Մի վայրկյան նայեք շուրջը… Քանի՞ մետաղական իր կարող եք տեսնել: Սովորաբար, երբ մտածում ենք մետաղների մասին, մտածում ենք այն նյութերի մասին, որոնք փայլուն են և դիմացկուն: Այնուամենայնիվ, դրանք հայտնաբերված են նաև մեր սննդի մեջ և մեր մարմնում: Եկեք նայենք գիտությանը հայտնի մետաղների ամբողջական ցանկին, կիմանանք դրանց հիմնական հատկությունները և պարզենք, թե ինչու են դրանք այդքան առանձնահատուկ։
Ի՞նչ են մետաղները:
Մետաղներ են համարվում այն տարրերը, որոնք հեշտությամբ կորցնում են էլեկտրոնները, որոնք փայլուն են (արտացոլող), ճկուն (կարելի է ձևավորել այլ ձևերի) և համարվում են ջերմության և էլեկտրականության լավ հաղորդիչներ: Դրանք վճռորոշ նշանակություն ունեն մեր ապրելակերպի համար, քանի որ դրանք ոչ միայն կառուցվածքների և տեխնոլոգիաների մաս են, այլև էական նշանակություն ունեն գրեթե բոլոր ապրանքների արտադրության համար: Մետաղը նույնիսկ մարդու մարմնում է։ Նայելով մուլտիվիտամինների բաղադրամասերի պիտակին՝ կտեսնեք թվարկված տասնյակ միացություններ:
Դուք գուցե չգիտեիք, որ այնպիսի տարրեր, ինչպիսիք են նատրիումը, կալցիումը, մագնեզիումը և ցինկը, անհրաժեշտ ենկյանքը, և եթե դրանք բացակայեն մեր օրգանիզմից, մեր առողջությունը կարող է լուրջ վտանգի տակ լինել: Օրինակ՝ կալցիումն անհրաժեշտ է առողջ ոսկորների համար, մագնեզիումը նյութափոխանակության համար։ Ցինկը ուժեղացնում է իմունային համակարգի աշխատանքը, մինչդեռ երկաթն օգնում է արյան բջիջներին թթվածին տեղափոխել ամբողջ մարմնով: Այնուամենայնիվ, մեր մարմնի մետաղները տարբերվում են գդալի կամ պողպատե կամրջի մետաղից նրանով, որ կորցրել են էլեկտրոնները: Դրանք կոչվում են կատիոններ։
Մետաղներն ունեն նաև հակաբիոտիկ հատկություններ, ուստի հասարակական վայրերում բազրիքներն ու բռնակները հաճախ պատրաստվում են այդ տարրերից: Հայտնի է, որ բազմաթիվ գործիքներ պատրաստված են արծաթից՝ բակտերիաների աճը կանխելու համար։ Արհեստական հոդերը պատրաստված են տիտանի համաձուլվածքներից, որոնք և՛ կանխում են վարակը, և՛ ավելի ամուր են դարձնում ստացողներին:
Մետաղները պարբերական համակարգում
Դմիտրի Մենդելեևի պարբերական համակարգի բոլոր տարրերը բաժանված են երկու մեծ խմբի՝ մետաղներ և ոչ մետաղներ։ Առաջինն ամենաբազմաթիվն է։ Տարրերի մեծ մասը մետաղներ են (կապույտ): Աղյուսակում ոչ մետաղները ներկայացված են դեղին ֆոնի վրա: Գոյություն ունի նաև տարրերի մի խումբ, որոնք դասակարգվում են որպես մետալոիդներ (կարմիր): Բոլոր մետաղները խմբավորված են սեղանի ձախ կողմում: Նկատի ունեցեք, որ վերին ձախ անկյունում ջրածինը խմբավորված է մետաղների հետ: Չնայած դրան, այն համարվում է ոչ մետաղական։ Այնուամենայնիվ, որոշ գիտնականներ ենթադրում են, որ Յուպիտեր մոլորակի միջուկում կարող է լինել մետաղական ջրածին:
Մետաղական կապ
Հրաշալի և օգտակար հատկություններից շատերըՏարրը կապված է նրա ատոմների միացման հետ: Սա որոշակի կապեր է ստեղծում: Ատոմների մետաղական փոխազդեցությունը հանգեցնում է մետաղական կառուցվածքների ստեղծմանը։ Այս տարրի յուրաքանչյուր օրինակ առօրյա կյանքում՝ մեքենայից մինչև գրպանում դրված մետաղադրամներ, ներառում է մետաղական կապ:
Այս գործընթացի ընթացքում մետաղի ատոմներն իրենց արտաքին էլեկտրոնները հավասարապես կիսում են միմյանց հետ: Դրական լիցքավորված իոնների միջև հոսող էլեկտրոնները հեշտությամբ փոխանցում են ջերմություն և էլեկտրականություն՝ այդ տարրերը դարձնելով ջերմության և էլեկտրականության լավ հաղորդիչներ: Էլեկտրամատակարարման համար օգտագործվում են պղնձե լարեր։
Մետաղների ռեակցիաներ
Ռեակտիվությունը վերաբերում է տարրի հակմանը` արձագանքելու իր միջավայրում գտնվող քիմիական նյութերի հետ: Նա տարբեր է: Որոշ մետաղներ, ինչպիսիք են կալիումը և նատրիումը (պարբերական աղյուսակի 1-ին և 2-րդ սյունակներում), հեշտությամբ փոխազդում են բազմաթիվ տարբեր քիմիական նյութերի հետ և հազվադեպ են հանդիպում իրենց մաքուր, տարերային տեսքով: Երկուսն էլ սովորաբար գոյություն ունեն միայն միացություններում (կապված մեկ կամ մի քանի այլ տարրերի հետ) կամ որպես իոններ (նրանց տարրական ձևի լիցքավորված տարբերակ):
Մյուս կողմից, կան այլ մետաղներ, դրանք կոչվում են նաև զարդեր։ Ոսկին, արծաթը և պլատինը այնքան էլ ռեակտիվ չեն և սովորաբար լինում են իրենց մաքուր տեսքով: Այս մետաղներն ավելի հեշտ են կորցնում էլեկտրոնները, քան ոչ մետաղները, բայց ոչ այնքան հեշտ, որքան ռեակտիվ մետաղները, ինչպիսին է նատրիումը: Պլատին համեմատաբարոչ ռեակտիվ և շատ դիմացկուն է թթվածնի հետ ռեակցիաներին:
Element Properties
Երբ դուք ուսումնասիրում էիք այբուբենը տարրական դպրոցում, դուք հայտնաբերեցիք, որ բոլոր տառերն ունեն իրենց յուրահատուկ հատկությունների հավաքածուն: Օրինակ՝ ոմանք ուղիղ գծեր ունեին, ոմանք՝ կոր, իսկ մյուսները՝ երկու տեսակի գծեր։ Նույնը կարելի է ասել տարրերի մասին։ Նրանցից յուրաքանչյուրն ունի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների եզակի հավաքածու: Ֆիզիկական հատկությունները որոշակի նյութերի բնորոշ հատկություններ են: Փայլուն է, թե ոչ, որքան լավ է փոխանցում ջերմությունն ու էլեկտրականությունը, ինչ ջերմաստիճանում է հալչում, ինչ խիտ է։
