Galvodami apie žodį „metalai“, jūs tikriausiai galvojate apie kasdienius daiktus ir jų funkcijas, kaip ir chemija ar bet kas kitas, susijęs su mokslu. Pavyzdžiui, dauguma mašinų ir daugybė konstrukcijų yra pagamintos iš vieno iš daugiau metalų dėl šių medžiagų patvarumo ir tvirtumo. Be to, kai kurie metalai yra vertinami dėl jų išvaizdos, kainuoja daug pinigų už masės vienetą ir pažodžiui priskiriami „tauriesiems metalams“; auksas ir sidabras yra bene žinomiausi pavyzdžiai.
Tačiau metalai taip pat yra vienas iš trijų chemijos elementų tipų, kiti du yra nemetalai ir metaloidai. Metalai iš tikrųjų sudaro daugumą gamtos elementų, nors greičiausiai girdėjote tik apie nedidelę jų dalį. Prieš tyrinėjant metalų savybes, naudinga suprasti, kas žinoma terminu „elementas“ ir kaip periodinė lentelė naudojama elementams sudaryti.
Kas yra elementai?
Kasdieniniame gyvenime „elementas“ yra visumos komponentas. Žodis chemijoje turi panašų, bet griežtesnį apibrėžimą: elementas yra kažkas, pagamintas iš vieno konkretaus atomo tipo. Naudojant kasdienius cheminius įrankius jo negalima toliau skirstyti į paprastesnius komponentus. 2018 m. Chemikai nustatė 92 natūraliai esančius elementus kartu su 11 nestabilių elementų, kurie buvo sukurti laboratorijos sąlygomis. Nurodytas elementas yra kieta medžiaga, skystis arba dujos.
Atomas savo ruožtu yra mikroskopinis protonų, neutronų ir elektronų rinkinys tam tikru deriniu. Vandenilį, paprasčiausią atomą, sudaro tik protonas ir elektronas; Masingiausio urano viename iš savo izotopų yra 92 protonai, 92 elektronai ir 146 neutronai. Atomas paprastai turi tą patį protonų, turinčių teigiamą krūvį, skaičių ir elektronų, turinčių vienodo dydžio neigiamą krūvį. Neutronų, kurie kartu su protonais sudaro atomų branduolius (pavienius branduolius) ir neturi elektrinio krūvio, skaičius yra apytiksliai protonų skaičius tam tikru mastu, nors elementams didėjant, neutronai linkę protonų viršyti vis daugiau mastu.
Periodinė elementų lentelė
Periodinė lentelė - tai chemija, koks yra indeksuotas ingredientų sąrašas - kulinarinė knyga. Bet koks jūsų turimas ar galimas cheminis junginys, didelis ar mažas, gali būti redukuojamas į tam tikrą periodinės lentelės elementų derinį.
113 elementų yra išdėstyti šioje lentelėje didėjimo tvarka pagal atominį skaičių. Šis skaičius yra tik elementų protonų skaičius. Jei šis skaičius keičiasi, keičiasi elemento tapatybė. Tai netaikoma neutronams ar elektronams; vadinamos elemento variacijos, kuriose yra skirtingas neutronų skaičius izotopai to elemento, tuo tarpu elementas, turintis daugiau ar mažiau elektronų, nei turi protonų, vadinamas an jonų ir turi teigiamą arba neigiamą elektros krūvį.
Periodinė lentelė gauna pavadinimą, nes ji apima periodiškai ir nuspėjamai pasikartojančių elementų kategorijas. Pažvelgę į periodinę lentelę (interaktyvaus pavyzdžio žr. Ištekliai), galite pamatyti, kad ji viršuje yra keletas įdomių spragų, tačiau jos išnyksta kartu su didesniu numeriu elementai. Taip yra todėl, kad elementai buvo ne tik išdėstyti remiantis atominiu skaičiumi; jie buvo suskirstyti į tipus, atsižvelgiant į jų įvairias atomines ir chemines savybes.
Periodinės lentelės grupės
Griežtai tariant, elementus galima sugrupuoti metalai ir nemetalai, tačiau tradiciškai yra trys elementų grupės: metalai, nemetalai ir metaloidai. Kaip rodo pavadinimas „metaloidai“, šie elementai turi ir metalinių, ir nemetalinių savybių.
