МЕТАЛИ: ИСТОРИЯ, СВОЙСТВА, ВИДОВЕ, ПРИЛОЖЕНИЯ, ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2025

На метали са образувани от група от елементи, които са разположени от лявата страна, с изключение на неметални водород на Периодичната таблица. Металите представляват около 75% от химичните елементи, така че може да се каже, че голяма част от природата е метална по своя характер.

Металите, които човек първоначално е обработвал в праисторията, са следните: злато, сребро, мед, калай, олово и желязо. Това се дължи на факта, че те са в родното си състояние или защото са лесни за обработка, за да направят полезни предмети.

Метални елементи в син цвят. Металоиди в зелено и неметали в кафяво

Изглежда магия, че от купчини скали и минерали могат да се извличат лъскави и сребърни тела (с определени важни и изключителни изключения). Такъв е случаят с боксит и алуминий, от чиито глинени скали този редуциран метал се получава в листове или сребърни хартии.

Металите са рамката на индустрията; нейното окабеляване, реактори, агрегати, контейнери, всички по някакъв или друг начин са съставени от метали и техните сплави.

Първите монети, оръжия, инструменти, броня са направени с метали, за да бъдат използвани по-късно при производството на превозни средства, велосипеди, лодки, самолети, компютри, сред други основни предмети в съвременния живот.

история

Медна епоха

Металургично разширение - Източник: Metallurgical diffusion.svg под лиценза Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International

През 9000 г. пр. Н. Е. Първите ковани медни метални предмети са направени в Близкия изток, когато човекът открива, че чукането на мед увеличава неговата сила и устойчивост, използвайки го за направата на ножове. Това е медната епоха.

Открито е, че медта може да бъде получена чрез нагряване на сини минерали, като корвелит и малахит (4000-3000 г. пр.н.е.).

Периодът на халколита е период от време, предхождащ бронзовата епоха, съответстващ на 5000-3000 г. пр. Н. Е. Човекът започва да експериментира със синтеза и топенето на мед, за да получи мед, изкована от меден оксид.

Бронзова епоха (3 000-1 500 г. пр.н.е.)

Материали от бронзовата епоха - Източник: Gaguilella под лиценза Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International.

Човек вероятно случайно е започнал да прави сплави, първоначално с мед и арсен, а по-късно с мед и калай, за да получи бронз в Близкия изток.

Бронзовите изделия, съответстващи на това време, съдържаха 87% мед, 11% калай и малки количества желязо, арсен, никел, олово и антимон.

Желязна епоха (700 г. пр.н.е.)

Човекът използва опита си в производството на кована мед за производството на ковано желязо в Близкия изток. През същия период от време настъпи гранулирането на етруски прах, Италия.

Най-ранното известно производство на стомана, сплав на желязо и въглерод, се проявява в парчета от метала на археологически обект в Анадола (1800 г. пр.н.е.)

Около 1122 г. сл. Н. Е., При неизвестна дата и място, се въвежда чугун. През 1440 г. сл. Хр. Е произведена Голямата камбанария в Пекин, Китай. Почти три века по-късно, през 1709 г., се получава разтопено желязо, използващо кокс като горивен материал.

През 1779 г. чугунът е използван в Англия като архитектурен материал. През 1855 г. Хенри Бессенир използва чугун като суровина за получаване на мека стомана. Английският Clark and Wood (1872) патентова сплав, която в момента се счита за неръждаема стомана.

Физични свойства на металите

Бронзът на тези древни камбани демонстрира полезността на металите за декоративни или религиозни цели. Източник: Pxhere.

Сред някои физични свойства на металите имаме:

-Металите са лъскави на външен вид и са в състояние да отразяват светлината.

-Общо те са добри проводници на електричество и топлина.

-Имат високи точки на топене и кипене.

-Те са податливи, тоест могат да бъдат чукани за получаване на тънки листове.

-Те са пластични, с тях можете да произвеждате жици или влакна с много малък диаметър.

-Те се представят в твърдо състояние, с изключение на живак, който е течен при стайна температура, и галий, който се топи само като го стиснете между ръцете си. На следното изображение можете да видите контейнер с живак:

-Те са непрозрачни тела, тънките им листове не се пресичат от светлина.

-Те са много твърди, с изключение на натрий и калий, които могат да бъдат нарязани с нож.

-Те имат висока плътност, като осмия и иридий имат най-висока плътност, а литий имат най-ниска плътност.

Химични свойства на металите

Сред някои от химичните свойства на металите имаме:

- Те са склонни да губят електрони и да образуват метални катиони, M ^{n +}, където n обозначава техния номер на окисляване, което само за алкални и алкалоземни метали съвпада с валентния им брой.

-Електроотрицателността му е ниска.

-Корозират и изпитват окислителни щети.

-Образуване на основни оксиди при взаимодействие с кислород. Тези оксиди, когато се комбинират с вода, образуват метални хидроксиди. Металните оксиди реагират с киселини и образуват соли и вода.

-Те са добри редуциращи агенти, тъй като те се отказват от електроните си.

Видове метали

Металите се класифицират в следните: алкални, алкално-земни, след преходни, преходни и така наречените редки земни.

Алкални метали

Обикновено не се намират в природата безплатно, защото лесно се окисляват. Те имат суборбитален s ¹ във външната си орбитална обвивка, така че имат +1 окислително състояние. Те са метали, които реагират екзотермично с вода и силно се редуцират.

Алкалоземни метали

Те са ковсти и пластични метали. Атомите на елементите в тази група имат е ² конфигурация, така че те могат да дадат две електрони и тяхното окисление е 2. С изключение на берилия те окисляват при излагане на въздух.

Следпреходни метали

Те са метали от така наречения р блок, разположени между преходните метали и металоидите в периодичната таблица.

Елементите от група 3 имат най-често срещаните окислителни състояния +1 и +3, въпреки че алуминият има само окислителното състояние +3. Също част от преходните метали са някои, разположени в групи 14 и 15.

Преходни метали d

Те образуват група, която се намира между образуващите основата елементи и образуващите киселини елементи. Атомните орбитали d и f са непълни и изпълващи. Въпреки че терминът преходни метали се отнася до преходни метали d.

Преходните метали имат повече от едно окислително състояние. Те имат по-високи температури на топене и кипене от другите групи метали. Преходните метали са много разнородна група метали, която включва, между другото, желязо, хром, сребро и др.

Редки земи

Рядкоземна руда

Тази група метали е съставена от елементите скандий и итрий и елементите от серията лантаниди и актиниди. Терминът "редки земи" се отнася до факта, че те не се срещат в природата в чисти състояния и са свързани с киселини.

Приложения

Алкални метали

Литият се използва като топлоносител в някои ядрени реактори. Използва се в някои сухи батерии и светлинни акумулатори. Литиевият хлорид и литиевият бромид са хигроскопични съединения, използвани в промишлени процеси на сушене и климатизация.

Натрият се използва в металургията на металите, като титан и цирконий. Използва се при обществено осветление в лампи с натриева дъга. Натриевият хлорид (NaCl) се използва като ароматизатор за храна и за консервиране на месо.

Алкалоземни метали

Магнезият е използван във фотографията като светкавица от светкавица и в фойерверки. Барият е компонент на сплави, които се използват в запалителни свещи поради лекотата на елемента да излъчва електрони. Бариевите соли се използват за ограничаване на рентгеновото увреждане на плочите в стомашно-чревния тракт.

Калцият се използва за отстраняване на разтворени примеси в разтопени метали и за отстраняване на отпадъчни газове във вакуумни тръби. Той е част от мазилка, материал, използван в строителството и при лечението на костни фрактури.

Следпреходни метали

Алуминият, тъй като е лек метал, се използва в строителството на самолети и кораби. Използва се и при производството на множество кухненски прибори. Използва се като суровина при производството на дезодоранти, които ограничават изпотяването.

Галиумът се използва в транзистори и термометри с висока температура. Изотопът ⁶⁷ Ga се използва в медицината за лечение на някои меланоми. Оловото се използва при изграждането на батерии и за защита от йонизиращо лъчение.

Преходни метали

Медта се използва във водопроводни тръби, хладилници и климатични системи. Използва се и като част от механизма за разсейване на топлината на компютрите. Използва се при провеждането на електрически ток, в електромагнитите и при оцветяването на очилата.

Никелът се използва за направата на неръждаема стомана, както и за струни за китара и акумулаторни батерии. Използва се и при галванопластика при защита на металите. Използва се в сплави, намиращи се в части на превозното средство, като клапани, лагери и спирачки.

Никелът отдавна се използва при направата на монети.

Цинкът се използва за защита на металите от корозия, при производството на месинг. Цинковият оксид и цинковият сулфат се използват при производството на листове, използвани в покриви, улуци и изпускания.

Хромът се използва за защита на металите от корозия и им придава блясък. Той се използва като катализатор в реакцията на синтез на амоняк (NH ₃). Хромовият оксид се използва за защита на дървесината.

Редки земи

Scandium се използва в сплави с алуминий за аерокосмически компоненти. Той е добавка в живачни лампи.

Лантанът се използва в стъклопакети с висок показател на пречупване, устойчиви на алкали. В допълнение, той се използва при производството на лещи за камери и като каталитичен крекинг катализатор за рафинерии за нефт.

Церият се използва като химически окислител. Освен това се използва за подаване на жълто оцветяване в стъкло и керамика, както и като катализатор за самопочистващи се фурни.

Примери за метални елементи

алкален

Натрий (Na), калий (K), цезий (Cs), литий (Li) и рубидий (Ru).

Alkaline-земен

Берилий (Be), магнезий (Mg), калций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радий (Ra).

Пост-преходната

Алуминий (Al), галий (Ga), индий (In), талий (Tl), калай (Sn) и олово (Pb).

преходен

Титан (Ti), ванадий (V), хром (Cr), манган (Mn), желязо (Fe), кобалт (Co), никел (Ni), мед (Cu), цинк (Zn), цирконий (Zr), ниобий (Nb), молибден (Mo), паладий (Pd), сребро (Ag), волфрам (W), рений (Re), осмий (Os), иридий (Ir), Платина (Pt), злато (Au) и живак (Hg).

Редки земи

Скандий (Sc), итрий (Y), лантан (La), церий (Ce), празеодим (Pr), неодим (Nd), самарий (Sm), европий (Eu), гадолиний (Gd), холмиум (Ho), ербий (Er), тулий (Tm), итербий (Yb) и лютеций (Lu).

Препратки

1. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. (2008 г.). Химия (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
2. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
3. Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (05 октомври 2019 г.). Метали срещу неметали. Възстановено от: thinkco.com
4. Метали и техните свойства - физични и химични., Възстановено от: csun.edu
5. Джонатан Мейс. (2019). 18 различни вида метал (факти и приложения). Възстановена от: makeitfrommetal.com