Първият материал, който хората са се научили да използват за своите нужди, е камъкът. По-късно обаче, когато човек осъзнава свойствата на металите, камъкът се премества далеч назад. Именно тези вещества и техните сплави се превърнаха в най-важния и основен материал в ръцете на хората. От тях са изработени предмети за бита, оръдия на труда, построени са помещения. Ето защо в тази статия ще разгледаме какви са металите, общите характеристики, свойства и употреба на които са толкова актуални и до днес. В крайна сметка буквално веднага след каменната ера последва цяла плеяда метални: мед, бронз и желязо.
Метали: общи характеристики
Какво обединява всички представители на тези прости вещества? Разбира се, това е структурата на тяхната кристална решетка, видовете химични връзки и особеностите на електронната структура на атома. В крайна сметка, оттук и характерните физически свойства, които са в основата на използването на тези материали от хората.
На първо място, разгледайте металите като химически елементи на периодичната система. В него те са разположени доста свободно, заемайки 95 клетки от известни до момента 115. Има няколко особености на разположението им в общ.система:
- Те формират основните подгрупи от групи I и II, както и III, започвайки с алуминий.
- Всички вторични подгрупи се състоят само от метали.
- Те се намират под условния диагонал от бор до астат.
Въз основа на такива данни е лесно да се види, че неметали са събрани в горната дясна част на системата, а останалата част от пространството принадлежи на елементите, които разглеждаме.
Всички те имат няколко характеристики на електронната структура на атома:
- Голям атомен радиус, в резултат на което връзката между външния електрон и ядрото отслабва, така че металите лесно го отдават, действайки като редуциращи агенти.
- Малък брой електрони във външния енергиен слой.
- В групата отгоре надолу металните свойства на елементите се засилват, а по време на периода отляво надясно, напротив, отслабват. И така, най-силният неметал е флуорът, а най-слабият е франция.
Общите характеристики на металите и неметалите ни позволяват да идентифицираме модели в тяхната структура. Така кристалната решетка на първата е метална, специална. Неговите възли съдържат няколко вида частици наведнъж:
- йони;
- атоми;
- електрони.
Вътре се натрупва общ облак, наречен електронен газ, което обяснява всички физични свойства на тези вещества. Тип химична връзка в метали със същото име с тях.
Физически свойства
Има редица параметри, които обединяват всички метали. Обща характеристика на техните физическисвойства изглеждат така.
- Метален блясък. Всички представители на тази група вещества го имат. В същото време по-голямата част от него отразява светлината с една дължина на вълната, поради което излъчва мек бяло-сребрист цвят. Но някои (злато, мед, много сплави) имат жълт блясък.
- Податливост и пластичност. Този параметър е присъщ и на металите. Общата характеристика на тази основа обаче не е съвсем точна, тъй като сред представителите има много меки, ковки и пластични, а има и доста крехки, които се обработват. Най-ковки и пластични са златото, среброто, медта, алуминия и др. По-малко ковък - калай, олово, манган и други.
- Електрическа и топлопроводимост. Притежават го всички представители без изключение. Металите са проводници от първия вид.
- Високи точки на топене и кипене. На тази основа те се разделят на огнеупорни (температура над 1500 градуса), топими - под определената цифра.
- Леки и тежки метали в зависимост от тяхната плътност. То е колкото по-малко, толкова по-малко е атомното тегло на елемента. Най-лекият е литий, а най-тежкият е осмий.
- Твърдост. Рекордьорът по този показател е хромът, а най-мекият е цезият, той се топи в ръцете.
Изброените параметри - това е общата характеристика на металите, тоест всичко, което ги обединява в едно голямо семейство. Трябва обаче да се разбере, че има изключения от всяко правило. Освен това има твърде много елементи от този вид. Следователно в самото семейство,има разделения на различни групи, които ще разгледаме по-долу и за които ще посочим характерните черти.
Химически свойства
От гледна точка на науката за химията, всички метали са редуциращи агенти. И много силно. Колкото по-малко електрони във външното ниво и по-голям е атомният радиус, толкова по-здрав е металът според посочения параметър.
В резултат на това металите могат да реагират с:
- неметали;
- вода;
- киселини;
- с алкали (амфотерни метали);
- оксиди;
- соли на по-слабите метали.
Това е само общ преглед на химичните свойства. В крайна сметка, за всяка група елементи те са чисто индивидуални.
