Fémek, „vegyész” szakaszban
Kémiai elemek képező szabad állapotban egy egyszerű anyag fém kötés (lásd. A kémiai kötés). A 110 ismert kémiai komponensek (lásd az elemek periódusos rendszere.) 88 - fémek és csak 22 - nemfémek.
Fémek, mint például az arany, ezüst és réz, az ember által ismert ősidők óta. Az ókori és középkori hitték, hogy csak 7 fémek (arany, ezüst, réz, ón, ólom, vas és higany). M. V. Lomonoszov fém meghatározni, mint „könnyű test, amely kovácsolni”, és utal a fémek az arany, ezüst, réz, ón, vas és az ólom. Lavoisier a „kezdeti során Chemistry” (1789) említi a 17 fémek. Elején a XIX. majd a nyitás a platina fémek, majd az alkálifém, alkáliföldfém és mások.
A diadala periodikus törvény felfedezése volt a fémek, alapján megjósolható, hogy D. I. Mendeleevym - gallium, szkandium és germánium. A közepén a XX században. keresztül magreakciók transzurán elemek érkezett - nem a természetben előforduló radioaktív fémek.
Modern kohászat kap több mint 60 fémek és ötvözeteik alapján több mint 5000.
A szerkezet alapul fém kristályrács a pozitív ionok elmerül egy sűrű gáz mobil elektronok. Ezek az elektronok kompenzálja erő elektromos taszítás közötti pozitív ionokat, és ezáltal kapcsolja azokat szilárd.
Ez a típusú kémiai kötés nevezzük fém kötőanyagot. Ez vezetett oda, hogy a legfontosabb fémek fizikai tulajdonságainak alakíthatóság, elektromos vezetés, hővezetés, fémes fényű.
Alakíthatóság - képessége ez a fém az alakját változtatni becsapódáskor, hengerelt vékony lemezek és beszívódik huzal. Tehát van egy elmozdulás az atomok és ionok a kristályrács, de a kapcsolat közöttük nem törött, mivel az elektronok mozognak, illetve kötés képzésére. Plaszticitás fémek sorrendben csökken Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe. Arany, például, lehet tekerni 0,003 mm vastagságú lapokat használnak Aranyozás.
Magas vezetőképességű fémek jelenléte miatt a szabad elektronok, amelyek hatása alatt még egy kis feszültségkülönbség átkerül a negatív pólus a pozitív. A növekvő hőmérséklet-ingadozások ionok és a fématomok növekedése, ami gátolja a mozgást az elektronok, és ezáltal csökkenti az elektromos vezetőképességet. Alacsony hőmérsékleten oszcilláló mozgást az ionok és atomok, éppen ellenkezőleg, ez jelentősen csökken, és az elektromos vezetőképesség nő. Közel abszolút nulla elektromos ellenállás fém gyakorlatilag hiányzik. A legjobb elektromos vezető - ezüst, réz, utána, arany, alumínium, és vasat tartalmaz. És is megváltoztatja hővezetési fémek okozta mind a magas mobilitás szabad elektronok, és a vibrációs mozgást az ionok, miáltal van egy gyors hőmérséklet-kiegyenlítést a fémtömeg. Szintén fémes csillogás jelenléte miatt a szabad elektronokat.
Egyéb fizikai tulajdonságai mellett a fémek a legnagyobb gyakorlati érdeklődés a sűrűség, olvadáspont és a keménység. A legkönnyebb fémek - lítium (sűrűsége 0,53 g / cm3), a legnehezebb - ozmium (22,6 g / cm3). Fémek, amelynek sűrűsége kisebb, mint 5 g / cm3 nevezzük fény, többi - nehéz. fém olvadási hőmérséklet nagymértékben különböznek: cézium és a gallium is megolvaszthatjuk hő tenyéren és a volfrám-olvadási hőmérséklet + 3410 ° C-on Normális körülmények között a kizárólag folyékony fém - higany. A gőz állapotban minden egyatomos fémek, a kristályrács megsemmisül.
