METĀLU FIZIKĀLĀS UN ĶĪMISKĀS ĪPAŠĪBAS - ĶĪMIJA - 2025

Par metālu, īpašības, gan fiziskās un ķīmiskās, ir galvenais būvniecības neskaitāmiem artefaktus un inženiertehnisko darbu, kā arī dekoratīvie rotājumi dažādās kultūrās un svinībām.

Kopš neatminamiem laikiem viņi ir izraisījuši zinātkāri par savu pievilcīgo izskatu, pretstatot klinšu necaurredzamību. Dažas no šīm visvērtīgākajām īpašībām, cita starpā, ir augsta izturība pret koroziju, zems blīvums, liela cietība un izturība un elastība.

Metāli no pirmā acu uzmetiena ir atpazīstami pēc to spīdīgajām un parasti sudraba tonētajām virsmām. Avots: Džordžs Bekers caur Pekselu.

Ķīmijā viņu vairāk interesē metāli no atomu viedokļa: to jonu izturēšanās pret organiskajiem un neorganiskajiem savienojumiem. Tāpat sāļus no metāliem var pagatavot ļoti specifiskiem nolūkiem; piemēram, vara un zelta sāļi.

Tomēr tieši fiziskās īpašības vispirms aizrauj cilvēci. Parasti tiem raksturīga izturība, kas jo īpaši attiecas uz cēlmetāliem. Tādējādi viss, kas atgādināja zeltu vai sudrabu, tika uzskatīts par vērtīgu; Tika izgatavotas monētas, dārglietas, dārglietas, ķēdes, statujas, šķīvji utt.

Metāli ir visbagātākie elementi dabā. Apskatiet periodisko tabulu, lai apliecinātu, ka gandrīz visi tā elementi ir metāliski. Pateicoties viņiem, bija pieejami materiāli elektriskās strāvas vadīšanai elektroniskajās ierīcēs; tas ir, tie ir tehnoloģiju artērijas un ēku kauli.

Metālu fizikālās īpašības

Metālu fizikālās īpašības ir tās, kas tos definē un atšķir kā materiālus. Nevajadzētu viņiem veikt jebkādu pārveidošanu, ko izraisa citas vielas, bet gan ar fiziskām darbībām, piemēram, sildot, deformējot, pulējot vai vienkārši apskatot.

Mirdzums

Lielākā daļa metālu ir spīdīgi, un tiem ir arī pelēcīga vai sudraba krāsa. Ir daži izņēmumi: dzīvsudrabs ir melns, varš ir sarkanīgs, zelts ir zeltains un osmijs parāda dažas zilganas nokrāsas. Šis spilgtums ir saistīts ar fotonu mijiedarbību ar tā virsmu, kuru metāliskā saite elektroniski pārvieto.

Cietība

Metāli ir cietie, izņemot sārmainos un dažus citus. Tas nozīmē, ka metāla stienis spēs saskrāpēt virsmu, kurai tas pieskaras. Sārmu metālu, piemēram, rubīdija, gadījumā tie ir tik mīksti, ka tos var nokasīt ar nagu. vismaz pirms viņi sāk kodināt gaļu.

Kaļamība

Metāli parasti ir kaļami dažādās temperatūrās. Ja metāls tiek notriekts un ja tas ir deformēts vai sasmalcināts, nesadaloties un nesadaloties, tad tiek uzskatīts, ka metāls ir kaļams un tam piemīt kaļamība. Ne visi metāli ir kaļami.

Elastība

Metāli var būt ne tikai kaļami, bet arī kaļami. Kad metāls ir kaļams, tas spēj veikt deformācijas tajā pašā virzienā, kļūstot par it kā diegu vai stiepli. Ja ir zināms, ka metālu var tirgot ar trošu riteņiem, mēs varam apgalvot, ka tas ir kaļamā metāla; piemēram, vara un zelta stieples.

