We leggen uit wat metalen zijn, hoe ze worden ingedeeld en wat hun fysieke eigenschappen zijn. Voorbeelden van metalen en wat zijn niet-metalen.
Wat zijn metalen?
Op het gebied van chemie, staan bekend als metalen of metalen die elementen van de Periodiek systeem die worden gekenmerkt door goede drijfveren van de elektriciteit en van warmte. Deze elementen hebben een hoge dichtheid en zijn over het algemeen vast bij kamertemperatuur (behalve kwik). Velen kunnen bovendien de licht, waardoor ze hun karakteristieke glans krijgen.
Metalen zijn de meest talrijke elementen in het periodiek systeem en sommige behoren tot de meest voorkomende in de aardkorst. Een deel ervan bevindt zich meestal in een staat van meer of mindere zuiverheid in de natuur, hoewel de meeste deel uitmaken van mineralen uit de bodem van de aarde en moeten worden gescheiden door de mens om ze te gebruiken.
Metalen hebben karakteristieke bindingen genaamd "metalen schakels”. Bij dit type binding zijn de metaalatomen zo met elkaar verbonden dat hun atoomkernen samenkomen met de valentie-elektronen (elektronen die zich in de laatste elektronische schil bevinden, dat wil zeggen de buitenste elektronen), die er een soort "wolk" omheen vormen. Dus in de metaalbinding bevinden de metaalatomen zich heel dicht bij elkaar en zijn ze allemaal "ondergedompeld" in hun valentie-elektronen, waardoor de metaalstructuur wordt gevormd.
Aan de andere kant kunnen metalen zich vormen Ionische bindingen met niet-metalen (bijvoorbeeld chloor en fluor), wat resulteert in de vorming van zouten. Dit type binding wordt gevormd door de elektrostatische aantrekking tussen ionen van verschillend teken, waarbij metalen positieve ionen (kationen) vormen en niet-metalen negatieve ionen (anionen). Wanneer deze zouten oplossen in water, dissociëren ze in hun ionen.
Zelfs de legeringen van het ene metaal met het andere (of met een niet-metaal) blijven metalen materialen, zoals het geval is met staal en brons, hoewel ze mengsels homogeen.
Metalen hebben gediend de mensheid sinds onheuglijke tijden dankzij zijn ideale karakter om allerlei soorten gereedschappen, beelden of structuren te vormen, dankzij zijn bijzondere fysieke eigenschappen:
- kneedbaarheid. Bij compressie kunnen sommige metalen dunne platen van homogeen materiaal vormen.
- ductiliteit. Bij blootstelling aan trekkrachten kunnen sommige metalen draden of strengen van homogeen materiaal vormen.
- Hardnekkigheid. Mogelijkheid om breuk te weerstaan, wanneer onderworpen aan: krachten abrupt (stoten, vallen, enz.).
- Mechanische kracht. Vermogen om tractie, compressie, torsie en andere krachten te weerstaan zonder toe te geven aan zijn structuur fysiek of misvormd.
Bovendien maakt hun glans ze ideaal voor het smeden van sieraden en decoratieve elementen en hun goede geleiding van de elektriciteit maakt ze onmisbaar bij de overdracht van de elektrische stroom in moderne systemen van elektrische energie.
Metaalsoorten
Metalen elementen kunnen van verschillende typen zijn, volgens welke ze zijn gegroepeerd in het periodiek systeem. Elke groep heeft gedeelde eigenschappen:
- Alkalimetalen. Ze zijn glanzend, zacht en zeer reactief onder normale omstandigheden van Druk ja temperatuur- (1 atm en 25º C), dus ze zijn nooit zuiver in de natuur. Ze hebben een lage dichtheden en zijn goede geleiders van warmte en elektriciteit. Ze hebben ook een laag smelt- en kookpunt. In het periodiek systeem bezetten ze groep I. In deze groep zit ook waterstof (wat geen metaal is).
- Aardalkalimetalen. Ze bevinden zich in groep II van het periodiek systeem. De naam komt van de alkalische eigenschappen van de oxiden (voorheen "aarden" genoemd). Ze zijn meestal harder en minder reactief dan alkalische. Het zijn heldere en goede geleiders van warmte en elektriciteit. Ze hebben een lage dikte ja kleur.