Fémek változó keménységű. A legnehezebb közülük - króm - csiszolt üveg, és a legpuhább - kálium, rubidium és cézium - könnyen vágható késsel. Tartósság, olvadáspont és keménysége függ az erőssége a fémes kötés. Különösen magas a nehézfémeket.
Az Art a vas alapú ötvözetek, t. E., vas és acél, és a CMS-vas színesfémek hívja magát, az összes egyéb fémek nevezzük színű. Vannak más fémek besorolása (lásd. Az elemek periódusos rendszere).
Kémiai tulajdonságait a fém meghatározott gyenge kötés vegyérték elektronok az atommag. Az atomok viszonylag könnyű lemondani róluk fordulva ugyanakkor a pozitív töltésű ionok. Ezért a fémek jó redukálószer. Ez a legfontosabb és leggyakoribb kémiai tulajdonság.
Nyilvánvaló, mint redukáló fémekkel kell reagálnia, számos oxidálószerrel, amely magában foglalhatja az egyszerű anyagok (nemfémek), savas sók a fémek a kevésbé aktív és bizonyos más anyagok. Fém vegyületek oxigénnel nevezett oxidok, halogenidek halogénekkel, kén - szulfidok -nitridami nitrogén, foszfor - foszfidok, szén - boridok hidrogénnel - .. Hidridek, stb Számos ilyen vegyület találtak fontos alkalmazása a szakterületen.
Amikor fémek reagáltatjuk egy savval oxidálószer hidrogén-ion H +. amely elfogadja egy elektront a fématom:
Mg + 2H + = Mg 2+ + H2
Fémek szemben egy sor standardpotenciál (feszültségtartomány) balra hidrogén, jellemzően préselt (csökkentett) származó hidrogén híg savak, például HCI vagy H2SO4, és a fémek, a hidrogén jobbra néző, hogy nem képes elmozdulni.
A kölcsönhatás fémek kevésbé reakcióképes fémek vizes sóoldatok lehet szemléltetni egy példa:
Zn + CuSO 4 = ZnSO4 + Cu
Ebben az esetben az elektron leválás aktívabb fématomok - cinkion és az őket összekapcsoló kevésbé aktív Cu2 +. Irányított egy sor standardpotenciál lehet mondani, hogy a fém helyettesíti (helyreállítása) oldataiból sóik a következő fémek, sok közülük.
Aktív fémek (alkáli és alkáliföldfém), és kölcsönhatásba lépnek a vízzel, amely ebben az esetben működik, mint egy oxidálószert.
Fémek, hidroxidok, amely amfoter (lásd. Amfoter) rendszerint kölcsönhatásba az oldatok és savak, és lúgok.
Fémek képezhet kémiai vegyületek egymással. Az ilyen vegyületek általában képeznek tipikus fémek fémekkel, amelyek a gyenge fémes tulajdonságokkal, mint például a konkrét nátrium-ólom vegyületeket:
Na5Pb2, NaPb, Na2Pb, Na4Pb
Némely vegyület más fémekkel gyakori neve intermetallikus, intermetallikus vegyületek, vagy metalloidok.
A fenti tulajdonságokat kötődő fémek visszarúgás elektronok a kémiai reakciókban, nevezzük fém. Ahhoz, hogy különböző mértékben, ezek mind a kémiai elemek. Mintegy fém tulajdonságai ítélik meg, hogy összehasonlítjuk az elemekkel elektronegativitási. Ez a mennyiség, tetszőleges egységekben fejeztük ki, jellemző, hogy képesek-atom a molekulában, hogy vonzzák a elektronokat. Viszonylagos értékei az elektro-negatív elem a táblázatban. A kisebb eiektronegativitás annál kifejezettebb az tulajdonságait a fém elemek.