METALE: ISTORIC, PROPRIETĂȚI, TIPURI, UTILIZĂRI, EXEMPLE - CHIMIE - 2025

De Metalele sunt formate dintr - un grup de elemente care sunt situate pe partea stângă, cu excepția hidrogenului metaloid, a Tabelului Periodic. Metalele constituie aproximativ 75% din elementele chimice, astfel încât se poate spune că o mare parte a naturii este de natură metalică.

Metalele pe care omul le-a prelucrat inițial în preistorie au fost următoarele: aur, argint, cupru, staniu, plumb și fier. Acest lucru se datora faptului că se aflau în starea natală sau pentru că erau ușor de procesat pentru a face obiecte utile.

Elemente metalice în culoare albastră. Metalloide în verde și nemetale în maro

Pare un lucru de magie că din grămezi de roci și minerale se pot extrage corpuri strălucitoare și argintii (cu anumite excepții importante și excepționale). Acesta este cazul bauxitei și aluminiului, din ale cărui roci de lut se obține acest metal redus în foi sau hârtii de argint.

Metalele reprezintă cadrul industriilor; cablurile sale, reactoarele, unitățile, containerele, toate într-un fel sau altul sunt formate din metale și aliaje ale acestora.

Primele monede, arme, unelte, armuri au fost realizate cu metale, pentru a fi utilizate ulterior la fabricarea de vehicule, biciclete, bărci, avioane, computere, printre alte obiecte esențiale din viața modernă.

Istorie

Epoca cuprului

Expansiune metalurgică - Sursa: Metallurgical diffusion.svg sub licența Creative Commons Atribuire-ShareAlike 4.0 Internațional

În anul 9000 î.e.n., primele obiecte din metal din cupru forjat au fost realizate în Orientul Apropiat, când omul a descoperit că ciocanul de cupru i-a crescut rezistența și rezistența, folosindu-l pentru a realiza cuțite. Aceasta este epoca cuprului.

S-a descoperit că cuprul ar putea fi obținut prin încălzirea mineralelor albastre, cum ar fi corvellita și malachitul (4000-3000 î.Hr.).

Perioada calcolitică este o perioadă care precede epoca bronzului, corespunzând 5.000-3.000 î.Hr .. Omul a început să experimenteze fuziunea și topirea cuprului, pentru a obține cupru forjat din oxid de cupru.

Epoca bronzului (3.000-1.500 î.Hr.)

Materiale din epoca bronzului - Sursa: Gaguilella sub licența Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International.

Omul a început probabil din greșeală să fabrice aliaje, inițial din cupru și arsen, iar mai târziu cu cupru și staniu, pentru a obține bronzul în Orientul Apropiat.

Articolele din bronz, corespunzătoare acestei perioade, aveau 87% cupru, 11% staniu și cantități mici de fier, arsen, nichel, plumb și antimoniu.

Epoca fierului (700 î.Hr.)

Bărbatul și-a folosit experiența în producția de cupru forjat pentru producerea de fier forjat în Orientul Apropiat. În aceeași perioadă de timp a avut loc granulația de pulbere etruscă, Italia.

Cea mai cunoscută producție de oțel, un aliaj de fier și carbon, s-a manifestat în bucăți de metal la un sit arheologic din Anatolia (1800 î.Hr.)

În jurul anului 1122 d.Hr., la o dată și un loc necunoscute, s-a introdus fontă. În 1440 d.Hr., a fost produsă Marele Clopot din Beijing, China. Aproape trei secole mai târziu, în 1709 d.Hr., fontă este produsă folosind cocsul ca material combustibil.

În 1779, fontul a fost folosit în Anglia ca material de arhitectură. În 1855, Henry Bessenir a folosit fierul de porc ca materie primă pentru a obține oțel blând. The English Clark and Wood (1872) a brevetat un aliaj, considerat în prezent ca oțel inoxidabil.

Proprietățile fizice ale metalelor

Bronzul acestor clopote antice demonstrează utilitatea metalelor în scopuri ornamentale sau religioase. Sursa: Pxhere.

Printre unele proprietăți fizice ale metalelor avem:

-Metalele au aspect strălucitor și sunt capabile să reflecte lumina.

-În general, sunt buni conductori de electricitate și căldură.

