Det första materialet som människor har lärt sig att använda för sina behov är sten. Men senare, när en person blev medveten om egenskaperna hos metaller, flyttade stenen långt tillbaka. Det är dessa ämnen och deras legeringar som har blivit det viktigaste och viktigaste materialet i människors händer. Hushållsartiklar, arbetsredskap tillverkades av dem, lokaler byggdes. Därför kommer vi i den här artikeln att överväga vad metaller är, vars allmänna egenskaper, egenskaper och användning är så relevanta i dag. När allt kommer omkring, bokstavligen omedelbart efter stenåldern, följde en hel galax av metaller: koppar, brons och järn.
Metaller: allmänna egenskaper
Vad förenar alla representanter för dessa enkla substanser? Naturligtvis är detta strukturen för deras kristallgitter, typer av kemiska bindningar och egenskaper hos atomens elektroniska struktur. När allt kommer omkring, därav de karakteristiska fysikaliska egenskaperna som ligger till grund för människors användning av dessa material.
Först av allt, betrakta metaller som kemiska element i det periodiska systemet. I den är de placerade ganska fritt och upptar 95 celler av 115 kända hittills. Det finns flera funktioner för deras placering i det allmännasystem:
- De bildar huvudundergrupperna i grupperna I och II, såväl som III, med början i aluminium.
- Alla sekundära undergrupper består endast av metaller.
- De är belägna under den villkorliga diagonalen från bor till astatin.
Baserat på sådana data är det lätt att se att icke-metaller samlas i den övre högra delen av systemet, och resten av utrymmet tillhör de element vi överväger.
Alla har flera funktioner i atomens elektroniska struktur:
- Stor atomradie, som ett resultat av vilken bindningen mellan den yttre elektronen och kärnan försvagas, så metaller ger lätt bort den och fungerar som reduktionsmedel.
- Ett litet antal elektroner i det yttre energilagret.
- I gruppen uppifrån och ned förstärks elementens metalliska egenskaper, och under perioden från vänster till höger, tvärtom, försvagas de. Så den starkaste icke-metallen är fluor, och den svagaste är francium.
De allmänna egenskaperna hos metaller och icke-metaller gör att vi kan identifiera mönster i deras struktur. Således är kristallgittret hos den förra metalliskt, speciellt. Dess noder innehåller flera typer av partiklar samtidigt:
- joner;
- atoms;
- elektroner.
Ett vanligt moln ackumuleras inuti, kallat elektrongas, vilket förklarar alla de fysikaliska egenskaperna hos dessa ämnen. Typ av kemisk bindning i metaller med samma namn med dem.
Fysiska egenskaper
Det finns ett antal parametrar som förenar alla metaller. Allmänna egenskaper hos deras fysiskaegenskaperna ser ut så här.
- Metalglans. Alla representanter för denna grupp av ämnen har det. Samtidigt reflekterar det mesta ljuset med en våglängd, därför avger det en mjuk vit-silverfärg. Men vissa (guld, koppar, många legeringar) har en gul glans.
- Formbarhet och plasticitet. Denna parameter är också inneboende i metaller. Den allmänna egenskapen på denna grund är dock inte helt korrekt, eftersom det bland representanterna är mycket mjuka, formbara och formbara, och det finns ganska ömtåliga som bearbetas. De mest formbara och formbara är guld, silver, koppar, aluminium och andra. Mindre formbar – tenn, bly, mangan och andra.
- Elektrisk och värmeledningsförmåga. Det ägs av alla representanter utan undantag. Metaller är ledare av det första slaget.
- Höga smält- och kokpunkter. På grundval av detta är de uppdelade i eldfasta (temperatur över 1500 grader), smältbara - under den angivna siffran.
- Lätta och tungmetaller beroende på deras densitet. Det är ju mindre, desto mindre är grundämnets atomvikt. Den lättaste är litium och den tyngsta är osmium.
- Hårdhet. Rekordhållaren för denna indikator är krom, och den mjukaste är cesium, det smälter i händerna.
De listade parametrarna - detta är den allmänna egenskapen hos metaller, det vill säga allt som förenar dem till en stor familj. Det bör dock förstås att det finns undantag från varje regel. Dessutom finns det för många element av detta slag. Därför, inom familjen själv,det finns uppdelningar i olika grupper, som vi kommer att överväga nedan och för vilka vi kommer att ange de karakteristiska egenskaperna.
Kemiska egenskaper
Från kemivetenskapens synvinkel är alla metaller reduktionsmedel. Och, väldigt stark. Ju färre elektroner i den yttre nivån och ju större atomradien är, desto starkare är metallen enligt den angivna parametern.
Som ett resultat av detta kan metaller reagera med:
- icke-metaller;
- vatten;
- acids;
- med alkalier (amfotära metaller);
- oxides;
- s alter av svagare metaller.
Detta är bara en allmän översikt av kemiska egenskaper. När allt kommer omkring, för varje grupp av element är de rent individuella.
