METALLERS FYSIKALISKA OCH KEMISKA EGENSKAPER - KEMI - 2026

De egenskaper hos metaller, både fysiska och kemiska, är nyckeln till byggandet av otaliga artefakter och ingenjörsarbeten, samt dekorativa ornament i olika kulturer och fester.

Sedan urminnestiden har de väckt nyfikenhet för sitt vackra utseende och kontrasterar klippornas opacitet. Några av dessa mest värderade egenskaper är hög motståndskraft mot korrosion, låg densitet, stor hårdhet och seghet och elasticitet, bland andra.

Metaller kan kännas igen vid första anblicken av sina blanka och vanligtvis silvertonade ytor. Källa: George Becker via Pexels.

I kemi är han mer intresserad av metaller ur ett atomperspektiv: deras jons beteende mot organiska och oorganiska föreningar. På samma sätt kan salter framställas av metaller för mycket specifikt bruk; till exempel koppar- och guldsalter.

Men det var de fysiska egenskaperna som först fängslade mänskligheten. I allmänhet kännetecknas de av att de är hållbara, vilket är särskilt sant när det gäller ädelmetaller. Således ansågs allt som liknade guld eller silver värdefullt; mynt, juveler, juveler, kedjor, statyer, plattor etc. gjordes.

Metaller är de vanligaste elementen i naturen. Titta bara på det periodiska systemet för att bekräfta att nästan alla dess element är metalliska. Tack vare dem fanns material tillgängliga för att leda elektrisk ström inom elektroniska apparater; det vill säga de är teknikens artärer och byggnadens ben.

Metallers fysiska egenskaper

De fysiska egenskaperna hos metaller är de som definierar och differentierar dem som material. Det är inte nödvändigt att de genomgår någon omvandling orsakad av andra ämnen, utan av fysiska åtgärder som att värma dem, deformera dem, polera dem eller helt enkelt titta på dem.

Briljans

De allra flesta metaller är blanka och har också gråaktiga eller silverfärger. Det finns några undantag: kvicksilver är svart, koppar är rödaktigt, guld är gyllene och osmium visar några blåaktiga nyanser. Denna ljusstyrka beror på interaktioner mellan fotoner och ytan elektroniskt delokaliserad av den metalliska bindningen.

Hårdhet

Metaller är hårda, utom alkaliska och andra. Detta innebär att en metallstång kan repa ytan den berör. När det gäller alkalimetaller, såsom rubidium, är de så mjuka att de kan skrapas av med en nagel; åtminstone innan de börjar korrodera köttet.

Smidbarhet

Metaller är vanligtvis formbara vid olika temperaturer. När de slås, och om de deformeras eller krossas utan att spricka eller smulas, sägs metallen vara formbar och uppvisar formbarhet. Inte alla metaller är formbara.

formbarhet

Metaller, förutom att de är formbara, kan vara smidiga. När en metall är duktil kan den genomgå deformationer i samma riktning och bli som om det är en tråd eller tråd. Om det är känt att en metall kan handlas med kabelhjul kan vi bekräfta att det är en smidbar metall; till exempel koppar- och guldtrådar.

Syntetiska guldkristaller. Alchemist-hp (talk) www.pse-mendelejew.de

Termisk och elektrisk ledningsförmåga

Metaller är bra ledare för både värme och elektricitet. Bland de bästa värmeledarna har vi aluminium och koppar; medan de som bilar elektricitet bäst är silver, koppar och guld. Därför är koppar en metall som är mycket uppskattad i branschen för sin utmärkta termiska och elektriska konduktivitet.

Koppartrådar. Scott ehardt

klang

Metaller är ljudmaterial. Om två metalldelar slås, produceras ett karakteristiskt ljud för varje metall. Experter och älskare av metaller kan faktiskt skilja dem genom ljudet de avger.

Höga smält- och kokpunkter

Metaller tål höga temperaturer före smältning. Vissa metaller, till exempel volfram och osmium, smälter vid temperaturer på respektive 3422 ° C och 3033 ° C. Zink (419,5 ºC) och natrium (97,79 ºC) smälter emellertid vid mycket låga temperaturer.

Bland allt är cesium (28,44 ºC) och gallium (29,76 ºC) de som smälter vid de lägsta temperaturerna.

Från dessa värden kan man få en idé om varför en elektrisk båge används i svetsprocesser och intensiva blixtar orsakas.

Å andra sidan indikerar själva de höga smältpunkterna att alla metaller är fasta vid rumstemperatur (25 ° C); Med undantag av kvicksilver, den enda metallen och en av få kemiska element som är flytande.

Kvicksilver i flytande form. Bionerd

Alloys

Även om det inte är en sådan fysisk egenskap, kan metaller blandas med varandra under förutsättning att deras atomer lyckas anpassa sig för att skapa legeringar. Dessa är alltså fasta blandningar. Ett par metaller kan legeras lättare än ett annat; och vissa kan faktiskt inte legeras alls på grund av den låga affiniteten mellan dem.

