Chuyên đề 5
ĐẠI CƯƠNG
VỀ KIM LOẠI
TÓM TẮT LÝ THUYẾT
*****
B1. TÍNH CHẤT CHUNG CỦA KIM LOẠI
I. Cấu tạo
1. Vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn
Các nguyên tố hoá học được phân thành kim loại và phi kim. Trong số 110 nguyên tố hoá học đã biết có tới gần 90 nguyên tố là kim loại. Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố kim loại có mặt ở :
- Nhóm IA (trừ hiđro) và IIA.
- Nhóm IIIA (trừ bo) và một phần của các nhóm IVA, VA, VIA.
Các nhóm B (từ IB đến VIIIB).
- Họ lantan và actini, được xếp riêng thành hai hàng ở cuối bảng.
2. Cấu tạo của nguyên tử kim loại
Nguyên tử của hầu hết các nguyên tố kim loại đều có ít electron ở lớp ngoài cùng (1, 2 hoặc 3e). Thí dụ :
Na : 1s2 2s2 2p6 3s1 ; Mg : 1s2 2s2 2p6 3s2 ; Al : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
Trong cùng chu kì, nguyên tử của nguyên tố kim loại có bán kính nguyên tử lớn hơn và điện tích hạt nhân nhỏ hơn so với nguyên tử của nguyên tố phi kim. Thí dụ xét chu kì 2 (bán kính nguyên tử được biểu diễn bằng nanomet, nm) :
11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl
0,157 0,136 0,125 0,117 0,110 0,104 0,099
3. Cấu tạo tinh thể của các kim loại
Hầu hết các kim loại ở điều kiện thường đều tồn tại dưới dạng tinh thể (trừ Hg).
Trong tinh thể kim loại, nguyên tử và ion kim loại nằm ở những nút của mạng tinh thể. Các electron hoá trị liên kết yếu với hạt nhân nên dễ tách khỏi nguyên tử và chuyển động tự do trong mạng tinh thể.
Đa số các kim loại tồn tại dưới ba kiểu mạng tinh thể phổ biến sau :
a)Mạng tinh thể lục phương
Trong tinh thể, thể tích của các nguyên tử và ion kim loại chiếm 74%, còn lại 26% là các khe rỗng. Thuộc loại này có các kim loại : Be, Mg, Zn,...
b) Mạng tinh thể lập phương tâm diện
Các nguyên tử, ion kim loại nằm trên các đỉnh và tâm các mặt của hình lập phương.
Trong tinh thể, thể tích của các nguyên tử và ion kim loại chiếm 74%, còn lại 26% là các khe rỗng. Thuộc loại này có các kim loại : Cu, Ag, Au, Al,...
c)Mạng tinh thể lập phương tâm khối
Các nguyên tử, ion dương kim loại nằm trên các đỉnh và tâm của hình lập phương.
Trong tinh thể, thể tích của các nguyên tử và ion kim loại chỉ chiếm 68%, còn lại 32% là các khe rỗng. Thuộc loại này có các kim loại : Li, Na, K, V, Mo,...
4. Liên kết kim loại
Liên kết kim loại là liên kết được hình thành giữa các nguyên tử và ion kim loại trong mạng tinh thể do sự tham gia của các electron tự do.
II. Tính chất vật lí chung của kim loại
1. Tính dẻo
Khác với phi kim, kim loại có tính dẻo : dễ rèn, dễ dát mỏng và dễ kéo sợi. Vàng là kim loại có tính dẻo cao, có thể dát thành lá mỏng đến mức ánh sáng có thể xuyên qua.
Kim loại có tính dẻo là vì các ion dương trong mạng tinh thể kim loại có thể trượt lên nhau dễ dàng mà không tách ra khỏi nhau nhờ những electron tự do chuyển động dính kết chúng với nhau.
2. Tính dẫn điện
Khi đặt một hiệu điện thế vào hai đầu dây kim loại, những electron tự do trong kim loại sẽ chuyển động thành dòng có hướng từ cực âm đến cực dương, tạo thành dòng điện.
Kim loại dẫn điện tốt nhất là Ag, sau đó đến Cu, Au, Al, Fe,...
Nhiệt độ của kim loại càng cao thì tính dẫn điện của kim loại càng giảm do ở nhiệt độ cao, các ion dương dao động mạnh cản trở dòng electron chuyển động.
3. Tính dẫn nhiệt
Tính dẫn nhiệt của các kim loại cũng được giải thích bằng sự có mặt các electron tự do trong mạng tinh thể.
Các electron trong vùng nhiệt độ cao có động năng lớn, chuyển động hỗn loạn và nhanh chóng sang vùng có nhiệt độ thấp hơn, truyền năng lượng cho các ion dương ở vùng này nên nhiệt lan truyền được từ vùng này đến vùng khác trong khối kim loại.
Thường các kim loại dẫn điện
nguon VI OLET
