El primer material que la gent ha après a utilitzar per a les seves necessitats és la pedra. Tanmateix, més tard, quan una persona es va adonar de les propietats dels metalls, la pedra es va traslladar molt enrere. Són aquestes substàncies i els seus aliatges els que s'han convertit en el material més important i principal en mans de les persones. D'ells es fabricaven articles per a la llar, eines de treball, es construïen locals. Per tant, en aquest article analitzarem què són els metalls, les característiques generals, propietats i ús dels quals són tan rellevants fins als nostres dies. Després de tot, literalment immediatament després de l'Edat de Pedra, va seguir tota una galàxia de metalls: coure, bronze i ferro.
Metals: característiques generals
Què uneix tots els representants d'aquestes substàncies simples? Per descomptat, aquesta és l'estructura de la seva xarxa cristal·lina, els tipus d'enllaços químics i les característiques de l'estructura electrònica de l'àtom. Al cap i a la fi, d'aquí les propietats físiques característiques que subjauen a l'ús d'aquests materials per part dels humans.
En primer lloc, considereu els metalls com a elements químics del sistema periòdic. En ell, es troben ubicades amb força llibertat, ocupant 95 cel·les de les 115 conegudes fins ara, hi ha diverses característiques de la seva ubicació a la generalitat.sistema:
- Formen els principals subgrups dels grups I i II, així com III, començant per l'alumini.
- Tots els subgrups secundaris només consisteixen en metalls.
- Estan situats per sota de la diagonal condicional del bor a l'àstat.
A partir d'aquestes dades, és fàcil veure que els no metalls es recullen a la part superior dreta del sistema i la resta de l'espai pertany als elements que estem considerant.
Tots ells tenen diverses característiques de l'estructura electrònica de l'àtom:
- Gran radi atòmic, com a conseqüència del qual l'enllaç entre l'electró exterior i el nucli es debilita, de manera que els metalls el ceden fàcilment, actuant com a agents reductors.
- Un petit nombre d'electrons a la capa d'energia exterior.
- En el grup de d alt a baix, les propietats metàl·liques dels elements es milloren, i al llarg del període d'esquerra a dreta, al contrari, es debiliten. Per tant, el no metall més fort és el fluor i el més feble és el franci.
Les característiques generals dels metalls i els no metalls ens permeten identificar patrons en la seva estructura. Així, la xarxa cristal·lina del primer és metàl·lica, especial. Els seus nodes contenen diversos tipus de partícules alhora:
- ions;
- àtoms;
- electrons.
A l'interior s'acumula un núvol comú, anomenat gas d'electrons, que explica totes les propietats físiques d'aquestes substàncies. Tipus d'enllaç químic en metalls del mateix nom amb ells.
Propietats físiques
Hi ha una sèrie de paràmetres que uneixen tots els metalls. Característiques generals del seu físicLes propietats tenen aquest aspecte.
- Brillant metàl·lica. Tots els representants d'aquest grup de substàncies en tenen. Al mateix temps, la major part reflecteix la llum d'una longitud d'ona, per tant emet un suau color blanc-plata. Però alguns (or, coure, molts aliatges) tenen un brillant groc.
- Mal·leabilitat i plasticitat. Aquest paràmetre també és inherent als metalls. La característica general sobre aquesta base, però, no és del tot exacta, ja que entre els representants n'hi ha molt suaus, mal·leables i dúctils, i n'hi ha de força fràgils que estan mecanitzats. Els més mal·leables i dúctils són l'or, la plata, el coure, l'alumini i altres. Menys mal·leable: estany, plom, manganès i altres.
- Conductivitat elèctrica i tèrmica. Està en possessió de tots els representants sense excepció. Els metalls són conductors de primer tipus.
- Alts punts de fusió i ebullició. Sobre aquesta base, es divideixen en refractaris (temperatura superior a 1500 graus), fusibles, per sota de la xifra especificada.
- Metals lleugers i pesants segons la seva densitat. Com més petit, més petit és el pes atòmic de l'element. El més lleuger és el liti i el més pesat és l'osmi.
- Duresa. El titular del rècord d'aquest indicador és el crom, i el més suau és el cesi, es fon a les mans.
Els paràmetres enumerats: aquesta és la característica general dels metalls, és a dir, tot el que els uneix en una gran família. Tanmateix, s'ha d'entendre que hi ha excepcions a cada regla. A més, hi ha massa elements d'aquest tipus. Per tant, dins de la pròpia família,hi ha divisions en diversos grups, que considerarem a continuació i dels quals n'indicarem els trets característics.
Propietats químiques
Des del punt de vista de la ciència de la química, tots els metalls són agents reductors. I, molt fort. Com menys electrons al nivell exterior i més gran sigui el radi atòmic, més fort serà el metall segons el paràmetre especificat.
Com a resultat d'això, els metalls poden reaccionar amb:
- no-metalls;
- aigua;
- àcids;
- amb àlcalis (metalls anfòters);
- òxids;
- sals de metalls més febles.
