Модуль 4. Избранные вопросы химии

16 Металлы

16.1 Простые вещества и соединения

Аллотропия простых веществ. Простыми называются вещества, состоящие из атомов одного и того же элемента. Простое газообразное вещество состоит из одно- и многоатомных молекул, в конденсированном состоянии – из атомов и молекул. Общее число простых веществ (более 400) значительно больше числа элементов. Это обусловлено существованием простых веществ в различных аллотропных модификациях. Различают аллотропии состава и формы. В первом случае аллотропные модификации отличаются составом простого вещества, например О₂ и О₃. Аллотропия формы (полиморфизм) обусловлена различным расположением частиц в пространстве. Примерами полиморфных форм служат дикислород и озон или серая и желтая сурьма. Аллотропные модификации обозначаются греческими буквами α, β, γ и т.д., причем буква α обозначает самую низкотемпературную модификацию. Более высокотемпературная модификация обозначается буквой β и т.д.

Металлы и неметаллы. Все простые вещества можно разделить на металлы и неметаллы, поскольку их свойства существенно различаются (таблица 16.1).

Таблица 16.1 - Некоторые характерные свойства металлов и неметаллов

Характерные свойства
металлов	Неметаллов
Металлическая связь в кристаллах Металлический блеск Хорошие теплопроводность и электропроводность Ковкость и пластичность Восстановители Оксиды имеют ионный характер и при растворении образуют основные растворы	Ковалентная связь в большинстве простых веществ Различается окраска Плохие теплопроводность и электропроводность Как правило, хрупкость твердых тел Многие из них окислители Большинство оксидов – ковалентные соединения, при растворении в воде образуют кислотные растворы

Граница между металлами и неметаллами размыта, между ними находятся полуметаллы (рисунок16.1). Полуметаллы обладают свойствами как металлов, так и неметаллов. Например, серый мышьяк имеет металлический блеск и электрическую проводимость, однако он хрупок а желтый мышьяк имеет чисто неметаллические свойства.

Большинство элементов являются металлами. Из рисунка16.1 следует, что имеются s-, p-, d- и f-металлы, к неметаллам относятся p-элементы и два s-элемента.

Химические соединения. Существуют двухэлементные (бинарные), трехэлементные и многоэлементные соединения.

Бинарные соединения подразделяются на оксиды, сульфиды, галогениды, нитриды, карбиды и другие сложные вещества. Различают соединения постоянного (дальтониды) и переменного (бертоллиды) состава. Для дальтонидов справедливы законы постоянства состава и кратных отношений, например NH₃, H₂O, SO₂. Состав бертолидов может изменятся в определенных пределах. В принципе, любое твердое вещество, за исключением веществ с молекулярными кристаллическими решетками (H₂, N₂, CO₂ и др.) является бертоллидом. Строение реальных кристаллов отличается от строения идеальных кристаллов. В реальных кристаллах могут быть вакантными узлы решетки и соответственно создается дефицит по какому-либо веществу, или некоторые частицы могут размещаться в междуузлиях, что приводит к избытку другого вещества.

металлы неметаллы

(Н)

H

He

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

To

I

Xe

Cs

Ba

La*

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

Ac*

Ku

105

106

107

108

109

110

La* - включает еще 14 ланатаноидов

Ac* - включает еще 14 актиноидов

Заштрихованы полуметаллы.

Рисунок 16.1 - Металлы, неметаллы и полуметаллы в периодической системе Д.И.Менделеева.