Свойства металлов

Металлами являются 88 из 110 известных химических элементов. Свойства металлов обусловлены металлическим типом связи: положительно заряженные ионы расположены упорядоченно, валентные электроны принадлежат всем ионам в металлическом кристалле и могут свободно перемещаться, образуя электронный газ. Между положительно заряженными ионами и электронами действуют электростатические силы притяжения.

Металлы проявляют следующие характерные свойства:

1) Высокую теплопроводность и электропроводимость.

2) Положительный температурный коэффициент электросопротив-ления (с повышением температуры электросопротивление растет).

3) Способность к термоэлектронной эмиссии (при нагреве поверхность металла испускает электроны).

4) Непрозрачность, металлический блеск.

5) Высокую пластичность, т. е. способность деформироваться без разрушения.

Почему металлы проявляют такие свойства?

Валентные энергетические зоны атомов в металле перекрываются, образуя общую зону со свободными подуровнями. В пределах этой зоны свободные электроны могут перемещаться, обеспечивая прохождение тока и тепла. Именно свободные электроны являются носителями электрического заряда и тепловых колебаний.

С повышением температуры увеличивается амплитуда тепловых колебаний ионов вокруг равновесных положений, свободное перемещение электронов затрудняется, и электросопротивление растет.

Слабая связь валентных электронов в металле с ядром позволяет им легко отрываться при получении дополнительной энергии (при нагреве, например) и улетать с поверхности металла в окружающее пространство. Так возникает термоэлектронная эмиссия. Этот эффект используется, в частности, в кинескопах телевизоров.

Закономерно расположенные слои атомов (ионов) обладают высокой отражательной способностью, в том числе по отношению к видимой части спектра. Отсюда блеск поверхности металлов, их непрозрачность даже в самых тонких фольгах.

Металлическая связь ненаправленная: каждый атом стремится притянуть к себе как можно больше других, поэтому металлы образуют компактные, плотно упакованные кристаллические структуры. Это позволяет легко смещать одни слои атомов относительно других, вместо нарушенных межатомных связей тут же образуются новые. Металл деформируется, но не разрушается, т. е. проявляет пластичность. Именно это уникальное свойство позволило металлам стать важнейшим конструкционным материалом, обеспечивая одновременно надежность в работе и технологичность при изготовлении.

Дата добавления: 2014-01-11