Selitämme, mitä metallit ovat, miten ne luokitellaan ja mitkä ovat niiden fysikaaliset ominaisuudet. Esimerkkejä metalleista ja ei-metalleista.
Mitä ovat metallit?
Alalla kemia, tunnetaan metalleina tai metallina elementtejä -lta Jaksollinen järjestelmä joille on ominaista se, että ne ovat hyviä kuljettajia sähköä ja alkaen lämpöä. Näillä alkuaineilla on korkea tiheys ja ne ovat yleensä kiinteitä huoneenlämpötilassa (paitsi elohopea). Monet voivat lisäksi heijastaa valoa, mikä antaa niille ominaisen kiillon.
Metallit ovat jaksollisen järjestelmän lukuisimpia elementtejä, ja jotkut niistä ovat runsaimpia maapallon kuori. Osa niistä löytyy yleensä enemmän tai vähemmän puhtaana luonto, vaikka useimmat ovat osa mineraaleja maan pohjasta, ja ne on erotettava toisistaan ihminen käyttää niitä.
Metalleilla on tyypillisiä sidoksia, joita kutsutaan "metalliset linkit”. Tämän tyyppisessä sidoksessa metalliatomit liittyvät toisiinsa siten, että niiden atomiytimet liittyvät valenssielektroniin (elektroneja sijaitsee viimeisessä elektronisessa kuoressa, eli uloimmissa elektroneissa), jotka muodostavat eräänlaisen "pilven" sen ympärille. Siten metallisidoksessa metalliatomit sijaitsevat hyvin lähellä toisiaan ja kaikki ovat "upotettuja" valenssielektroniinsa muodostaen metallirakenteen.
Toisaalta metalleja voi muodostua ioniset sidokset ei-metallien (esimerkiksi kloorin ja fluorin) kanssa, mikä johtaa suolojen muodostumiseen. Tämän tyyppinen sidos muodostuu erimerkkisten ionien välisestä sähköstaattisesta vetovoimasta, jossa metallit muodostavat positiivisia ioneja (kationeja) ja epämetallit negatiivisia ioneja (anioneja). Kun nämä suolat liukenevat veteen, ne hajoavat omakseen ioneja.
Jopa metalliseokset metallin ja toisen (tai ei-metallin) kanssa tehdyt materiaalit ovat edelleen metallisia materiaaleja, kuten teräksen ja pronssin tapauksessa, vaikka ne ovatkin seokset homogeeninen.
Metallit ovat palvelleet ihmiskunta ikimuistoisista ajoista lähtien sen ihanteellisen luonteensa ansiosta kaikenlaisten työkalujen, patsaiden tai rakenteiden muodostamiseen sen erityisten fysikaalisten ominaisuuksien vuoksi:
- Muokattavuus. Jotkin metallit voivat puristaessaan muodostaa ohuita homogeenisia levyjä.
- Taipuisuus. Jotkin metallit voivat muodostaa lankoja tai säikeitä homogeenisesta materiaalista joutuessaan vetovoimille.
- Sitkeys. Kyky vastustaa murtumia joutuessaan siihen voimat äkilliset (kuormitukset, kaatumiset jne.).
- Mekaaninen vahvuus. Kyky kestää vetoa, puristusta, vääntöä ja muita voimia periksimättä rakenne fyysistä tai epämuodostunutta.
Lisäksi niiden kiilto tekee niistä ihanteellisia korujen ja koriste-elementtien takomiseen ja niiden hyvän johtavuuden ansiosta sähköä tekee niistä välttämättömiä tiedonsiirrossa sähkövirta nykyaikaisissa järjestelmissä Sähkövoima.
Metallityypit
Metalliset elementit voivat olla erilaisia, minkä mukaan ne ryhmitellään jaksolliseen taulukkoon. Jokaisella ryhmällä on yhteisiä ominaisuuksia:
- Alkalimetallit. Ne ovat kiiltäviä, pehmeitä ja erittäin reaktiivisia normaaleissa olosuhteissa Paine Y lämpötila (1 atm ja 25 º C), joten ne eivät ole koskaan puhtaita luonto. Niillä on alhainen tiheys ja ne johtavat hyvin lämpöä ja sähköä. Niillä on myös alhaiset sulamis- ja kiehumispisteet. Jaksottaisessa taulukossa ne ovat ryhmässä I. Tässä ryhmässä on myös vety (joka ei ole metalli).
- Maa-alkalimetallit. Ne sijaitsevat jaksollisen järjestelmän ryhmässä II. Sen nimi tulee sen oksidien emäksisistä ominaisuuksista (aiemmin nimeltään "maat"). Ne ovat yleensä kovempia ja vähemmän reaktiivisia kuin emäksiset. Ne ovat kirkkaita ja hyviä lämmön ja sähkön johtimia. Heillä on alhainen tiheys Y väri-.
