Металлы и неметаллы — урок. Химия, 8–9 класс.

Простые вещества по их свойствам делят на металлы и неметаллы.

 

Металлы имеют немолекулярное строение и сходные физические свойства. Все металлы (кроме ртути) при обычных условиях представляют собой твёрдые вещества. Их легко узнать по характерному металлическому блеску. Металлы хорошо проводят тепло и электрический ток.

 

Рис. \(1\). Ртуть

  

Рис. \(2\). Железо

 

При ударе металлы не разрушаются, а меняют свою форму, т. е. им характерна пластичность. Металлы можно ковать, прокатывать в листы, вытягивать в проволоку.

  

Неметаллы не имеют общих физических свойств и не похожи на металлы.  У них отсутствует металлический блеск. У большинства неметаллов низкие электропроводность и теплопроводность.

 

Большинство неметаллов имеет молекулярное строение. Такие вещества при обычных условиях являются газами (водород, кислород, азот, озон, фтор, хлор, инертные газы), жидкостями (бром) или хрупкими легкоплавкими твёрдыми веществами (сера, иод, белый фосфор).

 

Рис. \(3\). Хлор

 

Рис. \(4\). Бром

  

Рис. \(5\). Сера

  

Некоторые неметаллы имеют немолекулярное строение, например, красный фосфор, кремний, алмаз и графит. Такие вещества твёрдые, тугоплавкие, нелетучие.

  

Рис. \(6\). Уголь

  

Определить, является простое вещество металлом или неметаллом, можно с помощью периодической таблицы. Химические элементы металлы, образующие простые вещества с металлическими свойствами, располагаются в периодической таблице слева ниже диагонали «водород — бор — кремний — мышьяк — теллур — астат — № \(118\)». Вверху справа располагаются химические элементы неметаллы, которые образуют простые вещества с неметаллическими свойствами.

 

Рис. \(7\). Периодическая таблица

 

Элементов металлов больше, чем элементов неметаллов. Значит, и простых веществ с металлическими свойствами существует больше, чем с неметаллическими.

Металлы. Химия, 8–9 класс: уроки, тесты, задания.

1.	Распознавание металлов по знакам химических элементов Сложность: лёгкое	1
2.	Общие физические свойства металлов Сложность: лёгкое	2
3.	Распространение металлов в природе Сложность: среднее	2
4.	Сплавы металлов и их применение Сложность: среднее	4
5.	Распределение металлов по группам Сложность: среднее	2
6.	Классификация металлов по плотности и температуре плавления Сложность: среднее	3
7.	Взаимодействие металлов со сложными веществами Сложность: среднее	3
8.	Восстановление металлов из оксидов Сложность: среднее	3
9.	Коррозия металлов и способы защиты от неё Сложность: среднее	3
10.	Вычисление массы прореагировавшего металла Сложность: сложное	4
11.	Уравнения реакций взаимодействия металлов с неметаллами Сложность: сложное	6
12.	Составление уравнений реакций металлов Сложность: сложное	6

Металл, все о металле, свойства металлов

Металл (название происходит от лат. metallum — шахта) — один из классов элементов, которые, в отличие от неметаллов (и металлоидов), обладают характерными металлическими свойствами. Металлами являются большинство химических элементов (примерно 80 %). Самым распространенным металлом в земной коре является алюминий.

Металлы — суть светлые тела, которые ковать можно. (Михаил Васильевич Ломоносов)

Некоторые металлы

Щелочные металлы:  Литий, Натрий, Калий

Щелочноземельные металлы: Бериллий, Магний, Кальций

Переходные металлы: Железо, Платина

Другие металлы: Алюминий, Свинец, Медь, Цинк

Металлургия — совокупность связанных между собой отраслей и стадий производственного процесса от добычи сырья до выпуска готовой продукции — черных и цветных металлов и их сплавов. К черным металлам относят железо, марганец и хром. Все остальные — цветные. По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно делят на тяжелые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и легкие (алюминий, титан, магний).

Большая часть металлов присутствует в природе в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические вещества. Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением этого занимается наука металлургия. Металлургия различает руды черных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов). Исключением можно назвать около 16 элементов: т. н. благородные металлы (золото, серебро и др.), и некоторые другие (например, ртуть, медь), которые присутствуют без примесей. Золото, серебро и платина относятся также к драгоценным металлам. Кроме того, в малых количествах они присутствуют в морской воде, растениях, живых организмах (играя при этом важную роль).

Характерные свойства металлов

Металлический блеск Хорошая электропроводность Возможность легкой механической обработки (например, пластичность) Высокая плотность Высокая температура плавления Большая теплопроводность

Физические свойства металла

Все металлы (кроме ртути) тверды при нормальных условиях. Температуры плавления лежат в диапазоне от 39 °C (ртуть) до 3410 °C (вольфрам). В зависимости от их плотности, металлы делят на легкие (плотность 0,53 ч 5 г/смі) и тяжелые (5 ч 22,5 г/смі). Металлы тонут

Механические свойства металла

Это способность металлов подвергаться различным способам механической обработки.

Микроскопическое строение металла

Характерные свойства металлов можно понять, исходя из их внутреннего строения. Все они имеют слабую связь электронов внешнего энергетического уровня (другими словами, валентных электронов) с ядром. Благодаря этому созданная разность потенциалов в проводнике приводит к лавинообразному движению электронов (называемых электронами проводимости) в кристаллической решетке. Совокупность таких электронов часто называют электронным газом. Вклад в теплопроводность, помимо электронов, дают фононы (колебания решетки). Пластичность обусловлена малым энергетическим барьером для движения дислокаций и сдвига кристаллографических плоскостей. Твердость можно объяснить большим числом структурных дефектов (междоузельные атомы, вакансии и др.). Из-за легкой отдачи электронов возможно окисление металлов, что может приводить к коррозии и дальнейшей деградации свойств. Способность к окислению можно узнать по стандартному ряду активности металлов. Этот факт подтверждает необходимость использования металлов в комбинации с другими элементами (сплав, важнейшим из которых является сталь), их легирование и применение различных покрытий. Для более корректного описания электронных свойств металлов необходимо использовать квантовую механику. Во всех твердых телах с достаточной симметрией уровни энергии электронов отдельных атомов перекрываются и образуют разрешенные зоны, причем зона, образованная валентными электронами, называется валентной зоной. Слабая связь валентных электронов в металлах приводит к тому, что валентная зона в металлах получается очень широкой, и всех валентных электронов не хватает для ее полного заполнения. Принципиальная особенность такой частично заполненной зоны состоит в том, что даже при минимальном приложенном напряжении в образце начинается перестройка валентных электронов, т. е. течет электрический ток. Та же высокая подвижность электронов приводит и к высокой теплопроводности, а также к способности зеркально отражать электромагнитное излучение (что и придает металлам характерный блеск).

Применение металлов

Конструкционные материалы

Металлы и их сплавы — один их главных конструкционных материалов современной цивилизации. Это определяется прежде всего их высокой прочностью, однородностью и непроницаемостью для жидкостей и газов. Кроме того, меняя рецептуру сплавов, можно менять их свойства в очень широких пределах.

Электротехнические материалы

Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п.).

Инструментальные материалы

Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном это инструментальные стали и твердые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика.

Металлы — Химия

Металлы (от лат. metallum — шахта, рудник) — группа элементов, в виде простых веществ обладающих характерными металлическими свойствами, такими как высокие тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск.

Из 118 химических элементов, открытых на данный момент (из них не все официально признаны), к металлам относят:

• 6 элементов в группе щелочных металлов,
• 6 в группе щёлочноземельных металлов,
• 38 в группе переходных металлов,
• 11 в группе лёгких металлов,
• 7 в группе полуметаллов,
• 14 в группе лантаноиды + лантан,
• 14 в группе актиноиды (физические свойства изучены не у всех элементов) + актиний,
• вне определённых групп бериллий и магний.

