Адамдардың өз қажеттіліктеріне пайдалануды үйренген ең бірінші материалы – тас. Алайда, кейінірек, адам металдардың қасиеттерін білген кезде, тас әлдеқайда артқа жылжыды. Дәл осы заттар мен олардың қорытпалары адамдардың қолындағы ең маңызды және негізгі материалға айналды. Олардан тұрмыстық заттар, еңбек құралдары жасалды, үй-жайлар салынды. Сондықтан, осы мақалада біз металдар дегеніміз не, олардың жалпы сипаттамалары, қасиеттері және қолданылуы бүгінгі күнге дейін өзекті болып табылатынын қарастырамыз. Өйткені, тас дәуірінен кейін бірден металл галактикасы келді: мыс, қола және темір.
Металдар: жалпы сипаттамалар
Осы қарапайым заттардың барлық өкілдерін не біріктіреді? Әрине, бұл олардың кристалдық торларының құрылымы, химиялық байланыс түрлері және атомның электрондық құрылымының ерекшеліктері. Өйткені, адамдардың осы материалдарды пайдалануының негізінде жатқан тән физикалық қасиеттер.
Ең алдымен металдарды периодтық жүйенің химиялық элементтері ретінде қарастырайық. Онда олар жеткілікті еркін орналасқан, бүгінгі күнге дейін белгілі 115 жасушаның 95-ін алып жатыр. Жалпы алғанда олардың орналасуының бірнеше ерекшеліктері бар.жүйе:
- Олар алюминийден бастап I және II, сондай-ақ III топтардың негізгі топшаларын құрайды.
- Барлық қосалқы топшалар тек металдардан тұрады.
- Олар бордан астатинге дейінгі шартты диагональдан төмен орналасқан.
Осындай деректерге сүйене отырып, жүйенің жоғарғы оң жақ бөлігінде бейметалдар жиналғанын, ал қалған кеңістік біз қарастырып жатқан элементтерге тиесілі екенін оңай байқауға болады.
Олардың барлығында атомның электрондық құрылымының бірнеше ерекшеліктері бар:
- Үлкен атом радиусы, нәтижесінде сыртқы электрон мен ядро арасындағы байланыс әлсірейді, сондықтан металдар тотықсыздандырғыш ретінде әрекет ете отырып, оны оңай береді.
- Сыртқы энергетикалық қабаттағы электрондардың аз саны.
- Топта жоғарыдан төмен қарай элементтердің металдық қасиеттері күшейеді, ал солдан оңға қарай период бойына керісінше әлсірейді. Сонымен, ең күшті бейметал - фтор, ал ең әлсізі - франций.
Металдар мен бейметалдардың жалпы сипаттамасы олардың құрылымындағы заңдылықтарды анықтауға мүмкіндік береді. Осылайша, біріншісінің кристалдық торы металдық, ерекше. Оның түйіндерінде бірден бірнеше бөлшектер түрі бар:
- иондар;
- атомдар;
- электрондар.
Осы заттардың барлық физикалық қасиеттерін түсіндіретін электронды газ деп аталатын жалпы бұлттың ішінде жиналады. Олармен аттас металдардағы химиялық байланыстың түрі.
Физикалық қасиеттері
Барлық металдарды біріктіретін бірқатар параметрлер бар. Олардың физикалық қасиеттерінің жалпы сипаттамасысипаттар осылай көрінеді.
- Металл жылтырлығы. Бұл заттар тобының барлық өкілдерінде бар. Сонымен бірге оның көп бөлігі бір толқын ұзындығының сәулесін көрсетеді, сондықтан жұмсақ ақ-күміс түсті шығарады. Бірақ кейбіреулерінде (алтын, мыс, көптеген қорытпалар) сары жылтыр болады.
- Иілгіштік және пластикалық. Бұл параметр металдарға да тән. Осы негіздегі жалпы сипаттама, алайда, мүлдем дәл емес, өйткені өкілдердің арасында өте жұмсақ, иілгіш және икемділер бар, ал өңделген өте нәзік. Ең иілгіш және иілгіш болып алтын, күміс, мыс, алюминий және т.б. Иілгіштігі аз - қалайы, қорғасын, марганец және т.б.
