Κοιτάξτε γύρω σας για ένα δευτερόλεπτο… Πόσα μεταλλικά πράγματα μπορείτε να δείτε; Συνήθως όταν σκεφτόμαστε μέταλλα, σκεφτόμαστε ουσίες που είναι γυαλιστερές και ανθεκτικές. Ωστόσο, βρίσκονται επίσης στο φαγητό μας και στο σώμα μας. Ας ρίξουμε μια ματιά στην πλήρη λίστα των μετάλλων που είναι γνωστά στην επιστήμη, ας μάθουμε τις βασικές τους ιδιότητες και ας μάθουμε γιατί είναι τόσο ιδιαίτερα.
Τι είναι τα μέταλλα;
Στοιχεία που χάνουν εύκολα ηλεκτρόνια, που είναι γυαλιστερά (ανακλαστικά), ελατά (μπορούν να διαμορφωθούν σε άλλα σχήματα) και θεωρούνται καλοί αγωγοί της θερμότητας και του ηλεκτρισμού ονομάζονται μέταλλα. Είναι ζωτικής σημασίας για τον τρόπο ζωής μας, καθώς δεν αποτελούν μόνο μέρος των δομών και των τεχνολογιών, αλλά είναι επίσης απαραίτητα για την παραγωγή σχεδόν όλων των αντικειμένων. Το μέταλλο βρίσκεται ακόμη και στο ανθρώπινο σώμα. Κοιτάζοντας την ετικέτα συστατικών μιας πολυβιταμίνης, θα δείτε δεκάδες ενώσεις που αναφέρονται.
Μπορεί να μην γνωρίζατε ότι στοιχεία όπως το νάτριο, το ασβέστιο, το μαγνήσιο και ο ψευδάργυρος είναι απαραίτητα γιαζωής, και εάν απουσιάζουν από το σώμα μας, η υγεία μας μπορεί να διατρέξει σοβαρό κίνδυνο. Για παράδειγμα, το ασβέστιο είναι απαραίτητο για υγιή οστά, το μαγνήσιο για το μεταβολισμό. Ο ψευδάργυρος ενισχύει τη λειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος, ενώ ο σίδηρος βοηθά τα κύτταρα του αίματος να μεταφέρουν οξυγόνο σε όλο το σώμα. Ωστόσο, τα μέταλλα στο σώμα μας διαφέρουν από τα μέταλλα ενός κουταλιού ή της γέφυρας από χάλυβα στο ότι έχουν χάσει ηλεκτρόνια. Ονομάζονται κατιόντα.
Τα μέταλλα έχουν επίσης αντιβιοτικές ιδιότητες, επομένως χειρολισθήρες και λαβές σε δημόσιους χώρους κατασκευάζονται συχνά από αυτά τα στοιχεία. Είναι γνωστό ότι πολλά εργαλεία είναι κατασκευασμένα από ασήμι για την πρόληψη της ανάπτυξης βακτηρίων. Οι τεχνητές αρθρώσεις είναι κατασκευασμένες από κράματα τιτανίου, τα οποία αποτρέπουν τη μόλυνση και κάνουν τους δέκτες ισχυρότερους.
Μέταλλα στον περιοδικό πίνακα
Όλα τα στοιχεία στο περιοδικό σύστημα του Ντμίτρι Μεντελέεφ χωρίζονται σε δύο μεγάλες ομάδες: μέταλλα και αμέταλλα. Το πρώτο είναι το πιο πολυάριθμο. Τα περισσότερα στοιχεία είναι μέταλλα (μπλε). Τα μη μέταλλα στον πίνακα εμφανίζονται σε κίτρινο φόντο. Υπάρχει επίσης μια ομάδα στοιχείων που ταξινομούνται ως μεταλλοειδή (κόκκινο). Όλα τα μέταλλα ομαδοποιούνται στην αριστερή πλευρά του πίνακα. Σημειώστε ότι το υδρογόνο είναι ομαδοποιημένο με μέταλλα στην επάνω αριστερή γωνία. Παρόλα αυτά, θεωρείται μη μεταλλικό. Ωστόσο, ορισμένοι επιστήμονες θεωρούν ότι μπορεί να υπάρχει μεταλλικό υδρογόνο στον πυρήνα του πλανήτη Δία.
