Primul material pe care oamenii au învățat să-l folosească pentru nevoile lor este piatra. Cu toate acestea, mai târziu, când o persoană a devenit conștientă de proprietățile metalelor, piatra sa mutat mult înapoi. Aceste substanțe și aliajele lor au devenit cel mai important și principal material în mâinile oamenilor. Din ele s-au făcut obiecte de uz casnic, unelte de muncă, au fost construite spații. Prin urmare, în acest articol vom lua în considerare ce sunt metalele, ale căror caracteristici generale, proprietăți și utilizare sunt atât de relevante până în prezent. La urma urmei, literalmente imediat după epoca de piatră, a urmat o întreagă galaxie de metale: cupru, bronz și fier.
Metale: caracteristici generale
Ce îi unește pe toți reprezentanții acestor substanțe simple? Desigur, aceasta este structura rețelei lor cristaline, tipurile de legături chimice și caracteristicile structurii electronice a atomului. La urma urmei, de aici și proprietățile fizice caracteristice care stau la baza utilizării acestor materiale de către oameni.
În primul rând, luați în considerare metalele ca elemente chimice ale sistemului periodic. În ea, ele sunt amplasate destul de liber, ocupând 95 de celule din 115 cunoscute până în prezent. Există mai multe caracteristici ale locației lor în general.sistem:
- Aceștia formează principalele subgrupe ale grupelor I și II, precum și III, începând cu aluminiu.
- Toate subgrupurile secundare constau numai din metale.
- Sunt situate sub diagonala condiționată de la bor la astatin.
Pe baza unor astfel de date, este ușor de observat că nemetalele sunt colectate în partea dreaptă sus a sistemului, iar restul spațiului aparține elementelor pe care le luăm în considerare.
Toți au mai multe caracteristici ale structurii electronice a atomului:
- Rază atomică mare, în urma căreia legătura dintre electronul exterior și nucleu slăbește, astfel încât metalele o cedează cu ușurință, acționând ca agenți reducători.
- Un număr mic de electroni în stratul energetic exterior.
- În grupul de sus în jos, proprietățile metalice ale elementelor sunt sporite, iar de-a lungul perioadei de la stânga la dreapta, dimpotrivă, se slăbesc. Deci, cel mai puternic non-metal este fluorul, iar cel mai slab este franciul.
Caracteristicile generale ale metalelor și nemetalelor ne permit să identificăm modele în structura lor. Astfel, rețeaua cristalină a primei este metalică, deosebită. Nodurile sale conțin mai multe tipuri de particule simultan:
- ioni;
- atomi;
- electroni.
În interior se acumulează un nor comun, numit gaz de electroni, ceea ce explică toate proprietățile fizice ale acestor substanțe. Tip de legătură chimică în metalele cu același nume cu acestea.
Proprietăți fizice
Există o serie de parametri care unesc toate metalele. Caracteristicile generale ale lor fiziceproprietățile arată așa.
- Strălucire metalică. Toți reprezentanții acestui grup de substanțe îl au. În același timp, cea mai mare parte reflectă lumina de o lungime de undă, prin urmare emite o culoare moale alb-argintiu. Dar unele (aur, cupru, multe aliaje) au un luciu galben.
- Maleabilitatea și plasticitatea. Acest parametru este, de asemenea, inerent metalelor. Caracteristica generală pe această bază, totuși, nu este în întregime exactă, deoarece printre reprezentanți există foarte moi, maleabile și ductile și există unele destul de fragile care sunt prelucrate. Cele mai maleabile și ductile sunt aurul, argintul, cuprul, aluminiul și altele. Mai puțin maleabil - staniu, plumb, mangan și altele.
- Conductivitate electrică și termică. Este deținut de toți reprezentanții fără excepție. Metalele sunt conductoare de primul fel.
- Puncte ridicate de topire și fierbere. Pe această bază, ele sunt împărțite în refractare (temperatură peste 1500 de grade), fuzibile - sub cifra specificată.
- Metale ușoare și grele în funcție de densitatea lor. Cu cât este mai mică, cu atât greutatea atomică a elementului este mai mică. Cel mai ușor este litiul, iar cel mai greu este osmiul.
- Duritate. Deținătorul recordului pentru acest indicator este cromul, iar cel mai moale este cesiul, se topește în mâini.
Parametrii enumerați - aceasta este caracteristica generală a metalelor, adică tot ceea ce le unește într-o singură familie mare. Cu toate acestea, trebuie înțeles că există excepții de la fiecare regulă. Mai mult, sunt prea multe elemente de acest fel. Prin urmare, în cadrul familiei însăși,există împărțiri în diverse grupe, pe care le vom considera mai jos și pentru care vom indica trăsăturile caracteristice.
Proprietăți chimice
Din punctul de vedere al științei chimiei, toate metalele sunt agenți reducători. Și, foarte puternic. Cu cât sunt mai puțini electroni la nivelul exterior și cu cât raza atomică este mai mare, cu atât metalul este mai puternic conform parametrului specificat.
Ca urmare, metalele pot reacționa cu:
- non-metale;
- apă;
- acizi;
- cu alcalii (metale amfotere);
- oxizi;
- săruri ale metalelor mai slabe.
Aceasta este doar o prezentare generală a proprietăților chimice. La urma urmei, pentru fiecare grup de elemente, acestea sunt pur individuale.
