Kad pomislite na riječ "metali", vjerojatno ćete razmišljati o svakodnevnim predmetima i njihovoj funkciji kao što ste kemija ili bilo što drugo vezano uz znanost. Na primjer, većina strojeva i mnoge konstrukcije izrađene su od jednog od više metala zbog trajnosti i krutosti koje ti materijali nude. Uz to, neki su metali cijenjeni zbog svog izgleda, koštaju velik novac po jedinici mase i doslovno su klasificirani kao "plemeniti metali"; zlato i srebro su možda najpoznatiji primjeri.
Ali metali također predstavljaju jednu od tri vrste elemenata u kemiji, a druge dvije su nemetali i metaloidi. Metali zapravo čine većinu elemenata u prirodi, iako ste vjerojatno čuli za samo mali dio njih. Prije istraživanja svojstava metala, korisno je razumjeti što je sve poznato pod pojmom "element" i kako se periodni sustav koristi za strukturiranje elemenata na tablici.
Što su elementi?
U svakodnevnom životu "element" je sastavni dio cjeline. Riječ ima sličnu, ali strožu definiciju u kemiji: Element je nešto napravljeno od jedne određene vrste atoma. Ne može se dalje dijeliti na jednostavnije komponente pomoću svakodnevnih kemijskih alata. Od 2018. kemičari su identificirali 92 elementa koja se javljaju u prirodi, zajedno s 11 nestabilnih elemenata koji su generirani u laboratorijskim uvjetima. Dati element postoji kao krutina, tekućina ili plin u svom izvornom obliku.
Atom je pak mikroskopska zbirka protona, neutrona i elektrona u nekoj kombinaciji. Vodik, najjednostavniji atom, sastoji se samo od protona i elektrona; uran, najmasivniji, u jednom od svojih izotopa ima 92 protona, 92 elektrona i 146 neutrona. Atom obično ima jednak broj protona koji nose pozitivan naboj i elektrona koji nose negativan naboj jednake veličine. Broj neutrona koji zajedno s protonima čine jezgre (singularna jezgra) atoma i nemaju električni naboj, približan je broj protona u određenoj mjeri, iako kako se elementi povećavaju u veličini, neutroni imaju tendenciju da broj protona bude veći i veći opseg.
Periodni sustav elemenata
Periodni sustav odnosi se na kemiju i indeksirani popis sastojaka na kuharicu. Bilo koji kemijski spoj koji imate ili se možete sjetiti, velik ili mali, može se svesti na neku kombinaciju elemenata periodnog sustava.
113 elemenata poredano je na ovoj tablici u rastućem redoslijedu prema atomskom broju. Ovaj broj je samo broj protona koji element ima. Ako se ovaj broj promijeni, mijenja se identitet elementa. To se ne odnosi na neutrone ili elektrone; nazivaju se varijacije elementa koji sadrže različit broj neutrona izotopi tog elementa, dok se element koji ima više ili manje elektrona nego što ima protona naziva an ion i nosi pozitivan ili negativan električni naboj.
Periodni sustav dobio je ime jer uključuje kategorije elemenata koji se periodički i predvidljivo ponavljaju. Kada pogledate periodni sustav (interaktivni primjer pogledajte Resursi), možete to vidjeti ima nekoliko znatiželjnih praznina u redovima na vrhu, ali one nestaju s višim brojevima elementi. To je zato što elementi nisu samo raspoređeni na temelju atomskog broja; raspodijeljeni su u vrste na temelju njihovih različitih atomskih i kemijskih svojstava.
Grupe periodnog sustava
Strogo govoreći, elementi se mogu grupirati u metali i nemetali, ali tradicionalno postoje tri skupine elemenata: metali, nemetali i metaloidi. Kao što naziv "metaloidi" sugerira, ti elementi imaju svojstva poput metala i nemetala.
Postoje i tri osnovne vrste metala: alkalni metali, zemnoalkalijski metali i prijelazni metali. Prijelazni metali uključuju brojne vlastite potkategorije, opisane kasnije.
Elementi koji su strogo klasificirani kao nemetali iznenađujuće su malobrojni, a samo ih je sedam (H, C, N, O, P, S i Se) u periodnom sustavu. Ova klasifikacija, međutim, isključuje nemetale koji su stekli vlastite kategorije, uključujući pet halogeni (F, Cl, Br, I i At) i šest plemeniti plinovi (On, Ne, Ar, Kr, Xe i Ra).
Karakteristike metala
Kako postoji sedam vrsta metaloida i 18 nemetala (sedam nemetala samih po sebi, šest plemenitih plinova i pet halogena), 88 od 113 elemenata u periodnom sustavu klasificirano je kao neka vrsta metal. Iako se ovi očito znatno razlikuju po svojim svojstvima, metali imaju niz zajedničkih karakteristika.
Metali su čvrsti na sobnoj temperaturi, uz značajnu iznimku žive, tekućine koja se koristi u starijim termometrima. Imaju sjaj, što znači da odražavaju svjetlost, svojstvo koje im često daje vrijednost (npr. Bakar, srebro). Oni su podatni, što znači da ih se može fizički oblikovati u tanke ploče bez pucanja. Tipično su tvrde, iako se kalij i natrij, koji služe kao biološki aktivni ioni u ljudskom krvotoku, mogu rezati običnim nožem. Oni su duktilni, što je fensi način da se kaže da se od metala mogu napraviti žice; ovo je svojstvo prikladno jer je većina metala dobar provodnik električne energije i topline, što ih čini presudnima za modernu industrijsku primjenu. Njihova je vodljivost posljedica posjedovanja elektrona koji nisu čvrsto vezani za jezgre. Napokon, metali su obično gusti (tj. Imaju veliku masu po jedinici volumena) i imaju visoka vrelišta i tališta. Volfram ima izvanredno visoku točku topljenja i nije slučajno što se ovaj element široko koristi u nitima žarulja.
Vrste metala
Tri kategorije metala su alkalni metali, zemnoalkalijski metali i prijelazni metali. Raspored periodnog sustava vrlo je koristan za njihovo zadržavanje u uskoj grupiranju; alkalni metali su šest elemenata neposredno ispod vodika (H) u krajnjem lijevom stupcu tablice, koji je označen kao IA. Zemnoalkalijski metali šest su "susjednih susjeda" alkalnih metala na stolu, zauzimajući sve stupce IIA.
Prijelazni metali zauzimaju stupce III do XII i redove 3 do 6 na periodnom sustavu, s ukupno 40 elemenata. 14. lantanidi (elementi od 58 do 71) i 14 aktinidi (elementi 90 do 103) smatraju se metalima rijetkih zemalja. Konačno, u većini shema osam se elemenata smatra metalima koji nisu drugačije naznačeni, donoseći ukupan broj broj metala do 6 (alkalija) + 6 (zemnoalkalna zemlja) + 40 (prijelazna) +28 (rijetka zemlja) + 8 (neodređeno) = 88.
Metaloidi i nemetali
Ovih sedam elemenata koji imaju svojstva poput metala i nemetala zauzimaju dijelove redaka od 3 do 6 u periodnom sustavu i uključuju:
- B
- Si
- Ge
- Kao
- Sb
- Te
- Po
Oni su čvrsti na sobnoj temperaturi i korisni su u području poluvodičke tehnologije, a često nastaju legure, ili kombinirani metali, s ostalim metalnim elementima.