в расположении частиц. [c.152]

Сплавы представляют собой растворы, которые по своим свойствам очень близки к химическим соединениям. В некоторых сплавах при постепенном изменении состава иногда можно обнаружить несколько соединений одних и тех же металлов N34811, NaSп, N3803 и пр. Состав этих соединений не совпадает с обычными представлениями о валентности. В этих соединениях существенную роль играет металлическая связь, осуществляемая с помощью электронного 1 аза . В других случаях состав жидких и твердых сплавов может меняться непрерывно (например, А — Аи). При охлаждении сплавов образуются твердые растворы, которые совершенно однород- [c.30]

Общность ряда существенных физических свойств металлов, их резкое отличие от свойств типичных неметаллов в значительной мере обусловлены своеобразием внутреннего строения образуемых металлами кристаллических структур. В свою очередь поскольку силы, связывающие атомы металлов в кристаллическую решетку, определяются состоянием валентьых электронов свободных атомов, причины своеобразия физических свойств металлов следует искать в особенностях строения электронных оболочек и в природе металлической связи. Так как химические свойства свободных металлов и их соединений неразрывно связаны с физическими свойствами и также определяются строением электронных оболочек атомов и кристаллической структурой их соединений, следует кратко остановиться на этих важнейших характеристиках, определяющих совокупность физико-химических свойств металлов. [c.107]

Металлическая связь объясняет многие физические свойства металлов. Электроны, образующие металлическую связь, свободно перемещаются по кристаллу. Именно поэтому кристаллы с металлической связью пластичны, т. е. они изменяют форму при ударе, прокатываются в тонкие листы и вытягиваются в проволоку. Именно ггоэтому быстро выравнивается температура в пределах всего кристалла, что обуславливает хорошую теплопроводность. При приложении даже небольшой разности потенциалов электроны приобретают направленное движение от отрицательного полюса [c.55]

Металлическая связь ярко проявляется в щелочных и щелочноземельных металлах. В металлах переходных элементов образование энергетических зон и наличие металлической связи определяется перекрыванием 5-, и р-орбиталей. Но химическая связь в металлах й- и /-элементов не является только металлической связью их специфические свойства (высокие энергии связи атомов и энергии атомизации, высокие температуры плавления и кипения) не исключают возможного возникновения направленной связиспере-крьшанием -орбиталей. [c.123]

Из тех данных, с которыми мы познакомились при характеристике типов связи, следует, что специфика химической связи является важнейшим фактором, определяющим физико-химические свойства веществ (см. 5.10). Так, комплекс свойств металлических тел глубоко взаимосвязан с металлической связью. Многие свойства сплавов и соединений металлов d- и /-элементов (гидридов, бори-дов, карбидов, нитридов, оксидов и др.) не могут рассматриваться без учета возможной у них доли металлической связи. Сравнительно легко отличить свойства соединений с преобладанием ковалентной или ионной связи. К соединениям ковалентного типа относятся углеводороды, разнообразные другие органические вещества, СиО,, P I3, P I5 и т. п. Значительная доля ковалентной связи содержится в молекулах галогенидов, оксидах и сульфидах переходных металлов. [c.124]

Несмотря на явную сомнительность пренебрежения электронноионным взаимодействием, теория свободного электрона в состоянии объяснить многие свойства металлов. Так, ненаправленный характер связей ионов с электронным газом в металлических кристаллах объясняет их высокую ковкость и тягучесть. По этой же причине чистые металлы должны кристаллизоваться преимущественно в структурах плотнейших упаковок. И действительно, большая часть металлов имеет или гексагональную, или гранецентрированную кубическую плотнейшую упаковку, аналогичную приведенным на рис. 32. [c.80]

Сульфиды -металлов, лантаноидов и актиноидов имеют преимущественно переменный состав. Для них характерно наличие смешанных ионно-ковалентных или ковалентно-металлических связей. По мере усложнения состава возрастает доля ковалентной связи и появляются полупроводниковые свойства. У многих сульфидов лантаноидов и актиноидов обнаружены люминесцентные свойства. Сульфид церия Се28з исключительно стоек к действию расплавленных металлов в неокислительных средах и в вакууме, что позволяет использовать его для изготовления огнеупорных изделий. [c.241]

С особенностями металлической связи связаны такие свойства металлов, как хорошая электрическая проводимость, теплопр овод-ность, пластичность, ковкость и др. [c.147]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология