Номер 1275, страница 195 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1275. Почему металлы в отличие от неметаллов обладают высокой электропроводностью?

Высокая электропроводность металлов, в отличие от неметаллов, объясняется фундаментальными различиями в их внутреннем строении и характере химической связи, а именно — наличием или отсутствием свободных носителей заряда.

В металлах атомы упакованы в кристаллическую решетку, при этом их внешние (валентные) электроны слабо связаны со своими ядрами. Эти электроны легко отрываются от атомов и образуют так называемый «электронный газ» — совокупность электронов, которые могут свободно перемещаться по всему объему кристаллической решетки, не принадлежа конкретному атому. Положительно заряженные ионы остаются в узлах решетки. Концентрация свободных электронов в металлах чрезвычайно высока (порядка $10^{22} \text{–} 10^{23} \text{ см}^{-3}$). Когда к металлическому проводнику прикладывают электрическое поле, эти свободные электроны начинают двигаться упорядоченно. Это направленное движение огромного числа свободных заряженных частиц и есть электрический ток. Именно высокая концентрация подвижных носителей заряда и обеспечивает высокую электропроводность металлов.

В неметаллах (диэлектриках) ситуация противоположная. Все электроны прочно связаны со своими атомами. Например, в веществах с ковалентной связью (как в алмазе или сере) валентные электроны образуют общие электронные пары, которые жестко локализованы между двумя атомами и не могут свободно перемещаться по кристаллу. Для того чтобы вырвать такой электрон и сделать его свободным, требуется сообщить ему очень большую энергию. Поэтому в обычных условиях в неметаллах практически нет свободных носителей заряда, и они не могут проводить электрический ток.

Ответ: Металлы обладают высокой электропроводностью благодаря наличию в их кристаллической структуре огромного количества свободных электронов («электронного газа»), которые являются подвижными носителями заряда. Под действием электрического поля они создают упорядоченное движение — электрический ток. В неметаллах, напротив, все электроны прочно связаны с атомами, свободных носителей заряда почти нет, поэтому они являются плохими проводниками электричества (диэлектриками).