Nyenzo ya kwanza ambayo watu wamejifunza kutumia kwa mahitaji yao ni mawe. Hata hivyo, baadaye, mtu alipofahamu sifa za metali, jiwe lilirudi nyuma sana. Ni vitu hivi na aloi zao ambazo zimekuwa nyenzo muhimu zaidi na kuu mikononi mwa watu. Vitu vya kaya, zana za kazi zilifanywa kutoka kwao, majengo yalijengwa. Kwa hiyo, katika makala hii tutazingatia metali ni nini, sifa za jumla, mali na matumizi ambayo ni muhimu sana hadi leo. Baada ya yote, mara tu baada ya Enzi ya Mawe, kundi zima la zile za chuma zilifuata: shaba, shaba na chuma.
Vyuma: sifa za jumla
Ni nini kinachounganisha viwakilishi vyote vya dutu hizi rahisi? Bila shaka, hii ni muundo wa kimiani yao ya kioo, aina ya vifungo vya kemikali na vipengele vya muundo wa elektroniki wa atomi. Baada ya yote, kwa hivyo sifa za kimaumbile ambazo zina msingi wa matumizi ya nyenzo hizi na wanadamu.
Kwanza kabisa, zingatia metali kama vipengele vya kemikali vya mfumo wa muda. Ndani yake, ziko kwa uhuru kabisa, zinachukua seli 95 kati ya 115 zinazojulikana hadi sasa. Kuna vipengele kadhaa vya eneo lao kwa ujumla.mfumo:
- Wanaunda vikundi vidogo vya vikundi vya I na II, pamoja na III, kuanzia na alumini.
- Vikundi vyote vidogo vinajumuisha metali pekee.
- Zinapatikana chini ya ulalo wa masharti kutoka boroni hadi astatine.
Kulingana na data kama hii, ni rahisi kuona kuwa metali zisizo na metali hukusanywa katika sehemu ya juu ya kulia ya mfumo, na nafasi iliyosalia ni ya vipengele tunavyozingatia.
Zote zina vipengele kadhaa vya muundo wa kielektroniki wa atomi:
- Radi kubwa ya atomiki, kwa sababu yake muunganiko kati ya elektroni ya nje na kiini hudhoofika, hivyo metali huitoa kwa urahisi, zikifanya kazi kama vinakisishaji.
- Idadi ndogo ya elektroni katika safu ya nje ya nishati.
- Katika kikundi kutoka juu hadi chini, sifa za metali za vipengele huimarishwa, na pamoja na kipindi cha kutoka kushoto kwenda kulia, kinyume chake, hudhoofisha. Kwa hivyo, isiyo ya chuma yenye nguvu zaidi ni florini, na dhaifu zaidi ni francium.
Sifa za jumla za metali na zisizo za metali huturuhusu kutambua ruwaza katika muundo wake. Kwa hivyo, kimiani ya kioo ya zamani ni ya chuma, maalum. Nodi zake zina aina kadhaa za chembe kwa wakati mmoja:
- ions;
- atomi;
- elektroni.
Wingu la kawaida hujilimbikiza ndani, inayoitwa gesi ya elektroni, ambayo hufafanua sifa zote halisi za dutu hizi. Aina ya bondi ya kemikali katika metali zenye jina moja nazo.
Tabia za kimwili
Kuna idadi ya vigezo vinavyounganisha metali zote. Tabia za jumla za mwili waosifa inaonekana kama hii.
- Metal shine. Wawakilishi wote wa kundi hili la dutu wanayo. Wakati huo huo, nyingi huonyesha mwanga wa urefu wa wimbi moja, kwa hiyo hutoa rangi laini nyeupe-fedha. Lakini zingine (dhahabu, shaba, aloi nyingi) zina mng'ao wa manjano.
- Uharibifu na unamu. Kigezo hiki pia ni asili katika metali. Tabia ya jumla juu ya msingi huu, hata hivyo, sio sahihi kabisa, kwani kati ya wawakilishi kuna laini sana, inayoweza kutengenezea na ductile, na kuna dhaifu kabisa ambayo hutengenezwa. Mpira na ductile zaidi ni dhahabu, fedha, shaba, alumini na wengine. Inayoweza kuyeyushwa kidogo - bati, risasi, manganese na nyinginezo.
