Ensimmäinen materiaali, jota ihmiset ovat oppineet käyttämään tarpeisiinsa, on kivi. Kuitenkin myöhemmin, kun henkilö tuli tietoiseksi metallien ominaisuuksista, kivi siirtyi kauas taaksepäin. Juuri näistä aineista ja niiden seoksista on tullut tärkein ja tärkein materiaali ihmisten käsissä. Niistä tehtiin taloustavaroita, työvälineitä, rakennettiin tiloja. Siksi tässä artikkelissa tarkastelemme, mitä metalleja ovat, joiden yleiset ominaisuudet, ominaisuudet ja käyttö ovat niin tärkeitä tähän päivään. Loppujen lopuksi kirjaimellisesti heti kivikauden jälkeen seurasi kokonainen galaksi metallia: kuparia, pronssia ja rautaa.
Metallit: yleiset ominaisuudet
Mikä yhdistää kaikkia näiden yksinkertaisten aineiden edustajia? Tietenkin tämä on niiden kidehilan rakenne, kemiallisten sidosten tyypit ja atomin elektronisen rakenteen piirteet. Loppujen lopuksi tästä ovat ne ominaiset fysikaaliset ominaisuudet, jotka ovat ihmisten näiden materiaalien käytön taustalla.
Ensinnäkin, harkitse metalleja jaksollisen järjestelmän kemiallisina alkuaineina. Siinä ne sijoittuvat melko vapaasti, miehittäen 95 tähän mennessä tunnetusta solusta 115. Niiden sijainnista löytyy useita piirteitä yleisestijärjestelmä:
- Ne muodostavat ryhmien I ja II sekä III pääalaryhmät alkaen alumiinista.
- Kaikki toissijaiset alaryhmät koostuvat vain metalleista.
- Ne sijaitsevat ehdollisen diagonaalin alapuolella boorista astatiiniin.
Tällaisten tietojen perusteella on helppo nähdä, että ei-metallit kerätään järjestelmän oikeaan yläosaan ja loput tilasta kuuluu tarkastelemiimme elementteihin.
Kaikissa niistä on useita atomin elektronisen rakenteen piirteitä:
- Suuri atomisäde, jonka seurauksena ulomman elektronin ja ytimen välinen sidos heikkenee, jolloin metallit luovuttavat sen helposti pois toimien pelkistimenä.
- Pieni määrä elektroneja ulkoisessa energiakerroksessa.
- Ryhmissä ylhäältä alas elementtien metalliset ominaisuudet paranevat ja jaksolla vasemm alta oikealle päinvastoin heikkenevät. Joten vahvin ei-metalli on fluori ja heikoin on francium.
Metallien ja ei-metallien yleisten ominaisuuksien avulla voimme tunnistaa kuvioita niiden rakenteesta. Siten edellisen kidehila on metallista, erikoista. Sen solmut sisältävät useita hiukkasia kerralla:
- ionit;
- atomit;
- elektronit.
Sisään kerääntyy yleinen pilvi, jota kutsutaan elektronikaasuksi, mikä selittää näiden aineiden kaikki fysikaaliset ominaisuudet. Kemiallisen sidoksen tyyppi metallien kanssa, joilla on sama nimi.
Fysikaaliset ominaisuudet
On olemassa useita parametreja, jotka yhdistävät kaikki metallit. Niiden fyysiset ominaisuudetominaisuudet näyttää tältä.
- Metallin kiiltoa. Kaikilla tämän aineryhmän edustajilla on se. Samaan aikaan suurin osa siitä heijastaa yhden aallonpituuden valoa, joten se säteilee pehmeää valkohopeaa. Mutta joillakin (kulta, kupari, monet metalliseokset) on keltainen kiilto.
- Muokattavuus ja plastisuus. Tämä parametri liittyy myös metalleihin. Yleinen ominaisuus tällä perusteella ei kuitenkaan ole täysin tarkka, koska edustajien joukossa on erittäin pehmeitä, taipuisia ja taipuisia, ja on melko hauraita, jotka on koneistettu. Muokattavimmat ja sitkeimmät ovat kulta, hopea, kupari, alumiini ja muut. Vähemmän muokattava - tina, lyijy, mangaani ja muut.
