Метали: загальна характеристика металів і сплавів
Перший матеріал, який навчилися використовувати люди для своїх потреб - це камінь. Однак пізніше, коли людині стало відомо про властивості металів, камінь відійшов далеко назад. Саме ці речовини і їхні сплави стали найважливішим і головним матеріалом в руках людей. З них виготовлялися предмети побуту, знаряддя праці, будувалися приміщення. Тому в даній статті ми розглянемо, що ж собою являють метали, загальна характеристика, властивості і застосування яких так актуально донині. Адже буквально відразу за кам'яним століттям пішла ціла плеяда металевих: мідний, бронзовий і залізний.
Зміст
метали загальна характеристика
Метали: загальна характеристика
Що ж об'єднує всіх представників цих простих речовин? Звичайно, це будова їх кристалічної решітки, типи хімічних зв'язків та особливості електронного будови атома. Адже звідси і характерні Фізичні властивості, які лежать в основі використання цих матеріалів людиною.
У першу чергу, розглянемо метали як хімічні елементи періодичної системи. У ній вони розташовуються досить привільно, займаючи 95 осередків з відомих на сьогоднішній день 115. Є кілька особливостей їх розташування в загальній системі:
- Утворюють головні підгрупи I і II груп, а так само III, починаючи з алюмінію.
- Усі побічні підгрупи складаються тільки з металів.
- Вони розташовуються нижче умовної діагоналі від бору до астату.
Спираючись на такі дані, легко простежити, що неметали зібрані у верхній правій частині системи, а все інше простір належить аналізованим нами елементам.
Всі вони мають кілька особливостей електронної будови атома:
- Великий атомний радіус, внаслідок чого зв'язок зовнішнього електрона і ядра слабшає, тому метали легко його віддають, виступаючи в ролі відновників.
- Мала кількість електронів на зовнішньому енергетичному шарі.
- У групі зверху вниз металеві властивості елементів посилюються, а по періоду зліва направо, навпаки, слабшають. Так, найсильніший неметалл - це фтор, а слабкий - францій.
загальна характеристика лужних металів
Загальна характеристика металів і неметалів дозволяє виявити закономірності в їх будові. Так, кристалічна решітка перше - металева, особлива. У вузлах її знаходяться одразу кілька типів частинок:
- іони;
- атоми;
- електрони.
Усередині скупчується загальне хмара, зване електронним газом, яке і пояснює всі фізичні властивості цих речовин. Тип хімічного зв'язку в металах однойменний з ними.
Фізичні властивості
Існує ряд параметрів, які об'єднують всі метали. Загальна характеристика їх за фізичними властивостями виглядає так.
- Металевий блиск. Його мають всі представники цієї групи речовин. При цьому велика частина відбиває світло однієї довжини хвилі, тому випромінює м'який біло-сріблястий колір. Але деякі (золото, мідь, багато сплавів) блищать жовтим відтінком.
- Ковкість і пластичність. Цей параметр також притаманний саме металам. Загальна характеристика за цією ознакою, однак, не зовсім точна, оскільки серед представників є дуже м'які, ковкі і пластичні, а є досить крихкі, що піддаються механічній обробці. Самі ковкі і пластичні - золото, срібло, мідь, алюміній та інші. Менш податливі - олово, свинець, марганець та інші.
- Електро- і теплопровідність. Нею володіють всі представники без винятку. Метали відносяться до провідників I роду.
- Високі температури плавлення і кипіння. За цією ознакою вони діляться на тугоплавкі (температура вище 1500 градусів), легкоплавкі - нижче зазначеної цифри.
- Легкі і важкі метали в залежності від їх щільності. Вона тим менше, чим менше атомний вага елемента. Найлегший - це літій, а важкий - осмій.
- Твердість. Рекордсмен за цим показником хром, а самий м'який - цезій, він тане в руках.
загальна характеристика металів
Перераховані параметри - це і є загальна характеристика металів, тобто все те, що їх об'єднує в одне велике сімейство. Проте слід розуміти, що з усякого правила є винятки. Тим більше що елементів подібного роду занадто багато. Тому всередині самого сімейства також є свої підрозділи на різні групи, які ми розглянемо нижче і для яких вкажемо характерні особливості.
Хімічні властивості
З точки зору науки хімії, всі метали - це відновники. Причому, дуже сильні. Чим менше електронів на зовнішньому рівні і чим більше атомний радіус, тим сильніше метал за вказаною параметру.
У результаті цього метали здатні реагувати з:
- неметалами;
- водою;
- кислотами;
- з лугами (амфотерні метали);
- оксидами;
- солями слабших металів.
загальна характеристика лужноземельних металів
Це лише загальний огляд хімічних властивостей. Адже для кожної групи елементів вони суто індивідуальні.