- Mwezo wa umeme na joto. Inamilikiwa na wawakilishi wote bila ubaguzi. Vyuma ni kondakta wa aina ya kwanza.
- Viwango vya juu vya kuyeyuka na kuchemka. Kwa msingi huu, zimegawanywa katika kinzani (joto zaidi ya nyuzi 1500), zinazoweza kuunganishwa - chini ya takwimu maalum.
- Metali nyepesi na nzito kulingana na msongamano wake. Ni ndogo, ndogo ya uzito wa atomiki ya kipengele. Nyepesi zaidi ni lithiamu, na nzito zaidi ni osmium.
- Ugumu. Kishikilia rekodi cha kiashirio hiki ni chromium, na laini zaidi ni cesium, inayeyuka kwenye mikono.
Vigezo vilivyoorodheshwa - hii ndiyo sifa ya jumla ya metali, yaani, kila kitu kinachowaunganisha katika familia moja kubwa. Walakini, inapaswa kueleweka kuwa kuna tofauti kwa kila sheria. Aidha, kuna vipengele vingi vya aina hii. Kwa hivyo, ndani ya familia yenyewe.kuna mgawanyiko katika makundi mbalimbali, ambayo tutazingatia hapa chini na ambayo tutaonyesha sifa za sifa.
Sifa za kemikali
Kwa mtazamo wa sayansi ya kemia, metali zote ni mawakala wa kupunguza uzito. Na, nguvu sana. Elektroni chache katika kiwango cha nje na ukubwa wa kipenyo cha atomiki, ndivyo chuma inavyokuwa na nguvu kulingana na kigezo kilichobainishwa.
Kutokana na hili, metali zinaweza kuitikia kwa:
- zisizo za metali;
- maji;
- asidi;
- pamoja na alkali (metali za amphoteric);
- oksidi;
- chumvi za metali dhaifu zaidi.
Huu ni muhtasari wa jumla wa sifa za kemikali. Baada ya yote, kwa kila kikundi cha vipengele ni mtu binafsi.
Madini ya ardhi yenye alkali
Sifa za jumla za madini ya alkali duniani ni kama ifuatavyo:
- Kuwa na elektroni mbili katika kiwango cha nje.
- Wanaunda kundi la pili la kikundi kidogo cha mfumo wa upimaji, isipokuwa beriliamu.
- Katika hali ya kawaida, haya ni yabisi ambayo hayawezi kukatwa kwa kisu.
- Rangi ya metali rahisi ni silver-gray, iliyofunikwa na filamu ya oksidi hewani.
- Shughuli zao za kemikali ni nyingi, huongezeka kutoka magnesiamu hadi radium.
- Imeenea kwa asili, hasa kalsiamu. Kwa umbo rahisi, hazipatikani kwa sababu ya shughuli nyingi, lakini huunda misombo mingi tofauti ambayo ni muhimu kwa wanadamu.
- Muhimu kibayolojia. Kalsiamu na magnesiamu ni mambo muhimu ya kufuatilia ya mwili wa binadamu nawanyama. Magnesiamu pia ni sehemu ya mmea wa klorofili.
Kwa hivyo, metali za ardhi za alkali ni vipengele vya kawaida vya familia ya s, vinavyoonyesha shughuli nyingi za kemikali na ni vinakisishaji vikali na washiriki muhimu katika michakato ya kibiolojia katika mwili.
Madini ya alkali
Sifa ya jumla ya metali za alkali huanza na majina yao. Walipokea kwa uwezo wa kufuta katika maji, kutengeneza alkali - hidroksidi caustic. Majibu na maji ni vurugu sana, wakati mwingine huwaka. Dutu hizi hazipatikani kwa fomu ya bure kwa asili, kwani shughuli zao za kemikali ni za juu sana. Huitikia pamoja na hewa, mvuke wa maji, zisizo metali, asidi, oksidi na chumvi, takriban kila kitu.