- Siirtymämetallit. Useimmat metallit kuuluvat tähän luokkaan. Ne sijaitsevat jaksollisen järjestelmän keskialueella ja melkein kaikki ovat kovia, korkealla sulamispisteitä Y kiehuvaaja hyvä lämmön ja sähkön johtavuus.
- Lantanidit. Niitä kutsutaan myös lantanoideiksi, ja ne ovat jaksollisen järjestelmän niin kutsuttuja "harvinaisia maametallia", jotka aktinidien kanssa muodostavat "sisäisiä siirtymäelementtejä". Ne ovat hyvin samankaltaisia elementtejä keskenään, ja nimestään huolimatta niitä on erittäin runsaasti maan pinnalla. Heillä on magneettinen käyttäytyminen (kun ne ovat vuorovaikutuksessa magneettikentän kanssa, esim magneettikenttä joka tuottaa a magneetti) ja spektri (kun säteily osuu niihin) ovat erittäin tyypillisiä.
- aktinidit. Yhdessä harvinaisten maametallien kanssa ne muodostavat "sisäiset siirtymäelementit" ja ovat hyvin samankaltaisia keskenään. Ne ovat korkealla atomiluvut ja monet niistä ovat radioaktiivisia kaikissa isotoopeissaan, mikä tekee niistä erittäin harvinaisia luonnossa.
- Transaktinidit. Niitä kutsutaan myös "superraskaiksi elementeiksi", ja ne ovat yli in atominumero raskain aktinideista, Lawrencio. Kaikilla näiden alkuaineiden isotoopeilla on erittäin lyhyt puoliintumisaika, ne ovat kaikki radioaktiivisia ja ne on saatu synteesillä laboratoriossa, joten niillä on niiden luomisesta vastaavien fyysikkojen nimet.
Esimerkkejä metalleista
- Emäksinen Litium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), francium (Fr).
- Maa-alkali. Beryllium (Be), magnesium (Mg), kalsium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba) ja radium (Ra).
- Siirtymämetallit. skandium (Sc), titaani (Ti), vanadiini (V), kromi (Cr), mangaani (Mn), rauta (Fe), koboltti (Co), nikkeli (Ei kumpikaan), kupari- (Cu), sinkki (Zn), yttrium (Y), zirkonium (Zr), niobium (Nb), molybdeeni (Mo), teknetium (Tc), rutenium (Ru), rodium (Rh), palladium (Pd), hopea (Ag), kadmium (Cd), lutetium (Lu), hafnium (Hf), tantaali (Ta), volframi (W), renium (Re), osmium (Os), iridium (Ir), platina (Pd), kulta (Au), elohopea (Hg), Lawrence (Lr), rutherfordium (Rf), dubnium (Db), seaborgium (Sg), bohrio (Bh), hasium (Hs), meitnerium (Mt), darmstadium (Ds), roentgenium (Rg), kopernicium (Cn).
- Harvinaiset maametallit. Lantaani (La), Cerium (Ce), Praseodyymi (Pr), Neodyymi (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb), Lutetium (Lu).
- aktinidit. Aktiini (Ac), torium (Th), protaktinium (Pa), uraani (U), neptunium (Np), plutonium (Pu), americium (Am), curium (Cm), berkelium (Bk), kalifornium (Cf), einsteinium (Es), fermium (Fm), mendelevium (Md), nobelium (No), Lawrencio (Lr).
- Transaktinidit. Rutherfordium (Rf), Dubnium (Db), Seaborgium (Sg), Bohrio (Bh), Hassium (Hs), Meitnerium (Mt), Darmstadium (Ds), Roentgenium (Rg), Kopernikium (Cn), Nihonium (Nh), flerovio (Fl), moscovio (Mc), livermorio (Lv), teneso (Ts).
Mitä ei-metallit ovat?
Epämetallit ovat alkuaineita, joilla on hyvin erilaiset ominaisuudet kuin metallien, vaikka on olemassa myös yhdisteitä, joita kutsutaan nimellä metalloidit, joiden ominaisuudet ja ominaisuudet ovat metallien ja ei-metallien välissä. Epämetallit muodostuvat kovalenttiset sidokset kun ne muodostuvat molekyylejä heidän joukossa. Nämä yhdisteet, toisin kuin metallit, eivät ole hyviä sähkövirran ja lämmön johtimia, eivätkä ne ole kiiltäviä.
Happi, hiili, vety, typpi, fosfori ja rikki, jotka ovat peruselementtejä elämää, ovat osa ei-metalleja. Nämä ei-metalliset elementit voivat olla kiinteitä, nestemäisiä tai kaasumaisia.
Ne luokitellaan pääasiassa seuraavasti:
- Halogeenit Fluori (F), kloori (Cl), bromi (Br), jodi (I), astaatti (At) ja teneesi (Ts).
- jalokaasut. Helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), ksenon (Xe), radon (Rn), oganesoni (Og).
- Muut ei-metallit. Vety (H), hiili (C), rikki (S), seleeni (Se), typpi (N), happi (O) ja fosfori (P).