ГДЗ по Химии 8 Класс Параграф 37 Вопрос 8 Габриелян, Остроумов — Подробные Ответы

Как строение металлов связано с их физическими свойствами? Назовите области применения металлов, в которых используют их физические свойства.

Атомы металлов имеют сравнительно большие радиусы и содержат на внешних электронных оболочках от одного до трёх электронов. Именно поэтому эти электроны легко покидают атомы, что приводит к образованию металлической связи, которая является наиболее характерной для простых веществ металлов. Освободившиеся электроны формируют так называемый «электронный газ», равномерно распределённый между рядами катионов и нейтральных атомов. Этот электронный газ удерживает узлы металлической кристаллической решётки, обеспечивая её прочность, а также такие свойства, как электропроводность, теплопроводность, металлический блеск, пластичность и ковкость.

Благодаря трёхмерной структуре металлической решётки и надёжному взаимодействию между катионами и нейтральными атомами через электронный газ, металлы обладают твёрдостью (за исключением ртути), высокой прочностью и значительными температурами плавления.

Таким образом, металлы представляют собой твёрдые (кроме ртути), плотные, блестящие вещества, обладающие высокой ковкостью, теплопроводностью и электропроводностью.

Эти уникальные свойства металлов определяют их широкое применение: они используются для изготовления проводников (из-за высокой электропроводности), нагревательных элементов (благодаря теплопроводности), ювелирных изделий (за счёт металлического блеска), а также инструментов, оружия и строительных конструкций (ввиду их твёрдости и прочности).

Связь строения металлов с их физическими свойствами

Металлы обладают уникальными физическими свойствами, которые напрямую связаны с их внутренним строением. Вот как это работает:

1. Металлическая связь и электронный газ:

— В металлах атомы располагаются в виде кристаллической решётки. Их внешние электроны, которые слабо удерживаются ядрами из-за больших атомных радиусов, легко покидают атомы. Эти электроны становятся делокализованными, образуя «электронный газ», который свободно перемещается между положительно заряженными ионами (катионами) металлов.

— Именно этот «электронный газ» обеспечивает связь между катионами в решётке, удерживая её прочную структуру.

2. Электропроводность и теплопроводность:

— Свободные электроны могут легко перемещаться по всему объёму металла, что позволяет металлам проводить электрический ток.

— Эти же электроны переносят тепловую энергию, что объясняет высокую теплопроводность металлов.

3. Ковкость и пластичность:

— Металлическая кристаллическая решётка обладает высокой прочностью, но при этом она пластична благодаря подвижности слоёв атомов. При приложении силы слои атомов могут смещаться относительно друг друга, не разрушая металлической связи, что делает металл ковким и пластичным.

4. Металлический блеск:

— Делокализованные электроны взаимодействуют с падающим светом, отражая его. Это явление объясняет характерный металлический блеск.

5. Твёрдость и прочность:

— Катионы металлов в кристаллической решётке связаны прочным взаимодействием с электронным газом, что делает металлы твёрдыми и прочными. Исключение составляет ртуть, которая при комнатной температуре находится в жидком состоянии из-за слабых межатомных взаимодействий.

Применение металлов на основе их свойств

Свойства металлов определяют их использование в различных областях:

1. Электропроводность:

— Металлы, такие как медь и алюминий, используются для изготовления электрических проводов и кабелей благодаря их способности эффективно проводить электрический ток.

2. Теплопроводность:

— Металлы применяются в нагревательных элементах, радиаторах отопления и теплообменниках из-за их способности быстро передавать тепло (например, медь и алюминий).

3. Металлический блеск:

— Золото, серебро и платина широко применяются в ювелирной промышленности благодаря их красивому блеску и устойчивости к коррозии.

4. Ковкость и пластичность:

— Металлы, такие как золото, алюминий и медь, используются для создания тонких листов (фольги), проводов и других изделий, благодаря их способности поддаваться обработке без разрушения структуры.

5. Твёрдость и прочность:

— Металлы, такие как сталь (сплав железа), титан и хром, применяются в строительстве, производстве инструментов, оружия, машин и конструкций благодаря их высокой прочности и устойчивости к механическим повреждениям.

Таким образом, строение металлической решётки и свойства электронного газа определяют уникальные физические характеристики металлов, которые делают их незаменимыми в самых разных сферах человеческой деятельности.