İnsanların ehtiyacları üçün istifadə etməyi öyrəndikləri ilk material daşdır. Lakin sonradan insan metalların xüsusiyyətlərindən xəbərdar olduqda, daş çox geriyə doğru hərəkət etdi. Məhz bu maddələr və onların ərintiləri insanların əlində ən vacib və əsas materiala çevrilmişdir. Onlardan məişət əşyaları, əmək alətləri hazırlanır, binalar tikilirdi. Buna görə də, bu yazıda metalların nə olduğunu, ümumi xüsusiyyətləri, xassələri və istifadəsi bu günə qədər aktual olduğunu nəzərdən keçirəcəyik. Axı, sanki Daş dövründən dərhal sonra, bütöv bir metal qalaktikası gəldi: mis, tunc və dəmir.
Metallar: ümumi xüsusiyyətlər
Bu sadə maddələrin bütün nümayəndələrini birləşdirən nədir? Təbii ki, bu, onların kristal şəbəkəsinin quruluşu, kimyəvi bağların növləri və atomun elektron quruluşunun xüsusiyyətləridir. Axı, bu materialların insanlar tərəfindən istifadəsinin əsasını təşkil edən xarakterik fiziki xüsusiyyətlər buna görədir.
İlk növbədə metalları dövri sistemin kimyəvi elementləri kimi nəzərdən keçirək. Onlar bu günə qədər məlum olan 115 hüceyrədən 95-ni tutaraq kifayət qədər sərbəst yerləşmişlər. Ümumi olaraq onların yerləşməsinin bir sıra xüsusiyyətləri varsistem:
- Onlar alüminiumdan başlayaraq I və II, eləcə də III qrupların əsas alt qruplarını təşkil edir.
- Bütün ikinci dərəcəli alt qruplar yalnız metallardan ibarətdir.
- Onlar bordan astatinə qədər şərti diaqonalın altında yerləşir.
Belə məlumatlara əsaslanaraq, sistemin yuxarı sağ hissəsində qeyri-metalların toplandığını, qalan hissəsinin isə nəzərdən keçirdiyimiz elementlərə aid olduğunu görmək asandır.
Hamısı atomun elektron quruluşunun bir sıra xüsusiyyətlərinə malikdir:
- Böyük atom radiusu, bunun nəticəsində xarici elektron ilə nüvə arasındakı əlaqə zəifləyir, ona görə də metallar onu asanlıqla verir, azaldıcı kimi çıxış edir.
- Xarici enerji qatında az sayda elektron.
- Yuxarıdan aşağıya doğru qrupda elementlərin metal xassələri güclənir, dövr ərzində isə soldan sağa doğru əksinə zəifləyir. Beləliklə, ən güclü qeyri-metal flüor, ən zəifi isə fransiumdur.
Metalların və qeyri-metalların ümumi xüsusiyyətləri bizə onların strukturunda olan nümunələri müəyyən etməyə imkan verir. Beləliklə, birincinin kristal qəfəsi metaldir, xüsusidir. Onun qovşaqlarında eyni anda bir neçə növ hissəcik var:
- ionlar;
- atomlar;
- elektronlar.
Bu maddələrin bütün fiziki xassələrini izah edən elektron qaz adlanan ümumi bulud toplanır. Onlarla eyniadlı metallarda kimyəvi bağın növü.
Fiziki xüsusiyyətlər
Bütün metalları birləşdirən bir sıra parametrlər var. Onların fiziki xüsusiyyətlərinin ümumi xüsusiyyətlərixassələr belə görünür.
- Metal parlaqlığı. Bu maddələr qrupunun bütün nümayəndələri buna malikdirlər. Eyni zamanda, onun çox hissəsi bir dalğa uzunluğunun işığını əks etdirir, buna görə də yumşaq ağ-gümüş rəng yayır. Lakin bəzilərinin (qızıl, mis, bir çox ərintilər) sarı parıltısı var.
- Elastiklik və plastiklik. Bu parametr metallara da xasdır. Bununla belə, bu əsasda ümumi xarakteristika tamamilə dəqiq deyil, çünki nümayəndələr arasında çox yumşaq, elastik və çevik var və işlənmiş olduqca kövrək olanlar var. Ən elastik və çevik qızıl, gümüş, mis, alüminium və başqalarıdır. Daha az elastikdir - qalay, qurğuşun, manqan və başqaları.
