Katso ympärillesi hetki… Kuinka monta metalliesinettä näet? Yleensä kun ajattelemme metalleja, ajattelemme aineita, jotka ovat kiiltäviä ja kestäviä. Niitä löytyy kuitenkin myös ruoastamme ja kehostamme. Katsotaanpa täydellistä luetteloa tieteen tuntemista metalleista, opitaan niiden perusominaisuudet ja selvitetään, miksi ne ovat niin erityisiä.
Mitä ovat metallit?
Elementtejä, jotka menettävät elektroneja helposti, jotka ovat kiiltäviä (heijastavia), muovattavia (voidaan muovata muihin muotoihin) ja joita pidetään hyvinä lämmön ja sähkön johtimina, kutsutaan metalleiksi. Ne ovat elintärkeitä elämäntapamme kann alta, koska ne eivät ole vain osa rakenteita ja teknologioita, vaan myös välttämättömiä lähes kaikkien tuotteiden valmistuksessa. Metallia on jopa ihmiskehossa. Kun katsot monivitamiinien ainesosien etikettiä, näet luettelossa kymmeniä yhdisteitä.
Et ehkä tiennyt, että natriumin, kalsiumin, magnesiumin ja sinkin k altaiset alkuaineet ovat välttämättömiäelämää, ja jos niitä ei ole kehossamme, terveytemme voi olla vakavassa vaarassa. Esimerkiksi kalsium on välttämätön terveille luille, magnesium aineenvaihdunnalle. Sinkki tehostaa immuunijärjestelmän toimintaa, kun taas rauta auttaa verisoluja kuljettamaan happea koko kehoon. Kuitenkin kehomme metallit eroavat lusikan tai terässillan metallista siinä, että ne ovat menettäneet elektroneja. Niitä kutsutaan kationeiksi.
Metalleilla on myös antibioottisia ominaisuuksia, joten kaiteet ja kahvat julkisilla paikoilla on usein valmistettu näistä elementeistä. Tiedetään, että monet työkalut on valmistettu hopeasta estämään bakteerien kasvua. Keinotekoiset liitokset on valmistettu titaaniseoksista, jotka sekä estävät infektioita että vahvistavat vastaanottajia.
Metallit jaksollisessa taulukossa
Kaikki Dmitri Mendelejevin jaksollisen järjestelmän elementit on jaettu kahteen suureen ryhmään: metallit ja ei-metallit. Ensimmäinen on lukuisin. Useimmat elementit ovat metalleja (sinisiä). Taulukon ei-metallit on esitetty keltaisella taustalla. On myös ryhmä elementtejä, jotka luokitellaan metalloideiksi (punainen). Kaikki metallit on ryhmitelty pöydän vasemmalle puolelle. Huomaa, että vety on ryhmitelty metallien kanssa vasemmassa yläkulmassa. Tästä huolimatta sitä ei pidetä metallina. Jotkut tutkijat kuitenkin teorioivat, että Jupiterin ytimessä saattaa olla metallista vetyä.
Metalliimaus
Monet ihania ja hyödyllisiä ominaisuuksiaElementillä on tekemistä sen kanssa, kuinka sen atomit liittyvät toisiinsa. Tämä luo tiettyjä yhteyksiä. Atomien metallinen vuorovaikutus johtaa metallisten rakenteiden syntymiseen. Jokainen tämän elementin esiintymä jokapäiväisessä elämässä, autosta kolikoihin taskussa, sisältää metalliliitoksen.
Tämän prosessin aikana metalliatomit jakavat ulkoelektroninsa tasaisesti toistensa kanssa. Positiivisesti varautuneiden ionien välillä virtaavat elektronit siirtävät helposti lämpöä ja sähköä, mikä tekee näistä elementeistä niin hyviä lämmön ja sähkön johtimia. Virtalähteenä käytetään kuparijohtoja.
Metallien reaktiot
Reaktiivisuus viittaa elementin taipumukseen reagoida ympäristössään olevien kemikaalien kanssa. Hän on erilainen. Jotkut metallit, kuten kalium ja natrium (jaksollisen taulukon sarakkeissa 1 ja 2), reagoivat helposti monien erilaisten kemikaalien kanssa, ja niitä löytyy harvoin puhtaassa alkuainemuodossaan. Molemmat esiintyvät yleensä vain yhdisteinä (sitoutuneena yhteen tai useampaan muuhun alkuaineeseen) tai ioneina (varattu versio niiden alkuainemuodosta).
Toisa alta on muitakin metalleja, niitä kutsutaan myös koruiksi. Kulta, hopea ja platina eivät ole kovin reaktiivisia ja esiintyvät yleensä puhtaassa muodossaan. Nämä metallit menettävät elektroneja helpommin kuin ei-metallit, mutta eivät yhtä helposti kuin reaktiiviset metallit, kuten natrium. Suhteellisen platinaaei-reaktiivinen ja erittäin kestävä hapen kanssa tapahtuville reaktioille.
Elementin ominaisuudet
Kun opiskelit aakkosia peruskoulussa, huomasit, että kaikilla kirjaimilla on omat ainutlaatuiset ominaisuudet. Esimerkiksi joissakin oli suoria viivoja, toisissa käyriä ja toisissa molempia viivoja. Samaa voidaan sanoa elementeistä. Jokaisella niistä on ainutlaatuinen joukko fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Fysikaaliset ominaisuudet ovat tiettyjen aineiden luontaisia ominaisuuksia. Kiiltävä tai ei, kuinka hyvin se johtaa lämpöä ja sähköä, missä lämpötilassa se sulaa, kuinka tiheä se on.
Kemiallisiin ominaisuuksiin kuuluvat ne ominaisuudet, jotka havaitaan, kun ne reagoivat hapelle, jos ne palavat (kuinka vaikeaa niiden on säilyttää elektronejaan kemiallisen reaktion aikana). Eri elementeillä voi olla yhteisiä ominaisuuksia. Esimerkiksi rauta ja kupari ovat molemmat alkuaineita, jotka johtavat sähköä. Niillä ei kuitenkaan ole samoja ominaisuuksia. Esimerkiksi, kun rauta altistuu kostealle ilmalle, se ruostuu, mutta kun kupari joutuu samoihin olosuhteisiin, se saa tietyn vihreän pinnoitteen. Siksi Vapaudenpatsas on vihreä eikä ruosteinen. Se on valmistettu kuparista, ei raudasta).
Alkuaineiden järjestys: metallit ja ei-metallit
Elementeillä on joitain yhteisiä ja ainutlaatuisia ominaisuuksia, joten ne voidaan lajitella mukavaksi, siistiksi kaavioksi, jokakutsutaan jaksolliseksi taulukoksi. Se järjestää elementtejä niiden atomiluvun ja ominaisuuksien perusteella. Joten jaksollisesta taulukosta löydämme elementtejä ryhmiteltyinä, joilla on yhteisiä ominaisuuksia. Rauta ja kupari ovat lähellä toisiaan, molemmat ovat metalleja. Rautaa on merkitty symbolilla "Fe" ja kuparia symbolilla "Cu".
Suurin osa jaksollisen taulukon elementeistä on metalleja, ja ne ovat yleensä taulukon vasemmalla puolella. Ne on ryhmitelty yhteen, koska niillä on tiettyjä fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Esimerkiksi metallit ovat tiheitä, kiiltäviä, hyviä lämmön ja sähkön johtimia ja menettävät helposti elektroneja kemiallisissa reaktioissa. Sitä vastoin ei-metalleilla on päinvastaiset ominaisuudet. Ne eivät ole tiheitä, eivät johda lämpöä ja sähköä, ja niillä on taipumus saada elektroneja sen sijaan, että ne luovuttaisivat niitä. Kun katsomme jaksollista taulukkoa, näemme, että suurin osa ei-metalleista on ryhmitelty oikealle. Nämä ovat alkuaineita, kuten helium, hiili, typpi ja happi.
