МЕТАЛИ: ІСТОРІЯ, ВЛАСТИВОСТІ, ВИДИ, ВИКОРИСТАННЯ, ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ - 2025

Ці метали утворюються групами елементів, які розташовані на лівій стороні, за винятком неметаллического водню, Періодичної таблиці. Метали складають близько 75% хімічних елементів, тому можна сказати, що значна частина природи має металевий характер.

Металами, які людина спочатку обробляла в доісторії, були такі: золото, срібло, мідь, олово, свинець і залізо. Це було пов’язано з тим, що вони були у рідному стані або тому, що їх було легко обробити, щоб зробити корисні об’єкти.

Металеві елементи синього кольору. Металоїди зеленого кольору, а неметалі - коричневий

Здається магія, що з купи гірських порід та мінералів можна витягти блискучі та срібні тіла (за певними важливими та видатними винятками). Такий випадок бокситу та алюмінію, з глинистих порід якого цей скорочений метал отримують у аркушах або срібних паперах.

Метали є основою галузей промисловості; його кабелі, реактори, агрегати, ємності, все так чи інакше, складаються з металів та їх сплавів.

Перші монети, зброя, інструменти, обладунки виготовлялися з металами, щоб згодом їх використовувати у виробництві транспортних засобів, велосипедів, катерів, літаків, комп’ютерів, серед інших важливих предметів сучасного життя.

Історія

Мідний вік

Металургійне розширення - Джерело: Металургічна дифузія.svg за ліцензією Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International

У 9000 році до н.е. перші ковані мідні металеві предмети були зроблені на Близькому Сході, коли людина виявила, що молотком мідь збільшує її міцність і опір, використовуючи її для виготовлення ножів. Це мідний вік.

Було виявлено, що мідь можна отримати при нагріванні синіх мінералів, таких як корвеліт і малахіт (4000-3000 рр. До н. Е.).

Період хальколіту - це період часу, що передує епоху бронзи, що відповідає 5000-3000 рр. До н. Е. Людина почала експериментувати з плавленням і виплавкою міді, щоб отримати мідь, ковану з оксиду міді.

Бронзовий вік (3 000-1 500 рр. До н.е.)

Матеріали доби бронзи - Джерело: Gaguilella за ліцензією Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International.

Людина, ймовірно, випадково почала виготовляти сплави, спочатку з міді та миш'яку, а згодом із міді та олова, щоб отримати бронзу на Близькому Сході.

Бронзові вироби, відповідні цьому часу, мали 87% міді, 11% олова та невелику кількість заліза, миш'яку, нікелю, свинцю та сурми.

Залізний вік (700 р. До н.е.)

Чоловік використовував свій досвід у виробництві кованої міді для виробництва кованого заліза на Близькому Сході. У той же період часу відбулося гранулювання етруського порошку, Італія.

Найдавніше відоме виробництво сталі, сплаву заліза та вуглецю виявилося в шматках металу на археологічному місці в Анатолії (1800 р. До н.е.)

Близько 1122 року нашої ери, невідомої дати та місця, було введено чавун. У 1440 році нашої ери був виготовлений Великий дзвін Пекіна, Китай. Майже через три століття, 1709 р. Н. Е., Розплавлене залізо виробляється з використанням коксу як паливного матеріалу.

У 1779 році чавун був використаний в Англії як архітектурний матеріал. У 1855 році Генрі Бессенір використовував чавун як сировину для отримання м’якої сталі. Англійська Кларк та Вуд (1872) запатентувала сплав, в даний час вважається нержавіючої сталі.

Фізичні властивості металів

Бронза цих древніх дзвонів демонструє корисність металів для орнаментальних чи релігійних цілей. Джерело: Pxhere.

Серед деяких фізичних властивостей металів ми маємо:

-Метали блискучі на вигляд і здатні відбивати світло.

-Загалом, вони хороші провідники електрики та тепла.

