Чем металлы отличаются от неметаллов — особенности, свойства и характеристики

Металлы в таблице Менделеева

• пластичность;
• электропроводимость;
• блеск;
• легкая отдача электронов;
• ковкость;
• теплопроводность;
• твердость (кроме ртути).

Из-за различной химической и физической сути свойства могут существенно отличаться у двух представителей этой группы, не все они похожи на типичные природные сплавы, к примеру, ртуть – это жидкая субстанция, но относится к данной группе.

Некоторые элементы такого типа могут существовать только доли секунды, а некоторые не встречаются в природе совсем – их создали в искусственных условиях лаборатории. У каждой из групп металлов в системе есть свое название и признаки, которые отличают их от других групп.

При этом отличия у них весьма существенные. В периодической системе все металлы располагаются по количеству электронов в ядре, т.е. по увеличению атомной массы. При этом для них характерно периодическое изменение характерных свойств. Из-за этого в таблице они не размещаются аккуратно, а могут стоять неправильно.

Как отличить металл от неметалла?

Как определить металл в соединении? Существует простой способ определения, но для этого необходимо иметь линейку и таблицу Менделеева. Для определения надо:

1. Провести условную линию по местам соединения элементов от Бора до Полония (можно до Астата).
2. Все материалы, которые будут слева линии и в побочных подгруппах – металл.
3. Вещества справа – другого типа.

Однако у способа есть изъян – он не включает в группу Германий и Сурьму и работает только в длинной таблице. Метод можно использовать в качестве шпаргалки, но чтобы точно определить вещество, следует запомнить список всех неметаллов. Сколько их всего? Мало – всего 22 вещества.

1. При комнатной температуре – твердые, за исключением ртути. При этом они блестят и хорошо проводят электрический ток.
2. У них на внешнем уровне ядра меньшее количество атомов.
3. Состоят из кристаллической решетки (кроме ртути), а все другие элементы имеют молекулярную или ионную структуру.
4. В периодической системе все неметаллы – красного цвета, металлы – черного и зеленого.
5. Если двигаться слева направо в периоде, то заряд ядра вещества будет увеличиваться.
6. У некоторых веществ свойства выражены слабо, но они все равно имеют характерные признаки. Такие элементы относятся к полуметаллам, например Полоний или Сурьма, они обычно располагаются на границе двух групп.

Важно запомнить, что при перемещении в таблице сверху вниз становятся сильнее неметаллические свойства веществ, поскольку там располагаются элементы, которые имеют отдаленные внешние оболочки. Их ядро отделено от электронов и поэтому они притягиваются слабее

Периодический закон: история открытия

К середине 19 века ученые открыли 63 химических элемента. Многие светлые умы предпринимали попытки найти какую-либо закономерность между ними, но успехов до этого времени не достиг никто. В 1829 году Дёберейнер открыл и опубликовал так называемый «закон триад». Его суть – атомный вес многих элементов близок к среднему значению 2 других элементов, которые близки к нему по свойствам. Опираясь на этот закон первую попытку расположить элементы в порядке возрастания их атомного веса предпринял А. Э. Шанкуртуа. Произошло это в 1862 году. Но модели расположения, которые он представил, не заинтересовали научную общественность.

Следующую попытку предпринял Д. А. Ньюланденс. Его модель имела название «закон октав». Она несколько напоминала таблицу Менделеева. Но научные деятели ее также не приняли, так как сам автор пытался найти в ней мистическую музыкальную гармонию. В это же время были предприняты еще несколько попыток систематизации, но они также успехом не увенчались.

Лишь в 1869 году Д. И. Менделеев в журнале Русского химического общества опубликовал свою первую схему периодической системы. Сущность открытия заключалась в том, что с ростом атомной массы элементов их свойства меняются не хаотично и монотонно, а периодически. После некоторого числа элементов с одинаковыми свойствами, расположенными по возрастанию атомного веса, свойства вновь начинают повторятся. В 1871 году Менделеев на основе всех этих данных смог сформулировать свой Периодический закон. Научную достоверность его подтвердили в 1875-1886 годах.

Существует легенда, что свою таблицу ученый увидел во сне. А проснувшись, просто ее записал и представил как открытие. На это сам химик сказал, что:«Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово». На самом деле открытие заняло у него очень много времени.

