Esimene materjal, mida inimesed on õppinud oma vajaduste rahuldamiseks kasutama, on kivi. Kuid hiljem, kui inimene sai teada metallide omadustest, liikus kivi kaugele tagasi. Just need ained ja nende sulamid on muutunud kõige olulisemaks ja peamiseks materjaliks inimeste käes. Nendest valmistati majapidamistarbeid, töötööriistu, ehitati ruume. Seetõttu käsitleme selles artiklis, mis on metallid, mille üldised omadused, omadused ja kasutamine on tänapäevani nii olulised. Lõppude lõpuks järgnes sõna otseses mõttes vahetult pärast kiviaega terve galaktika metallist: vask, pronks ja raud.
Metallid: üldised omadused
Mis ühendab kõiki nende lihtsate ainete esindajaid? Loomulikult on see nende kristallvõre struktuur, keemiliste sidemete tüübid ja aatomi elektroonilise struktuuri tunnused. Lõppude lõpuks, sellest tulenevad iseloomulikud füüsikalised omadused, mis on nende materjalide inimeste poolt kasutamise aluseks.
Esiteks käsitlege metalle perioodilise süsteemi keemiliste elementidena. Selles paiknevad nad üsna vab alt, hõivates 95 praeguseks teadaolevast lahtrist 115. Nende paiknemisel on üldjoontes mitmeid tunnuseidsüsteem:
- Need moodustavad I ja II, aga ka III rühma põhialarühmad, alustades alumiiniumist.
- Kõik sekundaarsed alarühmad koosnevad ainult metallidest.
- Need asuvad boori ja astatiini tingimusliku diagonaali all.
Selliste andmete põhjal on lihtne näha, et mittemetallid on kogutud süsteemi paremasse ülaossa ja ülejäänud ruum kuulub elementidele, mida me kaalume.
Neil kõigil on mitmeid aatomi elektroonilise struktuuri tunnuseid:
- Suur aatomiraadius, mille tulemusena nõrgeneb side välise elektroni ja tuuma vahel, mistõttu metallid annavad selle kergesti ära, toimides redutseerivate ainetena.
- Väike elektronide arv välises energiakihis.
- Rühmas ül alt alla elementide metallilised omadused paranevad ja perioodi jooksul vasakult paremale, vastupidi, nõrgenevad. Niisiis, tugevaim mittemetall on fluor ja nõrgim frantsium.
Metallide ja mittemetallide üldised omadused võimaldavad tuvastada nende struktuuri mustreid. Seega on esimeste kristallvõre metalliline, eriline. Selle sõlmed sisaldavad korraga mitut tüüpi osakesi:
- ions;
- aatomid;
- elektronid.
Sisemusse koguneb tavaline pilv, mida nimetatakse elektrongaasiks, mis selgitab nende ainete kõiki füüsikalisi omadusi. Keemilise sideme tüüp nendega sama nimega metallides.
Füüsikalised omadused
On mitmeid parameetreid, mis ühendavad kõiki metalle. Nende füüsilised üldised omadusedomadused näevad välja selline.
- Metalli läige. Kõigil selle ainerühma esindajatel on see olemas. Samal ajal peegeldab suurem osa sellest ühe lainepikkusega valgust, seetõttu kiirgab see pehme valge-hõbedase värviga. Kuid mõnel (kuld, vask, paljud sulamid) on kollane läige.
- Tekitavus ja plastilisus. See parameeter on omane ka metallidele. Selle põhjal olev üldomadus pole aga päris täpne, kuna esindajate hulgas on väga pehmeid, tempermalmist ja plastilisi ning üsna hapraid, mis on töödeldud. Kõige elastsemad ja plastilisemad on kuld, hõbe, vask, alumiinium jt. Vähem tempermalmist – tina, plii, mangaan ja muud.
- Elektri- ja soojusjuhtivus. Seda valdavad eranditult kõik esindajad. Metallid on esimest tüüpi juhid.
- Kõrge sulamis- ja keemistemperatuur. Selle põhjal jagatakse need tulekindlateks (temperatuur üle 1500 kraadi), sulavateks - alla määratud näitaja.
- Kerge- ja raskmetallid olenev alt nende tihedusest. See on seda väiksem, seda väiksem on elemendi aatommass. Kergeim on liitium ja raskeim osmium.
- Kõvadus. Selle indikaatori rekordihoidja on kroom ja pehmeim tseesium, see sulab kätes.
Loetletud parameetrid - see on metallide üldine omadus, st kõik, mis ühendab need üheks suureks pereks. Siiski tuleb mõista, et igal reeglil on erandeid. Pealegi on selliseid elemente liiga palju. Seetõttu perekonnas endasseal on jaotused erinevatesse rühmadesse, mida käsitleme allpool ja mille puhul toome välja iseloomulikud tunnused.
Keemilised omadused
Keemiateaduse seisukohast on kõik metallid redutseerivad ained. Ja väga tugev. Mida vähem elektrone on välistasandil ja mida suurem on aatomiraadius, seda tugevam on metall vastav alt määratud parameetrile.
Selle tulemusena suudavad metallid reageerida:
- mittemetallid;
- vesi;
- happed;
- leelistega (amfoteersed metallid);
- oksiidid;
- nõrgemate metallide soolad.
See on vaid üldine ülevaade keemilistest omadustest. Lõppude lõpuks on need iga elementide rühma puhul puht alt individuaalsed.
