PHYSIKALISCHE UND CHEMISCHE EIGENSCHAFTEN VON METALLEN - CHEMIE - 2025

Die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Metallen sind der Schlüssel zum Bau unzähliger Artefakte und technischer Arbeiten sowie dekorativer Ornamente in verschiedenen Kulturen und Festen.

Seit jeher wecken sie die Neugier für ihr attraktives Aussehen und kontrastieren die Opazität der Felsen. Einige dieser am meisten geschätzten Eigenschaften sind unter anderem hohe Korrosionsbeständigkeit, geringe Dichte, große Härte sowie Zähigkeit und Elastizität.

Metalle sind auf den ersten Blick an ihren glänzenden und meist silberfarbenen Oberflächen zu erkennen. Quelle: George Becker über Pexels.

In der Chemie interessiert er sich mehr für Metalle aus atomarer Sicht: das Verhalten ihrer Ionen gegenüber organischen und anorganischen Verbindungen. Ebenso können Salze aus Metallen für sehr spezielle Zwecke hergestellt werden; zum Beispiel Kupfer- und Goldsalze.

Es waren jedoch die physikalischen Eigenschaften, die die Menschheit zuerst faszinierten. Im Allgemeinen zeichnen sie sich durch Langlebigkeit aus, was insbesondere bei Edelmetallen der Fall ist. Somit wurde alles, was Gold oder Silber ähnelte, als wertvoll angesehen; Münzen, Juwelen, Juwelen, Ketten, Statuen, Teller usw. wurden hergestellt.

Metalle sind die am häufigsten vorkommenden Elemente in der Natur. Schauen Sie sich einfach das Periodensystem an, um zu bestätigen, dass fast alle Elemente metallisch sind. Dank ihnen standen Materialien zur Verfügung, um elektrischen Strom in elektronischen Geräten zu leiten. Das heißt, sie sind die Arterien der Technologie und die Knochen von Gebäuden.

Physikalische Eigenschaften von Metallen

Die physikalischen Eigenschaften von Metallen sind diejenigen, die sie als Materialien definieren und unterscheiden. Es ist nicht notwendig, dass sie sich durch andere Substanzen verändern, sondern durch physikalische Einwirkungen wie Erhitzen, Verformen, Polieren oder einfaches Betrachten.

Brillanz

Die überwiegende Mehrheit der Metalle ist glänzend und hat auch graue oder silberne Farben. Es gibt einige Ausnahmen: Quecksilber ist schwarz, Kupfer ist rötlich, Gold ist golden und Osmium zeigt einige bläuliche Farbtöne. Diese Helligkeit beruht auf den Wechselwirkungen von Photonen mit ihrer durch die Metallbindung elektronisch delokalisierten Oberfläche.

Härte

Metalle sind hart, außer alkalische und einige andere. Dies bedeutet, dass eine Metallstange die Oberfläche, die sie berührt, zerkratzen kann. Bei Alkalimetallen wie Rubidium sind sie so weich, dass sie mit einem Fingernagel abgekratzt werden können; Zumindest bevor sie anfangen, das Fleisch zu korrodieren.

Formbarkeit

Metalle sind normalerweise bei unterschiedlichen Temperaturen formbar. Wenn sie getroffen werden und wenn sie verformt oder gequetscht werden, ohne zu brechen oder zu bröckeln, wird das Metall als formbar bezeichnet und weist Formbarkeit auf. Nicht alle Metalle sind formbar.

Duktilität

Metalle sind nicht nur formbar, sondern können auch duktil sein. Wenn ein Metall duktil ist, kann es Verformungen in die gleiche Richtung erfahren und wird so, als wäre es ein Faden oder Draht. Wenn bekannt ist, dass ein Metall mit Seilrädern gehandelt werden kann, können wir bestätigen, dass es sich um ein duktiles Metall handelt. Zum Beispiel Kupfer- und Golddrähte.