- Электр және жылу өткізгіштік. Оған ерекшеліксіз барлық өкілдер ие. Металдар бірінші текті өткізгіштер.
- Жоғары балқу және қайнау температуралары. Осы негізде олар отқа төзімді (температура 1500 градустан жоғары), балқитын - көрсетілген көрсеткіштен төмен болып бөлінеді.
- Тығыздығына байланысты жеңіл және ауыр металдар. Бұл элементтің атомдық салмағы неғұрлым аз болса, соғұрлым аз болады. Ең жеңілі - литий, ал ең ауыры - осмий.
- Қаттылық. Бұл көрсеткіш бойынша рекордшы - хром, ал ең жұмсақы - цезий, ол қолында балқиды.
Тізімде келтірілген параметрлер - бұл металдардың жалпы сипаттамасы, яғни оларды бір үлкен отбасына біріктіретін барлық нәрсе. Дегенмен, әрбір ережеден ерекшеліктер бар екенін түсіну керек. Оның үстіне мұндай элементтер тым көп. Сондықтан отбасының өзіндеәртүрлі топтарға бөлінулер бар, біз оларды төменде қарастырамыз және оларға тән белгілерді көрсетеміз.
Химиялық қасиеттері
Химия ғылымы тұрғысынан барлық металдар тотықсыздандырғыштар болып табылады. Және, өте күшті. Сыртқы деңгейде неғұрлым аз электрондар және атом радиусы үлкен болса, көрсетілген параметрге сәйкес метал соғұрлым берік болады.
Соның нәтижесінде металдар мыналармен әрекеттеседі:
- металдар емес;
- су;
- қышқылдар;
- сілтілермен (амфотерлік металдармен);
- оксидтер;
- әлсіз металдардың тұздары.
Бұл тек химиялық қасиеттерге жалпы шолу. Өйткені, элементтердің әрбір тобы үшін олар тек жеке.
Сілтілік жер металдары
Сілтілік жер металдарының жалпы сипаттамалары келесідей:
- Сыртқы деңгейде екі электрон бар.
- Олар бериллийден басқа периодтық жүйенің негізгі топшасының екінші тобын құрайды.
- Қалыпты жағдайда бұл пышақпен кесуге болмайтын қатты заттар.
- Қарапайым металдардың түсі күміс-сұр, ауада оксидті қабықпен қапталған.
- Олардың химиялық белсенділігі жоғары, ол магнийден радийге дейін артады.
- Табиғатта кең таралған, әсіресе кальций. Қарапайым түрде олар жоғары белсенділікке байланысты табылмайды, бірақ олар адам үшін маңызды көптеген әртүрлі қосылыстар түзеді.
- Биологиялық маңызды. Кальций мен магний адам ағзасының маңызды микроэлементтері болып табылады жәнежануарлар. Магний сонымен қатар өсімдік хлорофиллінің бөлігі болып табылады.
Осылайша, сілтілі жер металдары s-семьясының жалпы элементтері болып табылады, жоғары химиялық белсенділікті көрсетеді және күшті қалпына келтіретін агенттер және организмдегі биологиялық процестердің маңызды қатысушылары болып табылады.
Сілтілік металдар
Сілтілік металдардың жалпы сипаттамасы олардың атынан басталады. Олар оны суда еріту, сілтілерді – каустикалық гидроксидтерді түзу қабілеті үшін алды. Сумен әрекеттесу өте күшті, кейде тұтанғыш. Бұл заттар табиғатта бос күйінде кездеспейді, өйткені олардың химиялық белсенділігі тым жоғары. Олар ауамен, су буымен, бейметалдармен, қышқылдармен, оксидтермен және тұздармен, барлығы дерлік әрекеттеседі.
