Pirmoji medžiaga, kurią žmonės išmoko naudoti savo poreikiams, yra akmuo. Tačiau vėliau, kai žmogus sužinojo apie metalų savybes, akmuo pasislinko toli atgal. Būtent šios medžiagos ir jų lydiniai tapo svarbiausia ir pagrindine medžiaga žmonių rankose. Iš jų buvo gaminami namų apyvokos daiktai, darbo įrankiai, statomos patalpos. Todėl šiame straipsnyje apžvelgsime, kas yra metalai, kurių bendros charakteristikos, savybės ir panaudojimas yra tokie aktualūs šiai dienai. Juk iš karto po akmens amžiaus sekė visa metalų galaktika: varis, bronza ir geležis.
Metalai: bendrosios charakteristikos
Kas vienija visus šių paprastų medžiagų atstovus? Žinoma, tai yra jų kristalinės gardelės struktūra, cheminių ryšių tipai ir atomo elektroninės struktūros ypatybės. Galų gale, tai yra būdingos fizinės savybės, kuriomis žmonės naudoja šias medžiagas.
Pirmiausia apsvarstykite metalus kaip periodinės sistemos cheminius elementus. Jame jie išsidėstę gana laisvai, užimantys 95 kameras iš iki šiol žinomų 115. Yra keletas jų išsidėstymo bruožų bendrame.sistema:
- Jie sudaro pagrindinius I ir II, taip pat III grupių pogrupius, pradedant nuo aliuminio.
- Visus antrinius pogrupius sudaro tik metalai.
- Jie yra žemiau sąlyginės įstrižainės nuo boro iki astatino.
Remiantis tokiais duomenimis, nesunku pastebėti, kad nemetalai renkami viršutinėje dešinėje sistemos dalyje, o likusi erdvė priklauso mūsų svarstomiems elementams.
Visi jie turi keletą atomo elektroninės struktūros bruožų:
- Didelis atomo spindulys, dėl kurio susilpnėja ryšys tarp išorinio elektrono ir branduolio, todėl metalai lengvai jį atiduoda, veikdami kaip reduktorius.
- Nedidelis elektronų skaičius išoriniame energijos sluoksnyje.
- Grupėje nuo viršaus iki apačios sustiprėja elementų metalinės savybės, o iš kairės į dešinę, atvirkščiai, susilpnėja. Taigi stipriausias nemetalas yra fluoras, o silpniausias yra francis.
Bendrosios metalų ir nemetalų charakteristikos leidžia nustatyti jų struktūros modelius. Taigi, pirmųjų kristalinė gardelė yra metalinė, ypatinga. Jo mazguose vienu metu yra kelių tipų dalelių:
- ions;
- atomai;
- elektronai.
Viduje kaupiasi įprastas debesis, vadinamas elektronų dujomis, kurios paaiškina visas fizines šių medžiagų savybes. Cheminio ryšio tipas to paties pavadinimo metaluose su jais.
Fizikinės savybės
Yra daug parametrų, jungiančių visus metalus. Bendrosios jų fizinės savybėssavybės atrodo taip.
- Metalinis blizgesys. Jį turi visi šios medžiagų grupės atstovai. Tuo pačiu metu didžioji jo dalis atspindi vieno bangos ilgio šviesą, todėl skleidžia švelnią b altai sidabrinę spalvą. Tačiau kai kurie (auksas, varis, daugelis lydinių) turi geltoną blizgesį.
- Kalumas ir plastiškumas. Šis parametras būdingas ir metalams. Tačiau bendra charakteristika šiuo pagrindu nėra visiškai tiksli, nes tarp atstovų yra labai minkštų, kaliųjų ir plastiškų, taip pat yra gana trapių, kurios yra apdirbtos. Labiausiai kaliosios ir plastiškiausios yra auksas, sidabras, varis, aliuminis ir kt. Mažiau kaliojo – alavo, švino, mangano ir kt.
- Elektros ir šilumos laidumas. Jį turi visi be išimties atstovai. Metalai yra pirmosios rūšies laidininkai.
- Aukšta lydymosi ir virimo temperatūra. Tuo remiantis jie skirstomi į ugniai atsparius (temperatūra virš 1500 laipsnių), lydančius – žemiau nurodyto skaičiaus.
- Lengvieji ir sunkieji metalai, priklausomai nuo jų tankio. Kuo mažesnis, tuo mažesnis elemento atominis svoris. Lengviausias yra ličio, o sunkiausias yra osmis.
- Kietumas. Šio rodiklio rekordininkas yra chromas, o minkštiausias – cezis, tirpstantis rankose.
Išvardyti parametrai – tai bendra metalų charakteristika, tai yra viskas, kas juos vienija į vieną didelę šeimą. Tačiau reikia suprasti, kad kiekviena taisyklė turi išimčių. Be to, tokių elementų yra per daug. Todėl pačioje šeimojeyra skirstymo į įvairias grupes, kurias apsvarstysime toliau ir nurodysime būdingus požymius.
Cheminės savybės
Chemijos mokslo požiūriu visi metalai yra reduktorius. Ir labai stiprus. Kuo mažiau elektronų išoriniame lygyje ir kuo didesnis atomo spindulys, tuo stipresnis metalas pagal nurodytą parametrą.
Todėl metalai gali reaguoti su:
- nemetalai;
- vanduo;
- rūgštys;
- su šarmais (amfoteriniais metalais);
- oksidai;
- silpnesnių metalų druskos.