Mitä raskasmetallit ovat?
Metallien luettelo on melkoinen. Jotkut niistä voivat kertyä elimistöön eivätkä aiheuta haittaa, kuten luonnollinen strontium (kaava Sr), joka on kalsiumin analogi, koska se kertyy tuottavasti luukudokseen. Mitä niistä kutsutaan raskaaksi ja miksi? Tarkastellaan neljää esimerkkiä: lyijy, kupari, elohopea ja arseeni.
Missä nämä elementit sijaitsevat ja miten ne vaikuttavat ympäristöön ja ihmisten terveyteen? Raskasmetallit ovat metallisia, luonnossa esiintyviä yhdisteitä, joilla on erittäin korkea tiheys muihin metalleihin verrattuna - vähintään viisi kertaa veden tiheys. Ne ovat myrkyllisiä ihmisille. Pienetkin annokset voivat johtaa vakaviin seurauksiin.
- Johto. Se on raskasmetalli, joka on myrkyllistä ihmisille, erityisesti lapsille. Myrkytys tällä aineella voi johtaa neurologisiin ongelmiin. Vaikka se oli aikoinaan erittäin houkutteleva joustavuuden, suuren tiheyden ja kykynsä absorboida haitallista säteilyä vuoksi, lyijy on poistettu käytöstä monin tavoin. Tämä maan päällä oleva pehmeä, hopeanhohtoinen metalli on vaarallinen ihmisille ja kerääntyy kehoon ajan myötä. Pahinta on, että et pääse eroon siitä. Se istuu siellä, kerääntyy ja myrkyttää vähitellen kehon. Lyijy on myrkyllistä hermostolle ja voi aiheuttaa vakavia aivovaurioita lapsille. Sitä käytettiin laaj alti 1800-luvulla meikin luomiseen, ja vuoteen 1978 asti sitä käytettiin yhtenä ainesosana hiusvärissä. Nykyään lyijyä käytetään pääasiassa suurissa akuissa, röntgensuojina tai radioaktiivisten aineiden eristeenä.
- Kupari. Se on punertavanruskea raskasmetalli, jolla on monia käyttötarkoituksia. Kupari on edelleen yksi parhaista sähkön ja lämmön johtimista, ja monet sähköjohdot on valmistettu tästä metallista ja peitetty muovilla. Tästä jaksollisen järjestelmän elementistä valmistetaan myös kolikoita, enimmäkseen pieniä eriä. Akuutti kuparimyrkytys on harvinaista, mutta kuten lyijyä, se voi kertyä kudoksiin, mikä lopulta johtaa myrkyllisyyteen. Ihmiset, jotka altistuvat suurille määrille kuparia tai kuparipölyä, ovat myös vaarassa.
- Mercury. Tämä metalli on myrkyllistä missä tahansa muodossa ja voi jopa imeytyä ihoon. Sen ainutlaatuisuus piilee siinä, että se on nestemäistä huoneenlämmössä, sitä kutsutaan joskus "nopea hopea". Se näkyy lämpömittarissa, koska nesteenä se imee lämpöä ja muuttaa tilavuutta pienimmälläkin lämpötilaerolla. Tämä sallii elohopean nousta tai laskea lasiputkessa. Koska tämä aine on voimakas hermomyrkky, monet yritykset ovat siirtymässä punaisiin alkoholilämpömittareihin.
