Τύποι μετάλλων στον περιοδικό πίνακα

Όταν σκέφτεστε τη λέξη "μέταλλα", είναι πιθανότερο να σκεφτείτε καθημερινά αντικείμενα και τη λειτουργία τους, καθώς είστε χημεία ή οτιδήποτε άλλο σχετίζεται με την επιστήμη. Τα περισσότερα μηχανήματα και πολλές κατασκευές, για παράδειγμα, κατασκευάζονται από ένα από περισσότερα μέταλλα λόγω της αντοχής και της ακαμψίας που προσφέρουν αυτά τα υλικά. Επιπλέον, ορισμένα μέταλλα αποτιμώνται για την εμφάνισή τους, κοστίζουν πολλά χρήματα ανά μονάδα μάζας και ταξινομούνται κυριολεκτικά ως "πολύτιμα μέταλλα". ο χρυσός και ο ασήμι είναι ίσως τα πιο γνωστά παραδείγματα.

Αλλά τα μέταλλα αντιπροσωπεύουν επίσης έναν από τους τρεις τύπους στοιχείων στη χημεία, οι άλλοι δύο είναι μη μέταλλα και μεταλλοειδή. Τα μέταλλα στην πραγματικότητα αντιπροσωπεύουν την πλειονότητα των στοιχείων στη φύση, αν και είναι πιθανό να έχετε ακούσει μόνο ένα μικρό κλάσμα αυτών. Πριν εξερευνήσετε τις ιδιότητες των μετάλλων, είναι χρήσιμο να κατανοήσετε τι είναι γνωστό με τον όρο "στοιχείο" και πώς χρησιμοποιείται ο περιοδικός πίνακας για τη δομή των στοιχείων στον πίνακα.

Στην καθημερινή ζωή, ένα «στοιχείο» είναι ένα συστατικό του συνόλου. Η λέξη έχει έναν παρόμοιο, αλλά πιο αυστηρό, ορισμό στη χημεία: Ένα στοιχείο είναι κάτι που κατασκευάζεται από έναν συγκεκριμένο τύπο ατόμου. Δεν μπορεί να χωριστεί περαιτέρω σε απλούστερα συστατικά χρησιμοποιώντας καθημερινά χημικά εργαλεία. Από το 2018, οι χημικοί είχαν εντοπίσει 92 φυσικά στοιχεία, μαζί με 11 ασταθή στοιχεία που έχουν δημιουργηθεί υπό εργαστηριακές συνθήκες. Ένα δεδομένο στοιχείο υπάρχει είτε ως στερεό, υγρό ή αέριο στη φυσική του μορφή.

Ένα άτομο με τη σειρά του είναι μια μικροσκοπική συλλογή πρωτονίων, νετρονίων και ηλεκτρονίων σε κάποιο συνδυασμό. Το υδρογόνο, το απλούστερο άτομο, αποτελείται μόνο από ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο. το ουράνιο, το πιο ογκώδες, έχει 92 πρωτόνια, 92 ηλεκτρόνια και 146 νετρόνια σε ένα από τα ισότοπά του. Ένα άτομο έχει συνήθως τον ίδιο αριθμό πρωτονίων, τα οποία φέρουν θετικό φορτίο, και ηλεκτρόνια, τα οποία φέρουν αρνητικό φορτίο ίσου μεγέθους. Ο αριθμός των νετρονίων, που μαζί με τα πρωτόνια αποτελούν τους πυρήνες (μοναδικός πυρήνας) ατόμων και δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο, προσεγγίζει ο αριθμός των πρωτονίων σε κάποιο βαθμό, αν και καθώς τα στοιχεία αυξάνονται σε μέγεθος, τα νετρόνια τείνουν να ξεπερνούν τα πρωτόνια σε μεγαλύτερο και μεγαλύτερο έκταση.

Ο περιοδικός πίνακας είναι η χημεία τι είναι ένας ευρετηριασμένος κατάλογος συστατικών σε ένα βιβλίο μαγειρικής. Οποιαδήποτε χημική ένωση έχετε ή μπορεί να σκεφτείτε, μεγάλη ή μικρή, μπορεί να μειωθεί σε κάποιο συνδυασμό των στοιχείων στον περιοδικό πίνακα.

Τα 113 στοιχεία είναι διατεταγμένα σε αυτόν τον πίνακα σε αύξουσα σειρά με ατομικό αριθμό. Αυτός ο αριθμός είναι ακριβώς ο αριθμός των πρωτονίων που έχει ένα στοιχείο. Εάν αλλάξει αυτός ο αριθμός, αλλάζει η ταυτότητα του στοιχείου. Αυτό δεν ισχύει για τα νετρόνια ή τα ηλεκτρόνια. Οι παραλλαγές ενός στοιχείου που περιέχουν διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων καλούνται ισότοπα αυτού του στοιχείου, ενώ ένα στοιχείο που έχει περισσότερα ή λιγότερα ηλεκτρόνια από ότι έχει πρωτόνια ονομάζεται ιόν και φέρει θετικό ή αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο.

Ο περιοδικός πίνακας παίρνει το όνομά του επειδή περιλαμβάνει κατηγορίες στοιχείων που επαναλαμβάνονται περιοδικά και προβλέψιμα. Όταν κοιτάζετε έναν περιοδικό πίνακα (ανατρέξτε στην ενότητα Πόροι για ένα διαδραστικό παράδειγμα), μπορείτε να το δείτε έχει κάποια περίεργα κενά στις σειρές στην κορυφή, αλλά αυτά εξαφανίζονται με τον υψηλότερο αριθμό στοιχεία. Αυτό συμβαίνει επειδή τα στοιχεία δεν έχουν απλώς ταξινομηθεί βάσει ατομικού αριθμού. έχουν τοποθετηθεί σε τύπους με βάση τις διάφορες ατομικές και χημικές τους ιδιότητες.

Ακριβώς μιλώντας, τα στοιχεία μπορούν να ομαδοποιηθούν μέταλλα και αμέταλλα, αλλά παραδοσιακά υπάρχουν τρεις ομάδες στοιχείων: μέταλλα, μη μέταλλα και μεταλλοειδή. Όπως υποδηλώνει το όνομα "μεταλλοειδή", αυτά τα στοιχεία έχουν ιδιότητες μεταλλικού τύπου και μη μεταλλικού τύπου.

Υπάρχουν επίσης τρεις βασικοί τύποι μετάλλων: αλκαλικά μέταλλα, μέταλλα αλκαλικών γαιών και μεταβατικά μέταλλα. Τα μεταβατικά μέταλλα περιλαμβάνουν μια σειρά από δικές τους υποκατηγορίες, που περιγράφονται αργότερα.

Τα στοιχεία που ταξινομούνται αυστηρά ως μη μέταλλα είναι εκπληκτικά λίγα σε αριθμό, με μόνο επτά από αυτά (H, C, N, O, P, S και Se) να περνούν τον περιοδικό πίνακα. Αυτή η ταξινόμηση, ωστόσο, αποκλείει μη μέταλλα που έχουν κερδίσει τις δικές τους κατηγορίες, συμπεριλαμβανομένων των πέντε αλογόνα (F, Cl, Br, I και At) και οι έξι ευγενή αέρια (Αυτός, Ne, Ar, Kr, Xe και Ra).

Καθώς υπάρχουν επτά μεταλλοειδή και 18 μη μέταλλα κάποιου είδους (επτά μη μέταλλα καθαυτά, έξι ευγενή αέρια και πέντε αλογόνα), 88 από τα 113 στοιχεία του περιοδικού πίνακα ταξινομούνται ως κάποιο είδος μέταλλο. Αν και αυτά κυμαίνονται σαφώς στις ιδιότητές τους, τα μέταλλα έχουν κοινά κοινά χαρακτηριστικά.

Τα μέταλλα είναι στερεά σε θερμοκρασία δωματίου με την αξιοσημείωτη εξαίρεση του υδραργύρου, ένα υγρό που χρησιμοποιείται σε παλαιότερα θερμόμετρα. Έχουν λάμψη, που σημαίνει ότι αντανακλούν το φως, μια ιδιότητα που τους προσφέρει συχνά αξία (π.χ. χαλκός, ασήμι). Είναι ελαστικά, που σημαίνει ότι μπορούν να διαμορφωθούν φυσικά σε λεπτά φύλλα χωρίς θραύση. Είναι συνήθως σκληρά, αν και το κάλιο και το νάτριο, τα οποία χρησιμεύουν ως βιολογικά ενεργά ιόντα στην ανθρώπινη κυκλοφορία του αίματος, μπορούν να κοπούν με ένα συνηθισμένο μαχαίρι. Είναι όλκιμο, που είναι ένας φανταχτερός τρόπος να πούμε ότι τα μέταλλα μπορούν να μετατραπούν σε σύρματα. αυτό το ακίνητο είναι βολικό επειδή τα περισσότερα μέταλλα είναι καλοί αγωγοί ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας, καθιστώντας τα κρίσιμα για τις σύγχρονες βιομηχανικές εφαρμογές. Η αγωγιμότητά τους είναι συνέπεια της ύπαρξης ηλεκτρονίων που δεν συνδέονται στενά με τους πυρήνες. Τέλος, τα μέταλλα είναι συνήθως πυκνά (δηλαδή έχουν υψηλή μάζα ανά μονάδα όγκου) και έχουν υψηλά σημεία βρασμού και τήξης. Το βολφράμιο έχει εξαιρετικά υψηλό σημείο τήξεως και δεν είναι τυχαίο ότι αυτό το στοιχείο χρησιμοποιείται ευρέως σε νήματα λαμπτήρων.

Οι τρεις κατηγορίες μετάλλων είναι τα μέταλλα αλκαλίων, τα μέταλλα αλκαλικών γαιών και τα μέταλλα μετάβασης. Η διάταξη του περιοδικού πίνακα είναι βολική για τη διατήρηση αυτών των στενών ομάδων. Τα αλκαλικά μέταλλα είναι τα έξι στοιχεία ακριβώς κάτω από το υδρογόνο (Η) στην αριστερή στήλη του πίνακα, η οποία φέρει την ένδειξη IA. Τα μέταλλα αλκαλικών γαιών είναι οι έξι «διπλανοί γείτονες» των αλκαλικών μετάλλων στο τραπέζι, καταλαμβάνοντας όλη τη στήλη IIA.

Τα μεταβατικά μέταλλα καταλαμβάνουν τις στήλες III έως XII και τις σειρές 3 έως 6 στον περιοδικό πίνακα, για συνολικά 40 στοιχεία. Το 14 λανθανίδες (στοιχεία 58 έως 71) και τα 14 ακτινίδες (στοιχεία 90 έως 103) θεωρούνται μέταλλα σπάνιων γαιών. Τέλος, στα περισσότερα σχήματα, οκτώ στοιχεία θεωρούνται μέταλλα που δεν ορίζονται διαφορετικά, αυξάνοντας το σύνολο αριθμός μετάλλων σε 6 (αλκαλικά) + 6 (αλκαλική γη) + 40 (μεταβατική) +28 (σπάνια γη) + 8 (μη καθορισμένη) = 88.

Αυτά τα επτά στοιχεία με ιδιότητες που μοιάζουν με μέταλλο και ιδιότητες που δεν μοιάζουν με μέταλλο καταλαμβάνουν τμήματα των σειρών 3 έως 6 στον περιοδικό πίνακα και περιλαμβάνουν:

• σι
  
• Σι
  
• Τζ
  
• Οπως και
  
• Sb
  
• Te
  
• Ταχυδρομείο

Αυτά είναι στερεά σε θερμοκρασία δωματίου και είναι χρήσιμα στον τομέα της τεχνολογίας ημιαγωγών, και συχνά σχηματίζονται κράματα, ή συνδυασμός μετάλλων, με άλλα μεταλλικά στοιχεία.