Մարդուն հայտնի 118 տարրից 94-ը մետաղներ են։ Սրանք տարրեր են, որոնք ձևավորում են պարզ նյութեր՝ բնորոշ փայլով, բարձր պլաստիկությամբ և ճկունությամբ։ Ի՞նչ այլ հատկություններ ունեն մետաղները: Ի՞նչ խմբերի են դրանք բաժանվում։ Եկեք պարզենք։
Մետաղները և դրանց հատկությունները
Մետաղներ նկարագրելը հեշտ չէ: Դրանք դժվար է համեմատել ժամանակակից աշխարհում հայտնի այլ տարրերի կամ նյութերի հետ։ Ստանդարտ իմաստով մետաղը ամուր մոխրագույն նյութ է՝ ուժեղ փայլով: Բայց ամեն ինչ շատ ավելի բարդ է։ Նրանցից շատերը իսկապես մոխրագույն են, բայց երանգները տարբեր են բոլորի համար։ Գալիումը կապտավուն է, բիսմութը՝ վարդագույն, պղինձը՝ վառ կարմիր, բայց ցեզիումը, ստրոնցիումը և ոսկին ունեն դեղին երանգ։
Մետաղները խիստ տարբերվում են իրենց հատկությունների դրսևորման աստիճանով։ Բայց կան որակներ, որոնք միավորում են նրանց։ Մետաղները համեմատաբար հեշտությամբ էլեկտրոններ են նվիրաբերում արտաքին մակարդակին, քանի որ դրանք թույլ կապված են ատոմի միջուկի հետ։ Նրանց ներքին կառուցվածքը ներկայացված է բյուրեղյա վանդակով, հետևաբար, նորմալ պայմաններում դրանք բոլորը ամուր են: Բացառություն է կազմում միայն սնդիկը, որը կարծրանում է միայն -38,83-ից ցածր ջերմաստիճանում°C.
Մետաղները ջերմության և էլեկտրականության հիանալի հաղորդիչներ են: Նրանցից շատերը շատ պլաստիկ են, օրինակ՝ ոսկի, պղինձ, մաքուր քրոմ, արծաթ։ Նրանք կարողանում են առանց կոտրվելու թեքվել կամ ճմրթվել։ Մյուսները բավականին փխրուն են (մանգան, անագ, բիսմուտ):
Մետաղական խմբեր
Նույն պայմաններում մետաղներն իրենց այլ կերպ են պահում, ինչն արդեն երևում է սնդիկի օրինակից։ Այն շատ հեշտությամբ հեղուկ է դառնում, բայց ոչ բոլոր նյութերն են վարվում նույն կերպ։ Կախված հալման կետից՝ առանձնանում են դյուրահալ և հրակայուն մետաղներ։ Վերջիններս ներառում են վոլֆրամ, տանտալ, ռենիում, մոլիբդեն։ Նրանք հալչում են 2000 °C-ից բարձր ջերմաստիճանում։
Առանձնանում են նաև ծանր և թեթև մետաղներ. Ծանր - կապար, կադմիում, կոբալտ, սնդիկ, պղինձ, վանադիում, ունեն մեծ ատոմային քաշ (ավելի քան 50) և բարձր խտություն։ Թոքերը ճիշտ հակառակն են. Դրանք ներառում են ալյումին, գալիում, ինդիում: Լիթիումը ամենաթեթևն է՝ 0,533 գ/սմ խտությամբ և 3 ատոմային զանգվածով։
Պարբերական աղյուսակում առանձնանում է նաև մետաղների ալկալային խումբը (լիթիում, նատրիում, կալիում, ռուբիդիում)։ Նրանք բավականին հեշտությամբ արձագանքում են ջրի հետ՝ առաջացնելով լուծելի ալկալի կամ հիդրօքսիդ։ Նրանք բոլորը շատ ակտիվ են, փափուկ և շատ ավելի թեթև, քան ջուրը։ Կան նաև հողալկալիական մետաղներ (կալցիում, բարիում, ստրոնցիում), ալկալիները ջրով արդեն կազմում են դրանց օքսիդները կամ հողերը։ Նրանք ավելի կոշտ են և ոչ այնքան ակտիվ, որքան ալկալայինները:
Ելնելով մետաղների տարբեր հատկություններից՝ դրանք բաժանվում են նաև՝
- Անցումային.
- Փոստ անցումային.
- Գունավոր.
- Սև.
- Լանտանիդներ.
- Ակտինիդներ.
- Noble.
- Պլատինի խմբի մետաղներ.
- Հազվագյուտ երկիր.
