Det første materiale, som folk har lært at bruge til deres behov, er sten. Men senere, da en person blev opmærksom på egenskaberne af metaller, flyttede stenen langt tilbage. Det er disse stoffer og deres legeringer, der er blevet det vigtigste og vigtigste materiale i hænderne på mennesker. Husholdningsartikler, arbejdsredskaber blev lavet af dem, lokaler blev bygget. Derfor vil vi i denne artikel overveje, hvad metaller er, hvis generelle karakteristika, egenskaber og anvendelse er så relevante i dag. Efter alt, bogstaveligt t alt umiddelbart efter stenalderen, fulgte en hel galakse af metal: kobber, bronze og jern.
Metaler: generelle karakteristika
Hvad forener alle repræsentanter for disse simple stoffer? Selvfølgelig er dette strukturen af deres krystalgitter, typer af kemiske bindinger og funktioner i atomets elektroniske struktur. Når alt kommer til alt, derfor de karakteristiske fysiske egenskaber, der ligger til grund for menneskers brug af disse materialer.
Tag først og fremmest metaller som kemiske grundstoffer i det periodiske system. I den er de placeret ganske frit og optager 95 celler ud af 115 kendte til dato. Der er flere træk ved deres placering i den generellesystem:
- De danner hovedundergrupperne af gruppe I og II, såvel som III, begyndende med aluminium.
- Alle sekundære undergrupper består kun af metaller.
- De er placeret under den betingede diagonal fra bor til astatin.
Baseret på sådanne data er det let at se, at ikke-metaller er opsamlet i den øverste højre del af systemet, og resten af rummet tilhører de elementer, vi overvejer.
Alle af dem har flere funktioner i atomets elektroniske struktur:
- Stor atomradius, som et resultat af hvilken bindingen mellem den ydre elektron og kernen svækkes, så metaller let afgiver den og fungerer som reduktionsmidler.
- Et lille antal elektroner i det ydre energilag.
- I gruppen fra top til bund forstærkes elementernes metalliske egenskaber, og i perioden fra venstre mod højre svækkes de tværtimod. Så det stærkeste ikke-metal er fluor, og det svageste er francium.
De generelle karakteristika for metaller og ikke-metaller giver os mulighed for at identificere mønstre i deres struktur. Således er førstnævntes krystalgitter metallisk, speciel. Dens noder indeholder flere typer partikler på én gang:
- ioner;
- atomer;
- elektroner.
En almindelig sky akkumuleres indeni, kaldet elektrongas, hvilket forklarer alle disse stoffers fysiske egenskaber. Type kemisk binding i metaller af samme navn med dem.
Fysiske egenskaber
Der er en række parametre, der forener alle metaller. Generelle karakteristika af deres fysiskeegenskaber ser sådan ud.
- Metalglans. Alle repræsentanter for denne gruppe af stoffer har det. Samtidig reflekterer det meste lys af en bølgelængde, derfor udsender det en blød hvid-sølv farve. Men nogle (guld, kobber, mange legeringer) har en gul glans.
- Formbarhed og plasticitet. Denne parameter er også iboende i metaller. Den generelle karakteristik på dette grundlag er dog ikke helt nøjagtig, da der blandt repræsentanterne er meget bløde, formbare og duktile, og der er ret skrøbelige, der er bearbejdet. De mest formbare og duktile er guld, sølv, kobber, aluminium og andre. Mindre formbar - tin, bly, mangan og andre.
- Elektrisk og termisk ledningsevne. Det besiddes af alle repræsentanter uden undtagelse. Metaller er ledere af den første slags.
- Høje smelte- og kogepunkter. På dette grundlag er de opdelt i ildfaste (temperatur over 1500 grader), smeltbare - under det angivne tal.
- Lette og tungmetaller afhængigt af deres massefylde. Det er jo mindre, jo mindre er grundstoffets atomvægt. Den letteste er lithium, og den tungeste er osmium.
- Hårdhed. Rekordholderen for denne indikator er krom, og den blødeste er cæsium, den smelter i hænderne.
De anførte parametre - dette er den generelle karakteristik af metaller, det vil sige alt, der forener dem i en stor familie. Det skal dog forstås, at der er undtagelser til enhver regel. Desuden er der for mange elementer af denne art. Derfor, inden for familien selv,der er inddelinger i forskellige grupper, som vi vil overveje nedenfor, og for hvilke vi vil angive de karakteristiske træk.
Kemiske egenskaber
Set fra kemividenskabens synspunkt er alle metaller reduktionsmidler. Og meget stærk. Jo færre elektroner i det ydre niveau og jo større atomradius, jo stærkere er metallet ifølge den angivne parameter.
Som et resultat af dette er metaller i stand til at reagere med:
- ikke-metaller;
- vand;
- syrer;
- med alkalier (amfotere metaller);
- oxides;
- s alte af svagere metaller.
Dette er kun en generel oversigt over kemiske egenskaber. For hver gruppe af elementer er de jo rent individuelle.