Koppar "går över" med tenn, blandas med det för att bilda brons; eller med zink för att bilda mässing. Legeringar erbjuder flera alternativ när enbart metaller inte kan uppfylla de nödvändiga egenskaperna för en applikation; som när du vill kombinera lättheten i en metall med en annan hållfasthet.

Kemiska egenskaper

Kemiska egenskaper är de som är inneboende i deras atomer och hur de interagerar med molekyler utanför deras miljö för att sluta vara metaller, att bli andra föreningar (oxider, sulfider, salter, organometalliska komplex, etc.). Det handlar då om deras reaktivitet och deras strukturer.

Strukturer och länkar

Metaller, till skillnad från icke-metalliska element, grupperas inte som molekyler, MM, utan som ett nätverk av M-atomer som hålls samman av deras yttre elektroner.

I denna mening förblir de metalliska atomerna starkt förenade av ett "hav av elektroner" som badar dem, och de går överallt; det vill säga de är delokaliserade, de är inte fixerade i någon kovalent bindning, men de utgör den metalliska bindningen. Detta nätverk är mycket ordnat och repetitivt, så vi har metalliska kristaller.

Metallkristaller av olika storlekar och full av brister och deras metalliska bindning är ansvariga för de observerade och uppmätta fysiska egenskaperna för metaller. Det faktum att de är färgglada, ljusa, bra ledare och ljud beror på deras struktur och deras elektroniska delokalisering.

Det finns kristaller där atomerna är mer komprimerade än andra. Därför kan metaller vara lika täta som bly, osmium eller iridium; eller så lätt som litium, till och med kapabel att flyta på vatten innan reaktionen.

Korrosion

Metaller är mottagliga för korrodering; även om flera av dem exceptionellt kan motstå det under normala förhållanden (ädelmetaller). Korrosion är en progressiv oxidation av metallytan, som slutar smula, vilket orsakar fläckar och hål som förstör dess blanka yta, såväl som andra oönskade färger.

Metaller som titan och iridium har en hög motståndskraft mot korrosion, eftersom skiktet av deras bildade oxider inte reagerar med fuktighet och inte heller tillåter syre att tränga in i metallens inre. Och av de enklaste metallerna att korrodera har vi järn, vars rost är ganska kännbar genom sin bruna färg.

Minskningsmedel

Vissa metaller är utmärkta reduktionsmedel. Det innebär att de ger upp sina elektroner till andra elektronhungande arter. Resultatet av denna reaktion är att de slutar bli katjoner, Mn ⁺ , där n är metallens oxidationstillstånd; det vill säga dess positiva laddning, som kan vara polyvalent (större än 1+).

Till exempel används alkalimetaller för att reducera vissa oxider eller klorider. När detta händer med natrium, Na, förlorar den sin enda valenselektron (eftersom den tillhör grupp 1) för att bli en natriumjon eller katjon, Na ⁺ (monovalent).

På liknande sätt med kalcium, Ca (grupp 2), som förlorar två elektroner istället för bara en och kvarstår som en tvåvärd katjon Ca ²⁺ .

Metaller kan användas som reduktionsmedel eftersom de är elektropositiva element; de är mer benägna att ge upp sina elektroner än att få dem från andra arter.

Reaktivitet

Efter att ha sagt att elektroner tenderar att förlora elektroner, kan det förväntas att de i alla sina reaktioner (eller de flesta) hamnar i kationer. Nu interagerar tydligen dessa katjoner med anjoner för att generera ett brett spektrum av föreningar.

Exempelvis alkali- och alkaliska jordartsmetaller reagera direkt (och explosivt) med vatten för att bilda hydroxider, M (OH) _n , som bildas av M ^{n +} och OH ^- joner , eller genom M-OH-bindningar.

När metaller reagerar med syre vid höga temperaturer (såsom de som nås med en låga), de övergår i M ₂ O _n oxider (Na ₂ O, CaO, MgO, Al ₂ O ₃ , etc). Detta beror på att vi har syre i luften; men också kväve och vissa metaller kan bilda en blandning av oxider och nitrider, M ₃ N _n (TiN, AIN, GaN, Be ₃ N ₂ , Ag ₃ N etc).

Metaller kan attackeras av starka syror och baser. I det första fallet erhålls salter och i det andra åter hydroxider eller baskomplex.

Oxidlagret som täcker vissa metaller förhindrar syror från att angripa metallen. Till exempel kan saltsyra inte lösa upp alla metaller som bildar deras respektive metallklorider, lösliga i vatten.

referenser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
2. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi . (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
3. Hemvetenskap Verktyg. (2019). Metallvetenskap. Återställdes från: learning-center.homesciencetools.com
4. Rosen Publishing Group. (2019). Metaller. Återställd från: pkphysicalscience.com
5. Toppr. (Sf). Kemiska egenskaper hos metaller och icke-metaller. Återställd från: toppr.com
6. Wikipedia. (2019). Metall. Återställd från: en.wikipedia.org