If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание

Метален характер

Свойства на металите и как могат да се обяснят тези свойства с помощта на модела на "плуващите" електрони. Създадено от Сал Кан.

Видео транскрипция

В това видео искам да обсъдя какво означава метал, или метална природа. Нека първо помислим за металите, които срещаме в ежедневието си, или нещата, които въз основа на опита си, свързваме с металите. Елементите, които ни се набиват на очи като метали, или които винаги казваме, че са метални или че нещо е метално, са неща като желязо, никел, мед, сребро, злато, алуминий... Или поне за мен това са нещата, които веднага се набиват на очи. Виждал съм тези неща преди и всички те ми се набиват на очи като метали. Да помислим какво е това нещо, валидно за тези елементи, и, както ще видим, за много други елементи на периодичната таблица, което има дава тази метална природа. Какво асоциираме с метална природа? Едното е, че тези елементи могат да бъдат бляскави. Обикновено са бляскави. Блестят, когато ги огрее светлина. Те не са просто в матов цвят. Те буквално изглеждат метални. Понякога се използва тази думи. Метален блясък. Друго нещо, което свързваме с тях, е, че те по принцип са доста плътни. Ако взема един метал и го пусна във вода, представям си го да потъне, а не да плава върху водата. Също така си ги представяме да имат много висока точка на топене, да са твърди на стайна температура. Твърди на стайна температура. Както ще видим, това е вярно за всички метали, освен за живака, който е блестящ, но на стайна температура е в течна форма. Другото нещо, което свързваме с металите, е, че можем да направим неща от тях. Мога да ги извия и да ги оформя по различни начини. Мисля си за алумуниевото фолио. Мога да го извия. То няма да се пречупи. Мога да го извия и да го направя в различни форми. Дори неща като желязото – може да е нужно много налягане, за да се случи, но те могат да бъдат извити, огънати. А неща като златото и среброто, и медта определено могат да бъдат излети в различни видове бижута. Ако ги поставиш под напрежение, налягане, по-вероятно е са се огънат, отколкото да се пречупят и да се откъснат. Нека поставим ковкост тук. Те са ковки. Другото нещо, което свързвам с металите, е, че те добре провеждат електричество. Провеждат електричество. Едно място, където ще видиш метал, е в електронните си устройства, ако ги отвориш. Там ще видиш жици, които може да са направени от мед, или може да има части, които са направени от други метали, като злато или сребро, или нещо друго. При положение че това са някои от свойствата, които свързваме с металите, нека помислим какво се случва на атомно ниво, което дава на тези елементи тези свойства. Начинът, по който аз размишлявам за това, е: нека просто използваме за пример медта. Нека си представим блокче мед на атомно ниво. Да кажем, че това е ядрото на един атом мед и има "море" от електрони. Има множество електрони или не точно "море" от електрони. Има множество електрони в различни орбитали. Ще говорим за "море" от електрони след малко, но това е един вид електронен облак. Това е електронен облак. Електроните просто обикалят в този облак. Това е вероятностна плътност, определена вероятност, че електроните може да са във всяка точка от този облак. Нека си представим голямо твърдо парче мед. Ще имаш няколко такива. Ще имаш няколко такива в едно, всички те ще оформят твърдо вещество. Това позволява на металите да са ковки, за да извършват неща като провеждане на електричество, което е движението на електроните, което всъщност е тяхната готовност да споделят електрони едни с други. Чрез споделянето на електрони – можеш да си представиш, че това е един атом мед и това е друг. Да кажем, че споделят електрони. Именно това позволява на електричеството или на този поток от електрони да се случи. Ако тези електрони са слабо свързани, тогава ако поставиш потенциална разлика във волтажа, да кажем, че приложиш потенциална разлика, така че тази страна е по-отрицателна, а тази страна е по-положителна. Тогава електроните ще искат да се отдръпнат от отрицателния заряд и да се придвижат към положителния заряд. Ако са сравнително слабо свързани, те могат да се преместят от един облак към следващия. Получаваш това, което често бива наричано "море" от електрони. Нека