Tai tik bendra cheminių savybių apžvalga. Juk kiekviena elementų grupė yra grynai individuali.
Šarminių žemių metalai
Bendrosios šarminių žemės metalų charakteristikos yra šios:
- Turėkite du elektronus išoriniame lygyje.
- Jie sudaro antrąją pagrindinio periodinės sistemos pogrupio grupę, išskyrus berilį.
- Įprastomis sąlygomis tai yra kietos medžiagos, kurių negalima pjauti peiliu.
- Paprastų metalų spalva yra sidabriškai pilka, ore padengta oksido plėvele.
- Jų cheminis aktyvumas yra didelis, jis padidėja nuo magnio iki radžio.
- Gamtoje plačiai paplitęs, ypač kalcio. Paprasta forma jie nerandami dėl didelio aktyvumo, tačiau jie sudaro daug skirtingų junginių, kurie yra svarbūs žmonėms.
- Biologiškai svarbu. Kalcis ir magnis yra svarbūs žmogaus organizmo mikroelementai irgyvūnai. Magnis taip pat yra augalų chlorofilo dalis.
Nr.
Šarminiai metalai
Bendra šarminių metalų charakteristika prasideda jų pavadinimu. Jie gavo jį už gebėjimą ištirpti vandenyje, sudarydami šarmus - šarminius hidroksidus. Reakcijos su vandeniu yra labai smarkios, kartais degios. Gamtoje šių medžiagų laisvos formos nėra, nes jų cheminis aktyvumas yra per didelis. Jie reaguoja su oru, vandens garais, nemetalais, rūgštimis, oksidais ir druskomis, beveik viskuo.
Taip yra dėl jų elektroninės struktūros. Išoriniame lygyje yra tik vienas elektronas, kurį jie lengvai atiduoda. Tai yra stipriausios redukuojančios medžiagos, todėl jų grynos formos gavimas užtruko gana ilgai. Pirmą kartą tai padarė Humphrey Davy jau XVIII amžiuje elektrolizuodamas natrio hidroksidą. Dabar visi šios grupės atstovai išgaunami šiuo metodu.
Bendra šarminių metalų savybė yra ta, kad jie sudaro pirmąją periodinės sistemos pagrindinio pogrupio grupę. Visi jie yra svarbūs elementai, sudarantys daug vertingų natūralių junginių, kuriuos naudoja žmogus.
Bendrosios d- ir f-šeimų metalų charakteristikos
Ši elementų grupė apima visus tuoskurių oksidacija gali skirtis. Tai reiškia, kad, priklausomai nuo sąlygų, metalas gali veikti ir kaip oksidatorius, ir kaip reduktorius. Tokie elementai turi puikų gebėjimą įsitraukti į reakcijas. Tarp jų – daug amfoterinių medžiagų.
Bendras visų šių atomų pavadinimas yra pereinamieji elementai. Jie gavo jį už tai, kad pagal savo savybes jie tikrai stovi tarsi per vidurį tarp tipiškų s-šeimos metalų ir p-šeimos nemetalų.
Bendra pereinamųjų metalų charakteristika reiškia, kad jų savybės yra panašios. Jie yra tokie:
- daug elektronų išoriniame lygyje;
- didelis atominis spindulys;
- kelios oksidacijos būsenos (nuo +3 iki +7);
- valentinių elektronų yra d arba f polygyje;
- sudaro 4–6 didelius sistemos periodus.
Kaip paprastos medžiagos, šios grupės metalai yra labai stiprūs, plastiški ir lankstūs, todėl turi didelę pramoninę reikšmę.
Šoniniai periodinės sistemos pogrupiai
Antrinių pogrupių metalų bendrosios charakteristikos visiškai sutampa su pereinamųjų. Ir tai nenuostabu, nes iš tikrųjų tai yra lygiai tas pats. Tiesiog sistemos šoninius pogrupius sudaro būtent d ir f šeimų atstovai, tai yra pereinamieji metalai. Todėl galime sakyti, kad šios sąvokos yra sinonimai.
Aktyviausi ir svarbiausi iš jų – pirmoji 10-ies atstovų eilė nuo skandžio iki cinko. Visi jie turi didelę pramoninę reikšmę ir dažnainaudojamas žmonių, ypač lydymui.
Lydiniai
Bendrosios metalų ir lydinių charakteristikos leidžia suprasti, kur ir kaip galima naudoti šias medžiagas. Tokie junginiai per pastaruosius dešimtmečius patyrė didelių transformacijų, nes atrandama ir sintetinama vis daugiau naujų priedų, siekiant pagerinti jų kokybę.
Šiandien žinomiausi lydiniai yra:
- žalvaris;
- duraliuminis;
- ketaus;
- plienas;
- bronza;
- laimės;
- nichromas ir kt.
Kas yra lydinys? Tai metalų mišinys, gaunamas lydant pastaruosius specialiuose krosnių įrenginiuose. Tai daroma siekiant gauti produktą, kuris savo savybėmis pranašesnis už jį sudarančių grynų medžiagų.
Metalų ir nemetalų savybių palyginimas
Jei kalbėsime apie bendrąsias savybes, tai metalų ir nemetalų charakteristikos skirsis vienu labai reikšmingu tašku: pastariesiems negalima išskirti panašių savybių, nes jie labai skiriasi savo fizinėmis ir cheminėmis savybėmis.
Todėl tokios charakteristikos nemetalams sukurti neįmanoma. Galima tik atskirai apsvarstyti kiekvienos grupės atstovus ir apibūdinti jų savybes.