Таким образом, к металлам, возможно, относится 96 элементов из всех открытых.

В астрофизике термин «металл» может иметь другое значение и обозначать все химические элементы тяжелее гелия

Характерные свойства металлов

1. Металлический блеск (характерен не только для металлов: его имеют и неметаллы иод и углерод в виде графита)
2. Хорошая электропроводность
3. Возможность лёгкой механической обработки 
4. Высокая плотность (обычно металлы тяжелее неметаллов)
5. Высокая температура плавления (исключения: ртуть, галлий и щелочные металлы)
6. Большая теплопроводность
7. В реакциях чаще всего являются восстановителями.

Физические свойства металлов

Все металлы (кроме ртути и, условно, франция) при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью. Ниже приводится твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса.

Температуры плавления чистых металлов лежат в диапазоне от −39 °C (ртуть) до 3410 °C (вольфрам). Температура плавления большинства металлов (за исключением щелочных) высока, однако некоторые «нормальные» металлы, например олово и свинец, можно расплавить на обычной электрической или газовой плите.

В зависимости от плотности, металлы делят на лёгкие (плотность 0,53 ÷ 5 г/см³) и тяжёлые (5 ÷ 22,5 г/см³). Самым лёгким металлом является литий (плотность 0.53 г/см³). Самый тяжёлый металл в настоящее время назвать невозможно, так как плотности осмия и иридия — двух самых тяжёлых металлов — почти равны (около 22.6 г/см³ — ровно в два раза выше плотности свинца), а вычислить их точную плотность крайне сложно: для этого нужно полностью очистить металлы, ведь любые примеси снижают их плотность.

Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними. Самыми пластичными являются золото, серебро и медь. Из золота можно изготовить фольгу толщиной 0.003 мм, которую используют для золочения изделий. Однако не все металлы пластичны. Проволока из цинка или олова хрустит при сгибании; марганец и висмут при деформации вообще почти не сгибаются, а сразу ломаются. Пластичность зависит и от чистоты металла; так, очень чистый хром весьма пластичен, но, загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым. Некоторые металлы такие как золото, серебро, свинец, алюминий, осмий могут срастаться между собой, но на это может уйти десятки лет.

Все металлы хорошо проводят электрический ток; это обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля. Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность; по этой причине последние два металла чаще всего используют в качестве материала для проводов. Очень высокую электропроводность имеет также натрий, в экспериментальной аппаратуре известны попытки применения натриевых токопроводов в форме тонкостенных труб из нержавеющей стали, заполненных натрием. Благодаря малому удельному весу натрия, при равном сопротивлении натриевые «провода» получаются значительно легче медных и даже несколько легче алюминиевых.

Высокая теплопроводность металлов также зависит от подвижности свободных электронов. Поэтому ряд теплопроводностей похож на ряд электропроводностей и лучшим проводником тепла, как и электричества, является серебро. Натрий также находит применение как хороший проводник тепла; широко известно, например, применение натрия в клапанах автомобильных двигателей для улучшения их охлаждения.

Цвет у большинства металлов примерно одинаковый — светло-серый с голубоватым оттенком. Золото, медь и цезий соответственно жёлтого, красного и светло-жёлтого цвета.

Химические свойства металлов

На внешнем электронном уровне у большинства металлов небольшое количество электронов (1-3), поэтому они в большинстве реакций выступают как восстановители (то есть «отдают» свои электроны)

Реакции с простыми веществами

• С кислородом реагируют все металлы, кроме золота, платины. Реакция с серебром происходит при высоких температурах, но оксид серебра(II) практически не образуется, так как он термически неустойчив. В зависимости от металла на выходе могут оказаться оксиды, пероксиды, надпероксиды:

 оксид лития пероксид натрия надпероксид калия

Чтобы получить из пероксида оксид, пероксид восстанавливают металлом:

Со средними и малоактивными металлами реакция происходит при нагревании:

• С азотом реагируют только самые активные металлы, при комнатной температуре взаимодействует только литий, образуя нитриды:

При нагревании:

• С серой реагируют все металлы, кроме золота и платины:

Железо взаимодействует с серой при нагревании, образуя сульфид:

• С водородом реагируют только самые активные металлы, то есть металлы IA и IIA групп кроме Be. Реакции осуществляются при нагревании, при этом образуются гидриды. В реакциях металл выступает как восстановитель, степень окисления водорода −1:

• С углеродом реагируют только наиболее активные металлы. При этом образуются ацетилениды или метаниды. Ацетилениды при взаимодействии с водой дают ацетилен, метаниды — метан.

Взаимодействие кислот с металлами

Взаимодействие неокисляющих кислот с металлами, стоящими в электрическом ряду активности металлов до водорода

Происходит реакция замещения, которая также является окислительно-восстановительной:

Взаимодействие серной кислоты H₂SO₄ с металлами

Окисляющие кислоты могут взаимодействовать и с металлами, стоящими в ЭРАМ после водорода:

Очень разбавленная кислота реагирует с металлом по классической схеме:

При увеличении концентрации кислоты образуются различные продукты:

Реакции для азотной кислоты (HNO3)

При взаимодействии с активными металлами вариантов реакций ещё больше:

Металлы и неметаллы — Химия

Мета́ллы (от лат. metallum — шахта, рудник) — группа элементов, в виде простых веществ, обладающих характерными металлическими свойствами, такими, как высокие тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность, ковкость и металлический блеск.

Из 118 химических элементов, открытых на данный момент (из них не все официально признаны), к металлам относят:

6 элементов в группе щелочных металлов:  Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

4 в группе щёлочноземельных металлов: Ca, Sr, Ba, Ra

а также вне определённых групп бериллий и магний

38 в группе переходных металлов:

— Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn;

— Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd;

— La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg;

7 в группе лёгких металлов: Al, Ga, In, Sn, Tl, Pb, Bi

7 в группе полуметаллов: B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po

14 в группе лантаноиды + лантан (La):

Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu

14 в группе актиноиды (физические свойства изучены не у всех элементов) + актиний (Ac):

Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr.

Таким образом, к металлам, возможно, относится 94 элемента из всех открытых; все остальные являются неметаллами.

В астрофизике термин «металл» может иметь другое значение и обозначать все химические элементы тяжелее гелия (см. Металличность).

Кроме того, в физике металлам [как проводникам] противоставляется полупроводники и диэлектрики (см. также Полуметалл (спинтроника)).

Происхождение слова «металл»:

Слово «металл» заимствовано из немецкого языка. Отмечается в «Травнике» Николая Любчанина, написанном в 1534 году: «…злато и серебро всех металей одолеваетъ». Окончательно усвоено в Петровскую эпоху. Первоначально имело общее значение «минерал, руда, металл»; разграничение этих понятий произошло в эпоху М. В. Ломоносова.

Немецкое слово «metall» заимствовано из латинского языка, где «metallum» — «рудник, металл». Латинское, в свою очередь, заимствовано из греческого языка (μεταλλον — «рудник, копь»).

Нахождение в природе:

Бо́льшая часть металлов присутствует в природе в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические соединения. Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением этого занимается наука металлургия. Металлургия различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов). Золото, серебро и платина относятся также к драгоценным (благородным) металлам. Кроме того, в малых количествах они присутствуют в морской воде и в живых организмах (играя при этом важную роль).

Известно, что организм человека на 3 % состоит из металлов. Больше всего в организме кальция (в костях) и натрия, выступающего в роли электролита в межклеточной жидкости и цитоплазме. Магний накапливается в мышцах и нервной системе, медь — в печени, железо — в крови.

