icon-star icon-cart icon-close icon-heart icon-info icon-pause icon-play icon-podcast icon-question icon-refresh icon-tile icon-users icon-user icon-search icon-lock icon-comment icon-like icon-not-like icon-plus article-placeholder article-plus-notepad article-star man-404 icon-danger icon-checked icon-article-edit icon-pen icon-fb icon-vk icon-tw icon-google
Mark Aero
ќкружающий мир

—амый активный металл

  • 31156
  • 13

—амый активный металл

ќ
ќтветить на вопрос "какой металл самый активный" не так-то и просто. ’от€ бы потому, что из-за разных точек зрени€, пр€мого и точного ответа не существует.

ќдни специалисты считают, что самый активный металл - литий. ƒругие полагают, что наивысшей активностью обладает цезий. ј третьи утверждают, что пальму первенства должен получить франций.

Ќевольно задаешьс€ вопросом: "ј почему така€ разница во мнени€х?" » почему никто не упоминает натрий, калий и рубидий?

¬опросов возникает больше, чем ответов. Ќо при более пристальном изучении предмета, в хаосе данных обнаруживаютс€ очень стройные закономерности, которые не только позвол€ют получить ответы, но даже вы€снить, какой же металл самый активный.

ѕочему до сих пор неизвестно, какой металл самый активный? »стори€ развити€ науки показывает, что €сные и однозначные ответы по€вл€ютс€, как правило, в двух случа€х. ¬о-первых, в случае, если ответ единственно верный, и не существует более иных интерпретаций и толкований. Ќапример, сама€ высока€ гора на планете - ƒжомолунгма.

¬ случае, когда ответ продиктован практической необходимостью.

¬ 20-х годах прошлого века, в молодом еще —оветском —оюзе был поставлен вопрос, подоплекой которого служили политические и экономические обосновани€: можно ли получить резину каким-то другим путем, кроме как из каучуковых деревьев? » в то врем€, как весь мир ездил на колесах, сделанных из сока южноамериканских деревьев, профессор —. ¬. Ћебедев ответил: "ћожно." » вместе с группой специалистов продемонстрировал миру шарик, сделанный из синтезированного каучука.

¬опрос же о самом активном металле не относитс€ ни к первому, ни ко второму случаю. –авноправных кандидатов на роль самого активного металла немало, а поиск правильного ответа не имеет никакой практической пользы. ¬р€д ли какой-нибудь ученый приступит к серьезным лабораторным испытани€м только лишь дл€ того, чтобы удовлетворить чье-то праздное любопытство.

Ќу пусть хот€ бы и теоретически, но можно ли все таки узнать какой металл самый активный?

ј что значит самый активный? јтом любого вещества состоит из €дра, окруженного облаком электронов. Ёлектроны вращаютс€ вокруг €дра по фиксированным траектори€м (орбитал€м). »ногда орбитали еще называют энергетическими уровн€ми или оболочками.

“ак уже самой природой устроено, что на любом энергетическом уровне атома элемента может находитьс€ не более определенного количества электронов. ”ровни, на которых это максимальное количество уже имеетс€, считаютс€ завершенными. ќднако вместе с завершенными уровн€ми, в каждом элементе (кроме благородных газов) имеетс€ еще один, незаполненный.

јтом стремитс€ заполнить все свои электронные оболочки. » как только представитс€ удобный случай, атом немедленно отдаст свои электроны с внешнего уровн€, либо заберет чужие. ¬се зависит от конкретного элемента и от строени€ его внешней электронной оболочки.

Ёлемент, которому необходимо добрать один электрон, справитс€ с этой задачей быстрее, чем элемент, которому дл€ заполнени€ уровн€ требуетс€ два электрона. “ого, кто быстрее, называют более активным.

Ёлементы, которым требуетс€ добрать один электрон, составл€ют седьмую группу в таблице ћенделеева: водород, фтор, хлор, бром, иод, астат. унунсептий.

—реди элементов,которые отдают свои электроны, самым активным будет тот, которому требуетс€ отдать всего лищь один электрон. “акие элементы представл€ют первую группу ѕериодической системы: водород, литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций.

¬ поисках металла.

ѕрежде, чем вы€сн€ть, какой из этих элементов самый активный, необходимо исключить элементы, которые не €вл€ютс€ металлами. јтому фтора до завершени€ внешнего уровн€ не хватает одного электрона. ƒва атома фтора объедин€ютс€ и забирают этот электрон друг у друга. ¬ результате, такой электрон становитс€ общим и €вл€етс€ частью теперь уже завершенной оболочки. “ака€ св€зь называетс€ молекул€рной, а два атома фтора теперь образуют молекулу. ƒвухатомные молекулы фтора удерживаютс€ вместе межмолекул€рными силами, и образуют вещество - фтор.

¬сем элементам седьмой группы не хватает до завершени€ одного электрона. ѕоэтому атомы этих элементов тоже св€заны в двухатомные молекулы. Ёлементы седьмой группы способны создавать исключительно молекул€рные св€зи, поэтому они не могут быть металлами, потому что металлами в первую очередь называют элементы, структура которых основана на "металлической св€зи". —ледовательно, даже самые активные элементы седьмой группы исключаютс€ и в дальнейшем рассматриватьс€ не будут.

ѕерва€ группа. ћеталлическа€ св€зь.

