METALLER: HISTORIE, EGENSKABER, TYPER, ANVENDELSER, EKSEMPLER - KEMI - 2025

De metaller er dannet af en gruppe af elementer, der er placeret på venstre side, med undtagelse af ikke-metallisk hydrogen, i det periodiske system. Metaller udgør omkring 75% af de kemiske elementer, så det kan siges, at en stor del af naturen er metallisk.

De metaller, som mennesket oprindeligt forarbejdede i forhistorien, var følgende: guld, sølv, kobber, tin, bly og jern. Dette skyldtes det faktum, at de var i deres oprindelige tilstand, eller fordi de var lette at behandle til at fremstille nyttige objekter.

Metalliske elementer i blå farve. Metalloider i grønt og ikke-metaller i brunt

Det ser ud til at være en magisk ting, at der fra bunker med klipper og mineraler kan udvindes skinnende og sølvlegemer (med visse vigtige og fremragende undtagelser). Sådan er tilfældet med bauxit og aluminium, fra hvis lerarter dette reducerede metal opnås i plader eller sølvpapir.

Metaller er rammen for industrier; dens kabler, reaktorer, enheder, containere, alt sammen på en eller anden måde består af metaller og deres legeringer.

De første mønter, våben, værktøjer, rustninger blev lavet med metaller, der senere skal bruges til fremstilling af køretøjer, cykler, både, fly, computere, blandt andre vigtige genstande i det moderne liv.

Historie

Kobberalder

Metallurgisk udvidelse - Kilde: Metallurgical diffusion.svg under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International licens

I 9000 f.Kr. blev de første metalgenstande af smedt kobber lavet i den nære øst, da mennesket opdagede, at hamring af kobber øgede sin styrke og modstand ved at bruge det til at fremstille knive. Dette er kobberalderen.

Det blev opdaget, at kobber kunne fås ved opvarmning af blå mineraler, såsom corvellit og malachit (4000-3000 f.Kr.).

Den kolkolitiske periode er en periode, der går forud for bronzealderen, svarende til 5.000-3.000 f.Kr. Man begyndte at eksperimentere med fusion og smeltning af kobber for at få kobber smedet fra kobberoxid.

Bronzealder (3.000-1.500 f.Kr.)

Materialer fra bronzealderen - Kilde: Gaguilella under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International licens.

Mennesket begyndte sandsynligvis ved en fejltagelse at fremstille legeringer, oprindeligt med kobber og arsen, og senere med kobber og tin, for at få bronze i den nære øst.

Bronzeartiklerne svarede til denne tid havde 87% kobber, 11% tin og små mængder jern, arsen, nikkel, bly og antimon.

Jernalder (700 f.Kr.)

Manden brugte sin erfaring med produktion af smedt kobber til produktion af smedejern i den nære øst. I samme periode skete granuleringen af ​​etruskisk pulver, Italien.

Den tidligste kendte produktion af stål, en legering af jern og kulstof, blev manifesteret i stykker af metallet på et arkæologisk sted i Anatolia (1800 f.Kr.)

Omkring 1122 e.Kr. på en ukendt dato og sted blev støbejern indført. I 1440 e.Kr. blev den store klokke af Beijing, Kina, produceret. Næsten tre århundreder senere, i 1709 e.Kr., produceres smeltet jern ved hjælp af koks som brændstofmateriale.

I 1779 blev støbejern brugt i England som arkitektonisk materiale. I 1855 brugte Henry Bessenir svinejern som råmateriale til opnåelse af mildt stål. Det engelske Clark and Wood (1872) patenterede en legering, der i øjeblikket betragtes som rustfrit stål.

Metallers fysiske egenskaber

Bronzen af ​​disse gamle klokker viser nytten af ​​metaller til dekorative eller religiøse formål. Kilde: Pxhere.

Blandt nogle fysiske egenskaber ved metaller har vi:

-Metaller er skinnende i udseende og er i stand til at reflektere lys.

Generelt er de gode ledere af elektricitet og varme.

-De har høje smelte- og kogepunkter.

-De er formbare, det vil sige, de kan hamres til at producere tynde lag.

-De er duktile, med dem kan du fremstille ledninger eller fibre med meget lille diameter.

-De præsenteres i fast tilstand med undtagelse af kviksølv, som er i flydende tilstand ved stuetemperatur, og gallium, som smelter bare ved at klemme det mellem dine hænder. I det følgende billede kan du se en beholder med kviksølv:

-De er uigennemsigtige kropper, deres tynde lag er ikke krydset af lys.

-De er meget hårde, undtagen natrium og kalium, som kan skæres med en kniv.

-De har en høj tæthed, hvor osmium og iridium har den højeste tæthed, og lithium har den laveste tæthed.

Metallers kemiske egenskaber

Blandt nogle af de kemiske egenskaber ved metaller, vi har:

-De har tendens til at miste elektroner og danne metalkationer, M ^{n +}, hvor n angiver deres oxidationsnummer, hvilket kun for alkali- og jordalkalimetaller falder sammen med deres valensnummer.

-Dens elektronegativiteter er lave.

-De korroderer og oplever oxidationsskader.

-Formering af basiske oxider, når man reagerer med ilt. Disse oxider, når de kombineres med vand, danner metalhydroxider. Metaloxider reagerer med syrer til dannelse af salte og vand.

-De er gode reduktionsmidler, da de opgiver deres elektroner.

Metaltyper

Metaller er klassificeret i følgende: alkaliske, jordalkalige, post-overgangs, overgangs og de såkaldte sjældne jordarter.

Alkalimetaller

De findes normalt ikke frie i naturen, fordi de let oxiderer. De har en suborbital s ¹ i deres ydre orbital shell, så de har en +1 oxidationstilstand. Det er metaller, der reagerer eksotermisk med vand og reducerer kraftigt.

Alkaliske jordmetaller

De er formbare og duktile metaller. Atomerne for elementerne i denne gruppe har en s ^2- konfiguration, så de kan opgive to elektroner, og deres oxidationstilstand er +2. Med undtagelse af beryllium kan de oxideres ved udsættelse for luft.

Metaller efter overgang

De er metaller i den såkaldte p-blok, der er placeret mellem overgangsmetaller og metalloider i den periodiske tabel.

Elementerne i gruppe 3 har oxidationstilstandene +1 og +3 som de mest almindelige, skønt aluminium kun har oxidationstilstanden +3. Også en del af metallerne efter overgangen findes i grupper 14 og 15.

Overgangsmetaller d

De danner en gruppe, der findes mellem de basedannende elementer og de syredannende elementer. Atom orbitalerne d og f er ufuldstændige og udfylder. Selvom udtrykket overgangsmetaller henviser til overgangsmetaller d.

Overgangsmetaller har mere end en oxidationstilstand. De har højere smelte- og kogepunkter end andre grupper af metaller. Overgangsmetaller er en meget heterogen gruppe metaller, der inkluderer blandt andet jern, krom, sølv osv.

Sjældne jordarter

Sjælden jordmalm

Denne gruppe af metaller består af elementerne scandium og yttrium og elementerne i serien af ​​lanthanider og actinider. Udtrykket 'sjældne jordarter' henviser til det faktum, at de ikke findes i naturen i rene tilstande og kan angripes af syrer.

Applikationer

Alkalimetaller

Lithium bruges som et varmeoverførselsmedium i nogle atomreaktorer. Det bruges i nogle tørre batterier og lysakkumulatorer. Lithiumchlorid og lithiumbromid er hygroskopiske forbindelser, der bruges i industrielle tørrings- og klimaanlægsprocesser.

Natrium bruges i metallurgi af metaller, såsom titanium og zirkonium. Det bruges i offentlig belysning i natriumbue-lamper. Natriumchlorid (NaCl) bruges som madsmag og til konservering af kød.