Metale alcalino-pământoase
Caracteristicile generale ale metalelor alcalino-pământoase sunt următoarele:
- Ai doi electroni la nivelul exterior.
- Aceștia formează al doilea grup al subgrupului principal al sistemului periodic, cu excepția beriliului.
- În condiții normale, acestea sunt solide care nu pot fi tăiate cu un cuțit.
- Culoarea metalelor simple este gri-argintiu, acoperită cu o peliculă de oxid în aer.
- Activitatea lor chimică este mare, crește de la magneziu la radiu.
- Răspândit în natură, în special calciu. Într-o formă simplă, nu se găsesc din cauza activității mari, dar formează mulți compuși diferiți care sunt importanți pentru oameni.
- Important biologic. Calciul și magneziul sunt oligoelemente importante ale corpului uman șianimalelor. Magneziul face, de asemenea, parte din clorofila plantelor.
Astfel, metalele alcalino-pământoase sunt elemente comune ale familiei s, prezentând activitate chimică ridicată și sunt agenți reducători puternici și participanți importanți la procesele biologice din organism.
Metale alcaline
Caracteristica generală a metalelor alcaline începe cu numele lor. L-au primit pentru capacitatea de a se dizolva în apă, formând alcali - hidroxizi caustici. Reacțiile cu apa sunt foarte violente, uneori inflamabile. Aceste substanțe nu se găsesc în formă liberă în natură, deoarece activitatea lor chimică este prea mare. Ele reacționează cu aerul, vaporii de apă, nemetalele, acizii, oxizii și sărurile, aproape orice.
Acest lucru se datorează structurii lor electronice. La nivelul exterior, există un singur electron, pe care îl cedează cu ușurință. Aceștia sunt cei mai puternici agenți reducători, motiv pentru care a fost nevoie de destul de mult timp pentru a le obține în forma lor pură. Acest lucru a fost făcut pentru prima dată de Humphrey Davy deja în secolul al XVIII-lea prin electroliza hidroxidului de sodiu. Acum toți reprezentanții acestui grup sunt extrași folosind această metodă.
Caracteristica generală a metalelor alcaline constă în faptul că ele constituie prima grupă a subgrupului principal al sistemului periodic. Toate acestea sunt elemente importante care formează mulți compuși naturali valoroși folosiți de om.
Caracteristicile generale ale metalelor din familiile d- și f
Acest grup de elemente le include pe toatea căror oxidare poate varia. Aceasta înseamnă că, în funcție de condiții, metalul poate acționa atât ca agent oxidant, cât și ca agent reducător. Astfel de elemente au o mare capacitate de a intra în reacții. Printre acestea, un număr mare de substanțe amfotere.
Numele comun pentru toți acești atomi este elemente de tranziție. Au primit-o pentru faptul că, în ceea ce privește proprietățile lor, ele chiar stau, parcă la mijloc, între metalele tipice din familia s și nemetale din familia p.
Caracteristica generală a metalelor de tranziție implică desemnarea proprietăților lor similare. Acestea sunt după cum urmează:
- un număr mare de electroni la nivelul exterior;
- rază atomică mare;
- mai multe stări de oxidare (de la +3 la +7);
- electroni de valență sunt la subnivelul d sau f;
- formează 4-6 perioade mari ale sistemului.
Ca substanțe simple, metalele din acest grup sunt foarte puternice, ductile și maleabile, prin urmare au o mare importanță industrială.
Subgrupuri laterale ale sistemului periodic
Caracteristicile generale ale metalelor subgrupurilor secundare coincid complet cu cele ale celor tranzitorii. Și acest lucru nu este surprinzător, pentru că, de fapt, este exact același lucru. Doar că subgrupurile laterale ale sistemului sunt formate tocmai din reprezentanți ai familiilor d și f, adică metale de tranziție. Prin urmare, putem spune că aceste concepte sunt sinonime.
Cei mai activi și importanți dintre ei sunt primul rând de 10 reprezentanți de la scandiu la zinc. Toate sunt de mare importanță industrială și adeseafolosit de om, în special pentru topire.
aliaje
Caracteristicile generale ale metalelor și aliajelor ne permit să înțelegem unde și cum este posibil să folosim aceste substanțe. Astfel de compuși au suferit mari transformări în ultimele decenii, deoarece sunt descoperiți și sintetizați din ce în ce mai mulți aditivi noi pentru a le îmbunătăți calitatea.
Cele mai faimoase aliaje de astăzi sunt:
- alama;
- duralumin;
- fontă;
- oțel;
- bronz;
- va câștiga;
- nichrome și altele.
Ce este un aliaj? Acesta este un amestec de metale obținut prin topirea acestora din urmă în dispozitive speciale de cuptor. Acest lucru se face pentru a obține un produs cu proprietăți superioare substanțelor pure care îl formează.
Compararea proprietăților metalelor și nemetalelor
Dacă vorbim despre proprietăți generale, atunci caracteristicile metalelor și nemetalelor vor diferi într-un punct foarte semnificativ: pentru acestea din urmă, caracteristicile similare nu pot fi distinse, deoarece diferă foarte mult în proprietățile lor fizice și chimice.
De aceea, este imposibil să se creeze o astfel de caracteristică pentru nemetale. Este posibil doar să luați în considerare separat reprezentanții fiecărui grup și să descrieți proprietățile acestora.
