Il primo materiale che le persone hanno imparato a usare per i propri bisogni è la pietra. Tuttavia, in seguito, quando una persona è venuta a conoscenza delle proprietà dei metalli, la pietra è tornata molto indietro. Sono queste sostanze e le loro leghe che sono diventate il materiale più importante e principale nelle mani delle persone. Da essi si ricavavano articoli per la casa, strumenti di lavoro, si costruivano locali. Pertanto, in questo articolo considereremo cosa sono i metalli, le caratteristiche generali, le proprietà e l'uso dei quali sono così rilevanti fino ad oggi. Dopotutto, letteralmente subito dopo l'età della pietra, seguì un'intera galassia di metalli: rame, bronzo e ferro.
Metalli: caratteristiche generali
Cosa accomuna tutti i rappresentanti di queste semplici sostanze? Naturalmente, questa è la struttura del loro reticolo cristallino, i tipi di legami chimici e le caratteristiche della struttura elettronica dell'atomo. Dopotutto, da qui le caratteristiche proprietà fisiche che sono alla base dell'uso di questi materiali da parte dell'uomo.
Prima di tutto, considera i metalli come elementi chimici del sistema periodico. In esso si trovano abbastanza liberamente, occupando 95 celle su 115 conosciute fino ad oggi. Ci sono diverse caratteristiche della loro posizione in generalesistema:
- Formano i sottogruppi principali dei gruppi I e II, oltre al III, a cominciare dall'alluminio.
- Tutti i sottogruppi secondari sono costituiti solo da metalli.
- Si trovano al di sotto della diagonale condizionale da boro ad astato.
Sulla base di tali dati, è facile vedere che i non metalli sono raccolti nella parte in alto a destra del sistema e il resto dello spazio appartiene agli elementi che stiamo considerando.
Tutti hanno diverse caratteristiche della struttura elettronica dell'atomo:
- Grande raggio atomico, a causa del quale il legame tra l'elettrone esterno e il nucleo si indebolisce, quindi i metalli lo cedono facilmente, agendo come agenti riducenti.
- Un piccolo numero di elettroni nello strato di energia esterno.
- Nel gruppo dall' alto verso il basso, le proprietà metalliche degli elementi sono es altate, e lungo il periodo da sinistra a destra, al contrario, si indeboliscono. Quindi, il non metallo più forte è il fluoro e il più debole è il francio.
Le caratteristiche generali di metalli e non metalli ci consentono di identificare i modelli nella loro struttura. Quindi, il reticolo cristallino del primo è metallico, speciale. I suoi nodi contengono diversi tipi di particelle contemporaneamente:
- ioni;
- atomi;
- elettroni.
Al suo interno si accumula una nuvola comune, chiamata gas di elettroni, che spiega tutte le proprietà fisiche di queste sostanze. Tipo di legame chimico con i metalli con lo stesso nome.
Proprietà fisiche
Ci sono una serie di parametri che uniscono tutti i metalli. Caratteristiche generali del loro fisicole proprietà hanno questo aspetto.
- Luce del metallo. Tutti i rappresentanti di questo gruppo di sostanze ce l'hanno. Allo stesso tempo, la maggior parte riflette la luce di una lunghezza d'onda, quindi emette un morbido colore bianco-argento. Ma alcuni (oro, rame, molte leghe) hanno una lucentezza gialla.
- Malleabilità e plasticità. Questo parametro è anche inerente ai metalli. La caratteristica generale su questa base, tuttavia, non è del tutto precisa, poiché tra i rappresentanti ce ne sono di molto morbidi, malleabili e duttili, e ce ne sono di piuttosto fragili lavorati a macchina. I più malleabili e duttili sono l'oro, l'argento, il rame, l'alluminio e altri. Meno malleabile: stagno, piombo, manganese e altri.
- Conducibilità elettrica e termica. È posseduto da tutti i rappresentanti senza eccezioni. I metalli sono conduttori del primo tipo.
- Alti punti di fusione e di ebollizione. Su questa base, sono divisi in refrattari (temperatura superiore a 1500 gradi), fusibili - al di sotto della cifra specificata.
- Metalli leggeri e pesanti a seconda della loro densità. È minore, minore è il peso atomico dell'elemento. Il più leggero è il litio e il più pesante è l'osmio.
- Durezza. Il detentore del record per questo indicatore è il cromo e il più morbido è il cesio, che si scioglie nelle mani.
I parametri elencati: questa è la caratteristica generale dei metalli, cioè tutto ciò che li unisce in un'unica grande famiglia. Tuttavia, dovrebbe essere chiaro che ci sono eccezioni a ogni regola. Inoltre, ci sono troppi elementi di questo tipo. Pertanto, all'interno della famiglia stessa,ci sono suddivisioni in vari gruppi, che considereremo di seguito e per i quali indicheremo i tratti caratteristici.
Proprietà chimiche
Dal punto di vista della scienza della chimica, tutti i metalli sono agenti riducenti. E, molto forte. Meno elettroni nel livello esterno e maggiore è il raggio atomico, più forte sarà il metallo secondo il parametro specificato.
Di conseguenza, i metalli sono in grado di reagire con:
- non metalli;
- acqua;
- acidi;
- con alcali (metalli anfoteri);
- ossidi;
- sali di metalli deboli.