Քիմիական հատկությունները ներառում են այն հատկությունները, որոնք նկատվում են, երբ նրանք արձագանքում են թթվածնի ազդեցությանը, եթե այրվեն (որքան դժվար կլինի նրանց համար պահպանել իրենց էլեկտրոնները քիմիական ռեակցիայի ժամանակ): Տարբեր տարրեր կարող են կիսել ընդհանուր հատկությունները: Օրինակ, երկաթը և պղինձը երկուսն էլ էլեկտրական հոսանք փոխանցող տարրեր են: Այնուամենայնիվ, նրանք չունեն նույն հատկությունները: Օրինակ, երբ երկաթը ենթարկվում է խոնավ օդի, այն ժանգոտում է, բայց երբ պղինձը ենթարկվում է նույն պայմաններին, այն ձեռք է բերում կոնկրետ կանաչ ծածկույթ: Դրա համար էլ Ազատության արձանը կանաչ է և ժանգոտ չէ։ Այն պատրաստված է պղնձից, ոչ թե երկաթից):
Էլեմենտների կազմակերպում՝ մետաղներ և ոչ մետաղներ
Այն փաստը, որ տարրերն ունեն որոշ ընդհանուր և եզակի հատկություններ, թույլ է տալիս դրանք դասավորել գեղեցիկ, կոկիկ գծապատկերում, որըկոչվում է պարբերական աղյուսակ: Այն կազմակերպում է տարրեր՝ ելնելով դրանց ատոմային թվից և հատկություններից։ Այսպիսով, պարբերական աղյուսակում մենք գտնում ենք միասին խմբավորված տարրեր, որոնք ունեն ընդհանուր հատկություններ: Երկաթն ու պղինձը մոտ են իրար, երկուսն էլ մետաղներ են։ Երկաթը նշվում է «Fe» նշանով, իսկ պղինձը՝ «Cu» նշանով։
։
Պարբերական աղյուսակի տարրերի մեծ մասը մետաղներ են, և դրանք սովորաբար գտնվում են աղյուսակի ձախ կողմում: Նրանք խմբավորված են միասին, քանի որ ունեն որոշակի ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ: Օրինակ՝ մետաղները խիտ են, փայլուն, ջերմության և էլեկտրականության լավ հաղորդիչներ են և քիմիական ռեակցիաներում հեշտությամբ կորցնում են էլեկտրոններ։ Ի հակադրություն, ոչ մետաղներն ունեն հակադիր հատկություններ։ Նրանք խիտ չեն, չեն փոխանցում ջերմություն և էլեկտրականություն, և հակված են էլեկտրոններ ձեռք բերելու, քան դրանք հեռացնելու: Երբ նայում ենք պարբերական աղյուսակին, տեսնում ենք, որ ոչ մետաղների մեծ մասը խմբավորված է աջ կողմում: Սրանք այնպիսի տարրեր են, ինչպիսիք են հելիումը, ածխածինը, ազոտը և թթվածինը:
Ի՞նչ են ծանր մետաղները:
Մետաղների ցանկը բավականին շատ է. Դրանցից մի քանիսը կարող են կուտակվել մարմնում և ոչ մի վնաս չպատճառել, օրինակ՝ բնական ստրոնցիումը (բանաձև Sr), որը կալցիումի անալոգն է, քանի որ այն արդյունավետորեն կուտակվում է ոսկրային հյուսվածքում։ Դրանցից ո՞րն է կոչվում ծանր և ինչու: Դիտարկենք չորս օրինակ՝ կապար, պղինձ, սնդիկ և մկնդեղ։
Որտե՞ղ են գտնվում այս տարրերը և ինչպե՞ս են դրանք ազդում շրջակա միջավայրի և մարդու առողջության վրա: ԾանրՄետաղները մետաղական, բնական միացություններ են, որոնք ունեն շատ բարձր խտություն՝ համեմատած այլ մետաղների հետ՝ ջրի խտությունից առնվազն հինգ անգամ: Նրանք թունավոր են մարդկանց համար: Նույնիսկ փոքր չափաբաժինները կարող են հանգեցնել լուրջ հետևանքների։
