Vật liệu đầu tiên mà mọi người đã học được để sử dụng cho nhu cầu của họ là đá. Tuy nhiên, sau đó, khi một người nhận thức được các thuộc tính của kim loại, đá đã di chuyển trở lại rất xa. Chính những chất này và hợp kim của chúng đã trở thành nguyên liệu chính và quan trọng nhất trong tay con người. Các vật dụng gia đình, công cụ lao động được làm ra từ chúng, mặt bằng được xây dựng. Vì vậy, trong bài viết này chúng ta sẽ xem xét kim loại là gì, đặc điểm chung, tính chất và cách sử dụng của chúng rất phù hợp cho đến ngày nay. Rốt cuộc, theo nghĩa đen, ngay sau thời kỳ đồ đá, cả một thiên hà kim loại theo sau: đồng, đồng và sắt.
Kim loại: đặc điểm chung
Điều gì hợp nhất tất cả các đại diện của các chất đơn giản này? Tất nhiên, đây là cấu trúc của mạng tinh thể của chúng, các loại liên kết hóa học và các đặc điểm của cấu trúc điện tử của nguyên tử. Rốt cuộc, do đó các tính chất vật lý đặc trưng làm nền tảng cho việc sử dụng các vật liệu này của con người.
Trước hết, hãy coi kim loại là nguyên tố hóa học của hệ thống tuần hoàn. Trong đó, chúng nằm khá tự do, chiếm 95 ô trong tổng số 115 ô được biết cho đến nay. Nhìn chung có một số đặc điểm về vị trí của chúnghệ thống:
- Chúng tạo thành các phân nhóm chính của nhóm I và II, cũng như III, bắt đầu bằng nhôm.
- Tất cả các phân nhóm phụ chỉ bao gồm kim loại.
- Chúng nằm bên dưới đường chéo có điều kiện từ bo đến astatine.
Dựa trên dữ liệu đó, có thể dễ dàng thấy rằng các phi kim loại được thu thập ở phần trên bên phải của hệ thống và phần còn lại của không gian thuộc về các nguyên tố mà chúng tôi đang xem xét.
Tất cả chúng đều có một số đặc điểm về cấu trúc điện tử của nguyên tử:
- Bán kính nguyên tử lớn, do đó liên kết giữa electron ngoài cùng và hạt nhân yếu đi, vì vậy kim loại dễ dàng nhường nó, đóng vai trò là chất khử.
- Một số lượng nhỏ các electron ở lớp năng lượng ngoài cùng.
- Trong nhóm từ trên xuống dưới, tính chất kim loại của các nguyên tố được nâng cao, và theo chu kỳ từ trái sang phải, ngược lại, chúng yếu đi. Vì vậy, phi kim loại mạnh nhất là flo và yếu nhất là franxi.
Các đặc điểm chung của kim loại và phi kim loại cho phép chúng ta xác định các mẫu trong cấu trúc của chúng. Vì vậy, mạng tinh thể trước đây là kim loại, đặc biệt. Các nút của nó chứa một số loại hạt cùng một lúc:
- ion;
- nguyên tử;
- electron.
Một đám mây thông thường tích tụ bên trong, được gọi là khí điện tử, giải thích tất cả các tính chất vật lý của các chất này. Loại liên kết hóa học trong các kim loại cùng tên với chúng.
Tính chất vật lý
Có một số thông số hợp nhất tất cả các kim loại. Đặc điểm chung về thể chất của họthuộc tính trông như thế này.
- Bóngkim loại. Tất cả các đại diện của nhóm chất này đều có. Đồng thời, phần lớn phản xạ ánh sáng có bước sóng, do đó nó phát ra màu trắng bạc nhẹ nhàng. Nhưng một số (vàng, đồng, nhiều hợp kim) có ánh vàng.
- Tính dẻo và độ dẻo. Thông số này cũng vốn có trong kim loại. Tuy nhiên, đặc điểm chung trên cơ sở này không hoàn toàn chính xác, vì trong số các đại diện có những loại rất mềm, dễ uốn và dễ uốn, và có những loại khá mỏng manh được gia công. Dễ uốn và dễ uốn nhất là vàng, bạc, đồng, nhôm và các loại khác. Ít dễ uốn hơn - thiếc, chì, mangan và các loại khác.
- Tính dẫn điện và nhiệt. Nó được sở hữu bởi tất cả các đại diện mà không có ngoại lệ. Kim loại là chất dẫn điện thuộc loại đầu tiên.
- Điểm nóng chảy và sôi cao. Trên cơ sở này, chúng được chia thành vật liệu chịu lửa (nhiệt độ trên 1500 độ), dễ chảy - bên dưới hình cụ thể.
- Kim loại nhẹ và nặng tùy thuộc vào tỷ trọng của chúng. Nó càng nhỏ thì khối lượng nguyên tử của nguyên tố càng nhỏ. Nhẹ nhất là liti và nặng nhất là osmi.
- Độ cứng. Người giữ kỷ lục cho chỉ số này là crom, và mềm nhất là cesium, nó tan chảy trong tay.
Các thông số được liệt kê - đây là đặc tính chung của kim loại, tức là mọi thứ liên kết chúng thành một họ lớn. Tuy nhiên, cần hiểu rằng có những ngoại lệ đối với mọi quy tắc. Hơn nữa, có quá nhiều yếu tố kiểu này. Do đó, trong chính gia đình,có sự phân chia thành các nhóm khác nhau, chúng tôi sẽ xem xét bên dưới và chúng tôi sẽ chỉ ra các tính năng đặc trưng.
Tính chất hóa học
Theo quan điểm của khoa học hóa học, tất cả các kim loại đều là chất khử. Và, rất mạnh mẽ. Càng ít electron ở lớp ngoài cùng và bán kính nguyên tử càng lớn, kim loại càng bền theo thông số đã định.
Kết quả là kim loại có thể phản ứng với:
- phi kim loại;
- nước;
- axit;
- với kiềm (kim loại lưỡng tính);
- oxit;
- muối của kim loại yếu hơn.
Đây chỉ là tổng quan chung về các tính chất hóa học. Xét cho cùng, đối với mỗi nhóm yếu tố, chúng hoàn toàn là riêng lẻ.
Kim loại kiềm thổ
Đặc điểm chung của kim loại kiềm thổ như sau:
- Có hai electron ở lớp ngoài cùng.
- Chúng tạo thành nhóm thứ hai của phân nhóm chính của hệ thống tuần hoàn, ngoại trừ berili.
- Ở điều kiện bình thường, đây là chất rắn không thể dùng dao cắt được.
- Màu của các kim loại đơn giản là xám bạc, được bao phủ bởi một lớp màng oxit trong không khí.
- Hoạt động hóa học của chúng cao, nó tăng từ magiê thành radium.
- Cótrong tự nhiên, đặc biệt là canxi. Ở dạng đơn giản, chúng không được tìm thấy do hoạt tính cao, nhưng chúng tạo thành nhiều hợp chất khác nhau rất quan trọng đối với con người.
- Quan trọng về mặt sinh học. Canxi và magiê là những nguyên tố vi lượng quan trọng của cơ thể con người vàloài vật. Magiê cũng là một phần của chất diệp lục thực vật.
Như vậy, kim loại kiềm thổ là những nguyên tố phổ biến thuộc họ s, thể hiện hoạt tính hóa học cao và là chất khử mạnh, tham gia quan trọng vào các quá trình sinh học trong cơ thể.
Kim loại kiềm
Đặc điểm chung của các kim loại kiềm bắt đầu bằng tên của chúng. Họ nhận được nó cho khả năng hòa tan trong nước, tạo thành kiềm - hydroxit ăn da. Phản ứng với nước rất dữ dội, đôi khi dễ cháy. Những chất này không được tìm thấy ở dạng tự do trong tự nhiên, vì hoạt tính hóa học của chúng quá cao. Chúng phản ứng với không khí, hơi nước, phi kim loại, axit, oxit và muối, hầu như mọi thứ.
Điều này là do cấu trúc điện tử của chúng. Ở cấp độ ngoài cùng, chỉ có một electron, chúng dễ dàng cho đi. Đây là những chất khử mạnh nhất, đó là lý do tại sao phải mất một thời gian dài để thu được chúng ở dạng tinh khiết. Điều này lần đầu tiên được thực hiện bởi Humphrey Davy vào thế kỷ 18 bằng cách điện phân natri hydroxit. Giờ đây, tất cả các đại diện của nhóm này đều được khai thác bằng phương pháp này.
Đặc điểm chung của các kim loại kiềm nằm ở chỗ chúng tạo thành nhóm đầu tiên của phân nhóm chính của hệ thống tuần hoàn. Tất cả chúng đều là những nguyên tố quan trọng hình thành nên nhiều hợp chất tự nhiên quý giá được con người sử dụng.
Đặc điểm chung của các kim loại thuộc họ d và f
Nhóm yếu tố này bao gồm tất cả nhữngsố oxi hóa của chúng có thể khác nhau. Điều này có nghĩa là, tùy thuộc vào điều kiện, kim loại có thể đóng vai trò vừa là chất oxi hóa vừa là chất khử. Các yếu tố như vậy có khả năng lớn để tham gia vào các phản ứng. Trong số đó, một số lượng lớn các chất lưỡng tính.
Tên chung cho tất cả các nguyên tử này là các nguyên tố chuyển tiếp. Họ nhận được điều đó vì thực tế là, về tính chất của chúng, chúng thực sự đứng giữa các kim loại điển hình thuộc họ s và các phi kim loại thuộc họ p.
Đặc tính chung của các kim loại chuyển tiếp bao hàm việc chỉ định các tính chất tương tự của chúng. Chúng như sau:
- một số lượng lớn các electron ở lớp ngoài cùng;
- bán kính nguyên tử lớn;
- một số trạng thái oxy hóa (từ +3 đến +7);
- nằm trên cấp độ phân chia lại d- hoặc f;
- hình thức 4-6 kỳ lớn của hệ thống.
Các điện tử hóa trị
Là những chất đơn giản, các kim loại của nhóm này rất bền, dễ uốn và dễ uốn, do đó chúng có tầm quan trọng trong công nghiệp rất lớn.
Nhóm con bên của hệ thống tuần hoàn
Đặc điểm chung của kim loại thuộc phân nhóm thứ cấp hoàn toàn trùng khớp với kim loại chuyển tiếp. Và điều này không có gì đáng ngạc nhiên, bởi vì, trên thực tế, nó hoàn toàn giống nhau. Chỉ là các nhóm phụ của hệ thống được hình thành chính xác bởi các đại diện của họ d và f, tức là các kim loại chuyển tiếp. Do đó, chúng ta có thể nói rằng những khái niệm này là từ đồng nghĩa.
Hoạt động tích cực và quan trọng nhất trong số đó là hàng đầu tiên trong số 10 đại diện từ scandium đến kẽm. Tất cả chúng đều có tầm quan trọng trong công nghiệp và thườngđược sử dụng bởi con người, đặc biệt là để nấu chảy.
Hợp kim
Các đặc tính chung của kim loại và hợp kim cho phép chúng ta hiểu được khả năng sử dụng những chất này ở đâu và như thế nào. Những hợp chất như vậy đã trải qua những biến đổi lớn trong những thập kỷ qua, vì ngày càng có nhiều chất phụ gia mới được phát hiện và tổng hợp để cải thiện chất lượng của chúng.
Các hợp kim nổi tiếng nhất hiện nay là:
- thau;
- duralumin;
- gang;
- thép;
- đồng;
- sẽ thắng;
- nichrome và những thứ khác.
Hợp kim là gì? Đây là một hỗn hợp các kim loại thu được bằng cách nấu chảy chất sau trong các thiết bị lò đặc biệt. Điều này được thực hiện để có được một sản phẩm có đặc tính vượt trội hơn so với các chất nguyên chất tạo thành nó.
So sánh tính chất của kim loại và phi kim loại
Nếu chúng ta nói về các tính chất chung, thì đặc tính của kim loại và phi kim loại sẽ khác nhau ở một điểm rất quan trọng: đối với loại thứ hai, không thể phân biệt các đặc điểm giống nhau, vì chúng khác nhau rất nhiều về tính chất vật lý và hóa học.
Vì vậy không thể tạo ra đặc tính như vậy cho các phi kim loại. Chỉ có thể xem xét riêng các đại diện của từng nhóm và mô tả thuộc tính của chúng.