-Au puncte de topire și fierbere ridicate.

-Sunt maleabile, adică pot fi ciocanite pentru a produce foi subțiri.

-Sunt ductile, cu ele puteți produce fire sau fibre cu diametru foarte mic.

-Sunt prezentate în stare solidă, cu excepția mercurului, care este lichid la temperatura camerei, și galiu, care se topește doar strângându-l între mâini. În imaginea următoare puteți vedea un container cu mercur:

-Sunt corpuri opace, foile lor subțiri nu sunt încrucișate de lumină.

-Sunt foarte tari, cu excepția sodiului și a potasiului, care pot fi tăiate cu un cuțit.

-Are densitate ridicată, cu osmiu și iridiu având cea mai mare densitate, iar litiu având cea mai mică densitate.

Proprietățile chimice ale metalelor

Printre unele dintre proprietățile chimice ale metalelor avem:

-Tind să piardă electroni și să formeze cationi metalici, M ^{n +} , unde n indică numărul lor de oxidare, care numai pentru metalele alcaline și alcaline de pământ coincide cu numărul lor de valență.

-Electronegativitățile sale sunt reduse.

-Se corodează și se produc deteriorarea oxidării.

-Formarea oxizilor de bază la reacția cu oxigenul. Acești oxizi atunci când sunt combinați cu apa formează hidroxizi metalici. Oxizii metalici reacționează cu acizii formând săruri și apă.

-Sunt agenți reducători buni, deoarece renunță la electroni.

Tipuri de metale

Metalele sunt clasificate în următoarele: alcaline, alcaline-pământești, post-tranziționale, de tranziție și așa-numitele pământuri rare.

Metale alcaline

De obicei, nu sunt găsiți liberi în natură, deoarece se oxidează ușor. Au un suborbital s ¹ în cochilie orbitală exterioară, deci au o stare de oxidare +1. Sunt metale care reacționează exotermic cu apa și se reduc puternic.

Metale alcaline de pământ

Sunt metale maleabile și ductile. Atomii elementelor din acest grup au o configurație s ² , deci pot renunța la doi electroni, iar starea lor de oxidare este +2. Cu excepția beriliu, acestea sunt oxidabile la expunerea la aer.

Metale post-tranzitorii

Sunt metale ale așa-numitului bloc p, situate între metalele de tranziție și metaloidele din tabelul periodic.

Elementele din grupa 3 au stările de oxidare +1 și +3 ca fiind cele mai frecvente, deși aluminiu are doar starea de oxidare +3. O parte din metalele post-tranziționale sunt unele situate în grupele 14 și 15.

Metale de tranziție d

Ele formează un grup care se găsește între elementele care formează baza și elementele care formează acidul. Orbitalele atomice d și f sunt incomplete și pline. Deși termenul metale de tranziție se referă la metale de tranziție d.

Metalele de tranziție au mai mult de o stare de oxidare. Au puncte de topire și fierbere mai mari decât alte grupuri de metale. Metalele de tranziție este un grup de metale foarte eterogen care include, printre altele, fier, crom, argint etc.

Pământuri rare

Minere rare de pământ

Acest grup de metale este alcătuit din elementele scandiu și ittriu și elementele seriei de lantanide și actinide. Termenul „pământuri rare” se referă la faptul că nu se găsesc în natură în stări pure și sunt atacabile de acizi.

Aplicații

Metale alcaline

Litiu este utilizat ca mediu de transfer de căldură în unele reactoare nucleare. Este utilizat în unele baterii uscate și acumulatori de lumină. Clorura de litiu și bromura de litiu sunt compuși higroscopici folosiți în procesele de uscare și climatizare industrială.

Sodiul este utilizat în metalurgia metalelor, cum ar fi titanul și zirconiul. Este utilizat în iluminatul public în lămpile cu arc de sodiu. Clorura de sodiu (NaCl) este utilizată ca aromă alimentară și pentru conservarea cărnii.

Metale alcaline de pământ

Magneziul a fost folosit în fotografie ca lumină flash și în artificii. Bariul este o componentă a aliajelor care sunt utilizate în bujiile din cauza ușurinței elementului de a emite electroni. Sărurile de bariu sunt utilizate pentru a limita deteriorarea razelor X la plăcile din tractul gastro-intestinal.