Alkaliska jordartsmetaller
De allmänna egenskaperna hos alkaliska jordartsmetaller är följande:
- Ha två elektroner på den yttre nivån.
- De utgör den andra gruppen i huvudundergruppen av det periodiska systemet, förutom beryllium.
- Under normala förhållanden är dessa fasta ämnen som inte kan skäras med en kniv.
- Färgen på enkla metaller är silvergrå, täckt med en oxidfilm i luften.
- Deras kemiska aktivitet är hög, den ökar från magnesium till radium.
- Utbredd i naturen, särskilt kalcium. I en enkel form finns de inte på grund av hög aktivitet, men de bildar många olika föreningar som är viktiga för människor.
- Biologiskt viktigt. Kalcium och magnesium är viktiga spårämnen i människokroppen ochdjur. Magnesium är också en del av växtklorofyll.
Alkaliska jordartsmetaller är alltså vanliga beståndsdelar i s-familjen, uppvisar hög kemisk aktivitet och är starka reduktionsmedel och viktiga deltagare i biologiska processer i kroppen.
Alkalimetaller
Alkalimetallernas allmänna egenskaper börjar med deras namn. De fick det för förmågan att lösas upp i vatten och bilda alkalier - kaustikhydroxider. Reaktioner med vatten är mycket våldsamma, ibland brandfarliga. Dessa ämnen finns inte i fri form i naturen, eftersom deras kemiska aktivitet är för hög. De reagerar med luft, vattenånga, icke-metaller, syror, oxider och s alter, nästan allt.
Detta beror på deras elektroniska struktur. På den yttre nivån finns det bara en elektron, som de lätt ger bort. Dessa är de starkaste reduktionsmedlen, varför det tog ganska lång tid att få dem i sin rena form. Detta gjordes första gången av Humphrey Davy redan på 1700-talet genom elektrolys av natriumhydroxid. Nu bryts alla representanter för denna grupp med den här metoden.
Det allmänna kännetecknet för alkalimetaller ligger i det faktum att de utgör den första gruppen i huvudundergruppen av det periodiska systemet. Alla är viktiga element som bildar många värdefulla naturliga föreningar som används av människan.
Allmänna egenskaper hos metaller av d- och f-familjer
Denna grupp av element inkluderar alla dessavars oxidation kan variera. Det betyder att metallen beroende på förhållandena kan fungera som både oxidationsmedel och reduktionsmedel. Sådana element har en stor förmåga att ingå i reaktioner. Bland dem ett stort antal amfotera ämnen.
Det gemensamma namnet för alla dessa atomer är övergångselement. De fick det för att de, vad gäller deras egenskaper, verkligen står, liksom, mitt emellan typiska metaller i s-familjen och icke-metaller i p-familjen.
De allmänna egenskaperna hos övergångsmetaller innebär att deras liknande egenskaper anges. De är följande:
- ett stort antal elektroner i den yttre nivån;
- stor atomradie;
- flera oxidationstillstånd (från +3 till +7);
- valenselektroner är på d- eller f-subnivå;
- bildar 4-6 stora perioder av systemet.
Som enkla ämnen är metallerna i denna grupp mycket starka, formbara och formbara, därför är de av stor industriell betydelse.
Sidoundergrupper av det periodiska systemet
De allmänna egenskaperna hos metallerna i de sekundära undergrupperna sammanfaller fullständigt med de hos de övergångsmässiga. Och det är inte förvånande, för det är faktiskt exakt samma sak. Det är bara det att sidoundergrupperna i systemet bildas just av representanter för d- och f-familjerna, det vill säga övergångsmetaller. Därför kan vi säga att dessa begrepp är synonymer.
De mest aktiva och viktigaste av dem är den första raden av 10 representanter från scandium till zink. Alla är av stor industriell betydelse och oftaanvänds av människor, särskilt för smältning.
legeringar
De allmänna egenskaperna hos metaller och legeringar gör att vi kan förstå var och hur det är möjligt att använda dessa ämnen. Sådana föreningar har genomgått stora förändringar under de senaste decennierna, eftersom fler och fler nya tillsatser upptäcks och syntetiseras för att förbättra deras kvalitet.
De mest kända legeringarna idag är:
- mässing;
- duralumin;
- gjutjärn;
- stål;
- brons;
- kommer att vinna;
- nichrome och andra.
Vad är en legering? Detta är en blandning av metaller som erhålls genom att smälta den senare i speciella ugnsanordningar. Detta görs för att få en produkt som är överlägsen i egenskaper jämfört med de rena ämnen som bildar den.
Jämförelse av egenskaper hos metaller och icke-metaller
Om vi talar om allmänna egenskaper, kommer egenskaperna hos metaller och icke-metaller att skilja sig åt på en mycket viktig punkt: för den senare kan liknande egenskaper inte särskiljas, eftersom de skiljer sig mycket i sina fysikaliska och kemiska egenskaper.
Därför är det omöjligt att skapa en sådan egenskap för icke-metaller. Det är bara möjligt att separat överväga representanterna för varje grupp och beskriva deras egenskaper.