- Overgangsmetalen. De meeste metalen behoren tot die categorie. Ze bezetten het centrale deel van het periodiek systeem en zijn bijna allemaal hard, met hoge Smeltpunten ja kokend, en een goede geleiding van warmte en elektriciteit.
- Lanthaniden. Ook wel lanthanoïden genoemd, het zijn de zogenaamde "zeldzame aardes" van het periodiek systeem, die met actiniden de "interne overgangselementen" vormen. Ze lijken erg op elkaar en ondanks hun naam zijn ze zeer overvloedig aanwezig op het aardoppervlak. Ze vertonen magnetisch gedrag (wanneer ze interageren met een magnetisch veld, bijvoorbeeld de magnetisch veld dat genereert een magneet) en spectraal (wanneer straling erop valt) zeer karakteristiek.
- actiniden. Samen met zeldzame aardmetalen vormen ze de "interne overgangselementen", en lijken erg op elkaar. Ze presenteren hoog atoomnummers en velen van hen zijn radioactief in al hun isotopen, waardoor ze uiterst zeldzaam van aard zijn.
- Transactiniden. Ook wel "superzware elementen" genoemd, dit zijn elementen die de in atoomnummer de zwaarste van de actiniden, lawrencio. Alle isotopen van deze elementen hebben een zeer korte halfwaardetijd, zijn allemaal radioactief en zijn verkregen door synthese in een laboratorium, dus ze hebben de namen van de fysici die verantwoordelijk zijn voor hun creatie.
Voorbeelden van metalen
- Alkalisch Lithium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), francium (Fr).
- Alkalische aarden. Beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba) en radium (Ra).
- Overgangsmetalen. Scandium (Sc), Titanium (Ti), Vanadium (V), Chroom (Cr), Mangaan (Mn), IJzer (Fe), Kobalt (Co), nikkel (Geen van beide), koper (Cu), zink (Zn), yttrium (Y), zirkonium (Zr), niobium (Nb), molybdeen (Mo), technetium (Tc), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), zilver (Ag), cadmium (Cd), lutetium (Lu), hafnium (Hf), tantaal (Ta), wolfraam (W), rhenium (Re), osmium (Os), iridium (Ir), platina (Pd), goud (Au), kwik (Hg), lawrence (Lr), rutherfordium (Rf), dubnium (Db), seaborgium (Sg), bohrio (Bh), hasium (Hs), meitnerium (Mt), darmstadium (Ds), roentgenium (Rg), copernicium (Cn).
- Zeldzame aarden. Lanthaan (La), Cerium (Ce), Praseodymium (Pr), Neodymium (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb), Lutetium (Lu).
- actiniden. Actinium (Ac), thorium (Th), protactinium (Pa), uranium (U), neptunium (Np), plutonium (Pu), americium (Am), curium (Cm), berkelium (Bk), californium (Cf), einsteinium (Es), fermium (Fm), mendelevium (Md), nobelium (Nee), lawrencio (Lr).
- Transactiniden. Rutherfordium (Rf), Dubnium (Db), Seaborgium (Sg), Bohrio (Bh), Hassium (Hs), Meitnerium (Mt), Darmstadium (Ds), Roentgenium (Rg), Copernicium (Cn), Nihonium (Nh), flerovio (Fl), moscovio (Mc), levermorio (Lv), teneso (Ts).
Wat zijn niet-metalen?
Niet-metalen zijn elementen met heel andere eigenschappen dan die van metalen, hoewel er ook verbindingen zijn die metalloïden, die eigenschappen en kenmerken hebben die tussen metalen en niet-metalen liggen. Niet-metalen vorm covalente bindingen wanneer ze zich vormen moleculen onder hen. Deze verbindingen zijn, in tegenstelling tot metalen, geen goede geleiders van elektrische stroom en warmte, en ze zijn ook niet glanzend.
Zuurstof, koolstof, waterstof, stikstof, fosfor en zwavel, de fundamentele elementen voor de leven, behoren tot de niet-metalen. Deze niet-metalen elementen kunnen vast, vloeibaar of gasvormig zijn.
Ze worden voornamelijk geclassificeerd als:
- Halogenen Fluor (F), chloor (Cl), broom (Br), jodium (I), astaat (At) en tenese (Ts).
- Edelgassen. Helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe), radon (Rn), oganeson (Og).
- Andere niet-metalen. Waterstof (H), koolstof (C), zwavel (S), selenium (Se), stikstof (N), zuurstof (O) en fosfor (P).