Tipi di metalli sulla tavola periodica

Quando pensi alla parola "metalli", è probabile che pensi agli oggetti di uso quotidiano e alla loro funzione quanto alla chimica o a qualsiasi altra cosa relativa alla scienza. La maggior parte delle macchine e molte strutture, ad esempio, sono realizzate con uno o più metalli a causa della durata e della rigidità che questi materiali offrono. Inoltre, alcuni metalli sono valutati per il loro aspetto, costano molto per unità di massa e sono letteralmente classificati come "metalli preziosi"; oro e argento sono forse gli esempi più noti.

Ma i metalli rappresentano anche uno dei tre tipi di elementi in chimica, gli altri due sono non metalli e metalloidi. I metalli in realtà rappresentano la maggior parte degli elementi in natura, anche se è probabile che tu abbia sentito parlare solo di una piccola parte di questi. Prima di esplorare le proprietà dei metalli, è utile capire cosa si conosce con il termine "elemento" e come viene utilizzata la tavola periodica per strutturare gli elementi sulla tavola.

Nella vita di tutti i giorni, un "elemento" è un componente di un tutto. La parola ha una definizione simile, ma più rigorosa, in chimica: un elemento è qualcosa fatto da un particolare tipo di atomo. Non può essere ulteriormente suddiviso in componenti più semplici utilizzando strumenti chimici di uso quotidiano. A partire dal 2018, i chimici avevano identificato 92 elementi naturali, insieme a 11 elementi instabili che sono stati generati in condizioni di laboratorio. Un dato elemento esiste come solido, liquido o gas nella sua forma nativa.

Un atomo a sua volta è una raccolta microscopica di protoni, neutroni ed elettroni in qualche combinazione. L'idrogeno, l'atomo più semplice, consiste solo di un protone e di un elettrone; l'uranio, il più massiccio, ha 92 protoni, 92 elettroni e 146 neutroni in uno dei suoi isotopi. Un atomo di solito ha lo stesso numero di protoni, che portano una carica positiva, ed elettroni, che portano una carica negativa di uguale grandezza. Il numero di neutroni, che insieme ai protoni costituiscono i nuclei (nucleo singolare) degli atomi e non hanno carica elettrica, approssima il numero di protoni in una certa misura, sebbene man mano che gli elementi aumentano di dimensione, i neutroni tendono a superare in numero i protoni in misura sempre maggiore estensione.

La tavola periodica sta alla chimica come un elenco indicizzato di ingredienti sta a un libro di cucina. Qualsiasi composto chimico che hai o a cui puoi pensare, grande o piccolo, può essere ridotto a una combinazione degli elementi della tavola periodica.

I 113 elementi sono disposti su questa tabella in ordine crescente per numero atomico. Questo numero è solo il numero di protoni che ha un elemento. Se questo numero cambia, cambia l'identità dell'elemento. Questo non è vero per neutroni o elettroni; si chiamano variazioni di un elemento che contiene un numero diverso di neutroni isotopi di quell'elemento, mentre un elemento che ha più o meno elettroni di quanti ne ha protoni è chiamato an ione e porta una carica elettrica positiva o negativa.

La tavola periodica prende il nome perché include categorie di elementi che si ripetono periodicamente e in modo prevedibile. Quando guardi una tavola periodica (vedi Risorse per un esempio interattivo), puoi vedere che ha alcune curiose lacune nelle righe in alto ma che queste scompaiono con il numero più alto elementi. Questo perché gli elementi non sono stati semplicemente ordinati in base al numero atomico; sono stati suddivisi in tipi in base alle loro varie proprietà atomiche e chimiche.

A rigor di termini, gli elementi possono essere raggruppati in metalli e non metalli, ma tradizionalmente ci sono tre gruppi di elementi: metalli, non metalli e metalloidi. Come suggerisce il nome "metalloidi", questi elementi hanno proprietà sia simili al metallo che non.

Esistono anche tre tipi fondamentali di metalli: metalli alcalini, metalli alcalino-terrosi e metalli di transizione. I metalli di transizione comprendono un certo numero di sottocategorie proprie, descritte in seguito.

Gli elementi classificati rigorosamente come non metalli sono sorprendentemente pochi di numero, con solo sette di essi (H, C, N, O, P, S e Se) che punteggiano la tavola periodica. Questa classificazione, tuttavia, esclude i non metalli che hanno guadagnato le proprie categorie, compresi i cinque alogeni (Fa, Cl, Br, I e At ) e il sei gas nobili (Egli, Ne, Ar, Kr, Xe e Ra).

Poiché ci sono sette metalloidi e 18 non metalli di qualche tipo (sette non metalli di per sé, sei gas nobili e cinque alogeni), 88 dei 113 elementi della tavola periodica sono classificati come un qualche tipo di metallo. Anche se questi variano notevolmente nelle loro proprietà, i metalli condividono una serie di caratteristiche in comune.

I metalli sono solidi a temperatura ambiente con la notevole eccezione del mercurio, un liquido utilizzato nei termometri più vecchi. Hanno lucentezza, nel senso che riflettono la luce, una proprietà che spesso conferisce loro valore (ad esempio rame, argento). Sono malleabili, il che significa che possono essere fisicamente modellati in fogli sottili senza fratturarsi. Sono tipicamente duri, anche se potassio e sodio, che fungono da ioni biologicamente attivi nel flusso sanguigno umano, possono essere tagliati con un normale coltello. Sono duttili, il che è un modo elegante per dire che i metalli possono essere trasformati in fili; questa proprietà è conveniente perché la maggior parte dei metalli sono buoni conduttori di elettricità e calore, il che li rende cruciali per le moderne applicazioni industriali. La loro conduttività è una conseguenza dell'avere elettroni che non sono strettamente legati ai nuclei. Infine, i metalli sono generalmente densi (cioè hanno una massa elevata per unità di volume) e hanno punti di ebollizione e di fusione elevati. Il tungsteno ha un punto di fusione straordinariamente alto, e non è un caso che questo elemento sia ampiamente utilizzato nei filamenti delle lampadine.

Le tre categorie di metalli sono i metalli alcalini, i metalli alcalino-terrosi ei metalli di transizione. La disposizione della tavola periodica è utile per tenerli strettamente raggruppati; i metalli alcalini sono i sei elementi direttamente sotto l'idrogeno (H) nella colonna all'estrema sinistra della tabella, che è etichettata IA. I metalli alcalino-terrosi sono i sei "vicini di casa" dei metalli alcalini sul tavolo, che occupano tutta la colonna IIA.

I metalli di transizione occupano le colonne dalla III alla XII e le righe dalla 3 alla 6 della tavola periodica, per un totale di 40 elementi. il 14 lantanidi (elementi da 58 a 71) e il 14 attinidi (elementi da 90 a 103) sono considerati metalli delle terre rare. Infine, nella maggior parte degli schemi, otto elementi sono considerati metalli non altrimenti specificati, portando il totale numero di metalli a 6 (alcali) + 6 (terre alcaline) + 40 (di transizione) +28 (terre rare) + 8 (non specificato) = 88.

Questi sette elementi con proprietà sia simili al metallo che non simili al metallo occupano porzioni delle righe da 3 a 6 nella tavola periodica e includono:

• B
  
• si
  
• Ge
  
• Come
  
• Sb
  
• Te
  
• po

Questi sono solidi a temperatura ambiente e utili nel regno della tecnologia dei semiconduttori e spesso si formano leghe, o combinazione di metalli, con altri elementi metallici.