Свойства металлов:

Физические свойства металлов

Все металлы (кроме ртути и, условно, франция) при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью. Ниже в таблице приводится твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса.

Твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса:

Температуры плавления чистых металлов лежат в диапазоне от −39 °C (ртуть) до 3410 °C (вольфрам). Температура плавления большинства металлов (за исключением щелочных) высока, однако некоторые «нормальные» металлы, например, олово и свинец, можно расплавить на обычной электрической или газовой плите.

В зависимости от плотности, металлы делят на лёгкие (плотность 0,53 ÷ 5 г/см³) и тяжёлые (5 ÷ 22,5 г/см³). Самым лёгким металлом является литий (плотность 0.53 г/см³). Самый тяжёлый металл в настоящее время назвать невозможно, так как плотности осмия и иридия — двух самых тяжёлых металлов — почти равны (около 22.6 г/см³ — ровно в два раза выше плотности свинца), а вычислить их точную плотность крайне сложно: для этого нужно полностью очистить металлы, ведь любые примеси снижают их плотность.

Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними. Самыми пластичными являются золото, серебро и медь. Из золота можно изготовить фольгу толщиной 0.003 мм, которую используют для золочения изделий. Однако не все металлы пластичны. Проволока из цинка или олова хрустит при сгибании; марганец и висмут при деформации вообще почти не сгибаются, а сразу ломаются. Пластичность зависит и от чистоты металла; так, очень чистый хром весьма пластичен, но, загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым. Некоторые металлы, такие, как золото, серебро, свинец, алюминий, осмий, могут срастаться между собой, но на это могут уйти десятки лет.

Все металлы хорошо проводят электрический ток; это обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля. Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность; по этой причине последние два металла чаще всего используют в качестве материала для проводов. Очень высокую электропроводность имеет также натрий, в экспериментальной аппаратуре известны попытки применения натриевых токопроводов в форме тонкостенных труб из нержавеющей стали, заполненных натрием. Благодаря малому удельному весу натрия, при равном сопротивлении натриевые «провода» получаются значительно легче медных и даже несколько легче алюминиевых.

Высокая теплопроводность металлов также зависит от подвижности свободных электронов. Поэтому ряд теплопроводностей похож на ряд электропроводностей, и лучшим проводником тепла, как и электричества, является серебро. Натрий также находит применение как хороший проводник тепла; широко известно, например, применение натрия в клапанах автомобильных двигателей для улучшения их охлаждения.

Наименьшая теплопроводность — у висмута и ртути.

Цвет у большинства металлов примерно одинаковый — светло-серый с голубоватым оттенком. Золото, медь и цезий соответственно жёлтого, красного и светло-жёлтого цвета.

Химические свойства металлов

На внешнем электронном уровне у большинства металлов небольшое количество электронов (1-3), поэтому они в большинстве реакций выступают как восстановители (то есть «отдают» свои электроны)

Реакции с простыми веществами

С кислородом реагируют все металлы, кроме золота, платины. Реакция с серебром происходит при высоких температурах, но оксид серебра(II) практически не образуется, так как он термически неустойчив. В зависимости от металла на выходе могут оказаться оксиды, пероксиды, надпероксиды:

 оксид лития пероксид натрия надпероксид калия

Чтобы получить из пероксида оксид, пероксид восстанавливают металлом:

Со средними и малоактивными металлами реакция происходит при нагревании:

С азотом реагируют только самые активные металлы, при комнатной температуре взаимодействует только литий, образуя нитриды:

При нагревании:

С серой реагируют все металлы, кроме золота и платины:

Железо взаимодействует с серой при нагревании, образуя сульфид:

С водородом реагируют только самые активные металлы, то есть металлы IA и IIA групп, кроме Be. Реакции осуществляются при нагревании, при этом образуются гидриды. В реакциях металл выступает как восстановитель, степень окисления водорода −1:

С углеродом реагируют только наиболее активные металлы. При этом образуются ацетилениды или метаниды. Ацетилениды при взаимодействии с водой дают ацетилен, метаниды — метан.

Взаимодействие кислот с металлами:

С кислотами металлы реагируют по-разному. Металлы, стоящие в электрохимическом ряду активности металлов (ЭРАМ) до водорода, взаимодействуют практически со всеми кислотами.

2. Немета́ллы — химические элементы с типично неметаллическими свойствами, которые занимают правый верхний угол Периодической системы. Расположение их в главных подгруппах соответствующих периодов следующее:

Характерной особенностью неметаллов является большее (по сравнению с металлами) число электронов на внешнем энергетическом уровне их атомов. Это определяет их большую способность к присоединению дополнительных электронов, и проявлению более высокой окислительной активности, чем у металлов.

Неметаллы имеют высокие значения сродства к электрону, большую электроотрицательность и высокий окислительно-восстановительный потенциал.

Благодаря высоким значениям энергии ионизации неметаллов, их атомы могут образовывать ковалентные химические связи с атомами других неметаллов и амфотерных элементов. В отличие от преимущественно ионной природы строения соединений типичных металлов, простые неметаллические вещества, а также соединения неметаллов имеют ковалентную природу строения.

В свободном виде могут быть газообразные неметаллические простые вещества — фтор, хлор, кислород, азот, водород, инертные газы, твёрдые — иод, астат, сера, селен, теллур, фосфор, мышьяк, углерод, кремний, бор, при комнатной температуре в жидком состоянии существует бром.

У некоторых неметаллов наблюдается проявление аллотропии. Так, для газообразного кислорода характерны две аллотропных модификации — кислород (O2) и озон (O3), у твёрдого углерода множество форм — алмаз, астралены, графен, графит, карбин, лонсдейлит, фуллерены, стеклоуглерод, диуглерод, углеродные наноструктуры (нанопена, наноконусы, нанотрубки, нановолокна) и аморфный углерод уже открыты, а ещё возможны и другие модификации, например, чаоит и металлический углерод.

В молекулярной форме в виде простых веществ в природе встречаются азот, кислород и сера. Чаще неметаллы находятся в химически связанном виде: это вода, минералы, горные породы, различные силикаты, фосфаты, бораты. По распространённости в земной коре неметаллы существенно различаются. Наиболее распространёнными являются кислород, кремний, водород; наиболее редкими — мышьяк, селен, иод.

Профессора Сколтеха о роли химии твердого тела в создании металл-ионных аккумуляторов

Металл-ионные аккумуляторы служат основным движущим фактором ожидаемого в ближайшем будущем повсеместного перехода к использованию возобновляемых источников энергии с целью обеспечения устойчивой экологической ситуации и энергетической безопасности на планете. Создание инновационных электродных материалов обеспечило мощный стимул к развитию высокоэффективных литий-ионных аккумуляторов, создатели которых были удостоены Нобелевской премией 2019 года, что лишний раз подтвердило высокую значимость химии твердого тела. Для вывода технологии металл-ионных аккумуляторов на качественно новый уровень потребуется целенаправленная работа по созданию принципиально новых материалов. Именно эта задача сегодня является серьезным вызовом для всего химического сообщества. Учитывая многообразие отличительных свойств отдельных атомов и ионов элементов таблицы Менделеева, а также наличие фундаментальных закономерностей и принципов на разных уровнях сложности решаемой задачи (см. Рисунок), можно утверждать, что для поиска новых электродных материалов для аккумуляторов ученым предстоит рассмотреть огромное множество возможных комбинаций. Вполне очевидно, что для поиска оптимальных химических соединений и структур в столь гигантском пространстве параметров ученым потребуются четкие методические рекомендации.

