Хімія. Рівень стандарту. 11 клас. Лашевська

§ 23. Загальна характеристика металів. Фізичні властивості металів, зумовлені їхньою будовою

Після опрацювання цього параграфа ви зможете:

  • характеризувати метали, їхні фізичні властивості.

Найважливіші фізичні властивості, притаманні більшості металів: металічний блиск у компактному стані, ковкість, високі тепло- та електропровідність - вам добре відомі з уже вивчених курсів хімії та фізики. Розгляньмо загальні та особливі властивості деяких металів, багато які з них відомі вам з повсякденного життя.

За звичайних умов усі метали, за винятком ртуті (рис. 23.1), є твердими кристалічними речовинами. Більшість металів мають сріблясто-білий або сріблясто-сірий колір. Золото та мідь мають характерне забарвлення (назвіть кольори цих металів, роздивившись рисунок 23.1).

Рис. 23.1. Вироби з металів.

1. Золоту (Аu 999,9) монету присвячено важливій спортивній події - Фінальному турніру чемпіонату Європи з футболу, який було проведено в Україні та Польщі у 2012 році. 2. Пам’ятну монету зі срібла 925 проби присвячено 150-річчю від дня народження української письменниці - Дніпрової Чайки (Людмили Олексіївни Василевської), яка написала чимало оповідань і віршів, створила лібрето багатьох дитячих опер, зокрема «Коза-дереза», «Пан Коцький», «Зима й весна» Миколи Лисенка. 3. Бляшанки виготовляють зі сталі (сплаву заліза), укритої тонким шаром олова. 4. Мідний кіт-флюгер завжди знає, звідкіля вітер дме

Характерний блиск металів спостерігають зазвичай тільки тоді, коли метал утворює суцільну компактну масу. Щоправда, магній та алюміній зберігають свій блиск навіть у порошкоподібному стані. Решта тонкоподрібнених металів мають чорний або темно-сірий колір.

Метали — добрі провідники електричного струму та тепла. Певні уявлення про це ви маєте з повсякденного життя (наведіть кілька прикладів). Порівняти електро- та теплопровідність деяких металів ви зможете, проаналізувавши діаграму, наведену на рисунку 23.2 (зробіть це).

Рис. 23.2. Відносна тепло- та електропровідність деяких металів

За діаграмою на рисунку 23.2 визначте метал з найвищою тепло- та електропровідністю.

Також добре проводять електричний струм мідь та алюміній. Це зумовило їхнє широке застосування в електротехніці (пригадайте й назвіть метали, з яких виготовлено електричну проводку у вашій оселі). Германій - напівпровідник, тобто проводить електричний струм лише за певних умов. Яких саме? Пригадайте курс фізики 8 класу й назвіть їх (рис. 23.3).

Рис. 23.3. Мідні (1) та алюмінієві (2) струмопровідні жили - головні складники електричних кабелів. Германієві транзистори (3) не втратили свого значення дотепер

Висока теплопровідність металів може бути як перевагою, так і недоліком, залежно від того, де використовують метал. Ви самі можете пояснити це на прикладі кухонної каструлі, корпус та ручки якої виготовлено з металу.

Рис. 23.4. Дослід з порівняння теплопровідності металів

За рисунком 23.4 поясніть суть досліду з порівняння теплопровідності металів та спрогнозуйте його результат.

Метали переважно пластичні (рис. 23.5), тобто як за звичайних умов, так і за нагрівання можуть деформуватися без руйнування. Тому більшість металів можна кувати, витягати в дріт, прокатувати, карбувати тощо. Золото - найпластичніший з-поміж металів, з нього виробляють тонку фольгу. Щоправда, трапляються й винятки: стибій, наприклад, дуже крихкий метал.

Рис. 23.5. Метали здебільшого пластичні.

1. Дріт і трубка виготовлені з міді. 2. Магнієва стрічка. 3. Срібна (Ag 925) ювілейна монета «Тисячоліття монетного карбування в Києві» присвячена першому карбуванню монет Київської Русі - з латників і срібляників - наприкінці X - на початку XI ст. - за часів князя київського Володимира Великого. 4. Золота фольга 0,00001 мм завтовшки

Цікаво і пізнавально

Швейцарська фірма Valcambi випускає золоті зливки Combibar y формі, що нагадує плитку шоколаду. Головна їхня перевага перед звичними зливками полягає в тому, що таку плитку можна легко розламати на частинки масою 1 грам і використовувати як подарунок або альтернативний платіжний засіб. Крім золота, компанія випускає подібні вироби зі срібла, платини та паладію.

Метали різняться твердістю, температурами плавлення й кипіння, густиною тощо. Натрій, наприклад, легко розрізати ножем (рис. 23.6), а найм’якішим з-поміж досліджених натепер металів є цезій. Натомість хром та вольфрам - надзвичайно тверді речовини, тому їх уводять до складу швидкорізальних сталей, з яких виготовляють свердла, різці, шліфувальний інструмент тощо. До того ж вольфрам - найтугоплавкіший метал (перевірте достовірність цієї інформації). Свого часу це зумовило використання його для виготовлення спіралей ламп розжарювання, автомобільного та тракторного електрообладнання, електродів для контактної, атомно-водневого та аргоно-дугового зварювання, нагрівачів для електропечей тощо.

Рис. 23.6. 1. Розрізання натрію ножем. А ви впевнені, що це не шинка? 2. Ртуть твердне за температури -40 °С

Найлегкоплавкіший з-поміж металів - ртуть. Натомість її густина досить велика - 13,54 г/см3. Також до важких металів відносять цинк, залізо, мідь, свинець, золото. Найважчі метали - осмій та іридій, їхні густини становлять близько 22,6 г/см3, для порівняння: густина літію - найлегшого поміж металів - 0,534 г/см3.1

1 Числові дані наведено для ознайомлення, а не для запам’ятовування!

Цікаво і пізнавально

Золото в чистому вигляді без домішок таке м’яке, що його можна подряпати нігтем. Тому в ювелірних виробах золото завжди сплавляють з міддю або сріблом.

Чим зумовлені спільні фізичні властивості металів? Висновків щодо причин цього ви можете дійти самостійно (зробіть це). Адже з параграфа 7 ви дізналися про будову металічних кристалічних ґраток та особливий тип хімічного зв’язку - металічний.

https://www.youtube.com/watch?v=LmdWjEKNJcA

https://www.youtube.com/watch?v=Sdpcjm2vmLY

https://www.youtube.com/watch?v=6rCylqkxUBk

ПРО ГОЛОВНЕ

• Найважливіші фізичні властивості, притаманні більшості металів, - металічний блиск у компактному стані, ковкість, високі тепло- та електропровідність.

• Загальні властивості металів зумовлені особливостями будови кристалічних ґраток та металічним зв’язком.

Перевірте себе

  • 1. Перетворіть розповідні речення в рубриці ПРО ГОЛОВНЕ на питальні. Чи можете ви відповісти на ці запитання без допомоги підручника?

Застосуйте свої знання й уміння

  • 2. Поміркуйте й поясніть, чому: а) у холодну погоду металеві двері на дотик здаються холоднішими за дерев’яні; б) опалювальні радіатори виготовляють з міді, алюмінію, сталі тощо; в) срібло та індій використовують для виготовлення дзеркал; г) з порошку алюмінію виготовляють фарбу сріблянку.
  • 3. Чим більша атомна маса та менший радіус атома металічного елемента, тим більша густина металу. З огляду на це оцініть достовірність інформації щодо густини металів, наведеної в параграфі, та перевірте її за доступними джерелами.

Творча майстерня

  • 4. Складіть сенкан «Метали».