Van de 118 elementen die de mens kent, zijn er 94 metalen. Dit zijn elementen die eenvoudige stoffen vormen met een karakteristieke glans, hoge plasticiteit en kneedbaarheid. Welke andere eigenschappen hebben metalen? In welke groepen zijn ze verdeeld? Laten we het uitzoeken.
Metalen en hun eigenschappen
Het beschrijven van metalen is niet eenvoudig. Ze zijn moeilijk te vergelijken met andere elementen of stoffen die in de moderne wereld bekend zijn. In de standaardbetekenis is metaal een stevige grijze substantie met een sterke glans. Maar alles is veel ingewikkelder. De meeste zijn echt grijs, maar de tinten zijn voor iedereen anders. Gallium is blauwachtig, bismut is roze, koper is helderrood, maar cesium, strontium en goud hebben een gele tint.
Metalen zijn heel verschillend wat betreft de mate van manifestatie van hun eigenschappen. Maar er zijn kwaliteiten die hen verenigen. Metalen doneren relatief gemakkelijk elektronen aan het buitenste niveau, omdat ze zwak gebonden zijn aan de kern van een atoom. Hun interne structuur wordt weergegeven door een kristalrooster, daarom zijn ze onder normale omstandigheden allemaal vast. De enige uitzondering is kwik, dat alleen uithardt bij temperaturen onder -38,83°C.
Metalen zijn uitstekende geleiders van warmte en elektriciteit. Velen van hen zijn erg plastisch, zoals goud, koper, puur chroom, zilver. Ze kunnen buigen of kreukelen zonder te breken. Andere zijn vrij broos (mangaan, tin, bismut).
Metaalgroepen
Onder dezelfde omstandigheden gedragen metalen zich anders, wat al te zien is in het voorbeeld van kwik. Het wordt heel gemakkelijk vloeibaar, maar niet alle stoffen gedragen zich op dezelfde manier. Afhankelijk van het smeltpunt worden smeltbare en vuurvaste metalen onderscheiden. De laatste omvatten wolfraam, tantaal, rhenium, molybdeen. Ze smelten bij temperaturen boven 2000 °C.
Zware en lichte metalen worden ook onderscheiden. Zwaar - lood, cadmium, kob alt, kwik, koper, vanadium hebben een groot atoomgewicht (meer dan 50) en een hoge dichtheid. De longen zijn precies het tegenovergestelde. Deze omvatten aluminium, gallium, indium. Lithium is de lichtste, met een dichtheid van 0,533 g/cm³ en een atoommassa van 3.
In het periodiek systeem wordt ook de alkalische groep van metalen (lithium, natrium, kalium, rubidium) onderscheiden. Ze reageren vrij gemakkelijk met water om een oplosbare alkali of hydroxide te vormen. Ze zijn allemaal erg actief, zacht en veel lichter dan water. Er zijn ook aardalkalimetalen (calcium, barium, strontium), alkali met water vormt al hun oxiden of aardes. Ze zijn harder en niet zo actief als alkalische.
Op basis van de verschillende eigenschappen van metalen worden ze ook onderverdeeld in:
- Overgangs.
- Post overgangsregeling.
- Gekleurd.
- Zwart.
- Lanthaniden.
- Actiniden.
- Nobel.
- Platinum groep metalen.
- Zeldzame aarde.
Edelmetalen
Metalen werken vaak als reductiemiddel bij chemische reacties. Door hun elektronen af te staan ondergaan ze corrosieve processen die ze vernietigen. Onder invloed van oxidatiemiddelen worden op hun oppervlak oxiden, hydroxiden gevormd, die in de volksmond roest worden genoemd.
Veel metalen zijn onderhevig aan dergelijke processen. Vernietigers voor hen kunnen gassen en verschillende vloeistoffen zijn. Er is echter een aparte klasse metalen die praktisch bestand is tegen oxidatie en roest. Dit zijn edele metalen. Ze zijn ook allemaal zeldzaam en kostbaar. Hun prijzen variëren van $ 300 (zilver) tot $ 70.000 (rhodium) per kilo.
Edel zijn goud, zilver en metalen uit de platinagroep: platina, ruthenium, osmium, palladium, iridium, rhodium. Platina, palladium, goud en zilver zijn erg plastisch, maar kunnen niet tegen te hoge temperaturen. De rest van de edele metalen zijn ook vuurvast en smelten van 2334°C (ruthenium) tot 3033°C (osmium).
Ze zijn allemaal bestand tegen water en lucht, maar kunnen reageren met agressievere stoffen. Zilver lost bijvoorbeeld gemakkelijk op in salpeterzuur en wordt donker als het in contact komt met jodium. Trouwens, met behulp van jodium kun je controleren of het product echt zilver is.
In de natuur zijn
Metalen zijn wijdverbreid op onze planeet. in de vorm van zouten enverbindingen die ze in zeewater aantreffen. Het zit vooral vol magnesium (0,12%) en calcium (1,05%). Het meest voorkomende metaal in de aardkorst is aluminium. Het maakt ongeveer 8% van zijn totale massa uit. Het bevat ook veel ijzer (4,1%), calcium (4%), natrium (2,3%), magnesium (2,3%), kalium (2,1%).
Maar metalen zijn niet alleen aanwezig in de externe omgeving. Ze zijn aanwezig in elk levend organisme en zijn verantwoordelijk voor veel vitale functies. Het menselijk lichaam bevat ongeveer 3% metalen. IJzer in het bloed helpt hemoglobines om zuurstof te binden en uit te wisselen met koolstofdioxide. Magnesium wordt gevonden in de spieren en het zenuwstelsel. Het is betrokken bij de synthese van eiwitten, is verantwoordelijk voor spierontspanning, remt de excitatie van zenuwuiteinden.
De meest noodzakelijke voor ons: magnesium, ijzer, natrium, calcium, kalium, zink, koper, kob alt, mangaan en molybdeen. Metalen worden gevonden in de botten, in de hersenen, in de weefsels van andere organen. We halen ze uit water en voedsel en moeten voortdurend hun voorraden aanvullen. Bij een tekort aan deze elementen werkt het lichaam niet goed, maar hun overmaat is ook niet goed.
Toepassing
Mensen hebben geleerd om metalen op bijna alle gebieden van hun leven te gebruiken. Structurele materialen, draden, elektrotechniek, schalen worden ervan gemaakt. Instabiele radioactieve elementen zoals uranium, californium en polonium zijn gebruikt in kernenergie en wapenproductie.
Lichte en sterke metalen worden gebruikt in de ruimtetechnologie en de auto-industrie. Er worden verschillende elementen gebruikt infarmaceutische, voedings- en textielindustrie. Ze worden gebruikt om sieraden, huishoudelijke artikelen, maar ook medicijnen en medische instrumenten te maken. Lithium wordt bijvoorbeeld gebruikt als antidepressivum, goud is opgenomen in de remedies voor artritis en tuberculose. Titanium en tantaal worden bij operaties gebruikt om prothesen te maken en beschadigde lichaamsdelen te vervangen.