В обзоре, опубликованном в журнале Nature Communications, приводится краткое описание фундаментальных принципов и основных закономерностей в химии материалов для металл-ионных аккумуляторов, а также обсуждаются последние достижения в области создания электродных материалов и твердых электролитов с демонстрацией взаимосвязей между химическим составом, кристаллической и электронной структурами и электрохимическими свойствами материала. В обзоре особо подчеркивается важнейшая роль современных методов анализа, основанных на дифракции, визуализации высокого разрешения и спектроскопии, которые целесообразно использовать в сочетании с классическими подходами химии твердого тела в целях улучшения свойств материалов для аккумуляторов и, как следствие, создания новых направлений для дальнейших исследований.

Профессор Станислав Федотов: «Благодаря последним достижениям химии твердого тела и развитию методов исследования в ближайшем будущем нас ожидает еще больше серьезных открытий в области функциональных материалов. В Сколтехе в рамках программ магистратуры и аспирантуры проводятся учебные курсы по химии материалов и современным методам анализа, на которые мы приглашаем всех студентов, аспирантов и исследователей, стремящихся внести свой вклад в развитие существующих и перспективных технологий, призванных сделать наш мир лучше».

Директор CEST профессор Артем Абакумов: «В нашем кратком обзоре мы показали, что за исследованиями, ориентированными на конкретный продукт − металл-ионные аккумуляторы, и носящими, казалось бы, исключительно прикладной характер, стоит серьезная фундаментальная наука. Рациональный дизайн современных электродных материалов и твердых электролитов для перспективных аккумуляторов требует не только глубокого понимания кристаллохимии, химической связи, электронной структуры твердых тел, ионного транспорта, электрохимии и современных методов исследования материалов, но и владения смежными дисциплинами. Занимаясь поиском и созданием новых материалов, исследователи должны придерживаться комплексного подхода, основанного на использовании научных знаний в области химии твердого тела, а также применении высокопроизводительных вычислительных методов, которые уже очень скоро придут на помощь ученым».

Амфотерные металлы, что это в химии

Амфотерные тела – это такие вещества, которые напоминают своим строением, характеристиками металлические элементы. К тому же им свойственна и химическая двойственность.

Амфотерные тела – это не металлы, а их формы: оксиды, соли и т. д. Ряд оксидов может сочетать в себе 2 свойства и при определенных условиях проявлять параметры как кислот, так и щелочей.

Известными не понаслышке амфотерными материалами является алюминий, хром, цинк и т. д.

Впервые сам термин «амфотерность» появился в начале 19 столетия. На тот период химические компоненты классифицировали на основании их похожих свойств, которые можно наблюдать во время протекания реакций.

Амфотерные металлы: особенности, виды

Перечень амфотерных металлов немалый, причем далеко не все из них являются чистыми амфотерными, а лишь условными.

Вещества все обозначены в таблице Менделеева под определенными порядковыми номерами. Так, железо, бериллий, хром и стронций считаются основными аморфными элементами. Также типичным и распространенным в природе представителем является алюминий.

Металл алюминий повсеместно применяется в быту и промышленности в самых различных областях. Его используют для изготовления фюзеляжей самолетов, кухонной посуды, автомобильных кузовов, электрических приборов, электронной техники, приборов для тепловых сетей. Алюминий отличается от других металлов тем, что всегда остается химически активным. На поверхности стабильно располагается оксидная пленка, которая защищает материал от окисления. Благодаря этому при нормальных условиях и возникновении реакций металл с восстановительным веществом. Алюминий вступает в реакцию с кислородом, если предварительно был разделен на более мелкие фракции. Также для такой манипуляции потребуются повышенные температуры. Примечательно, что сама реакция продуцирует уйму тепловой энергии. Если повысить температуру до 200 ºC, то прореагировать алюминий может и с серой. При смешивании с различными металлами алюминий может давать различные функциональные сплавы с получением дополнительных свойств.

Не при всех условиях вещество вступает с реакцию с водородом.

Еще один типичный представитель амфотерных металлов – железо, который располагается под номером 26 в Таблице и находится между марганцем и кобальтом.

Железо считается одним из самых доступных элементов, залежи которого расположены в земной коре. Он одновременно является компонентом бело-серебристого цвета с хорошей ковкостью при высоких температурах. В то же время вещество может быть коррозировать при сильном нагревании. А в случае помещения его в среду чистого кислорода можно ожидать воспламенения и даже перегорания железа. Также, находясь на открытом воздухе, железо под воздействием высокой влажности начинает стремительно окисляться и даже ржаветь. А в процессе горения в массе с кислородом железо дает определенную окалину – это и есть его оксид.

Свойства амфотерных веществ

Главные характеристики этих веществ заключены в самом понятии амфотерности. Так, в своем обычном состоянии при подходящих условиях внешней среды большинство металлов являются твердыми веществами. При этом ни один металл не растворим в обычной воде. А щелочные же основания могут выделяться только после начала некоторых химических реакций. И тогда в процессе соли в составе метала начинают реагировать. Необходимо обратить внимание, что правила безопасности требуют повышенной осторожности во время наблюдения за такими реакциями.

В процессе соединения амфотерных материалов с кислотными реагентами или оксидами они показывают химическую реакцию, характерную для оснований. В случае, когда металлы реагируют с основаниями, регистрируются, наоборот кислотные характеристики.

Если амфотерные гидроксиды подвергнуть нагреванию, то в результате они распадутся на оксид и воду.

Отметим, что амфотерные материалы обладают самыми различными свойствами, которые изучаются научными светилами до сих пор. Свойства также можно разобрать, сравнивая их с характеристиками обычных материалов. Так, многие металлы демонстрируют малый потенциал ионизации, что наделяет их свойствами восстановителя во время реакции.

Амфотерные тела демонстрируют сразу 2 свойства: окислительное и восстановительное. При этом некоторые соединения имеют отрицательный уровень окисления.

Все металлы, представленные в таблице Менделеева, образуют основные оксиды и гидроксиды.

Интересный момент – металлы могут окисляться далеко не со всеми кислотами в реакциях. Само окисление может не давать взаимодействие с азотной кислотой.

Простые амфотерные материалы имеют различную структуру и характеристики.

Некоторые вещества имеют такие характеристики, что их принадлежность к определенному классу можно выявить даже визуально. Так, мы сразу понимаем, что медь и алюминий – это металл.

Неметалл и металл: в чем же разница

Известно, что металлы выделяют электроны со своего внешнего электронного поля (облака). В свою очередь неметаллы притягивают такие электроны.

Также металлы хорошо проводят электроток и тепло, в отличие от неметаллов, полностью лишенных таких свойств.

Основания амфотерных маметиралов

При располагающих условиях основания нерастворимы в воде, можно сказать, являются довольно слабыми электролитами. Образуются они в результате химической реакции солей металла и щелочной жидкости. Такая химическая реакция опасна для лаборанта, поэтому для получения гидроксидов необходимо вводить едкие вещества осторожно, капля за каплей.

Амфотерные материалы реагируют с кислотами в роли оснований. В случае когда гидроксид цинка реагирует с соляной кислотой, то на выходе получится хлорид цинка. При реакции с основаниями материалы, напротив, выступают кислотами.

металла | Определение, характеристики, типы и факты

Металл , любой из класса веществ, характеризующихся высокой электрической и теплопроводностью, а также пластичностью, пластичностью и высокой отражательной способностью света.

Британская викторина

27 правильных или ложных вопросов из самых сложных викторин «Британника»

Что вы знаете о Марсе? Как насчет энергии? Думаете, будет проще, если вам придется выбирать только истину или ложь? Узнайте, что вы знаете о науке, с помощью этой сложной викторины.

