Cтраница 2
После хрома такого повышения прочности связи не наблюдается. Вместо этого прочность, твердость и другие свойства переходных металлов остаются по существу постоянными для пяти элементов - хрома, марганца, железа, кобальта и никеля; такое положение вполне согласуется с небольшим изменением их условной идеальной плотности, показанным на рис. 17.3. ( Низкое значение для марганца связано с необычной кристаллической структурой этого металла; подобной структуры не имеет ни один другой элемент. Таким образом, можно сделать вывод, что металлическая валентность более не возрастает, а остается для этих элементов равной шести. Затем после никеля металлическая валентность вновь уменьшается в последовательности медь, цинк, галлий и германий, как это показывает быстрое уменьшение идеальной плотности ( см. рис. 17.3) и соответствующее снижение значений твердости, температуры плавления и других свойств. [16]
Прочность связи в структурах металлов зависит от числа валентных электронов, которые может отдавать каждый атом. Увеличение прочности связи при переходе от К к Сг очевидно, так как при этом повышаются точки плавления и твердость и уменьшаются межатомные расстояния. Приведенные им значения металлической валентности меди и цинка ( 5 5 и 4 5 соответственно) вычислены на основании магнитных свойств этих элементов. [17]
Имеется девять устойчивых орбиталей, доступных для переходных элементов ( одна 4s, три 4р, пять 3d), а учитывая, что одна ор-биталь должна служить металлической орбиталью, можно ожидать дальнейшего увеличения металлической валентности до значения 7 для марганца и 8 для железа. Однако, как уже упоминалось, физические свойства показывают, что металлическая валентность сохраняет свое максимальное значение 6 для марганца, железа, кобальта и никеля, а затем, начиная с меди, снижается. Максимальное значение 6 соответствует числу орбиталей связи, которые могут быть образованы путем гибридизации s -, p - и d - орбиталей. Начинающееся с меди уменьшение металлической валентности обусловлено ограниченным числом орбиталей, как показано на примере с оловом. [18]
Феррохром - сплав железа с большим содержанием хрома - получают восстановлением хромита углеродом в электропечах. Его используют при производстве легированных сталей. Хромовые стали отличаются высокой твердостью, вязкостью и прочностью. Их свойства - можно связать с высокой металлической валентностью хрома ( VI) и взаимодействием между разнородными атомами, что, как правило, приводит к получению сплавов, отличающихся более высокой твердостью и вязкостью, чем исходные металлы. Хромовые стали идут на изготовление брони, ракет, сейфов и пр. Обычная нержавеющая сталь содержит 14 - 18 % хрома и, как правило, 8 % никеля. [19]
Их можно поместить на три орбиты, которые заняты электронными парами, не участвующими в образовании связи. Таким образом, согласно высказанным соображениям, металлическая валентность меди должна считаться равной пяти. [20]
Цинк имеет 12 электронов вне оболочки аргона, и для них имеется 8 28 орбитали, которые могут быть заняты. Отнесем к этим орбиталям 8 28 электрона с положительными спинами, а оставшиеся 12 - 8 28 3 72 электрона с отрицательными спинами к 3 72 орбитали. Следовательно, 3 72 орбитали в расчете на один атом заняты электронными парами, а оставшиеся 8 28 - 3 72 4 56 орбитали на атом заняты одиночными электронами. Эти 4 56 электрона могут быть использованы при образовании связей. Отсюда следует, что металлическая валентность цинка равна 4 56, как уже указывалось. [21]