Objašnjavamo što su metali, kako se klasificiraju i koja su njihova fizikalna svojstva. Primjeri metala i što su nemetali.
Što su metali?
U polju kemija, poznati su kao metali ili metalni oni elementi od Periodni sustav elemenata koje karakteriziraju dobri pokretači struja i od toplina. Ovi elementi imaju veliku gustoću i općenito su čvrsti na sobnoj temperaturi (osim žive). Mnogi, nadalje, mogu odražavati svjetlo, što im daje karakterističan sjaj.
Metali su najbrojniji elementi u periodnom sustavu, a neki su među najzastupljenijim u Zemljina kora. Dio njih se obično nalazi u stanju veće ili manje čistoće u priroda, iako je većina dio minerala iz zemljinog podzemlja i mora biti odvojena ljudsko biće koristiti ih.
Metali imaju karakteristične veze zvane "metalne karike”. U ovoj vrsti veze, atomi metala su međusobno povezani na način da se njihove atomske jezgre spajaju s valentnim elektronima (elektrona smještene u posljednjoj elektroničkoj ljusci, odnosno najudaljenijim elektronima), koji oko nje tvore svojevrsni „oblak“. Dakle, u metalnoj vezi, metalni atomi se nalaze vrlo blizu jedan drugome, i svi su "uronjeni" u svoje valentne elektrone, tvoreći metalnu strukturu.
S druge strane, mogu nastati metali ionske veze s nemetalima (npr. klorom i fluorom), što rezultira stvaranjem soli. Ova vrsta veze nastaje elektrostatičkim privlačenjem između iona različitog predznaka, pri čemu metali tvore pozitivne ione (katione), a nemetali negativne ione (anione). Kada se te soli otapaju u vodi, disociraju u svoju ioni.
Čak i legure jednog metala s drugim (ili s nemetalom) i dalje su metalni materijali, kao što je slučaj s čelikom i broncom, iako su smjese homogena.
Metali su služili čovječanstvo od pamtivijeka zahvaljujući svom idealnom karakteru za oblikovanje alata, kipova ili struktura svih vrsta, zbog njegovih posebnih fizičkih svojstava:
- Poslušnost. Kada su podvrgnuti kompresiji, neki metali mogu formirati tanke listove homogenog materijala.
- Duktilnost. Kada su podvrgnuti vlačnim silama, neki metali mogu formirati žice ili niti od homogenog materijala.
- Upornost. Sposobnost otpora na lom, kada je podvrgnut snage naglo (udarci, padovi itd.).
- Mehanička čvrstoća. Sposobnost izdržati vuču, kompresiju, torziju i druge sile bez popuštanja struktura fizički ili deformirani.
Osim toga, njihov sjaj čini ih idealnim za kovanje nakita i ukrasnih elemenata te njihova dobra provodljivost struja čini ih nezamjenjivim u prijenosu električna struja u modernim sustavima električna energija.
Vrste metala
Metalni elementi mogu biti raznih vrsta, prema kojima su grupirani u periodnom sustavu. Svaka grupa ima zajednička svojstva:
- Alkalijski metali. Oni su sjajni, mekani i vrlo reaktivni u normalnim uvjetima Pritisak Y temperatura (1 atm i 25º C), tako da nikada nisu čisti u priroda. Imaju male gustoće i dobri su provodnici topline i struje. Također imaju nisko talište i vrelište. U periodnom sustavu zauzimaju grupu I. U ovoj skupini je i vodik (koji nije metal).
- Zemnoalkalijski metali. Smješteni su u skupini II periodnog sustava. Ime mu potječe od alkalnih svojstava njegovih oksida (prije nazivanih "zemljama"). Obično su tvrđi i manje reaktivni od alkalnih. Oni su svijetli i dobri provodnici topline i struje. Imaju niske gustoća Y boja.
- Prijelazni metali. Većina metala pripada toj kategoriji. Zauzimaju središnje područje periodnog sustava i gotovo svi su tvrdi, s visokim točke taljenja Y ključanje, te dobro provođenje topline i struje.