Συγκόλληση μετάλλων
Πολλές από τις υπέροχες και χρήσιμες ιδιότητεςΈνα στοιχείο έχει να κάνει με το πώς συνδέονται τα άτομα του μεταξύ τους. Αυτό δημιουργεί ορισμένες συνδέσεις. Η μεταλλική αλληλεπίδραση των ατόμων οδηγεί στη δημιουργία μεταλλικών δομών. Κάθε περίπτωση αυτού του στοιχείου στην καθημερινή ζωή, από ένα αυτοκίνητο μέχρι κέρματα σε μια τσέπη, περιλαμβάνει μια μεταλλική σύνδεση.
Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, τα άτομα μετάλλου μοιράζονται ομοιόμορφα τα εξωτερικά τους ηλεκτρόνια μεταξύ τους. Τα ηλεκτρόνια που ρέουν μεταξύ θετικά φορτισμένων ιόντων μεταφέρουν εύκολα θερμότητα και ηλεκτρισμό, καθιστώντας αυτά τα στοιχεία τόσο καλούς αγωγούς θερμότητας και ηλεκτρισμού. Τα χάλκινα καλώδια χρησιμοποιούνται για την παροχή ρεύματος.
Αντιδράσεις μετάλλων
Η αντιδραστικότητα αναφέρεται στην τάση ενός στοιχείου να αντιδρά με χημικές ουσίες στο περιβάλλον του. Είναι διαφορετική. Ορισμένα μέταλλα, όπως το κάλιο και το νάτριο (στις στήλες 1 και 2 του περιοδικού πίνακα), αντιδρούν εύκολα με πολλές διαφορετικές χημικές ουσίες και σπάνια βρίσκονται στην καθαρή, στοιχειακή τους μορφή. Και τα δύο συνήθως υπάρχουν μόνο σε ενώσεις (συνδεδεμένα με ένα ή περισσότερα άλλα στοιχεία) ή ως ιόντα (μια φορτισμένη εκδοχή της στοιχειακής τους μορφής).
Από την άλλη, υπάρχουν και άλλα μέταλλα, λέγονται και κοσμήματα. Ο χρυσός, το ασήμι και η πλατίνα δεν είναι πολύ αντιδραστικά και εμφανίζονται συνήθως στην καθαρή τους μορφή. Αυτά τα μέταλλα χάνουν ηλεκτρόνια πιο εύκολα από τα αμέταλλα, αλλά όχι τόσο εύκολα όσο αντιδρώντα μέταλλα όπως το νάτριο. Πλατινένιο σχετικάμη αντιδραστικό και πολύ ανθεκτικό στις αντιδράσεις με το οξυγόνο.
Ιδιότητες στοιχείου
Όταν μελετούσατε το αλφάβητο στο δημοτικό σχολείο, ανακαλύψατε ότι όλα τα γράμματα έχουν το δικό τους μοναδικό σύνολο ιδιοτήτων. Για παράδειγμα, μερικά είχαν ευθείες γραμμές, άλλα είχαν καμπύλες και άλλα είχαν και τους δύο τύπους γραμμών. Το ίδιο μπορεί να ειπωθεί για τα στοιχεία. Κάθε ένα από αυτά έχει ένα μοναδικό σύνολο φυσικών και χημικών ιδιοτήτων. Οι φυσικές ιδιότητες είναι ιδιότητες εγγενείς σε ορισμένες ουσίες. Γυαλιστερό ή όχι, πόσο καλά μεταφέρει τη θερμότητα και τον ηλεκτρισμό, σε ποια θερμοκρασία λιώνει, πόσο πυκνό είναι.
Οι χημικές ιδιότητες περιλαμβάνουν εκείνες τις ιδιότητες που παρατηρούνται όταν αντιδρούν στην έκθεση στο οξυγόνο εάν καούν (πόσο δύσκολο θα είναι για αυτούς να διατηρήσουν τα ηλεκτρόνια τους κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης). Διαφορετικά στοιχεία μπορούν να μοιράζονται κοινές ιδιότητες. Για παράδειγμα, ο σίδηρος και ο χαλκός είναι και τα δύο στοιχεία που άγουν τον ηλεκτρισμό. Ωστόσο, δεν έχουν τις ίδιες ιδιότητες. Για παράδειγμα, όταν ο σίδηρος εκτίθεται σε υγρό αέρα, σκουριάζει, αλλά όταν ο χαλκός εκτεθεί στις ίδιες συνθήκες, αποκτά μια συγκεκριμένη πράσινη επίστρωση. Γι' αυτό το Άγαλμα της Ελευθερίας είναι πράσινο και όχι σκουριασμένο. Είναι κατασκευασμένο από χαλκό, όχι από σίδηρο).
