PROPRIETĂȚILE FIZICE ȘI CHIMICE ALE METALELOR - CHIMIE - 2025

Cele Proprietățile metalelor, atât fizice cât și chimice, sunt esențiale pentru construirea de nenumărate artefacte și lucrări de inginerie, precum și ornamente decorative în diverse culturi și sărbători.

Din vremuri imemoriale, ei au trezit curiozitatea pentru aspectul lor atractiv, contrastând cu opacitatea rocilor. Unele dintre aceste proprietăți cele mai apreciate sunt rezistența ridicată la coroziune, densitate mică, duritate mare și duritate și elasticitate, printre altele.

Metalele sunt recunoscute la prima vedere prin suprafețele lor lucioase și de obicei argintii. Sursa: George Becker prin Pexels.

În chimie, el este mai interesat de metale din perspectivă atomică: comportamentul ionilor lor față de compușii organici și anorganici. De asemenea, sărurile pot fi preparate din metale pentru utilizări foarte specifice; de exemplu, sărurile de cupru și aur.

Cu toate acestea, proprietățile fizice au fost cele care au captivat mai întâi umanitatea. În general, ele se caracterizează prin faptul că sunt durabile, ceea ce este valabil mai ales în cazul metalelor nobile. Astfel, tot ceea ce semăna cu aurul sau argintul era considerat valoros; au fost realizate monede, bijuterii, bijuterii, lanțuri, statui, farfurii etc.

Metalele sunt cele mai abundente elemente din natură. Doar aruncați o privire la tabelul periodic pentru a certifica că aproape toate elementele sale sunt metalice. Datorită acestora, au fost disponibile materiale care să conducă curent electric în dispozitivele electronice; adică sunt arterele tehnologiei și oasele clădirilor.

Proprietățile fizice ale metalelor

Proprietățile fizice ale metalelor sunt cele care le definesc și le diferențiază ca materiale. Nu este necesar ca acestea să sufere vreo transformare cauzată de alte substanțe, ci prin acțiuni fizice, cum ar fi încălzirea lor, deformarea lor, lustruirea lor sau pur și simplu privirea lor.

Strălucire

Marea majoritate a metalelor sunt strălucitoare și, de asemenea, au culori cenușii sau argintii. Există câteva excepții: mercurul este negru, cuprul este roșiatic, aurul este auriu, iar osmiul prezintă câteva nuanțe albăstrui. Această luminozitate se datorează interacțiunilor fotonilor cu suprafața sa delocalizată electronic de legătura metalică.

Duritate

Metalele sunt dure, cu excepția celor alcaline și a altora. Aceasta înseamnă că o bară de metal va putea zgâria suprafața pe care o atinge. În cazul metalelor alcaline, cum ar fi rubidiul, sunt atât de moi încât pot fi răzuite cu unghia; cel puțin înainte de a începe să corodeze carnea.

Maleabilitate

Metalele sunt de obicei maleabile la diferite temperaturi. Când sunt lovite și dacă sunt deformate sau zdrobite fără a se fractura sau a se sfărâma, atunci se spune că metalul este maleabil și prezintă maleabilitate. Nu toate metalele sunt maleabile.

Ductilitate

Metalele, pe lângă faptul că sunt maleabile, pot fi ductile. Când un metal este ductil, este capabil să sufere deformări în aceeași direcție, devenind ca și cum ar fi un fir sau un fir. Dacă se știe că un metal poate fi tranzacționat cu roți de cablu, putem afirma că este un metal ductil; de exemplu, fire de cupru și aur.

Cristale de aur sintetice. Alchemist-hp (discuție) www.pse-mendelejew.de

Conductivitate termică și electrică

Metalele sunt buni conductori atât de căldură cât și de electricitate. Printre cei mai buni conductori de căldură avem aluminiu și cupru; în timp ce cele care conduc cel mai bine electricitatea sunt argintul, cuprul și aurul. Prin urmare, cupru este un metal foarte apreciat în industrie pentru conductivitatea sa termică și electrică excelentă.

Firuri de cupru. Scott ehardt

Sonoritate

Metalele sunt materiale solide. Dacă se lovesc două piese metalice, se va produce un sunet caracteristic pentru fiecare metal. Experții și iubitorii de metale sunt de fapt capabili să le distingă prin sunetul pe care îl emit.

Puncte de topire și fierbere ridicate

Metalele pot rezista la temperaturi ridicate înainte de topire. Unele metale, cum ar fi tungstenul și osmiu, se topesc la temperaturi de 3422 ºC și, respectiv, 3033 ºC. Cu toate acestea, zincul (419,5ºC) și sodiul (97,79ºC) se topesc la temperaturi foarte scăzute.

Dintre toate, cesiul (28,44 ºC) și galiul (29,76 ºC) sunt cele care se topește la cele mai scăzute temperaturi.

Din aceste valori se poate obține o idee despre motivul pentru care se utilizează un arc electric în procesele de sudare și se produc sclipiri intense.

Pe de altă parte, punctele ridicate de topire indică faptul că toate metalele sunt solide la temperatura camerei (25 ° C); Cu excepția mercurului, singurul metal și unul dintre puținele elemente chimice care este lichid.

Mercur sub formă lichidă. Bionerd

aliaje

Deși nu este o proprietate fizică, metalele se pot amesteca între ele, cu condiția ca atomii lor să reușească să se adapteze pentru a crea aliaje. Acestea sunt astfel amestecuri solide. O pereche de metale poate fi aliată mai ușor decât alta; iar unele, de fapt, nu pot fi aliate deloc din cauza afinității scăzute dintre ele.