- Lantanidi. Nazivaju se i lantanoidi, takozvane "rijetke zemlje" periodnog sustava, koje s aktinidima čine "unutarnje prijelazne elemente". Oni su međusobno vrlo slični elementi, a unatoč svom nazivu, vrlo ih ima na površini zemlje. Imaju magnetsko ponašanje (kada su u interakciji s magnetskim poljem, na primjer, magnetsko polje koji stvara a magnet) i spektralni (kada na njih padne zračenje) vrlo karakteristični.
- Aktinidi. Zajedno s rijetkim zemljama tvore "unutarnje prijelazne elemente" i međusobno su vrlo slični. Predstavljaju se visoko atomski brojevi a mnogi od njih su radioaktivni u svim svojim izotopima, što ih čini iznimno rijetkima u prirodi.
- Transaktinidi. Također se nazivaju "super teški elementi", oni su oni koji premašuju in atomski broj najteži od aktinida, Lawrencio. Svi izotopi ovih elemenata imaju vrlo kratko vrijeme poluraspada, svi su radioaktivni i dobiveni su sintezom u laboratoriju, pa imaju imena fizičara odgovornih za njihovo stvaranje.
Primjeri metala
- Alkalna litij (Li), natrij (Na), kalij (K), rubidij (Rb), cezij (Cs), francij (Fr).
- Zemnoalkalne zemlje. Berilij (Be), magnezij (Mg), kalcij (Ca), stroncij (Sr), barij (Ba) i radij (Ra).
- Prijelazni metali. skandij (Sc), titan (Ti), vanadij (V), krom (Cr), mangan (Mn), željezo (Fe), kobalt (Co), nikla (Ni), bakar (Cu), cink (Zn), itrij (Y), cirkonij (Zr), niobij (Nb), molibden (Mo), tehnecij (Tc), rutenij (Ru), rodij (Rh), paladij (Pd), srebro (Ag), kadmij (Cd), lutecij (Lu), hafnij (Hf), tantal (Ta), volfram (W), renij (Re), osmij (Os), iridij (Ir), platina (Pd), zlato (Au), živa (Hg), Lawrence (Lr), rutherfordij (Rf), dubnij (Db), seaborgium (Sg), bohrio (Bh), hasium (Hs), meitnerium (Mt), darmstadium (Ds), rentgen (Rg), kopernicij (Cn).
- Rijetke zemlje. Lantan (La), Cerij (Ce), Prazeodim (Pr), Neodim (Nd), Prometij (Pm), Samarij (Sm), Europij (Eu), Gadolinij (Gd), Terbij (Tb), Disprozij (Dy), Holmij (Ho), Erbij (Er), Tulij (Tm), Yterbij (Yb), Lutecij (Lu).
- Aktinidi. aktinij (Ac), torij (Th), protaktinij (Pa), uran (U), neptun (Np), plutonij (Pu), americij (Am), kurij (Cm), berkelij (Bk), kalifornij (Cf), einsteinium (Es), fermij (Fm), mendelevium (Md), nobelium (No), Lawrencio (Lr).
- Transaktinidi. Rutherfordium (Rf), Dubnium (Db), Seaborgium (Sg), Bohrio (Bh), Hassium (Hs), Meitnerium (Mt), Darmstadium (Ds), Roentgenium (Rg), Kopernicij (Cn), Nihonium (Nh), flerovio (Fl), moscovio (Mc), livermorio (Lv), teneso (Ts).
Što su nemetali?
Nemetali su elementi s vrlo različitim svojstvima od metala, iako postoje i spojevi tzv metaloidi, koji imaju svojstva i karakteristike između metala i nemetala. Oblik nemetala kovalentne veze kada se formiraju molekule među njima. Ovi spojevi, za razliku od metala, nisu dobri vodiči električne struje i topline, niti su sjajni.
Kisik, ugljik, vodik, dušik, fosfor i sumpor, koji su temeljni elementi za život, dio su nemetala. Ovi nemetalni elementi mogu biti čvrsti, tekući ili plinoviti.
Uglavnom se klasificiraju kao:
- Halogeni Fluor (F), klor (Cl), brom (Br), jod (I), astat (At) i tenes (Ts).
- Plemeniti plinovi. Helij (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), ksenon (Xe), radon (Rn), oganeson (Og).
- Ostali nemetali. Vodik (H), ugljik (C), sumpor (S), selen (Se), dušik (N), kisik (O) i fosfor (P).