ФІЗИЧНІ ТА ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ - ХІМІЯ - 2025

У властивості металів, як фізичних , так і хімічних, є ключем до побудови незліченних артефактів і інженерні робіт, а також в якості декоративних прикрас в різних культурах і святах.

З незапам’ятних часів вони викликали цікавість своїм привабливим виглядом, протиставляючи непрозорість гірських порід. Одні з цих найбільш цінних властивостей - висока стійкість до корозії, низька щільність, велика твердість і в'язкість і еластичність.

Метали можна впізнати на перший погляд за блискучими і, як правило, срібними тонами. Джерело: Джордж Бекер через Pexels.

У хімії його більше цікавлять метали з атомної точки зору: поведінка їх іонів щодо органічних та неорганічних сполук. Так само солі можна готувати з металів для дуже специфічного використання; наприклад, солі міді та золота.

Однак саме фізичні властивості першими заполонили людство. Загалом вони характеризуються міцністю, що особливо стосується благородних металів. Таким чином, все, що нагадувало золото чи срібло, вважалося цінним; виготовляли монети, коштовності, коштовності, ланцюги, статуї, таблички тощо.

Метали - найпоширеніші елементи в природі. Просто погляньте на періодичну таблицю, щоб підтвердити, що майже всі її елементи є металевими. Завдяки їм були доступні матеріали для проведення електричного струму в електронних пристроях; тобто це артерії технології та кістки будівель.

Фізичні властивості металів

Фізичні властивості металів - це ті, що визначають і диференціюють їх як матеріали. Не потрібно, щоб вони зазнавали будь-яких перетворень, спричинених іншими речовинами, а фізичними діями, такими як нагрівання їх, деформація, шліфування або просто дихання на них.

Блискучість

Переважна більшість металів блискучі, а також мають сіруватий або сріблястий колір. Є деякі винятки: ртуть чорна, мідь червонувата, золото золотисте, а осмій має синюваті відтінки. Ця яскравість обумовлена ​​взаємодією фотонів з його поверхнею, електронно-декаркалізованою металевим зв’язком.

Твердість

Метали важкі, крім лужних та деяких інших. Це означає, що металева планка зможе подряпати поверхню, до якої вона торкається. Що стосується лужних металів, таких як рубідій, вони настільки м'які, що їх можна зішкрібати за допомогою нігтя; принаймні до того, як вони почнуть роз’їдати м’ясо.

Ковкість

Метали зазвичай ковкі при різних температурах. При ударі, і якщо вони деформуються або подрібнюються без руйнування або руйнування, то, як кажуть, метал є ковким і виявляє пластичність. Не всі метали ковкі.

Пластичність

Метали, крім того, що вони ковкі, можуть бути пластичними. Коли метал є пластичним, він здатний зазнавати деформацій в тому ж напрямку, ставши так, ніби це нитка або дріт. Якщо відомо, що металом можна торгувати на кабельних колесах, ми можемо підтвердити, що це пластичний метал; наприклад, мідні та золоті дроти.

Синтетичні кристали золота. Алхімік-HP (розмова) www.pse-mendelejew.de

Тепло- та електропровідність

Метали - хороші провідники як тепла, так і електрики. Серед кращих провідників тепла маємо алюміній та мідь; тоді як ті, хто найкраще проводять електроенергію, - це срібло, мідь та золото. Тому мідь - це метал, який високо цінується в галузі за свою чудову тепло- та електричну провідність.

Мідні дроти. Скотт Ехардт

Звучність

Метали - це звукові матеріали. Якщо вдарять дві металеві деталі, для кожного металу буде видаватися характерний звук. Фахівці та любителі металів насправді здатні розрізнити їх за звуком, який вони видають.

Високі температури плавлення та кипіння

Метали можуть витримувати високі температури перед плавленням. Деякі метали, такі як вольфрам і осмій, плавляться при температурі 3422 ° С і 3033 ° С відповідно. Однак цинк (419,5ºC) та натрій (97,79ºC) плавляться при дуже низьких температурах.

Серед усіх цезій (28,44 ºC) та галій (29,76 ºC) - це ті, які плавляться при найнижчих температурах.

З цих значень можна отримати уявлення про те, чому електрична дуга використовується в зварювальних процесах і викликаються інтенсивні спалахи.

З іншого боку, самі високі температури плавлення свідчать про те, що всі метали є твердими при кімнатній температурі (25 ° C); За винятком ртуті, єдиний метал і один з небагатьох хімічних елементів, який є рідким.

Ртуть у рідкому вигляді. Bionerd

Сплави

Хоча вони не є такою фізичною властивістю, метали можуть змішуватися між собою, за умови, що їхні атоми встигають адаптуватися до створення сплавів. Таким чином, це тверді суміші. Одна пара металів може бути легована легше, ніж інша; а деякі насправді взагалі неможливо сплавити через низьку спорідненість між ними.

