Առաջին նյութը, որը մարդիկ սովորել են օգտագործել իրենց կարիքների համար, քարն է: Սակայն ավելի ուշ, երբ մարդն իմացավ մետաղների հատկությունների մասին, քարը շատ հետ գնաց։ Հենց այս նյութերն ու դրանց համաձուլվածքներն են դարձել մարդկանց ձեռքում ամենակարևոր և գլխավոր նյութը։ Դրանցից պատրաստվել են կենցաղային իրեր, աշխատանքի գործիքներ, կառուցվել են տարածքներ։ Հետևաբար, այս հոդվածում մենք կքննարկենք, թե ինչ են մետաղները, որոնց ընդհանուր բնութագրերը, հատկությունները և օգտագործումը այնքան արդիական են մինչ օրս: Ի վերջո, բառացիորեն քարի դարից անմիջապես հետո, հաջորդեց մետաղների մի ամբողջ գալակտիկա՝ պղինձ, բրոնզ և երկաթ։
Մետաղներ. ընդհանուր բնութագրեր
Ի՞նչն է միավորում այս պարզ նյութերի բոլոր ներկայացուցիչներին: Իհարկե, սա նրանց բյուրեղային ցանցի կառուցվածքն է, քիմիական կապերի տեսակները և ատոմի էլեկտրոնային կառուցվածքի առանձնահատկությունները։ Ի վերջո, այստեղից էլ բնորոշ ֆիզիկական հատկությունները, որոնք ընկած են մարդկանց կողմից այս նյութերի օգտագործման հիմքում:
Առաջին հերթին մետաղները դիտարկեք որպես պարբերական համակարգի քիմիական տարրեր։ Դրանում դրանք գտնվում են բավականին ազատորեն՝ զբաղեցնելով մինչ օրս հայտնի 115 բջիջներից 95-ը։Ընդհանուր առմամբ դրանց տեղակայման մի քանի առանձնահատկություններ կան։համակարգ:
- Նրանք կազմում են I և II, ինչպես նաև III խմբերի հիմնական ենթախմբերը՝ սկսած ալյումինից։
- Բոլոր երկրորդական ենթախմբերը բաղկացած են միայն մետաղներից։
- Դրանք գտնվում են բորից մինչև ասատին պայմանական շեղանկյունի տակ:
Այս տվյալների հիման վրա հեշտ է տեսնել, որ ոչ մետաղները հավաքվում են համակարգի վերին աջ մասում, իսկ մնացած տարածքը պատկանում է այն տարրերին, որոնք մենք դիտարկում ենք։
Նրանք բոլորն ունեն ատոմի էլեկտրոնային կառուցվածքի մի քանի առանձնահատկություններ.
- Ատոմային մեծ շառավիղ, որի արդյունքում արտաքին էլեկտրոնի և միջուկի միջև կապը թուլանում է, ուստի մետաղները հեշտությամբ հեռացնում են այն՝ հանդես գալով որպես վերականգնող նյութեր։
- Փոքր թվով էլեկտրոններ արտաքին էներգիայի շերտում:
- Վերևից վար խմբում տարրերի մետաղական հատկությունները ուժեղանում են, իսկ ձախից աջ ընկած ժամանակահատվածում, ընդհակառակը, թուլանում են։ Այսպիսով, ամենաուժեղ ոչ մետաղը ֆտորն է, իսկ ամենաթույլը՝ ֆրանցիումը։
Մետաղների և ոչ մետաղների ընդհանուր բնութագրերը թույլ են տալիս մեզ բացահայտել դրանց կառուցվածքի նախշերը: Այսպիսով, առաջինի բյուրեղյա վանդակը մետաղական է, հատուկ։ Դրա հանգույցները պարունակում են միանգամից մի քանի տեսակի մասնիկներ:
- իոններ;
- ատոմներ;
- էլեկտրոններ.