Aquesta és només una visió general de les propietats químiques. Després de tot, per a cada grup d'elements són purament individuals.
Metals alcalinotèrres
Les característiques generals dels metalls alcalinotèrres són les següents:
- Teniu dos electrons al nivell exterior.
- Formen el segon grup del subgrup principal del sistema periòdic, excepte el beril·li.
- En condicions normals, aquests són sòlids que no es poden tallar amb un ganivet.
- El color dels metalls simples és gris platejat, cobert amb una pel·lícula d'òxid a l'aire.
- La seva activitat química és alta, augmenta de magnesi a radi.
- Estès a la natura, especialment el calci. D'una forma simple, no es troben a causa de l' alta activitat, però formen molts compostos diferents que són importants per als humans.
- Biològicament important. El calci i el magnesi són oligoelements importants del cos humà ianimals. El magnesi també forma part de la clorofil·la vegetal.
Així, els metalls alcalinotèrres són elements comuns de la família s, presenten una gran activitat química i són agents reductors forts i participants importants en els processos biològics del cos.
Metals alcalins
La característica general dels metalls alcalins comença amb el seu nom. El van rebre per la capacitat de dissoldre's en aigua, formant àlcalis: hidròxids càustics. Les reaccions amb l'aigua són molt violentes, de vegades inflamables. Aquestes substàncies no es troben en forma lliure a la natura, ja que la seva activitat química és massa elevada. Reaccionen amb l'aire, el vapor d'aigua, els no metalls, els àcids, els òxids i les sals, gairebé tot.
Això es deu a la seva estructura electrònica. Al nivell exterior, només hi ha un electró, que ceden fàcilment. Aquests són els agents reductors més forts, per això es va necessitar força temps per obtenir-los en estat pur. Això ho va fer per primera vegada Humphrey Davy ja al segle XVIII per electròlisi d'hidròxid de sodi. Ara tots els representants d'aquest grup s'extreuen amb aquest mètode.
La característica general dels metalls alcalins rau en el fet que constitueixen el primer grup del subgrup principal del sistema periòdic. Tots ells són elements importants que formen molts compostos naturals valuosos utilitzats per l'home.
Característiques generals dels metalls de les famílies d i f
Aquest grup d'elements els inclou totsl'oxidació del qual pot variar. Això vol dir que, depenent de les condicions, el metall pot actuar tant com a agent oxidant com com a agent reductor. Aquests elements tenen una gran capacitat d'entrar en reaccions. Entre elles, un gran nombre de substàncies amfòteres.
El nom comú de tots aquests àtoms és elements de transició. El van rebre pel fet que, pel que fa a les seves propietats, realment es situen, per dir-ho, entre els metalls típics de la família s i els no metalls de la família p.
La característica general dels metalls de transició implica la designació de les seves propietats similars. Són els següents:
- un gran nombre d'electrons al nivell exterior;
- radi atòmic gran;
- diversos estats d'oxidació (de +3 a +7);
- electrons de valència es troben al subnivell d o f;
- formen 4-6 grans períodes del sistema.
Com a substàncies simples, els metalls d'aquest grup són molt forts, dúctils i mal·leables, per la qual cosa tenen una gran importància industrial.
Subgrups laterals del sistema periòdic
Les característiques generals dels metalls dels subgrups secundaris coincideixen completament amb les dels de transició. I això no és d'estranyar, perquè, de fet, és exactament el mateix. És només que els subgrups laterals del sistema estan formats precisament per representants de les famílies d i f, és a dir, metalls de transició. Per tant, podem dir que aquests conceptes són sinònims.
Els més actius i importants d'ells són la primera fila de 10 representants des de l'escandi fins al zinc. Tots ells tenen una gran importància industrial i sovintutilitzat per l'home, especialment per a la fosa.
Aliatges
Les característiques generals dels metalls i aliatges ens permeten entendre on i com és possible utilitzar aquestes substàncies. Aquests compostos han sofert grans transformacions en les últimes dècades, perquè cada cop s'estan descobrint i sintetitzant més nous additius per millorar-ne la qualitat.
Els aliatges més famosos d'avui són:
- llautó;
- duralumin;
- ferro colat;
- acer;
- bronze;
- guanyarà;
- nichrome i altres.
Què és un aliatge? Es tracta d'una barreja de metalls obtinguda per la fusió d'aquests últims en dispositius especials de forn. Això es fa per tal d'obtenir un producte que sigui superior en propietats a les substàncies pures que el formen.
Comparació de les propietats dels metalls i els no metalls
Si parlem de propietats generals, aleshores les característiques dels metalls i els no metalls diferiran en un punt molt significatiu: per a aquests últims, no es poden distingir trets similars, ja que difereixen molt en les seves propietats físiques i químiques.
Per tant, és impossible crear aquesta característica per als no metalls. Només és possible considerar per separat els representants de cada grup i descriure les seves propietats.