Sintētiskie zelta kristāli. Alķīmiķis-hp (saruna) www.pse-mendelejew.de

Siltuma un elektriskā vadītspēja

Metāli ir labi siltuma un elektrības vadītāji. Starp labākajiem siltuma vadītājiem mums ir alumīnijs un varš; savukārt tie, kas vislabāk vada elektrību, ir sudrabs, varš un zelts. Tāpēc varš ir metāls, ko nozarē augstu vērtē ar izcilu siltuma un elektrisko vadītspēju.

Vara stieples. Skots ehards

Sonoritāte

Metāli ir labi materiāli. Ja tiek notriektas divas metāla daļas, katram metālam tiek atskaņota raksturīga skaņa. Eksperti un metālu cienītāji faktiski tos var atšķirt pēc izstarotās skaņas.

Augsta kušanas un viršanas temperatūra

Pirms kausēšanas metāli var izturēt augstu temperatūru. Daži metāli, piemēram, volframs un osmijs, izkausē attiecīgi 3422 ºC un 3033 ºC temperatūrā. Tomēr cinks (419,5ºC) un nātrijs (97,79ºC) izkūst ļoti zemā temperatūrā.

Starp cēziju (28,44 ºC) un galliju (29,76 ºC) ir tie, kas kūst zemākajā temperatūrā.

No šīm vērtībām var iegūt priekšstatu, kāpēc metināšanas procesos tiek izmantots elektriskais loks un rodas intensīvas zibspuldzes.

No otras puses, pašas augstās kušanas temperatūras norāda, ka istabas temperatūrā (25 ° C) visi metāli ir cieti; Izņemot dzīvsudrabu, kas ir vienīgais metāls un viens no nedaudzajiem ķīmiskajiem elementiem, kas ir šķidrs.

Dzīvsudrabs šķidrā veidā. Bionerds

Sakausējumi

Lai arī metāli nav fizikāli raksturīgi īpašumi, tie var sajaukties viens ar otru ar nosacījumu, ka to atomiem izdodas pielāgoties, lai izveidotu sakausējumus. Tādējādi tie ir cieti maisījumi. Vienu metālu pāri var sakausēt vieglāk nekā otru; un daži no tiem faktiski nav sakausējami zemās radniecības dēļ.

Varš "nokļūst" ar alvu, sajaucoties ar to, veidojot bronzu; vai ar cinku, lai veidotu misiņu. Sakausējumi piedāvā vairākas alternatīvas, ja metāli vieni paši nevar sasniegt lietojumam nepieciešamās īpašības; it kā tad, kad vēlaties apvienot viena metāla vieglumu ar cita stiprību.

Ķīmiskās īpašības

Ķīmiskās īpašības ir raksturīgas to atomiem un tam, kā tās mijiedarbojas ar molekulām ārpus savas vides, lai pārstātu būt metāli un kļūt par citiem savienojumiem (oksīdiem, sulfīdiem, sāļiem, metālorganisko kompleksu utt.). Tad ir runa par viņu reaģētspēju un struktūrām.

Struktūras un saites

Metāli, atšķirībā no nemetāliskajiem elementiem, nav sagrupēti kā molekulas, MM, bet gan kā M atomu tīkls, ko satur to ārējie elektroni.

Šajā ziņā metāliskos atomus joprojām spēcīgi apvieno “elektronu jūra”, kas tos peld, un tie iet visur; tas ir, tie ir delokalizēti, tie nav fiksēti nevienā kovalentā saitē, bet tie veido metālisko saiti. Šis tīkls ir ļoti sakārtots un atkārtojas, tāpēc mums ir metāla kristāli.

Par novērotajām un izmērītajām metālu fizikālajām īpašībām ir dažāda lieluma metāliski kristāli un to nepilnības, kā arī to metāliskā saite. Fakts, ka tie ir krāsaini, spilgti, labi diriģenti un skaņa, ir atkarīgs no to struktūras un elektroniskās pārvietošanas.

Ir kristāli, kur atomi ir vairāk sablīvēti nekā citi. Tāpēc metāli var būt tikpat blīvi kā svins, osmijs vai irīdijs; vai tik viegls kā litijs, pat pirms reaģēšanas spēj peldēt uz ūdens.

