МЕТАЛЛЫ: ИСТОРИЯ, СВОЙСТВА, ТИПЫ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ, ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2025

Эти металлы образуются группами элементов, которые расположены на левой стороне, за исключением неметаллического водорода, Периодической таблицы. Металлы составляют около 75% химических элементов, поэтому можно сказать, что большая часть природы является металлической по своей природе.

Первоначально в доисторические времена обрабатывались следующие металлы: золото, серебро, медь, олово, свинец и железо. Это было связано с тем, что они находились в исходном состоянии или с легкостью обрабатывались для создания полезных объектов.

Металлические элементы синего цвета. Металлоиды зеленого цвета и неметаллы коричневого цвета

Кажется волшебным, что из груд камней и минералов можно извлечь блестящие и серебряные тела (за некоторыми важными и выдающимися исключениями). Так обстоит дело с бокситом и алюминием, из глинистых пород которых этот восстановленный металл получают в виде листов или серебряной бумаги.

Металлы - это каркас промышленности; его кабели, реакторы, блоки, контейнеры - все так или иначе состоят из металлов и их сплавов.

Первые монеты, оружие, инструменты, доспехи были сделаны из металлов, которые позже будут использоваться в производстве автомобилей, велосипедов, лодок, самолетов, компьютеров и других важных предметов в современной жизни.

история

Медный век

Расширение металлургии - Источник: Metallurgical diffusion.svg под международной лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0

В 9000 году до нашей эры первые кованые металлические предметы из меди были изготовлены на Ближнем Востоке, когда человек обнаружил, что удары молотком по меди увеличивают ее прочность и сопротивление, что позволяет использовать ее для изготовления ножей. Это медный век.

Было обнаружено, что медь может быть получена путем нагревания голубых минералов, таких как корвеллит и малахит (4000–3000 гг. До н.э.).

Период энеолита - это период времени, предшествующий бронзовому веку, соответствующему 5000–3000 гг. До н.э. Человек начал экспериментировать с плавлением и плавлением меди, чтобы получить медь, выкованную из оксида меди.

Бронзовый век (3000-1500 до н.э.)

Материалы эпохи бронзы - Источник: Gaguilella под международной лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0.

Вероятно, человек случайно начал делать сплавы, сначала из меди и мышьяка, а затем из меди и олова, чтобы получить бронзу на Ближнем Востоке.

Бронзовые изделия, соответствующие этому времени, содержали 87% меди, 11% олова и небольшие количества железа, мышьяка, никеля, свинца и сурьмы.

Железный век (700 г. до н.э.)

Этот человек использовал свой опыт в производстве кованой меди для производства кованого железа на Ближнем Востоке. В то же время произошло гранулирование этрусского порошка в Италии.

Самое раннее известное производство стали, сплава железа и углерода, было обнаружено в кусках металла на археологических раскопках в Анатолии (1800 г. до н.э.)

Примерно в 1122 году нашей эры, в неизвестную дату и место, был введен чугун. В 1440 году нашей эры был изготовлен Великий колокол Пекина, Китай. Почти три столетия спустя, в 1709 году нашей эры, расплавленное железо производят с использованием кокса в качестве топливного материала.

В 1779 году чугун использовался в Англии как архитектурный материал. В 1855 году Генри Бессенир использовал чугун в качестве сырья для получения мягкой стали. Английский Кларк и Вуд (1872 г.) запатентовали сплав, который в настоящее время считается нержавеющей сталью.

Физические свойства металлов

Бронза этих древних колоколов демонстрирует полезность металлов в декоративных или религиозных целях. Источник: Pxhere.

Среди некоторых физических свойств металлов мы имеем:

-Металлы имеют блестящий вид и могут отражать свет.

- В целом они хорошие проводники электричества и тепла.

-Они имеют высокие температуры плавления и кипения.

-Они податливы, то есть из них можно получить тонкие листы.

-Они пластичны, из них можно производить проволоку или волокна очень маленького диаметра.

-Они представлены в твердом состоянии, за исключением ртути, которая жидкая при комнатной температуре, и галлия, который плавится, просто сжимая его между руками. На следующем изображении вы можете увидеть контейнер с ртутью:

- Это непрозрачные тела, их тонкие листы не пересекаются светом.

-Они очень твердые, за исключением натрия и калия, которые можно разрезать ножом.

-Они имеют высокую плотность, причем осмий и иридий имеют самую высокую плотность, а литий - самую низкую.

Химические свойства металлов

Среди некоторых химических свойств металлов мы имеем:

-Они имеют тенденцию терять электроны и образовывать катионы металлов M ^{n +} , где n указывает их степень окисления, которая только для щелочных и щелочноземельных металлов совпадает с их числом валентности.

-Его электроотрицательность низкая.

-Они подвержены коррозии и окислению.

-Образование основных оксидов при реакции с кислородом. Эти оксиды в сочетании с водой образуют гидроксиды металлов. Оксиды металлов реагируют с кислотами с образованием солей и воды.

-Они являются хорошими восстановителями, поскольку отдают свои электроны.

Типы металла

Металлы подразделяются на следующие: щелочные, щелочно-земельные, постпереходные, переходные и так называемые редкоземельные элементы.

Щелочных металлов

Обычно они не являются свободными в природе, потому что они легко окисляются. У них есть суборбиталь s ¹ во внешней орбитальной оболочке, поэтому они имеют степень окисления +1. Это металлы, которые экзотермически реагируют с водой и сильно восстанавливаются.

