Могу ошибаться, но мне кажется, что характерный металлический блеск у металлов связан с эффектом Комптона — рассеяние электромагнитных (в данном случае световых) волн на свободных электронах. Т.е. электроны поглощают падающий свет, а затем согласно эффекта Комптона переизлучают его в соответствии с законами энергии и импульса. При этом должны существовать отличия от эффекта Комптона, наблюдаемого в рентгеновском диапазоне:
1. С высокой точностью выполняется закон отражения (угол отражения равен углу падения), поскольку импульс и энергия фотона видимого света малы, то электрон при таком столкновении практически не меняет свою скорость, а значит импульсы фотона до столкновения и после столкновения должны соответствовать закону отражения от неподвижной преграды, а значит угол отражения будет равен углу падения (чего не наблюдается в рентгеновском диапазоне — там угол отражения зависит от скорости отдачи электрона)
2. Длина волны отраженного света практически не изменяется. На самом деле она меняется максимум на длину волны Комптона, но при этом длина волны Комптона для электрона составляет около 2,5 пм, что практически в 5 миллионов раз меньше длины волны зеленого света (т.е. изменение длины волны будет составлять меньше одной пятимиллионной от самой длины волны). Понятно, что такое изменение мы не то что на глаз не заметим, но и приборами его обнаружить будет крайне затруднительно, поэтому мы легко можем им пренебречь. (Для электромагнитных волн рентгеновского диапазона 2,5 пм будет уже значительной величиной и поэтому длина отраженной волны будет меняться значительно)
Химия 9 класс (Урок№27 — Обобщение по теме «Металлы». Применение металлов.)
Источник: yandex.ru
Почему металлы имеют характерный блеск, также непрозрачны?
Электроны, заполняющие межатомное пространство, отражают световые лучи (а не пропускают, как стекло), причем большинство металлов в равной степени рассеивают все лучи видимой части спектра. Поэтому они имеют серебристо-белый или серый цвет. Стронций, золото и медь в большей степени поглощают короткие волны (близкие к фиолетовому цвету) и отражают длинные волны светового спектра, поэтому имеют соответственно светло-желтый, желтый и медный цвета.
Хотя на практике, вы знаете, металл не всегда нам кажется светлым телом. Во-первых, его поверхность может окисляться и терять блеск. Поэтому самородная медь выглядит зеленоватым камнем. А во-вторых, и чистый металл может не блестеть. Очень тонкие листки серебра и золота имеют совершенно неожиданный вид — они имеют голубовато-зеленый цвет.
А мелкие порошки металлов кажутся темно серыми, даже черными.
Наибольшую отражательную способность имеют серебро, алюминий, палладий. Их используют при изготовлении зеркал, в том числе и в прожекторах.
Почему металлы имеют высокую электрическую проводимость и теплопроводны?
Хаотически движущиеся электроны в металле под воздействием приложенного электрического Напряжения приобретают направленное движение, то есть проводят электрический ток. При повышении температуры мета-тля возрастают амплитуды колебании находящихся в узлах кристаллической решетки атомов и ионов. Это затрудняет перемещение электронов, электрическая проводимость металла падает. При низких температурах колебательное движение, наоборот, сильно уменьшается и электрическая проводимость металлов резко возрастает. Около абсолютного нуля сопротивление у металлов практически отсутствует, у большинства металлов появляется сверх проводимость.
Что делает металлы такими особенными?
Следует отметить, что неметаллы, обладающие электрической проводимостью (например, графит), при низких температурах, наоборот, не проводят электрический ток из-за отсутствия свободных электронов. И только с повышением температуры и разрушением некоторых ковалентных связей их электрическая проводимость начинает возрастать.
Наибольшую электрическую проводимость имеют серебро, медь, в также золото, алюминии, наименьшую — марганец, свинец, ртуть.
Чаще всего с той же закономерностью, как и электрическая проводимость, изменяется теплопроводность металлов.
Они обусловлена большой подвижностью свободных электронов, которые, сталкиваясь с колеблющимися ионами и атомами, обмениваются с ними энергией. Поэтому происходит выравнивание температуры по всему куску металла.
Механическая прочность, плотность, температура плавления у металлов очень сильно отличаются. Причем с увеличением числя.оекгронов. связывающих ион-атомы, и уменьшением межатомного расстояния в кристаллах показатели этих свойств возрастают.
Так, щелочные металлы, атомы которых имеют один валентный электрон, мягкие (режутся ножом), с небольшой плотностью (литий — самый легкий металл с р — 0.53 г/см3) и плавятся при невысоких температурах (например, температура плавления цезия 29 ‘С). Единственный металл, жидкий при обычных условиях. — ртуть — имеет температуру плавления, равную 38.9 ‘С.
Кальций, имеющий два электрона ни внешнем энергетическом уровне атомов, гораздо более тверд и плавится при более высокой температуре (842º С).
Еще более арочной является кристаллическая решетка, образованная атомами скандия, которые имеют три валентных электрона.
Но самые ирочные кристаллические решетки, большие плотности и температуры плавления наблюдаются у металлов побочных подгрупп V, VI, VII, МП групп. Это объясняется тем. что для металлов побочных подгрупп, имеющих неспасенные валентные электроны на d-подуровне, характерно образование очень прочных ковалентных связей между атомами, помимо металлической, осуществляемой электронами внешнего слоя с s-орбиталей.
Вспомните, что самый тяжелый металл — это осмий (компонент сверхтвердых и износостойких сплавов), самый тугоплавкий металл -это вольфрам (применяется для изготовления нитей накаливания ламп), самый твердый металл — это хром Сг (царапает стекло). Они входят в состав материалов, из которых изготавливают металлорежущий инструмент, тормозные колодки тяжелых машин и др.
Металлы различаются по отношению к магнитным полям. Но этому признаку их делят на три группы:
• ферромагнитные Способны намагничиваться под действием даже слабых магнитных полей (железо — альфа-форма, кобальт, никель, гадолиний);
• парамагнитные проявляют слабую способность к намагничиванию (алюминий, хром, титан, почти все лантаноиды);
• диамагнитные не притягиваются к магниту, лаже слегка отталкиваются от него (олово, мель, висмут).
Напомним, что при рассмотрении электронного строения металлов мы подразделили металлы на металлы главных подгрупп (к- и р-элементы) и металлы побочных подгрупп.
В технике принято классифицировать металлы по различным физическим свойствам:
а) плотности — легкие (р < 5 г/см3) и тяжелые (все остальные);
б) температуре плавления — легкоплавкие и тугоплавкие.
Принято железо и его сплавы считать черными металлами, а все остальные — цветными.
Классификации металлов по химическим свойствам
Металлы с низкой химической активностью называют благородными (серебро, золото, платина и ее аналога — осмий, иридий, рутений, палладий, родий).
По близости химических свойств выделяют щелочные (металлы I группы главной подгруппы), щелочноземельные (кальций, стронций, барий, радий), а также редкоземельные металлы (скандий, иттрий, лантан и лантаноиды, актиний и актиноиды).
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru