Kijk even rond… Hoeveel metalen dingen kun je zien? Als we aan metalen denken, denken we meestal aan stoffen die glanzend en duurzaam zijn. Ze komen echter ook voor in ons voedsel en in ons lichaam. Laten we eens kijken naar de volledige lijst van metalen die de wetenschap kent, hun basiseigenschappen leren kennen en ontdekken waarom ze zo speciaal zijn.
Wat zijn metalen?
Elementen die gemakkelijk elektronen verliezen, die glanzend (reflecterend), kneedbaar (kunnen in andere vormen worden gegoten) en worden beschouwd als goede geleiders van warmte en elektriciteit, worden metalen genoemd. Ze zijn cruciaal voor onze manier van leven, omdat ze niet alleen deel uitmaken van structuren en technologieën, maar ook essentieel zijn voor de productie van bijna alle artikelen. Metaal zit zelfs in het menselijk lichaam. Als je naar het ingrediëntenlabel van een multivitamine kijkt, zie je tientallen verbindingen vermeld.
Je wist misschien niet dat elementen zoals natrium, calcium, magnesium en zink essentieel zijn voorleven, en als ze afwezig zijn in ons lichaam, kan onze gezondheid ernstig in gevaar komen. Calcium is bijvoorbeeld essentieel voor gezonde botten, magnesium voor de stofwisseling. Zink verbetert de werking van het immuunsysteem, terwijl ijzer de bloedcellen helpt om zuurstof door het lichaam te vervoeren. De metalen in ons lichaam verschillen echter van het metaal in een lepel of stalen brug doordat ze elektronen hebben verloren. Ze worden kationen genoemd.
Metalen hebben ook antibiotische eigenschappen, dus leuningen en handgrepen op openbare plaatsen worden vaak van deze elementen gemaakt. Het is bekend dat veel gereedschappen van zilver zijn gemaakt om de groei van bacteriën tegen te gaan. Kunstgewrichten zijn gemaakt van titaniumlegeringen, die zowel infectie voorkomen als de ontvanger sterker maken.
Metalen in het periodiek systeem
Alle elementen in het periodiek systeem van Dmitri Mendelejev zijn verdeeld in twee grote groepen: metalen en niet-metalen. De eerste is de meest talrijke. De meeste elementen zijn metalen (blauw). Niet-metalen in de tabel worden weergegeven op een gele achtergrond. Er is ook een groep elementen die worden geclassificeerd als metalloïden (rood). Alle metalen zijn gegroepeerd aan de linkerkant van de tafel. Merk op dat waterstof is gegroepeerd met metalen in de linkerbovenhoek. Desondanks wordt het als niet-metaalachtig beschouwd. Sommige wetenschappers theoretiseren echter dat er metaalwaterstof in de kern van de planeet Jupiter kan zijn.
Metalen verlijmen
Veel van de prachtige en nuttige eigenschappenEen element heeft te maken met hoe zijn atomen met elkaar verbonden zijn. Hierdoor ontstaan bepaalde verbindingen. De metallische interactie van atomen leidt tot het ontstaan van metalen structuren. Elk exemplaar van dit element in het dagelijks leven, van een auto tot munten in een zak, bevat een metalen verbinding.
Tijdens dit proces delen de metaalatomen hun buitenste elektronen gelijkmatig met elkaar. Elektronen die tussen positief geladen ionen stromen, dragen gemakkelijk warmte en elektriciteit over, waardoor deze elementen zulke goede geleiders van warmte en elektriciteit zijn. Voor de voeding worden koperdraden gebruikt.
Reacties van metalen
Reactiviteit verwijst naar de neiging van een element om te reageren met chemicaliën in zijn omgeving. Ze is anders. Sommige metalen, zoals kalium en natrium (in kolommen 1 en 2 van het periodiek systeem), reageren gemakkelijk met veel verschillende chemicaliën en worden zelden in hun pure, elementaire vorm aangetroffen. Beide bestaan meestal alleen in verbindingen (gebonden aan een of meer andere elementen) of als ionen (een geladen versie van hun elementaire vorm).
Aan de andere kant zijn er andere metalen, ze worden ook wel sieraden genoemd. Goud, zilver en platina zijn niet erg reactief en komen meestal in hun pure vorm voor. Deze metalen verliezen gemakkelijker elektronen dan niet-metalen, maar niet zo gemakkelijk als reactieve metalen zoals natrium. Platina relatiefniet-reactief en zeer resistent tegen reacties met zuurstof.
Elementeigenschappen
Toen je op de basisschool het alfabet bestudeerde, ontdekte je dat alle letters hun eigen unieke set eigenschappen hebben. Sommige hadden bijvoorbeeld rechte lijnen, sommige hadden bochten en andere hadden beide soorten lijnen. Hetzelfde kan gezegd worden over de elementen. Elk van hen heeft een unieke reeks fysische en chemische eigenschappen. Fysische eigenschappen zijn eigenschappen die inherent zijn aan bepaalde stoffen. Glanzend of niet, hoe goed het warmte en elektriciteit geleidt, bij welke temperatuur het smelt, hoe dicht het is.
Chemische eigenschappen omvatten die eigenschappen die worden waargenomen wanneer ze reageren op blootstelling aan zuurstof als ze verbranden (hoe moeilijk het voor hen zal zijn om hun elektronen vast te houden tijdens een chemische reactie). Verschillende elementen kunnen gemeenschappelijke eigenschappen delen. IJzer en koper zijn bijvoorbeeld beide elementen die elektriciteit geleiden. Ze hebben echter niet dezelfde eigenschappen. Als ijzer bijvoorbeeld wordt blootgesteld aan vochtige lucht, gaat het roesten, maar als koper aan dezelfde omstandigheden wordt blootgesteld, krijgt het een specifieke groene coating. Daarom is het Vrijheidsbeeld groen en niet roestig. Het is gemaakt van koper, niet van ijzer).
Organisatie van elementen: metalen en niet-metalen
Het feit dat de elementen een aantal gemeenschappelijke en unieke eigenschappen hebben, stelt hen in staat om ze te sorteren in een mooie, nette grafiek diehet periodiek systeem genoemd. Het organiseert elementen op basis van hun atoomnummer en eigenschappen. Dus in het periodiek systeem vinden we gegroepeerde elementen die gemeenschappelijke eigenschappen hebben. IJzer en koper liggen dicht bij elkaar, beide zijn metalen. IJzer wordt aangeduid met het symbool "Fe" en koper wordt aangeduid met het symbool "Cu".
De meeste elementen in het periodiek systeem zijn metalen, en ze bevinden zich meestal aan de linkerkant van de tabel. Ze zijn gegroepeerd omdat ze bepaalde fysische en chemische eigenschappen hebben. Metalen zijn bijvoorbeeld dicht, glanzend, ze zijn goede geleiders van warmte en elektriciteit, en ze verliezen gemakkelijk elektronen in chemische reacties. Daarentegen hebben niet-metalen tegengestelde eigenschappen. Ze zijn niet compact, geleiden geen warmte en elektriciteit en hebben de neiging om elektronen op te nemen in plaats van ze weg te geven. Als we naar het periodiek systeem kijken, zien we dat de meeste niet-metalen aan de rechterkant gegroepeerd zijn. Dit zijn elementen zoals helium, koolstof, stikstof en zuurstof.
Wat zijn zware metalen?
De lijst met metalen is vrij talrijk. Sommigen van hen kunnen zich in het lichaam ophopen en geen schade aanrichten, zoals natuurlijk strontium (formule Sr), dat een analogon is van calcium, omdat het productief wordt afgezet in botweefsel. Welke van hen worden zwaar genoemd en waarom? Beschouw vier voorbeelden: lood, koper, kwik en arseen.
Waar bevinden deze elementen zich en hoe beïnvloeden ze het milieu en de menselijke gezondheid? Zwaarmetalen zijn metallische, natuurlijk voorkomende verbindingen die een zeer hoge dichtheid hebben in vergelijking met andere metalen - minstens vijf keer de dichtheid van water. Ze zijn giftig voor de mens. Zelfs kleine doses kunnen ernstige gevolgen hebben.
- Lood. Het is een zwaar metaal dat giftig is voor mensen, vooral kinderen. Vergiftiging met deze stof kan leiden tot neurologische problemen. Hoewel het ooit erg aantrekkelijk was vanwege zijn flexibiliteit, hoge dichtheid en vermogen om schadelijke straling te absorberen, is lood op veel manieren uitgefaseerd. Dit zachte, zilverachtige metaal dat op aarde wordt gevonden, is gevaarlijk voor de mens en hoopt zich na verloop van tijd op in het lichaam. Het ergste is dat je er niet vanaf kunt komen. Het zit daar, hoopt zich op en vergiftigt geleidelijk het lichaam. Lood is giftig voor het zenuwstelsel en kan bij kinderen ernstige hersenschade veroorzaken. Het werd in de 19e eeuw veel gebruikt om make-up te maken en werd tot 1978 gebruikt als een van de ingrediënten in haarverf. Tegenwoordig wordt lood voornamelijk gebruikt in grote batterijen, als röntgenschermen of als isolatie voor radioactief materiaal.
- Koper. Het is een roodbruin zwaar metaal dat veel toepassingen kent. Koper is nog steeds een van de beste geleiders van elektriciteit en warmte, en veel elektrische draden zijn gemaakt van dit metaal en bedekt met plastic. Munten, meestal kleingeld, worden ook gemaakt van dit element van het periodiek systeem. Acute kopervergiftiging is zeldzaam, maar net als lood kan het zich ophopen in weefsels en uiteindelijk leiden tot toxiciteit. Mensen die worden blootgesteld aan grote hoeveelheden koper of koperstof lopen ook risico.
- Mercurius. Dit metaal is in welke vorm dan ook giftig en kan zelfs door de huid worden opgenomen. Het unieke ervan ligt in het feit dat het bij kamertemperatuur vloeibaar is, het wordt soms "snel zilver" genoemd. Het is te zien in een thermometer omdat het als vloeistof warmte absorbeert en van volume verandert bij zelfs het geringste temperatuurverschil. Hierdoor kan het kwik in de glazen buis stijgen of dalen. Omdat deze stof een krachtig neurotoxine is, stappen veel bedrijven over op roodgekleurde alcoholthermometers.
- Arseen. Van de Romeinse tijd tot aan het Victoriaanse tijdperk werd arseen beschouwd als de "koning der vergiften" en ook als het "ve-g.webp" />
Wat is een edelmetaal?
Edelmetaal is een metaal datkan zeldzaam of moeilijk te verkrijgen zijn, en economisch zeer waardevol. Wat is de lijst van metalen die kostbaar zijn? Er zijn er in totaal drie:
- Platinum. Ondanks zijn vuurvastheid wordt het gebruikt in sieraden, elektronica, auto's, chemische processen en zelfs medicijnen.
- Goud. Dit edelmetaal wordt gebruikt om sieraden en gouden munten van te maken. Het heeft echter veel andere toepassingen. Het wordt gebruikt in medicijnen, productie- en laboratoriumapparatuur.
- Zilver. Dit edelmetaal is zilverwit van kleur en zeer kneedbaar. in zijn pure vorm is het vrij zwaar, het is lichter dan lood, maar zwaarder dan koper.
Metalen: soorten en eigenschappen
De meeste elementen kunnen als metalen worden beschouwd. Ze zijn gegroepeerd in het midden aan de linkerkant van de tafel. Metalen zijn alkali, aardalkali, transitie, lanthaniden en actiniden.
Ze hebben allemaal een paar dingen gemeen, dit zijn:
- vast bij kamertemperatuur (exclusief kwik);
- meestal glanzend;
- hoog smeltpunt;
- goede geleider van warmte en elektriciteit;
- lage ionisatiecapaciteit;
- lage elektronegativiteit;
- plooibaar (kan een bepaalde vorm aannemen);
- plastic (kan in draad worden getrokken);
- hoge dichtheid;
- een stof die elektronen verliest bij reacties.
Lijst van bij de wetenschap bekende metalen
- lithium;
- beryllium;
- natrium;
- magnesium;
- aluminium;
- kalium;
- calcium;
- scandium;
- titanium;
- vanadium;
- chroom;
- mangaan;
- ijzer;
- kob alt;
- nikkel;
- koper;
- zink;
- gallium;
- rubidium;
- strontium;
- yttrium;
- zirkonium;
- niobium;
- molybdeen;
- technetium;
- ruthenium;
- rhodium;
- palladium;
- zilver;
- cadmium;
- indium;
- copernicus;
- cesium;
- barium;
- tin;
- ijzer;
- bismut;
- lead;
- kwik;
- wolfraam;
- goud;
- platina;
- osmium;
- hafnium;
- germanium;
- iridium;
- niobium;
- rhenium;
- antimoon;
- thallium;
- tantaal;
- Frans;
- livermorium.
In totaal zijn er ongeveer 105 chemische elementen bekend, waarvan de meeste metalen. Deze laatste zijn een veel voorkomend element in de natuur, dat zowel in zuivere vorm als als onderdeel van verschillende verbindingen voorkomt.
Metalen komen voor in de ingewanden van de aarde, ze zijn te vinden in verschillende watermassa's, in de samenstelling van de lichamen van dieren en mensen, in planten en zelfs in de atmosfeer. In het periodiek systeem bevinden ze zich beginnend met lithium (een metaal met de formule Li) eneindigend met livermorium (Lv). De tafel wordt steeds aangevuld met nieuwe elementen, en meestal zijn dit metalen.
