METĀLI: VĒSTURE, ĪPAŠĪBAS, VEIDI, PIELIETOJUMS, PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

The metāli tiek veidojas grupas elementiem, kas atrodas kreisajā pusē, ar izņemot nonmetal ūdeņradi, no periodiskā tabula. Metāli veido apmēram 75% no ķīmiskajiem elementiem, tāpēc var teikt, ka liela daļa dabas ir metāliska.

Metāli, kurus cilvēks sākotnēji apstrādāja aizvēsturē, bija šādi: zelts, sudrabs, varš, alva, svins un dzelzs. Tas bija saistīts ar faktu, ka viņi atradās dzimtajā stāvoklī, vai tāpēc, ka tos bija viegli apstrādāt, lai izgatavotu noderīgus objektus.

Metāliski elementi zilā krāsā. Metalloīdi zaļā krāsā un nemetāli brūnā krāsā

Šķiet, ka tas ir maģiski, ka no akmeņu un minerālu kaudzēm var iegūt spīdīgus un sudrabainus ķermeņus (ar dažiem svarīgiem un izciliem izņēmumiem). Tas attiecas uz boksītu un alumīniju, no kuriem māla iežiem šo reducēto metālu iegūst loksnēs vai sudraba papīros.

Metāli ir nozaru pamatprincipi; tā kabeļi, reaktori, bloki, konteineri kaut kādā vai citā veidā ir izgatavoti no metāliem un to sakausējumiem.

Pirmās monētas, ieroči, darbarīki, bruņas tika izgatavotas ar metāliem, lai vēlāk tās izmantotu transportlīdzekļu, velosipēdu, laivu, lidmašīnu, datoru ražošanā, kā arī citus svarīgus priekšmetus mūsdienu dzīvē.

Vēsture

Vara laikmets

Metalurģiskā izplešanās - Avots: Metallurgical diffusion.svg saskaņā ar Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International licenci

9000. gadā pirms mūsu ēras Tuvajos Austrumos tika izgatavoti pirmie kalta vara metāla priekšmeti, kad cilvēks atklāja, ka vara kalšana palielina tā stiprību un izturību, izmantojot to nažu izgatavošanai. Šis ir vara laikmets.

Tika atklāts, ka varu var iegūt, sildot zilos minerālus, piemēram, korvellītu un malahītu (4000-3000 BC).

Halkolīta periods ir laika posms pirms bronzas laikmeta, kas atbilst 5000-3000 BC. Cilvēks sāka eksperimentēt ar vara kausēšanu un kausēšanu, lai iegūtu vara kaltu no vara oksīda.

Bronzas laikmets (3000–1 500 BC)

Materiāli no bronzas laikmeta - Avots: Gaguilella saskaņā ar Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International licenci.

Cilvēks, iespējams, nejauši sāka izgatavot sakausējumus, sākotnēji no vara un arsēna, vēlāk ar varu un alvu, lai iegūtu bronzu Tuvajos Austrumos.

Šim laikam atbilstošajos bronzas izstrādājumos bija 87% vara, 11% alvas un neliels daudzums dzelzs, arsēna, niķeļa, svina un antimona.

Dzelzs laikmets (700.g.pmē.)

Vīrietis savu pieredzi kalta vara ražošanā izmantoja kaltas dzelzs ražošanai Tuvajos Austrumos. Tajā pašā laika posmā Itālijā notika etrusku pulvera granulēšana.

Agrākā zināmā tērauda, ​​dzelzs un oglekļa sakausējuma ražošana izpaudās metāla gabalos Anatolijas arheoloģiskajā izrakumu vietā (1800. gadā pirms mūsu ēras).

Ap 1122 AD, nezināmā datumā un vietā, tika ievests čuguns. 1440. gadā pirms mūsu ēras tika izgatavots Pekinas Lielais zvans, Ķīna. Gandrīz trīs gadsimtus vēlāk, 1709. gadā pirms mūsu ēras, kausētu dzelzi ražo kā koksu kā kurināmo.

1779. gadā čuguns tika izmantots Anglijā kā arhitektūras materiāls. 1855. gadā Henrijs Bessenirs izmantoja čugunu kā izejvielu, lai iegūtu maigu tēraudu. Angļi Clark and Wood (1872) patentēja sakausējumu, ko šobrīd uzskata par nerūsējošo tēraudu.

Metālu fizikālās īpašības

Šo seno zvanu bronza parāda metālu lietderību dekoratīvos vai reliģiskos nolūkos. Avots: Pxhere.

Starp dažām metālu fizikālajām īpašībām mums ir:

-Metāļi ir spīdīgi pēc izskata un spēj atspoguļot gaismu.

-Kopumā tie ir labi elektrības un siltuma vadītāji.

-Tiem ir augsta kušanas un viršanas temperatūra.

