El primer material que la gente ha aprendido a utilizar para sus necesidades es la piedra. Sin embargo, más tarde, cuando una persona se dio cuenta de las propiedades de los metales, la piedra se movió hacia atrás. Son estas sustancias y sus aleaciones las que se han convertido en el material más importante y principal en manos de las personas. A partir de ellos se fabricaron artículos para el hogar, herramientas de trabajo, se construyeron locales. Por lo tanto, en este artículo consideraremos qué son los metales, cuyas características generales, propiedades y uso son tan relevantes en la actualidad. Después de todo, literalmente inmediatamente después de la Edad de Piedra, siguió toda una galaxia de metales: cobre, bronce y hierro.
Metales: características generales
¿Qué une a todos los representantes de estas sustancias simples? Por supuesto, esta es la estructura de su red cristalina, tipos de enlaces químicos y características de la estructura electrónica del átomo. Después de todo, de ahí las propiedades físicas características que subyacen al uso de estos materiales por parte de los humanos.
En primer lugar, considere los metales como elementos químicos del sistema periódico. En él se ubican con bastante libertad, ocupando 95 celdas de las 115 conocidas hasta la fecha. Son varias las características de su ubicación en el conjunto general.sistema:
- Forman los principales subgrupos de los grupos I y II, así como del III, comenzando por el aluminio.
- Todos los subgrupos secundarios consisten únicamente en metales.
- Están ubicados debajo de la diagonal condicional del boro al astato.
Con base en estos datos, es fácil ver que los no metales se acumulan en la parte superior derecha del sistema, y el resto del espacio pertenece a los elementos que estamos considerando.
Todos ellos tienen varias características de la estructura electrónica del átomo:
- Radio atómico grande, por lo que el enlace entre el electrón exterior y el núcleo se debilita, por lo que los metales lo ceden fácilmente, actuando como agentes reductores.
- Una pequeña cantidad de electrones en la capa de energía exterior.
- En el grupo de arriba a abajo, las propiedades metálicas de los elementos se realzan, y a lo largo del período de izquierda a derecha, por el contrario, se debilitan. Entonces, el no metal más fuerte es el flúor y el más débil es el francio.
Las características generales de los metales y no metales nos permiten identificar patrones en su estructura. Así, la red cristalina de los primeros es metálica, especial. Sus nodos contienen varios tipos de partículas a la vez:
- iones;
- átomos;
- electrones.
En su interior se acumula una nube común, llamada gas de electrones, que explica todas las propiedades físicas de estas sustancias. Tipo de enlace químico de los metales del mismo nombre con ellos.
Propiedades físicas
Hay una serie de parámetros que unen a todos los metales. Características generales de su físico.propiedades se ve así.
- Brillo metálico. Todos los representantes de este grupo de sustancias lo tienen. Al mismo tiempo, la mayor parte refleja luz de una longitud de onda, por lo que emite un suave color blanco plateado. Pero algunos (oro, cobre, muchas aleaciones) tienen un brillo amarillo.
- Maleabilidad y plasticidad. Este parámetro también es inherente a los metales. Sin embargo, la característica general sobre esta base no es del todo precisa, ya que entre los representantes hay muy blandos, maleables y dúctiles, y los hay bastante frágiles que están mecanizados. Los más maleables y dúctiles son el oro, la plata, el cobre, el aluminio y otros. Menos maleable: estaño, plomo, manganeso y otros.
- Conductividad eléctrica y térmica. Es poseído por todos los representantes sin excepción. Los metales son conductores del primer tipo.
- Altos puntos de fusión y ebullición. Sobre esta base, se dividen en refractarios (temperatura superior a 1500 grados), fusibles, por debajo de la cifra especificada.
- Metales ligeros y pesados según su densidad. Cuanto menor es, cuanto menor es el peso atómico del elemento. El más ligero es el litio y el más pesado el osmio.
- Dureza. El poseedor del récord de este indicador es el cromo, y el más blando es el cesio, se derrite en las manos.
Los parámetros enumerados: esta es la característica general de los metales, es decir, todo lo que los une en una gran familia. Sin embargo, debe entenderse que hay excepciones a cada regla. Además, hay demasiados elementos de este tipo. Por lo tanto, dentro de la familia misma,hay divisiones en varios grupos, que consideraremos a continuación y para los cuales indicaremos los rasgos característicos.
Propiedades químicas
Desde el punto de vista de la ciencia química, todos los metales son agentes reductores. Y, muy fuerte. Cuantos menos electrones haya en el nivel exterior y mayor sea el radio atómico, más fuerte será el metal según el parámetro especificado.
Como resultado de esto, los metales pueden reaccionar con:
- no metales;
- agua;
- ácidos;
- con álcalis (metales anfóteros);
- óxidos;
- sales de metales más débiles.
Esta es solo una descripción general de las propiedades químicas. Después de todo, para cada grupo de elementos son puramente individuales.
Metales alcalinotérreos
Las características generales de los metales alcalinotérreos son las siguientes:
- Tiene dos electrones en el nivel exterior.
- Constituyen el segundo grupo del subgrupo principal del sistema periódico, excepto el berilio.
- En condiciones normales, estos son sólidos que no se pueden cortar con un cuchillo.
- El color de los metales simples es gris plateado, cubierto con una película de óxido en el aire.
- Su actividad química es alta, aumenta de magnesio a radio.
- De naturaleza generalizada, especialmente calcio. En una forma simple, no se encuentran debido a su alta actividad, pero forman muchos compuestos diferentes que son importantes para los humanos.
- Biológicamente importante. El calcio y el magnesio son oligoelementos importantes del cuerpo humano yanimales El magnesio también forma parte de la clorofila vegetal.
Por lo tanto, los metales alcalinotérreos son elementos comunes de la familia S, exhiben una alta actividad química y son fuertes agentes reductores y participantes importantes en los procesos biológicos del cuerpo.
Metales alcalinos
La característica general de los metales alcalinos comienza con su nombre. Lo recibieron por la capacidad de disolverse en agua, formando álcalis: hidróxidos cáusticos. Las reacciones con el agua son muy violentas, a veces inflamables. Estas sustancias no se encuentran en forma libre en la naturaleza, ya que su actividad química es demasiado alta. Reaccionan con el aire, el vapor de agua, los no metales, los ácidos, los óxidos y las sales, casi todo.
Esto se debe a su estructura electrónica. En el nivel exterior, solo hay un electrón, que ceden fácilmente. Estos son los agentes reductores más fuertes, por lo que llevó bastante tiempo obtenerlos en su forma pura. Esto fue hecho por primera vez por Humphrey Davy ya en el siglo XVIII mediante electrólisis de hidróxido de sodio. Ahora todos los representantes de este grupo se extraen usando este método.
La característica general de los metales alcalinos radica en que constituyen el primer grupo del subgrupo principal del sistema periódico. Todos ellos son elementos importantes que forman muchos compuestos naturales valiosos utilizados por el hombre.
Características generales de los metales de las familias d y f
Este grupo de elementos incluye todos aquelloscuya oxidación puede variar. Esto significa que, dependiendo de las condiciones, el metal puede actuar como agente oxidante y como agente reductor. Dichos elementos tienen una gran capacidad para entrar en reacciones. Entre ellos, un gran número de sustancias anfóteras.
El nombre común de todos estos átomos es elementos de transición. Lo recibieron por el hecho de que, en términos de sus propiedades, realmente se ubican, por así decirlo, en el medio, entre los metales típicos de la familia s y los no metales de la familia p.
La característica general de los metales de transición implica la designación de sus propiedades similares. Son los siguientes:
- una gran cantidad de electrones en el nivel exterior;
- gran radio atómico;
- varios estados de oxidación (de +3 a +7);
- los electrones de valencia están en el subnivel d o f;
- forman 4-6 grandes periodos del sistema.
Como sustancias simples, los metales de este grupo son muy fuertes, dúctiles y maleables, por lo que tienen una gran importancia industrial.
Subgrupos laterales del sistema periódico
Las características generales de los metales de los subgrupos secundarios coinciden completamente con las de los de transición. Y esto no es de extrañar, porque, de hecho, es exactamente lo mismo. Es solo que los subgrupos laterales del sistema están formados precisamente por representantes de las familias d y f, es decir, metales de transición. Por lo tanto, podemos decir que estos conceptos son sinónimos.
Los más activos e importantes de ellos son la primera fila de 10 representantes desde el escandio hasta el zinc. Todos ellos son de gran importancia industrial y, a menudo,utilizado por el hombre, especialmente para la fundición.
Aleaciones
Las características generales de los metales y las aleaciones nos permiten comprender dónde y cómo es posible utilizar estas sustancias. Dichos compuestos han sufrido grandes transformaciones en las últimas décadas, debido a que cada vez se descubren y sintetizan más aditivos nuevos para mejorar su calidad.
Las aleaciones más famosas en la actualidad son:
- latón;
- duraluminio;
- hierro fundido;
- acero;
- bronce;
- ganará;
- nicrom y otros.
¿Qué es una aleación? Esta es una mezcla de metales obtenida por fundición de estos últimos en dispositivos de horno especiales. Esto se hace con el fin de obtener un producto que sea superior en propiedades a las sustancias puras que lo forman.
Comparación de las propiedades de los metales y no metales
Si hablamos de propiedades generales, entonces las características de los metales y los no metales diferirán en un punto muy significativo: para los últimos, no se pueden distinguir características similares, ya que difieren mucho en sus propiedades físicas y químicas.
Por lo tanto, es imposible crear tal característica para los no metales. Solo es posible considerar por separado a los representantes de cada grupo y describir sus propiedades.