Korozija

Metāli ir uzņēmīgi pret koroziju; lai gan vairāki no tiem normālos apstākļos var ārkārtīgi tam pretoties (cēlmetāli). Korozija ir pakāpeniska metāla virsmas oksidēšanās, kuras rezultātā tā sabrūk, izraisot traipus un caurumus, kas sabojā tā spīdīgo virsmu, kā arī citas nevēlamas krāsas.

Tādiem metāliem kā titāns un irīdijs ir augsta izturība pret koroziju, jo to veidoto oksīdu slānis nereaģē ar mitrumu, kā arī neļauj skābeklim iekļūt metāla iekšpusē. Un no visvieglāk korodējošajiem metāliem mums ir dzelzs, kura rūsa ir diezgan labi atpazīstama pēc brūnās krāsas.

Reducējošie līdzekļi

Daži metāli ir lieliski reducētāji. Tas nozīmē, ka viņi atsakās no elektroniem citām elektronu izsalkušām sugām. Šīs reakcijas rezultāts ir, ka tie galu galā kļūst par katjoniem, M ^{n +} , kur n ir metāla oksidācijas stāvoklis; tas ir, tā pozitīvais lādiņš, kas var būt daudzvērtīgs (lielāks par 1+).

Piemēram, sārmu metālus izmanto, lai reducētu dažus oksīdus vai hlorīdus. Kad tas notiek ar nātriju, Na, tas zaudē savu vienīgo valences elektronu (jo tas pieder 1. grupai), lai kļūtu par nātrija jonu vai katjonu, Na ⁺ (monovalents).

Līdzīgi kā ar kalciju, Ca (2. grupa), kas zaudē divus elektronus, nevis tikai vienu un paliek kā divvērtīgs katjons Ca ²⁺ .

Metālus var izmantot kā reducētājus, jo tie ir elektropozitīvi elementi; viņi, visticamāk, atsakās no elektroniem, nevis iegūst tos no citām sugām.

Reaģētspēja

Teicot, ka elektroniem ir tendence zaudēt elektronus, ir sagaidāms, ka visās to reakcijās (vai lielākajā daļā) tie galu galā pārvēršas katjonos. Tagad šie katjoni acīmredzami mijiedarbojas ar anjoniem, veidojot plašu savienojumu klāstu.

Piemēram, sārmu un sārmzemju metāli tieši (un sprādzienbīstami) reaģē ar ūdeni, veidojot hidroksīdus, M (OH) _n , ko veido M ^{n +} un OH ^- joni vai M-OH saites.

Kad metāli reaģē ar skābekli augstā temperatūrā (piemēram, ar tādu, ko sasniedz liesma), tie pārvēršas M ₂ O _n oksīdos (Na ₂ O, CaO, MgO, Al ₂ O ₃ utt.). Tas ir tāpēc, ka mums gaisā ir skābeklis; bet arī slāpekli, un daži metāli var veidot oksīdu un nitrīdu maisījumu, M ₃ N _n (TiN, AlN, GaN, Be ₃ N ₂ , Ag ₃ N utt.).

Metāliem var uzbrukt spēcīgas skābes un bāzes. Pirmajā gadījumā tiek iegūti sāļi, otrajā - atkal hidroksīdi vai bāzes kompleksi.

Oksīda slānis, kas pārklāj dažus metālus, neļauj skābēm uzbrukt metālam. Piemēram, sālsskābe nevar izšķīdināt visus metālus, veidojot to attiecīgos metālu hlorīdus, šķīst ūdenī.

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. Mājas zinātnes rīki. (2019. gads). Metālu zinātnes nodarbība. Atgūts no: learning-center.homesciencetools.com
4. Rosen izdevēju grupa. (2019. gads). Metāli. Atgūts no: pkphysicalscience.com
5. Toppr. (sf). Metālu un nemetālu ķīmiskās īpašības. Atgūts no: toppr.com
6. Wikipedia. (2019. gads). Metāls. Atgūts no: en.wikipedia.org