Keď si myslíte o slove „kovy“, je pravdepodobné, že budete myslieť na predmety dennej spotreby a ich funkcie, ako o chémii alebo čomkoľvek inom súvisiacom s vedou. Väčšina strojov a veľa štruktúr je napríklad vyrobených z jedného z viacerých kovov kvôli trvanlivosti a tuhosti, ktorú tieto materiály ponúkajú. Niektoré kovy sú navyše cenené pre svoj vzhľad, stoja veľké peniaze za jednotku hmotnosti a sú doslova klasifikované ako „drahé kovy“; zlato a striebro sú snáď najznámejšie príklady.
Ale kovy tiež predstavujú jeden z troch typov prvkov v chémii, ďalšie dva sú nekovy a metaloidy. Kovy skutočne tvoria väčšinu prvkov v prírode, aj keď je pravdepodobné, že ste už počuli iba o zlomku z nich. Pred preskúmaním vlastností kovov je užitočné pochopiť, čo je známe pod pojmom „prvok“ a ako sa periodická tabuľka používa na štruktúrovanie prvkov na nej.
Čo sú to prvky?
V každodennom živote je „prvok“ zložkou celku. Slovo má podobnú, ale prísnejšiu definíciu v chémii: Element je niečo vyrobené z jedného konkrétneho typu atómu. Nemožno ho ďalej deliť na jednoduchšie komponenty pomocou bežných chemických nástrojov. Od roku 2018 chemici identifikovali 92 prirodzene sa vyskytujúcich prvkov spolu s 11 nestabilnými prvkami, ktoré sa vytvorili v laboratórnych podmienkach. Daný prvok existuje buď ako tuhá látka, kvapalina alebo plyn v pôvodnej forme.
Atóm je zase mikroskopická zbierka protónov, neutrónov a elektrónov v niektorých kombináciách. Vodík, najjednoduchší atóm, sa skladá iba z protónu a elektrónu; najhmotnejší urán má v jednom zo svojich izotopov 92 protónov, 92 elektrónov a 146 neutrónov. Atóm má zvyčajne rovnaký počet protónov, ktoré nesú kladný náboj, a elektrónov, ktoré nesú negatívny náboj rovnakej veľkosti. Počet neutrónov, ktoré spolu s protónmi tvoria jadrá (singulárne jadro) atómov a nemajú elektrický náboj, sa približuje počet protónov do istej miery, aj keď s pribúdajúcimi prvkami, neutróny majú tendenciu prevažovať nad protónmi rozsahu.
Periodická tabuľka prvkov
Periodická tabuľka predstavuje pre chémiu to, čo je indexovaný zoznam zložiek kuchárskej knihy. Akákoľvek chemická zlúčenina, ktorú máte alebo na ktorú si spomeniete, veľká alebo malá, sa dá redukovať na kombináciu prvkov v periodickej tabuľke.
113 prvkov je v tejto tabuľke usporiadaných vzostupne podľa atómových čísel. Toto číslo je iba počtom protónov, ktoré má prvok. Ak sa toto číslo zmení, zmení sa identita prvku. To neplatí pre neutróny alebo elektróny; nazývajú sa variácie prvku, ktoré obsahujú rôzny počet neutrónov izotopy tohto prvku, zatiaľ čo prvok, ktorý má viac alebo menej elektrónov ako protóny, sa nazýva an ión a nesie kladný alebo záporný elektrický náboj.
Periodická tabuľka dostane svoje meno, pretože obsahuje kategórie prvkov, ktoré sa periodicky a predvídateľne opakujú. Keď sa pozriete na periodickú tabuľku (interaktívny príklad nájdete v časti Zdroje), uvidíte, že je to má v radoch v hornej časti niekoľko zvláštnych medzier, ale ktoré zmiznú s vyššie číslovanými prvkov. Je to tak preto, lebo prvky neboli iba zoradené podľa atómového čísla; boli zaradené do typov na základe ich rôznych atómových a chemických vlastností.
Skupiny periodických tabuliek
Presne povedané, prvky možno zoskupiť do kovy a nekovy, ale tradične existujú tri skupiny prvkov: kovy, nekovy a metaloidy. Ako naznačuje názov „metaloidy“, tieto prvky majú vlastnosti podobné kovom aj nekovu.