Примерно три четверти всех известных химических элементов — металлы. Наиболее распространенными разновидностями в земной коре являются алюминий, железо, кальций, натрий, калий и магний. Подавляющее большинство металлов содержится в рудах (минеральных веществах), но некоторые из них, такие как медь, золото, платина и серебро, часто встречаются в свободном состоянии, поскольку они не вступают в реакцию с другими элементами.

Металлы обычно представляют собой твердые кристаллические вещества. В большинстве случаев они имеют относительно простую кристаллическую структуру, отличающуюся плотной упаковкой атомов и высокой степенью симметрии.Обычно атомы металлов содержат менее половины полного набора электронов в своей внешней оболочке. Из-за этой характеристики металлы не склонны образовывать соединения друг с другом. Однако они легче соединяются с неметаллами (например, кислородом и серой), которые обычно имеют более половины максимального количества валентных электронов. Металлы сильно различаются по своей химической активности. Наиболее реакционноспособными являются литий, калий и радий, тогда как низкоактивными являются золото, серебро, палладий и платина.

Высокая электрическая и теплопроводность простых металлов (т.е. непереходных металлов периодической таблицы) лучше всего объясняется теорией свободных электронов. Согласно этой концепции, отдельные атомы в таких металлах потеряли свои валентные электроны в твердом теле, и эти свободные электроны, вызывающие проводимость, перемещаются как группа по всему твердому телу. В случае более сложных металлов (то есть переходных элементов) проводимость лучше объясняется зонной теорией, которая учитывает не только наличие свободных электронов, но и их взаимодействие с так называемыми электронами d .

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Механические свойства металлов, такие как твердость, способность противостоять повторяющимся нагрузкам (усталостная прочность), пластичность и пластичность, часто связывают с дефектами или несовершенствами их кристаллической структуры. Например, отсутствие слоя атомов в его плотноупакованной структуре позволяет металлу пластически деформироваться и предотвращает его хрупкость.

7.6: Металлы, неметаллы и металлоиды

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

1. Металлы
   1. Физические свойства металлов
   2. Химические свойства металлов
2. Неметаллы
   1. Физические свойства неметаллов
   2. Химические свойства неметаллов
3. Металлоиды
4. Тенденции изменения металлических и неметаллических свойств
5. Участники и Атрибуция

Цели обучения

• Чтобы понять основные свойства, отделяющие металлы от неметаллов и металлоидов

Элемент — это простейшая форма материи, которую невозможно разделить на более простые вещества или построить из более простых веществ обычными химическими или физическими методами.Нам известно 118 элементов, из которых 92 встречаются в природе, а остальные были приготовлены искусственно. Элементы далее классифицируются на металлы, неметаллы и металлоиды на основе их свойств, которые коррелируют с их размещением в периодической таблице.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Характеристические свойства металлических и неметаллических элементов:

Металлические элементы	Неметаллические элементы
Отличительный блеск (блеск)	Бесцветный, разные цвета
Ковкий и пластичный (гибкий) в твердом виде	Хрупкое, твердое или мягкое
Проводить тепло и электричество	Плохие проводники
Оксиды металлов основные, ионные	Неметаллические оксиды кислотные, ковалентные
Образует катионы в водном растворе	Образует анионы, оксианионы в водном растворе

Металлы

За исключением водорода, все элементы, которые образуют положительные ионы, теряя электроны во время химических реакций, называются металлами.Таким образом, металлы являются электроположительными элементами с относительно низкой энергией ионизации. Они отличаются ярким блеском, твердостью, способностью резонировать со звуком и отлично проводят тепло и электричество. В нормальных условиях металлы являются твердыми телами, за исключением ртути.

Физические свойства металлов

Металлы блестящие, пластичные, пластичные, хорошо проводят тепло и электричество. Другие свойства включают:

• Состояние : Металлы представляют собой твердые вещества при комнатной температуре, за исключением ртути, которая находится в жидком состоянии при комнатной температуре (в жаркие дни галлий находится в жидком состоянии).
• Блеск : Металлы обладают свойством отражать свет от своей поверхности и могут быть отполированы, например, золотом, серебром и медью.
• Ковкость: Металлы обладают способностью противостоять ударам молотком и могут быть превращены в тонкие листы, известные как фольга. Например, кусок золота размером с кубик сахара можно растолочь в тонкий лист, которым будет покрываться футбольное поле.
• Пластичность: Металлы можно втянуть в проволоку. Например, 100 г серебра можно протянуть в тонкую проволоку длиной около 200 метров.
• Твердость: Все металлы твердые, кроме натрия и калия, которые мягкие и поддаются резке ножом.
• Валентность: Металлы обычно имеют от 1 до 3 электронов на внешней оболочке их атомов.
• Проводимость : Металлы являются хорошими проводниками, потому что у них есть свободные электроны. Серебро и медь — два лучших проводника тепла и электричества. Свинец — самый плохой проводник тепла. Висмут, ртуть и железо также являются плохими проводниками
• Плотность : Металлы имеют высокую плотность и очень тяжелые.Иридий и осмий имеют самую высокую плотность, тогда как литий имеет самую низкую плотность.
• Точки плавления и кипения : Металлы имеют высокие температуры плавления и кипения. Вольфрам имеет самые высокие температуры плавления и кипения, а ртуть — самые низкие. Натрий и калий также имеют низкие температуры плавления.

Химические свойства металлов

Металлы — это электроположительные элементы, которые обычно образуют основных или амфотерных оксидов с кислородом.Другие химические свойства включают:

• Электроположительный характер : Металлы имеют тенденцию к низкой энергии ионизации, а обычно теряют электроны (т.е. окисляются ), когда они подвергаются химическим реакциям реакциям Обычно они не принимают электроны. Например:
  • Щелочные металлы всегда 1 ⁺ (теряют электрон в s подоболочке)
  • Щелочноземельные металлы всегда 2 ⁺ (теряют оба электрона в s подоболочке)
  • Ионы переходных металлов не следуют очевидной схеме, 2 ⁺ является обычным (теряют оба электрона в подоболочке s ), и также наблюдаются 1 ⁺ и 3 ⁺

\ [\ ce {Na ^ 0 \ rightarrow Na ^ + + e ^ {-}} \ label {1.{-}} \ label {1.3} \ nonumber \]

Соединения металлов с неметаллами имеют тенденцию быть ионными по природе. Большинство оксидов металлов являются основными оксидами и растворяются в воде с образованием гидроксидов металлов :

\ [\ ce {Na2O (s) + h3O (l) \ rightarrow 2NaOH (aq)} \ label {1.4} \ nonumber \]

\ [\ ce {CaO (s) + h3O (l) \ rightarrow Ca (OH) 2 (aq)} \ label {1.5} \ nonumber \]

Оксиды металлов проявляют свою основную химическую природу, реагируя с кислотами с образованием солей металла и воды:

\ [\ ce {MgO (s) + HCl (водный) \ rightarrow MgCl2 (водный) + h3O (l)} \ label {1.{2 -} \), следовательно, \ (Al_2O_3 \).

Пример \ (\ PageIndex {2} \)

Вы ожидаете, что он будет твердым, жидким или газообразным при комнатной температуре?

Решения

Оксиды металлов обычно твердые при комнатной температуре

Пример \ (\ PageIndex {3} \)

Напишите вычисленное химическое уравнение реакции оксида алюминия с азотной кислотой:

Решение

Оксид металла + кислота -> соль + вода

\ [\ ce {Al2O3 (s) + 6HNO3 (водн.) \ Rightarrow 2Al (NO3) 3 (водн.) + 3h3O (l)} \ nonumber \]

Неметаллы

Элементы, которые стремятся получить электроны с образованием анионов в ходе химических реакций, называются неметаллами.Это электроотрицательные элементы с высокими энергиями ионизации. Они не блестящие, хрупкие и плохо проводят тепло и электричество (кроме графита). Неметаллы могут быть газами, жидкостями или твердыми телами.

