Почему металлическая связь проводит ток
Двигай ползунок: подвижные электроны смещаются относительно атомных остовов и переносят заряд.
Условное смещение электронов, не траектории отдельных частиц.
Учебная схема: размеры, цвета и расстояния условны. Переключатели показывают объяснённые примеры, оценка здесь не выставляется.
Металлические и неметаллические свойства
Металлические свойства связывают со способностью отдавать внешние электроны. В периоде они в целом ослабевают слева направо, а неметаллические усиливаются. В главной группе металлические свойства обычно усиливаются сверху вниз.
Это общие направления, позволяющие сравнить близкие элементы. Реальные свойства вещества зависят также от строения и условий. Нельзя свести все реакции к одному числу радиуса или объявить тенденцию без исключений.
| Сравнение | Общее изменение |
|---|---|
| Слева направо в периоде | Металлические свойства обычно ослабевают |
| Сверху вниз в главной группе | Отдача внешних электронов обычно облегчается |
| Роль в реакции | Металл окисляется и выступает восстановителем |
Изменение электронного строения связано с изменением химических свойств. Периодические тенденции используют как обоснованный ориентир.
Металл: общие подвижные электроны
В металлической структуре положительные атомные остовы связаны общими делокализованными электронами. Электроны не принадлежат одной фиксированной паре соседей и могут перемещаться по кристаллу. Это модель металлической связи.
Изображение «электронного газа» условно: внутри металла не находится обычный газ из молекул. Модель подчёркивает коллективное движение электронов и их роль в удержании структуры.
Атомные остовы
Образуют упорядоченную структуру.
Общие электроны
Распределены по всему металлу.
Связь
Электростатическое взаимодействие удерживает структуру.
Металлическая связь включает делокализованные электроны. Они принадлежат всей структуре, а не одной выбранной паре атомов.
Образец алюминия
Оксидная плёнка на поверхности затрудняет дальнейшее взаимодействие активного металла со средой.
Автор не указан; Chemical Elements — A Virtual Museum / Jumk.de Webprojects · Wikimedia Commons · CC BY 3.0. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Электронные уровни натрия
Натрий: распределение электронов 2, 8, 1. Круги условно обозначают уровни и не являются траекториями электронов.
Pumbaa; исходная работа Greg Robson · Wikimedia Commons · CC BY-SA 2.0 UK. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Как образуются ионы
Атом Na с оболочкой 2, 8, 1 может отдать один электрон и стать Na⁺ с оболочкой 2, 8. Атом Cl с оболочкой 2, 8, 7 принимает электрон и становится Cl⁻ с оболочкой 2, 8, 8. Ядра при этом не меняются.
Положительный заряд возникает из-за недостатка электронов относительно протонов, отрицательный — из-за избытка. Потеря электрона не означает потерю протона. Поэтому оба иона сохраняют принадлежность своим элементам.
Na → Na⁺ + e⁻
Один электрон отдан
Cl + e⁻ → Cl⁻
Один электрон принят
Ядра
Z сохраняется у обоих элементов
Ионы образуются при изменении числа электронов. Положительный ион теряет электроны, отрицательный присоединяет их.
Природная форма зависит от активности
Активные металлы обычно встречаются в соединениях: оксидах, солях и других минералах. Некоторые малоактивные металлы могут сохраняться в самородном состоянии. Однако реальная распространённость зависит и от геологических процессов.
Для получения металла из соединения его катионы нужно восстановить, то есть вернуть электроны. Способ зависит от устойчивости соединения и активности металла. Для очень активных металлов применяют электролиз подходящих расплавов, для других возможны химические восстановители.
Минерал
Металл в положительной степени окисления
Выбор способа
Учитываем активность и состав
Восстановление
Катион принимает электроны
Простой металл
Степень окисления 0
Активные металлы обычно встречаются в соединениях: оксидах, солях и других минералах. Некоторые малоактивные металлы могут сохраняться в самородном состоянии.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 9 класс», § 40. Материал переработан для объяснения; источник: 9 класс. Химия — § 40. Металлы. Общая характеристика элементов.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах