Prvým materiálom, ktorý sa ľudia naučili používať pre svoje potreby, je kameň. Avšak neskôr, keď si človek uvedomil vlastnosti kovov, kameň sa posunul ďaleko dozadu. Práve tieto látky a ich zliatiny sa stali najdôležitejším a hlavným materiálom v rukách ľudí. Vyrábali sa z nich domáce potreby, pracovné nástroje, stavali sa priestory. Preto v tomto článku zvážime, čo sú kovy, ktorých všeobecné charakteristiky, vlastnosti a použitie sú tak dôležité dodnes. Veď doslova hneď po dobe kamennej nasledovala celá galaxia kovových: meď, bronz a železo.
Kovy: všeobecné vlastnosti
Čo spája všetkých zástupcov týchto jednoduchých látok? Samozrejme, ide o štruktúru ich kryštálovej mriežky, typy chemických väzieb a vlastnosti elektrónovej štruktúry atómu. Koniec koncov, odtiaľ charakteristické fyzikálne vlastnosti, ktoré sú základom používania týchto materiálov ľuďmi.
V prvom rade zvážte kovy ako chemické prvky periodického systému. V ňom sa nachádzajú celkom voľne, zaberajú 95 buniek z doteraz známych 115. Vo všeobecnosti existuje niekoľko znakov ich umiestnenia.systém:
- Tvoria hlavné podskupiny skupín I a II, ako aj III, počnúc hliníkom.
- Všetky sekundárne podskupiny pozostávajú iba z kovov.
- Nachádzajú sa pod podmienenou uhlopriečkou od bóru po astat.
Na základe takýchto údajov je ľahké vidieť, že nekovy sa zhromažďujú v pravej hornej časti systému a zvyšok priestoru patrí prvkom, ktoré zvažujeme.
Všetky majú niekoľko vlastností elektronickej štruktúry atómu:
- Veľký atómový polomer, v dôsledku čoho sa väzba medzi vonkajším elektrónom a jadrom oslabuje, takže kovy ju ľahko rozdávajú a pôsobia ako redukčné činidlá.
- Malý počet elektrónov vo vonkajšej energetickej vrstve.
- V skupine zhora nadol sa kovové vlastnosti prvkov zvýrazňujú a pozdĺž obdobia zľava doprava naopak oslabujú. Takže najsilnejší nekov je fluór a najslabší je francium.
Všeobecné charakteristiky kovov a nekovov nám umožňujú identifikovať vzory v ich štruktúre. Kryštálová mriežka prvého je teda kovová, špeciálna. Jeho uzly obsahujú niekoľko typov častíc naraz:
- ions;
- atoms;
- elektróny.
Vnútri sa hromadí bežný oblak nazývaný elektrónový plyn, ktorý vysvetľuje všetky fyzikálne vlastnosti týchto látok. Typ chemickej väzby v rovnomenných kovoch s nimi.
Fyzikálne vlastnosti
Existuje množstvo parametrov, ktoré spájajú všetky kovy. Všeobecné vlastnosti ich fyzikyvlastnosti vyzerajú takto.
- Kovový lesk. Majú ho všetci zástupcovia tejto skupiny látok. Väčšina zároveň odráža svetlo jednej vlnovej dĺžky, preto vyžaruje jemnú bielo-striebornú farbu. Ale niektoré (zlato, meď, mnohé zliatiny) majú žltý lesk.
- Kujnosť a plasticita. Tento parameter je tiež vlastný kovom. Všeobecná charakteristika na tomto základe však nie je úplne presná, pretože medzi zástupcami sú veľmi mäkké, poddajné a tvárne a existujú dosť krehké, ktoré sú opracované. Najviac kujné a ťažné sú zlato, striebro, meď, hliník a iné. Menej kujné - cín, olovo, mangán a iné.
- Elektrická a tepelná vodivosť. Vlastnia ho všetci zástupcovia bez výnimky. Kovy sú vodičmi prvého druhu.
- Vysoké body topenia a varu. Na tomto základe sú rozdelené na žiaruvzdorné (teplota nad 1500 stupňov), taviteľné - pod špecifikovanou hodnotou.
- Ľahké a ťažké kovy v závislosti od ich hustoty. Platí, čím menšia, tým menšia je atómová hmotnosť prvku. Najľahšie je lítium a najťažšie je osmium.
- Tvrdosť. Držiteľom rekordu pre tento indikátor je chróm a najjemnejší je cézium, topí sa v rukách.
Uvedené parametre – to je všeobecná charakteristika kovov, teda všetkého, čo ich spája do jednej veľkej rodiny. Treba však pochopiť, že z každého pravidla existujú výnimky. Okrem toho existuje príliš veľa prvkov tohto druhu. Preto v samotnej rodineexistujú rozdelenia do rôznych skupín, ktoré zvážime nižšie a pre ktoré uvedieme charakteristické znaky.
Chemické vlastnosti
Z hľadiska vedy chémie sú všetky kovy redukčnými činidlami. A veľmi silný. Čím menej elektrónov vo vonkajšej úrovni a čím väčší je atómový polomer, tým silnejší je kov podľa špecifikovaného parametra.
V dôsledku toho môžu kovy reagovať s:
- nekovy;
- voda;
- acids;
- s alkáliami (amfotérnymi kovmi);
- oxides;
- soli slabších kovov.
Toto je len všeobecný prehľad chemických vlastností. Koniec koncov, pre každú skupinu prvkov sú čisto individuálne.
Kovy alkalických zemín
Všeobecné charakteristiky kovov alkalických zemín sú nasledovné:
- Mať dva elektróny na vonkajšej úrovni.
- Tvoria druhú skupinu hlavnej podskupiny periodického systému, okrem berýlia.
- Za normálnych podmienok sú to pevné látky, ktoré sa nedajú rezať nožom.
- Farba jednoduchých kovov je strieborno-šedá, na vzduchu pokrytá oxidovým filmom.
- Ich chemická aktivita je vysoká, zvyšuje sa od horčíka po rádium.
- V prírode rozšírený, najmä vápnik. V jednoduchej forme sa nenachádzajú kvôli vysokej aktivite, ale tvoria veľa rôznych zlúčenín, ktoré sú dôležité pre ľudí.
- Biologicky dôležité. Vápnik a horčík sú dôležité stopové prvky ľudského tela azvierat. Horčík je tiež súčasťou rastlinného chlorofylu.
Kovy alkalických zemín sú teda bežnými prvkami rodiny S, vykazujú vysokú chemickú aktivitu a sú silnými redukčnými činidlami a dôležitými účastníkmi biologických procesov v tele.
Alkalické kovy
Všeobecná charakteristika alkalických kovov začína ich názvom. Dostali ho pre schopnosť rozpúšťať sa vo vode, vytvárať alkálie – žieravé hydroxidy. Reakcie s vodou sú veľmi prudké, niekedy horľavé. Tieto látky sa v prírode nenachádzajú vo voľnej forme, pretože ich chemická aktivita je príliš vysoká. Reagujú so vzduchom, vodnou parou, nekovmi, kyselinami, oxidmi a soľami, jednoducho so všetkým.
Je to kvôli ich elektronickej štruktúre. Na vonkajšej úrovni je len jeden elektrón, ktorý ľahko rozdajú. Sú to najsilnejšie redukčné činidlá, a preto ich získanie v čistej forme trvalo pomerne dlho. Prvýkrát to urobil Humphrey Davy už v 18. storočí elektrolýzou hydroxidu sodného. Teraz sa touto metódou ťažia všetci zástupcovia tejto skupiny.
Všeobecná charakteristika alkalických kovov spočíva v tom, že tvoria prvú skupinu hlavnej podskupiny periodického systému. Všetky sú dôležitými prvkami, ktoré tvoria mnoho cenných prírodných zlúčenín používaných človekom.
Všeobecné charakteristiky kovov rodín d- a f-
Táto skupina prvkov zahŕňa všetky tieto prvkyktorých oxidácia sa môže meniť. To znamená, že v závislosti od podmienok môže kov pôsobiť ako oxidačné činidlo aj ako redukčné činidlo. Takéto prvky majú veľkú schopnosť vstupovať do reakcií. Medzi nimi veľké množstvo amfotérnych látok.
Spoločný názov pre všetky tieto atómy sú prechodné prvky. Dostali ho za to, že svojimi vlastnosťami skutočne stoja akoby v strede medzi typickými kovmi rodiny s a nekovmi rodiny p.
Všeobecná charakteristika prechodných kovov zahŕňa označenie ich podobných vlastností. Sú nasledovné:
- veľký počet elektrónov na vonkajšej úrovni;
- veľký atómový polomer;
- niekoľko oxidačných stavov (od +3 do +7);
- valenčné elektróny sú na d- alebo f-podúrovni;
- tvoria 4-6 veľkých období systému.
Ako jednoduché látky sú kovy tejto skupiny veľmi pevné, ťažné a kujné, preto majú veľký priemyselný význam.
Vedľajšie podskupiny periodického systému
Všeobecné charakteristiky kovov sekundárnych podskupín sa úplne zhodujú s charakteristikami prechodných podskupín. A to nie je prekvapujúce, pretože v skutočnosti je to presne to isté. Ide len o to, že vedľajšie podskupiny systému tvoria práve zástupcovia rodín d a f, teda prechodné kovy. Preto môžeme povedať, že tieto pojmy sú synonymá.
Najaktívnejší a najdôležitejší z nich je prvý rad 10 zástupcov od skandia po zinok. Všetky majú veľký priemyselný význam a častopoužívané človekom, najmä na tavenie.
Zliatiny
Všeobecná charakteristika kovov a zliatin nám umožňuje pochopiť, kde a ako je možné tieto látky použiť. Takéto zlúčeniny prešli v posledných desaťročiach veľkými premenami, pretože sa objavuje a syntetizuje stále viac nových aditív na zlepšenie ich kvality.
Najznámejšie zliatiny súčasnosti sú:
- mosadz;
- duralumin;
- liatina;
- oceľ;
- bronz;
- vyhrá;
- nichrome a ďalšie.
Čo je zliatina? Ide o zmes kovov získaných tavením v špeciálnych peciach. Deje sa tak s cieľom získať produkt, ktorý má lepšie vlastnosti ako čisté látky, ktoré ho tvoria.
Porovnanie vlastností kovov a nekovov
Ak hovoríme o všeobecných vlastnostiach, potom sa charakteristiky kovov a nekovov budú líšiť v jednom veľmi podstatnom bode: pri druhom nemožno rozlíšiť podobné vlastnosti, pretože sa značne líšia svojimi fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami.
Preto je nemožné vytvoriť takúto charakteristiku pre nekovy. Je možné len samostatne zvážiť zástupcov každej skupiny a popísať ich vlastnosti.