Лужноземельні метали
Загальна характеристика лужноземельних металів наступна:
- Мають на зовнішньому рівні два електрони.
- Утворюють другу групу головну підгрупу періодичної системи, винятком є берилій.
- При звичайних умовах - це тверді речовини, не виїдає ножем.
- Колір простих металів сріблясто-сірий, на повітрі покриваються оксидною плівкою.
- Хімічна активність їх висока, збільшується від магнію до радію.
- У природі широко поширені, особливо кальцій. У простому вигляді не зустрічаються внаслідок високої активності, проте утворюють безліч різних, важливих для людини з'єднань.
- Мають велике значення в біологічному плані. Кальцій, магній - важливі мікроелементи організму людини і тварин. Магній також входить до складу хлорофілу рослин.
загальна характеристика перехідних металів
Таким чином, лужноземельні метали - це поширені елементи s-сімейства, що проявляють високу хімічну активність і є сильними відновниками і важливими учасниками біологічних процесів в організмі.
Лужні метали
Загальна характеристика лужних металів починається з їх назви. Його вони отримали за здатність розчинятися у воді, формуючи лугу - їдкі гідроксиди. Реакції з водою дуже бурхливі, іноді із запалюванням. У вільному вигляді в природі дані речовини не зустрічаються, так як їх хімічна активність занадто висока. Вони реагують з повітрям, парами води, неметалами, кислотами, оксидами і солями, тобто практично з усім.
Це пояснюється їх електронною будовою. На зовнішньому рівні всього один електрон, який вони легко віддають. Це найсильніші відновники, саме тому для їх отримання в чистому вигляді знадобилося досить довгий час. Вперше це було зроблено Гемфрі Деві вже в XVIII столітті шляхом електролізу гідроксиду натрію. Зараз усіх представників цієї групи добувають саме таким методом.
Загальна характеристика лужних металів полягає ще й в тому, що вони становлять першу групу головну підгрупу періодичної системи. Всі вони - важливі елементи, що утворюють багато цінних природних сполук, що використовуються людиною.
Загальна характеристика металів d- і f-сімейств
До цієї групи елементів відносяться всі ті, ступінь окислення яких може варіюватися. Це означає, що в залежності від умов, метал може виступати в ролі і окислювача, і відновника. У таких елементів велика здатність вступати в реакції. Серед них велика кількість амфотерних речовин.
Загальна назва всіх цих атомів - перехідні елементи. Вони отримали його за те, що по проявляє властивості дійсно стоять хіба посередині, між типовими металами s-сімейства і неметалами р-сімейства.
загальна характеристика металів і неметалів
Загальна характеристика перехідних металів увазі позначення східних їх властивостей. Вони наступні:
- велика кількість електронів на зовнішньому рівні;
- великий атомний радіус;
- кілька ступенів окислення (від +3 до +7);
- валентні електрони знаходяться на d- або f-підрівні;
- утворюють 4-6 великих періодів системи.
Як прості речовини метали даної групи дуже міцні, тягучі і ковкі, тому мають велике промислове значення.
Побічні підгрупи періодичної системи
Загальна характеристика металів побічних підгруп повністю збігається з такою у перехідних. І це не дивно, адже, по суті, це абсолютно одне і те ж. Просто побічні підгрупи системи утворені саме представниками d- і f-сімейств, тобто перехідними металами. Тому можна сказати, що дані поняття - синоніми.
Найактивніші і важливі з них - перший ряд з 10 представників від скандію до цинку. Всі вони мають важливе промислове значення і часто використовуються людиною, особливо для виплавки.
Сплави
Загальна характеристика металів і сплавів дозволяє зрозуміти, де і як можливо використовувати ці речовини. Такі сполуки в останні десятки років зазнали великі перетворення, адже відкриваються і синтезуються все нові добавки для поліпшення їх якості.
загальна характеристика металів побічних підгруп
Найбільш відомими сплавами на сьогоднішній день є:
- латунь;
- дюраль;
- чавун;
- сталь;
- бронза;
- переможе;
- ніхром та інші.
Що таке сплав? Це суміш металів, одержувана при плавці останніх у спеціальних пічних пристроях. Це робиться для того, щоб отримати продукт, що перевершує за властивостями чисті речовини, її утворюють.
Порівняння властивостей металів і неметалів
Якщо говорити про загальні властивості, то характеристика металів і неметалів відрізнятиметься одним дуже істотних пунктом: для останніх не можна виділити схожих рис, так як вони дуже різняться за проявляти властивості як фізичним, так і хімічним.
Тому для неметалів створити подібну характеристику можна. Можна лише окремо розглянути представників кожної групи і описати їх властивості.