Химические элементы – это элементы образующие в свободном состоянии простые вещества с металлической связью. Из 110 известных химических элементов 88-металлы и только 22-неметаллы.

Такие металлы, как золото, серебро и медь, известны человеку с доисторических времен. В древние и средние века считали, что существует только 7 металлов (золото, серебро, медь, олово, свинец, железо и ртуть). М. В. Ломоносов определял металл как “светлое тело, которое ковать можно” и относил к металлам золото, серебро, медь, олово, железо и свинец” А. Лавуазье в “Начальном курсе химии” (1789) упоминал уже 17 металлов. В начале XIXв. последовало открытие платиновых металлов, а затем щелочных, щелочноземельных и ряда других.

Триумфом периодического закона было открытие металлов, предсказанных на его основе Д. И. Менделеевым, - галлия, скандия и германия. В середине XX в. с помощью ядерных реакций были получены трансурановые элементы - не существующие в при роде радиоактивные металлы.

Современная металлургия получает свыше 60 ме таллов и на их основе более 5000 сплавов.

В основе структуры металлов лежит кристалличе ская решетка из положительных ионов, погруженная в плотный газ подвижных электронов. Эти электроны компенсируют силы электрического отталкивания между положительными ионами и тем самым свя зывают их в твердые тела.

Такой тип химической связи называют металличе ской связью. Она обусловила важнейшие физические свойства металлов: пластичность, электропровод ность, теплопроводность, металлический блеск.

Пластичность — это способность металлов изме нять форму при ударе, прокатываться в тонкие листы и вытягиваться в проволоку. При этом происходит смещение атомов и ионов кристаллической решетки, однако связи между ними не разрываются, так как соответственно перемещаются и электроны, образую щие связь. Пластичность металлов уменьшается в ряду Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn. Fe. Золото, например, можно прокатывать в листы толщиной до 0,003 мм, которые используют для золочения.

Высокая электропроводность металлов объясня ется присутствием свободных электронов, которые под влиянием даже небольшой разности потенциалов перемещаются от отрицательного полюса к положи тельному С повышением температуры колебания ионов и атомов металлов усиливаются, что затруд няет движение электронов и тем самым приводит к уменьшению электропроводности. При низких же температурах колебательное движение ионов и ато мов, наоборот, сильно уменьшается, и электропро водность возрастает. Вблизи абсолютного нуля элек трическое сопротивление у металлов практически отсутствует. Лучший проводник электричества - серебро, за ним идут медь, золото, алюминий, железо. Также изменяется и теплопроводность металлов, которая вызвана как высокой подвижностью свобод ных электронов, так и колебательным движением ионов, благодаря чему происходит быстрое вырав нивание температуры в массе металла. Металличе ский блеск тоже связан с наличием свободных элект ронов.

Из других физических свойств металлов наиболь ший практический интерес представляют плотность, температура плавления и твердость. Самый легкий из металлов - литий (плотность 0,53 г/см3), самый тяжелый - осмий (22,6 г/см3). Металлы с плот ностью меньше 5 г/см 3 называются легкими, осталь ные - тяжелыми. Температуры плавления металлов различаются очень сильно: цезий и галлий можно расплавить теплом ладоней, а температура плавле ния вольфрама +3410° С. При обычных условиях единственный жидкий металл - ртуть. В парообраз ном состоянии все металлы одноатомны, их кристал лическая решетка разрушается.

Металлы различаются по твердости. Самый твер дый из них - хром - режет стекло, а самые мяг кие - калий, рубидий и цезий - легко режутся но жом. Прочность, температура плавления и твердость  зависят от прочности металлической связи. Она осо бенно велика у тяжелых металлов.

В технике сплавы на основе железа, т.е чугун, сталь, а также само железо, называют черными металлами, все остальные металлы называются цветными. Существуют и другие классификации металлов.

Химические свойства металлов определяются слабой связью валентных электронов с ядром атома. Атомы сравнительно легко отдают их, превращаясь при этом в положительно заряженные ионы. Поэтому металлы являются хорошими восстановителями. В этом их главная и наиболее общее химическое свойство.

Очевидно, как восстановители металлы должны вступать в реакции с различными окислителями, среди которых могут быть простые вещества (неме таллы), кислоты, соли менее активных металлов и некоторые другие вещества. Соединения металлов с кислородом называются оксидами, с галогенами - галогенидами, с серой - сульфидами, с азотом - нитридами, с фосфором - фосфидами, с углеро дом - боридами, с водородом - гидридами и т. д.. Многие из этих соединений нашли важное примене ние в технике.

При взаимодействии металлов с кислотами окисли телем является ион водорода Н, который принимает электрон от атома металла:

Mg - 2e=Mg2+

2H+ +2e=H2+

Mg+2H+=Mg2+H

Металлы, стоящие в ряду стандартных электрод ных потенциалов (ряду напряжений) левее водорода, обычно вытесняют (восстанавливают) водород из разбавленных кислот типа НС1 или Н2S04, а металлы, стоящие правее водорода, его не вытесняют.

Взаимодействие металлов с водными растворами солей менее активных металлов можно иллюстриро вать примером:

Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu

В этом случае происходит отрыв электронов от атомов более активного металла — цинка и присое динение их ионами менее активного Сu2'. Руковод ствуясь рядом стандартных электродных потенциа лов, можно сказать, что металл вытесняет (восста навливает) из растворов их солей многие следующие за ним металлы.

Активные металлы (щелочные и щелочноземель ные) взаимодействуют и с водой, которая в этом случае выступает в роли окислителя.

Металлы, гидроксиды, которые амфотерны, как правило, взаимодействуют с раст ворами и кислот, и щелочей.

Металлы могут образовывать химические соеди нения между собой. Такие соединения обычно обра зуют типичные металлы с металлами, обладающими слабыми металлическими свойствами, например определенные соединения натрия со свинцом:

Nа5РЬ2, NaРЬ, Na2РЬ, Na4РЬ

Соединения одних металлов с другими носят общее название интерметаллидов, интерметаллических сое динений или металлоидов.

Рассмотренные свойства металлов, связанные с отдачей электронов в химических реакциях, называют металлическими. В различной степени ими обладают все химические элементы. О металлических свойствах судят, сопоставляя электроотрицательности элемен тов. Эта величина, выраженная в условных единицах, характеризует способность атома в молекуле притя гивать электроны. Относительные значения электроотрицательностей элементов. Чем меньше электроотрицательность, тем сильнее выражены металлические свойства элементов.