Cấu tạo và tính chất vật lí của kim loại SVIP

I. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ LIÊN KẾT KIM LOẠI

1. Đặc điểm cấu tạo của nguyên tử kim loại

Do có ít electron lớp ngoài cùng (thường là 1, 2 hoặc 3) và bán kính nguyên tử lớn nên các electron hóa trị của kim loại chịu lực hút yếu từ hạt nhân.

2. Cấu tạo tinh thể kim loại

- Trong điều kiện thường, hầu hết các kim loại tồn tại ở thể rắn (trừ thủy ngân) và có cấu tạo tinh thể.

- Thành phần: Ion dương kim loại (nằm ở các nút mạng) và electron hóa trị (chuyển động tự do).

3. Liên kết kim loại

Liên kết kim loại được tạo thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các electron hóa trị tự do và các cation kim loại ở các nút mạng trong tinh thể.

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA KIM LOẠI

1. Tính chất vật lí chung và ứng dụng

Các kim loại có tính dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt và ánh kim.

a. Tính dẻo

- Nguyên nhân: Các electron tự do liên kết các ion dương trong mạng tinh thể. Khi lực tác động, các ion dương này trượt lên nhau mà không làm vỡ khối tinh thể.

- Au, Ag, Al, Cu, Sn,... là những kim loại có tính dẻo cao.

- Ứng dụng: Vàng, bạc được dùng để chế tạo trang sức, vật liệu nha khoa,...; đồng được dùng để đúc tượng, sản xuất đồ gia dụng,...

b. Tính dẫn điện

- Nguyên nhân: Khi xuất hiện hiệu điện thế, electron tự do trong mạng tinh thể di chuyển từ cực âm sang cực dương tạo thành dòng điện.

- Dãy kim loại có khả năng dẫn điện giảm dần là Ag, Cu, Au, Al,...

- Ứng dụng: Sản xuất dây dẫn điện.

c. Tính dẫn nhiệt

- Nguyên nhân: Đốt nóng làm electron trong kim loại chuyển động mạnh, truyền động năng qua va chạm đến toàn bộ thanh kim loại.

- Các kim loại dẫn điện tốt thì cũng dẫn nhiệt tốt.

- Ứng dụng: Chế tạo dụng cụ đun nấu, thiết bị tản nhiệt,...

Xoong, nồi

d. Ánh kim

- Nguyên nhân: Electron tự do phản xạ các tia sáng nhìn thấy.

- Ứng dụng: Dùng làm đồ trang sức hoặc vật trang trí.

2. Tính chất vật lí riêng và một số ứng dụng

Kim loại có những tính chất vật lí riêng biệt như độ cứng, nhiệt độ nóng chảy và khối lượng riêng.

➤ Khối lượng riêng (D)

Kim loại có D > 5 g/cm³ là kim loại nặng, còn lại là kim loại nhẹ.

Ví dụ:

- Kim loại nhẹ nhất là Li (D = 0,534 g/cm³) dùng chế tạo hợp kim nhẹ cho ngành hàng không.

- Kim loại nặng nhất là Os (D = 22,6 g/cm³) phù hợp để chế tạo thiết bị cần tỷ trọng cao.

➤ Nhiệt độ nóng chảy

Các kim loại có nhiệt độ nóng chảy khác nhau.

Ví dụ:

- Tungsten (3410 ^oC) có nhiệt độ nóng chảy cao nên được dùng làm dây tóc bóng đèn.

- Thủy ngân (-39 ^oC) có nhiệt độ nóng chảy thấp nên phù hợp để chế tạo nhiệt kế.

➤ Tính cứng

Các kim loại có độ cứng chênh lệch đáng kể.

Ví dụ:

- Kim loại cứng nhất là chromium nên được dùng để chế tạo dao cắt kính.

- Kim loại mềm nhất là các kim loại kiềm, có thể bị cắt dễ dàng bằng dao.