- Arseeni. Roomalaisista ajoista aina viktoriaaniseen aikaan asti arseenia pidettiin "myrkkyjen kuninkaana" ja myös "kuninkaiden myrkkynä". Historia on täynnä lukemattomia esimerkkejä sekä kuninkaallisista että tavallisista, jotka tekevät murhia henkilökohtaisen hyödyn vuoksi käyttämällä hajuttomia, värittömiä ja mauttomia arseeniyhdisteitä. Kaikista kielteisistä vaikutuksista huolimatta tällä metalloidilla on käyttöä myös lääketieteessä. Esimerkiksi arseenitrioksidi on erittäin tehokas lääke, jota käytetään akuutin promyelosyyttisen leukemian hoitoon.
Mikä on jalometalli?
Jalometalli on metalli, jokavoivat olla harvinaisia tai vaikeasti saatavissa ja taloudellisesti erittäin arvokkaita. Mikä on jalometallien lista? Niitä on yhteensä kolme:
- Platina. Tulenkestävyydestään huolimatta sitä käytetään koruissa, elektroniikassa, autoissa, kemiallisissa prosesseissa ja jopa lääketieteessä.
- Kulta. Tätä jalometallia käytetään korujen ja kultakolikoiden valmistukseen. Sillä on kuitenkin monia muita käyttötarkoituksia. Sitä käytetään lääketieteessä, valmistuksessa ja laboratoriolaitteissa.
- Hopea. Tämä jalometalli on väriltään hopeanvalkoinen ja erittäin muokattava. on puhtaassa muodossaan melko raskas, se on kevyempi kuin lyijy, mutta raskaampi kuin kupari.
Metallit: tyypit ja ominaisuudet
Useimpia elementtejä voidaan pitää metalleina. Ne on ryhmitelty keskelle pöydän vasemmalle puolelle. Metalleja ovat alkalit, maa-alkalimetallit, siirtymävaiheet, lantanidit ja aktinidit.
Heillä kaikilla on muutama yhteinen piirre, nämä ovat:
- kiinteä huoneenlämmössä (pois lukien elohopea);
- yleensä kiiltävä;
- korkea sulamispiste;
- hyvä lämmön- ja sähkönjohdin;
- alhainen ionisaatiokapasiteetti;
- matala elektronegatiivisuus;
- tajuttava (pystyy ottamaan tietyn muodon);
- muovia (voidaan vetää lankaan);
- korkea tiheys;
- aine, joka menettää elektroneja reaktioissa.
Luettelo tieteen tuntemista metalleista
- litium;
- beryllium;
- natrium;
- magnesium;
- alumiini;
- kalium;
- kalsium;
- scandium;
- titaani;
- vanadium;
- kromi;
- mangaani;
- rauta;
- koboltti;
- nikkeli;
- kupari;
- sinkki;
- gallium;
- rubidium;
- strontium;
- yttrium;
- zirkonium;
- niobium;
- molybdeeni;
- teknetium;
- ruteeni;
- rodium;
- palladium;
- hopea;
- kadmium;
- indium;
- copernicus;
- cesium;
- barium;
- tina;
- rauta;
- vismutti;
- lyijy;
- elohopea;
- volframi;
- kulta;
- platina;
- osmium;
- hafnium;
- germanium;
- iridium;
- niobium;
- renium;
- antimoni;
- tallium;
- tantaali;
- ranska;
- livermorium.
Yhteensä tunnetaan noin 105 kemiallista alkuainetta, joista suurin osa on metalleja. Jälkimmäiset ovat luonnossa hyvin yleinen alkuaine, jota esiintyy sekä puhtaassa muodossa että osana erilaisia yhdisteitä.
Metalleja esiintyy maan suolistossa, niitä löytyy erilaisista vesistöistä, eläinten ja ihmisten ruumiiden koostumuksista, kasveista ja jopa ilmakehästä. Jaksotaulukossa ne sijaitsevat alkaen litiumilla (metalli, jonka kaava on Li) japäättyen livermoriumiin (Lv). Pöytä täydentyy jatkuvasti uusilla elementeillä, ja enimmäkseen nämä ovat metalleja.
