118 inimesele teadaolevast elemendist 94 on metallid. Need on elemendid, mis moodustavad lihtsaid aineid, millel on iseloomulik sära, kõrge plastilisus ja vormitavus. Millised muud omadused on metallidel? Millistesse rühmadesse nad jagunevad? Uurime välja.
Metallid ja nende omadused
Metallide kirjeldamine pole lihtne. Neid on raske võrrelda teiste tänapäeva maailmas tuntud elementide või ainetega. Tavalises mõttes on metall tahke hall aine, millel on tugev läige. Kuid kõik on palju keerulisem. Enamik neist on tõesti hallid, kuid varjundid on igaühe jaoks erinevad. Gallium on sinakas, vismut on roosa, vask on helepunane, kuid tseesiumil, strontsiumil ja kullal on kollane toon.
Metallid on oma omaduste avaldumisastme poolest väga erinevad. Kuid on omadusi, mis neid ühendavad. Metallid loovutavad elektrone suhteliselt kergesti välistasandile, kuna need on nõrg alt seotud aatomi tuumaga. Nende sisemist struktuuri esindab kristallvõre, seetõttu on normaalsetes tingimustes nad kõik tahked. Ainus erand on elavhõbe, mis kõveneb ainult temperatuuril alla -38,83°C.
Metallid on suurepärased soojus- ja elektrijuhid. Paljud neist on väga plastilised, näiteks kuld, vask, puhas kroom, hõbe. Nad on võimelised painduma või kortsuma ilma purunemata. Teised on üsna rabedad (mangaan, tina, vismut).
Metalligrupid
Samadel tingimustel käituvad metallid erinev alt, mida on näha juba elavhõbeda näitel. See muutub väga kergesti vedelaks, kuid mitte kõik ained ei käitu ühtemoodi. Sõltuv alt sulamistemperatuurist eristatakse sulavaid ja tulekindlaid metalle. Viimaste hulka kuuluvad volfram, tantaal, reenium, molübdeen. Need sulavad temperatuuril üle 2000 °C.
Samuti eristatakse raske- ja kergmetalle. Rasked - plii, kaadmium, koob alt, elavhõbe, vask, vanaadium, on suure aatommassiga (üle 50) ja suure tihedusega. Kopsud on täpselt vastupidised. Nende hulka kuuluvad alumiinium, gallium, indium. Liitium on kõige kergem, tihedusega 0,533 g/cm³ ja aatommassiga 3.
Perioodilises tabelis eristatakse ka leeliselist metallide rühma (liitium, naatrium, kaalium, rubiidium). Nad reageerivad üsna kergesti veega, moodustades lahustuva leelise või hüdroksiidi. Kõik need on väga aktiivsed, pehmed ja palju kergemad kui vesi. On ka leelismuldmetalle (k altsium, baarium, strontsium), leelis koos veega moodustab juba nende oksiidid ehk muldmetallid. Need on kõvemad ega ole nii aktiivsed kui leeliselised.
Metallide erinevate omaduste alusel jagunevad need ka järgmisteks osadeks:
- Üleminek.
- Postita üleminekuperiood.
- Värviline.
- Must.
- Lanthanides.
- Aktiniidid.
- Noble.
- Plaatinarühma metallid.
- Haruldased muldmetallid.
Väärismetallid
Metallid toimivad keemilistes reaktsioonides sageli redutseerivatena. Loobudes oma elektronidest, läbivad nad söövitavaid protsesse, mis neid hävitavad. Oksüdeerivate ainete toimel tekivad nende pinnale oksiidid, hüdroksiidid, mida rahvasuus nimetatakse roosteks.
Paljud metallid alluvad sellistele protsessidele. Nende hävitajateks võivad olla gaasid ja mitmesugused vedelikud. Siiski on olemas eraldi klass metallid, mis on praktiliselt vastupidavad oksüdatsioonile ja roostele. Need on väärismetallid. Kõik need on ka haruldased ja hinnalised. Nende hinnad ulatuvad 300 dollarist (hõbe) kuni 70 000 dollarini (roodium) kilo kohta.
Väärid on kuld, hõbe ja plaatina rühma metallid: plaatina, ruteenium, osmium, pallaadium, iriidium, roodium. Plaatina, pallaadium, kuld ja hõbe on väga plastilised, kuid ei talu liiga kõrgeid temperatuure. Ülejäänud väärismetallid on samuti tulekindlad, sulades 2334°C (ruteenium) kuni 3033°C (osmium).
Kõik need on vee- ja õhukindlad, kuid võivad reageerida agressiivsemate ainetega. Näiteks hõbe lahustub kergesti lämmastikhappes ja joodiga kokkupuutel tumeneb. Muide, joodi abil saate kontrollida, kas toode on tõesti hõbedane.
Looduses viibimine
Metallid on meie planeedil lai alt levinud. soolade kujul jaühendid, mida leidub merevees. Kõige rohkem on see täis magneesiumi (0,12%) ja k altsiumi (1,05%). Maakoores on kõige rohkem metallist alumiinium. See moodustab umbes 8% selle kogumassist. Samuti on selles palju rauda (4,1%), k altsiumi (4%), naatriumi (2,3%), magneesiumi (2,3%), kaaliumi (2,1%).
Kuid metallid ei esine mitte ainult väliskeskkonnas. Neid leidub igas elusorganismis, mis vastutab paljude elutähtsate funktsioonide eest. Inimkeha sisaldab umbes 3% metalle. Veres leiduv raud aitab hemoglobiinidel hapnikku siduda ja süsinikdioksiidiga vahetada. Magneesiumi leidub lihastes ja närvisüsteemis. Ta osaleb valkude sünteesis, vastutab lihaste lõdvestamise eest, pärsib närvilõpmete ergutamist.
Meile kõige vajalikumad: magneesium, raud, naatrium, k altsium, kaalium, tsink, vask, koob alt, mangaan ja molübdeen. Metalle leidub luudes, ajus, teiste organite kudedes. Me saame neid veest ja toidust ning peame pidev alt nende varusid täiendama. Nende elementide defitsiidi korral ei tööta keha korralikult, kuid ka nende liig ei ole hea.
Rakendus
Inimesed on õppinud metalle kasutama peaaegu kõigis oma eluvaldkondades. Nendest valmistatakse konstruktsioonimaterjale, juhtmeid, elektrotehnikat, nõusid. Ebastabiilsed radioaktiivsed elemendid, nagu uraan, kalifornium ja poloonium, on leidnud kasutust tuumaenergia ja relvade tootmises.
Kosmosetehnoloogias ja autotööstuses kasutatakse kergeid ja tugevaid metalle. Kasutatakse erinevaid elementefarmaatsia-, toiduaine- ja tekstiilitööstus. Nendest valmistatakse ehteid, majapidamistarbeid, aga ka ravimeid ja meditsiiniinstrumente. Liitiumit kasutatakse näiteks antidepressandina, kulda kuuluvad artriidi ja tuberkuloosi ravimite hulka. Titaani ja tantaali kasutatakse kirurgias proteeside valmistamiseks ja kahjustatud kehaosade asendamiseks.