Алкалноземни метали
Общите характеристики на алкалоземните метали са както следва:
- Имате два електрона на външното ниво.
- Те формират втората група от основната подгрупа на периодичната система, с изключение на берилия.
- При нормални условия това са твърди вещества, които не могат да се режат с нож.
- Цветът на простите метали е сребристо-сив, покрит с оксиден филм във въздуха.
- Химичната им активност е висока, увеличава се от магнезий до радий.
- Широко разпространено в природата, особено калций. В проста форма те не се откриват поради висока активност, но образуват много различни съединения, които са важни за хората.
- Биологично важно. Калцият и магнезият са важни микроелементи за човешкото тяло иживотни. Магнезият също е част от растителния хлорофил.
По този начин алкалоземните метали са често срещани елементи от s-семейството, проявяващи висока химическа активност и са силни редуциращи агенти и важни участници в биологичните процеси в тялото.
Алкални метали
Общата характеристика на алкалните метали започва с тяхното име. Те го получиха за способността да се разтваря във вода, образувайки алкали - каустични хидроксиди. Реакциите с вода са много бурни, понякога запалими. Тези вещества не се срещат в свободна форма в природата, тъй като тяхната химическа активност е твърде висока. Те реагират с въздух, водна пара, неметали, киселини, оксиди и соли, почти всичко.
Това се дължи на тяхната електронна структура. На външното ниво има само един електрон, който те лесно раздават. Това са най-силните редуциращи агенти, поради което отне доста време за получаването им в чист вид. Това е направено за първи път от Хъмфри Дейви още през 18 век чрез електролиза на натриев хидроксид. Сега всички представители на тази група се добиват по този метод.
Общата характеристика на алкалните метали се крие във факта, че те съставляват първата група от основната подгрупа на периодичната система. Всички те са важни елементи, които образуват много ценни природни съединения, използвани от човека.
Общи характеристики на металите от d- и f-семейства
Тази група елементи включва всички тезичието окисляване може да варира. Това означава, че в зависимост от условията металът може да действа както като окислител, така и като редуциращ агент. Такива елементи имат голяма способност да влизат в реакции. Сред тях голям брой амфотерни вещества.
Общото име за всички тези атоми е преходни елементи. Получиха го заради факта, че по отношение на свойствата си те наистина стоят сякаш по средата между типичните метали от семейството s и неметалите от семейството p.
Общата характеристика на преходните метали предполага обозначаването на техните сходни свойства. Те са както следва:
- голям брой електрони във външното ниво;
- голям атомен радиус;
- няколко степени на окисление (от +3 до +7);
- валентните електрони са на d- или f-подниво;
- формират 4-6 големи периода на системата.
Като прости вещества, металите от тази група са много здрави, пластични и ковки, поради което имат голямо индустриално значение.
Странични подгрупи на периодичната система
Общите характеристики на металите от вторичните подгрупи напълно съвпадат с тези на преходните. И това не е изненадващо, защото всъщност това е абсолютно едно и също нещо. Просто страничните подгрупи на системата се формират именно от представители на d- и f-семействата, тоест преходни метали. Следователно можем да кажем, че тези понятия са синоними.
Най-активните и важни от тях са първият ред от 10 представители от скандий до цинк. Всички те са с голямо индустриално значение и честоизползван от човека, особено за топене.
Сплави
Общите характеристики на металите и сплавите ни позволяват да разберем къде и как е възможно да се използват тези вещества. Такива съединения са претърпели големи трансформации през последните десетилетия, тъй като все повече и повече нови добавки се откриват и синтезират за подобряване на тяхното качество.
Най-известните сплави днес са:
- месинг;
- дуралуминий;
- чугун;
- стомана;
- бронз;
- ще спечели;
- nichrome и други.
Какво е сплав? Това е смес от метали, получена чрез топене на последните в специални пещни устройства. Това се прави, за да се получи продукт, който превъзхожда по свойства чистите вещества, които го образуват.
Сравнение на свойствата на метали и неметали
Ако говорим за общи свойства, тогава характеристиките на металите и неметалите ще се различават в една много важна точка: за последните подобни характеристики не могат да бъдат разграничени, тъй като те се различават значително по своите физични и химични свойства.
Следователно е невъзможно да се създаде такава характеристика за неметали. Възможно е само да се разгледат отделно представителите на всяка група и да се опишат техните свойства.