Οργάνωση στοιχείων: μέταλλα και μη μέταλλα
Το γεγονός ότι τα στοιχεία έχουν κάποιες κοινές και μοναδικές ιδιότητες τους επιτρέπει να ταξινομηθούν σε ένα ωραίο, τακτοποιημένο γράφημα πουπου ονομάζεται περιοδικός πίνακας. Οργανώνει στοιχεία με βάση τον ατομικό τους αριθμό και τις ιδιότητές τους. Έτσι, στον περιοδικό πίνακα, βρίσκουμε στοιχεία ομαδοποιημένα που έχουν κοινές ιδιότητες. Ο σίδηρος και ο χαλκός είναι κοντά ο ένας στον άλλο, και τα δύο είναι μέταλλα. Ο σίδηρος συμβολίζεται με το σύμβολο "Fe" και ο χαλκός με το σύμβολο "Cu".
Τα περισσότερα από τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα είναι μέταλλα και τείνουν να βρίσκονται στην αριστερή πλευρά του πίνακα. Ομαδοποιούνται επειδή έχουν ορισμένες φυσικές και χημικές ιδιότητες. Για παράδειγμα, τα μέταλλα είναι πυκνά, γυαλιστερά, είναι καλοί αγωγοί της θερμότητας και του ηλεκτρισμού και χάνουν εύκολα ηλεκτρόνια σε χημικές αντιδράσεις. Αντίθετα, τα αμέταλλα έχουν αντίθετες ιδιότητες. Δεν είναι πυκνά, δεν άγουν θερμότητα και ηλεκτρισμό και τείνουν να κερδίζουν ηλεκτρόνια αντί να τα δίνουν. Όταν κοιτάμε τον περιοδικό πίνακα, βλέπουμε ότι τα περισσότερα από τα αμέταλλα ομαδοποιούνται στα δεξιά. Αυτά είναι στοιχεία όπως το ήλιο, ο άνθρακας, το άζωτο και το οξυγόνο.
Τι είναι τα βαρέα μέταλλα;
Η λίστα των μετάλλων είναι αρκετά μεγάλη. Μερικά από αυτά μπορούν να συσσωρευτούν στο σώμα και να μην βλάψουν, όπως το φυσικό στρόντιο (τύπος Sr), το οποίο είναι ανάλογο του ασβεστίου, καθώς εναποτίθεται παραγωγικά στον οστικό ιστό. Ποια από αυτά ονομάζονται βαριά και γιατί; Εξετάστε τέσσερα παραδείγματα: μόλυβδο, χαλκό, υδράργυρο και αρσενικό.
Πού βρίσκονται αυτά τα στοιχεία και πώς επηρεάζουν το περιβάλλον και την ανθρώπινη υγεία; ΒαρύςΤα μέταλλα είναι μεταλλικές, φυσικές ενώσεις που έχουν πολύ υψηλή πυκνότητα σε σύγκριση με άλλα μέταλλα - τουλάχιστον πέντε φορές μεγαλύτερη από την πυκνότητα του νερού. Είναι τοξικά για τον άνθρωπο. Ακόμη και μικρές δόσεις μπορεί να οδηγήσουν σε σοβαρές συνέπειες.