Сам Дмитрий Иванович Менделеев был не только химиком, как предполагают многие люди. Он был еще и физиком, экологом, геологом, экономистом, приборостроителем и даже педагогом. За всю свою жизнь от провел во многих областях науки. Но именно открытие одного из фундаментальных законов природы принесло ему известность не только в научных кругах, но и среди обычных людей.

Смелости мысли Менделеева можно только позавидовать. Ученый решился опубликовать свой труд, чтобы представить его общественности. Если смотреть на это с одной стороны, то первоначальная таблица содержала много пустых клеток, так как еще не были открыты элементы, известные людям сейчас. Но с другой стороны, ученый предположил, что атомный вес некоторых элементов измерили неправильно, так как в противном случае они бы не вписались в созданную систему. И здесь от оказался прав

Первоначальный вариант был более прост и отражал то, что существует в природе. То есть она никаким образом не объясняла, почему все должно быть так, как предположил ученый. И только позже, когда появилась квантовая механика и принцип запрета Паули, науке стал понятен смысл расположения элементов в представленной системе.

Элементы включая уран существуют в природе. Можно назвать их натуральными. Все последующие, начиная с 93 номера – это искусственные, которые ученые создали в лаборатории. Самый большой номер на сегодняшний день – 118.

Положения

Как шахматная доска состоит из строк, столбцов и полей, так и таблица состоит из периодов, групп (которые, в свою очередь, делятся на главные и побочныеподгруппы) и фиксированных номеров химических элементов.

Период — это строки, горизонтальные ряды.

Группы — столбцы, ряды вертикальные.

Как определить, где главная подгруппа, а где побочная? Посмотрите на второй и третий период — там элементы только главных подгрупп. Они находятся с одного «бока» ячейки. Если опуститься на периоды ниже, можно заметить, что некоторые элементы смещены в другую сторону ячеек (Cu, Ag, Au, Rg в первой группе, например). Вот это и есть побочная подгруппа.

И, наконец, есть определённая нумерация этих самых ячеек, в которых находятся элементы — их порядковые номера.

Давайте потренируемся и составим «паспортные данные» хрома. Будет лучше, если вы сначала попробуете сами, а потом посмотрите ответ.

Химия для чайников с нуля, основы химии

Легко и ненавязчиво находим, что хром находится в четвёртом периоде и шестой группе. Находится чуть в стороне от кислорода и серы — следовательно, подгруппа побочная. Ну и, не без некоторых усилий (спасибо, Дзен, за качество и невозможность приближать изображение) обнаруживаем его под двадцать четвёртым номером.

Ответ: четвёртый период, шестая группа, побочная подгруппа, двадцать четвёртый номер.

Всё очень просто!

Свойства

Каждому положению элемента относительно той или иной части таблицы соответствует определённое свойство.

Сопоставим их:

1. Период, в котором находится элемент — показывает число электронных слоёв элемента.

2. Группа — показывает наибольшее число электронов, которые атом может отдавать для образования хим. связи (максимальная валентность). Также показывает максимальную положительную степень окисления.

3. По тому, находится элемент в побочной или главной подгруппе, можно определить, металл это или неметалл.

Зачем это нужно, если в учебниках они всегда есть на красиво разукрашенном форзаце?

Всё это, конечно, замечательно, но что будет, если вам попадётся вариант в ч/б?

Кстати, именно такую таблицу раздают на ЕГЭ по химии. И некоторые ребята впадают в ступор уже на втором задании, когда их просят определить, относится элемент к металлам или неметаллам.

Чтобы не потерять лёгкие баллы, запомните:

Ну и, наконец, есть порядковый номер. Зная его, мы можем определить заряд ядра, число протонов, число электронов и, соответственно, найти число нейтронов через относительную атомную массу и протоны.

Вернёмся к нашему хрому. Как мы помним, он находится в четвёртом периоде, шестой группе, побочной подгруппе и имеет 24-ый номер.

Переводя на свойства: имеет четыре электронных слоя; имеет максимальную валентность VI и степень окисления +6; металл; его заряд/число протонов/число электронов равно 24, а число нейтронов — 28(52 — 24 = 28).

Очень коварен в плане расчёта нейтронов хлор. Попробуйте сами найти нужное их количество, а в следующей статье узнаете, правы ли вы — поэтому не забудьте подписаться на канал, чтобы ничего не пропустить!

Ну а мы переходим к изменению свойств по периодам и группам.

