Angalia huku na huku kwa sekunde… Je, unaweza kuona vitu vingapi vya chuma? Kwa kawaida tunapofikiria metali, tunafikiria vitu vinavyong'aa na kudumu. Hata hivyo, zinapatikana pia katika vyakula vyetu na katika miili yetu. Hebu tuangalie orodha kamili ya metali zinazojulikana na sayansi, tujifunze sifa zake za kimsingi na tujue ni kwa nini ni za pekee sana.
Madini ni nini?
Vipengele vinavyopoteza elektroni kwa urahisi, vinavyong'aa (vya kuakisi), vinavyoweza kutengenezwa (vinaweza kufinyangwa katika maumbo mengine), na huchukuliwa kuwa vikondakta vyema vya joto na umeme huitwa metali. Wao ni muhimu kwa njia yetu ya maisha, kwani sio tu sehemu ya miundo na teknolojia, lakini pia ni muhimu kwa uzalishaji wa karibu vitu vyote. Metali iko hata kwenye mwili wa mwanadamu. Ukiangalia lebo ya viambato vya multivitamin, utaona dazeni za misombo iliyoorodheshwa.
Huenda ulikuwa hujui kwamba vipengele kama vile sodiamu, kalsiamu, magnesiamu na zinki ni muhimu kwamaisha, na ikiwa hazipo kwenye miili yetu, afya yetu inaweza kuwa katika hatari kubwa. Kwa mfano, kalsiamu ni muhimu kwa mifupa yenye afya, magnesiamu kwa kimetaboliki. Zinki huongeza kazi ya mfumo wa kinga, wakati chuma husaidia seli za damu kubeba oksijeni kwa mwili wote. Hata hivyo, metali katika miili yetu hutofautiana na chuma katika kijiko au daraja la chuma kwa kuwa wamepoteza elektroni. Zinaitwa cations.
Vyuma pia vina sifa ya viuavijasumu, kwa hivyo vishikizo na vipini katika maeneo ya umma mara nyingi hutengenezwa kutokana na vipengele hivi. Inajulikana kuwa zana nyingi zinafanywa kwa fedha ili kuzuia ukuaji wa bakteria. Viungo Bandia vimetengenezwa kwa aloi za titani, ambazo huzuia maambukizi na kuwafanya wapokeaji kuwa na nguvu zaidi.
Vyuma katika jedwali la upimaji
Vipengee vyote katika mfumo wa upimaji wa Dmitri Mendeleev vimegawanywa katika vikundi viwili vikubwa: metali na zisizo za metali. Ya kwanza ndiyo iliyo nyingi zaidi. Vipengele vingi ni metali (bluu). Metali zisizo kwenye jedwali zinaonyeshwa kwenye mandharinyuma ya manjano. Pia kuna kundi la vipengele ambavyo vinawekwa kama metalloids (nyekundu). Metali zote zimewekwa upande wa kushoto wa meza. Kumbuka kwamba hidrojeni imeunganishwa na metali kwenye kona ya juu kushoto. Licha ya hili, inachukuliwa kuwa isiyo ya chuma. Hata hivyo, baadhi ya wanasayansi wana nadharia kwamba kunaweza kuwa na hidrojeni ya metali kwenye kiini cha sayari ya Jupita.
Uunganishaji wa Chuma
Nyingi za sifa nzuri na muhimuKipengele kinahusiana na jinsi atomi zake zinavyounganishwa. Hii inaunda miunganisho fulani. Mwingiliano wa metali wa atomi husababisha kuundwa kwa miundo ya metali. Kila tukio la kipengele hiki katika maisha ya kila siku, kuanzia gari hadi sarafu mfukoni, inajumuisha muunganisho wa chuma.
Wakati wa mchakato huu, atomi za chuma hushiriki elektroni zao za nje kwa usawa. Elektroni zinazotiririka kati ya ioni zenye chaji chaji huhamisha joto na umeme kwa urahisi, na kufanya vipengele hivi kuwa vikondakta vyema vya joto na umeme. Waya za shaba hutumika kwa usambazaji wa nishati.
Matendo ya metali
Utendaji tena unarejelea tabia ya kipengele kuathiriwa na kemikali katika mazingira yake. Yeye ni tofauti. Baadhi ya metali, kama vile potasiamu na sodiamu (katika safu wima ya 1 na 2 ya jedwali la upimaji), huitikia kwa urahisi pamoja na kemikali nyingi tofauti na ni nadra kupatikana katika umbo lao safi na la msingi. Zote mbili kwa kawaida zipo tu katika michanganyiko (iliyounganishwa kwa kipengele kimoja au zaidi) au kama ayoni (toleo lililochajiwa la umbo lao la msingi).
Kwa upande mwingine, kuna metali nyingine, pia huitwa kujitia. Dhahabu, fedha na platinamu sio tendaji sana na kwa kawaida hutokea katika fomu yao safi. Metali hizi hupoteza elektroni kwa urahisi zaidi kuliko zisizo metali, lakini si kwa urahisi kama metali tendaji kama vile sodiamu. Platinum kiasiisiyofanya kazi na inayostahimili miitikio yenye oksijeni.