Ներսում կուտակվում է սովորական ամպ, որը կոչվում է էլեկտրոնային գազ, որը բացատրում է այս նյութերի բոլոր ֆիզիկական հատկությունները: Նրանց հետ համանուն մետաղների քիմիական կապի տեսակը։
Ֆիզիկական հատկություններ
Կան մի շարք պարամետրեր, որոնք միավորում են բոլոր մետաղները: Նրանց ֆիզիկական ընդհանուր բնութագրերըհատկություններն այսպիսի տեսք ունեն.
- Մետաղական փայլ. Այն ունեն այս խմբի նյութերի բոլոր ներկայացուցիչները։ Միևնույն ժամանակ, դրա մեծ մասն արտացոլում է մեկ ալիքի երկարության լույս, հետևաբար այն արձակում է փափուկ սպիտակ-արծաթագույն գույն։ Բայց որոշները (ոսկի, պղինձ, շատ համաձուլվածքներ) ունեն դեղին փայլ:
- Ճկունություն և պլաստիկություն: Այս պարամետրը բնորոշ է նաև մետաղներին: Այս հիման վրա ընդհանուր բնութագիրը, սակայն, ամբողջովին ճշգրիտ չէ, քանի որ ներկայացուցիչների մեջ կան շատ փափուկ, ճկուն և ճկուն, և կան բավականին փխրուններ, որոնք մշակվում են: Առավել ճկուն և ճկուն են ոսկին, արծաթը, պղինձը, ալյումինը և այլն։ Ավելի քիչ ճկուն՝ անագ, կապար, մանգան և այլն:
- Էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակություն. Այն տիրապետում են բոլոր ներկայացուցիչներին՝ առանց բացառության։ Մետաղները առաջին տեսակի հաղորդիչներ են։
- Բարձր հալման և եռման ջերմաստիճան: Այս հիման վրա դրանք բաժանվում են հրակայուն (ջերմաստիճանը 1500 աստիճանից բարձր), հալվող՝ նշված ցուցանիշից ցածր:
- Թեթև և ծանր մետաղներ՝ կախված դրանց խտությունից։ Որքան փոքր է, այնքան փոքր է տարրի ատոմային քաշը: Ամենաթեթևը լիթիումն է, իսկ ամենածանրը՝ օսմիումը։
- Կարծրություն. Այս ցուցանիշի ռեկորդակիրը քրոմն է, իսկ ամենափափուկը՝ ցեզիումը, այն հալվում է ձեռքերում։
Թվարկված պարամետրերը - սա մետաղների ընդհանուր բնութագիրն է, այսինքն՝ այն ամենը, ինչ դրանք միավորում է մեկ մեծ ընտանիքի մեջ։ Այնուամենայնիվ, պետք է հասկանալ, որ յուրաքանչյուր կանոնից կան բացառություններ: Ավելին, այս կարգի տարրերը չափազանց շատ են։ Հետևաբար, հենց ընտանիքի ներսում,կան բաժանումներ տարբեր խմբերի, որոնք մենք կքննարկենք ստորև և որոնց համար կնշենք բնորոշ հատկանիշները։
Քիմիական հատկություններ
Քիմիայի գիտության տեսանկյունից բոլոր մետաղները վերականգնող նյութեր են։ Եվ, շատ ուժեղ: Որքան քիչ էլեկտրոններ լինեն արտաքին մակարդակում և որքան մեծ լինի ատոմային շառավիղը, այնքան մետաղն ավելի ուժեղ կլինի՝ ըստ նշված պարամետրի։
Սրա արդյունքում մետաղները կարողանում են արձագանքել՝
- ոչ մետաղներ;
- ջուր;
- թթուներ;
- ալկալիներով (ամֆոտերային մետաղներով);
- օքսիդներ;
- ավելի թույլ մետաղների աղեր.
Սա ընդամենը քիմիական հատկությունների ընդհանուր ակնարկ է: Ի վերջո, տարրերի յուրաքանչյուր խմբի համար դրանք զուտ անհատական են։
Հողալկալիական մետաղներ
Հողալկալիական մետաղների ընդհանուր բնութագրերը հետևյալն են.