Taip pat yra trys pagrindiniai metalų tipai: šarminiai metalai, šarminiai žemių metalai ir pereinamieji metalai. Pereinamieji metalai apima keletą savo subkategorijų, aprašytų vėliau.
Griežtai nemetalų klasifikuojamų elementų yra stebėtinai nedaug, tik septyni iš jų (H, C, N, O, P, S ir Se) pažymi periodinę lentelę. Tačiau į šią klasifikaciją neįtraukiami nemetalai, pelnę savo kategorijas, įskaitant penkias halogenai (F, Cl, Br, I ir At) ir šeši tauriųjų dujų (Jis, Ne, Ar, Kr, Xe ir Ra).
Metalų charakteristikos
Kadangi yra septyni metaloidai ir 18 kažkokių nemetalų (septyni nemetalai per se, šešios tauriosios dujos) ir penki halogenai), 88 iš 113 periodinėje lentelėje esančių elementų priskiriami tam tikros rūšies elementams metalas. Nors jų savybės aiškiai skiriasi, metalai turi keletą bendrų savybių.
Metalai yra kieti kambario temperatūroje, išskyrus gyvsidabrį, skystį, naudojamą senesniuose termometruose. Jie turi blizgesį, tai reiškia, kad jie atspindi šviesą, savybę, kuri dažnai suteikia jiems vertę (pvz., Varis, sidabras). Jie yra kaliojo, tai reiškia, kad juos galima fiziškai suformuoti į plonus lakštus, nesulaužant. Paprastai jie yra kieti, nors kalį ir natrį, kurie yra biologiškai aktyvūs jonai žmogaus kraujyje, galima pjaustyti įprastu peiliu. Jie yra plastiški, o tai yra įmantrus būdas pasakyti, kad iš metalų galima padaryti laidus; ši savybė yra patogi, nes dauguma metalų yra geri elektros ir šilumos laidininkai, todėl jie yra labai svarbūs šiuolaikinėms pramonės reikmėms. Jų laidumas yra elektronų, kurie nėra glaudžiai susieti su branduoliais, pasekmė. Galiausiai metalai paprastai yra tankūs (tai yra, jų masė tūrio vienetui yra didelė), o jų virimo ir lydymosi temperatūra yra aukšta. Volframo lydymosi temperatūra yra nepaprastai aukšta ir neatsitiktinai šis elementas plačiai naudojamas lempučių gijose.
Metalų rūšys
Trys metalų kategorijos yra šarminiai metalai, šarminiai žemių metalai ir pereinamieji metalai. Periodinės lentelės išdėstymas yra naudingas, norint išlaikyti šiuos žmones glaudžiai; šarminiai metalai yra šeši elementai, esantys po vandeniliu (H), kairiajame kairiajame lentelės stulpelyje, pažymėtame IA. Šarminiai žemių metalai yra šeši ant stalo esančių šarminių metalų „kaimynai“, užimantys visą IIA stulpelį.
Pereinamieji metalai užima III – XII stulpelius ir 3–6 eilutes periodinėje lentelėje, iš viso 40 elementų. 14 lantanidai (58–71 elementai) ir 14 aktinidai (90–103 elementai) laikomi retųjų žemių metalais. Galiausiai daugumoje schemų aštuoni elementai laikomi metalais, nenurodytais kitaip, o tai reiškia bendrą sumą metalų skaičius iki 6 (šarmas) + 6 (šarminis žemė) + 40 (pereinamasis) +28 (retas žemė) + 8 (nenurodytas) = 88.
Metaloidai ir nemetalai
Šie septyni elementai, turintys metalinių ir nemetalinių savybių, užima periodinės lentelės 3–6 eilučių dalis ir apima:
- B
- Si
- Ge
- Kaip
- Sb
- Te
- Po
Jie yra kieti kambario temperatūroje ir naudingi puslaidininkių technologijų srityje ir dažnai formuojasi lydiniaiarba metalų deriniai su kitais metaliniais elementais.