-У них висока температура плавлення і кипіння.

-Вони ковкі, тобто їх можна забити для отримання тонких листів.

-Вони пластичні, з ними можна виготовляти дроти або волокна дуже малого діаметра.

-Вони представлені в твердому стані, за винятком ртуті, яка знаходиться в рідкому стані при кімнатній температурі, та галію, який плавиться лише стискаючи його між вашими руками. На наступному зображенні ви можете бачити контейнер з ртуттю:

-Вони непрозорі, їх тонкі листи не перехрещені світлом.

-Вони дуже тверді, за винятком натрію та калію, які можна різати ножем.

-Вони мають високу щільність, найвищу щільність мають осмій та іридій, а найменша - літій.

Хімічні властивості металів

Серед деяких хімічних властивостей металів ми маємо:

- Вони, як правило, втрачають електрони і утворюють катіони металів, M ^{n +} , де n позначає їх число окислення, яке лише для лужних і лужноземельних металів збігається з їх валентним числом.

-Електронегативність у нього низька.

- Вони піддаються корозії та зазнають окислювальної шкоди.

-Утворює основні оксиди при взаємодії з киснем. Ці оксиди при поєднанні з водою утворюють гідроксиди металів. Оксиди металів реагують з кислотами, утворюючи солі та воду.

-Вони хороші відновлювачі, оскільки вони віддають свої електрони.

Види металів

Метали класифікують на такі: лужні, лужно-земляні, післяперехідні, перехідні та так звані рідкісні землі.

Лужні метали

Зазвичай вони не зустрічаються у природі, оскільки вони легко окислюються. Вони мають суборбітальну s ¹ у своїй зовнішній орбітальній оболонці, тому вони мають +1 окислювальний стан. Це метали, які екзотермічно реагують з водою і сильно відновлюються.

Лужноземельні метали

Вони є ковкими та пластичними металами. Атоми елементів цієї групи мають конфігурацію s ² , тому вони можуть віддавати два електрони, а стан їх окислення - +2. За винятком берилію, вони окислюються при впливі повітря.

Постперехідні метали

Це метали так званого р-блоку, розташовані між перехідними металами та металоїдами в періодичній таблиці.

Елементи групи 3 мають найчастіші стани окислення +1 та +3, хоча алюміній має лише стан окислення +3. Також частина металів після перехідного періоду є частинами, розташованими в групах 14 і 15.

Перехідні метали d

Вони утворюють групу, яка знаходиться між елементами, що утворюють основу, і кислотоутворюючими елементами. Атомні орбіталі d і f є неповними і заповнюючими. Хоча термін перехідні метали позначає перехідні метали d.

Перехідні метали мають більше одного стану окислення. Вони мають більш високі температури плавлення та кипіння, ніж інші групи металів. Перехідні метали - це дуже неоднорідна група металів, яка включає, серед іншого, залізо, хром, срібло тощо.

Рідкісні землі

Рідкоземельна руда

Цю групу металів складають елементи скандію та ітрію та елементи ряду лантанідів та актинідів. Термін «рідкісні землі» позначає той факт, що вони не зустрічаються в природі в чистих станах і приєднуються кислотами.

Програми

Лужні метали

Літій використовується як середовище для передачі тепла в деяких ядерних реакторах. Застосовується в деяких сухих акумуляторах і акумуляторах світла. Хлорид літію та бромід літію - гігроскопічні сполуки, що застосовуються в промислових процесах сушіння та кондиціонування.

Натрій використовується в металургії металів, таких як титан і цирконій. Застосовується при громадському освітленні в дугових лампах натрію. Хлорид натрію (NaCl) використовується як харчовий ароматизатор і для консервування м'яса.

Лужноземельні метали

Магній використовувався у фотографії як спалаху світла та у феєрверку. Барій є складовою сплавів, які використовуються в свічках запалення через простоту елемента випромінювання електронів. Барієві солі застосовуються для обмеження рентгенологічного ураження пластин в шлунково-кишковому тракті.

