Από τα 118 στοιχεία που είναι γνωστά στον άνθρωπο, τα 94 είναι μέταλλα. Πρόκειται για στοιχεία που σχηματίζουν απλές ουσίες με χαρακτηριστική λάμψη, υψηλή πλαστικότητα και ελασιμότητα. Ποιες άλλες ιδιότητες έχουν τα μέταλλα; Σε ποιες ομάδες χωρίζονται; Ας μάθουμε.
Μέταλλα και οι ιδιότητές τους
Η περιγραφή μετάλλων δεν είναι εύκολη. Είναι δύσκολο να συγκριθούν με άλλα στοιχεία ή ουσίες γνωστές στον σύγχρονο κόσμο. Με την τυπική έννοια, το μέταλλο είναι μια συμπαγής γκρίζα ουσία με έντονη λάμψη. Όλα όμως είναι πολύ πιο περίπλοκα. Τα περισσότερα από αυτά είναι πραγματικά γκρι, αλλά οι αποχρώσεις είναι διαφορετικές για τον καθένα. Το γάλλιο είναι γαλαζωπό, το βισμούθιο είναι ροζ, ο χαλκός είναι έντονο κόκκινο, αλλά το καίσιο, το στρόντιο και ο χρυσός έχουν κίτρινη απόχρωση.
Τα μέταλλα διαφέρουν πολύ ως προς τον βαθμό εκδήλωσης των ιδιοτήτων τους. Υπάρχουν όμως ιδιότητες που τους ενώνουν. Τα μέταλλα δωρίζουν ηλεκτρόνια σχετικά εύκολα στο εξωτερικό επίπεδο, καθώς είναι ασθενώς συνδεδεμένα με τον πυρήνα ενός ατόμου. Η εσωτερική τους δομή αντιπροσωπεύεται από ένα κρυσταλλικό πλέγμα, επομένως, υπό κανονικές συνθήκες, είναι όλα συμπαγή. Η μόνη εξαίρεση είναι ο υδράργυρος, ο οποίος σκληραίνει μόνο σε θερμοκρασίες κάτω από -38,83°C.
Τα μέταλλα είναι εξαιρετικοί αγωγοί της θερμότητας και του ηλεκτρισμού. Πολλά από αυτά είναι πολύ πλαστικά, όπως ο χρυσός, ο χαλκός, το καθαρό χρώμιο, το ασήμι. Μπορούν να λυγίσουν ή να τσαλακωθούν χωρίς να σπάσουν. Άλλα είναι αρκετά εύθραυστα (μαγγάνιο, κασσίτερος, βισμούθιο).
Μεταλλικές ομάδες
Κάτω από τις ίδιες συνθήκες, τα μέταλλα συμπεριφέρονται διαφορετικά, κάτι που φαίνεται ήδη στο παράδειγμα του υδραργύρου. Γίνεται υγρό πολύ εύκολα, αλλά δεν συμπεριφέρονται όλες οι ουσίες με τον ίδιο τρόπο. Ανάλογα με το σημείο τήξης, διακρίνονται τα εύτηκτα και πυρίμαχα μέταλλα. Τα τελευταία περιλαμβάνουν βολφράμιο, ταντάλιο, ρήνιο, μολυβδαίνιο. Λιώνουν σε θερμοκρασίες πάνω από 2000 °C.
Διακρίνονται επίσης τα βαρέα και ελαφρά μέταλλα. Βαρύ - μόλυβδος, κάδμιο, κοβάλτιο, υδράργυρος, χαλκός, βανάδιο, έχουν μεγάλο ατομικό βάρος (πάνω από 50) και υψηλή πυκνότητα. Οι πνεύμονες είναι ακριβώς το αντίθετο. Αυτά περιλαμβάνουν αλουμίνιο, γάλλιο, ίνδιο. Το λίθιο είναι το ελαφρύτερο, με πυκνότητα 0,533 g/cm³ και ατομική μάζα 3.
Στον Περιοδικό πίνακα διακρίνεται και η αλκαλική ομάδα μετάλλων (λίθιο, νάτριο, κάλιο, ρουβίδιο). Αντιδρούν αρκετά εύκολα με το νερό για να σχηματίσουν ένα διαλυτό αλκάλιο ή υδροξείδιο. Όλα είναι πολύ δραστήρια, μαλακά και πολύ πιο ελαφριά από το νερό. Υπάρχουν επίσης μέταλλα αλκαλικών γαιών (ασβέστιο, βάριο, στρόντιο), τα αλκάλια με το νερό σχηματίζουν ήδη τα οξείδια ή τις γαίες τους. Είναι πιο σκληρά και όχι τόσο ενεργά όσο τα αλκαλικά.
Με βάση τις διαφορετικές ιδιότητες των μετάλλων, χωρίζονται επίσης σε:
- Μεταβατικό.
- Μεταβατική ανάρτηση.
- Έγχρωμο.
- Μαύρο.
- Λανθανίδες.
- Ακτινίδες.
- Noble.
- Μέταλλα της ομάδας πλατίνας.
- Σπάνια γη.
πολύτιμα μέταλλα
Τα μέταλλα συχνά δρουν ως αναγωγικοί παράγοντες σε χημικές αντιδράσεις. Εγκαταλείποντας τα ηλεκτρόνια τους, υφίστανται διαβρωτικές διεργασίες που τα καταστρέφουν. Κάτω από τη δράση οξειδωτικών παραγόντων σχηματίζονται στην επιφάνειά τους οξείδια, υδροξείδια, τα οποία ονομάζονται ευρέως σκουριά.