- Elektrik və istilik keçiriciliyi. O, istisnasız olaraq bütün nümayəndələrə məxsusdur. Metallar birinci növ keçiricilərdir.
- Yüksək ərimə və qaynama nöqtələri. Bu əsasda, onlar odadavamlı (temperatur 1500 dərəcədən yuxarı), əriyən - göstərilən rəqəmdən aşağı bölünür.
- Sıxlığından asılı olaraq yüngül və ağır metallar. Elementin atom çəkisi nə qədər kiçikdirsə, bir o qədər kiçikdir. Ən yüngülü litium, ən ağırı isə osmiumdur.
- Sərtlik. Bu göstərici üzrə rekordçu xrom, ən yumşaqı isə seziumdur, o, əllərdə əriyir.
Sadalanan parametrlər - bu, metalların ümumi xarakteristikasıdır, yəni onları bir böyük ailədə birləşdirən hər şeydir. Ancaq başa düşmək lazımdır ki, hər bir qayda üçün istisnalar var. Üstəlik, bu cür elementlər həddindən artıq çoxdur. Ona görə də ailə daxilindəaşağıda nəzərdən keçirəcəyimiz və xarakterik xüsusiyyətləri göstərəcəyimiz müxtəlif qruplara bölmələr var.
Kimyəvi xassələri
Kimya elmi baxımından bütün metallar reduksiyaedici maddələrdir. Və çox güclü. Xarici səviyyədə daha az elektron və atom radiusu nə qədər böyükdürsə, göstərilən parametrə görə metal bir o qədər güclüdür.
Bunun nəticəsində metallar aşağıdakılarla reaksiya verə bilirlər:
- qeyri-metallar;
- su;
- turşular;
- qələvilərlə (amfoter metallarla);
- oksidlər;
- zəif metalların duzları.
Bu, yalnız kimyəvi xassələrə ümumi baxışdır. Axı, hər bir element qrupu üçün onlar sırf fərdidir.
Qələvi torpaq metalları
Qələvi torpaq metallarının ümumi xüsusiyyətləri aşağıdakılardır:
- Xarici səviyyədə iki elektron var.
- Berillium istisna olmaqla, onlar dövri sistemin əsas altqrupunun ikinci qrupunu təşkil edirlər.
- Normal şəraitdə bunlar bıçaqla kəsilə bilməyən bərk cisimlərdir.
- Sadə metalların rəngi gümüşü-bozdur, havada oksid təbəqəsi ilə örtülmüşdür.
- Onların kimyəvi aktivliyi yüksəkdir, maqneziumdan radiuma qədər artır.
- Təbiətdə geniş yayılmışdır, xüsusilə kalsium. Sadə formada yüksək aktivliyə görə tapılmır, lakin insanlar üçün vacib olan çoxlu müxtəlif birləşmələr əmələ gətirir.
- Bioloji əhəmiyyətli. Kalsium və maqnezium insan orqanizminin vacib iz elementləridir vəheyvanlar. Maqnezium həmçinin bitki xlorofilinin bir hissəsidir.
Beləliklə, qələvi torpaq metalları s-ailəsinin ümumi elementləridir, yüksək kimyəvi aktivlik nümayiş etdirirlər və güclü reduksiyaedicilər və bədəndəki bioloji proseslərin mühüm iştirakçılarıdırlar.
Qələvi metallar
Qələvi metalların ümumi xarakteristikası onların adları ilə başlayır. Onu suda həll etmək, qələvilər - kostik hidroksidlər əmələ gətirmək qabiliyyətinə görə aldılar. Su ilə reaksiyalar çox şiddətlidir, bəzən alovlanır. Bu maddələr təbiətdə sərbəst formada tapılmır, çünki onların kimyəvi aktivliyi çox yüksəkdir. Onlar hava, su buxarı, qeyri-metallar, turşular, oksidlər və duzlarla demək olar ki, hər şeylə reaksiya verirlər.
Bu onların elektron quruluşu ilə bağlıdır. Xarici səviyyədə yalnız bir elektron var, onlar asanlıqla verirlər. Bunlar ən güclü azaldıcı maddələrdir, buna görə də onları saf formada əldə etmək kifayət qədər uzun vaxt apardı. Bu, ilk dəfə Humphrey Davy tərəfindən 18-ci əsrdə natrium hidroksid elektrolizi yolu ilə edilmişdir. İndi bu qrupun bütün nümayəndələri bu üsulla minalanır.
Qələvi metalların ümumi xarakteristikası ondan ibarətdir ki, onlar dövri sistemin əsas altqrupunun birinci qrupunu təşkil edirlər. Onların hamısı insanın istifadə etdiyi bir çox qiymətli təbii birləşmələri əmələ gətirən vacib elementlərdir.
d- və f-ailələrinin metallarının ümumi xarakteristikası
Bu elementlər qrupuna bütün bunlar daxildironların oksidləşməsi fərqli ola bilər. Bu o deməkdir ki, şəraitdən asılı olaraq metal həm oksidləşdirici, həm də reduksiyaedici kimi çıxış edə bilər. Belə elementlər reaksiyalara girmək qabiliyyətinə malikdir. Onların arasında çoxlu sayda amfoter maddələr var.
Bütün bu atomların ümumi adı keçid elementləridir. Onlar bunu ona görə alıblar ki, öz xassələrinə görə, həqiqətən, s-ailəsinin tipik metalları ilə p-ailəsinin qeyri-metalları arasında sanki ortada dayanırlar.
Keçid metallarının ümumi xarakteristikası onların oxşar xassələrinin təyin edilməsini nəzərdə tutur. Onlar aşağıdakılardır:
- xarici səviyyədə çoxlu sayda elektron;
- böyük atom radiusu;
- bir neçə oksidləşmə vəziyyəti (+3 ilə +7 arasında);
- valent elektronlar d- və ya f- alt səviyyədədir;
- sistemin 4-6 böyük dövrünü təşkil edir.
Sadə maddələr kimi, bu qrupun metalları çox möhkəm, çevik və çevikdirlər, buna görə də onlar böyük sənaye əhəmiyyətinə malikdirlər.
Dövri sistemin yan alt qrupları
İkincil yarımqrupların metallarının ümumi xüsusiyyətləri keçid metallarının xüsusiyyətləri ilə tamamilə üst-üstə düşür. Və bu təəccüblü deyil, çünki əslində bu, tamamilə eyni şeydir. Sadəcə olaraq, sistemin yan alt qrupları d- və f ailələrinin nümayəndələri, yəni keçid metalları tərəfindən dəqiq şəkildə formalaşır. Ona görə də deyə bilərik ki, bu anlayışlar sinonimdir.
Onlardan ən aktiv və əhəmiyyətlisi skandiumdan sinkə qədər 10 nümayəndədən ibarət ilk sıradır. Onların hamısı böyük sənaye əhəmiyyətinə malikdir və tez-tezinsanlar tərəfindən xüsusilə əritmə üçün istifadə olunur.
Ərintilər
Metalların və ərintilərin ümumi xüsusiyyətləri bu maddələrin harada və necə istifadə oluna biləcəyini anlamağa imkan verir. Bu cür birləşmələr son onilliklərdə böyük dəyişikliklərə məruz qalmışdır, çünki onların keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq üçün getdikcə daha çox yeni əlavələr kəşf edilir və sintez olunur.
Bu gün ən məşhur ərintilər bunlardır:
- pirinç;
- duralumin;
- çuqun;
- polad;
- bürünc;
- qalib gələcək;
- nichrome və başqaları.
Bir ərinti nədir? Bu, sonuncunun xüsusi soba cihazlarında əridilməsi nəticəsində əldə edilən metalların qarışığıdır. Bu, xassələrinə görə onu əmələ gətirən təmiz maddələrdən üstün olan məhsul əldə etmək üçün edilir.
Metalların və qeyri-metalların xassələrinin müqayisəsi
Əgər ümumi xassələrdən danışırıqsa, onda metalların və qeyri-metalların xüsusiyyətləri çox əhəmiyyətli bir məqamda fərqlənəcək: ikincisi üçün oxşar xüsusiyyətləri ayırd etmək olmaz, çünki onlar fiziki və kimyəvi xassələrinə görə çox fərqlənirlər.
Ona görə də qeyri-metallar üçün belə bir xüsusiyyət yaratmaq mümkün deyil. Yalnız hər bir qrupun nümayəndələrini ayrıca nəzərdən keçirmək və onların xüsusiyyətlərini təsvir etmək mümkündür.