Cuprul „se înțelege” cu staniu, amestecându-se cu acesta pentru a forma bronzul; sau cu zinc, pentru a forma alama. Aliajele oferă multiple alternative atunci când metalele singure nu pot îndeplini caracteristicile cerute pentru o aplicație; ca atunci când vrei să combini lejeritatea unui metal cu tenacitatea altuia.

Proprietăți chimice

Proprietățile chimice sunt cele inerente atomilor lor și modul în care interacționează cu moleculele din afara mediului lor pentru a nu mai fi metale și astfel se transformă în alți compuși (oxizi, sulfuri, săruri, complexe organometalice etc.). Este vorba despre reactivitatea și structurile lor.

Structuri și legături

Metalele, spre deosebire de elementele nemetalice, nu sunt grupate ca molecule, MM, ci ca o rețea de atomi M ținuți împreună de electronii lor exteriori.

În acest sens, atomii metalici rămân puternic uniți de o „mare de electroni” care îi scaldă și merg peste tot; adică sunt delocalizate, nu sunt fixate în nicio legătură covalentă, ci alcătuiesc legătura metalică. Această rețea este foarte ordonată și repetitivă, așa că avem cristale metalice.

Cristalele metalice, de diferite dimensiuni și pline de imperfecțiuni și legătura lor metalică, sunt responsabile pentru proprietățile fizice observate și măsurate pentru metale. Faptul că sunt colorate, luminoase, bune conductoare, iar sunetul se datorează structurii și delocalizării lor electronice.

Există cristale în care atomii sunt mai compactați decât alții. Prin urmare, metalele pot fi la fel de dense ca plumbul, osmiu sau iridiul; sau la fel de ușor ca litiu, chiar capabil să plutească pe apă înainte de a reacționa.

Coroziune

Metalele sunt sensibile la corodare; deși mai multe dintre ele pot rezista în mod excepțional în condiții normale (metale nobile). Coroziunea este o oxidare progresivă a suprafeței metalice, care sfârșește să se înăbușe, provocând pete și găuri care îi strică suprafața strălucitoare, precum și alte culori nedorite.

Metalele precum titanul și iridiul au o rezistență ridicată la coroziune, deoarece stratul oxizilor formați nu reacționează cu umiditatea și nici nu lasă oxigenul să pătrundă în interiorul metalului. Și dintre cele mai ușoare metale de corodat avem fierul, a cărui rugină este destul de recunoscută prin culoarea sa maro.

Agenți de reducere

Unele metale sunt agenți reducători excelenți. Aceasta înseamnă că renunță la electronii lor la alte specii flămânde de electroni. Rezultatul acestei reacții este că acestea ajung să devină cationi, M ^{n +} , unde n este starea de oxidare a metalului; adică sarcina sa pozitivă, care poate fi polivalentă (mai mare de 1+).

De exemplu, metalele alcaline sunt utilizate pentru a reduce unii oxizi sau cloruri. Când acest lucru se întâmplă cu sodiu, Na, își pierde singurul electron de valență (deoarece aparține grupului 1) pentru a deveni un ion sau cation sodic, Na ⁺ (monovalent).

În mod similar cu calciul, Ca (grupa 2), care pierde doi electroni în loc de unul singur și rămâne ca un cation divalent Ca ²⁺ .

Metalele pot fi utilizate ca agenți reducători, deoarece sunt elemente electropozitive; ei sunt mai susceptibili să renunțe la electronii lor decât să-i câștige din alte specii.

reactivitatea

Acestea fiind spuse că electronii tind să piardă electroni, este de așteptat ca în toate reacțiile lor (sau în majoritatea lor) să se transforme în cationi. Acum, aceste cationi interacționează aparent cu anioni pentru a genera o gamă largă de compuși.

De exemplu, metale alcaline și alcalino - pământoase reacționează în mod direct (și exploziv) cu apă pentru a forma hidroxizi, M (OH) _n , formate prin M ^{n +} și OH ^- ioni de obligațiuni sau prin M-OH.

Când metalele reacționează cu oxigenul la temperaturi ridicate (cum ar fi cele atinse printr - o flacără), ele se transformă în M ₂ O _n oxizi (Na ₂ O, CaO, MgO, Al ₂ O ₃ , etc.). Acest lucru se datorează faptului că avem oxigen în aer; dar și azot, iar unele metale pot forma un amestec de oxizi și nitruri, M ₃ N _n (TiN, AlN, GaN, Be ₃ N ₂ , Ag ₃ N etc.).

Metalele pot fi atacate de acizi și baze puternice. În primul caz se obțin săruri, iar în al doilea din nou hidroxizi sau complexe de bază.

Stratul de oxid care acoperă unele metale împiedică acizii să atace metalul. De exemplu, acidul clorhidric nu poate dizolva toate metalele pentru a forma clorurile lor de metal solubile în apă.

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. Instrumente de știință la domiciliu. (2019). Lecția de știință a metalelor. Recuperat de la: learning-center.homesciencetools.com
4. Grupul Rosen Publishing. (2019). Metale. Recuperat de la: pkphysicalscience.com
5. Toppr. (Sf). Proprietățile chimice ale metalelor și nemetalelor. Recuperat de la: toppr.com
6. Wikipedia. (2019). Metal. Recuperat de la: en.wikipedia.org