Hii ni kutokana na muundo wao wa kielektroniki. Katika ngazi ya nje, kuna elektroni moja tu, ambayo huwapa kwa urahisi. Hizi ndizo mawakala wenye nguvu zaidi wa kupunguza, ndiyo maana ilichukua muda mrefu kuzipata katika umbo lao safi. Hii ilifanyika kwanza na Humphrey Davy tayari katika karne ya 18 na electrolysis ya hidroksidi ya sodiamu. Sasa wawakilishi wote wa kikundi hiki wanachimbwa kwa kutumia njia hii.
Sifa ya jumla ya metali za alkali iko katika ukweli kwamba huunda kundi la kwanza la kikundi kidogo cha mfumo wa upimaji. Vyote ni vipengele muhimu vinavyounda misombo mingi ya asili yenye thamani inayotumiwa na mwanadamu.
Sifa za jumla za metali za d- na f-familia
Kundi hili la vipengele linajumuisha hizo zoteambao oxidation inaweza kutofautiana. Hii ina maana kwamba, kulingana na hali, chuma kinaweza kufanya kazi kama wakala wa vioksidishaji na wakala wa kupunguza. Vipengele vile vina uwezo mkubwa wa kuingia katika athari. Miongoni mwao, idadi kubwa ya dutu za amphoteric.
Jina linalojulikana kwa atomi hizi zote ni vipengele vya mpito. Waliipokea kwa ukweli kwamba, kwa upande wa mali zao, kwa kweli wanasimama, kana kwamba, katikati, kati ya metali za kawaida za familia ya s na zisizo za metali za p-family.
Sifa ya jumla ya metali za mpito inaashiria uteuzi wa sifa zake zinazofanana. Wao ni kama ifuatavyo:
- idadi kubwa ya elektroni katika kiwango cha nje;
- radius kubwa ya atomiki;
- hali kadhaa za uoksidishaji (kutoka +3 hadi +7);
- elektroni za valence ziko kwenye d- au f-sublevel;
- fomu 4-6 vipindi vikubwa vya mfumo.
Kama dutu rahisi, metali za kundi hili ni kali sana, ductile na zinaweza kuyeyuka, kwa hivyo zina umuhimu mkubwa kiviwanda.
Vikundi vidogo vya mfumo wa muda
Sifa za jumla za metali za vikundi vidogo vya pili sanjari kabisa na zile za mpito. Na hii haishangazi, kwa sababu, kwa kweli, ni kitu sawa. Ni kwamba vikundi vidogo vya mfumo huundwa kwa usahihi na wawakilishi wa familia za d- na f, ambayo ni, metali za mpito. Kwa hivyo, tunaweza kusema kwamba dhana hizi ni visawe.
Inayotumika zaidi na muhimu zaidi kati yao ni safu ya kwanza ya wawakilishi 10 kutoka scandium hadi zinki. Wote ni wa umuhimu mkubwa wa viwanda na mara nyingihutumiwa na mwanadamu, haswa kwa kuyeyusha.
Aloi
Sifa za jumla za metali na aloi huturuhusu kuelewa ni wapi na jinsi gani inawezekana kutumia dutu hizi. Michanganyiko kama hii imepitia mabadiliko makubwa katika miongo iliyopita, kwa sababu viambajengo vingi zaidi na zaidi vinagunduliwa na kuunganishwa ili kuboresha ubora wake.
Aloi maarufu zaidi leo ni:
- shaba;
- duralumin;
- chuma cha kutupwa;
- chuma;
- bronze;
- itashinda;
- nichrome na zingine.
Aloi ni nini? Hii ni mchanganyiko wa metali zilizopatikana kwa kuyeyusha mwisho katika vifaa maalum vya tanuru. Hii inafanywa ili kupata bidhaa ambayo ni bora zaidi kwa sifa kuliko vitu safi vinavyoiunda.
Ulinganisho wa sifa za metali na zisizo za metali
Ikiwa tunazungumza juu ya mali ya jumla, basi sifa za metali na zisizo za metali zitatofautiana katika hatua moja muhimu sana: kwa mwisho, sifa zinazofanana haziwezi kutofautishwa, kwa kuwa zinatofautiana sana katika mali zao za kimwili na kemikali.
Kwa hivyo, haiwezekani kuunda sifa kama hiyo kwa zisizo za metali. Inawezekana tu kuwazingatia wawakilishi wa kila kundi tofauti na kuelezea mali zao.