Թանկարժեք մետաղներ
Մետաղները հաճախ հանդես են գալիս որպես վերականգնող նյութեր քիմիական ռեակցիաներում: Հրաժարվելով իրենց էլեկտրոններից՝ նրանք ենթարկվում են քայքայիչ գործընթացների, որոնք ոչնչացնում են դրանք։ Օքսիդացնող նյութերի ազդեցության տակ դրանց մակերեսին առաջանում են օքսիդներ, հիդրօքսիդներ, որոնք ժողովրդականորեն կոչվում են ժանգ։
Շատ մետաղներ ենթարկվում են նման գործընթացների։ Նրանց համար կործանիչներ կարող են լինել գազերն ու տարբեր հեղուկները։ Այնուամենայնիվ, կա մետաղների առանձին դաս, որոնք գործնականում դիմացկուն են օքսիդացման և ժանգի նկատմամբ: Սրանք ազնիվ մետաղներ են։ Նրանք բոլորը նույնպես հազվագյուտ են և թանկարժեք։ Դրանց գները տատանվում են $300 (արծաթ) մինչև $70,000 (ռոդիում) մեկ կիլոգրամի համար։
Ազնիվ են ոսկին, արծաթը և պլատինի խմբի մետաղները՝ պլատինը, ռութենիումը, օսմիումը, պալադիումը, իրիդիումը, ռոդիումը։ Պլատինը, պալադիումը, ոսկին և արծաթը շատ պլաստիկ են, բայց չեն կարող դիմակայել չափազանց բարձր ջերմաստիճաններին։ Մնացած ազնիվ մետաղները նույնպես հրակայուն են, հալվում են 2334°C-ից (ռութենիում) մինչև 3033°C (օսմիում):
Բոլորն էլ դիմացկուն են ջրի և օդի նկատմամբ, բայց կարող են արձագանքել ավելի ագրեսիվ նյութերի հետ։ Օրինակ՝ արծաթը հեշտությամբ լուծվում է ազոտաթթվի մեջ և մթնում է, երբ շփվում է յոդի հետ։ Ի դեպ, յոդի օգնությամբ կարելի է ստուգել՝ արդյոք ապրանքն իսկապես արծաթյա է։
Լինելով բնության մեջ
Մետաղները լայն տարածում ունեն մեր մոլորակում։ աղերի տեսքով ևմիացություններ դրանք հայտնաբերված են ծովի ջրում: Ամենից շատ այն հագեցած է մագնեզիումով (0,12%) և կալցիումով (1,05%)։ Երկրակեղևի ամենաառատ մետաղը ալյումինն է։ Այն կազմում է իր ընդհանուր զանգվածի մոտ 8%-ը։ Այն պարունակում է նաև երկաթ (4,1%), կալցիում (4%), նատրիում (2,3%), մագնեզիում (2,3%), կալիում (2,1%):
Սակայն մետաղներն առկա են ոչ միայն արտաքին միջավայրում։ Նրանք առկա են ցանկացած կենդանի օրգանիզմում՝ պատասխանատու բազմաթիվ կենսական գործառույթների համար։ Մարդու մարմինը պարունակում է մոտ 3% մետաղներ։ Արյան մեջ երկաթը օգնում է հեմոգլոբիններին թթվածին միացնել և փոխանակվել ածխաթթու գազի հետ։ Մագնեզիումը հայտնաբերված է մկաններում և նյարդային համակարգում: Այն մասնակցում է սպիտակուցների սինթեզին, պատասխանատու է մկանների թուլացման համար, արգելակում է նյարդային վերջավորությունների գրգռումը։
Մեզ համար ամենաանհրաժեշտը՝ մագնեզիում, երկաթ, նատրիում, կալցիում, կալիում, ցինկ, պղինձ, կոբալտ, մանգան և մոլիբդեն։ Մետաղները հայտնաբերվում են ոսկորներում, ուղեղում, այլ օրգանների հյուսվածքներում։ Մենք դրանք ստանում ենք ջրից և սննդից և անընդհատ պետք է համալրենք դրանց պաշարները: Այս տարրերի պակասի դեպքում մարմինը ճիշտ չի աշխատում, սակայն դրանց ավելցուկը նույնպես լավ չէ։
Դիմում
Մարդիկ սովորել են մետաղներ օգտագործել իրենց կյանքի գրեթե բոլոր ոլորտներում: Դրանցից պատրաստվում են կառուցվածքային նյութեր, լարեր, էլեկտրատեխնիկա, սպասք։ Անկայուն ռադիոակտիվ տարրեր, ինչպիսիք են ուրանը, կալիֆորնիումը, պոլոնիումը, օգտագործվել են միջուկային էներգիայի և զենքի արտադրության մեջ։
Թեթև և ամուր մետաղներն օգտագործվում են տիեզերական տեխնոլոգիաների և ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ։ Օգտագործվում են տարբեր տարրերդեղագործություն, սննդի և տեքստիլ արդյունաբերություն։ Դրանցից պատրաստում են զարդեր, կենցաղային իրեր, ինչպես նաև դեղամիջոցներ և բժշկական գործիքներ։ Լիթիումը, օրինակ, օգտագործվում է որպես հակադեպրեսանտ, ոսկին ներառված է արթրիտի և տուբերկուլյոզի դեմ դեղամիջոցների մեջ։ Տիտանը և տանտալն օգտագործվում են վիրաբուժության մեջ՝ պրոթեզներ պատրաստելու և մարմնի վնասված մասերը փոխարինելու համար։