- Առաջատար. Այն ծանր մետաղ է, որը թունավոր է մարդկանց, հատկապես երեխաների համար: Այս նյութով թունավորումը կարող է հանգեցնել նյարդաբանական խնդիրների։ Չնայած այն ժամանակին շատ գրավիչ էր իր ճկունության, բարձր խտության և վնասակար ճառագայթումը կլանելու ունակության պատճառով, կապարը շատ առումներով հեռացվել է: Երկրի վրա հայտնաբերված այս փափուկ, արծաթափայլ մետաղը վտանգավոր է մարդկանց համար և ժամանակի ընթացքում կուտակվում է մարմնում: Ամենավատն այն է, որ չես կարող ազատվել դրանից։ Այն նստում է այնտեղ, կուտակվում ու աստիճանաբար թունավորում օրգանիզմը։ Կապարը թունավոր է նյարդային համակարգի համար և կարող է երեխաների մոտ ուղեղի լուրջ վնաս պատճառել: Այն լայնորեն օգտագործվում էր 1800-ականներին դիմահարդարման համար և մինչև 1978 թվականը օգտագործվում էր որպես մազերի ներկի բաղադրիչներից մեկը: Այսօր կապարն օգտագործվում է հիմնականում խոշոր մարտկոցներում՝ որպես ռենտգենյան ճառագայթների պաշտպանիչ կամ որպես ռադիոակտիվ նյութերի մեկուսացում։
- Պղինձ. Այն կարմրավուն շագանակագույն ծանր մետաղ է, որն ունի բազմաթիվ կիրառումներ։ Պղինձը դեռևս էլեկտրաէներգիայի և ջերմության լավագույն հաղորդիչներից է, և շատ էլեկտրական լարեր պատրաստված են այս մետաղից և ծածկված պլաստիկով:Պարբերական համակարգի այս տարրից պատրաստվում են նաև մետաղադրամներ, հիմնականում փոքր փոփոխությամբ։ Պղնձի սուր թունավորումը հազվադեպ է, սակայն կապարի նման այն կարող է կուտակվել հյուսվածքներում՝ ի վերջո հանգեցնելով թունավորության: Մարդիկ, ովքեր ենթարկվում են մեծ քանակությամբ պղնձի կամ պղնձի փոշու, նույնպես վտանգի տակ են:
- Սնդիկ. Այս մետաղը թունավոր է ցանկացած ձևով և կարող է նույնիսկ ներծծվել մաշկի կողմից: Նրա յուրահատկությունը կայանում է նրանում, որ այն հեղուկ է սենյակային ջերմաստիճանում, երբեմն կոչվում է «արագ արծաթ»։ Այն կարելի է տեսնել ջերմաչափում, քանի որ, որպես հեղուկ, այն կլանում է ջերմություն՝ փոխելով ծավալը ջերմաստիճանի նույնիսկ ամենաչնչին տարբերությամբ: Սա թույլ է տալիս, որ սնդիկը բարձրանա կամ իջնի ապակե խողովակի մեջ: Քանի որ այս նյութը հզոր նեյրոտոքսին է, շատ ընկերություններ անցնում են կարմիր գույնի ալկոհոլային ջերմաչափերին:
- Մկնդեղ. Հռոմեական ժամանակներից մինչև Վիկտորիանական դարաշրջանը մկնդեղը համարվում էր «թույների արքան», ինչպես նաև «արքաների թույն»: Պատմությունը լի է անհամար օրինակներով, երբ թե՛ թագավորական ընտանիքը, թե՛ հասարակ մարդիկ սպանություններ են կատարել անձնական շահի համար՝ օգտագործելով մկնդեղի միացություններ, որոնք եղել են անհոտ, անգույն և անհամ: Չնայած բոլոր բացասական ազդեցություններին, այս մետալոիդն ունի նաև իր կիրառությունը, նույնիսկ բժշկության մեջ։ Օրինակ, մկնդեղի տրիօքսիդը շատ արդյունավետ դեղամիջոց է, որն օգտագործվում է սուր պրոմիելոցիտային լեյկոզով հիվանդ մարդկանց բուժման համար:
Ի՞նչ է թանկարժեք մետաղը