Бұл олардың электрондық құрылымына байланысты. Сыртқы деңгейде бір ғана электрон бар, олар оны оңай береді. Бұл ең күшті тотықсыздандырғыштар, сондықтан оларды таза күйінде алу үшін көп уақыт қажет болды. Мұны алғаш рет 18 ғасырда натрий гидроксидінің электролизі арқылы Хамфри Дэви жасады. Енді осы топтың барлық өкілдері осы әдіспен өндіріледі.
Сілтілік металдардың жалпы сипаттамасы олардың периодтық жүйенің негізгі топшасының бірінші тобын құрауында. Олардың барлығы адам қолданатын көптеген құнды табиғи қосылыстарды құрайтын маңызды элементтер.
d- және f-тектес металдардың жалпы сипаттамасы
Бұл элементтер тобына олардың барлығы кіредіолардың тотығуы әртүрлі болуы мүмкін. Бұл жағдайға байланысты металдың тотықтырғыш ретінде де, тотықсыздандырғыш ретінде де әрекет ете алатынын білдіреді. Мұндай элементтердің реакцияға түсу қабілеті зор. Олардың ішінде амфотерлі заттар көп.
Бұл атомдардың барлығына ортақ атау – өтпелі элементтер. Олар мұны өздерінің қасиеттері бойынша, шын мәнінде, s-топтағы типтік металдар мен p-семьясының бейметалдарының ортасында тұрғаны үшін алды.
Өтпелі металдардың жалпы сипаттамасы олардың ұқсас қасиеттерін белгілеуді білдіреді. Олар келесідей:
- сыртқы деңгейде электрондардың көп саны;
- үлкен атом радиусы;
- бірнеше тотығу дәрежесі (+3-тен +7-ге дейін);
- валенттік электрондар d- немесе f-қосалқы деңгейде;
- жүйенің 4-6 үлкен кезеңін құрайды.
Жай заттар ретінде бұл топтың металдары өте берік, иілгіш және иілгіш, сондықтан олардың өнеркәсіптік маңызы зор.
Периодтық жүйенің бүйірлік топшалары
Қосымша топшалар металдарының жалпы сипаттамалары өтпелі металдармен толық сәйкес келеді. Және бұл таңқаларлық емес, өйткені, шын мәнінде, бұл дәл сол нәрсе. Жүйенің бүйірлік топшалары дәл d- және f-отбасыларының өкілдерінен, яғни өтпелі металдардан құралған. Сондықтан бұл ұғымдарды синонимдер деп айта аламыз.
Олардың ең белсендісі және маңыздысы скандийден мырышқа дейінгі 10 өкілдің бірінші қатары. Олардың барлығы үлкен өндірістік маңызы бар және жиіадам, әсіресе балқыту үшін пайдаланады.
Қорытпалар
Металдар мен қорытпалардың жалпы сипаттамасы бұл заттарды қайда және қалай қолдануға болатынын түсінуге мүмкіндік береді. Мұндай қосылыстар соңғы онжылдықтарда үлкен өзгерістерге ұшырады, өйткені олардың сапасын жақсарту үшін көбірек жаңа қоспалар ашылып, синтезделуде.
Қазіргі кездегі ең танымал қорытпалар:
- жез;
- дуралюминий;
- шойын;
- болат;
- қола;
- жеңеді;
- nichrome және басқалар.
Қорытпа дегеніміз не? Бұл соңғысын арнайы пеш құрылғыларында балқыту арқылы алынған металдардың қоспасы. Бұл оны құрайтын таза заттардан қасиеттері жағынан жоғары өнім алу үшін жасалады.
Металдар мен бейметалдардың қасиеттерін салыстыру
Егер біз жалпы қасиеттер туралы айтатын болсақ, онда металдар мен бейметалдардың сипаттамалары өте маңызды бір нүктеде ерекшеленеді: соңғысы үшін ұқсас белгілерді ажыратуға болмайды, өйткені олар физикалық және химиялық қасиеттері бойынша айтарлықтай ерекшеленеді.
Сондықтан бейметалдар үшін мұндай сипаттама жасау мүмкін емес. Тек әр топтың өкілдерін бөлек қарастырып, олардың қасиеттерін сипаттауға болады.
