Физико-химические свойства металлов

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 6Следующая ⇒

Вследствие ненасыщенности и ненаправленности металлической связи для кристаллических решеток металлов характерна высокая плотность упаковки. Большинство металлов кристаллизуется с образованием гексагональных или кубических (гранецентрированных или объемно-центрированных) решеток. Так как разница энергий решеток металлов относительно невелика, то большинство металлов полиморфны. Например, железо имеет четыре модификации: α (t_пер. = 769 ⁰С), β (t_пл. = 910 ⁰С), γ (t_пл. = 1400 ⁰С), δ (t_пл. = 1539 ⁰С).

Как известно, о степени неупорядоченности можно судить по энтропии. Энтропия металлов находится в периодической зависимости от порядкового номера элемента, причем эта зависимость в значительной степени обратна ходу кривых температура плавления – порядковый номер элемента. Высокую энтропию имеет калий, цезий, рубидий, f-элементы, жидкая ртуть. Минимальная энтропия [ниже 30 кДж/(моль·К)] у бериллия, алюминия, хрома, железа, молибдена, рутения, вольфрама и осмия.

Все металлы – восстановители. О восстановительных способностях металлов судят по электродным потенциалам, значение которых также является периодической функцией порядкового номера элемента. Так как потенциалы зависят не только от природы металлов и раствора, но и от степени окисления его ионов, то сравнение потенциалов необходимо проводить либо при одинаковой, либо при максимальной степени окисления. Однако пока это невозможно из-за отсутствия всех термодинамических данных. Поэтому стандартные потенциалы (при 298 К) относятся к ионам со степенью окисления либо равной номеру группы, либо указанной на графике.

К наиболее сильным восстановителям относятся щелочные и щелочноземельные металлы, бериллий, магний, алюминий, лантаноиды и d-металлы III и IV групп. Наиболее положительные электродные потенциалы имеют d-металлы I группы и платиновые металлы.

Реакции металлов с неметаллами

Типичные реакции металлов с неметаллами (простыми окислителями) можно выразить уравнениями, представленными в обобщенном виде на рис. 2.

Обсуждая химическое строение бинарных соединений металлов (оксидов, галидов, нитридов и др.), следует иметь в виду, что атомы металлов
в соединениях всегда проявляют положительную степень окисления.

На рис. 2 приведены примеры образования бинарных соединений как активных, так и малоактивных металлов с неметаллами. Однако свойства их не- одинаковы. Бинарные соединения активных металлов (LiF, К₂O, Na₄Si) солеподобны, так как содержат преимущественно ионные связи. Большинство малоактивных металлов (d-металлы) образуют с неметаллами металлоподобные соединения (TiB, WC).