-Tie ir kaļami, tas ir, tos var metināt, lai iegūtu plānas loksnes.

-Tie ir kaļami, ar tiem jūs varat izgatavot stieples vai šķiedras ar ļoti mazu diametru.

-Tie ir sagatavoti cietā stāvoklī, izņemot dzīvsudrabu, kas istabas temperatūrā ir šķidrā stāvoklī, un galliju, kas kūst, tikai saspiežot to starp rokām. Šajā attēlā varat redzēt dzīvsudraba konteineru:

-Tie ir necaurspīdīgi ķermeņi, to plānās loksnes nav šķērsotas ar gaismu.

-Tie ir ļoti grūti, izņemot nātriju un kāliju, kurus var sagriezt ar nazi.

-Tiem ir augsts blīvums, ar osmiju un irīdiju ir vislielākais blīvums, un litijam - ar viszemāko blīvumu.

Metālu ķīmiskās īpašības

Starp dažām metālu ķīmiskajām īpašībām mums ir:

-Viņi mēdz zaudēt elektronus un veido metālu katjonus, M ^{n +} , kur n norāda to oksidācijas numuru, kas tikai sārmu un sārmzemju metāliem sakrīt ar to valences numuru.

-Tā ir maza elektronegativitāte.

-Viņi korodē un piedzīvo oksidācijas bojājumus.

-Faktisko oksīdu veidošana, reaģējot ar skābekli. Šie oksīdi, apvienojot ar ūdeni, veido metāla hidroksīdus. Metāla oksīdi reaģē ar skābēm, veidojot sāļus un ūdeni.

-Tie ir labi reducētāji, jo viņi atsakās no elektroniem.

Metāla veidi

Metālus iedala šādi: sārmainā, sārmainā zemē, pēc pārejas posma, pārejas posmā un tā sauktajās retzemju zemēs.

Sārmu metāli

Parasti dabā tie nav brīvi, jo tie viegli oksidējas. Viņu ārējā orbītas apvalkā ir suborbitāli s ¹ , tāpēc tiem ir +1 oksidācijas stāvoklis. Tie ir metāli, kas eksotermiski reaģē ar ūdeni un spēcīgi reducējas.

Sārmzemju metāli

Tie ir kaļami un kaļami metāli. Šīs grupas elementu atomiem ir s ² konfigurācija , tāpēc tie var atdot divus elektronus un to oksidācijas stāvoklis ir +2. Izņemot beriliju, tie ir oksidējami, iedarbojoties ar gaisu.

Metāli pēc pārejas posma

Tie ir tā saucamā p bloka metāli, kas atrodas starp pārejas metāliem un periodiskajā tabulā esošajiem metalloīdiem.

3. grupas elementiem ir visizplatītākie oksidācijas stāvokļi +1 un +3, kaut arī alumīnijam ir tikai oksidācijas stāvoklis +3. Daļa metālu pēc pārejas posma atrodas arī 14. un 15. grupā.

Pārejas metāli d

Tie veido grupu, kas atrodas starp bāzi veidojošajiem elementiem un skābi veidojošajiem elementiem. D un f atomu orbitāles ir nepilnīgas un aizpilda. Kaut arī termins pārejas metāli attiecas uz pārejas metāliem d.

Pārejas metāliem ir vairāk nekā viens oksidācijas stāvoklis. Viņiem ir augstāka kušanas un viršanas temperatūra nekā citām metālu grupām. Pārejas metāli ir ļoti neviendabīga metālu grupa, kurā, cita starpā, ietilpst dzelzs, hroms, sudrabs utt.

Retzemju augsnes

Retzemju rūda

Šo metālu grupu veido skandija un itrija elementi, kā arī lantanīdu un aktinīdu sēriju elementi. Termins “retzemju metāli” attiecas uz faktu, ka dabā tie nav sastopami tīros stāvokļos un ir uzbrūkoši skābēm.

Lietojumprogrammas

Sārmu metāli

Litijs tiek izmantots kā siltuma pārneses līdzeklis dažos kodolreaktoros. To lieto dažās sausās baterijās un gaismas akumulatoros. Litija hlorīds un litija bromīds ir higroskopiski savienojumi, ko izmanto rūpnieciskās žāvēšanas un gaisa kondicionēšanas procesos.

Nātrijs tiek izmantots metālu metalurģijā, piemēram, titāna un cirkonija. To izmanto publiskajā apgaismojumā nātrija loka lampās. Nātrija hlorīds (NaCl) tiek izmantots kā pārtikas aromatizētājs un gaļas konservēšanai.

Sārmzemju metāli

Magnijs tika izmantots fotogrāfijā kā zibspuldze un uguņošana. Bārijs ir sakausējumu sastāvdaļa, ko izmanto aizdedzes svecēs, jo elements viegli izstaro elektronus. Bārija sāļus izmanto, lai ierobežotu kuņģa-zarnu trakta plākšņu rentgena bojājumus.

