Iš 118 žmogui žinomų elementų 94 yra metalai. Tai elementai, kurie sudaro paprastas medžiagas, pasižyminčias būdingu blizgesiu, dideliu plastiškumu ir lankstumu. Kokias dar savybes turi metalai? Į kokias grupes jie skirstomi? Išsiaiškinkime.
Metalai ir jų savybės
Apibūdinti metalus nėra lengva. Jas sunku palyginti su kitais šiuolaikiniame pasaulyje žinomais elementais ar medžiagomis. Standartine prasme metalas yra kieta pilka medžiaga, turinti stiprų blizgesį. Tačiau viskas yra daug sudėtingiau. Dauguma jų tikrai pilki, bet atspalviai kiekvienam skirtingi. Galis yra melsvas, bismutas yra rausvas, varis yra ryškiai raudonas, bet cezis, stroncis ir auksas turi geltoną atspalvį.
Metalai labai skiriasi savo savybių pasireiškimo laipsniu. Tačiau yra savybių, kurios juos vienija. Metalai gana lengvai atiduoda elektronus išoriniam lygiui, nes yra silpnai susieti su atomo branduoliu. Jų vidinę struktūrą vaizduoja kristalinė gardelė, todėl normaliomis sąlygomis jie visi yra kieti. Vienintelė išimtis yra gyvsidabris, kuris kietėja tik esant žemesnei nei -38,83 temperatūrai°C.
Metalai yra puikūs šilumos ir elektros laidininkai. Daugelis jų yra labai plastiški, pavyzdžiui, auksas, varis, grynas chromas, sidabras. Jie gali sulenkti ar susiglamžyti nesulūžę. Kiti yra gana trapūs (manganas, alavas, bismutas).
Metalo grupės
Tomis pačiomis sąlygomis metalai elgiasi skirtingai, o tai jau matyti gyvsidabrio pavyzdyje. Jis labai lengvai tampa skystas, tačiau ne visos medžiagos elgiasi vienodai. Priklausomai nuo lydymosi temperatūros, išskiriami lydieji ir ugniai atsparūs metalai. Pastariesiems priskiriamas volframas, tantalas, renis, molibdenas. Jie tirpsta aukštesnėje nei 2000 °C temperatūroje.
Taip pat skiriami sunkieji ir lengvieji metalai. Sunkieji – švinas, kadmis, kob altas, gyvsidabris, varis, vanadis, turi didelę atominę masę (daugiau nei 50) ir didelį tankį. Plaučiai yra visiškai priešingi. Tai aliuminis, galis, indis. Litis yra lengviausias, jo tankis 0,533 g/cm³, o atominė masė 3.
Periodinėje lentelėje taip pat išskiriama šarminė metalų grupė (litis, natris, kalis, rubidis). Jie gana lengvai reaguoja su vandeniu, sudarydami tirpų šarmą arba hidroksidą. Visi jie labai aktyvūs, minkšti ir daug lengvesni už vandenį. Taip pat yra šarminių žemių metalų (kalcis, baris, stroncis), šarmai su vandeniu jau formuoja jų oksidus arba žemes. Jie kietesni ir ne tokie aktyvūs kaip šarminiai.
Remiantis įvairiomis metalų savybėmis, jie taip pat skirstomi į:
- Transitional.
- Paskelbti pereinamąjį laikotarpį.
- Spalvota.
- Juoda.
- Lanthanides.
- Aktinidai.
- Noble.
- Platinos grupės metalai.
- Retųjų žemių.
Taurieji metalai
Metalai dažnai veikia kaip reduktorius cheminėse reakcijose. Atsisakydami savo elektronų, jie patiria korozinius procesus, kurie juos sunaikina. Veikiant oksidatoriams ant jų paviršiaus susidaro oksidai, hidroksidai, kurie liaudyje vadinami rūdimis.
Daugelis metalų yra veikiami tokių procesų. Jų naikintojais gali būti dujos ir įvairūs skysčiai. Tačiau yra atskira metalų klasė, kuri yra praktiškai atspari oksidacijai ir rūdims. Tai taurieji metalai. Visos jos taip pat retos ir brangios. Jų kainos svyruoja nuo 300 USD (sidabras) iki 70 000 USD (rodis) už kilogramą.
Kilnieji yra aukso, sidabro ir platinos grupės metalai: platina, rutenis, osmis, paladis, iridis, rodis. Platina, paladis, auksas ir sidabras yra labai plastiški, tačiau jie negali atlaikyti per aukštos temperatūros. Likę taurieji metalai taip pat yra ugniai atsparūs, lydosi nuo 2334°C (rutenis) iki 3033°C (osmis).
Visi jie atsparūs vandeniui ir orui, tačiau gali reaguoti su agresyvesnėmis medžiagomis. Pavyzdžiui, sidabras lengvai tirpsta azoto rūgštyje ir patamsėja, kai liečiasi su jodu. Beje, jodo pagalba galite patikrinti, ar gaminys tikrai sidabrinis.
Būti gamtoje
Metalai plačiai paplitę mūsų planetoje. druskų pavidalu irjunginių jų randama jūros vandenyje. Daugiausia jame gausu magnio (0,12%) ir kalcio (1,05%). Labiausiai žemės plutoje esantis metalas yra aliuminis. Jis sudaro apie 8% visos jo masės. Jame taip pat daug geležies (4,1 %), kalcio (4 %), natrio (2,3 %), magnio (2,3 %), kalio (2,1 %).
Tačiau metalų yra ne tik išorinėje aplinkoje. Jie yra bet kuriame gyvame organizme, atsakingi už daugelį gyvybiškai svarbių funkcijų. Žmogaus kūne yra apie 3% metalų. Geležis kraujyje padeda hemoglobinams prijungti deguonį ir keistis anglies dioksidu. Magnio yra raumenyse ir nervų sistemoje. Jis dalyvauja b altymų sintezėje, yra atsakingas už raumenų atpalaidavimą, slopina nervų galūnėlių sužadinimą.
Mums reikalingiausi: magnis, geležis, natris, kalcis, kalis, cinkas, varis, kob altas, manganas ir molibdenas. Metalų yra kauluose, smegenyse, kitų organų audiniuose. Jų gauname iš vandens ir maisto, o jų atsargas nuolat reikia papildyti. Trūkstant šių elementų organizmas neveikia tinkamai, tačiau jų perteklius taip pat nėra gerai.
Programa
Žmonės išmoko naudoti metalus beveik visose savo gyvenimo srityse. Iš jų gaminamos konstrukcinės medžiagos, laidai, elektrotechnika, indai. Nestabilūs radioaktyvieji elementai, tokie kaip uranas, kalifornis, polonis, buvo panaudoti branduolinėje energetikoje ir ginklų gamyboje.
Kosmoso technologijose ir automobilių pramonėje naudojami lengvi ir stiprūs metalai. Jame naudojami įvairūs elementaifarmacijos, maisto ir tekstilės pramonė. Iš jų gaminami papuošalai, namų apyvokos reikmenys, taip pat gaminami vaistai ir medicinos instrumentai. Pavyzdžiui, litis naudojamas kaip antidepresantas, auksas yra įtrauktas į vaistus nuo artrito ir tuberkuliozės. Titanas ir tantalas naudojami chirurgijoje protezams gaminti ir pažeistoms kūno dalims pakeisti.
