Küsimus:
Mis paneb mõned metallid kõrgemal temperatuuril sulama?
F'x
2012-04-28 19:23:08 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Vaatan metallelementide sulamistemperatuuri ja märkan, et kõrge sulamistemperatuuriga metallid on kõik rühmitatud $ \ mathrm {d } $ -blokk. Kui võtan näiteks perioodilise tabeli, mille füüsiline olek on märgitud $ \ pu {2165 K} $ :

enter image description here

Ma näen, et (välja arvatud boor ja süsinik) moodustavad ainsad sellel temperatuuril tahked elemendid üsna täpselt määratletud ploki volframi ümber (mis sulab $ \ pu {3695 K juures } $ ). Mis siis paneb selle metallirühma nii kõrgel temperatuuril sulama?

Vaadake süsinikku ja boori ning mõelge uuesti.
@Georg vabandust, kuid ma ei leia, et teie kommentaar oleks väga kasulik ... kas võiksite olla veel selgesõnaline? Ma tean süsinikust ja boorist ning küsin metallide kohta ...
@F'x, Mulle meeldib teie küsimus väga. See on raske! Georg, ma pole ka teie suunas kindel, kuid boori ja süsiniku väga tihe kovalentne sidumine erineb kõigile metallidele omasest metallilisest sidemest nii palju, et olen üsna kindel, et selle põhiline ülevaade peitub mujal. Samuti täheldaksin, et aatomtihedusel (mis pole päris sama mis massitihedusel) on tõenäoliselt oluline roll, kuna teie viidatud metallide saar sisaldab (ma arvan) kõige rohkem aatomi per cc tihedat metalli. Kas see väga lahe tööriist, mida kasutate (?), Juhuslikult ka seda näitab?
@TerryBollinger on välkmälu http://www.rsc.org/periodic-table
Puht metallist side muudab üsna pehmed ja vormitavad asjad nagu naatrium või vask. Selle keskpiirkonna metallidel (volfram ja co) on mõned lokaliseeritud sidemed, mis on segatud metallilise sidemega! Mõelge W-Type struktuurile! Päris metallil peaks olema mõni lähim pakk, ei midagi muud.
Kaks vastused:
#1
+31
Hauser
2012-05-11 04:21:35 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Mõningaid tegureid vihjati, kuid lubage mul need tähtsuse järjekorda panna ja veel mõned mainida:

  • metallidel on tavaliselt kõrge sulamistemperatuur, kuna metallide interatomi sidumine delokaliseeritud elektronide abil ( $ \ ce {Li} $ millel on selle "elektronmere" jaoks ainult mõned elektronid) tuuma aatomite vahel on nendes üsna tõhus puhta elemendi tahked ained võrreldes alternatiivsete sidumistüüpidega (iooniline $ \ pu {6-20 eV / atom} $ sideme energia, kovalentne 1-7, metallik 1-5, van -der-Waals palju madalam). Samuti on ioonvõredel, nagu $ \ ce {NaCl} $ , kõrgem võre- ja sidumisenergia, erinevalt enamikust metallidest on neil nõrk aatomite vaheline pikamaaühendus. Need lagunevad või on kergesti lahustuvad, metallid on vormitavad, kuid ei purune, nende keevitamisvõime põhjuseks on elektronmeri.

  • kristallide struktuur ja mass mängivad madalamat roll teie filtreeritud elementide hulgas (otsige lihtsalt nende elementide kristallstruktuuri), kuna metalliline sidumine pole erinevalt kovalentsest sidemest (orbitaalsümmeetria) suunatud. Metallidel on sageli poolenisti täidetud ribad $ \ mathrm {s} $ ja $ \ mathrm {p} $ ( tugevam ümber paigutatud kui $ \ mathrm {d} $ ja $ \ mathrm {f} $ ) Fermis - serv (mis tähendab kõrget juhtivust) ja seetõttu palju delokaliseeritud elektrone, mis võivad liikuda hõivamata energiasse, andes suurima elektronmere, mille täiteavad on pooled või vähem.

