Typer av metaller på det periodiske systemet

Når du tenker på ordet "metaller", vil du like sannsynlig tenke på hverdagsobjekter og deres funksjon som du er kjemi eller noe annet som er relatert til vitenskap. De fleste maskiner og mange konstruksjoner er for eksempel laget av ett av flere metaller på grunn av holdbarheten og stivheten disse materialene tilbyr. I tillegg er noen metaller verdsatt for utseendet, koster mye penger per masseenhet og blir bokstavelig talt klassifisert som "edle metaller"; gull og sølv er kanskje de mest kjente eksemplene.

Men metaller representerer også en av de tre typene grunnstoffer i kjemi, de to andre er ikke-metaller og metalloider. Metaller står faktisk for de fleste elementene i naturen, selv om du sannsynligvis bare har hørt om en liten brøkdel av disse. Før du utforsker metallegenskapene, er det nyttig å forstå hva som er kjent under begrepet "element" og hvordan det periodiske systemet brukes til å strukturere elementer på bordet.

I hverdagen er et "element" en komponent av en helhet. Ordet har en lignende, men strengere definisjon i kjemi: Et element er noe laget av en bestemt type atom. Det kan ikke deles videre i enklere komponenter ved bruk av kjemiske verktøy i hverdagen. Fra og med 2018 hadde kjemikere identifisert 92 naturlig forekommende elementer, sammen med 11 ustabile elementer som er generert under laboratorieforhold. Et gitt element eksisterer som enten et fast stoff, en væske eller en gass i sin opprinnelige form.

Et atom er igjen en mikroskopisk samling av protoner, nøytroner og elektroner i en eller annen kombinasjon. Hydrogen, det enkleste atomet, består bare av et proton og et elektron; uran, det mest massive, har 92 protoner, 92 elektroner og 146 nøytroner i en av isotopene. Et atom har vanligvis samme antall protoner, som har en positiv ladning, og elektroner som har en negativ ladning av samme størrelse. Antall nøytroner, som sammen med protoner utgjør atomkjernene (singular nucleus) og ikke har elektrisk ladning, er omtrentlige antall protoner til en viss grad, selv om grunnstoffene stiger i størrelse, har nøytroner en tendens til å overstige protoner til større og større utstrekning.

Det periodiske systemet er for kjemi hva en indeksert liste over ingredienser er for en kokebok. Enhver kjemisk forbindelse du har eller kan tenke deg, stor eller liten, kan reduseres til en kombinasjon av elementene i det periodiske systemet.

De 113 elementene er ordnet på denne tabellen i stigende rekkefølge etter atomnummer. Dette tallet er bare antall protoner et element har. Hvis dette tallet endres, endres elementets identitet. Dette gjelder ikke nøytroner eller elektroner; variasjoner av et element som inneholder forskjellige antall nøytroner kalles isotoper av det elementet, mens et element som har flere eller færre elektroner enn det har protoner kalles et ion og har en positiv eller negativ elektrisk ladning.

Det periodiske systemet får navnet sitt fordi det inneholder kategorier av elementer som gjentar seg med jevne mellomrom og forutsigbart. Når du ser på en periodisk tabell (se Ressurser for et interaktivt eksempel), kan du se at den har noen nysgjerrige hull i radene øverst, men at disse forsvinner med de høyere nummererte elementer. Dette er fordi elementene ikke bare er gruppert basert på atomnummer; de har blitt delt inn i typer basert på deres forskjellige atom- og kjemiske egenskaper.

Strengt tatt kan elementer grupperes i metaller og ikke-metaller, men tradisjonelt er det tre elementgrupper: metaller, ikke-metaller og metalloider. Som navnet "metalloids" antyder, har disse elementene både metalllignende og ikke-metalllignende egenskaper.

Det er også tre grunnleggende typer metaller: alkalimetaller, jordalkalimetaller og overgangsmetaller. Overgangsmetallene inkluderer en rekke underkategorier, beskrevet senere.

Elementene som er klassifisert strengt som ikke-metaller, er overraskende få i antall, med bare syv av dem (H, C, N, O, P, S og Se) som punkterer periodisk tabell. Denne klassifiseringen ekskluderer imidlertid ikke-metaller som har tjent sine egne kategorier, inkludert de fem halogener (F, Cl, Br, I og At) og de seks edelgasser (Han, Ne, Ar, Kr, Xe og Ra).

Siden det er syv metalloider og 18 ikke-metaller av noe slag (syv ikke-metaller i seg selv, seks edelgasser og fem halogener), er 88 av de 113 elementene i det periodiske systemet klassifisert som noen type metall. Mens disse tydeligvis spenner betydelig i egenskapene, har metaller en rekke fellestrekk.

Metaller er faste ved romtemperatur, med det bemerkelsesverdige unntaket kvikksølv, en væske som brukes i eldre termometre. De har glans, noe som betyr at de reflekterer lys, en egenskap som ofte gir dem verdi (f.eks. Kobber, sølv). De er formbare, noe som betyr at de kan formes fysisk til tynne ark uten brudd. De er vanligvis harde, selv om kalium og natrium, som fungerer som biologisk aktive ioner i menneskets blodstrøm, kan kuttes med en vanlig kniv. De er duktile, noe som er en fancy måte å si at metaller kan gjøres til ledninger; denne egenskapen er praktisk fordi de fleste metaller er gode ledere av elektrisitet og varme, noe som gjør dem avgjørende for moderne industrielle applikasjoner. Deres ledningsevne er en konsekvens av å ha elektroner som ikke er tett bundet til kjernene. Til slutt er metaller vanligvis tette (det vil si at de har en høy masse per volumsenhet), og de har høye kokepunkter og smeltepunkter. Wolfram har et ekstraordinært høyt smeltepunkt, og det er ingen tilfeldighet at dette elementet er mye brukt i glødelampefilamenter.

De tre metallkategoriene er alkalimetallene, jordalkalimetallene og overgangsmetallene. Ordningen av det periodiske bordet er nyttig for å holde disse tett gruppert; alkalimetallene er de seks elementene rett under hydrogen (H) i den venstre kolonnen i tabellen, som er merket IA. Jordalkalimetallene er de seks "nabohusene" til alkalimetallene på bordet, og de okkuperer hele kolonne IIA.

Overgangsmetallene opptar kolonnene III til XII og rad 3 til 6 i det periodiske systemet, til sammen 40 elementer. Den 14 lantanider (element 58 til 71) og 14 aktinider (elementene 90 til 103) regnes som sjeldne jordmetaller. Til slutt, i de fleste ordninger, betraktes åtte elementer som metaller som ikke er spesifisert på annen måte, noe som gir summen antall metaller til 6 (alkali) + 6 (jordalkalier) + 40 (overgangsperiode) +28 (sjeldne jordarter) + 8 (uspesifisert) = 88.

Disse syv elementene med både metalllignende egenskaper og ikke-metalllignende egenskaper opptar deler av rad 3 til 6 i det periodiske systemet, og inkluderer:

• B
  
• Si
  
• Ge
  
• Som
  
• Sb
  
• Te
  
• Po

Disse er solide ved romtemperatur og nyttige innen halvlederteknologi og dannes ofte legeringer, eller kombinasjonsmetaller, med andre metalliske elementer.