O primeiro material que as pessoas aprenderam a usar para suas necessidades é a pedra. No entanto, mais tarde, quando uma pessoa tomou conhecimento das propriedades dos metais, a pedra recuou. São essas substâncias e suas ligas que se tornaram o material mais importante e principal nas mãos das pessoas. Utensílios domésticos, ferramentas de trabalho foram feitas a partir deles, instalações foram construídas. Portanto, neste artigo, consideraremos o que são metais, cujas características gerais, propriedades e uso são tão relevantes até hoje. Afinal, literalmente imediatamente após a Idade da Pedra, seguiu-se uma galáxia inteira de metais: cobre, bronze e ferro.
Metais: características gerais
O que une todos os representantes dessas substâncias simples? Claro, esta é a estrutura de sua rede cristalina, tipos de ligações químicas e características da estrutura eletrônica do átomo. Afinal, daí as propriedades físicas características que fundamentam o uso desses materiais pelo homem.
Em primeiro lugar, considere os metais como elementos químicos do sistema periódico. Nele, eles estão localizados de forma bastante livre, ocupando 95 celas das 115 conhecidas até o momento.sistema:
- Formam os principais subgrupos dos grupos I e II, assim como o III, começando pelo alumínio.
- Todos os subgrupos secundários consistem apenas em metais.
- Eles estão localizados abaixo da diagonal condicional do boro ao astato.
Com base nesses dados, é fácil ver que os não metais são coletados na parte superior direita do sistema, e o restante do espaço pertence aos elementos que estamos considerando.
Todos eles possuem várias características da estrutura eletrônica do átomo:
- Grande raio atômico, como resultado do enfraquecimento da ligação entre o elétron externo e o núcleo, de modo que os metais facilmente a entregam, agindo como agentes redutores.
- Um pequeno número de elétrons na camada de energia externa.
- No grupo de cima para baixo, as propriedades metálicas dos elementos são realçadas, e ao longo do período da esquerda para a direita, ao contrário, enfraquecem. Assim, o não-metal mais forte é o flúor e o mais fraco é o frâncio.
As características gerais dos metais e não metais permitem identificar padrões em sua estrutura. Assim, a rede cristalina do primeiro é metálica, especial. Seus nós contêm vários tipos de partículas ao mesmo tempo:
- íons;
- átomos;
- elétrons.
Uma nuvem comum se acumula em seu interior, chamada de gás de elétrons, o que explica todas as propriedades físicas dessas substâncias. Tipo de ligação química em metais de mesmo nome com eles.
Propriedades físicas
Existem vários parâmetros que unem todos os metais. Características gerais de seu físicopropriedades se parece com isso.
- Brilho metálico. Todos os representantes deste grupo de substâncias o possuem. Ao mesmo tempo, a maior parte reflete a luz de um comprimento de onda, portanto, emite uma cor branco-prata suave. Mas alguns (ouro, cobre, muitas ligas) têm um brilho amarelo.
- Maleabilidade e plasticidade. Este parâmetro também é inerente aos metais. A característica geral com base nisso, no entanto, não é totalmente precisa, pois entre os representantes existem muito macios, maleáveis e dúcteis, e existem bastante frágeis que são usinados. Os mais maleáveis e dúcteis são o ouro, a prata, o cobre, o alumínio e outros. Menos maleáveis - estanho, chumbo, manganês e outros.
- Condutividade elétrica e térmica. É possuído por todos os representantes, sem exceção. Os metais são condutores do primeiro tipo.
- Altos pontos de fusão e ebulição. Nesta base, eles são divididos em refratários (temperatura acima de 1500 graus), fusíveis - abaixo da figura especificada.
- Metais leves e pesados dependendo de sua densidade. É quanto menor, menor o peso atômico do elemento. O mais leve é o lítio e o mais pesado é o ósmio.
- Dureza. O recordista deste indicador é o cromo, e o mais macio é o césio, derrete nas mãos.
Os parâmetros listados - esta é a característica geral dos metais, ou seja, tudo o que os une em uma grande família. No entanto, deve-se entender que existem exceções para todas as regras. Além disso, há muitos elementos desse tipo. Portanto, dentro da própria família,existem divisões em vários grupos, que consideraremos a seguir e para os quais indicaremos os traços característicos.
Propriedades Químicas
Do ponto de vista da ciência química, todos os metais são agentes redutores. E, muito forte. Quanto menos elétrons no nível externo e maior o raio atômico, mais forte o metal de acordo com o parâmetro especificado.
Como resultado disso, os metais são capazes de reagir com:
- não-metais;
- água;
- ácidos;
- com álcalis (metais anfotéricos);
- óxidos;
- sais de metais mais fracos.
