Prvním materiálem, který se lidé naučili používat pro své potřeby, je kámen. Později, když si člověk uvědomil vlastnosti kovů, se kámen posunul daleko dozadu. Právě tyto látky a jejich slitiny se staly nejdůležitějším a hlavním materiálem v rukou lidí. Vyráběly se z nich předměty pro domácnost, pracovní nástroje, stavěly se prostory. Proto v tomto článku zvážíme, co jsou kovy, jejichž obecné charakteristiky, vlastnosti a použití jsou tak důležité dodnes. Ostatně doslova bezprostředně po době kamenné následovala celá galaxie kovových: mědi, bronzu a železa.
Kovy: obecné vlastnosti
Co spojuje všechny zástupce těchto jednoduchých látek? Samozřejmě jde o strukturu jejich krystalové mřížky, typy chemických vazeb a rysy elektronové struktury atomu. Koneckonců odtud charakteristické fyzikální vlastnosti, které jsou základem používání těchto materiálů lidmi.
Především zvažte kovy jako chemické prvky periodického systému. Jsou v něm umístěny zcela volně a zabírají 95 buněk z dosud známých 115. Existuje několik rysů jejich umístění v obecnésystém:
- Tvoří hlavní podskupiny skupin I a II, stejně jako III, počínaje hliníkem.
- Všechny sekundární podskupiny se skládají pouze z kovů.
- Nacházejí se pod podmíněnou úhlopříčkou od boru po astat.
Na základě těchto dat je snadné vidět, že nekovy jsou shromažďovány v pravé horní části systému a zbytek prostoru patří prvkům, které zvažujeme.
Všechny mají několik rysů elektronické struktury atomu:
- Velký atomový poloměr, v důsledku čehož vazba mezi vnějším elektronem a jádrem slábne, takže ji kovy snadno rozdávají a působí jako redukční činidla.
- Malý počet elektronů ve vnější energetické vrstvě.
- Ve skupině shora dolů se kovové vlastnosti prvků zlepšují a podél periody zleva doprava naopak slábnou. Takže nejsilnější nekov je fluor a nejslabší francium.
Obecné charakteristiky kovů a nekovů nám umožňují identifikovat vzory v jejich struktuře. Krystalová mřížka prvního je tedy kovová, speciální. Jeho uzly obsahují několik typů částic najednou:
- ionty;
- atoms;
- elektrony.
Uvnitř se hromadí běžný mrak, nazývaný elektronový plyn, který vysvětluje všechny fyzikální vlastnosti těchto látek. Typ chemické vazby ve stejnojmenných kovech s nimi.
Fyzikální vlastnosti
Existuje řada parametrů, které spojují všechny kovy. Obecná charakteristika jejich fyzikálních vlastnostívlastnosti vypadají takto.
- Kovový lesk. Mají ho všichni zástupci této skupiny látek. Většina přitom odráží světlo jedné vlnové délky, proto vyzařuje jemnou bílo-stříbrnou barvu. Ale některé (zlato, měď, mnoho slitin) mají žlutý lesk.
- Kujnost a plasticita. Tento parametr je vlastní i kovům. Obecná charakteristika na tomto základě však není zcela přesná, protože mezi zástupci jsou velmi měkké, tvárné a tažné a existují docela křehké, které jsou obráběné. Nejvíce tvárné a tvárné jsou zlato, stříbro, měď, hliník a další. Méně tvárné - cín, olovo, mangan a další.
- Elektrická a tepelná vodivost. Vlastní ji všichni zástupci bez výjimky. Kovy jsou vodiče prvního druhu.
- Vysoké body tání a varu. Na tomto základě se dělí na žáruvzdorné (teplota nad 1500 stupňů), tavné - pod uvedenou hodnotu.
- Lehké a těžké kovy v závislosti na jejich hustotě. Platí, čím menší, tím menší je atomová hmotnost prvku. Nejlehčí je lithium a nejtěžší je osmium.
- Tvrdost. Rekordmanem tohoto indikátoru je chrom a nejměkčí cesium, taje v rukou.
Uvedené parametry – to je obecná charakteristika kovů, tedy všeho, co je spojuje do jedné velké rodiny. Je však třeba si uvědomit, že z každého pravidla existují výjimky. Kromě toho existuje příliš mnoho prvků tohoto druhu. Proto v rámci rodiny samotnéexistují rozdělení do různých skupin, které budeme zvažovat níže a pro které uvedeme charakteristické rysy.
Chemické vlastnosti
Z hlediska vědy chemie jsou všechny kovy redukčními činidly. A velmi silný. Čím méně elektronů ve vnější úrovni a čím větší je atomový poloměr, tím silnější je kov podle zadaného parametru.
V důsledku toho mohou kovy reagovat s:
- nekovy;
- voda;
- kyseliny;
- s alkáliemi (amfoterními kovy);
- oxides;
- soli slabších kovů.
Toto je pouze obecný přehled chemických vlastností. Koneckonců, pro každou skupinu prvků jsou čistě individuální.