- Προηγούμενος. Είναι ένα βαρύ μέταλλο που είναι τοξικό για τον άνθρωπο, ειδικά τα παιδιά. Η δηλητηρίαση με αυτή την ουσία μπορεί να οδηγήσει σε νευρολογικά προβλήματα. Αν και κάποτε ήταν πολύ ελκυστικό λόγω της ευελιξίας, της υψηλής πυκνότητάς του και της ικανότητάς του να απορροφά την επιβλαβή ακτινοβολία, ο μόλυβδος έχει σταδιακά καταργηθεί με πολλούς τρόπους. Αυτό το μαλακό, ασημί μέταλλο που βρίσκεται στη Γη είναι επικίνδυνο για τον άνθρωπο και συσσωρεύεται στο σώμα με την πάροδο του χρόνου. Το χειρότερο είναι ότι δεν μπορείς να το ξεφορτωθείς. Κάθεται εκεί, συσσωρεύεται και σταδιακά δηλητηριάζει το σώμα. Ο μόλυβδος είναι τοξικός για το νευρικό σύστημα και μπορεί να προκαλέσει σοβαρή εγκεφαλική βλάβη στα παιδιά. Χρησιμοποιήθηκε ευρέως το 1800 για τη δημιουργία μακιγιάζ και μέχρι το 1978 χρησιμοποιήθηκε ως ένα από τα συστατικά της βαφής μαλλιών. Σήμερα, ο μόλυβδος χρησιμοποιείται κυρίως σε μεγάλες μπαταρίες, ως ασπίδες ακτίνων Χ ή ως μόνωση για ραδιενεργό υλικό.
- Χαλκός. Είναι ένα κοκκινοκαφέ βαρύ μέταλλο που έχει πολλές χρήσεις. Ο χαλκός εξακολουθεί να είναι ένας από τους καλύτερους αγωγούς του ηλεκτρισμού και της θερμότητας, και πολλά ηλεκτρικά καλώδια κατασκευάζονται από αυτό το μέταλλο και καλύπτονται με πλαστικό. Από αυτό το στοιχείο του περιοδικού συστήματος κατασκευάζονται και νομίσματα, κυρίως μικρού μεγέθους. Η οξεία δηλητηρίαση από χαλκό είναι σπάνια, αλλά όπως ο μόλυβδος, μπορεί να συσσωρευτεί στους ιστούς, οδηγώντας τελικά σε τοξικότητα. Τα άτομα που εκτίθενται σε μεγάλες ποσότητες χαλκού ή σκόνης χαλκού διατρέχουν επίσης κίνδυνο.
- Ερμής. Αυτό το μέταλλο είναι τοξικό σε οποιαδήποτε μορφή και μπορεί ακόμη και να απορροφηθεί από το δέρμα. Η μοναδικότητά του έγκειται στο γεγονός ότι είναι υγρό σε θερμοκρασία δωματίου, μερικές φορές ονομάζεται "γρήγορο ασήμι". Μπορεί να φανεί σε ένα θερμόμετρο γιατί, ως υγρό, απορροφά θερμότητα, αλλάζοντας όγκο ακόμη και με την παραμικρή διαφορά θερμοκρασίας. Αυτό επιτρέπει στον υδράργυρο να ανεβαίνει ή να πέφτει στον γυάλινο σωλήνα. Δεδομένου ότι αυτή η ουσία είναι μια ισχυρή νευροτοξίνη, πολλές εταιρείες στρέφονται σε θερμόμετρα με κόκκινο χρώμα.
- Αρσενικό. Από τη ρωμαϊκή εποχή μέχρι τη βικτωριανή εποχή, το αρσενικό θεωρούνταν ο «βασιλιάς των δηλητηρίων» και επίσης το «δηλητήριο των βασιλιάδων». Η ιστορία είναι γεμάτη με αμέτρητα παραδείγματα τόσο των βασιλιάδων όσο και των απλών ανθρώπων που διαπράττουν φόνους για προσωπικό όφελος, χρησιμοποιώντας ενώσεις αρσενικού που ήταν άοσμες, άχρωμες και άγευστες. Παρ' όλες τις αρνητικές επιρροές, αυτό το μεταλλοειδές έχει επίσης τις χρήσεις του, ακόμη και στην ιατρική. Για παράδειγμα, το τριοξείδιο του αρσενικού είναι ένα πολύ αποτελεσματικό φάρμακο που χρησιμοποιείται για τη θεραπεία ατόμων με οξεία προμυελοκυτταρική λευχαιμία.
Τι είναι ένα πολύτιμο μέταλλο;
Το πολύτιμο μέταλλο είναι ένα μέταλλο πουμπορεί να είναι σπάνιο ή δύσκολο να αποκτηθεί και οικονομικά πολύτιμο. Ποια είναι η λίστα με τα πολύτιμα μέταλλα; Υπάρχουν τρία συνολικά:
- Πλατινένιο. Παρά την ανθεκτικότητά του, χρησιμοποιείται σε κοσμήματα, ηλεκτρονικά, αυτοκίνητα, χημικές διεργασίες, ακόμη και στην ιατρική.