- Sähkön- ja lämmönjohtavuus. Se on poikkeuksetta kaikilla edustajilla. Metallit ovat ensiluokkaisia johtimia.
- Korkeat sulamis- ja kiehumispisteet. Tältä pohj alta ne jaetaan tulenkestäviin (lämpötila yli 1500 astetta), sulaviin - määritetyn luvun alapuolelle.
- Kevyet ja raskasmetallit tiheydestä riippuen. Se on mitä pienempi, sitä pienempi elementin atomipaino on. Kevyin on litium ja raskain osmium.
- Kovuus. Tämän indikaattorin ennätys on kromi, ja pehmein on cesium, se sulaa käsissä.
Luetteloidut parametrit - tämä on metallien yleinen ominaisuus, eli kaikki, mikä yhdistää ne yhdeksi suureksi perheeksi. On kuitenkin ymmärrettävä, että jokaiseen sääntöön on poikkeuksia. Lisäksi tällaisia elementtejä on liikaa. Siksi itse perheen sisälläon jaoteltu eri ryhmiin, joita tarkastelemme alla ja joiden tunnusmerkit osoittavat.
Kemialliset ominaisuudet
Kemiatieteen näkökulmasta kaikki metallit ovat pelkistäviä aineita. Ja erittäin vahva. Mitä vähemmän elektroneja ulkotasolla ja mitä suurempi atomisäde, sitä vahvempi on metalli määritellyn parametrin mukaan.
Tämän seurauksena metallit pystyvät reagoimaan seuraavien kanssa:
- epämetallit;
- vesi;
- hapot;
- emäksillä (amfoteeriset metallit);
- oksidit;
- heikompien metallien suolat.
Tämä on vain yleinen katsaus kemiallisiin ominaisuuksiin. Jokaisen elementtiryhmän os alta ne ovat kuitenkin puhtaasti yksilöllisiä.
maa-alkalimetallit
Maa-alkalimetallien yleiset ominaisuudet ovat seuraavat:
- On kaksi elektronia ulkotasolla.
- Ne muodostavat jaksollisen järjestelmän pääalaryhmän toisen ryhmän berylliumia lukuun ottamatta.
- Normaaleissa olosuhteissa nämä ovat kiinteitä aineita, joita ei voida leikata veitsellä.
- Yksinkertaisten metallien väri on hopeanharmaa, peitetty oksidikalvolla ilmassa.
- Niiden kemiallinen aktiivisuus on korkea, se kasvaa magnesiumista radiumiin.
- Luonnossa laajalle levinnyt, erityisesti kalsium. Yksinkertaisessa muodossa niitä ei löydy korkean aktiivisuuden vuoksi, mutta ne muodostavat monia erilaisia ihmisille tärkeitä yhdisteitä.
- Biologisesti tärkeä. Kalsium ja magnesium ovat tärkeitä hivenaineita ihmiskeholle jaeläimet. Magnesium on myös osa kasvien klorofylliä.
Siten maa-alkalimetallit ovat s-perheen yleisiä elementtejä, joilla on korkea kemiallinen aktiivisuus ja ne ovat vahvoja pelkistäviä aineita ja tärkeitä osallistujia kehon biologisissa prosesseissa.
Alkalimetallit
Alkalimetallien yleinen ominaisuus alkaa niiden nimestä. He saivat sen kyvystä liueta veteen muodostaen alkaleja - emäksisiä hydroksideja. Reaktiot veden kanssa ovat erittäin rajuja, joskus syttyviä. Näitä aineita ei esiinny luonnossa vapaassa muodossa, koska niiden kemiallinen aktiivisuus on liian korkea. Ne reagoivat ilman, vesihöyryn, ei-metallien, happojen, oksidien ja suolojen, melkein kaiken kanssa.