Leelismuldmetallid
Leelismuldmetallide üldised omadused on järgmised:
- Välistasandil on kaks elektroni.
- Need moodustavad perioodilise süsteemi peamise alarühma teise rühma, välja arvatud berüllium.
- Tavatingimustes on need tahked ained, mida ei saa noaga lõigata.
- Lihtmetallide värvus on hõbehall, õhus kaetud oksiidkilega.
- Nende keemiline aktiivsus on kõrge, suureneb magneesiumist raadiumini.
- Looduses lai alt levinud, eriti k altsium. Lihtsamal kujul neid kõrge aktiivsuse tõttu ei leidu, kuid nad moodustavad palju erinevaid inimesele olulisi ühendeid.
- Bioloogiliselt oluline. K altsium ja magneesium on inimkeha olulised mikroelemendid jaloomad. Magneesium on ka osa taimede klorofüllist.
Seega on leelismuldmetallid s-perekonna tavalised elemendid, millel on kõrge keemiline aktiivsus ning nad on tugevad redutseerivad ained ja olulised osalised kehas toimuvates bioloogilistes protsessides.
Leelismetallid
Leelismetallide üldine omadus algab nende nimega. Nad said selle võime eest lahustuda vees, moodustades leeliseid - söövitavaid hüdroksiide. Reaktsioonid veega on väga ägedad, mõnikord tuleohtlikud. Neid aineid looduses vabal kujul ei leidu, kuna nende keemiline aktiivsus on liiga kõrge. Nad reageerivad õhu, veeauru, mittemetallide, hapete, oksiidide ja sooladega, peaaegu kõigega.
Selle põhjuseks on nende elektrooniline struktuur. Välistasandil on ainult üks elektron, mille nad kergesti ära annavad. Need on kõige tugevamad redutseerijad, mistõttu kulus nende puhtal kujul saamine üsna kaua aega. Seda tegi esimest korda Humphrey Davy juba 18. sajandil naatriumhüdroksiidi elektrolüüsi teel. Nüüd kaevandatakse selle meetodi abil kõik selle rühma esindajad.
Leelismetallide üldine omadus seisneb selles, et nad moodustavad perioodilisuse süsteemi põhialarühma esimese rühma. Kõik need on olulised elemendid, mis moodustavad palju väärtuslikke looduslikke ühendeid, mida inimene kasutab.
D- ja f-perekondade metallide üldomadused
See elementide rühm hõlmab kõiki neidmille oksüdatsioon võib varieeruda. See tähendab, et olenev alt tingimustest võib metall toimida nii oksüdeeriva ainena kui ka redutseerijana. Sellistel elementidel on suurepärane võime reageerida. Nende hulgas suur hulk amfoteerseid aineid.
Kõigi nende aatomite üldnimetus on üleminekuelemendid. Nad said selle selle eest, et oma omaduste poolest seisavad nad tõesti justkui keskel s-perekonna tüüpiliste metallide ja p-perekonna mittemetallide vahel.
Siirdemetallide üldine omadus eeldab nende sarnaste omaduste tähistamist. Need on järgmised:
- suur hulk elektrone välistasandil;
- suur aatomiraadius;
- mitu oksüdatsiooniastet (+3 kuni +7);
- valentselektronid on d- või f-alamtasandil;
- moodustavad 4-6 süsteemi suurt perioodi.
Lihtainetena on selle rühma metallid väga tugevad, plastilised ja tempermalmist, seetõttu on neil suur tööstuslik tähtsus.
Perioodilise süsteemi külgmised alamrühmad
Sekundaarsete alarühmade metallide üldomadused ühtivad täielikult üleminekuliste omadega. Ja see pole üllatav, sest tegelikult on see täpselt sama asi. Lihts alt süsteemi külgmised alarühmad moodustavad just d- ja f-perekonna esindajad ehk siirdemetallid. Seetõttu võime öelda, et need mõisted on sünonüümid.
Kõige aktiivsemad ja olulisemad neist on 10 esindajast koosnev esimene rida skandiumist tsinkini. Kõik need on suure tööstusliku tähtsusega ja sageliinimesed kasutavad, eriti sulatamiseks.
Sulamid
Metallide ja sulamite üldised omadused võimaldavad meil mõista, kus ja kuidas on võimalik neid aineid kasutada. Sellised ühendid on viimastel aastakümnetel läbi teinud suuri muutusi, sest nende kvaliteedi parandamiseks avastatakse ja sünteesitakse üha uusi lisaaineid.
Tänapäeval on kõige kuulsamad sulamid:
- messing;
- duralumiinium;
- malm;
- teras;
- pronks;
- võidab;
- nichrome ja teised.
Mis on sulam? See on metallide segu, mis saadakse viimaste sulatamisel spetsiaalsetes ahjuseadmetes. Seda tehakse selleks, et saada toode, mille omadused on seda moodustavatest puhastest ainetest paremad.
Metallide ja mittemetallide omaduste võrdlus
Kui räägime üldistest omadustest, siis metallide ja mittemetallide omadused erinevad ühes väga olulises punktis: viimaste puhul ei saa eristada sarnaseid tunnuseid, kuna need erinevad suuresti oma füüsikaliste ja keemiliste omaduste poolest.
Seetõttu on mittemetallide puhul sellist omadust võimatu luua. Eraldi on võimalik käsitleda ainult iga rühma esindajaid ja kirjeldada nende omadusi.