- Ունեն երկու էլեկտրոն արտաքին մակարդակում:
- Նրանք կազմում են պարբերական համակարգի հիմնական ենթախմբի երկրորդ խումբը, բացառությամբ բերիլիումի։
- Նորմալ պայմաններում դրանք պինդ նյութեր են, որոնք հնարավոր չէ կտրել դանակով:
- Պարզ մետաղների գույնը արծաթ-մոխրագույն է, օդում ծածկված օքսիդ թաղանթով։
- Նրանց քիմիական ակտիվությունը բարձր է, այն աճում է մագնեզիումից ռադիում:
- Տարածված է բնության մեջ, հատկապես կալցիում։ Պարզ ձևով դրանք չեն հայտնաբերվում բարձր ակտիվության պատճառով, բայց նրանք ստեղծում են բազմաթիվ տարբեր միացություններ, որոնք կարևոր են մարդկանց համար:
- Կենսաբանորեն կարևոր. Կալցիումը և մագնեզիումը մարդու մարմնի կարևոր հետքի տարրեր են ևկենդանիներ. Մագնեզիումը նույնպես բույսերի քլորոֆիլի մի մասն է։
Այսպիսով, հողալկալիական մետաղները s-ընտանիքի ընդհանուր տարրերն են, որոնք դրսևորում են բարձր քիմիական ակտիվություն և ուժեղ վերականգնող նյութեր և կարևոր մասնակիցներ են օրգանիզմում կենսաբանական գործընթացներում:
Ալկալիական մետաղներ
Ալկալիական մետաղների ընդհանուր բնութագիրը սկսվում է նրանց անունով։ Նրանք այն ստացել են ջրի մեջ լուծելու ունակության համար՝ առաջացնելով ալկալիներ՝ կաուստիկ հիդրօքսիդներ։ Ջրի հետ ռեակցիաները շատ բուռն են, երբեմն՝ դյուրավառ: Այս նյութերը բնության մեջ ազատ ձևով չեն հայտնաբերվել, քանի որ դրանց քիմիական ակտիվությունը չափազանց բարձր է: Նրանք արձագանքում են օդի, ջրի գոլորշու, ոչ մետաղների, թթուների, օքսիդների և աղերի, գրեթե ամեն ինչի հետ։
Սա պայմանավորված է նրանց էլեկտրոնային կառուցվածքով: Արտաքին մակարդակում կա միայն մեկ էլեկտրոն, որը նրանք հեշտությամբ տալիս են: Սրանք ամենաուժեղ վերականգնող նյութերն են, այդ իսկ պատճառով բավական երկար ժամանակ պահանջվեց դրանք մաքուր տեսքով ստանալու համար։ Սա առաջին անգամ արվել է Համֆրի Դեյվիի կողմից արդեն 18-րդ դարում նատրիումի հիդրօքսիդի էլեկտրոլիզով: Այժմ այս խմբի բոլոր ներկայացուցիչները ականապատված են այս մեթոդով։
Ալկալիական մետաղների ընդհանուր բնութագիրը կայանում է նրանում, որ դրանք կազմում են պարբերական համակարգի հիմնական ենթախմբի առաջին խումբը։ Դրանք բոլորը կարևոր տարրեր են, որոնք կազմում են բազմաթիվ արժեքավոր բնական միացություններ, որոնք օգտագործվում են մարդու կողմից:
D- և f-ընտանիքների մետաղների ընդհանուր բնութագրերը
Էլեմենտների այս խումբը ներառում է բոլոր դրանքորի օքսիդացումը կարող է տարբեր լինել: Սա նշանակում է, որ, կախված պայմաններից, մետաղը կարող է հանդես գալ և՛ որպես օքսիդացնող, և՛ որպես վերականգնող նյութ: Նման տարրերը ռեակցիաների մեջ մտնելու մեծ հատկություն ունեն։ Դրանց թվում մեծ քանակությամբ ամֆոտերային նյութեր։
