Метали: загальна характеристика металів і сплавів

Відео: Визначення металів і неметалів в таблиці Менделєєва. Прості і складні речовини.

Перший матеріал, який навчилися використовувати люди для своїх потреб - це камінь. Однак пізніше, коли людині стало відомо про властивості металів, камінь відійшов далеко назад. Саме ці речовини і їхні сплави стали найважливішим і головним матеріалом в руках людей. З них виготовлялися предмети побуту, знаряддя праці, будувалися приміщення. Тому в даній статті ми розглянемо, що ж собою являють метали, загальна характеристика, властивості і застосування яких так актуально донині. Адже буквально відразу за кам`яним століттям пішла ціла плеяда металевих: мідний, бронзовий і залізний.

Метали: загальна характеристика

Що ж об`єднує всіх представників цих простих речовин? Звичайно, це будова їх кристалічної решітки, типи хімічних зв`язків і особливості електронної будови атома. Адже звідси і характерні фізичні властивості, які лежать в основі використання цих матеріалів людиною.

В першу чергу, розглянемо метали як хімічні елементи періодичної системи. У ній вони розташовуються досить привільно, займаючи 95 осередків з відомих на сьогоднішній день 115. Є кілька особливостей їх розташування в загальній системі:

• Утворюють головні підгрупи I і II груп, а так само III, починаючи з алюмінію.
• Всі побічні підгрупи складаються тільки з металів.
• Вони розташовуються нижче умовної діагоналі від бору до астату.

Спираючись на такі дані, легко простежити, що неметали зібрані у верхній правій частині системи, а все інше простір належить розглядаються нами елементів.

Всі вони мають кілька особливостей електронної будови атома:

• Великий атомний радіус, внаслідок чого зв`язок зовнішнього електрона і ядра слабшає, тому метали легко його віддають, виступаючи в ролі відновників.
• Мала кількість електронів на зовнішньому енергетичному шарі.
• У групі зверху вниз металеві властивості елементів посилюються, а по періоду зліва направо, навпаки, слабшають. Так, найсильніший неметалл - це фтор, а слабкий - францій.

Загальна характеристика металів і неметалів дозволяє виявити закономірності в їх будові. Так, кристалічна решітка перших - металева, особлива. У вузлах її знаходяться одразу кілька типів частинок:

• іони;
• атоми;
• електрони.

Усередині накопичується загальне хмара, зване електронним газом, яке і пояснює все фізичні властивості цих речовин. Тип хімічного зв`язку в металах однойменний з ними.

Фізичні властивості

Існує ряд параметрів, які об`єднують всі метали. Загальна характеристика їх за фізичними властивостями виглядає так.

• Металевий блиск. Його мають всі представники цієї групи речовин. При цьому велика частина відбиває світло однієї довжини хвилі, тому випромінює м`який біло-сріблястий колір. Але деякі (золото, мідь, багато сплавів) блищать жовтим відтінком.
• Гнучкість і пластичність. Цей параметр також притаманний саме металам. Загальна характеристика за цією ознакою, однак, не зовсім точна, так як серед представників є дуже м`які, ковкі і пластичні, а є досить тендітні, що піддаються механічній обробці. Самі ковкие і пластичні - золото, срібло, мідь, алюміній та інші. Менш податливі - олово, свинець, марганець та інші.
• Електро- і теплопровідність. Нею володіють всі представники без винятку. Метали відносяться до провідників I роду.
• Високі температури плавлення і кипіння. За цією ознакою вони діляться на тугоплавкі (температура вище 1500 градусів), легкоплавкі - нижчою, ніж зазначена цифри.
• легкі і важкі метали в залежності від їх щільності. Вона тим менше, чим менше атомний вага елемента. Найлегший - це літій, а важкий - осмій.
• Твердість. Рекордсмен за цим показником хром, а найм`якший - цезій, він тане в руках.

Перераховані параметри - це і є загальна характеристика металів, тобто все те, що їх об`єднує в одне велике сімейство. Однак слід розуміти, що з будь-якого правила є винятки. Тим більше що елементів подібного роду дуже багато. Тому всередині самого сімейства також є свої підрозділи на різні групи, які ми розглянемо нижче і для яких вкажемо характерні особливості.

Хімічні властивості

З точки зору науки хімії, все метали - це відновники. Причому, дуже сильні. Чим менше електронів на зовнішньому рівні і чим більше атомний радіус, тим сильніше метал за вказаною параметру.

В результаті цього метали здатні реагувати з:

• неметаллами;
• водою;
• кислотами;
• з лугами (амфотерні метали);
• оксидами;
• солями слабших металів.

Це лише загальний огляд хімічних властивостей. Адже для кожної групи елементів вони суто індивідуальні.

лужноземельні метали

Загальна характеристика лужноземельних металів наступна:

• Мають на зовнішньому рівні два електрона.
• Утворюють другу групу головну підгрупу періодичної системи, винятком є берилій.
• При звичайних умовах - це тверді речовини, не ріжуть ножем.
• Колір простих металів сріблясто-сірий, на повітрі покриваються оксидною плівкою.
• Хімічна активність їх висока, збільшується від магнію до радію.
• У природі широко поширені, особливо кальцій. У простому вигляді невідомі внаслідок високої активності, проте утворюють безліч різних, важливих для людини сполук.
• Мають велике значення в біологічному плані. Кальцій, магній - важливі мікроелементи організму людини і тварин. Магній також входить до складу хлорофілу рослин.

Таким чином, лужноземельні метали - це поширені елементи s-сімейства, що проявляють високу хімічну активність і є сильними відновниками і важливими учасниками біологічних процесів в організмі.

лужні метали

Загальна характеристика лужних металів починається з їх назви. Його вони отримали за здатність розчинятися у воді, формуючи лугу - їдкі гідроксиди. Реакції з водою дуже бурхливі, іноді із запалюванням. У вільному вигляді в природі дані речовини не зустрічаються, так як їх хімічна активність дуже висока. Вони реагують з повітрям, парами води, неметалами, кислотами, оксидами і солями, тобто практично з усім.

Це пояснюється їх електронною будовою. На зовнішньому рівні всього один електрон, який вони легко віддають. Це найсильніші відновники, саме тому для їх отримання в чистому вигляді знадобилося досить довгий час. Вперше це було зроблено Гемфрі Деві вже в XVIII столітті шляхом електролізу гідроксиду натрію. Зараз всіх представників цієї групи видобувають саме таким методом.

Загальна характеристика лужних металів полягає ще і в тому, що вони становлять першу групу головну підгрупу періодичної системи. Всі вони - важливі елементи, що утворюють багато цінних природних сполук, що використовуються людиною.

Відео: §11, 9 кл. Хімічні властивості металів.

Загальна характеристика металів d- і f-сімейств

До цієї групи елементів можна адресувати ті, ступінь окислення яких може варіюватися. Це означає, що в залежності від умов, метал може виступати в ролі і окислювача, і відновника. У таких елементів велика здатність вступати в реакції. Серед них велика кількість амфотерних речовин.

Загальна назва всіх цих атомів - перехідні елементи. Вони отримали його за те, що по проявляють властивостями дійсно стоять як би посередині, між типовими металами s-сімейства і неметалами р-сімейства.

Загальна характеристика перехідних металів на увазі позначення подібних їх властивостей. Вони такі:

• велика кількість електронів на зовнішньому рівні;
• великий атомний радіус;
• кілька ступенів окислення (від +3 до +7);
• валентні електрони знаходяться на d- або f-підрівні;
• утворюють 4-6 великих періодів системи.

Як прості речовини метали даної групи дуже міцні, тягучі і ковкі, тому мають велике промислове значення.

Побічні підгрупи періодичної системи

Загальна характеристика металів побічних підгруп повністю збігається з такою у перехідних. І це не дивно, адже, по суті, це абсолютно одне і те ж. Просто побічні підгрупи системи утворені саме представниками d- і f-сімейств, тобто перехідними металами. Тому можна сказати, що дані поняття - синоніми.

Відео: № 257. Неорганічна хімія. Тема 32. Загальні властивості металів. Частина 1. Фізичні властивості металів

Найактивніші і важливі з них - перший ряд з 10 представників від скандію до цинку. Всі вони мають важливе промислове значення і часто використовуються людиною, особливо для виплавки.

сплави

Загальна характеристика металів і сплавів дозволяє зрозуміти, де і як можливо використовувати ці речовини. Такі сполуки в останні десятки років зазнали великі перетворення, адже відкриваються і синтезуються всі нові добавки для поліпшення їх якості.

Відео: Застосування лужних металів. Навчальний фільм.

Найбільш відомими сплавами на сьогоднішній день є:

• латунь;
• дюраль;
• чавун;
• сталь;
• бронза;
• переможе;
• ніхром і інші.

Що таке сплав? Це суміш металів, що отримується при плавці останніх в спеціальних пічних пристроях. Це робиться для того, щоб отримати продукт, що перевершує за властивостями чисті речовини, його утворюють.

Порівняння властивостей металів і неметалів

Якщо говорити про загальні властивості, то характеристика металів і неметалів відрізнятиметься одним дуже істотних пунктом: для останніх не можна виділити схожих рис, так як вони дуже різняться по проявляють властивостями як фізичним, так і хімічним.

Тому для неметалів створити подібну характеристику можна. Можна лише окремо розглянути представників кожної групи і описати їх властивості.