Synthetische Goldkristalle. Alchemist-hp (Diskussion) www.pse-mendelejew.de

Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit

Metalle leiten Wärme und Strom gut. Unter den besten Wärmeleitern haben wir Aluminium und Kupfer; während diejenigen, die am besten Strom leiten, Silber, Kupfer und Gold sind. Daher ist Kupfer ein Metall, das in der Industrie wegen seiner hervorragenden thermischen und elektrischen Leitfähigkeit hoch geschätzt wird.

Kupferkabel. Scott Ehardt

Klangfülle

Metalle sind gesunde Materialien. Wenn zwei Metallteile getroffen werden, wird für jedes Metall ein charakteristischer Klang erzeugt. Experten und Liebhaber von Metallen können sie tatsächlich anhand des von ihnen abgegebenen Klangs unterscheiden.

Hohe Schmelz- und Siedepunkte

Metalle können vor dem Schmelzen hohen Temperaturen standhalten. Einige Metalle wie Wolfram und Osmium schmelzen bei Temperaturen von 3422 ºC bzw. 3033 ºC. Zink (419,5 ° C) und Natrium (97,79 ° C) schmelzen jedoch bei sehr niedrigen Temperaturen.

Unter allen sind Cäsium (28,44 ºC) und Gallium (29,76 ºC) diejenigen, die bei den niedrigsten Temperaturen schmelzen.

Aus diesen Werten kann eine Vorstellung davon gewonnen werden, warum bei Schweißprozessen ein Lichtbogen verwendet wird und starke Blitze verursacht werden.

Andererseits zeigen die hohen Schmelzpunkte selbst an, dass alle Metalle bei Raumtemperatur (25 ° C) fest sind; Mit Ausnahme von Quecksilber ist das einzige Metall und eines der wenigen chemischen Elemente flüssig.

Quecksilber in flüssiger Form. Bionerd

Legierungen

Obwohl dies keine physikalische Eigenschaft ist, können sich Metalle miteinander vermischen, vorausgesetzt, ihre Atome können sich anpassen, um Legierungen zu erzeugen. Dies sind also feste Gemische. Ein Metallpaar kann leichter legiert werden als ein anderes; und einige können aufgrund der geringen Affinität zwischen ihnen tatsächlich überhaupt nicht legiert werden.

Kupfer "versteht sich" mit Zinn und mischt sich damit zu Bronze; oder mit Zink, um Messing zu bilden. Legierungen bieten mehrere Alternativen, wenn Metalle allein die für eine Anwendung erforderlichen Eigenschaften nicht erfüllen können. als ob Sie die Leichtigkeit eines Metalls mit der Zähigkeit eines anderen kombinieren möchten.

Chemische Eigenschaften

Chemische Eigenschaften sind diejenigen, die ihren Atomen innewohnen und wie sie mit Molekülen außerhalb ihrer Umgebung interagieren, um keine Metalle mehr zu sein und andere Verbindungen (Oxide, Sulfide, Salze, metallorganische Komplexe usw.) zu werden. Es geht dann um ihre Reaktivität und ihre Strukturen.

Strukturen und Links

Metalle werden im Gegensatz zu nichtmetallischen Elementen nicht als Moleküle, MM, gruppiert, sondern als Netzwerk von M Atomen, die von ihren äußeren Elektronen zusammengehalten werden.

In diesem Sinne bleiben die metallischen Atome durch ein „Meer von Elektronen“, das sie badet, stark verbunden, und sie gehen überall hin; das heißt, sie sind delokalisiert, sie sind in keiner kovalenten Bindung fixiert, aber sie bilden die metallische Bindung. Dieses Netzwerk ist sehr geordnet und wiederholt sich, daher haben wir metallische Kristalle.

Metallische Kristalle unterschiedlicher Größe und voller Unvollkommenheiten sowie ihre metallische Bindung sind für die beobachteten und gemessenen physikalischen Eigenschaften von Metallen verantwortlich. Die Tatsache, dass sie farbenfroh, hell, gute Leiter und Klang sind, ist alles auf ihre Struktur und ihre elektronische Delokalisierung zurückzuführen.

