Физические свойства металлов

 Физические свойства металлов, а именно: пластичность, электро- и теплопроводность, плотность, температура плавления, металлический блеск - обусловлены их внутренней структурой, наличием металлической связи. Пластичность - это способность изменять форму без разрушения. Под давлением и при ударе атомные слои в кристаллической решетке скользят по “электронному газу”, как по смазке (см. рис. 2.7 и 2.8). Поэтому металлы могут менять форму, прокатываться в тонкие листы - фольгу, вытягиваться в проволоку (рис. 2.9). Это проявление ковкости и тягучести металла. Наиболее ковкие металлы - золото, серебро, медь, алюминий (рис. 2.10). Вы хорошо знаете алюминиевую фольгу. Но рекордсменом по ковкости, конечно, является золото. Из одного грамма золота можно вытянуть проволоку длиной 2,4 км. Из золота можно получить фольгу толщиной 0,0002 мм (~в 20 раз тоньше листа бумаги). Однако есть и хрупкие металлы: сурьма, хром, марганец. Твердость. Металлы сильно различаются по твердости. Так, хром - самый твердый из металлов, а натрий и калий - мягкие металлы, они режутся ножом. Если твердость алмаза принять равной 10, то твердость самого твердого металла - хрома - окажется равной 9, а самого мягкого - рубидия - 0,3. Электропроводность. Электрический ток в металлах - это направленное движение электронов. Он возникает, когда, например, металлический провод или металлическую пластинку подсоединить к источнику тока. При этом “электронный газ” начинает двигаться в направлении к положительно заряженному аноду (А+). Таким образом, за счет обобществленных электронов в металлической решетке металлы имеют высокую электропроводность. Самая высокая электропроводность у серебра, меди, золота, алюминия. Из меди и алюминия изготавливают провода (рис. 2.9), а из серебра и золота - контакты в приборах, например в микрокалькуляторах. Наименьшая электропроводность у марганца. Теплопроводность. У металлов она очень высока, потому что тепло переносится от одного атома металла к другому с помощью “электронного газа” и весь металл быстро принимает одну температуру. Металлы в нашей жизни Наибольшая теплопроводность металлов (серебра, меди, золота, алюминия) совпадает с электропроводностью (рис. 2.10). Плотность. По плотности металлы условно делятся на две группы: легкие металлы имеют плотность меньше 5 г/см3, тяжелые металлы - больше 5 г/см3. Самый легкий металл - литий (0,53 г/см3), самый тяжелый - осмий (22,48 г/см3). Железо имеет плотность 7,87 г/см3, а золото - 19,3 г/см3(рис. 2.10). Чем меньше атомная масса и больше размер атома, тем легче металл. Температура плавления у металлов также различается. Ртуть остается жидкой до температуры -39°С, калий плавится при 63°С, натрий - при 98°С, олово - при 232°С, железо - при 1539С, а вольфрам - при 3380С - это самый тугоплавкий металл. Поэтому вольфрам применяют для изготовления нитей накаливания в лампочках (рис. 2.10). Металлический блеск. Металлы в компактном состоянии хорошо отражают свет. При этом проявляется свойство, называемое “металлическим блеском”. Лучше всего отражает свет серебро, за ним идут алюминий, хром, никель, медь. В древности серебро, золото, медь полировали и получали зеркала. В наше время тонкие слои металлов наносят различными способами на поверхность стекла, пластмассы, других металлов и получают зеркальные поверхности. ^ВО П РО СЫ И УПРАЖНЕНИЯ_________ 1. Какие физические свойства присущи всем металлам: а) электропроводность; б) плотность более 5 г/см3; в) пластичность; г) теплопроводность; д) тугоплавкость; е) металлический блеск; ж) низкая летучесть? 2. Какая особенность в строении металлов определяет их общие физические свойства: а) малое число электронов на внешнем слое; б) малый размер атомов; в) большой размер атомов; г) обобществленные электроны? 3. Что произойдет, если сильно надавить на: а) кусочек мела (ионная решетка); б) угля (атомная решетка); в) свинца (металлическая решетка)? Объясни, какие физические свойства веществ проявляются в этом опыте? 4. Перечисли металлы с самой высокой электропроводностью. 5. Перечисли самые пластичные и ковкие металлы. 6. По какому физическому свойству металлы делятся на тяжелые и легкие? 31 Рис. 2.9. Алюминиевые провода в высоковольтных линиях электропередач Ре 2п РЪ А1 Си Ад 0 Пластичность Мд А1 2п Р е Си Ад РЪ Нд Аи | Ов| Плотность РЪ Ре 2п Мд А1 Аи Си | Ад Электро- и теплопроводность Нд РЪ 2п Мд А1 Ад Аи Си Ре | ^ Температура плавления Рис. 2.10. Порядок изменения некоторых свойств металлов • Магнитом притягиваются только железо, кобальт, никель. • Цвет волос зависит от входящих в их состав металлов: белые содержат никель, золотистые - титан, рыжие - молибден, каштановые - медь, кобальт и железо. 32 Металлы в нашей жизни 7. Отметь правильные выражения: а) металлов больше, чем неметаллов; б) металлы хуже проводят ток, чем неметаллы; в) в металлах осуществляется металлическая связь, так как все валентные электроны становятся общими; г) валентные электроны атомов металлов обобществляются, поэтому металлы хорошо проводят ток и тепло. 8. В жаркие дни невозможно коснуться металлического предмета (очень горячий), в то время как предметы из других материалов не вызывают такого ощущения, а на холоде металлы кажутся более холодными, чем другие материалы. Как объяснить это явление? *9. Какие физические свойства металлов определяют их области применения: а) медь для изготовления электрических проводов; б) алюминий в сетях высокого напряжения и для изготовления посуды; в) титан в гоночных велосипедах; г) вольфрам для нитей в электрических лампочках; д) цинк для цинкования железных изделий; е) олово для пайки металлов; ж) ртуть для термометров? Аргументируй с учетом стоимости металлов.