¬ электронной оболочке атома цези€ содержитс€ 55 электронов. 54 из них образут вокруг €дра плотное электронное облако, состо€щее из п€ти завершенных уровней. Ёто облако экранирует практически всю силу прит€жени€ €дра, в результате чего один-единственный электрон на внешнем, шестом уровне св€зан с €дром очень слабо.

јтомы цези€ группируютс€ и отдают свои внешние электроны в "общую копилку", стрем€сь создать завершенный шестой уровень.   процессу подключаютс€ все атомы, образу€ при этом кристаллическую структуру,

ѕри сближении атомов вакантные орбитали перекрываютс€ таким образом, что возникают целые области, по которым может свободно двигатьс€ электрон. ¬ результате внешние электроны покидают свои орбитали и начинают двигатьс€ по объему всего кристалла. “еперь они получают название "свободных" электронов. и €вл€ютс€ своеобразным "цементом", который удерживает атомы вместе.

—в€зь, котора€ устанавливаетс€ между ионами (атомами, отдавших электрон), скрепленных цементом "свободных" электронов, называетс€ металлической св€зью, а структура называетс€ металлической.

¬се элементы первой группы (кроме водорода) €вл€ютс€ металлами, потому что благодар€ единственному электрону на внешнем уровне, организуютс€ исключительно в металлическую структуру.

—войства элементов первой группы практически одинаковые, однако вниз вдоль группы эти свойства повышаютс€. — каждым периодом радиус атомов становитс€ больше, а значит электрон внешнего уровн€ прит€гиваетс€ к €дру слабее, и, следовательно активность элемента и металлические свойства повышаютс€.

“еперь, когда пон€тна обща€ картина, осталось исключить элементы, которые не могут называтьс€ самым активным металлом в силу тех или иных причин.

»сключаем водород.

Ќа энергетическом уровне водорода содержитс€ всего один электрон. Ёта деталь делает его очень похожим на элементы первой группы, однако на этом сходство и заканчиваетс€. ѕотому что до заполнени€ электронной оболочки атому водорода требуетс€ тоже всего лишь один электрон. ј раз так, то атомы водорода в стандартных услови€х не смогут образовывать кристаллическую решетку с металлической св€зью.

»сключаем литий.

ћногие наблюдатели самым активным металлом считают литий. ѕотенциал ионизации (скорость превращени€ атома в ион) лити€ самый низкий по сравнению с другими металлами. Ќо! “олько в единственном случае: при погружении лити€ в водный раствор. Ёнергии, потраченной на ионизацию лити€, потребуетс€ гораздо меньше, чем энергии, потраченной на ионизацию других металлов. ќбъ€сн€етс€ это тем, что энерги€ ионизации атома в водном растворе включает в себ€ сумму двух величин: потенциал ионизации и энергию гидратации (взаимодействие с молекулами воды).

 огда же рассматривают свойства элементов в группах и периодах ѕериодической системы, отправной точкой €вл€етс€ условие, что элементы наход€тс€ в вакууме, то есть элементы не взаимодействуют друг с другом. “аким образом, литий, рассматриваемый в услови€х ѕериодической системы, не может быть самым активным металлом.

»сключаем натрий, калий и рубидий.

ћеталлические свойства и химическа€ активность увеличиваютс€ с каждым периодом. «начит, даже рубидий, элемент п€того периода не может быть самым активным, не говор€ уже о калии и натрии, элементов четвертого и третьего периодов.

Ќа роль самого активного металла осталось два кандидата: цезий и франций. я считаю, что исключать нужно франций - это субъективное мнение автора, не претендующее на роль единственно верного. –адиоактивность франци€ не позвол€ет получить вещество в макроскопических количествах, что существенно затрудн€ет изучение, и, как следствие, точное описание его свойств.

—амый активный металл.

—амым активным металлом можно назвать цезий. ќткрытый в 1860г. учеными –. ¬. Ѕунзеном и √. –.  ирхгофом, цезий стал первым элементом, открытым методом спектрального анализа. Ѕлагодар€ двум €рким синим лини€м в эмиссионном спектре, элемент получил свое название от латинского caesius, что означает - небесно-голубой.

÷езий чрезвычайно активен: на воздухе он мгновенно окисл€етс€ с воспламенением, образу€ гипероксид. –еакци€ с водой происходит со взрывом. ÷езий реагирует со льдом, даже при температуре -120∞—. ¬ услови€х ограниченного доступа кислорода цезий окисл€етс€ до простого оксида . Ётим иногда пользуютс€, когда требуетс€ создать в защищенной среде абсолютный вакуум.

÷езий востребован практически во всех отрасл€х науки и промышленности. ќднако добыча и получение цези€ дело весьма затратное. ѕоэтому стоимость цези€ на рынках достаточно высока€. Ёто обсто€тельство об€зывает относитьс€ к использованию цези€ очень избирательно и бережно.


tra
јмели€  ¬асиленко

ƒа, действительно, за такую статью можно и п€ть балов поставить, жаль что не могу. +

deb
—ветлана Ўибунска€

ћожет нужно воспользоватьс€ определением "в природе", потому, как все-таки не следует исключать франций? » исправьте пожалуйста "е"миссионный пишетс€ с буквой "э". ј так стать€ понравилась, хорошо расписана электронна€ структура атомов. +

¬ам необходимо или зарегистрироватьс€, чтобы оставл€ть комментарии
выбор читател€

¬ыбор читател€

16+