METALLE: GESCHICHTE, EIGENSCHAFTEN, TYPEN, VERWENDUNGEN, BEISPIELE - CHEMIE - 2025

Die Metalle werden durch eine Gruppe von Elementen gebildet, die sich auf der linken Seite mit Ausnahme des nichtmetallischen Wasserstoffs des Periodensystems befinden. Metalle machen etwa 75% der chemischen Elemente aus, so dass gesagt werden kann, dass ein großer Teil der Natur metallischer Natur ist.

Die Metalle, die der Mensch ursprünglich in der Vorgeschichte verarbeitete, waren die folgenden: Gold, Silber, Kupfer, Zinn, Blei und Eisen. Dies lag an der Tatsache, dass sie sich in ihrem ursprünglichen Zustand befanden oder dass sie leicht zu nützlichen Objekten zu verarbeiten waren.

Metallelemente in blauer Farbe. Metalloide in Grün und Nichtmetalle in Braun

Es scheint eine magische Sache zu sein, dass aus Stein- und Mineralienhaufen glänzende und silberne Körper gewonnen werden können (mit bestimmten wichtigen und herausragenden Ausnahmen). Dies ist der Fall bei Bauxit und Aluminium, aus deren Tongesteinen dieses reduzierte Metall in Bögen oder Silberpapieren gewonnen wird.

Metalle bilden den Rahmen der Industrie; Die Verkabelung, Reaktoren, Einheiten, Behälter bestehen auf die eine oder andere Weise aus Metallen und ihren Legierungen.

Die ersten Münzen, Waffen, Werkzeuge und Rüstungen wurden aus Metall hergestellt, um später unter anderem für die Herstellung von Fahrzeugen, Fahrrädern, Booten, Flugzeugen und Computern im modernen Leben verwendet zu werden.

Geschichte

Kupferzeitalter

Metallurgische Erweiterung - Quelle: Metallurgical diffusion.svg unter der Creative Commons Namensnennung-Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International-Lizenz

9000 v. Chr. Wurden im Nahen Osten die ersten geschmiedeten Kupfermetallgegenstände hergestellt, als der Mensch entdeckte, dass das Hämmern von Kupfer seine Festigkeit und Widerstandsfähigkeit erhöhte und daraus Messer herstellte. Dies ist das Kupferzeitalter.

Es wurde entdeckt, dass Kupfer durch Erhitzen von blauen Mineralien wie Corvellit und Malachit (4000-3000 v. Chr.) Gewonnen werden kann.

Die chalkolithische Zeit ist eine Zeit vor der Bronzezeit, die 5.000 bis 3.000 v. Chr. Entspricht. Der Mensch begann mit dem Schmelzen und Schmelzen von Kupfer zu experimentieren, um aus Kupferoxid geschmiedetes Kupfer zu erhalten.

Bronzezeit (3.000-1.500 v. Chr.)

Materialien aus der Bronzezeit - Quelle: Gaguilella unter der Creative Commons Namensnennung-Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International-Lizenz.

Der Mensch begann wahrscheinlich versehentlich mit der Herstellung von Legierungen, zunächst aus Kupfer und Arsen, später mit Kupfer und Zinn, um im Nahen Osten Bronze zu erhalten.

Die dieser Zeit entsprechenden Bronzeartikel hatten 87% Kupfer, 11% Zinn und geringe Mengen Eisen, Arsen, Nickel, Blei und Antimon.

Eisenzeit (700 v. Chr.)

Der Mann nutzte seine Erfahrung in der Herstellung von Schmiedekupfer für die Herstellung von Schmiedeeisen im Nahen Osten. Im gleichen Zeitraum erfolgte die Granulierung von etruskischem Pulver in Italien.

Die früheste bekannte Produktion von Stahl, einer Legierung aus Eisen und Kohlenstoff, manifestierte sich in Metallstücken an einer archäologischen Stätte in Anatolien (1800 v. Chr.).

Um 1122 n. Chr. Wurde an einem unbekannten Datum und an einem unbekannten Ort Gusseisen eingeführt. 1440 wurde die Große Glocke von Peking, China, hergestellt. Fast drei Jahrhunderte später, 1709 n. Chr., Wird geschmolzenes Eisen unter Verwendung von Koks als Brennstoff hergestellt.

1779 wurde in England Gusseisen als architektonisches Material verwendet. Im Jahr 1855 verwendete Henry Bessenir Roheisen als Rohstoff, um Weichstahl zu erhalten. Der Engländer Clark and Wood (1872) patentierte eine Legierung, die derzeit als Edelstahl gilt.

