Vrste kovin na periodnem sistemu

Ko pomislite na besedo "kovine", boste verjetno razmišljali o vsakdanjih predmetih in njihovi funkciji kot o kemiji ali čem drugem, kar je povezano z znanostjo. Večina strojev in številnih konstrukcij je na primer izdelanih iz ene ali več kovin zaradi trpežnosti in togosti, ki jo ponujajo ti materiali. Poleg tega so nekatere kovine cenjene po videzu, stanejo veliko denarja na enoto mase in so dobesedno uvrščene med "plemenite kovine"; zlato in srebro sta morda najbolj znana primera.

Toda kovine predstavljajo tudi eno od treh vrst elementov v kemiji, drugi dve pa sta nekovine in metaloidi. Kovina v resnici predstavlja večino elementov v naravi, čeprav ste verjetno že slišali za majhen del teh elementov. Preden raziščete lastnosti kovin, je koristno razumeti, kaj je znano pod izrazom "element" in kako se periodni sistem uporablja za strukturiranje elementov na mizi.

V vsakdanjem življenju je "element" sestavni del celote. Beseda ima podobno, a bolj strogo definicijo v kemiji: element je nekaj, kar je narejeno iz določene vrste atoma. Nadalje ga ni mogoče razdeliti na preprostejše sestavne dele z uporabo vsakdanjega kemičnega orodja. Od leta 2018 so kemiki identificirali 92 naravnih elementov, skupaj z 11 nestabilnimi elementi, ki so bili ustvarjeni v laboratorijskih pogojih. Dani element obstaja kot trdna snov, tekočina ali plin v svoji naravni obliki.

Atom pa je mikroskopska zbirka protonov, nevtronov in elektronov v neki kombinaciji. Vodik, najpreprostejši atom, je sestavljen samo iz protona in elektrona; uran, najmasivnejši, ima v enem od izotopov 92 protonov, 92 elektronov in 146 nevtronov. Atom ima običajno enako število protonov, ki nosijo pozitiven naboj, in elektronov, ki nosijo negativni naboj enake velikosti. Število nevtronov, ki skupaj s protoni sestavljajo jedra (singularno jedro) atomov in nimajo električnega naboja, se približa število protonov do neke mere, čeprav se elementi povečujejo, nevtroni ponavadi presegajo število protonov na večje in večje obseg.

Periodična tabela je namenjena kemiji in indeksiranemu seznamu sestavin za kuharsko knjigo. Katero koli kemično spojino, ki jo imate ali si jo mislite, veliko ali majhno, lahko reduciramo na neko kombinacijo elementov v periodnem sistemu.

113 elementov je v tej tabeli razporejenih v naraščajočem vrstnem redu po atomskem številu. To število je le število protonov, ki jih ima element. Če se to število spremeni, se spremeni identiteta elementa. To ne velja za nevtrone ali elektrone; imenujejo se različice elementa, ki vsebujejo različno število nevtronov izotopi tega elementa, medtem ko se element, ki ima več ali manj elektronov kot protonov, imenuje ion in nosi pozitiven ali negativen električni naboj.

Periodična tabela je dobila ime, ker vključuje kategorije elementov, ki se ponavljajo občasno in predvidljivo. Ko pogledate periodni sistem (glejte Vir za interaktivni primer), lahko vidite, da je ima nekaj nenavadnih vrzeli v vrsticah na vrhu, vendar te izginejo z višjimi številkami elementi. To je zato, ker elementi niso bili le postavljeni na podlagi atomskega števila; razdeljeni so bili v vrste glede na njihove različne atomske in kemijske lastnosti.

Strogo gledano je mogoče elemente združiti v kovin in nekovine, vendar tradicionalno obstajajo tri skupine elementov: kovine, nekovine in metaloidi. Kot pove že ime "metaloidi", imajo ti elementi lastnosti, podobne kovinam in nekovinam.

Obstajajo tudi tri osnovne vrste kovin: alkalijske kovine, zemeljskoalkalijske kovine in prehodne kovine. Prehodne kovine vključujejo številne lastne podkategorije, opisane kasneje.

Število elementov, ki so strogo razvrščeni kot nekovine, je presenetljivo malo, le sedem jih (H, C, N, O, P, S in Se) pika na periodni tabeli. Ta klasifikacija pa izključuje nekovine, ki so si prislužile svoje kategorije, vključno s petimi halogeni (F, Cl, Br, I in At) in šest žlahtni plini (On, Ne, Ar, Kr, Xe in Ra).

Ker obstaja sedem metaloidov in 18 nekakšnih nekovin (sedem nekovin kot takih, šest žlahtnih plinov in pet halogenov), je 88 od 113 elementov v periodnem sistemu razvrščeno kot nekakšna vrsta kovine. Medtem ko se te po svojih lastnostih očitno precej razlikujejo, imajo kovine številne skupne značilnosti.

Kovine so pri sobni temperaturi trdne, z izjemo živega srebra, tekočine, ki se uporablja v starejših termometrih. Imajo lesk, kar pomeni, da odbijajo svetlobo, lastnost, ki jim pogosto daje vrednost (npr. Baker, srebro). So voljni, kar pomeni, da jih je mogoče fizično oblikovati v tanke pločevine brez lomljenja. Običajno so trdi, čeprav jih lahko kalij in natrij, ki služita kot biološko aktivna iona v človeškem krvnem obtoku, režemo z običajnim nožem. So nodularne, kar je na moden način rečeno, da je iz kovin mogoče narediti žice; ta lastnost je priročna, ker je večina kovin dober prevodnik električne energije in toplote, zaradi česar so ključnega pomena za sodobno industrijsko uporabo. Njihova prevodnost je posledica elektronov, ki niso tesno vezani na jedra. Končno so kovine običajno goste (to pomeni, da imajo veliko maso na enoto prostornine) in imajo visoka vrelišča in tališča. Volfram ima izredno visoko tališče in ni naključje, da se ta element pogosto uporablja v žarilnih nitkah.

Tri kategorije kovin so alkalne kovine, zemeljskoalkalijske kovine in prehodne kovine. Razporeditev periodnega sistema je priročna za njihovo tesno razvrščanje; alkalne kovine so šest elementov neposredno pod vodikom (H) v skrajnem levem stolpcu tabele, ki je označen z IA. Zemeljskoalkalijske kovine so šest "sosednjih" sosednjih alkalijskih kovin na mizi, ki zasedajo ves stolpec IIA.

Prehodne kovine zasedajo stolpce od III do XII in vrstice od 3 do 6 na periodnem sistemu, za skupno 40 elementov. 14. lantanidi (elementi od 58 do 71) in 14 aktinidi (elementi od 90 do 103) veljajo za redke zemeljske kovine. V večini shem se osem elementov šteje za kovine, ki niso drugače določene, kar pomeni skupno število kovin do 6 (alkalijske) + 6 (alkalna zemlja) + 40 (prehodne) +28 (redke zemlje) + 8 (nedoločene) = 88.

Teh sedem elementov z lastnostmi, podobnimi kovinam, in lastnostmi, ki niso podobne kovinam, zasedajo dele vrstic od 3 do 6 v periodnem sistemu in vključujejo:

• B
  
• Si
  
• Ge
  
• Kot
  
• Sb
  
• Te
  
• Po

Ti so trdni pri sobni temperaturi in uporabni na področju polprevodniške tehnologije in se pogosto oblikujejo zlitineali kombinirane kovine z drugimi kovinskimi elementi.