запиша това. Имаш море от електрони, което ще направи метала проводим и затова виждаш толкова жици от мед. Морето от електрони е също онова, което прави металите ковки. Ако някой от тази страна приложи голям натиск насам, а от тази страна – голям натиск насам, нещата, които не са пластични, ще започнат да се пречупват, просто ще се пречупят ето тук. Но понеже имаш море от електрони, това позволява на метала да е ковък, тази част може да се огъне малко, тази част може да се огъне нагоре, но металната връзка няма да се счупи. При положение че тази метална природа произлиза от готовността на тези атоми да споделят електрони помежду си, за да създадат море от електрони, окуражавам те да спреш това видео и да помислиш кои атоми от периодичната таблица, или кои елементи, е по-вероятно да направят това, да споделят електрони помежду си. Това е същият принцип, чрез който мислехме за йонизационната енергия и електроотрицателност. Спри видеото. Приемам, че се опита. Кои елементи е най-вероятно да споделят електрони? Вече видяхме, че ако сме от лявата страна на периодичната таблица на елементите, например група 1, те имат само един валентен електрон. Ще е много трудно да се получат достатъчно електрони, за да се допълни тази външна обвивка. Ако се отърват от този един валентен електрон, те могат да стигнат до по-стабилно състояние. Те искат да отдадат електрони. А тези тук са толкова близо, ако говорим за халогените, трябва им само един електрон, за да допълнят външната си обвивка. Те са алчни. Те искат да приемат тези електрони. Те са електроотрицателни. Благородните газове, те са готови. Те определено не споделят електрони с всекиго. Те са в много стабилно състояние. Другото нещо, за което говорихме, е, че докато преминаваме надолу по групите, нашите атоми стават по-големи и по-големи, и по-големи. Най-външният, 55-тият електрон на цезия е много по-свободно свързан, понеже е по-надалеч от, да кажем, третия електрон на лития. Точно както видяхме, че елементите тук долу вляво имат много ниска йонизационна енергия. Не отнема много енергия, за да се премахне един електрон от тях, най-вероятно е те да споделят електрони, и всъщност именно те имат най-силна метална природа. Силна метална природа. Тези горе вдясно ще са противоположното. Не е вероятно да споделят електрони. Те са много електроотрицателни. Те имат много висока йонизационна енергия. Те имат слаба метална природа. Мога да си представя, че в момента в ума ти изскачат няколко неща. Започнахме да мислим за елементите от ежедневието си, които свързваме с метали, но казвам, че тези неща тук имат дори по-силна метална природа. А какво да кажем за неща като калций? Аз, както и много други хора, си представям калция като бяла тебеширена субстанция, много твърда, не много ковка, не много бляскава и не много добра в провеждането на електричество. Въз основа на това, което току-що ти казах, той ще има по-силна метална природа, отколкото нещо като алуминия. Трябва да си припомниш, че всъщност това, което виждаш, не е чист калций. Това тебеширено нещо е калциев карбонат. Чистият калций всъщност това, ето снимка на чист калций. Той е бляскав, има тези метални свойства. Цялостният модел тук е, че всички тези елементи са с много силна метална природа, а тези са с много слаба метална природа. От това вероятно можеш да осъзнаеш, че докато по-голямата част от периодичната таблица се състои от метал в някакъв вид... Ако алуминият е метал, а всички тези тук имат по-силна метална природа, всички тези неща са метали. s блокът, d блокът, f блокът – всички те са метали. Значи голяма част от р блока се приема за метали и тези понякога се наричат металоиди. Само тази част от периодичната таблица не се приема за метали. Това е логично. Благородните газове са газове. Те не са много реактивни. Те не се свързват, така че не създават такъв вид структура, която може да направи този вид нещо. Тези тук...дори въглеродът, когато е оформил решетка, той не провежда добре електричество. Не е толкова ковък. Ако помислиш за нещо като диамант... всъщност диамантът може да е най-добрият пример за това. Надявам се това да ти дава представа за металната природа и за моделите в периодичната таблица. Силна метална природа тук, като с придвижването към горната дясна част на таблицата металната природа отслабва.