Кальцій використовується для видалення розчинених домішок у розплавлених металах та для видалення відпрацьованих газів у вакуумних трубах. Він входить до складу штукатурки, матеріалу, який використовується в будівництві та при лікуванні переломів кісток.

Постперехідні метали

Алюміній, оскільки це легкий метал, використовується в будівництві літаків і кораблів. Його також використовують у виробництві численного кухонного начиння. Його використовують як сировину при виготовленні дезодорантів, що обмежують потовиділення.

Галій використовується в транзисторах і термометрах високої температури. Ізотоп ⁶⁷ Ga використовується в медицині для лікування деяких меланом. Свинцевий використовується в будівництві акумуляторів і в захисті від іонізуючого випромінювання.

Перехідні метали

Мідь застосовується у водопровідних трубах, холодильниках та системах кондиціонування. Він також використовується як частина механізму тепловідведення комп'ютерів. Застосовується при проведенні електричного струму, в електромагнітах і при фарбуванні стекол.

Нікель використовується для виготовлення нержавіючої сталі, а також для гітарних струн та акумуляторних батарей. Він також використовується при гальванічному покритті для захисту металів. Застосовується у сплавах, які містяться в деталях транспортного засобу, таких як клапани, підшипники та гальмо.

Нікель здавна використовується у виготовленні монет.

Цинк використовується для захисту металів від корозії, у виробництві латуні. Оксид цинку та сульфат цинку застосовують у виробництві листів, що застосовуються на дахах, жолобах та водоспадах.

Хром використовується для захисту металів від корозії та надає їм блиску. Його використовують як каталізатор у реакції синтезу аміаку (NH ₃ ). Оксид хрому використовується для захисту деревини.

Рідкісні землі

Scandium використовується в сплавах з алюмінієм для аерокосмічних компонентів. Це добавка в ртутних лампах.

Лантан застосовується в стійких до лугу окулярах з високим показником заломлення. Крім того, його використовують у виробництві лінз камер та як каталізатор крекінгу для нафтопереробних заводів.

Церій використовується як хімічний окислювач. Крім того, його використовують для подачі жовтого забарвлення в скло та кераміку, а також як каталізатор для самоочищення печей.

Приклади металевих елементів

Лужні

Натрій (Na), калій (K), цезій (Cs), літій (Li) та рубідій (Ru).

Лужно-земляний

Берилій (Be), магній (Mg), кальцій (Ca), стронцій (Sr), барій (Ba) і радій (Ra).

Постперехідний

Алюміній (Al), галій (Ga), індій (In), талій (Tl), олово (Sn) та свинцевий (Pb).

Перехідний

Титан (Ti), ванадій (V), Хром (Cr), марганець (Mn), залізо (Fe), кобальт (Co), нікель (Ni), мідь (Cu), цинк (Zn), цирконій (Zr), ніобій (Nb), молібден (Mo), паладій (Pd), срібло (Ag), вольфрам (W), реній (Re), осмій (Os), іридій (Ir),

Платина (Pt), золото (Au) та ртуть (Hg).

Рідкісні землі

Скандій (Sc), ітрій (Y), лантан (La), церій (Ce), празеодімій (Pr), неодим (Nd), самарій (Sm), європій (Eu), гадоліній (Gd), холмій (Ho), ербій (Er), тулій (Tm), іттербій (Yb) і лютецій (Lu).

Список літератури

1. Віттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія (8-е видання). CENGAGE Навчання.
2. Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (Четверте видання). Mc Graw Hill.
3. Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (05 жовтня 2019 р.). Метали проти неметалів. Відновлено з: thinkco.com
4. Метали та їх властивості - фізичні та хімічні. . Відновлено з: csun.edu
5. Джонатан Мейс. (2019). 18 різних видів металу (факти та випадки використання). Відновлено з: makeitfrommetal.com