Физические свойства неметаллов

• Физическое состояние : Большинство неметаллов существует в двух из трех состояний вещества при комнатной температуре: газах (кислород) и твердых телах (углерод). При комнатной температуре в жидком виде существует только бром.
• Неэластичный и ковкий : Неметаллы очень хрупкие, их нельзя свернуть в проволоку или измельчить в листы.
• Проводимость : Они плохо проводят тепло и электричество.
• Блеск: Они не имеют металлического блеска и не отражают свет.
• Точки плавления и кипения : Точки плавления неметаллов на , как правило, на ниже, чем у металлов, но сильно варьируются.
• Семь неметаллов существуют в стандартных условиях как двухатомных молекул : \ (\ ce {h3 (g)} \), \ (\ ce {N2 (g)} \), \ (\ ce {O2 (g) } \), \ (\ ce {F2 (g)} \), \ (\ ce {Cl2 (g)} \), \ (\ ce {Br2 (l)} \), \ (\ ce {I2 ( s)} \).

Химические свойства неметаллов

Неметаллы имеют тенденцию приобретать электроны или делиться ими с другими атомами. Они имеют электроотрицательный характер. Неметаллы, вступая в реакцию с металлами, имеют тенденцию приобретать электроны (обычно , достигая электронной конфигурации благородного газа) и становятся анионами :

\ [\ ce {3Br2 (l) + 2Al (s) \ rightarrow 2AlBr3 (s)} \ nonumber \]

Соединения, полностью состоящие из неметаллов, являются ковалентными веществами.Обычно они образуют кислые или нейтральные оксиды с кислородом, которые растворяются в воде с образованием кислот:

\ [\ ce {CO2 (г) + h3O (l)} \ rightarrow \ underset {\ text {углекислота}} {\ ce {h3CO3 (aq)}} \ nonumber \]

Как вы, возможно, знаете, газированная вода имеет слабую кислоту (углекислота).

Оксиды неметаллов могут соединяться с основаниями с образованием солей.

\ [\ ce {CO2 (г) + 2NaOH (водн.) \ Rightarrow Na2CO3 (водн.) + H3O (l)} \ nonumber \]

Металлоиды

Металлоиды обладают промежуточными свойствами между металлами и неметаллами.Металлоиды используются в полупроводниковой промышленности. Все металлоиды твердые при комнатной температуре. Они могут образовывать сплавы с другими металлами. Некоторые металлоиды, такие как кремний и германий, при определенных условиях могут действовать как электрические проводники, поэтому их называют полупроводниками. Кремний, например, выглядит блестящим, но не является ни ковким, ни пластичным ( — хрупким, — характеристика некоторых неметаллов). Это гораздо более слабый проводник тепла и электричества, чем металлы.Физические свойства металлоидов, как правило, металлические, но их химические свойства, как правило, неметаллические. Степень окисления элемента в этой группе может колебаться от +5 до -2, в зависимости от группы, в которой он находится.

Таблица \ (\ PageIndex {2} \): элементы, разделенные на металлы, неметаллы и металлоиды.

Металлы	Неметаллы	Металлоиды
Золото	Кислород	Кремний
Серебро	Углерод	Бор
Медь	Водород	Мышьяк
Утюг	Азот	Сурьма
Меркурий	Сера	Германий
цинк	фосфор

Тенденции в металлическом и неметаллическом характере

Металлический характер является наиболее сильным для элементов в самой левой части периодической таблицы и имеет тенденцию к уменьшению при движении вправо в любой период (неметаллический характер усиливается с увеличением значений электроотрицательности и энергии ионизации).Внутри любой группы элементов (столбцов) металлический характер увеличивается сверху вниз (значения электроотрицательности и энергии ионизации обычно уменьшаются по мере продвижения вниз по группе). Эта общая тенденция не обязательно наблюдается с переходными металлами.

Авторы и авторство

Список металлов

Выделенные элементы считаются металлическими элементами.

Большинство элементов периодической таблицы — металлы. Они сгруппированы в середине левой части таблицы Менделеева.Металлы состоят из щелочных металлов, щелочноземельных металлов, переходных металлов, лантаноидов и актинидов.

Вот список металлов, их расположение в периодической таблице, их свойства и использование.

Свойства металлов

Металлы имеют несколько общих свойств, в том числе:

• Металлы твердые при комнатной температуре (за исключением ртути).
• Металлы блестящие, с металлическим блеском.
• Большинство металлов имеют высокую температуру плавления.
• Большинство из них являются хорошими проводниками тепла.
• Большинство из них являются хорошими электрическими проводниками.
• Имеют низкую энергию ионизации.
• Металлы обладают низкой электроотрицательностью.
• Они податливы — их можно растирать на листы.
• Они пластичные — их можно затягивать в проволоку.
• Металлы имеют высокие значения плотности (исключения: литий, калий и натрий).
• Большинство металлов подвержены коррозии на воздухе или в морской воде.
• Атомы металлов теряют электроны в реакциях.Другими словами, они образуют катионы.

* Bonus Fact * При определенных условиях водород может действовать как металлический элемент. Эти условия обычно встречаются в экстремальных условиях, таких как высокое давление или замерзшее твердое вещество.

Список металлов

Это список металлов в порядке возрастания атомного номера.

4 904 66 Cod

6

Fr

6 C Америк

НОМЕР	СИМВОЛ	ЭЛЕМЕНТ
3	Li	Литий
4	Be	Бериллий
S	Na	Mg	Магний
13	Al	Алюминий
19	K	Калий
20	Ca	Кальций
Scand 21	Scand
22	Ti	Титан
23	V	Ванадий
24	Cr	Хром
25	Mn	Марганец	Fe	Железо
27	Кобальт
28	Ni	Никель
29	Cu	Медь
30	Zn	Цинк
Gaall	Gallium
37	Rb	Рубидий
38	Sr	Стронций
39	Y	Иттрий
40	Zr	Zirconium 9004 Zirconium 9004 Nb	Ниобий
42	Mo	Молибден
43	Tc	Технеций
44	Ru	Рутений
Рутений
46	Pd	Палладий
47	Ag	Серебро
48	Cd	Кадмий
49	In	Индий
50	Sn	олово
55	C Цезий
56	Ba	Барий
57	La	Лантан
58	Ce	Церий
59	Продимий	60 Prase	Prase 900	Nd	Неодим
61	Pm	Прометий
62	Sm	Самарий
63	Eu	Европий 64
Европий 64
65	Tb	Тербий
66	Dy	Диспрозий
67	Ho	Гольмий
68	Er	Эрбий
69	Tm		Tm	Тулий	Иттербий
71	Lu	Лютеций
72	Hf	Гафний
73	Ta	Тантал
	Тантал
W	75	Re	Рений
76	Os	Осмий
77	Ir	Иридий
78	Pt	Платина
Платина
Золото
80	Hg	Меркурий
81	Tl	Таллий
82	Pb	Свинец
83	Bi	Висмут
84	Po	87 Полоний	Франций
88	Ra	Радий
89	Ac	Актиний
90	Th	Торий
91	ПаТ
92	U	Уран
93	Np	Нептуний
94	Pu	Плутоний
95	Am	Кюрий
97	Bk	Берклий
98	Cf	Калифорний
99	Es	Эйнштейний
100	Fm	Фермий
101	Md	№	Нобелий
103	Lr	Лоуренсий
104	Rf	Резерфордий
105	Db	Дубний 9004 9004 9004 9004 Дубниум 9004 Дубний 9004 900
107	Bh	Бориум
108	Hs	Калий
109	Mt	Мейтнерий
110	Darmstad	Darmstad	Darmstad		Rg	Рентген 900 87
112	Cn	Copernicium
113	Nh	Nihonium
114	Fl	Flerovium
115	Mc	Mc	Mc		Lv	Livermorium

Расположение металлов в таблице Менделеева

Более 75% элементов — металлы, поэтому они заполняют большую часть таблицы Менделеева.Металлы находятся в левой части таблицы. Два ряда элементов под основной частью таблицы (лантаноиды и актиниды) — это металлы.