Թանկարժեք մետաղը մետաղ է, որըկարող է լինել հազվադեպ կամ դժվար ձեռք բերել, և տնտեսապես շատ արժեքավոր: Ո՞րն է թանկարժեք մետաղների ցանկը: Ընդհանուր առմամբ երեքն է՝
- Պլատին. Չնայած իր հրակայունությանը, այն օգտագործվում է ոսկերչության, էլեկտրոնիկայի, ավտոմեքենաների, քիմիական գործընթացների և նույնիսկ բժշկության մեջ։
- Ոսկի. Այս թանկարժեք մետաղից պատրաստում են զարդեր և ոսկե մետաղադրամներ։ Այնուամենայնիվ, այն ունի շատ այլ կիրառումներ: Այն օգտագործվում է բժշկության, արտադրության և լաբորատոր սարքավորումների մեջ։
- Արծաթ. Այս ազնիվ մետաղը ունի արծաթափայլ սպիտակ գույն և շատ ճկուն է: իր մաքուր տեսքով բավականին ծանր է, այն ավելի թեթև է, քան կապարը, բայց ավելի ծանր, քան պղնձը:
Մետաղներ. տեսակներ և հատկություններ
Էլեմենտների մեծ մասը կարելի է համարել մետաղներ: Նրանք խմբավորված են սեղանի ձախ կողմում գտնվող մեջտեղում: Մետաղներն են՝ ալկալիները, հողալկալային, անցումային, լանթանիդները և ակտինիդները։
Նրանք բոլորն ունեն մի քանի ընդհանուր բաներ, դրանք են՝
- պինդ սենյակային ջերմաստիճանում (բացառությամբ սնդիկի);
- սովորաբար փայլուն;
- բարձր հալման կետ;
- ջերմության և էլեկտրականության լավ հաղորդիչ;
- ցածր իոնացման հզորություն;
- ցածր էլեկտրաբացասականություն;
- ճկուն (կարող է վերցնել տրված ձև);
- պլաստիկ (կարելի է քաշել մետաղալարով);
- բարձր խտություն;
- նյութ, որը կորցնում է էլեկտրոններ ռեակցիաներում:
Գիտությանը հայտնի մետաղների ցանկ
- լիթիում;
- բերիլիում;
- նատրիում;
- մագնեզիում;
- ալյումին;
- կալիում;
- կալցիում;
- սկանդիում;
- տիտան;
- վանադիում;
- chrome;
- մանգան;
- երկաթ;
- կոբալտ;
- նիկել;
- պղինձ;
- ցինկ;
- գալիում;
- ռուբիդիում;
- ստրոնցիում;
- իտրիում;
- ցիրկոնիում;
- նիոբիում;
- մոլիբդեն;
- տեխնեցիում;
- ռութենիում;
- ռոդիում;
- պալադիում;
- արծաթ;
- կադմիում;
- indium;
- copernicus;
- ցեզիում;
- բարիում;
- tin;
- երկաթ;
- բիսմուտ;
- առաջատար;
- սնդիկ;
- վոլֆրամ;
- ոսկի;
- պլատին;
- օսմիում;
- հաֆնիում;
- գերմանիում;
- իրիդիում;
- նիոբիում;
- ռենիում;
- հակամիոն;
- թալիում;
- տանտալ;
- ֆրանսերեն;
- livermorium.
Ընդհանուր առմամբ հայտնի է մոտ 105 քիմիական տարր, որոնց մեծ մասը մետաղներ են։ Վերջիններս բնության մեջ շատ տարածված տարր են, որոնք հանդիպում են ինչպես մաքուր ձևով, այնպես էլ տարբեր միացությունների կազմում։
Մետաղները հանդիպում են երկրի աղիքներում, դրանք կարող են հայտնաբերվել տարբեր ջրային մարմիններում, կենդանիների և մարդկանց մարմինների բաղադրության մեջ, բույսերում և նույնիսկ մթնոլորտում: Պարբերական աղյուսակում դրանք գտնվում են՝ սկսած լիթիումից (Li բանաձևով մետաղ) ևվերջացող լիվերմորիումով (Lv): Աղյուսակը շարունակում է համալրվել նոր տարրերով, և հիմնականում դրանք մետաղներ են։