Physikalische Eigenschaften von Metallen

Die Bronze dieser alten Glocken zeigt die Nützlichkeit von Metallen für dekorative oder religiöse Zwecke. Quelle: Pxhere.

Unter einigen physikalischen Eigenschaften von Metallen haben wir:

-Metalle sehen glänzend aus und können Licht reflektieren.

- Im Allgemeinen sind sie gute Strom- und Wärmeleiter.

-Sie haben hohe Schmelz- und Siedepunkte.

- Sie sind formbar, dh sie können gehämmert werden, um dünne Bleche herzustellen.

-Sie sind duktil, mit ihnen können Sie Drähte oder Fasern mit sehr kleinem Durchmesser herstellen.

- Sie werden in festem Zustand präsentiert, mit Ausnahme von Quecksilber, das bei Raumtemperatur flüssig ist, und Gallium, das nur durch Drücken zwischen den Händen schmilzt. Im folgenden Bild sehen Sie einen Quecksilberbehälter:

-Sie sind undurchsichtige Körper, ihre dünnen Blätter werden nicht vom Licht gekreuzt.

-Sie sind sehr hart, außer Natrium und Kalium, die mit einem Messer geschnitten werden können.

- Sie haben eine hohe Dichte, wobei Osmium und Iridium die höchste Dichte und Lithium die niedrigste Dichte haben.

Chemische Eigenschaften von Metallen

Unter einigen der chemischen Eigenschaften von Metallen haben wir:

- Sie neigen dazu, Elektronen zu verlieren und Metallkationen M ^{n + zu bilden} , wobei n ihre Oxidationszahl angibt, die nur für Alkali- und Erdalkalimetalle mit ihrer Valenzzahl übereinstimmt.

-Ihre Elektronegativitäten sind gering.

- Sie korrodieren und erleiden Oxidationsschäden.

-Forming basische Oxide bei der Reaktion mit Sauerstoff. Diese Oxide bilden in Kombination mit Wasser Metallhydroxide. Metalloxide reagieren mit Säuren unter Bildung von Salzen und Wasser.

-Sie sind gute Reduktionsmittel, da sie ihre Elektronen abgeben.

Metallarten

Metalle werden in folgende Kategorien eingeteilt: alkalisch, alkalisch-erdig, nach dem Übergang, vorübergehend und die sogenannten Seltenen Erden.

Alkali Metalle

Sie sind in der Natur normalerweise nicht frei, da sie leicht oxidieren. Sie haben ein suborbitales s ¹ in ihrer äußeren Orbitalhülle, also eine Oxidationsstufe von +1. Sie sind Metalle, die exotherm mit Wasser reagieren und stark reduzieren.

Erdalkalimetalle

Sie sind formbare und duktile Metalle. Die Atome der Elemente in dieser Gruppe haben eine s ² -Konfiguration , so dass sie zwei Elektronen abgeben können und ihre Oxidationsstufe +2 beträgt. Mit Ausnahme von Beryllium sind sie an der Luft oxidierbar.

Metalle nach dem Übergang

Sie sind Metalle des sogenannten p-Blocks, die sich im Periodensystem zwischen den Übergangsmetallen und den Metalloiden befinden.

Die Elemente der Gruppe 3 haben am häufigsten die Oxidationsstufen +1 und +3, obwohl Aluminium nur die Oxidationsstufe +3 aufweist. Ein Teil der Metalle nach dem Übergang befindet sich ebenfalls in den Gruppen 14 und 15.

Übergangsmetalle d

Sie bilden eine Gruppe, die sich zwischen den basenbildenden und den säurebildenden Elementen befindet. Die d- und f-Atomorbitale sind unvollständig und füllend. Obwohl sich der Begriff Übergangsmetalle auf Übergangsmetalle bezieht, d.

Übergangsmetalle haben mehr als eine Oxidationsstufe. Sie haben höhere Schmelz- und Siedepunkte als andere Metallgruppen. Die Übergangsmetalle sind eine sehr heterogene Gruppe von Metallen, zu denen unter anderem Eisen, Chrom, Silber usw. gehören.

Seltene Erden

Seltenerderz

Diese Gruppe von Metallen besteht aus den Elementen Scandium und Yttrium und den Elementen der Reihe von Lanthaniden und Actiniden. Der Begriff "Seltene Erden" bezieht sich auf die Tatsache, dass sie in reinen Zuständen nicht in der Natur vorkommen und von Säuren angegriffen werden können.

Anwendungen

Alkali Metalle

In einigen Kernreaktoren wird Lithium als Wärmeübertragungsmedium verwendet. Es wird in einigen Trockenbatterien und leichten Akkus verwendet. Lithiumchlorid und Lithiumbromid sind hygroskopische Verbindungen, die in industriellen Trocknungs- und Klimatisierungsprozessen verwendet werden.

