METALLER: HISTORIE, EGENSKAPER, TYPER, BRUK, EKSEMPLER - KJEMI - 2025

De metallene er dannet av en gruppe av elementer som er plassert på venstre side, med unntak av den ikke-metall hydrogen, i det periodiske system. Metaller utgjør omtrent 75% av de kjemiske elementene, så det kan sies at en stor del av naturen er metallisk.

Metallene som mennesket først bearbeidet i forhistorien var følgende: gull, sølv, kobber, tinn, bly og jern. Dette skyldtes det faktum at de var i hjemlandet, eller fordi de var enkle å behandle for å lage nyttige gjenstander.

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

Det virker som en magisk ting at fra bunker med bergarter og mineraler kan skinnende og sølvlegemer hentes ut (med visse viktige og enestående unntak). Slik er bauksitt og aluminium, fra hvis leirberging dette reduserte metallet er oppnådd i ark eller sølvpapir.

Metaller er rammen for næringer; kabling, reaktorer, enheter, containere, alt på en eller annen måte består av metaller og legeringer derav.

De første myntene, våpnene, verktøyene, rustningen ble laget med metaller, som senere skal brukes til fremstilling av kjøretøyer, sykler, båter, fly, datamaskiner, blant andre viktige gjenstander i det moderne liv.

Historie

Kobberalder

Metallurgisk utvidelse - Kilde: Metallurgical diffusion.svg under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International lisens

I 9000 f.Kr. ble de første smidde kobbermetallobjektene laget i Nesten Østen, da mennesket oppdaget at hamring av kobber økte styrken og motstanden ved å bruke det til å lage kniver. Dette er kobberalderen.

Det ble oppdaget at kobber kunne oppnås ved å varme opp blå mineraler, slik som korvellitt og malakitt (4000-3000 f.Kr.).

Den kolkolittiske perioden er en periode som gikk foran bronsealderen, tilsvarende 5000-3000 f.Kr. Mennesket begynte å eksperimentere med fusjon og smelting av kobber for å få kobber smidd fra kobberoksid.

Bronsealder (3.000-1.500 f.Kr.)

Materialer fra bronsealderen - Kilde: Gaguilella under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International lisens.

Mennesket begynte antagelig ved et uhell å lage legeringer, først av kobber og arsen, og senere med kobber og tinn, for å få bronse i det nære Østen.

Bronseartiklene, tilsvarende denne tiden, hadde 87% kobber, 11% tinn og små mengder jern, arsen, nikkel, bly og antimon.

Jernalder (700 f.Kr.)

Mannen brukte sin erfaring med produksjon av smidd kobber til produksjon av smijern i Nesten Østen. I samme periode skjedde granuleringen av etruskisk pulver, Italia.

Den tidligste kjente produksjonen av stål, en legering av jern og karbon, ble manifestert i metallbiter på et arkeologisk sted i Anatolia (1800 f.Kr.)

Rundt 1122 e.Kr., på et ukjent tidspunkt og sted, ble støpejern introdusert. I 1440 e.Kr. ble den store klokken av Beijing, Kina, produsert. Nesten tre århundrer senere, i 1709 e.Kr., produseres smeltet jern ved å bruke koks som brennstoff.

I 1779 ble støpejern brukt i England som arkitektonisk materiale. I 1855 brukte Henry Bessenir svinejern som råstoff for å oppnå mildt stål. Det engelske Clark and Wood (1872) patenterte en legering, for tiden ansett som rustfritt stål.

Fysiske egenskaper til metaller

Bronsen av disse gamle klokkene viser nytten av metaller til pryd eller religiøse formål. Kilde: Pxhere.

Blant noen fysiske egenskaper til metaller har vi:

-Metaller er skinnende i utseende og kan reflektere lys.

Generelt sett er de gode ledere av strøm og varme.

-De har høye smelte- og kokepunkter.

-De er formbare, det vil si at de kan hamres for å produsere tynne ark.

-De er duktile, med dem kan du produsere ledninger eller fibre med veldig liten diameter.

-De presenteres i fast tilstand, med unntak av kvikksølv, som er i flytende tilstand ved romtemperatur, og gallium, som smelter bare ved å presse det mellom hendene. I bildet nedenfor kan du se en beholder med kvikksølv:

-De er ugjennomsiktige kropper, deres tynne ark krysses ikke av lys.

-De er veldig harde, bortsett fra natrium og kalium, som kan kuttes med en kniv.

-De har en høy tetthet, hvor osmium og iridium har den høyeste tettheten, og litium har den laveste tettheten.

Kjemiske egenskaper til metaller

Blant noen av de kjemiske egenskapene til metaller vi har:

-De har en tendens til å miste elektroner og danne metallkationer, M ^{n +} , der n indikerer oksidasjonsnummeret deres, som bare for jordalkalimetaller og jordalkalimetaller faller sammen med deres valensnummer.

-Det er elektronegativiteter som er lave.

-De korroderer og opplever oksidasjonsskader.

-Dannelse av basiske oksider når du reagerer med oksygen. Disse oksydene når de kombineres med vann danner metallhydroksider. Metalloksider reagerer med syrer for å danne salter og vann.

-De er gode reduksjonsmidler, siden de gir opp elektronene sine.

Metalltyper

Metaller er klassifisert i følgende: alkalisk, jordalkalig, etterovergang, overgang og de såkalte sjeldne jordarter.

Alkalimetaller

De blir vanligvis ikke funnet frie i naturen fordi de oksiderer lett. De har en suborbital s ¹ i deres ytre orbital skall, så de har en +1 oksidasjonstilstand. De er metaller som reagerer eksotermisk med vann og reduserer kraftig.

