Le premier matériau que les gens ont appris à utiliser pour leurs besoins est la pierre. Cependant, plus tard, lorsqu'une personne a pris conscience des propriétés des métaux, la pierre a reculé loin. Ce sont ces substances et leurs alliages qui sont devenus le matériau le plus important et principal entre les mains des gens. Des articles ménagers, des outils de travail en ont été fabriqués, des locaux ont été construits. Par conséquent, dans cet article, nous examinerons ce que sont les métaux, dont les caractéristiques générales, les propriétés et l'utilisation sont si pertinentes à ce jour. Après tout, littéralement immédiatement après l'âge de pierre, toute une galaxie de métaux a suivi: le cuivre, le bronze et le fer.
Métaux: caractéristiques générales
Qu'est-ce qui unit tous les représentants de ces substances simples ? Bien sûr, il s'agit de la structure de leur réseau cristallin, des types de liaisons chimiques et des caractéristiques de la structure électronique de l'atome. Après tout, d'où les propriétés physiques caractéristiques qui sous-tendent l'utilisation de ces matériaux par l'homme.
Tout d'abord, considérons les métaux comme des éléments chimiques du système périodique. Ils y sont situés assez librement, occupant 95 cellules sur 115 connues à ce jour. Il existe plusieurs caractéristiques de leur emplacement dans le généralsystème:
- Ils forment les principaux sous-groupes des groupes I et II, ainsi que III, à commencer par l'aluminium.
- Tous les sous-groupes secondaires se composent uniquement de métaux.
- Ils sont situés sous la diagonale conditionnelle du bore à l'astatine.
Sur la base de telles données, il est facile de voir que les non-métaux sont collectés dans la partie supérieure droite du système, et le reste de l'espace appartient aux éléments que nous considérons.
Tous ont plusieurs caractéristiques de la structure électronique de l'atome:
- Grand rayon atomique, à la suite duquel la liaison entre l'électron externe et le noyau s'affaiblit, de sorte que les métaux le cèdent facilement, agissant comme agents réducteurs.
- Un petit nombre d'électrons dans la couche d'énergie externe.
- Dans le groupe de haut en bas, les propriétés métalliques des éléments sont renforcées, et le long de la période de gauche à droite, au contraire, elles s'affaiblissent. Ainsi, le non-métal le plus fort est le fluor et le plus faible est le francium.
Les caractéristiques générales des métaux et des non-métaux nous permettent d'identifier des modèles dans leur structure. Ainsi, le réseau cristallin du premier est métallique, spécial. Ses nœuds contiennent plusieurs types de particules à la fois:
- ions;
- atomes;
- électrons.
Un nuage commun s'accumule à l'intérieur, appelé gaz d'électrons, ce qui explique toutes les propriétés physiques de ces substances. Type de liaison chimique dans les métaux du même nom avec eux.
Propriétés physiques
Il existe un certain nombre de paramètres qui unissent tous les métaux. Caractéristiques générales de leur physiquepropriétés ressemble à ceci.
- Éclat du métal. Tous les représentants de ce groupe de substances l'ont. En même temps, la majeure partie réfléchit la lumière d'une longueur d'onde, elle émet donc une douce couleur blanc-argent. Mais certains (or, cuivre, de nombreux alliages) ont un éclat jaune.
- Malléabilité et plasticité. Ce paramètre est également inhérent aux métaux. La caractéristique générale sur cette base n'est cependant pas tout à fait exacte, car parmi les représentants, il y en a des très mous, malléables et ductiles, et il y en a d'assez fragiles qui sont usinés. Les plus malléables et ductiles sont l'or, l'argent, le cuivre, l'aluminium et autres. Moins malléable - étain, plomb, manganèse et autres.
- Conduction électrique et thermique. Il est possédé par tous les représentants sans exception. Les métaux sont des conducteurs de première espèce.
- Points de fusion et d'ébullition élevés. Sur cette base, ils sont divisés en réfractaire (température supérieure à 1500 degrés), fusible - en dessous du chiffre spécifié.
- Métaux légers et lourds selon leur densité. Il est d'autant plus petit que le poids atomique de l'élément est petit. Le plus léger est le lithium et le plus lourd est l'osmium.
- Dureté. Le détenteur du record pour cet indicateur est le chrome, et le plus doux est le césium, il fond dans les mains.
Les paramètres énumérés - c'est la caractéristique générale des métaux, c'est-à-dire tout ce qui les unit dans une grande famille. Cependant, il faut comprendre qu'il existe des exceptions à chaque règle. De plus, il y a trop d'éléments de ce genre. Ainsi, au sein même de la famille,il existe des divisions en divers groupes, que nous examinerons ci-dessous et pour lesquels nous indiquerons les traits caractéristiques.
Propriétés chimiques
Du point de vue de la science chimique, tous les métaux sont des agents réducteurs. Et, très fort. Moins il y a d'électrons dans le niveau extérieur et plus le rayon atomique est grand, plus le métal est fort selon le paramètre spécifié.
Ainsi, les métaux peuvent réagir avec:
- non-métaux;
- eau;
- acides;
- avec des alcalis (métaux amphotères);
- oxydes;
- sels de métaux plus faibles.
Ceci n'est qu'un aperçu général des propriétés chimiques. Après tout, pour chaque groupe d'éléments, ils sont purement individuels.
Métaux alcalino-terreux
Les caractéristiques générales des métaux alcalino-terreux sont les suivantes:
- Avoir deux électrons au niveau externe.
- Ils forment le deuxième groupe du sous-groupe principal du système périodique, à l'exception du béryllium.
- Dans des conditions normales, ce sont des solides qui ne peuvent pas être coupés avec un couteau.
- La couleur des métaux simples est gris argenté, recouverte d'une pellicule d'oxyde dans l'air.
- Leur activité chimique est élevée, elle passe du magnésium au radium.
- Répandu dans la nature, en particulier le calcium. Sous une forme simple, ils ne se trouvent pas en raison d'une activité élevée, mais ils forment de nombreux composés différents qui sont importants pour l'homme.
- Biologiquement important. Le calcium et le magnésium sont des oligo-éléments importants du corps humain etanimaux. Le magnésium fait également partie de la chlorophylle végétale.
Ainsi, les métaux alcalino-terreux sont des éléments communs de la famille s, présentant une activité chimique élevée et sont de puissants agents réducteurs et des participants importants dans les processus biologiques de l'organisme.
Métaux alcalins
La caractéristique générale des métaux alcalins commence par leur nom. Ils l'ont reçu pour sa capacité à se dissoudre dans l'eau, formant des alcalis - des hydroxydes caustiques. Les réactions avec l'eau sont très violentes, parfois inflammables. Ces substances ne se trouvent pas sous forme libre dans la nature, car leur activité chimique est trop élevée. Ils réagissent avec l'air, la vapeur d'eau, les non-métaux, les acides, les oxydes et les sels, à peu près tout.
Cela est dû à leur structure électronique. Au niveau extérieur, il n'y a qu'un seul électron, qu'ils cèdent facilement. Ce sont les agents réducteurs les plus puissants, c'est pourquoi il a fallu beaucoup de temps pour les obtenir sous leur forme pure. Cela a été fait pour la première fois par Humphrey Davy déjà au 18ème siècle par électrolyse de l'hydroxyde de sodium. Maintenant, tous les représentants de ce groupe sont minés en utilisant cette méthode.
La caractéristique générale des métaux alcalins réside dans le fait qu'ils constituent le premier groupe du sous-groupe principal du système périodique. Tous sont des éléments importants qui forment de nombreux composés naturels précieux utilisés par l'homme.
Caractéristiques générales des métaux des familles d et f
Ce groupe d'éléments comprend tous ceuxdont l'oxydation peut varier. Cela signifie que, selon les conditions, le métal peut agir à la fois comme agent oxydant et agent réducteur. De tels éléments ont une grande capacité à entrer en réactions. Parmi eux, un grand nombre de substances amphotères.
Le nom commun de tous ces atomes est éléments de transition. Ils l'ont reçu pour le fait que, en termes de propriétés, ils se situent vraiment, pour ainsi dire, au milieu, entre les métaux typiques de la famille s et les non-métaux de la famille p.
La caractéristique générale des métaux de transition implique la désignation de leurs propriétés similaires. Ils sont les suivants:
- un grand nombre d'électrons dans le niveau externe;
- grand rayon atomique;
- plusieurs états d'oxydation (de +3 à +7);
- les électrons de valence sont au sous-niveau d ou f;
- forment 4 à 6 grandes périodes du système.
En tant que substances simples, les métaux de ce groupe sont très résistants, ductiles et malléables, ils ont donc une grande importance industrielle.
Sous-groupes latéraux du système périodique
Les caractéristiques générales des métaux des sous-groupes secondaires coïncident complètement avec celles des métaux de transition. Et ce n'est pas surprenant, car, en fait, c'est exactement la même chose. C'est juste que les sous-groupes latéraux du système sont formés précisément par des représentants des familles d et f, c'est-à-dire des métaux de transition. Par conséquent, nous pouvons dire que ces concepts sont synonymes.
Les plus actifs et les plus importants d'entre eux sont la première rangée de 10 représentants du scandium au zinc. Tous sont d'une grande importance industrielle et souventutilisé par l'homme, en particulier pour la fonte.
Alliages
Les caractéristiques générales des métaux et alliages permettent de comprendre où et comment il est possible d'utiliser ces substances. Ces composés ont subi de grandes transformations au cours des dernières décennies, car de plus en plus de nouveaux additifs sont découverts et synthétisés pour améliorer leur qualité.
Les alliages les plus connus aujourd'hui sont:
- laiton;
- duralumin;
- fonte;
- acier;
- bronze;
- va gagner;
- nichrome et autres.
Qu'est-ce qu'un alliage ? Il s'agit d'un mélange de métaux obtenu par fusion de ces derniers dans des fours spéciaux. Ceci est fait afin d'obtenir un produit dont les propriétés sont supérieures aux substances pures qui le composent.
Comparaison des propriétés des métaux et des non-métaux
Si nous parlons de propriétés générales, les caractéristiques des métaux et des non-métaux différeront sur un point très important: pour ces derniers, des caractéristiques similaires ne peuvent pas être distinguées, car leurs propriétés physiques et chimiques diffèrent considérablement.
Par conséquent, il est impossible de créer une telle caractéristique pour les non-métaux. Il est seulement possible de considérer séparément les représentants de chaque groupe et de décrire leurs propriétés.