Tämä johtuu niiden elektronisesta rakenteesta. Ulkotasolla on vain yksi elektroni, jonka he helposti luovuttavat. Nämä ovat vahvimpia pelkistäviä aineita, minkä vuoksi niiden saaminen puhtaassa muodossaan kesti melko kauan. Tämän teki ensimmäisenä Humphrey Davy jo 1700-luvulla natriumhydroksidin elektrolyysillä. Nyt kaikki tämän ryhmän edustajat louhitaan tällä menetelmällä.
Alkalimetallien yleinen ominaisuus on se, että ne muodostavat jaksollisen järjestelmän pääalaryhmän ensimmäisen ryhmän. Ne kaikki ovat tärkeitä alkuaineita, jotka muodostavat monia ihmisen käyttämiä arvokkaita luonnonyhdisteitä.
D- ja f-perheiden metallien yleiset ominaisuudet
Tämä elementtiryhmä sisältää kaikki nejoiden hapettumisaste voi vaihdella. Tämä tarkoittaa, että olosuhteista riippuen metalli voi toimia sekä hapettimena että pelkistimenä. Tällaisilla elementeillä on suuri kyky reagoida. Niistä suuri määrä amfoteerisia aineita.
Kaikkien näiden atomien yleinen nimi on siirtymäelementit. He saivat sen siitä, että ne ominaisuuksiltaan todella seisovat ikään kuin s-perheen tyypillisten metallien ja p-perheen ei-metallien välissä.
Siirtymämetallien yleinen ominaisuus tarkoittaa niiden samank altaisten ominaisuuksien nimeämistä. Ne ovat seuraavat:
- suuri määrä elektroneja ulkotasolla;
- suuri atomisäde;
- useita hapetusasteita (+3 - +7);
- valenssielektronit ovat d- tai f-alatasolla;
- muodostavat 4-6 suurta järjestelmän jaksoa.
Tämän ryhmän metallit ovat yksinkertaisina aineina erittäin vahvoja, sitkeitä ja muovattavia, joten niillä on suuri teollinen merkitys.
Jaksottaisen järjestelmän sivualaryhmät
Sekundaaristen alaryhmien metallien yleiset ominaisuudet ovat täysin samat kuin siirtymävaiheen metallien. Ja tämä ei ole yllättävää, koska itse asiassa se on täsmälleen sama asia. On vain niin, että järjestelmän sivualaryhmät muodostuvat juuri d- ja f-perheiden eli siirtymämetallien edustajista. Siksi voimme sanoa, että nämä käsitteet ovat synonyymejä.
Aktiivisimmat ja tärkeimmät heistä ovat 10 edustajan ensimmäinen rivi skandiumista sinkkiin. Kaikilla niillä on suuri teollinen merkitys ja useinihmisten käyttämä, erityisesti sulatukseen.
Seokset
Metallien ja metalliseosten yleiset ominaisuudet antavat meille mahdollisuuden ymmärtää, missä ja miten näitä aineita on mahdollista käyttää. Tällaiset yhdisteet ovat kokeneet suuria muutoksia viime vuosikymmeninä, koska yhä enemmän löydetään ja syntetisoidaan uusia lisäaineita niiden laadun parantamiseksi.
Tämän päivän tunnetuimmat metalliseokset ovat:
- messinki;
- duralumiini;
- valurauta;
- teräs;
- pronssi;
- voittaa;
- nichrome ja muut.
Mikä on seos? Tämä on metallien seos, joka on saatu sulattamalla jälkimmäinen erityisissä uunilaitteissa. Tämä tehdään, jotta saadaan tuote, joka on ominaisuuksiltaan parempi kuin sen muodostavat puhtaat aineet.
Metallien ja ei-metallien ominaisuuksien vertailu
Jos puhumme yleisistä ominaisuuksista, metallien ja ei-metallien ominaisuudet eroavat toisistaan yhdessä erittäin merkittävässä kohdassa: jälkimmäiselle ei voida erottaa samanlaisia ominaisuuksia, koska ne eroavat suuresti fysikaalisista ja kemiallisista ominaisuuksistaan.
Siksi ei-metalleille on mahdotonta luoda tällaista ominaisuutta. On mahdollista vain tarkastella erikseen kunkin ryhmän edustajia ja kuvailla heidän ominaisuuksiaan.
