Металлические материалы в периодической системе

Периодическая система позволяет яснее представить себе взаимосвязь между атомным строением и свойствами элементов. Элементы периодической системы располагаются в порядке атомных номеров, означающих число положительно заряженных частиц (протонов) в атомном ядре; как правило, число протонов соответствует числу электронов атомной оболочки. Строение атомной оболочки можно представить себе таким образом, что отрицательно заряженные электроны распределяются по отдельным, расположенным друг над другом оболочкам. До элемента с порядковым номером 16 внешняя оболочка может заполняться лишь после того, как будет заполнена внутрен­няя орбита. Следовательно, после того, как в атомном ядре будут заняты оба места на К-оболочке, построение L-оболочки происходит таким образом, что литий получает один, берилий— два, бор— три электрона, и так далее до тех пор, пока у неона не будут заняты все восемь мест. Система заполнения оболочек электронами для следующих элементов сложнее, потому что электроны уже заняли места на очередной главной обо­лочке до того, как была полностью заполнена предыдущая. Для того, чтобы учесть особенности атомного строения, в периодической системе необходимо было создать подгруппы: так после La (№ 57) появился ряд элементов до № 71. И, например, у золота оболочки К, L, М, N полностью заняты, а последняя подоболочка О-оболочки с ее 14 местами остается свободной, в то же время один электрон уже расположился на Р-оболочке, который при образовании ионов отдается как валентный электрон. При учете этих особенностей отмечается периодичность, так как у элементов с одинаковым строением внешней оболочки наблюдается явное сходство и их свойств. Поэтому родственные между собой элементы расположены в периодической системе соответственно друг над другом и образуют семейство элементов. Как уже было сказано, большинство химических элементов относятся к метал лам или ведут себя как металлы; все в подгруппах являются металлами

Расположение электронов в атоме золота (схема)

Периодическая система позволяет сделать интересные выводы относительно металлов, которыми пользуется ювелир. Металлы, расположенные вблизи один от другого, хорошо сплавляются друг с другом, в то время как металлы, удаленные друг от друга, зачастую несовместимы. Компоненты основных сплавов благородных металлов, а именно Аи, Ag, Си, находятся в таблице друг над другом и относятся к одному семейству. Соседи Аи, Ag и Си - металлы платиновой группы: легкие - рядом с серебром, тяжелые - с золотом. С другой стороны вблизи от благородных металлов находятся амальгамообразующая Hg и Cd сZn, являющиеся добавками к припою. Рядом с медью - присадочные металлы для латуни и нейзильбера, а именно Zn и Ni. Компоненты мягкого припоя Sn и РЬ расположены друг над другом как родственные металлы в IV основной группе и удалены от благородных металлов Аи и Ag настолько, что они не образуют пригодных сплавов. Несмотря на то, что Си и Sn также расположены далеко друг от друга, они образуют бронзовые сплавы, практически пригодными из которых являются сплавы с содержанием Sn до15%. Поскольку в меди растворяется лишь незначительное количество олова, в сплавах с более высоким содержанием олова образуются хрупкие металлиды, что делает металл непригодным для обработки. Основные облагораживающие добавки стали, расположены в одном периоде с Fe, т. е. они также обладают определенным родством. Мо и W, в виду своего положения в общем семействе с Cr, также проявляют определенную схожесть. С левой стороны периодической системы (рядом с «очень неблагородными» металлами) расположены элементы, образующие основания, а справа - неметаллы, образующие кислоты.