Alkaliske jordmetaller
De generelle karakteristika for jordalkalimetaller er som følger:
- Har to elektroner på det ydre niveau.
- De danner den anden gruppe af hovedundergruppen i det periodiske system, bortset fra beryllium.
- Under normale forhold er disse faste stoffer, der ikke kan skæres med en kniv.
- Farven på simple metaller er sølvgrå, dækket af en oxidfilm i luften.
- Deres kemiske aktivitet er høj, den stiger fra magnesium til radium.
- Udbredt i naturen, især calcium. I en simpel form findes de ikke på grund af høj aktivitet, men de danner mange forskellige forbindelser, der er vigtige for mennesker.
- Biologisk vigtig. Calcium og magnesium er vigtige sporstoffer i den menneskelige krop ogdyr. Magnesium er også en del af planternes klorofyl.
Alkalimetaller er således almindelige elementer i s-familien, udviser høj kemisk aktivitet og er stærke reduktionsmidler og vigtige deltagere i biologiske processer i kroppen.
Alkalimetaller
Alkalimetallers generelle karakteristika begynder med deres navn. De modtog det for evnen til at opløses i vand og danne alkalier - kaustiske hydroxider. Reaktioner med vand er meget voldsomme, nogle gange brandfarlige. Disse stoffer findes ikke i fri form i naturen, da deres kemiske aktivitet er for høj. De reagerer med luft, vanddamp, ikke-metaller, syrer, oxider og s alte, næsten alt.
Dette skyldes deres elektroniske struktur. På det ydre niveau er der kun én elektron, som de let giver væk. Det er de stærkeste reduktionsmidler, hvorfor det tog ret lang tid at få dem i deres rene form. Dette blev første gang gjort af Humphrey Davy allerede i det 18. århundrede ved elektrolyse af natriumhydroxid. Nu er alle repræsentanter for denne gruppe udvundet ved hjælp af denne metode.
Alkalimetallernes generelle karakteristika ligger i, at de udgør den første gruppe i hovedundergruppen af det periodiske system. De er alle vigtige elementer, der danner mange værdifulde naturlige forbindelser, der bruges af mennesker.
Generelle karakteristika for metaller af d- og f-familier
Denne gruppe af elementer inkluderer alle dissehvis oxidation kan variere. Det betyder, at metallet alt efter forholdene både kan virke som et oxidationsmiddel og et reduktionsmiddel. Sådanne elementer har en stor evne til at indgå i reaktioner. Blandt dem et stort antal amfotere stoffer.
Fællesnavnet for alle disse atomer er overgangselementer. De fik den for, at de med hensyn til deres egenskaber virkelig står så at sige i midten mellem typiske metaller af s-familien og ikke-metaller af p-familien.
De generelle karakteristika ved overgangsmetaller indebærer betegnelsen af deres lignende egenskaber. De er som følger:
- et stort antal elektroner i det ydre niveau;
- stor atomradius;
- flere oxidationstilstande (fra +3 til +7);
- valenselektroner er på d- eller f-underniveau;
- danner 4-6 store perioder af systemet.
Som simple stoffer er metallerne i denne gruppe meget stærke, formbare og formbare, derfor er de af stor industriel betydning.
Sideundergrupper af det periodiske system
De generelle karakteristika for metallerne i de sekundære undergrupper falder fuldstændig sammen med dem for overgangsgrupperne. Og det er ikke overraskende, for det er faktisk præcis det samme. Det er bare det, at systemets sideundergrupper er dannet netop af repræsentanter for d- og f-familierne, det vil sige overgangsmetaller. Derfor kan vi sige, at disse begreber er synonymer.
De mest aktive og vigtige af dem er den første række af 10 repræsentanter fra scandium til zink. Alle af dem er af stor industriel betydning og oftebrugt af mennesker, især til smeltning.
legeringer
De generelle karakteristika for metaller og legeringer giver os mulighed for at forstå, hvor og hvordan det er muligt at bruge disse stoffer. Sådanne forbindelser har gennemgået store transformationer i de sidste årtier, fordi flere og flere nye tilsætningsstoffer bliver opdaget og syntetiseret for at forbedre deres kvalitet.
De mest berømte legeringer i dag er:
- messing;
- duralumin;
- støbejern;
- stål;
- bronze;
- vil vinde;
- nichrome og andre.
Hvad er en legering? Dette er en blanding af metaller opnået ved at smelte sidstnævnte i specielle ovnanordninger. Dette gøres for at opnå et produkt, der i egenskaber er bedre end de rene stoffer, der danner det.
Sammenligning af egenskaberne for metaller og ikke-metaller
Hvis vi taler om generelle egenskaber, så vil karakteristika for metaller og ikke-metaller adskille sig på et meget væsentligt punkt: for sidstnævnte kan lignende egenskaber ikke skelnes, da de adskiller sig meget i deres fysiske og kemiske egenskaber.
Derfor er det umuligt at skabe en sådan karakteristik for ikke-metaller. Det er kun muligt separat at overveje repræsentanterne for hver gruppe og beskrive deres egenskaber.