Questa è solo una panoramica generale delle proprietà chimiche. Dopotutto, per ogni gruppo di elementi sono puramente individuali.
Metalli alcalino terrosi
Le caratteristiche generali dei metalli alcalino terrosi sono le seguenti:
- Avere due elettroni al livello esterno.
- Formano il secondo gruppo del sottogruppo principale del sistema periodico, ad eccezione del berillio.
- In condizioni normali, si tratta di solidi che non possono essere tagliati con un coltello.
- Il colore dei metalli semplici è grigio argento, ricoperto da una pellicola di ossido nell'aria.
- La loro attività chimica è elevata, passa dal magnesio al radio.
- Diffuso in natura, soprattutto calcio. In una forma semplice, non si trovano a causa dell'elevata attività, ma formano molti composti diversi importanti per l'uomo.
- Biologicamente importante. Calcio e magnesio sono importanti oligoelementi del corpo umano eanimali. Il magnesio fa anche parte della clorofilla vegetale.
Quindi, i metalli alcalino terrosi sono elementi comuni della famiglia s, esibiscono un'elevata attività chimica e sono forti agenti riducenti e partecipanti importanti ai processi biologici nel corpo.
Metalli alcalini
La caratteristica generale dei metalli alcalini inizia con il loro nome. Lo hanno ricevuto per la capacità di dissolversi in acqua, formando alcali - idrossidi caustici. Le reazioni con l'acqua sono molto violente, a volte infiammabili. Queste sostanze non si trovano in forma libera in natura, poiché la loro attività chimica è troppo elevata. Reagiscono con aria, vapore acqueo, non metalli, acidi, ossidi e sali, praticamente con tutto.
Ciò è dovuto alla loro struttura elettronica. Al livello esterno, c'è solo un elettrone, che facilmente cedono. Questi sono gli agenti riducenti più potenti, motivo per cui ci è voluto molto tempo per ottenerli nella loro forma pura. Ciò fu fatto per la prima volta da Humphrey Davy già nel XVIII secolo mediante l'elettrolisi dell'idrossido di sodio. Ora tutti i rappresentanti di questo gruppo vengono estratti usando questo metodo.
La caratteristica generale dei metalli alcalini risiede nel fatto che costituiscono il primo gruppo del sottogruppo principale del sistema periodico. Tutti loro sono elementi importanti che formano molti preziosi composti naturali usati dall'uomo.
Caratteristiche generali dei metalli delle famiglie d e f
Questo gruppo di elementi include tutti quellila cui ossidazione può variare. Ciò significa che, a seconda delle condizioni, il metallo può agire sia come agente ossidante che come agente riducente. Tali elementi hanno una grande capacità di entrare in reazioni. Tra questi, un gran numero di sostanze anfotere.
Il nome comune per tutti questi atomi è elementi di transizione. L'hanno ricevuto per il fatto che, in termini di proprietà, si trovano davvero, per così dire, a metà strada tra i metalli tipici della famiglia s e i non metalli della famiglia p.
La caratteristica generale dei metalli di transizione implica la designazione delle loro proprietà simili. Sono i seguenti:
- un gran numero di elettroni nel livello esterno;
- grande raggio atomico;
- diversi stati di ossidazione (da +3 a +7);
- gli elettroni di valenza sono al sottolivello d o f;
- formano 4-6 grandi periodi del sistema.
In quanto sostanze semplici, i metalli di questo gruppo sono molto forti, duttili e malleabili, quindi sono di grande importanza industriale.
Sottogruppi laterali del sistema periodico
Le caratteristiche generali dei metalli dei sottogruppi secondari coincidono completamente con quelle di quelli transitori. E questo non sorprende, perché, in effetti, è esattamente la stessa cosa. È solo che i sottogruppi laterali del sistema sono formati proprio dai rappresentanti delle famiglie d ed f, cioè i metalli di transizione. Pertanto, possiamo dire che questi concetti sono sinonimi.
I più attivi e importanti sono la prima fila di 10 rappresentanti dallo scandio allo zinco. Tutti loro sono di grande importanza industriale e spessousato dall'uomo, specialmente per la fusione.
Leghe
Le caratteristiche generali dei metalli e delle leghe ci permettono di capire dove e come è possibile utilizzare queste sostanze. Tali composti hanno subito grandi trasformazioni negli ultimi decenni, perché sempre più nuovi additivi vengono scoperti e sintetizzati per migliorarne la qualità.
Le leghe più famose oggi sono:
- ottone;
- duralluminio;
- ghisa;
- acciaio;
- bronzo;
- vincerà;
- nicromo e altri.
Cos'è una lega? Si tratta di una miscela di metalli ottenuta dalla fusione di questi ultimi in appositi dispositivi a forno. Questo viene fatto per ottenere un prodotto con proprietà superiori alle sostanze pure che lo compongono.
Confronto delle proprietà di metalli e non metalli
Se parliamo di proprietà generali, le caratteristiche di metalli e non metalli differiranno in un punto molto significativo: per questi ultimi non si possono distinguere caratteristiche simili, poiché differiscono notevolmente nelle loro proprietà fisiche e chimiche.
Pertanto, è impossibile creare una tale caratteristica per i non metalli. È possibile solo considerare separatamente i rappresentanti di ciascun gruppo e descrivere le loro proprietà.