  • väärismetallidel, nagu $ \ ce {Au, Ag} $ , on täielik $ \ mathrm {d } $ orbitaal, seetõttu madal reaktiivsus / elektronegatiivsus ja neid kasutatakse sageli kontaktmaterjalidena (kõrge juhtivus, kuna "väga vedel" elektronmeri koosneb ainult $ \ mathrm {s} $ -orbitaalelektronid. Erinevalt pooleldi või vähem hõivatud volframist $ \ mathrm {d} $ -orbitaalidest pole neil aatomitevahelisi $ \ mathrm {dd} $ sidumine delokaliseeritud $ \ mathrm {d} $ -elektronide abil ja mis veelgi tähtsam, pool täidetud $ \ mathrm {d} $ -orbital panustab energiaribasse 5 elektroni, samas kui $ \ mathrm {s} ainult $ ainult 1, $ \ mathrm {p} $ ainult 3, elektronmeri on $ hulgas suurem \ mathrm {d} $ -grupp.

  • Võrgus olevate aatomite "pakkimine" (aatomite vaheline kaugus) kõrge $ Z $ aatomid (võrreldes eg $ \ ce {Li} $ ) on tihedamad (rohkem prootoneid, tugevam kestaelektroonide atraktiivsus, väiksem interatomiline raadius) tähendab tugevamat interatomilist sidet, mida edastab elektronmeri:

enter image description here

Siin näete, et igas seerias ( $ \ ce {Li, \ Na, \ K} $ ) sulamistemperatuurid tõusevad maksimaalseks ja vähenevad seejärel aatomnumbri suurenemisega (ümberpaigutatud $ \ mathrm {d} $ -elektronid), suurem elektronmeri on siin tugevam tegur kui natuke tihedam pakend.

  • Boor poolmetallina näitab metallist ja kovalentset sidumist, süsiniku tugevat suunalist kovalentset sidumist ja on võimeline ehitama sidemete võrgustikku erinevalt teistest mittemetallist elementidest, millel on kovalentne molekulisisese seos, nt diatoomsed molekulid, kuid paardumata elektronide tõttu pole makromolekulides tugev molekulidevaheline sidumine.

Nii et sulamispunktides on mõned suuremad suundumused, mis selgitavad $ \ mathrm {d} $ -metallid, aga ka mõned väiksemad erandid reeglist, näiteks $ \ ce {Mn} $ .

Tegelikult "näitab metallilist ja kovalentset sidumist" on elementaarse boori väga mittetriviaalse sideme kirjeldus üsna ebatäpne.
#2
+6
Kevin
2012-04-29 00:06:21 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ma arvan, et siin on kaks omadust: võre struktuuri aatomi kiirus ja stabiilsus.

Tuletame meelde, et temperatuur on molekulide keskmise kineetilise energia näitaja, nii et $ v \ propto \ sqrt {\ frac {T} {m}} $ või sama kiiruse saavutamiseks $ T \ propto m $. Nii et samal temperatuuril liiguvad kaks raskemat aatomit üksteisest aeglasemalt kui kaks kergemat molekuli, andes neile rohkem aega interaktsiooniks.

. Nii et mida suurema stabiilsuse saavutavad aine aatomid nende tahkes kristalses paigutuses olles, seda kõrgem on selle sulamistemperatuur. Miks peaksid selle piirkonna metallid tahketes vormides suurema stabiilsuse saavutama? Olen üsna kindel, et vastus on seotud orbitaalide ja poolorbiitide täielikkusega. Ma pole kindel metallides paikneva elektronpilve üksikasjades, kuid arvan, et on tõenäoline, et see võimaldab neil metallidel oma mittetäielikke orbitaale mingil viisil täita või tühjendada.
Jah, nad on rasked, aga see on ainult pool loost, eks? Põhjus, et see pole kõik rasked aatomid (elavhõbe on raske ja keskkonnatingimustes on see vedelik ...)
Tahkelt vedelale üleminekul on aatomite kaalul väga vähe rolli. Ainult energia on sidemete purunemisel oluline ja temperatuur on keskmise kineetilise energia, mitte kiiruse näitaja.


See küsimus ja vastus tõlgiti automaatselt inglise keelest.Algne sisu on saadaval stackexchange-is, mida täname cc by-sa 3.0-litsentsi eest, mille all seda levitatakse.
Loading...