Kovy alkalických zemin
Obecné charakteristiky kovů alkalických zemin jsou následující:
- Mít dva elektrony na vnější úrovni.
- Tvoří druhou skupinu hlavní podskupiny periodického systému, kromě berylia.
- Za normálních podmínek se jedná o pevné látky, které nelze řezat nožem.
- Barva jednoduchých kovů je stříbrošedá, na vzduchu pokrytá oxidovým filmem.
- Jejich chemická aktivita je vysoká, zvyšuje se od hořčíku po radium.
- V přírodě široce rozšířený, zejména vápník. V jednoduché formě se nevyskytují kvůli vysoké aktivitě, ale tvoří mnoho různých sloučenin, které jsou důležité pro člověka.
- Biologicky důležité. Vápník a hořčík jsou důležité stopové prvky lidského těla azvířat. Hořčík je také součástí rostlinného chlorofylu.
Kovy alkalických zemin jsou tedy běžnými prvky rodiny s, vykazují vysokou chemickou aktivitu a jsou silnými redukčními činidly a důležitými účastníky biologických procesů v těle.
Alkalické kovy
Obecná charakteristika alkalických kovů začíná jejich názvem. Dostali ho pro schopnost rozpouštět se ve vodě, vytvářet alkálie - žíravé hydroxidy. Reakce s vodou jsou velmi prudké, někdy hořlavé. Tyto látky se v přírodě nevyskytují ve volné formě, protože jejich chemická aktivita je příliš vysoká. Reagují se vzduchem, vodní párou, nekovy, kyselinami, oxidy a solemi, prostě se vším.
Je to kvůli jejich elektronické struktuře. Na vnější úrovni je pouze jeden elektron, který snadno rozdají. Jedná se o nejsilnější redukční činidla, a proto jejich získání v čisté formě trvalo poměrně dlouho. Poprvé to provedl Humphrey Davy již v 18. století elektrolýzou hydroxidu sodného. Nyní jsou touto metodou těženi všichni zástupci této skupiny.
Obecná charakteristika alkalických kovů spočívá v tom, že tvoří první skupinu hlavní podskupiny periodického systému. Všechny jsou důležitými prvky, které tvoří mnoho cenných přírodních sloučenin používaných člověkem.
Obecné charakteristiky kovů rodin d a f
Tato skupina prvků zahrnuje všechny tyto prvkyjejichž oxidace se může lišit. To znamená, že v závislosti na podmínkách může kov působit jako oxidační činidlo i jako redukční činidlo. Takové prvky mají velkou schopnost vstupovat do reakcí. Mezi nimi velké množství amfoterních látek.
Všeobecný název pro všechny tyto atomy je přechodné prvky. Dostali ho za to, že svými vlastnostmi skutečně stojí jakoby uprostřed mezi typickými kovy rodiny s a nekovy z rodiny p.
Obecná charakteristika přechodných kovů implikuje označení jejich podobných vlastností. Jsou následující:
- velký počet elektronů ve vnější úrovni;
- velký atomový poloměr;
- několik oxidačních stavů (od +3 do +7);
- valenční elektrony jsou na podúrovni d nebo f;
- tvoří 4-6 velkých období systému.
Jako jednoduché látky jsou kovy této skupiny velmi pevné, tažné a tvárné, proto mají velký průmyslový význam.
Postranní podskupiny periodického systému
Obecné charakteristiky kovů sekundárních podskupin se zcela shodují s charakteristikami přechodných podskupin. A to není překvapivé, protože ve skutečnosti je to přesně totéž. Jde jen o to, že vedlejší podskupiny systému jsou tvořeny právě zástupci d- a f-rodiny, tedy přechodnými kovy. Proto můžeme říci, že tyto pojmy jsou synonyma.
Nejaktivnější a nejdůležitější z nich je první řada 10 zástupců od skandia po zinek. Všechny mají velký průmyslový význam a častopoužívané člověkem, zejména pro tavení.
Slitiny
Obecné charakteristiky kovů a slitin nám umožňují pochopit, kde a jak je možné tyto látky používat. Tyto sloučeniny prošly v posledních desetiletích velkými proměnami, protože se objevuje a syntetizuje stále více nových aditiv, aby se zlepšila jejich kvalita.
Nejznámější slitiny současnosti jsou:
- brass;
- duralumin;
- litina;
- ocel;
- bronz;
- vyhraje;
- nichrome a další.
Co je slitina? Jedná se o směs kovů získanou tavením těchto kovů ve speciálních pecích. To se provádí za účelem získání produktu, který má lepší vlastnosti než čisté látky, které jej tvoří.
Porovnání vlastností kovů a nekovů
Pokud mluvíme o obecných vlastnostech, pak se vlastnosti kovů a nekovů budou lišit v jednom velmi významném bodě: u druhého nelze rozlišit podobné vlastnosti, protože se značně liší svými fyzikálními a chemickými vlastnostmi.
Proto je nemožné vytvořit takovou charakteristiku pro nekovy. Je možné pouze samostatně zvažovat zástupce každé skupiny a popisovat jejich vlastnosti.