Использование металлов

Металлы находят применение во всех сферах жизни. Вот список их использования:

• Конструкционные компоненты
• Контейнеры
• Провода и электрические приборы
• Радиаторы
• Зеркала
• Монеты
• Ювелирные изделия
• Оружие
• Питание (железо, медь, кобальт, никель, цинк, молибден)

Ссылки

• Cox P.А. (1997). Элементы: их происхождение, изобилие и распространение . Издательство Оксфордского университета: Оксфорд. ISBN 978-0-19-855298-7.
• Эмсли, Дж. (2003). Строительные блоки природы: руководство по элементам от А до Я . Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-850340-8.
• Strathern, P. (2000). Сон Менделеева: В поисках стихий . Hamish Hamilton Ltd. ISBN 978-0-241-14065-9.
,
• улица, А .; Александр, В. (1998). Металлы на службе у человека (11-е изд.). Книги Пингвинов: Лондон. ISBN 978-0-14-025776-2.

Список неметаллов

Выделенные элементы являются неметаллическими элементами.

Неметаллические элементы занимают верхний правый угол периодической таблицы. Неметаллы включают неметаллическую группу, галогены и благородные газы. Эти элементы имеют схожие химические свойства друг с другом, что отличает их от элементов, которые считаются металлами.

Группы неметаллов

Группа неметаллических элементов — это подмножество неметаллов.Группа неметаллических элементов состоит из водорода, углерода, азота, кислорода, фосфора, серы и селена. Водород действует как неметалл при нормальных температурах и давлении и обычно считается частью группы неметаллов.

Галогены — неметаллы группы 7 Периодической таблицы Менделеева. Атомы этих элементов имеют степень окисления -1. Элементы в верхней части группы — это газы, но они становятся жидкостями и твердыми телами, движущимися вниз по группе. Галогены — это фтор, хлор, бром, йод и астат.Свойства теннессина малоизвестны. Теннессин может быть галогеном или металлоидом.

Благородные газы — это относительно инертные газы, находящиеся в группе 8 (последний столбец) таблицы периодов. Благородные газы — гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон и оганессон. Скорее всего, оганессон не является газом при комнатной температуре.

Список неметаллов

Это список неметаллических элементов в порядке возрастания атомного номера.

Свойства неметаллов

Свойства неметаллов включают:

• тусклый, не блестящий
• плохой проводник тепла
• плохой проводник электричества
• высокая энергия ионизации
• высокая электроотрицательность
• не податливый или пластичный, обычно хрупкий
• более низкая плотность (по сравнению с металлами)
• более низкая температура плавления и кипения (по сравнению с металлами)
• получение электронов в реакциях (отрицательная степень окисления)
• часто красочный в твердом состоянии

Список применений неметаллов

В отличие от металлов неметаллы не имеют универсального применения.Но в некоторых приложениях они встречаются вместе:

• Необходимы для жизни (углерод, водород, азот, кислород, сера, хлор, фосфор)
• Удобрения (водород, азот, фосфор, сера, хлор, селен)
• Хладагенты и криогеника (водород, гелий, азот, кислород, фтор, неон)
• Промышленные кислоты (углерод, азот, фтор, фосфор, сера, хлор)
• Лазеры и лампы
• Медицина и фармацевтика

Неметаллы образуют множество соединений.Фактически, большинство соединений, с которыми вы сталкиваетесь, содержат неметаллы. Они встречаются в воде, продуктах питания, тканях, пластмассах и других предметах повседневного обихода.

Ссылки

• Аддисон, У. Э. (1964) Аллотропия элементов . Oldbourne Press: Лондон.
• Bettelheim, F.A .; Brown, W.H .; Кэмпбелл, М.К .; Farrell, S.O .; Торрес, О. (2016). Введение в общую, органическую и биохимию (11-е изд.). Cengage Learning: Бостон. ISBN 978-1-285-86975-9.
• Эмсли, Дж.(1971). Неорганическая химия неметаллов . Methuen Educational: Лондон. ISBN 0423861204.
• Steudel, R. (1977). Химия неметаллов: введение в атомную структуру и химические связи . Английское издание F.C. Наход и Дж. Дж. Цукерман. Берлин: Вальтер де Грюйтер. ISBN 3110048825.

Факты о литии

Литий — это атомный номер 3 в периодической таблице с символом элемента Li. Вот коллекция фактов о литии, включая его свойства, использование и источники.

Плитка периодической таблицы лития

Основные факты о литии

Имя: Литий

Атомный номер: 3

Символ элемента: Li

Группа: 1

Блок: с

Семейство элементов: Щелочной металл

Атомная масса: [6.938; 6.997] Рекомендации IUPAC
6.941 обычно используется для одного значения

Электронная конфигурация: [He] 2s ¹ (сокращенно) или 1s ² 2s ¹ (полный)

Discovery: Johan August Арфведсоном в 1817 году.
Arfwedson проводил анализ петалитовой руды. При сгорании он давал ярко-красное пламя. Дальнейшее расследование показало, что в нем содержится вещество, которое действует как щелочной металл, но легче натрия. Он попытался получить чистый образец металла путем отделения металла с помощью электролиза, но безуспешно. В 1821 году английский химик Уильям Бранде произвел очень маленький образец чистого лития, но его недостаточно для проведения каких-либо полезных измерений. Литий не производился в больших количествах до 1855 года немецким химиком Робертом Бунзеном и британским химиком Августом Маттиссеном.

Имя Происхождение: lithos (по-гречески «камень») Арфведсон назвал свой щелочной металл в честь камня, чтобы отразить его происхождение. Другие щелочные металлы, такие как натрий и калий, обычно встречаются в растениях.

Общие изотопы:

Литий в основном состоит из двух стабильных изотопов. Изотопы от лития-3 до лития-12 были произведены в лабораторных условиях.

⁶ Li
Литий-6 — стабильный изотоп лития, содержащий три нейтрона.7,59% природного лития содержит литий-6.

⁷ Li
Литий-7 — наиболее распространенный изотоп. Он содержит 4 нейтрона и составляет 92,41% всего природного лития.

---

Физические данные

Литий металлический с полосами оксида лития.
Кредит: Dennis SK / Creative Commons

Плотность: 0,534 г / см ³

Точка плавления: 453,65 K (180,50 ºC или 356,90 ºF)

Точка кипения: 1615 K (1348 ºC) ºF)

Критическая точка: 3220 K при 67 МПа (экстраполяция)

Состояние при 20ºC: твердое тело

Теплота плавления: 3.00 кДж / моль

Теплота испарения: 136 кДж / моль

Молярная теплоемкость: 24,860 Дж / моль · К

---

Электронная конфигурация атома лития.