Natrium wird in der Metallurgie von Metallen wie Titan und Zirkonium verwendet. Es wird in der öffentlichen Beleuchtung von Natriumbogenlampen verwendet. Natriumchlorid (NaCl) wird als Lebensmittelaroma und zur Konservierung von Fleisch verwendet.

Erdalkalimetalle

Magnesium wurde in der Fotografie als Blitzlicht und in Feuerwerkskörpern verwendet. Barium ist ein Bestandteil von Legierungen, die in Zündkerzen verwendet werden, da das Element leicht Elektronen emittieren kann. Bariumsalze werden verwendet, um Röntgenschäden an Platten im Magen-Darm-Trakt zu begrenzen.

Calcium wird verwendet, um gelöste Verunreinigungen in geschmolzenen Metallen und Abgase in Vakuumröhren zu entfernen. Es ist Teil von Gips, einem Material, das beim Bau und bei der Behandlung von Knochenbrüchen verwendet wird.

Metalle nach dem Übergang

Aluminium, weil es ein Leichtmetall ist, wird beim Bau von Flugzeugen und Schiffen verwendet. Es wird auch zur Herstellung zahlreicher Küchenutensilien verwendet. Es wird als Rohstoff bei der Herstellung von Deodorants verwendet, die das Schwitzen begrenzen.

Gallium wird in Hochtemperaturtransistoren und Thermometern verwendet. Das ^67- Ga- Isotop wird in der Medizin zur Behandlung einiger Melanome eingesetzt. Blei wird beim Bau von Batterien und zum Schutz vor ionisierender Strahlung verwendet.

Übergangsmetalle

Kupfer wird in Wasserversorgungsleitungen, Kühlschränken und Klimaanlagen verwendet. Es wird auch als Teil des Wärmeableitungsmechanismus von Computern verwendet. Es wird zur Leitung von elektrischem Strom, in Elektromagneten und zum Färben von Gläsern verwendet.

Nickel wird zur Herstellung von Edelstahl sowie für Gitarrensaiten und wiederaufladbare Batterien verwendet. Es wird auch beim Galvanisieren zum Schutz von Metallen verwendet. Es wird in Legierungen verwendet, die in Fahrzeugteilen wie Ventilen, Lagern und Bremsen enthalten sind.

Nickel wird seit langem zur Herstellung von Münzen verwendet.

Zink wird zum Schutz von Metallen vor Korrosion bei der Herstellung von Messing verwendet. Zinkoxid und Zinksulfat werden zur Herstellung von Platten verwendet, die in Dächern, Dachrinnen und Fallrohren verwendet werden.

Chrom schützt Metalle vor Korrosion und verleiht ihnen Glanz. Es wird als Katalysator bei der Synthesereaktion von Ammoniak (NH ₃ ) verwendet. Chromoxid wird zum Schutz von Holz verwendet.

Seltene Erden

Scandium wird in Legierungen mit Aluminium für Luft- und Raumfahrtkomponenten verwendet. Es ist ein Additiv in Quecksilberdampflampen.

Lanthan wird in alkalibeständigen Gläsern mit hohem Brechungsindex verwendet. Darüber hinaus wird es bei der Herstellung von Kameraobjektiven und als katalytischer Crackkatalysator für Ölraffinerien eingesetzt.

Cer wird als chemisches Oxidationsmittel verwendet. Zusätzlich wird es verwendet, um eine gelbe Färbung in Glas und Keramik sowie einen Katalysator für selbstreinigende Öfen bereitzustellen.

Beispiele für metallische Elemente

Alkalisch

Natrium (Na), Kalium (K), Cäsium (Cs), Lithium (Li) und Rubidium (Ru).

Alkalisch-erdig

Beryllium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr), Barium (Ba) und Radium (Ra).

Nach dem Übergang

Aluminium (Al), Gallium (Ga), Indium (In), Thallium (Tl), Zinn (Sn) und Blei (Pb).

Übergang

Titan (Ti), Vanadium (V), Chrom (Cr), Mangan (Mn), Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Zirkonium (Zr), Niob (Nb), Molybdän (Mo), Palladium (Pd), Silber (Ag), Wolfram (W), Rhenium (Re), Osmium (Os), Iridium (Ir),

Platin (Pt), Gold (Au) und Quecksilber (Hg).

Seltene Erden

Scandium (Sc), Yttrium (Y), Lanthan (La), Cer (Ce), Praseodym (Pr), Neodym (Nd), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) und Lutetium (Lu).

Verweise

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