Мідь «уживається» з оловом, змішуючись з нею, утворюючи бронзу; або з цинком, щоб утворити латунь. Сплави пропонують декілька альтернатив, коли метали самі по собі не можуть відповідати необхідним характеристикам для застосування; як коли ви хочете поєднати легкість одного металу з твердістю іншого.

Хімічні властивості

Хімічні властивості - це властиві їх атомам і те, як вони взаємодіють з молекулами поза їх оточенням, щоб перестати бути металами, перетворюватися на інші сполуки (оксиди, сульфіди, солі, металоорганічні комплекси тощо). Тоді йдеться про їх реактивність та їхні структури.

Структури та зв'язки

Метали, на відміну від неметалічних елементів, не групуються як молекули ММ, а як мережа атомів М, утримуваних разом їх зовнішніми електронами.

У цьому сенсі металеві атоми залишаються сильно об'єднаними «морем електронів», яке їх купає, і вони йдуть скрізь; тобто вони є делокалізованими, вони не закріплені в якому-небудь ковалентному зв’язку, але складають металевий зв’язок. Ця мережа дуже впорядкована та повторювана, тому у нас є металеві кристали.

Металеві кристали різної величини та повні недосконалості та їх металевий зв’язок відповідають за спостережувані та вимірювані фізичні властивості металів. Те, що вони барвисті, яскраві, хороші диригенти та звук, - все це пов’язано з їхньою структурою та їх електронною делокалізацією.

Є кристали, де атоми більш ущільнені, ніж інші. Тому метали можуть бути такими ж щільними, як свинець, осмій або іридій; або такий же легкий, як літій, навіть здатний плавати по воді перед реакцією.

Корозія

Метали чутливі до корозії; хоча декілька з них можуть винятково протистояти йому в нормальних умовах (благородні метали). Корозія - це прогресуюче окислення металевої поверхні, яке закінчується руйнуванням, викликаючи плями і дірки, які псують її блискучу поверхню, а також інші небажані кольори.

Такі метали, як титан та іридій мають високу стійкість до корозії, оскільки шар їх утворених оксидів не реагує на вологість, а також не дає кисню проникати у внутрішні частини металу. А з найпростіших металів, що піддаються корозії, є залізо, іржа якого досить впізнавана за коричневим кольором.

Відновлювачі

Деякі метали є прекрасними відновниками. Це означає, що вони віддають свої електрони іншим видам, що голодують за електронами. Результатом цієї реакції є те, що вони перетворюються в катіони, M ^{n +} , де n - стан окислення металу; тобто його позитивний заряд, який може бути багатовалентним (більшим за 1+).

Наприклад, лужні метали використовуються для відновлення деяких оксидів або хлоридів. Коли це відбувається з натрієм, Na, він втрачає свій єдиний валентний електрон (оскільки він належить до групи 1), щоб перетворитись в іон натрію або катіон Na ⁺ (одновалентний).

Аналогічно з кальцієм Ca (група 2), який втрачає два електрони замість лише одного і залишається як двовалентний катіон Ca ²⁺ .

Метали можна використовувати як відновники, оскільки вони є електропозитивними елементами; вони, як правило, більше віддають свої електрони, ніж отримують їх від інших видів.

Реактивність

Сказавши, що електрони, як правило, втрачають електрони, слід очікувати, що у всіх їхніх реакціях (або більшості) вони в кінцевому підсумку перетворюються на катіони. Тепер ці катіони, мабуть, взаємодіють з аніонами, утворюючи широкий спектр сполук.

Наприклад, лужні та лужноземельні метали безпосередньо (і вибухонебезпечно) реагують з водою з утворенням гідроксидів, M (OH) _n , утворених іонами M ^{n +} та OH ^- або зв’язками M-OH.

Коли метали реагують з киснем при високих температурах (таких, як досягається полум'ям), вони перетворюються в оксиди M ₂ O _n (Na ₂ O, CaO, MgO, Al ₂ O ₃ тощо). Це тому, що у нас є кисень у повітрі; але також азот і деякі метали можуть утворювати суміш оксидів і нітридів M ₃ N _n (TiN, AlN, GaN, Be ₃ N ₂ , Ag ₃ N тощо).

На метали можуть нападати сильні кислоти та основи. У першому випадку отримують солі, а в другому знову гідроксиди або основні комплекси.

Оксидний шар, який покриває деякі метали, запобігає нападу кислот на метал. Наприклад, соляна кислота не може розчиняти всі метали, утворюючи їх відповідні хлориди металів, розчинні у воді.

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. Інструменти домашньої науки. (2019). Урок науки про метали. Відновлено з: learning-center.homesciencetools.com
4. Видавнича група «Розен». (2019). Метали. Відновлено з: pkphysicalscience.com
5. Топпр. (sf). Хімічні властивості металів та неметалів. Відновлено з: toppr.com
6. Вікіпедія. (2019). Металеві. Відновлено з: en.wikipedia.org