Այս բոլոր ատոմների ընդհանուր անվանումն է անցումային տարրեր: Նրանք այն ստացել են այն բանի համար, որ իրենց հատկությունների առումով նրանք իսկապես կանգնած են, ասես, մեջտեղում, s-ընտանիքի բնորոշ մետաղների և p-ընտանիքի ոչ մետաղների միջև:
Անցումային մետաղների ընդհանուր բնութագիրը ենթադրում է նրանց նմանատիպ հատկությունների նշանակում: Դրանք հետևյալն են՝
- մեծ թվով էլեկտրոններ արտաքին մակարդակում;
- մեծ ատոմային շառավիղ;
- մի քանի օքսիդացման վիճակներ (+3-ից +7);
- վալենտային էլեկտրոնները գտնվում են d- կամ f-ենթամակարդակում;
- -ը կազմում է համակարգի 4-6 մեծ ժամանակաշրջան:
Որպես պարզ նյութեր այս խմբի մետաղները շատ ամուր են, ճկուն և ճկուն, հետևաբար ունեն մեծ արդյունաբերական նշանակություն։
Պարբերական համակարգի կողային ենթախմբեր
Երկրորդական ենթախմբերի մետաղների ընդհանուր բնութագրերը լիովին համընկնում են անցումայինների հետ։ Եվ դա զարմանալի չէ, քանի որ, ըստ էության, դա ճիշտ նույն բանն է։ Պարզապես համակարգի կողմնակի ենթախմբերը ձևավորվում են հենց d- և f-ընտանիքների, այսինքն՝ անցումային մետաղների ներկայացուցիչների կողմից։ Հետևաբար, կարելի է ասել, որ այս հասկացությունները հոմանիշներ են։
Դրանցից ամենաակտիվն ու կարևորը սկանդիումից մինչև ցինկ 10 ներկայացուցիչների առաջին շարքն է։ Դրանք բոլորն ունեն արդյունաբերական մեծ նշանակություն և հաճախօգտագործվում է մարդու կողմից, հատկապես ձուլելու համար։
համաձուլվածքներ
Մետաղների և համաձուլվածքների ընդհանուր բնութագրերը թույլ են տալիս հասկանալ, թե որտեղ և ինչպես է հնարավոր օգտագործել այդ նյութերը: Նման միացությունները վերջին տասնամյակների ընթացքում ենթարկվել են մեծ վերափոխումների, քանի որ ավելի ու ավելի շատ նոր հավելումներ են հայտնաբերվում և սինթեզվում դրանց որակը բարելավելու համար։
Այսօր ամենահայտնի համաձուլվածքներն են՝
- փողային;
- duralumin;
- չուգուն;
- պողպատ;
- բրոնզ;
- կհաղթի;
- nichrome և այլն:
Ի՞նչ է համաձուլվածքը: Սա մետաղների խառնուրդ է, որը ստացվում է վերջիններիս հատուկ վառարանային սարքերում հալեցնելով։ Դա արվում է, որպեսզի ստացվի այնպիսի արտադրանք, որն իր հատկություններով գերազանցում է այն կազմող մաքուր նյութերին:
Մետաղների և ոչ մետաղների հատկությունների համեմատություն
Եթե խոսենք ընդհանուր հատկությունների մասին, ապա մետաղների և ոչ մետաղների բնութագրերը կտարբերվեն մի շատ կարևոր կետով. վերջիններիս համար նման հատկանիշներ չեն կարող տարբերվել, քանի որ դրանք մեծապես տարբերվում են իրենց ֆիզիկական և քիմիական հատկություններով:
Հետևաբար ոչ մետաղների համար նման բնութագիր ստեղծել հնարավոր չէ։ Հնարավոր է միայն առանձին դիտարկել յուրաքանչյուր խմբի ներկայացուցիչներին և նկարագրել նրանց հատկությունները:
