Метали (химични елементи) — свойства, примери и сплави
Метали: свойства, примери и сплави — научете за проводимост, ковкост, лъскавина, ключови елементи и важни сплави като стомана и бронз.
Някои химични елементи се наричат метали. Те са по-голямата част от елементите в периодичната таблица и формират важна част от веществения свят и технологиите. Металите имат характерни физични и химични свойства, които ги отличават от неметалите и металоидите.
Свойства
- Проводимост: Металите обикновено провеждат електричество и топлина добре поради наличието на делокализирани (свободни) електрони в металната решетка.
- Пластичност: Много метали могат лесно да се карат, изтеглят в тел или коване — това е комбинация от ковкост (malleability) и здравина (ductility).
- Метален блясък: Повърхностите на чистите метали отразяват светлината и изглеждат лъскави, докато не се окислят или замърсят.
- Високи точки на топене и кипене: Много метали имат високи температури на топене и кипене (например волфрам), но има и изключения.
- Плътност и здравина: Повечето метали имат сравнително голяма плътност и механична здравина, което ги прави подходящи за конструкционни материали.
- Химично поведение: Металите лесно губят електрони и образуват положително заредени йони (катіони). Някои са реактивни (напр. натрий, калий), други са много устойчиви (напр. злато, платина).
Тези свойства имат общо обяснение в модела на металната връзка, при която електроните се движат свободно между положително заредените йони, свързани в кристална решетка.
Изключения и особености
Повечето метали са твърди при стайна температура, но това не е задължително. Живакът е течност при стайна температура. Има и други метали с ниска точка на топене (напр. галий и цезий), както и метали с много високи температури на топене (напр. волфрам). Някои елементи, които често се смятат за междинни, са металоиди — те показват свойства както на метали, така и на неметали.
Класификация и примери
Металите могат да се разглеждат в различни групи в зависимост от позицията им в периодичната таблица: алкални метали, алкалоземни, преходни метали, лантаниди и актиниди, както и т.нар. постпреходни метали. Примери за метали са алуминий, мед, желязо, калай, злато, олово, сребро, титан, уран и цинк. Всеки от тези елементи има специфични свойства и широк кръг приложения — например мед за електрическа апаратура, желязо и въглеродът в стоманата за строителство, злато и сребро за бижута и електроника, титан за авиация и медицина, а уран като ядрено гориво.
Сплави
Сплавите са смеси, в които поне една част от сместа е метал. Те комбинират свойства на различни елементи и често са по-подходящи за практическо приложение от чистите метали. Добре познати сплави са бронзът (главно мед и калай) и стоманата (желязо и въглерод, често с допълнителни елементи). Други често използвани сплави са месингът (мед и цинк), различни алуминиеви сплави за транспорт и строителство, както и специални високоякостни и устойчиви на корозия материали за индустриални приложения.
Получаване и преработка
Металите се добиват най-често от руда чрез минно дело и хидрометалургични или пирометалургични процеси. Основни стъпки включват раздробяване и обогатяване на рудата, пречистване чрез изпичане и редукция (например чрез коксово въглище при добив на желязо) или електролиза (напр. алуминий). След извличане следва допълнителна преработка — сплавяване, ковка, валцуване, термична обработка и др., които придават крайни механични и химични качества.
Корозия, рециклиране и безопасност
Много метали кородират при взаимодействие с вода, кислород и киселини — най-известният пример е ръждясването на желязото. За защита се прилагат покрития, галванизация, сплави и контрол на околната среда. Металите често имат значително въздействие върху околната среда и човешкото здраве — например отровното действие на олово и живакът, радиационната опасност при уран, както и екологичните ефекти от миннодобивната дейност. По тези причини рециклирането на металите (особено стомана, алуминий и мед) е икономически и екологично важно и често по-евтино и по-чисто от добива на нови суровини.
Изучаването на металите се нарича металургия — това е област, която обединява химия, физика, инженерство и материалоознание за оптимално производство, обработка и приложение на метални материали.
По какво си приличат металите (свойства на металите)
Повечето метали са твърди, лъскави, усещат се тежки и се топят само когато се нагряват при много високи температури . Парчетата метал издават звук, подобен на камбанен, когато бъдат ударени с нещо тежко (те са звучни). Топлината и електричеството могат лесно да преминават през метал (той е проводим). Буца метал може да се разбие на тънък лист (той е ковък) или да се издърпа на тънки жици (той е пластичен). Металът трудно се разкъсва (има висока якост на опън) или разбива (има висока якост на натиск). Ако натиснете дълго, тънко парче метал, то ще се огъне, а не ще се счупи (е еластично). С изключение на цезия, медта и златото, металите имат неутрален, сребрист цвят.
Не всички метали имат тези свойства. Например живакът е течен при стайна температура, оловото е много меко, а топлината и електричеството не преминават през желязото така добре, както през медта.
Използване на метали
Металите са много полезни за хората. Те се използват за изработване на инструменти, защото са здрави и лесни за оформяне. Желязото и стоманата се използват за направата на мостове, сгради или кораби.
Някои метали се използват за изработване на предмети като монети, тъй като са твърди и не се износват бързо. Например медта (която е лъскава и червена на цвят), алуминият (който е лъскав и бял), златото (което е жълто и лъскаво), среброто и никелът (също бели и лъскави).
Някои метали, като стоманата, могат да се направят остри и да останат остри, така че могат да се използват за направата на ножове, брадви или бръсначи.
Редки метали с висока стойност, като злато, сребро и платина, често се използват за изработка на бижута. Металите се използват и за изработване на скрепителни елементи и винтове. Съдовете, използвани за готвене, могат да бъдат изработени от мед, алуминий, стомана или желязо. Оловото е много тежко и плътно и може да се използва като баласт в лодките, за да не се преобръщат, или за защита на хората от йонизираща радиация.
Мост в Русия, изработен от метал, вероятно желязо или стомана.
Сплави на метали
Много неща, които са направени от метали, всъщност могат да бъдат направени от смеси на поне един метал с други метали или с неметали. Тези смеси се наричат сплави. Някои често срещани сплави са:
- Стомана (желязо и въглерод) (въглеродът е неметал)
- Месинг (мед и цинк)
- Бронз (мед и калай)
- Дуралуминий (алуминий и мед)
- Gunmetal (мед, калай и цинк)
За първи път хората започват да правят неща от метал преди повече от 9000 години, когато откриват как да добиват мед от нейната []руда. След това се научили да правят по-твърда сплав - бронз, като добавяли калай към медта. Преди около 3000 години те откриват желязото. Добавяйки малки количества въглерод към желязото, те откриват, че могат да направят особено полезна сплав - стомана.
Металите в химията
В химията металът е дума за група химични елементи, които имат определени свойства. Атомите на един метал лесно губят по един електрон и се превръщат в положителни йони или катиони. По този начин металите не приличат на другите два вида елементи - неметалите и металоидите. Повечето елементи в периодичната таблица са метали.
В периодичната таблица можем да прокараме зигзагообразна линия от елемента бор (символ B) до елемента полоний (символ Po). Елементите, през които преминава тази линия, са металоидите. Елементите, които се намират над и вдясно от тази линия, са неметали. Останалите елементи са металите.
Повечето от свойствата на металите се дължат на факта, че атомите в метала не държат много здраво своите електрони. Всеки атом е отделен от останалите с тънък слой валентни електрони.
Някои метали обаче са различни. Пример за това е металът натрий. Той е мек, топи се при ниска температура и е толкова лек, че плува във вода. Хората обаче не бива да опитват това, защото друго свойство на натрия е, че се взривява при допир с вода.
Повечето метали са химически стабилни и не реагират лесно, но някои реагират. Реактивни са алкалните метали като натрий (символ Na) и алкалноземните метали като калций (символ Ca). Когато металите реагират, те често реагират с кислород. Оксидите на металите са основни. Оксидите на неметалите са киселинни.
Съединенията, в които метални атоми се комбинират с други атоми, за да образуват молекули, са вероятно най-често срещаните вещества на Земята. Например готварската сол е съединение на натрия.
Металите в историята
Смята се, че използването на метали е нещото, което отличава хората от животните. Преди да използват метали, хората са изработвали инструменти от камъни, дърво и животински кости. Това днес се нарича каменна епоха.
Никой не знае кога е намерен и използван първият метал. Вероятно това е била т.нар. местна мед, която понякога се намира на големи буци на земята. Хората са се научили да правят от нея медни инструменти и други неща, въпреки че за метал тя е доста мека. Научили са се да топят, за да получават мед от обикновени руди. Когато медта се разтопявала на огън, хората се научили да правят сплав, наречена бронз, която е много по-твърда и здрава от медта. Хората изработвали ножове и оръжия от бронз. Този период от човешката история, след около 3300 г. пр.н.е., често се нарича бронзова епоха, т.е. времето на бронзовите инструменти и оръжия.
Около 1200 г. пр.н.е. някои хора се научават да изработват железни инструменти и оръжия. Те били дори по-твърди и по-здрави от бронза и това било предимство във войната. Времето на железните инструменти и оръжия днес се нарича желязна епоха . Металите са били много важни за човешката история и цивилизация. Желязото и стоманата са били важни за създаването на машини. Златото и среброто са били използвани като пари, за да могат хората да търгуват, т.е. да обменят стоки и услуги на големи разстояния.
Парче чиста мед, намерено като местна мед
Металите в астрономията
В астрономията метал е всеки елемент, различен от водород или хелий. Това е така, защото тези два елемента (и понякога литий) са единствените, които се образуват извън звездите. В небето спектрометърът може да види признаците на металите и да покаже на астронома металите в дадена звезда.
Свързани страници
| · v · t · e | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Въпроси и отговори
В: Кои са някои от характеристиките на елементите, които се класифицират като метали?
О: Характеристиките на елементите, които се класифицират като метали, включват способността им да провеждат електричество и топлина, лесното им оформяне, блестящия им външен вид, високата им температура на топене и мъжествеността им.
Въпрос: Колко елемента в периодичната таблица са класифицирани като метали?
О: Повечето от елементите в периодичната таблица са класифицирани като метали.
В: Всички метали ли са твърди при стайна температура?
О: Не, не всички метали са твърди при стайна температура. Живакът например е течност.
В: Какво представляват сплавите?
О: Сплавите са смеси, в които поне една част от сместа е метал.
В: Можете ли да дадете няколко примера за метали?
О: Някои примери за метали включват алуминий, мед, желязо, калай, злато, олово, сребро, титан, уран и цинк.
В: Какво представлява металургията?
О: Металургията е наука за металите.
В: Кои са някои добре познати сплави?
О: Някои добре познати сплави включват бронз и стомана.
обискирам