Щелочноземельные металлы

Это ковкие и пластичные металлы. Атомы элементов этой группы имеют конфигурацию s ² , поэтому они могут отдавать два электрона и их степень окисления +2. За исключением бериллия, они окисляются на воздухе.

Постпереходные металлы

Это металлы так называемого p-блока, расположенные между переходными металлами и металлоидами в периодической таблице.

Элементы группы 3 имеют степени окисления +1 и +3 как наиболее распространенные, хотя алюминий имеет только степень окисления +3. Также часть постпереходных металлов находится в группах 14 и 15.

Переходные металлы d

Они образуют группу, которая находится между элементами, образующими основание, и элементами, образующими кислоту. Атомные орбитали d и f неполны и заполняются. Хотя термин переходные металлы относится к переходным металлам d.

Переходные металлы имеют более одной степени окисления. У них более высокие температуры плавления и кипения, чем у других групп металлов. Переходные металлы - это очень разнородная группа металлов, которая включает, среди прочего, железо, хром, серебро и т. Д.

Редкие земли

Редкоземельная руда

Эта группа металлов состоит из элементов скандия и иттрия, а также элементов ряда лантаноидов и актинидов. Термин «редкоземельные элементы» относится к тому факту, что они не встречаются в природе в чистом виде и подвержены воздействию кислот.

Приложения

Щелочных металлов

Литий используется в качестве теплоносителя в некоторых ядерных реакторах. Он используется в некоторых сухих батареях и легких аккумуляторах. Хлорид лития и бромид лития - гигроскопичные соединения, используемые в промышленных процессах сушки и кондиционирования воздуха.

Натрий используется в металлургии металлов, таких как титан и цирконий. Используется в уличном освещении в натриевых дуговых лампах. Хлорид натрия (NaCl) используется в качестве пищевого ароматизатора и для консервирования мяса.

Щелочноземельные металлы

Магний использовался в фотографии в качестве вспышки и в фейерверках. Барий входит в состав сплавов, которые используются в свечах зажигания из-за того, что элемент легко испускает электроны. Соли бария используются для ограничения повреждения пластин желудочно-кишечного тракта рентгеновскими лучами.

Кальций используется для удаления растворенных примесей в расплавленных металлах и для удаления отработанных газов в вакуумных трубках. Он является частью гипса, материала, используемого в строительстве и при лечении переломов костей.

Постпереходные металлы

Алюминий, поскольку это легкий металл, используется в строительстве самолетов и кораблей. Он также используется в производстве многих кухонных принадлежностей. Он используется в качестве сырья при производстве дезодорантов, ограничивающих потоотделение.

Галлий используется в высокотемпературных транзисторах и термометрах. Изотоп ⁶⁷ Ga используется в медицине для лечения некоторых меланом. Свинец используется в конструкции батарей и в защите от ионизирующего излучения.

Переходные металлы

Медь используется в трубопроводах водоснабжения, холодильниках и системах кондиционирования воздуха. Он также используется как часть механизма отвода тепла компьютеров. Он используется для проведения электрического тока, в электромагнитах и ​​при окраске стекол.

Никель используется для изготовления нержавеющей стали, а также для гитарных струн и аккумуляторных батарей. Он также используется в гальванике для защиты металлов. Он используется в сплавах, используемых в деталях транспортных средств, таких как клапаны, подшипники и тормоза.

Никель издавна использовался для изготовления монет.

Цинк используется для защиты металлов от коррозии при производстве латуни. Оксид цинка и сульфат цинка используются при производстве листов для крыш, водостоков и водостоков.

Хром используется для защиты металлов от коррозии и придает им блеск. Он используется в качестве катализатора в реакции синтеза аммиака (NH ₃ ). Оксид хрома используется для защиты древесины.

Редкие земли

Скандий используется в сплавах с алюминием для компонентов авиакосмической промышленности. Это добавка в ртутные лампы.

Лантан используется в стойких к щелочам стеклах с высоким показателем преломления. Кроме того, он используется в производстве линз для фотоаппаратов и в качестве катализатора каталитического крекинга на нефтеперерабатывающих заводах.

Церий используется как химический окислитель. Кроме того, он используется для придания желтой окраски стеклу и керамике, а также в качестве катализатора для самоочищающихся духовок.

Примеры металлических элементов

щелочной

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

Щелочно-землистый

Бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радий (Ra).

Постпереходной

Алюминий (Al), галлий (Ga), индий (In), таллий (Tl), олово (Sn) и свинец (Pb).

переходный

Титан (Ti), ванадий (V), хром (Cr), марганец (Mn), железо (Fe), кобальт (Co), никель (Ni), медь (Cu), цинк (Zn), цирконий (Zr), ниобий (Nb), молибден (Mo), палладий (Pd), серебро (Ag), вольфрам (W), рений (Re), осмий (Os), иридий (Ir),

Платина (Pt), золото (Au) и ртуть (Hg).

Редкие земли

Скандий (Sc), иттрий (Y), лантан (La), церий (Ce), празеодим (Pr), неодим (Nd), самарий (Sm), европий (Eu), гадолиний (Gd), гольмий (Ho), эрбий (Er), тулий (Tm), иттербий (Yb) и лютеций (Lu).

Ссылки

1. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия (8-е изд.). CENGAGE Обучение.
2. Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия . (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
3. Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (05 октября 2019 г.). Металлы против неметаллов. Получено с: thinkco.com
4. Металлы и их свойства - физико-химические. , Получено с: csun.edu
5. Джонатан Мэйс. (2019). 18 различных типов металла (факты и применение). Получено с: makeitfrommetal.com