Когато мислите за думата "метали", вие сте толкова вероятно да мислите за ежедневните предмети и тяхната функция, колкото и химията или нещо друго, свързано с науката. Повечето машини и много конструкции, например, са направени от един от повече метали поради издръжливостта и твърдостта, които предлагат тези материали. Освен това някои метали се оценяват поради външния си вид, струват много пари за единица маса и буквално се класифицират като „благородни метали“; златото и среброто са може би най-известните примери.
Но металите също представляват един от трите вида елементи в химията, другите два са неметалите и металоидите. В действителност металите представляват по-голямата част от елементите в природата, въпреки че вероятно сте чували само за малка част от тях. Преди да изследвате свойствата на металите, е полезно да разберете точно какво е известно с термина „елемент“ и как периодичната таблица се използва за структуриране на елементи в таблицата.
Какво представляват елементите?
Във всекидневния живот „елемент“ е компонент на едно цяло. Думата има подобно, но по-строго определение в химията: Елементът е нещо, направено от определен тип атом. Не може да се раздели допълнително на по-прости компоненти, използвайки ежедневни химически инструменти. Към 2018 г. химиците са идентифицирали 92 естествено срещащи се елементи, заедно с 11 нестабилни елемента, генерирани в лабораторни условия. Даден елемент съществува като твърдо вещество, течност или газ в естествена форма.
Атомът от своя страна е микроскопична колекция от протони, неутрони и електрони в някаква комбинация. Водородът, най-простият атом, се състои само от протон и електрон; уранът, най-масивният, има 92 протона, 92 електрона и 146 неутрона в един от изотопите си. Атомът обикновено има еднакъв брой протони, които носят положителен заряд, и електрони, които носят отрицателен заряд с еднаква величина. Броят на неутроните, които заедно с протоните изграждат ядрата (единично ядро) на атомите и нямат електрически заряд, се приближава броят на протоните до известна степен, макар че когато елементите се издигат по размер, неутроните са склонни да превъзхождат протоните до все по-големи и по-големи степен.
Периодичната система на елементите
Периодичната таблица е за химията какво е индексираният списък на съставките за готварската книга. Всяко химично съединение, което имате или можете да измислите, голямо или малко, може да бъде сведено до някаква комбинация от елементите в периодичната таблица.
113 елемента са подредени на тази таблица във възходящ ред по атомен номер. Това число е просто броят на протоните, които един елемент има. Ако този номер се промени, идентичността на елемента се променя. Това не важи за неутроните или електроните; се наричат варианти на елемент, който съдържа различен брой неутрони изотопи на този елемент, докато елемент, който има повече или по-малко електрони, отколкото има протони, се нарича йон и носи положителен или отрицателен електрически заряд.
Периодичната таблица получава името си, защото включва категории елементи, които се повтарят периодично и предсказуемо. Когато погледнете периодичната таблица (вижте Ресурси за интерактивен пример), можете да видите това има някои любопитни пропуски в редовете в горната част, но те изчезват с по-високия номер елементи. Това е така, защото елементите не са просто подредени въз основа на атомния номер; те са разпределени в типове въз основа на техните различни атомни и химични свойства.
Групи на периодичната таблица
Строго погледнато, елементи могат да бъдат групирани в метали и неметали, но традиционно има три групи елементи: метали, неметали и металоиди. Както подсказва името "металоиди", тези елементи имат както металоподобни, така и неметални свойства.
Има и три основни вида метали: алкални метали, алкалоземни метали и преходни метали. Преходните метали включват редица свои подкатегории, описани по-късно.
Елементите, класифицирани строго като неметали, са изненадващо малко на брой, като само седем от тях (H, C, N, O, P, S и Se) са осеяни с периодичната таблица. Тази класификация обаче изключва неметалите, които са спечелили свои категории, включително петте халогени (F, Cl, Br, I и At) и шестте благородни газове (Той, Ne, Ar, Kr, Xe и Ra).
Характеристики на металите
Тъй като има седем металоида и 18 неметала от някакъв вид (седем неметала сами по себе си, шест благородни газове и пет халогена), 88 от 113 елемента в периодичната система са класифицирани като някакъв вид метал. Въпреки че те очевидно се различават значително по своите свойства, металите имат редица общи характеристики.
Металите са твърди при стайна температура, с изключение на живака, течност, използвана в по-старите термометри. Те имат блясък, което означава, че отразяват светлината, свойство, което често им дава стойност (напр. Мед, сребро). Те са пластични, което означава, че могат да бъдат оформени физически в тънки листове, без да се счупват. Те обикновено са твърди, въпреки че калият и натрият, които служат като биологично активни йони в човешкия кръвен поток, могат да се режат с обикновен нож. Те са пластични, което е фантастичен начин да се каже, че металите могат да бъдат направени в жици; това свойство е удобно, защото повечето метали са добри проводници на електричество и топлина, което ги прави изключително важни за съвременните индустриални приложения. Тяхната проводимост е следствие от наличието на електрони, които не са плътно свързани с ядрата. И накрая, металите обикновено са плътни (т.е. те имат висока маса на единица обем) и имат високи точки на кипене и топене. Волфрамът има изключително висока точка на топене и неслучайно този елемент се използва широко в нишките на крушките.
Видове метали
Трите категории метали са алкалните метали, алкалоземните метали и преходните метали. Подреждането на периодичната таблица е полезно, за да се поддържат тесно групирани; алкалните метали са шестте елемента непосредствено под водорода (Н) в крайната лява колона на таблицата, която е обозначена с IA. Алкалоземните метали са шестте „съседни съседи“ на алкалните метали на масата, заемащи цялата колона IIA.
Преходните метали заемат колони III до XII и редове 3 до 6 на периодичната таблица, за общо 40 елемента. 14-те лантаниди (елементи от 58 до 71) и 14 актиноиди (елементи от 90 до 103) се считат за редкоземни метали. И накрая, в повечето схеми осем елемента се считат за метали, които не са посочени по друг начин, носещи общо брой метали до 6 (алкални) + 6 (алкалноземни) + 40 (преходни) +28 (редки земни) + 8 (неуточнени) = 88.
Металоиди и неметали
Тези седем елемента с металоподобни свойства и неметалоподобни свойства заемат части от редове от 3 до 6 в периодичната таблица и включват:
- Б.
- Si
- Ge
- Като
- Sb
- Te
- Po
Те са твърди при стайна температура и полезни в сферата на полупроводниковите технологии и често се образуват сплавиили комбинация от метали с други метални елементи.