Jordalkalimetaller

De er formbare og duktile metaller. Atomene til elementene i denne gruppen har en s ^2- konfigurasjon , slik at de kan gi fra seg to elektroner og deres oksidasjonstilstand er +2. Med unntak av beryllium kan de oksideres ved eksponering for luft.

Metaller etter overgang

De er metaller i den såkalte p-blokken, som ligger mellom overgangsmetallene og metalloidene i det periodiske systemet.

Elementene i gruppe 3 har oksydasjonstilstandene +1 og +3 som de vanligste, selv om aluminium bare har oksidasjonstilstanden +3. En del av metodene etter overgang er også lokalisert i gruppe 14 og 15.

Overgangsmetaller d

De danner en gruppe som finnes mellom de basedannende elementene og de syredannende elementene. Atom orbitalene d og f er ufullstendige og fyllende. Selv om begrepet overgangsmetaller refererer til overgangsmetaller d.

Overgangsmetaller har mer enn en oksidasjonstilstand. De har høyere smelte- og kokepunkt enn andre grupper av metaller. Overgangsmetallene er en veldig heterogen gruppe metaller som inkluderer blant annet jern, krom, sølv, etc.

Sjeldne jordarter

Sjelden jordmalm

Denne gruppen av metaller består av elementene skandium og yttrium og elementene i serien lanthanider og aktinider. Begrepet 'sjeldne jordarter' refererer til det faktum at de ikke finnes i naturen i rene tilstander og kan angripes av syrer.

applikasjoner

Alkalimetaller

Litium brukes som varmeoverføringsmedium i noen kjernereaktorer. Det brukes i noen tørre batterier og lette akkumulatorer. Litiumklorid og litiumbromid er hygroskopiske forbindelser som brukes i industrielle tørke- og luftkondisjoneringsprosesser.

Natrium brukes i metallurgi av metaller, for eksempel titan og zirkonium. Det brukes i offentlig belysning i natriumbuerlamper. Natriumklorid (NaCl) brukes som matsmaksstoff og for konservering av kjøtt.

Jordalkalimetaller

Magnesium ble brukt i fotografering som blitzlys og i fyrverkeri. Barium er en komponent av legeringer som brukes i tennplugger på grunn av at elementet er enkelt å avgi elektroner. Bariumsalter brukes for å begrense røntgenskader på plater i mage-tarmkanalen.

Kalsium brukes til å fjerne oppløste urenheter i smeltede metaller og til fjerning av avfallsgasser i vakuumrør. Det er en del av gips, et materiale som brukes i konstruksjon og i behandlingen av beinbrudd.

Metaller etter overgang

Aluminium fordi det er et lett metall brukes i konstruksjon av fly og skip. Det brukes også i produksjonen av en rekke kjøkkenutstyr. Det brukes som råstoff til fremstilling av deodoranter som begrenser svette.

Gallium brukes i høye temperaturtransistorer og termometre. ⁶⁷ Ga isotopen brukes i medisin for å behandle noen melanomer. Bly brukes til konstruksjon av batterier og i beskyttelse mot ioniserende stråling.

Overgangsmetaller

Kobber brukes i vannforsyningsrør, kjøleskap og klimaanlegg. Det brukes også som en del av varmespredningsmekanismen til datamaskiner. Det brukes i ledning av elektrisk strøm, i elektromagneter og i fargelegging av briller.

Nikkel brukes til å lage rustfritt stål, så vel som gitarstrenger og oppladbare batterier. Det brukes også til elektroplettering for beskyttelse av metaller. Det brukes i legeringer som finnes i bildeler, for eksempel ventiler, lagre og bremser.

Nikkel har lenge vært brukt i å lage mynter.

Sink brukes til å beskytte metaller mot korrosjon i produksjon av messing. Sinkoksid og sinksulfat brukes til fremstilling av ark som brukes i tak, takrenner og nedløp.

Krom brukes til å beskytte metaller mot korrosjon og gir dem glans. Den brukes som en katalysator i syntesereaksjonen av ammoniakk (NH ₃ ). Kromoksid brukes til å beskytte tre.

Sjeldne jordarter

Scandium brukes i legeringer med aluminium for romfartens komponenter. Det er et tilsetningsstoff i kvikksølvdamplamper.

Lanthanum brukes i alkaliresistente glass med høy brytningsindeks. I tillegg brukes den til fremstilling av kameralinser og som en katalytisk krakkingskatalysator for oljeraffinerier.

Cerium brukes som et kjemisk oksidasjonsmiddel. I tillegg brukes den til å gi en gul farge i glass og keramikk, samt en katalysator for selvrensende ovner.

Eksempler på metalliske elementer

Alkaline

Natrium (Na), kalium (K), cesium (Cs), litium (Li) og rubidium (Ru).

Alkalisk-jordnær

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

Post-overgangs

Aluminium (Al), gallium (Ga), Indium (In), talium (Tl), tinn (Sn) og bly (Pb).

Transitional

Titan (Ti), Vanadium (V), krom (Cr), mangan (Mn), jern (Fe), kobolt (Co), nikkel (Ni), kobber (Cu), sink (Zn), sirkonium (Zr), niob (Nb), molybden (Mo), palladium (Pd), sølv (Ag), wolfram (W), rhenium (Re), osmium (Os), iridium (Ir),

Platinum (Pt), Gull (Au) og Merkur (Hg).

Sjeldne jordarter

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

referanser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi (8. utg.). CENGAGE Læring.
2. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (05. oktober 2019). Metaller versus ikke-metaller. Gjenopprettet fra: thoughtco.com
4. Metaller og deres egenskaper - Fysisk og kjemisk. . Gjenopprettet fra: csun.edu
5. Jonathan Maes. (2019). 18 Ulike typer metall (fakta og bruk). Gjenopprettet fra: makeitfrommetal.com