- Χρυσός. Αυτό το πολύτιμο μέταλλο χρησιμοποιείται για την κατασκευή κοσμημάτων και χρυσών νομισμάτων. Ωστόσο, έχει πολλές άλλες χρήσεις. Χρησιμοποιείται στην ιατρική, την κατασκευή και τον εργαστηριακό εξοπλισμό.
- Ασημί. Αυτό το ευγενές μέταλλο έχει ασημί λευκό χρώμα και είναι πολύ εύπλαστο. στην καθαρή του μορφή είναι αρκετά βαρύ, είναι ελαφρύτερο από τον μόλυβδο, αλλά βαρύτερο από τον χαλκό.
Μέταλλα: τύποι και ιδιότητες
Τα περισσότερα στοιχεία μπορούν να θεωρηθούν ως μέταλλα. Ομαδοποιούνται στη μέση στην αριστερή πλευρά του τραπεζιού. Τα μέταλλα είναι αλκάλια, αλκαλικές γαίες, μεταπτώσεις, λανθανίδες και ακτινίδες.
Όλα έχουν μερικά κοινά πράγματα, αυτά είναι:
- στερεό σε θερμοκρασία δωματίου (εκτός υδραργύρου);
- συνήθως γυαλιστερό;
- υψηλό σημείο τήξης;
- καλός αγωγός θερμότητας και ηλεκτρισμού;
- χαμηλή ικανότητα ιονισμού;
- χαμηλή ηλεκτραρνητικότητα;
- εύπλαστο (μπορεί να πάρει ένα δεδομένο σχήμα);
- πλαστικό (μπορεί να συρθεί σε σύρμα);
- υψηλή πυκνότητα;
- μια ουσία που χάνει ηλεκτρόνια στις αντιδράσεις.
Λίστα μετάλλων που είναι γνωστά στην επιστήμη
- λίθιο;
- βηρύλλιο;
- νάτριο;
- μαγνήσιο;
- αλουμίνιο;
- κάλιο;
- ασβέστιο;
- σκάνδιο;
- τιτάνιο;
- βανάδιο;
- chrome;
- μαγγάνιο;
- σίδερο;
- κοβάλτιο;
- νικέλιο;
- χαλκός;
- ψευδάργυρος;
- γάλλιο;
- ρουβίδιο;
- στρόντιο;
- ύττριο;
- ζιρκόνιο;
- νιόβιο;
- μολυβδαίνιο;
- τεχνήτιο;
- ρουθήνιο;
- ρόδιο;
- παλλάδιο;
- silver;
- κάδμιο;
- ίνδιο;
- copernicus;
- καισίου;
- βάριο;
- tin;
- σίδερο;
- βισμούθιο;
- προβάδισμα;
- υδράργυρος;
- βολφράμιο;
- χρυσός;
- πλατινένιο;
- όσμιο;
- hafnium;
- γερμάνιο;
- ιρίδιο;
- νιόβιο;
- ρήνιο;
- αντιμόνιο;
- θάλλιο;
- ταντάλιο;
- Γαλλικά;
- livermorium.
Συνολικά, είναι γνωστά περίπου 105 χημικά στοιχεία, τα περισσότερα από τα οποία είναι μέταλλα. Τα τελευταία είναι ένα πολύ κοινό στοιχείο στη φύση, το οποίο εμφανίζεται τόσο σε καθαρή μορφή όσο και ως μέρος διαφόρων ενώσεων.
Τα μέταλλα εμφανίζονται στα έγκατα της γης, μπορούν να βρεθούν σε διάφορα υδάτινα σώματα, στη σύνθεση των σωμάτων των ζώων και των ανθρώπων, στα φυτά και ακόμη και στην ατμόσφαιρα. Στον περιοδικό πίνακα, βρίσκονται ξεκινώντας από το λίθιο (ένα μέταλλο με τον τύπο Li) καιπου τελειώνει με livermorium (Lv). Ο πίνακας συνεχίζει να αναπληρώνεται με νέα στοιχεία, και κυρίως αυτά είναι μέταλλα.
