Щільність металів і інші їх фізичні властивості
Метали - хімічні елементи, розташовані в лівій і нижній частині Періодичної системи Д.І. Менделєєва.
Особлива будова кристалічних решіток металів надає їм ряд загальних властивостей.
До одним з найбільш важливих фізичних властивостей металів ставляться щільність, твердість і температура плавлення. Ці властивості у металів досить різні.
Наприклад, найменшу щільність мають лужні метали, а найбільшу - осмій. Метали, щільність яких менше п'яти, умовно прийнято називати легкими металами, а метали з щільністю більше п'яти - важкими.
По твердості метали порівнюють з алмазом, твердість якого прийнята за 10. Найбільш м'якими є лужні метали, а самим твердим - хром.
Всі метали мають металевим блиском. Це властивість пояснюється тим, що метали добре відображають від своєї поверхні світлові промені. Метали відображають також радіохвилі, що використовується в радіотелескопах, що уловлюють радіовипромінювання штучних супутників Землі, і в радіолокаторах, що виявляють літаки на великих відстанях.
Метали - хороші провідники електрики і теплоти. Це залежить від наявності в металевих гратах вільних електронів, які в електричному полі переміщаються від негативного до позитивного полюса. Електрична провідність і теплопровідність металів неоднакова. Вона збільшується від ртуті до сріблу.
З найбільш доступних металів хорошою електричну провідність мають мідь і алюміній, тому вони використовуються в якості провідників електричного струму.
Багато метали пластичні і мають гарну ковкість, що також пояснюється особливістю металевого зв'язку. Так як іони в металевій решітці один з одним безпосередньо не пов'язані, окремі шари їх можуть вільно переміщатися один щодо іншого. Найкрихкіші метали знаходяться в V, VI і VII групах періодичної системи Д.І. Менделєєва.
Поширеність металів в природі
Метали зустрічаються в природі як у вільному, так і у вигляді різних сполук.
Коротка характеристика хімічних властивостей і щільність металів
Найбільш загальними хімічними властивостями металів є здатність їх атомів при хімічних реакціях віддавати валентні електрони і перетворюватися в позитивно заряджені іони.
Найбільш енергійно метали реагують з киснем і сіркою, електронний торгівельний яких велика:
У цих реакціях окислювачем є відповідний неметалл.
Метали можуть окислюватися також іонами водню і іонами інших металів. Наприклад, в ході реакцій взаємодії металів з водою, з кислотами і розчинами солей:
Zn + 2HCl = Zn + H2;
Приклади розв'язання задач
При повному згорянні кисневмісного органічної речовини масою 13,8 г одержали 26,4 г вуглекислого газу і 16,2 г води. Знайдіть молекулярну формулу речовини, якщо відносна щільність його парів за воднем дорівнює 23.
Складемо схему реакції згоряння органічної сполуки позначивши кількість атомів вуглецю, водню і кисню за «x», «у» і «z» відповідно:
Визначимо маси елементів, що входять до складу цієї речовини. Значення відносних атомних мас, взяті з Періодичної таблиці Д.І. Менделєєва, округлимо до цілих чисел: Ar (C) = 12 а.е.м. Ar (H) = 1 а.е.м. Ar (O) = 16 а.е.м.
Розрахуємо молярні маси вуглекислого газу і води. Як відомо, молярна маса молекули дорівнює сумі відносних атомних мас атомів, що входять до складу молекули (M = Mr):
M (CO2) = Ar (C) + 2 × Ar (O) = 12 + 2 × 16 = 12 + 32 = 44 г / моль;
M (H2 O) = 2 × Ar (H) + Ar (O) = 2 × 1 + 16 = 2 + 16 = 18 г / моль.
m (C) = [26,4 / 44] × 12 = 7,2г;
m (H) = 2 × 16,2 / 18 × 1 = 1,8 м
m (O) = m (Cx Hy Oz) - m (C) - m (H) = 13,8 - 7,2 - 1,8 = 4,8 м
Визначимо хімічну формулу сполуки:
x: y: z = m (C) / Ar (C). m (H) / Ar (H). m (O) / Ar (O);
x: y: z = 7,2 / 12: 1,8 / 1. 4,8 / 16;
x: y: z = 0,6. 1,8. 0,3 = 2. 6. 1.
Значить найпростіша формула сполуки C2 H6 O, а його молярна маса дорівнює 46 г / моль [M (C2 H6 O) = 2 × Ar (C) + 6 × Ar (H) + Ar (O) = 2 × 12 + 1 × 6 + 16 = 24 + 6 + 16 = 46 г / моль].
Значення молярної маси органічної речовини можна визначити за допомогою його щільності за воднем:
Msubstance = 2 × 23 = 46 г / моль.
Щоб знайти справжню формулу органічної сполуки знайдемо відношення отриманих молярних мас:
Значить молекулярна формула речовини матиме вид C2 H6 O.
Масова частка елемента Х в молекулі складу НХ розраховується за такою формулою:
ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%.
ω (O) = 100% - ω (P) = 100% - 56,4% = 43,6%.
Позначимо число атомів фосфору в молекулі через «х», число атомів кисню через «у».
Знайдемо відповідні відносні атомні маси елементів азоту і водню (значення відносних атомних мас, взяті з Періодичної таблиці Д. І. Менделєєва, округлимо до цілих чисел).
Ar (P) = 31; Ar (O) = 16.
x: y = ω (P) / Ar (P). ω (O) / Ar (O);
x: y = 56,4 / 31. 43,6 / 16;
x: y = 1,82. 2,725 = 1. 1,5 = 2. 3.
Значить найпростіша формула сполуки фосфору і кисню має вигляд P2 O3.
Значення молярної маси газу можна визначити за допомогою його щільності по повітрю:
Mgas = 29 × 7,59 = 220 г / моль.
Щоб знайти справжню формулу сполуки фосфору і кисню знайдемо відношення отриманих молярних мас:
M (P2 O3) = 2 × Ar (P) + 3 × Ar (O) = 2 × 31 + 3 × 16 = 62 + 48 = 110г / моль.
Значить індекси атомів фосфору і кисню повинні бути в 2 рази вище, тобто формула речовини матиме вид P4 O6.