Existujú tiež tri základné typy kovov: alkalické kovy, kovy alkalických zemín a prechodné kovy. Prechodné kovy zahŕňajú niekoľko vlastných podkategórií, ktoré sú opísané neskôr.
Počet prvkov klasifikovaných striktne ako nekovov je prekvapivo malý, iba sedem z nich (H, C, N, O, P, S a Se) bodkuje periodickú tabuľku. Táto klasifikácia však vylučuje nekovy, ktoré získali svoje vlastné kategórie vrátane piatich halogény (F, Cl, Br, I a At) a šesť vzácne plyny (On, Ne, Ar, Kr, Xe a Ra).
Charakteristika kovov
Pretože existuje sedem metaloidov a 18 nekovov nejakého druhu (sedem nekovov per se, šesť vzácnych plynov a päť halogénov), 88 zo 113 prvkov v periodickej tabuľke je klasifikovaných ako nejaký typ kov. Zatiaľ čo tieto vlastnosti sa výrazne líšia svojimi vlastnosťami, kovy majú spoločné množstvo charakteristík.
Kovy sú pri izbovej teplote tuhé, s výnimkou ortuti, kvapaliny používanej v starších teplomeroch. Majú lesk, čo znamená, že odrážajú svetlo, vlastnosť, ktorá im často dáva hodnotu (napr. Meď, striebro). Sú tvarovateľné, čo znamená, že sa dajú fyzicky tvarovať do tenkých plechov bez toho, aby sa zlomili. Spravidla sú tvrdé, hoci draslík a sodík, ktoré slúžia ako biologicky aktívne ióny v ľudskej krvi, sa dajú krájať obyčajným nožom. Sú tvárne, čo je fantazijný spôsob, ako povedať, že z kovov sa dajú vyrobiť drôty; táto vlastnosť je pohodlná, pretože väčšina kovov je dobrým vodičom elektriny a tepla, čo ich robí rozhodujúcimi pre moderné priemyselné aplikácie. Ich vodivosť je dôsledkom toho, že majú elektróny, ktoré nie sú pevne viazané na jadrá. Nakoniec sú kovy zvyčajne husté (tj. Majú veľkú hmotnosť na jednotku objemu) a majú vysoké teploty varu a teploty topenia. Tungsten má mimoriadne vysokú teplotu topenia a nie je náhodou, že sa tento prvok často používa vo vláknach žiaroviek.
Druhy kovov
Tri kategórie kovov sú alkalické kovy, kovy alkalických zemín a prechodné kovy. Usporiadanie periodickej tabuľky je vhodné pre ich tesné zoskupenie; alkalické kovy sú šesť prvkov priamo pod vodíkom (H) v ľavom stĺpci tabuľky, ktorý je označený IA. Kovy alkalických zemín sú šiestimi „susedmi“ alkalických kovov na stole a zaberajú celý stĺpec IIA.
Prechodné kovy zaberajú stĺpce III až XII a riadky 3 až 6 na periodickej tabuľke, čo celkovo predstavuje 40 prvkov. 14. deň lantanoidy (prvky 58 až 71) a 14 aktinidy (prvky 90 až 103) sa považujú za kovy vzácnych zemín. Nakoniec, vo väčšine schém sa osem prvkov považuje za kovy, ktoré nie sú inak špecifikované, čím sa získa súčet počet kovov do 6 (alkalické) + 6 (alkalické zeminy) + 40 (prechodné) +28 (vzácne zeminy) + 8 (nešpecifikované) = 88.
Metaloidy a nekovy
Týchto sedem prvkov s vlastnosťami podobnými kovu aj s vlastnosťami nekovovými zaberá časti riadkov 3 až 6 v periodickej tabuľke a zahŕňa:
- B
- Si
- Ge
- Ako
- Sb
- Te
- Po
Sú pevné látky pri izbovej teplote a sú užitočné v oblasti polovodičových technológií a často sa tvoria zliatinyalebo kombinované kovy s inými kovovými prvkami.