Πολλά μέταλλα υπόκεινται σε τέτοιες διεργασίες. Καταστροφείς για αυτούς μπορεί να είναι αέρια και διάφορα υγρά. Ωστόσο, υπάρχει μια ξεχωριστή κατηγορία μετάλλων που είναι πρακτικά ανθεκτικά στην οξείδωση και τη σκουριά. Αυτά είναι ευγενή μέταλλα. Όλα τους είναι επίσης σπάνια και πολύτιμα. Οι τιμές τους κυμαίνονται από 300 $ (ασήμι) έως 70.000 $ (ρόδιο) ανά κιλό.
Ευγενή είναι ο χρυσός, το ασήμι και τα μέταλλα της ομάδας της πλατίνας: πλατίνα, ρουθήνιο, όσμιο, παλλάδιο, ιρίδιο, ρόδιο. Η πλατίνα, το παλλάδιο, ο χρυσός και το ασήμι είναι πολύ πλαστικά, αλλά δεν αντέχουν σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Τα υπόλοιπα ευγενή μέταλλα είναι επίσης πυρίμαχα, λιώνουν από 2334°C (ρουθήνιο) έως 3033°C (όσμιο).
Όλα είναι ανθεκτικά στο νερό και τον αέρα, αλλά μπορούν να αντιδράσουν με πιο επιθετικές ουσίες. Για παράδειγμα, ο άργυρος διαλύεται εύκολα στο νιτρικό οξύ και σκουραίνει όταν έρχεται σε επαφή με το ιώδιο. Παρεμπιπτόντως, με τη βοήθεια ιωδίου, μπορείτε να ελέγξετε αν το προϊόν είναι πραγματικά ασήμι.
Όντας στη φύση
Τα μέταλλα είναι ευρέως διαδεδομένα στον πλανήτη μας. με τη μορφή αλάτων καιενώσεις που βρίσκονται στο θαλασσινό νερό. Κυρίως είναι γεμάτο μαγνήσιο (0,12%) και ασβέστιο (1,05%). Το πιο άφθονο μέταλλο στον φλοιό της γης είναι το αλουμίνιο. Αποτελεί περίπου το 8% της συνολικής του μάζας. Έχει επίσης υψηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο (4,1%), ασβέστιο (4%), νάτριο (2,3%), μαγνήσιο (2,3%), κάλιο (2,1%).
Όμως τα μέταλλα υπάρχουν όχι μόνο στο εξωτερικό περιβάλλον. Υπάρχουν σε κάθε ζωντανό οργανισμό, υπεύθυνοι για πολλές ζωτικές λειτουργίες. Το ανθρώπινο σώμα περιέχει περίπου 3% μέταλλα. Ο σίδηρος στο αίμα βοηθά τις αιμοσφαιρίνες να συνδέουν το οξυγόνο και να ανταλλάσσουν με το διοξείδιο του άνθρακα. Το μαγνήσιο βρίσκεται στους μύες και το νευρικό σύστημα. Συμμετέχει στη σύνθεση πρωτεϊνών, είναι υπεύθυνο για τη χαλάρωση των μυών, αναστέλλει τη διέγερση των νευρικών απολήξεων.
Τα πιο απαραίτητα για εμάς: μαγνήσιο, σίδηρος, νάτριο, ασβέστιο, κάλιο, ψευδάργυρος, χαλκός, κοβάλτιο, μαγγάνιο και μολυβδαίνιο. Τα μέταλλα βρίσκονται στα οστά, στον εγκέφαλο, στους ιστούς άλλων οργάνων. Τα παίρνουμε από το νερό και τα τρόφιμα και χρειάζεται συνεχώς να αναπληρώνουμε τα αποθέματά τους. Με ανεπάρκεια αυτών των στοιχείων, το σώμα δεν λειτουργεί σωστά, ωστόσο, η περίσσευσή τους δεν είναι επίσης καλή.
Αίτηση
Οι άνθρωποι έχουν μάθει να χρησιμοποιούν μέταλλα σχεδόν σε όλους τους τομείς της ζωής τους. Από αυτά κατασκευάζονται δομικά υλικά, σύρματα, ηλεκτρολογικές μηχανικές, πιάτα. Ασταθή ραδιενεργά στοιχεία όπως το ουράνιο, το καλιφόρνιο, το πολώνιο έχουν βρει χρήση στην παραγωγή πυρηνικής ενέργειας και όπλων.
Ελαφρά και ισχυρά μέταλλα χρησιμοποιούνται στη διαστημική τεχνολογία και την αυτοκινητοβιομηχανία. Χρησιμοποιούνται διάφορα στοιχεία σεβιομηχανίες φαρμάκων, τροφίμων και κλωστοϋφαντουργίας. Χρησιμοποιούνται για την κατασκευή κοσμημάτων, ειδών οικιακής χρήσης, καθώς και φαρμάκων και ιατρικών οργάνων. Το λίθιο, για παράδειγμα, χρησιμοποιείται ως αντικαταθλιπτικό, ο χρυσός περιλαμβάνεται στις θεραπείες για την αρθρίτιδα και τη φυματίωση. Το τιτάνιο και το ταντάλιο χρησιμοποιούνται στη χειρουργική για την κατασκευή προθέσεων και την αντικατάσταση κατεστραμμένων μερών του σώματος.