Динамика

Всё завязано на радиусе атома. Помня об этом, вы всегда можете показать изменение электроотрицательности, окислительно-восстановительных, металлических/неметаллических свойств.

Посмотрите внимательно на распределение электронов по слоям у первых четырёх элементов первой группы и первых четырёх элементов седьмой группы.

Так уж мир устроен — всё стремится к стабильности

Люди ли это, государства, какие-то химические частицы — неважно. Среди химических элементов своеобразным образцом стабильности являются так называемые «благородные газы» — элементы главной подгруппы восьмой группы

Все остальные химические элементы стремятся этому образцу соответствовать, поэтому химические свойства веществ обусловлены…

Очевидно, что натрию легче отдать один электрон, чтобы достигнуть конфигурации неона, чем присоединить семь электронов и стать «вторым аргоном» — у него и свободных орбиталей-то для этого нет!

Ещё легче с этим решением калию — мало того, что ему так же выгоднее затратить меньшее количество энергии, отдав один электрон вместо присоединения нескольких, так у него ещё и сам валентный электрон далеко — радиус больше, из-за этого его труднее удерживать.

Обратную картину наблюдаем в седьмой группе. Картина, впрочем, объясняется теми же самыми общими закономерностями.

Есть фтор. Ему «впадлу» отдавать семь электронов, когда можно отнять у кого-нибудь один и начать косплеить неон. А есть йод, йоду тоже впадлу — но у него радиус больше, поэтому ему сложнее присоединять присоединить этот несчастный электрон.

Исходя из этих примеров, мы можем вывести некоторые закономерности изменения химических свойств при движении по группам и периодам:

1. Окислительно-восстановительныесвойства — собственно, способность присоединять/отдавать электроны, изменяя степень окисления.

Сверху-вниз по группе — возрастают восстановительные (вспомните натрий и калий), уменьшаются окислительные, слева-направо по периоду — уменьшаются восстановительные (вспомните элементы первой группы и элементы седьмой), увеличиваются окислительные.

2. Металлические/неметаллические свойства — то же самое, что и в первом свойстве — отдача/принятие электронов, следовательно — закономерности будут аналогичны.

3. Электроотрицательность — способность присоединять электронные пары при образовании химической связи. Снова присоединение/отдача электронов => аналогично первым двум свойствам.

А вот со следующими двумя свойствами рекомендую быть максимально осторожным.

4. Кислотно-основные свойства ОКСИДОВ И ГИДРОКСИДОВ — в группе (сверху вниз) увеличиваются основные свойства, уменьшаются кислотные, по периоду (слева направо) — наоборот, кислотные увеличиваются, а основные — уменьшаются.

5. А однажды моему знакомому встретилось такое задание:

«Тематический тренинг» В. Н. Доронькина

Как вы видите, под цифрой 2 просят указать элементы в порядке возрастания кислотных свойств водородных соединений. Которые он, очевидно, принял за кислотные свойства оксидов и гидроксидов, поэтому там написан неправильный ответ и недоумевающий знак вопроса.

С кислотными свойствами водородных соединений всё с точностью до наоборот… Хотя, нет, ладно, не всё. Наполовину.

Давайте просто вспомним, что вообще такое кислотные свойства. Если очень коротко и упрощённо:

А какая разница, протон, электрон — ведь всё опять возвращается на круги своя, к атомному радиусу!

Чем больше он, тем больше длина связи. Чем больше длина связи, тем легче отдавать те или иные частицы. Значит, по группе (сверху вниз) кислотные свойства водородных соединений УСИЛИВАЮТСЯ. Это, кстати, объясняет, почему плавиковую кислоту (HF) считают слабее, чем её соседей с нижних этажей — HCl, HBr, HI.

Пятое свойство упоминается не так часто, как четвёртое, но оно имеет место быть в том числе и в заданиях ЕГЭ. Будьте внимательны.

На сегодня всё, не забудьте определить ЧИСЛО НЕЙТРОНОВ ХЛОРА, в следующей статье мы рассмотрим детальнее этот вопрос (а заодно обсудим изотопы, атомную массу и многие другие интересные вещи) и проверим, правы ли вы в своих рассуждениях, поэтому не забудьте поставить лайк и подписаться на канал!

Крайне занятная таблица. Но если вы школьник, то учить её не стоит, одолейте хотя бы классику 🙂

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 химических 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.