Sifa za Kipengele
Uliposoma alfabeti katika shule ya msingi, uligundua kuwa herufi zote zina sifa zake za kipekee. Kwa mfano, baadhi walikuwa na mistari iliyonyooka, baadhi walikuwa na mikunjo, na wengine walikuwa na aina zote mbili za mistari. Vile vile vinaweza kusemwa kuhusu vipengele. Kila mmoja wao ana seti ya kipekee ya mali ya kimwili na kemikali. Sifa za kimwili ni sifa zinazopatikana katika vitu fulani. Inang'aa au la, inapitisha joto na umeme vizuri, inayeyuka kwa halijoto gani, ni mnene kiasi gani.
Sifa za kemikali ni pamoja na zile sifa zinazozingatiwa wakati wa kuguswa na kukaribiana na oksijeni inapoungua (itakavyokuwa vigumu kwao kubakisha elektroni zao wakati wa mmenyuko wa kemikali). Vipengele tofauti vinaweza kushiriki mali ya kawaida. Kwa mfano, chuma na shaba ni vipengele vyote vinavyofanya umeme. Hata hivyo, hawana mali sawa. Kwa mfano, chuma kinapofunuliwa na hewa yenye unyevu, ina kutu, lakini wakati shaba inakabiliwa na hali sawa, hupata mipako maalum ya kijani. Ndio maana Sanamu ya Uhuru ni ya kijani na sio kutu. Imetengenezwa kwa shaba, si chuma).
Mpangilio wa vipengee: metali na zisizo za metali
Ukweli kwamba vipengele vina sifa fulani za kawaida na za kipekee huviruhusu kupangwa katika chati nzuri, nadhifu ambayoinayoitwa meza ya mara kwa mara. Inapanga vipengele kulingana na idadi yao ya atomiki na mali. Kwa hiyo, katika jedwali la mara kwa mara, tunapata vipengele vilivyowekwa pamoja ambavyo vina mali ya kawaida. Iron na shaba ni karibu kwa kila mmoja, zote mbili ni metali. Iron inaonyeshwa kwa ishara "Fe" na shaba inaonyeshwa na ishara "Cu".
Vipengee vingi katika jedwali la muda ni metali, na huwa katika upande wa kushoto wa jedwali. Wamewekwa pamoja kwa sababu wana sifa fulani za kimwili na kemikali. Kwa mfano, metali ni mnene, shiny, ni waendeshaji wazuri wa joto na umeme, na hupoteza elektroni kwa urahisi katika athari za kemikali. Kwa kulinganisha, zisizo za metali zina mali kinyume. Sio mnene, haifanyi joto na umeme, na huwa na kupata elektroni badala ya kuwapa. Tunapoangalia jedwali la mara kwa mara, tunaona kwamba nyingi za zisizo za metali zimewekwa kwa upande wa kulia. Hivi ni vipengele kama vile heliamu, kaboni, nitrojeni na oksijeni.
Metali nzito ni nini?
Orodha ya metali ni nyingi sana. Baadhi yao wanaweza kujilimbikiza mwilini na bila kusababisha madhara yoyote, kama vile strontium ya asili (formula Sr), ambayo ni analogi ya kalsiamu, kwani huwekwa kwa tija kwenye tishu za mfupa. Ni nani kati yao anayeitwa nzito na kwa nini? Fikiria mifano minne: risasi, shaba, zebaki na arseniki.
Vipengele hivi vinapatikana wapi na vinaathiri vipi mazingira na afya ya binadamu? Nzitometali ni metali, misombo ya asili ambayo ina msongamano mkubwa sana ikilinganishwa na metali nyingine - angalau mara tano ya msongamano wa maji. Wao ni sumu kwa wanadamu. Hata dozi ndogo inaweza kusababisha madhara makubwa.
- Ongoza. Ni metali nzito ambayo ni sumu kwa binadamu hasa watoto. Sumu na dutu hii inaweza kusababisha matatizo ya neva. Ingawa hapo zamani ilikuwa ya kuvutia sana kutokana na kunyumbulika, msongamano mkubwa, na uwezo wa kunyonya mionzi hatari, risasi imeondolewa kwa njia nyingi. Chuma hiki laini na cha fedha kinachopatikana Duniani ni hatari kwa wanadamu na hujilimbikiza mwilini kwa wakati. Jambo baya zaidi ni kwamba huwezi kuiondoa. Inakaa pale, hujilimbikiza na hatua kwa hatua hutia sumu mwilini. Risasi ni sumu kwa mfumo wa neva na inaweza kusababisha uharibifu mkubwa wa ubongo kwa watoto. Ilitumika sana katika miaka ya 1800 kuunda vipodozi na hadi 1978 ilitumika kama moja ya viungo vya rangi ya nywele. Leo, risasi hutumiwa hasa katika betri kubwa, kama ngao za X-ray, au kama insulation ya nyenzo zenye mionzi.