Es gibt Kristalle, bei denen die Atome stärker verdichtet sind als bei anderen. Daher können Metalle so dicht sein wie Blei, Osmium oder Iridium. oder so leicht wie Lithium, sogar in der Lage, vor der Reaktion auf Wasser zu schwimmen.

Korrosion

Metalle sind anfällig für Korrosion; obwohl einige von ihnen unter normalen Bedingungen (Edelmetalle) ausnahmsweise widerstehen können. Korrosion ist eine fortschreitende Oxidation der Metalloberfläche, die zum Zerbröckeln führt und Flecken und Löcher verursacht, die die glänzende Oberfläche verderben, sowie andere unerwünschte Farben.

Metalle wie Titan und Iridium weisen eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf, da die Schicht ihrer gebildeten Oxide weder mit Feuchtigkeit reagiert noch Sauerstoff in das Innere des Metalls eindringen lässt. Und von den am leichtesten zu korrodierenden Metallen haben wir Eisen, dessen Rost an seiner braunen Farbe erkennbar ist.

Reduktionsmittel

Einige Metalle sind ausgezeichnete Reduktionsmittel. Dies bedeutet, dass sie ihre Elektronen an andere elektronenhungrige Spezies abgeben. Das Ergebnis dieser Reaktion ist, dass sie zu Kationen M ^{n + werden} , wobei n die Oxidationsstufe des Metalls ist; das heißt, seine positive Ladung, die polyvalent sein kann (größer als 1+).

Beispielsweise werden Alkalimetalle verwendet, um einige Oxide oder Chloride zu reduzieren. Wenn dies mit Natrium, Na, geschieht, verliert es sein einziges Valenzelektron (weil es zur Gruppe 1 gehört), um ein Natriumion oder Kation, Na ⁺ (einwertig), zu werden.

Ähnlich wie bei Calcium Ca (Gruppe 2), das zwei Elektronen anstelle von nur einem verliert und als zweiwertiges Kation Ca ²⁺ verbleibt .

Metalle können als Reduktionsmittel verwendet werden, da sie elektropositive Elemente sind; Es ist wahrscheinlicher, dass sie ihre Elektronen aufgeben, als sie von anderen Spezies zu gewinnen.

Reaktivität

Obwohl Elektronen dazu neigen, Elektronen zu verlieren, ist zu erwarten, dass sie sich bei all ihren Reaktionen (oder den meisten) in Kationen umwandeln. Nun interagieren diese Kationen offenbar mit Anionen, um eine breite Palette von Verbindungen zu erzeugen.

Beispielsweise reagieren Alkali- und Erdalkalimetalle direkt (und explosionsartig) mit Wasser unter Bildung von Hydroxiden, M (OH) _n , die durch M ^{n + -} und OH ^- -Ionen oder durch M-OH-Bindungen gebildet werden.

Wenn Metalle bei hohen Temperaturen (wie sie von einer Flamme erreicht werden) mit Sauerstoff reagieren, wandeln sie sich in M ₂ O _n -Oxide (Na ₂ O, CaO, MgO, Al ₂ O ₃ usw.) um. Dies liegt daran, dass wir Sauerstoff in der Luft haben; aber auch Stickstoff und einige Metalle können eine Mischung aus Oxiden und Nitriden, M ₃ N _n (TiN, AlN, GaN, Be ₃ N ₂ , Ag ₃ N usw.) bilden.

Metalle können von starken Säuren und Basen angegriffen werden. Im ersten Fall werden Salze erhalten und im zweiten wieder Hydroxide oder basische Komplexe.

Die Oxidschicht, die einige Metalle bedeckt, verhindert, dass Säuren das Metall angreifen. Beispielsweise kann Salzsäure nicht alle Metalle lösen, um ihre jeweiligen wasserlöslichen Metallchloride zu bilden.

Verweise

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