Атомные данные

Атомный радиус: 1,52 Å (эмпирический)

Ковалентный радиус: 1,30 Å

Радиус Ван-дер-Ваальса: 1,82 Å33

моль

моль Электроотрицательность: (шкала Полинга): 0.98

1 ^st Энергия ионизации: 520,222 кДж / моль

2 ^nd Энергия ионизации: 7298,15 кДж / моль

3 ^моль 11815.0 Общая энергия ионизации: / 11815.0 Состояние окисления: +1

---

Fun Lithium Facts

Испытание литиевым пламенем.
Литий горит ярким красным пламенем.
Кредит: Herge / Public Domain

• Литий — самый легкий металл.
• Литий имеет самую низкую плотность среди всех металлов.Литий может плавать в воде.
• Литий — блестящий мягкий металл, который бурно реагирует с водой, образуя прочную коррозионную основу. По этой причине литий часто хранят в масле.
• Литий горит ярко-красным цветом. Литий добавляют в фейерверки, чтобы образовались красные искры.
• Литий широко используется в аккумуляторных батареях. Он также используется во многих керамических изделиях.
• Литий используется в качестве добавки к сплаву алюминия и магния для снижения веса и повышения прочности.
• Литий в элементарной форме не встречается. Литий получают путем электролиза руд, содержащих литий. Самые большие месторождения литийсодержащих руд находятся в Чили.
• Первой искусственной ядерной реакцией было превращение лития в тритий.
• Карбонат лития используется в малых дозах для лечения маниакальной депрессии и биполярных расстройств.
• Дейтерид лития был одним из первых источников топлива для термоядерной бомбы. Литий производит тритий, который, в свою очередь, сплавляется с дейтерием, выделяя энергию.
• Как и другие щелочные металлы, литий можно использовать для создания мыла. Литиевое мыло используется во многих коммерческих смазках.

Узнайте больше об элементах периодической таблицы Менделеева.

Металлы, металлоиды и неметаллы — группы классификации элементов

Элементы периодической таблицы можно разбить на три различные группы: металлы, металлоиды и неметаллы.

В этой периодической таблице показаны три различные группы элементов. Металлоидная группа отделяет металлы от неметаллов.Элементы слева — это металлы, а неметаллы — справа. Исключение составляет элемент водород. Водород имеет свойства неметалла при нормальных температурах и давлениях и щелочного металла при чрезвычайно высоком давлении.

В некоторых периодических таблицах есть зигзагообразная линия, чтобы различать металлы и металлоиды. Линия начинается ниже бора (B) и проходит между висмутом (Bi) и полонием (Po) или вниз между ливерморием (Lv) и теннессином (Ts). На самом деле металлы вблизи линии часто проявляют неметаллические свойства, а неметаллы имеют какой-то металлический характер.

Свойства металлов

Большинство элементов — металлы. Металлы включают группы щелочных металлов, щелочноземельных металлов, переходных металлов, основных металлов, лантаноидов и актинидов. Металлы обладают следующими свойствами:

• Твердые при комнатной температуре (за исключением ртути)
• Обычно блестящие, с металлическим блеском
• Высокая температура плавления
• Хороший проводник тепла
• Хороший проводник электричества
• Податливый — способный для измельчения в листы
• Пластичный — можно натянуть на проволоку
• Высокая плотность (исключения: литий, калий и натрий)
• Коррозия в воздухе или морской воде
• Терять электроны в реакциях

Свойства металлоидов или полуметаллов

Металлоиды или полуметаллы обладают некоторыми свойствами металлов и некоторыми неметаллами.Металлоиды обычно имеют несколько форм или аллотропов с очень разными свойствами. Характеристики металлоидов включают:

• Может быть тусклым или блестящим
• Проводить тепло и электричество, но не так хорошо, как металлы
• Хорошие полупроводники
• Обычно пластичные
• Обычно пластичные
• Могут как приобретать, так и терять электроны в реакциях

Свойства неметаллов

Неметаллы включают группу неметаллов, а также галогены и благородные газы.Свойства неметаллов включают:

• Тусклый, не блестящий
• Плохой проводник тепла
• Плохой проводник электричества
• Не ковкий или пластичный, обычно хрупкий
• Более низкая плотность (по сравнению с металлами)
• Более низкая температура плавления и кипения баллов (по сравнению с металлами)
• Получение электронов в реакциях

Список всех элементов, считающихся металлами

Большинство элементов — металлы. В эту группу входят щелочные металлы, щелочноземельные металлы, переходные металлы, основные металлы, лантаноиды (редкоземельные элементы) и актиниды.Хотя лантаноиды и актиниды разделены в периодической таблице, на самом деле это особые типы переходных металлов.

Вот список всех элементов периодической таблицы, являющихся металлами.

Щелочные металлы

Щелочные металлы находятся в группе IA в крайней левой части таблицы Менделеева. Это высокореакционные элементы, отличающиеся степенью окисления +1 и, как правило, низкой плотностью по сравнению с другими металлами. Поскольку они обладают такой реакционной способностью, эти элементы находятся в соединениях.В природе свободен только водород в виде чистого элемента, то есть в виде двухатомного водородного газа.

• Водород в металлическом состоянии (обычно считается неметаллом)
• Литий
• Натрий
• Калий
• Рубидий
• Цезий
• Франций

Щелочноземельные металлы

Щелочноземельные металлы находятся в группе IIA периодической таблицы, которая является вторым столбцом элементов. Все атомы щелочноземельных металлов имеют степень окисления +2.Как и щелочные металлы, эти элементы находятся в соединениях, а не в чистом виде. Щелочноземельные металлы обладают меньшей реакционной способностью, чем щелочные металлы. Металлы группы IIA твердые и блестящие, обычно ковкие и пластичные.

• Бериллий
• Магний
• Кальций
• Стронций
• Барий
• Радий

Основные металлы

Основные металлы обладают характеристиками, которые люди обычно ассоциируют с термином «металл».«Они проводят тепло и электричество, имеют металлический блеск и имеют тенденцию быть плотными, пластичными и пластичными. Однако некоторые из этих элементов обладают неметаллическими характеристиками. Например, один аллотроп олова ведет себя больше как неметалл. твердые, свинец и галлий являются примерами мягких элементов. Эти элементы, как правило, имеют более низкие температуры плавления и кипения, чем переходные металлы (за некоторыми исключениями).

• Алюминий
• Галлий
• Индий
• Олово
• Таллий
• Свинец
• Висмут
• Нихоний: вероятно, основной металл
• Флеровий: вероятно, основной металл
• Московий: вероятно, основной металл
• Ливерморий: вероятно, основной металл
• Теннессин: относится к группе галогенов, но может вести себя больше как металлоид или металл

Переходные металлы

Переходные металлы характеризуются наличием частично заполненных электронных подоболочек d или f.Поскольку оболочка заполнена не полностью, эти элементы проявляют несколько степеней окисления и часто образуют окрашенные комплексы. Некоторые переходные металлы встречаются в чистом или самородном виде, включая золото, медь и серебро. Лантаноиды и актиниды встречаются только в природных соединениях.

• Скандий
• Титан
• Ванадий
• Хром
• Марганец
• Утюг
• Кобальт
• Никель
• Медь
• Цинк
• Иттрий
• Цирконий
• Ниобий
• Молибден
• Технеций
• Рутений
• Родий
• Палладий
• Серебро
• Кадмий
• Лантан
• Гафний
• Тантал
• Вольфрам
• Рений
• Осмий
• Иридий
• Платина
• Золото
• Меркурий
• Актиний
• Резерфордий
• Дубний
• Сиборгий
• Бориум
• Калий
• Мейтнерий
• Дармштадтиум
• Рентгений
• Копернициум
• Церий
• Празеодим
• Неодим
• Прометий
• Самарий
• Европий
• Гадолиний
• Тербий
• Диспрозий
• Гольмий
• Эрбий
• Тулий
• Иттербий
• Лютеций
• торий
• Протактиний
• Уран
• Нептуний
• Плутоний
• Америций
• Кюрий
• Берклий
• Калифорний
• Эйнштейний
• Фермий
• Менделевий
• Нобелий
• Лоуренсий

Подробнее о металлах

В общем, металлы расположены в левой части таблицы Менделеева, их металлический характер уменьшается по мере продвижения вверх и вправо.