- Shaba. Ni metali nzito ya kahawia nyekundu ambayo ina matumizi mengi. Shaba bado ni mojawapo ya waendeshaji bora wa umeme na joto, na waya nyingi za umeme zinafanywa kutoka kwa chuma hiki na kufunikwa kwa plastiki. Sarafu, hasa mabadiliko madogo, pia hufanywa kutoka kwa kipengele hiki cha mfumo wa upimaji. Sumu kali ya shaba ni nadra, lakini kama risasi, inaweza kujilimbikiza kwenye tishu, na hatimaye kusababisha sumu. Watu ambao wamekabiliwa na kiasi kikubwa cha vumbi la shaba au shaba pia wako katika hatari.
- Zebaki. Metali hii ni sumu kwa namna yoyote na inaweza hata kufyonzwa na ngozi. Upekee wake upo katika ukweli kwamba ni kioevu kwenye joto la kawaida, wakati mwingine huitwa "fedha haraka". Inaweza kuonekana kwenye kipimajoto kwa sababu, kama kioevu, inachukua joto, kubadilisha kiasi na hata tofauti kidogo ya joto. Hii inaruhusu zebaki kupanda au kuanguka katika tube kioo. Kwa kuwa dutu hii ni sumu kali ya neva, kampuni nyingi zinatumia vipimajoto vya rangi nyekundu.
- Arseniki. Kuanzia nyakati za Warumi hadi enzi ya Victoria, arseniki ilizingatiwa "mfalme wa sumu" na pia "sumu ya wafalme." Historia imejaa mifano mingi ya wafalme na watu wa kawaida walifanya mauaji ili kujinufaisha, wakitumia misombo ya arseniki ambayo haikuwa na harufu, isiyo na rangi, na isiyo na ladha. Licha ya mvuto wote mbaya, metalloid hii pia ina matumizi yake, hata katika dawa. Kwa mfano, arsenic trioksidi ni dawa nzuri sana inayotumika kutibu watu wenye acute promyelocytic leukemia.
Madini ya thamani ni nini?
Chuma cha thamani ni chuma ambachoinaweza kuwa nadra au ngumu kupatikana, na ya thamani sana kiuchumi. Je! ni orodha gani ya madini ambayo ni ya thamani? Kuna tatu kwa jumla:
- Platinum. Licha ya ugumu wake, hutumiwa katika vito vya thamani, vifaa vya elektroniki, magari, michakato ya kemikali na hata dawa.
- Dhahabu. Chuma hiki cha thamani kinatumika kutengeneza vito na sarafu za dhahabu. Walakini, ina matumizi mengine mengi. Inatumika katika dawa, utengenezaji na vifaa vya maabara.
- Fedha. Metali hii ya kifahari ina rangi nyeupe ya silvery na ni laini sana. katika umbo lake safi ni nzito kabisa, ni nyepesi kuliko risasi, lakini nzito kuliko shaba.
Vyuma: aina na mali
Vipengee vingi vinaweza kuchukuliwa kama metali. Wamewekwa katikati upande wa kushoto wa meza. Vyuma ni alkali, ardhi ya alkali, mpito, lanthanidi na actinides.
Wote wana mambo machache yanayofanana, haya ni:
- imara kwenye joto la kawaida (bila kujumuisha zebaki);
- kawaida inang'aa;
- kiwango cha juu myeyuko;
- kondakta nzuri ya joto na umeme;
- uwezo wa chini wa ionization;
- uwezo mdogo wa kielektroniki;
- inaweza kubadilika (inayoweza kuchukua umbo fulani);
- plastiki (inaweza kuchorwa kuwa waya);
- wiani mkubwa;
- dutu ambayo hupoteza elektroni katika miitikio.
Orodha ya metali zinazojulikana kwa sayansi
- lithiamu;
- berili;
- sodiamu;
- magnesiamu;
- alumini;
- potasiamu;
- kalsiamu;
- scandium;
- titanium;
- vanadium;
- chrome;
- manganese;
- chuma;
- cob alt;
- nikeli;
- shaba;
- zinki;
- gallium;
- rubidium;
- strontium;
- yttrium;
- zirconium;
- niobium;
- molybdenum;
- technetium;
- ruthenium;
- rhodium;
- palladium;
- fedha;
- cadmium;
- ndani;
- copernicus;
- cesium;
- bariamu;
- bati;
- chuma;
- bismuth;
- ongoza;
- zebaki;
- tungsten;
- dhahabu;
- platinum;
- osmium;
- hafnium;
- germanium;
- iridium;
- niobium;
- rhenium;
- antimoni;
- thallium;
- tantalum;
- Kifaransa;
- livermorium.
Kwa jumla, takriban elementi 105 za kemikali zinajulikana, nyingi zikiwa ni metali. Mwisho ni kipengele cha kawaida sana katika asili, ambacho hutokea katika umbo safi na kama sehemu ya misombo mbalimbali.
Vyuma hutokea katika matumbo ya ardhi, vinaweza kupatikana katika miili mbalimbali ya maji, katika muundo wa miili ya wanyama na wanadamu, katika mimea na hata katika anga. Katika jedwali la upimaji, ziko kuanzia na lithiamu (chuma iliyo na formula Li) nakuishia na livermorium (Lv). Jedwali linaendelea kujazwa tena na vipengele vipya, na zaidi haya ni metali.