Calciul este utilizat pentru a îndepărta impuritățile dizolvate din metalele topite și în eliminarea gazelor reziduale din tuburile de vid. Face parte din tencuială, un material folosit în construcții și în tratamentul fracturilor osoase.

Metale post-tranzitorii

Aluminiul deoarece este un metal ușor este utilizat la construcția aeronavelor și a navelor. De asemenea, este utilizat la producerea a numeroase ustensile de bucătărie. Este utilizat ca materie primă la fabricarea deodorantelor care limitează transpirația.

Galliul este utilizat în tranzistoare și termometre cu temperaturi ridicate. Izotopul de ⁶⁷ Ga este utilizat în medicamente pentru tratarea unor melanomuri. Plumbul este utilizat în construcția bateriilor și în protecția împotriva radiațiilor ionizante.

Metale tranzitorii

Cuprul este utilizat în conductele de alimentare cu apă, frigidere și sisteme de climatizare. De asemenea, este utilizat ca parte a mecanismului de disipare a căldurii în calculatoare. Se folosește la conducerea curentului electric, la electromagneti și la colorarea ochelarilor.

Nichelul este folosit pentru fabricarea oțelului inoxidabil, precum și pentru corzi de chitară și baterii reîncărcabile. Se folosește și la electroplacare în protecția metalelor. Este utilizat în aliaje care se găsesc în piese ale vehiculului, cum ar fi supape, rulmenți și frâne.

Nichelul a fost folosit de mult în confecționarea monedelor.

Zincul este utilizat pentru a proteja metalele împotriva coroziunii, în producerea de aramă. Oxidul de zinc și sulfatul de zinc sunt utilizate la fabricarea foilor utilizate în acoperișuri, jgheaburi și coborâre.

Cromul este utilizat pentru a proteja metalele împotriva coroziunii și le oferă strălucire. Este utilizat ca catalizator în reacția de sinteză a amoniacului (NH ₃ ). Oxidul de crom este folosit pentru a proteja lemnul.

Pământuri rare

Scandiumul este folosit în aliaje cu aluminiu pentru componente aerospațiale. Este un aditiv în lămpile cu vapori de mercur.

Lantanul se folosește în ochelarii cu un indice de refracție rezistent la alcali. În plus, este utilizat la fabricarea lentilelor pentru camere și ca catalizator de cracare catalitic pentru rafinăriile de petrol.

Ceriu este utilizat ca agent oxidant chimic. În plus, este utilizat pentru a furniza o colorare galbenă în sticlă și ceramică, precum și un catalizator pentru cuptoarele de auto-curățare.

Exemple de elemente metalice

Alcalin

Sodiu (Na), potasiu (K), cesiu (Cs), litiu (Li) și rubidiu (Ru).

Alcalină-pămîntesc

Beriliu (Be), magneziu (Mg), calciu (Ca), stronțiu (Sr), bariu (Ba) și radiu (Ra).

Post-tranziție

Aluminiu (Al), galiu (Ga), Indiu (In), taliu (Tl), staniu (Sn) și plumb (Pb).

tranziţie

Titan (Ti), Vanadiu (V), Crom (Cr), Mangan (Mn), Fier (Fe), Cobalt (Co), Nichel (Ni), Cupru (Cu), Zinc (Zn), Zirconiu (Zr), niobiu (Nb), molibden (Mo), paladiu (Pd), argint (Ag), tungsten (W), reniu (Re), osmiu (Os), iridiu (Ir),

Platină (Pt), Aur (Au) și Mercur (Hg).

Pământuri rare

Scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanum (La), ceriu (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), holmium (Ho), erbiu (Er), tuliu (Tm), ytterbiu (Yb) și lutetiu (Lu).

Referințe

1. Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie (Ediția a VIII-a). CENGAGE Învățare.
2. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică . (A patra editie). Mc Graw Hill.
3. Helmenstine, Anne Marie, doctorat. (05 octombrie 2019). Metale versus nemetale. Recuperat de la: thinkco.com
4. Metale și proprietățile lor - fizice și chimice. . Recuperat din: csun.edu
5. Jonathan Maes. (2019). 18 diferite tipuri de metale (fapte și utilizări). Recuperat de la: makeitfrommetal.com