Металлическая связь: гигантская структура с подвижными электронами
Введено| English | Значение |
|---|---|
| electrostatic attraction/ɪˌlektrəʊˈstætɪk əˈtrækʃn/ | электростатическое притяжение |
| delocalised electron/dɪˈlɒkəlaɪzd ɪˈlektrɒn/ | делокализованный электрон |
Что могло бы объяснить это наблюдение?
- Медный провод проводит электрический ток как твердое тело. В отличие от твердого ионного кристалла, оно уже содержит носители заряда, способные перемещаться по своей гигантской структуре.
- Начните с гипотезы. Укажите величины или признаки, которые вы будете сравнивать, затем определите, какие доказательства могут различить два объяснения.
Построение модели
- Металл имеет гигантское строение, представленное положительными ионами металла в море делокализованных внешних электронов. Эти электроны не привязаны к одному атому или паре соседних атомов и могут свободно перемещаться по структуре. Сильное электростатическое притяжение между положительными ионами и делокализованными электронами образует металлическую связь. Весь металл электрически нейтрален: заряд электронов компенсирует положительный заряд, представленный ионами.
- Делокализованный электрон: электрон, не связанный с одним атомом или связью и способный перемещаться по структуре; Электростатическое притяжение: притяжение между электрическими зарядами противоположного знака.
Какие частицы переносят ток через твёрдый металл?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Для электрического тока необходимы подвижные носители заряда, и в металле таковыми являются делокализованные электроны, дрейфующие через кристаллическую решётку. Положительные ионы колеблются на фиксированных позициях — они не могут течь по сплошному проводу.
Сопоставьте каждый технический термин с его точным определением.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Используйте определения для различения смежных величин и процессов.
Выберите доказательства для проверки
- Общие электроны распространяются по всей структуре, поэтому смещение слоев может сохранять притяжение и позволять изгибаться. Когда приложено напряжение, подвижные электроны переносят заряд; положительные ионы остаются на своих позициях в твердом теле, а не перемещаются через провод. Ионы и символы электронов на рисунке — это модель объемной связи, а не изолированные металлические ионы, смешанные с отдельным веществом.
- Сравните диаграмму металла с ионной решеткой и малой ковалентной молекулой. Определите, являются ли электроны локальными общими парами или делокализованными, и представлены ли оба типа ионов (положительные и отрицательные). Используйте утвержденные школой демонстрации проводимости при низком напряжении, без подключения к сети и без нагревания неизвестных образцов. Схематичный рисунок может показывать носители, но не их детальное движение или фактические относительные размеры.
Какие две привычки делают расследование или модель в данном случае более обоснованными?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Указание условий и допущений позволяет другим точно воспроизвести работу, а фиксация подтверждающих данных даёт возможность проверить вывод. Сокрытие противоречащих результатов устраняет доказательства, способные оспорить ошибочный вывод, а одно измерение никогда не может обосновать более широкий claim.
Работайте с известными величинами
- Укажите известные значения и их единицы измерения. Выберите соотношение, предположения которого подходят к данному случаю, затем преобразуйте формулу перед подстановкой.
- Известно: в упрощенной модели натрия восемь атомов каждый вносят один внешний электрон в делокализованную систему. Следовательно, в этой модели есть восемь делокализованных электронов, балансирующих восемь однократных положительных ионных центров. Модель магния из двенадцати атомов вносит по два электрона каждый, что дает двадцать четыре электрона. Это подсчет электронов в явно указанной модели, а не формула для каждого металла.
В заявленной модели магния десять атомов вносят по два электрона каждый. Сколько электронов является делокализованными? Используйте ту же последовательность: известные величины → модель → соотношение → подстановка → единица измерения и интерпретация.
В представленной модели магния ten атомов вносят по два электрона каждый. Сколько электронов является делокализованными?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Результат составляет 20 электронов. Известно: десять атомов магния вносят 2 электрон каждый. Делокализованные электроны = 10 × 2 = 20 электронов. Двадцать электронов уравновешивают двадцать положительных зарядов десяти центров Mg2+, сохраняя металл в целом нейтральным.
Проверьте вывод и его ограничения
- Металл не имеет суммарного положительного заряда только потому, что на рисунке обозначены центры положительных ионов. Электроны делокализованы, а не потеряны всем куском металла. Электрическая проводимость в твердом металле отличается от подвижности ионов в расплаве соли. Не используйте модель натрия для присвоения одного свободного электрона каждому атому металла универсально.
- Вернитесь к первоначальному наблюдению. Объясните, что подтверждает результат, при каких условиях он верен и каким образом можно проверить конкурирующее объяснение.
Положительные ионы придают всему металлу суммарный положительный заряд. Это утверждение неверно: Делкализованные электроны остаются ВНУТРИ металла, точно компенсируя положительные центры ионов. Метки на ионах описывают их локальный заряд; весь кусок металла остается электрически нейтральным.
Металлическая связь: гигантская структура с подвижными электронами: Общие электроны распространяются по всей структуре, поэтому смещение слоев может сохранять притяжение и позволять изгибаться. Когда приложено напряжение, подвижные электроны переносят заряд; положительные ионы остаются на своих позициях в твердом теле, а не перемещаются через провод. Ионы и символы электронов на рисунке — это модель объемной связи, а не изолированные металлические ионы, смешанные с отдельным веществом.
Положительные ионы делают весь металл электрически нейтральным.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Делокализованные электроны остаются ВНУТРИ металла, точно балансируя положительные центры ионов. Метки на ионах описывают их локальный заряд; весь кусок металла остаётся электрически нейтральным.
Электрон, не принадлежащий одному атому или связи и способный перемещаться по структуре: напишите технический термин.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
делокализованный электрон означает Электрон, не принадлежащий одному атому или связи и способный перемещаться по структуре.