Kalciju izmanto, lai noņemtu izšķīdušos piemaisījumus kausētos metālos un izplūdes gāzu noņemšanai vakuuma mēģenēs. Tas ir ģipša sastāvdaļa - materiāls, ko izmanto būvniecībā un kaulu lūzumu ārstēšanā.

Metāli pēc pārejas posma

Alumīnijs, jo tas ir viegls metāls, tiek izmantots lidmašīnu un kuģu būvē. To izmanto arī daudzu virtuves piederumu ražošanā. To izmanto kā izejvielu dezodorantu ražošanā, kas ierobežo svīšanu.

Gallium tiek izmantots tranzistoros un termometros ar augstu temperatūru. ⁶⁷ Ga izotopu medicīnā izmanto dažu melanomu ārstēšanai. Svins tiek izmantots bateriju ražošanā un aizsardzībā pret jonizējošo starojumu.

Pārejas metāli

Varš tiek izmantots ūdens apgādes caurulēs, ledusskapjos un gaisa kondicionēšanas sistēmās. To izmanto arī kā daļu no datoru siltuma izkliedes mehānisma. To izmanto elektriskās strāvas vadīšanā, elektromagnētos un brilles krāsošanā.

Niķeli izmanto nerūsējošā tērauda ražošanai, kā arī ģitāras stīgu un uzlādējamu bateriju izgatavošanai. To izmanto arī galvanizēšanai metālu aizsardzībā. To izmanto sakausējumos, kas atrodami transportlīdzekļu daļās, piemēram, vārstos, gultņos un bremzēs.

Niķelis jau sen ir izmantots monētu izgatavošanā.

Misiņa ražošanā cinku izmanto metālu aizsardzībai pret koroziju. Cinka oksīdu un cinka sulfātu izmanto logu ražošanā, ko izmanto jumtiem, notekcaurulēm un notekcaurulēm.

Hroms tiek izmantots metālu aizsardzībai pret koroziju un piešķir tiem spīdumu. To izmanto kā katalizatoru amonjaka (NH ₃ ) sintēzes reakcijā . Koka aizsardzībai tiek izmantots hroma oksīds.

Retzemju augsnes

Scandium tiek izmantots sakausējumos ar alumīniju kosmiskās aviācijas sastāvdaļām. Tā ir piedeva dzīvsudraba tvaiku lampās.

Lantānu izmanto sārmu izturīgās, augstas refrakcijas indeksa glāzēs. Turklāt to izmanto kameru objektīvu ražošanā un kā naftas pārstrādes rūpnīcu katalītiskā krekinga katalizatoru.

Cēriju izmanto kā ķīmisku oksidētāju. Turklāt to izmanto, lai piegādātu dzeltenu krāsu stiklā un keramikā, kā arī katalizatoru pašattīrošām krāsnīm.

Metālisko elementu piemēri

Sārmains

Nātrijs (Na), kālijs (K), cēzijs (Cs), litijs (Li) un rubīdijs (Ru).

Sārmains zemes

Berilijs (Be), magnijs (Mg), kalcijs (Ca), stroncijs (Sr), bārijs (Ba) un rādijs (Ra).

Pēc pārejas posma

Alumīnijs (Al), gallijs (Ga), indijs (In), tallijs (Tl), alva (Sn) un svins (Pb).

Pārejas posms

Titāns (Ti), vanādijs (V), hroms (Cr), mangāns (Mn), dzelzs (Fe), kobalts (Co), niķelis (Ni), varš (Cu), cinks (Zn), cirkonijs (Zr), niobija (Nb), molibdēna (Mo), pallādija (Pd), sudraba (Ag), volframa (W), rēnija (Re), osmija (Os), iridija (Ir),

Platīns (Pt), Zelts (Au) un Dzīvsudrabs (Hg).

Retzemju augsnes

Skandijs (Sc), itrijs (Y), lantāns (La), cērijs (Ce), prazeodīms (Pr), neodīms (Nd), samārijs (Sm), europijs (Eu), gadolīnijs (Gd), holmijs (Ho), erbijs (Er), tūlijs (Tm), iterbijs (Yb) un lutecijs (Lu).

Atsauces

1. Vaitens, Deiviss, Peks un Stenlijs. (2008). Ķīmija (8. izd.). CENGAGE mācīšanās.
2. Šiveris un Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija. (Ceturtais izdevums). Mc Graw Hill.
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. gada 5. oktobris). Metāli pret metāliem. Atgūts no: domaco.com
4. Metāli un to īpašības - fizikālās un ķīmiskās. . Atgūts no: csun.edu
5. Džonatans Maes. (2019. gads). 18 dažādi metālu veidi (fakti un pielietojums). Atgūts no: makeitfrommetal.com