Alkaliske jordmetaller

Magnesium blev brugt i fotografering som flashlys og fyrværkeri. Barium er en bestanddel af legeringer, der bruges i tændrør på grund af elementets lethed til at udsende elektroner. Bariumsalte bruges til at begrænse røntgenbeskadigelse af plader i mave-tarmkanalen.

Calcium bruges til at fjerne opløste urenheder i smeltede metaller og til fjernelse af affaldsgasser i vakuumrør. Det er en del af gips, et materiale, der bruges i konstruktionen og i behandlingen af ​​knoglebrud.

Metaller efter overgang

Aluminium, fordi det er et letvægtigt metal, bruges til konstruktion af fly og skibe. Det bruges også til produktion af adskillige køkkenredskaber. Det bruges som råmateriale til fremstilling af deodoranter, der begrænser svedtendens.

Gallium bruges i højtemperaturtransistorer og termometre. ⁶⁷ Ga- isotopen bruges i medicin til behandling af nogle melanomer. Bly bruges til konstruktion af batterier og til beskyttelse mod ioniserende stråling.

Overgangsmetaller

Kobber bruges i vandforsyningsrør, køleskabe og klimaanlæg. Det bruges også som en del af varmeafledningsmekanismen på computere. Det bruges til ledning af elektrisk strøm, i elektromagneter og til farvelægning af briller.

Nikkel bruges til at fremstille rustfrit stål såvel som til guitarstrenge og genopladelige batterier. Det bruges også til elektroplettering til beskyttelse af metaller. Det bruges i legeringer, der findes i køretøjsdele, såsom ventiler, lejer og bremser.

Nikkel er længe blevet brugt til fremstilling af mønter.

Zink bruges til at beskytte metaller mod korrosion i produktionen af ​​messing. Zinkoxid og zinksulfat anvendes til fremstilling af plader, der bruges i tag, tagrender og nedløb.

Krom bruges til at beskytte metaller mod korrosion og giver dem glans. Det anvendes som en katalysator i syntesereaktionen af ammoniak (NH ₃). Kromoxid bruges til at beskytte træ.

Sjældne jordarter

Scandium bruges i legeringer med aluminium til rum- og rumkomponenter. Det er et additiv i kviksølvdamplamper.

Lanthanum bruges i alkali-resistente glas med høj brydningsindeks. Derudover bruges det til fremstilling af kameralinser og som en katalytisk krakningskatalysator til olieraffinaderier.

Cerium bruges som et kemisk oxidationsmiddel. Derudover bruges det til at levere en gul farve i glas og keramik samt en katalysator til selvrensende ovne.

Eksempler på metalliske elementer

Alkaline

Natrium (Na), kalium (K), cæsium (Cs), lithium (Li) og rubidium (Ru).

Alkalisk-jordbunden

Beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba) og radium (Ra).

Post-overgangsperiode

Aluminium (Al), gallium (Ga), Indium (In), thallium (Tl), tin (Sn) og bly (Pb).

Transitional

Titanium (Ti), Vanadium (V), krom (Cr), mangan (Mn), jern (Fe), kobolt (Co), nikkel (Ni), kobber (Cu), zink (Zn), zirkonium (Zr), niobium (Nb), molybdæn (Mo), palladium (Pd), sølv (Ag), wolfram (W), rhenium (Re), osmium (Os), iridium (Ir), Platin (Pt), Guld (Au) og Kviksølv (Hg).

Sjældne jordarter

Scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanum (La), cerium (Ce), praseodym (Pr), neodym (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb) og lutetium (Lu).

Referencer

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8. udgave). CENGAGE Læring.
2. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi. (Fjerde udgave). Mc Graw Hill.
3. Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (05. oktober 2019). Metaller versus ikke-metaller. Gendannes fra: thoughtco.com
4. Metaller og deres egenskaber - Fysisk og kemisk.. Gendannes fra: csun.edu
5. Jonathan Maes. (2019). 18 forskellige typer metal (fakta og anvendelser). Gendannes fra: makeitfrommetal.com