Esta é apenas uma visão geral das propriedades químicas. Afinal, para cada grupo de elementos eles são puramente individuais.
Metais alcalinos terrosos
As características gerais dos metais alcalinoterrosos são as seguintes:
- Tem dois elétrons no nível externo.
- Eles formam o segundo grupo do subgrupo principal do sistema periódico, exceto o berílio.
- Em condições normais, estes são sólidos que não podem ser cortados com uma faca.
- A cor dos metais simples é cinza-prata, coberta por uma película de óxido no ar.
- Sua atividade química é alta, aumenta de magnésio para rádio.
- Difundido na natureza, especialmente cálcio. De uma forma simples, eles não são encontrados devido à alta atividade, mas formam muitos compostos diferentes que são importantes para os seres humanos.
- Biologicamente importante. O cálcio e o magnésio são oligoelementos importantes do corpo humano eanimais. O magnésio também faz parte da clorofila da planta.
Assim, os metais alcalino-terrosos são elementos comuns da família s, exibindo alta atividade química e são fortes agentes redutores e importantes participantes nos processos biológicos no corpo.
Metais alcalinos
A característica geral dos metais alcalinos começa com seu nome. Eles o receberam pela capacidade de se dissolver na água, formando álcalis - hidróxidos cáusticos. As reações com a água são muito violentas, às vezes inflamáveis. Essas substâncias não são encontradas de forma livre na natureza, pois sua atividade química é muito alta. Eles reagem com ar, vapor de água, não-metais, ácidos, óxidos e sais, praticamente tudo.
Isso se deve a sua estrutura eletrônica. No nível externo, há apenas um elétron, que eles facilmente cedem. Estes são os agentes redutores mais fortes, razão pela qual levou muito tempo para obtê-los em sua forma pura. Isso foi feito pela primeira vez por Humphrey Davy já no século 18 por eletrólise de hidróxido de sódio. Agora todos os representantes deste grupo são minerados usando este método.
A característica geral dos metais alcalinos reside no fato de constituírem o primeiro grupo do subgrupo principal do sistema periódico. Todos eles são elementos importantes que formam muitos compostos naturais valiosos usados pelo homem.
Características gerais dos metais das famílias d- e f
Este grupo de elementos inclui todos aquelescuja oxidação pode variar. Isso significa que, dependendo das condições, o metal pode atuar tanto como agente oxidante quanto como agente redutor. Tais elementos têm uma grande capacidade de entrar em reações. Entre eles, um grande número de substâncias anfotéricas.
O nome comum para todos esses átomos é elementos de transição. Eles o receberam pelo fato de que, em termos de suas propriedades, eles realmente estão, por assim dizer, no meio, entre metais típicos da família s e não metais da família p.
A característica geral dos metais de transição implica a designação de suas propriedades semelhantes. Eles são os seguintes:
- um grande número de elétrons no nível externo;
- grande raio atômico;
- vários estados de oxidação (de +3 a +7);
- elétrons de valência estão no subnível d ou f;
- formam 4-6 grandes períodos do sistema.
Como substâncias simples, os metais deste grupo são muito fortes, dúcteis e maleáveis, portanto são de grande importância industrial.
Subgrupos laterais do sistema periódico
As características gerais dos metais dos subgrupos secundários coincidem completamente com as dos transicionais. E isso não é surpreendente, porque, na verdade, é exatamente a mesma coisa. Só que os subgrupos laterais do sistema são formados justamente por representantes das famílias d- e f-famílias, ou seja, metais de transição. Portanto, podemos dizer que esses conceitos são sinônimos.
Os mais ativos e importantes deles são a primeira fila de 10 representantes do escândio ao zinco. Todos eles são de grande importância industrial e muitas vezesusado pelo homem, especialmente para fundição.
Ligas
As características gerais dos metais e ligas permitem entender onde e como é possível utilizar essas substâncias. Tais compostos sofreram grandes transformações nas últimas décadas, pois cada vez mais novos aditivos estão sendo descobertos e sintetizados para melhorar sua qualidade.
As ligas mais famosas hoje são:
- bronze;
- duralumínio;
- ferro fundido;
- aço;
- bronze;
- vai ganhar;
- nicromo e outros.
O que é uma liga? Esta é uma mistura de metais obtida pela fundição deste último em dispositivos especiais de forno. Isso é feito para obter um produto com propriedades superiores às substâncias puras que o formam.
Comparação das propriedades de metais e não metais
Se falarmos de propriedades gerais, então as características dos metais e não metais diferirão em um ponto muito significativo: para estes últimos, características semelhantes não podem ser distinguidas, pois diferem muito em suas propriedades físicas e químicas.
Portanto, é impossível criar tal característica para não metais. Só é possível considerar separadamente os representantes de cada grupo e descrever suas propriedades.
