วัสดุชิ้นแรกที่ผู้คนได้เรียนรู้ที่จะใช้สำหรับความต้องการของพวกเขาคือหิน อย่างไรก็ตาม ในเวลาต่อมา เมื่อบุคคลได้ทราบถึงคุณสมบัติของโลหะ หินนั้นก็เคลื่อนถอยหลังไปไกล สารเหล่านี้และโลหะผสมของพวกมันกลายเป็นวัสดุหลักที่สำคัญที่สุดในมือของผู้คน ของใช้ในครัวเรือนเครื่องมือแรงงานถูกสร้างขึ้นอาคาร ดังนั้นในบทความนี้ เราจะพิจารณาว่าโลหะคืออะไร ลักษณะทั่วไป คุณสมบัติและการใช้งานซึ่งมีความเกี่ยวข้องกับทุกวันนี้ ท้ายที่สุด แท้จริงแล้วหลังจากยุคหิน กาแล็กซีโลหะทั้งหมดตามมาด้วยทองแดง ทองแดง และเหล็ก
โลหะ: ลักษณะทั่วไป
สิ่งที่รวมตัวแทนของสารง่าย ๆ เหล่านี้ไว้ด้วยกันคืออะไร? แน่นอนว่านี่คือโครงสร้างของผลึกคริสตัล ประเภทของพันธะเคมี และคุณสมบัติของโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม ท้ายที่สุดแล้วคุณสมบัติทางกายภาพที่เป็นลักษณะเฉพาะที่รองรับการใช้วัสดุเหล่านี้โดยมนุษย์
ก่อนอื่น ให้พิจารณาโลหะเป็นองค์ประกอบทางเคมีของระบบธาตุ ในนั้นพวกเขาตั้งอยู่ค่อนข้างอิสระโดยครอบครอง 95 เซลล์จาก 115 ที่รู้จักในปัจจุบัน โดยทั่วไปแล้วมีตำแหน่งอยู่หลายประการระบบ:
- พวกเขาสร้างกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม I และ II เช่นเดียวกับ III โดยเริ่มด้วยอะลูมิเนียม
- กลุ่มย่อยรองทั้งหมดประกอบด้วยโลหะเท่านั้น
- อยู่ใต้เส้นทแยงมุมจากโบรอนถึงแอสทาทีน
จากข้อมูลดังกล่าว จะเห็นได้ง่ายว่ามีการรวบรวมอโลหะที่ส่วนบนขวาของระบบ และพื้นที่ส่วนที่เหลือเป็นขององค์ประกอบที่เรากำลังพิจารณา
ทั้งหมดมีคุณสมบัติหลายอย่างของโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม:
- รัศมีอะตอมขนาดใหญ่อันเป็นผลมาจากการที่พันธะระหว่างอิเล็กตรอนภายนอกกับนิวเคลียสอ่อนตัวลง ดังนั้นโลหะจึงปล่อยออกไปได้ง่าย โดยทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์
- อิเล็กตรอนจำนวนน้อยในชั้นพลังงานชั้นนอก
- ในกลุ่มจากบนลงล่าง คุณสมบัติของโลหะขององค์ประกอบได้รับการปรับปรุง และในทางกลับกัน จากซ้ายไปขวา พวกมันจะอ่อนลง อโลหะที่แรงที่สุดคือฟลูออรีน และฟรานเซียมที่อ่อนที่สุด
ลักษณะทั่วไปของโลหะและอโลหะช่วยให้เราระบุรูปแบบในโครงสร้างได้ ดังนั้นคริสตัลแลตทิชของอดีตจึงเป็นโลหะพิเศษ โหนดของมันมีอนุภาคหลายประเภทพร้อมกัน:
- ไอออน;
- อะตอม;
- อิเล็กตรอน
เมฆทั่วไปที่สะสมอยู่ภายในเรียกว่า แก๊สอิเล็กตรอน ซึ่งอธิบายคุณสมบัติทางกายภาพทั้งหมดของสารเหล่านี้ ประเภทของพันธะเคมีในโลหะที่มีชื่อเดียวกันกับพวกมัน
สมบัติทางกายภาพ
มีพารามิเตอร์หลายอย่างที่รวมโลหะทั้งหมดเข้าด้วยกัน ลักษณะทั่วไปของร่างกายคุณสมบัติหน้าตาเป็นแบบนี้
- โลหะมันเงา. ตัวแทนของสารกลุ่มนี้มีทั้งหมด ในขณะเดียวกัน แสงส่วนใหญ่สะท้อนแสงในช่วงความยาวคลื่นเดียว จึงให้แสงสีขาว-เงินอ่อน แต่บางชนิด (ทอง ทองแดง โลหะผสมจำนวนมาก) มีเงาสีเหลือง
- ความเหนียวและความยืดหยุ่น พารามิเตอร์นี้มีอยู่ในโลหะด้วย อย่างไรก็ตาม ลักษณะทั่วไปบนพื้นฐานนี้ไม่ถูกต้องทั้งหมด เนื่องจากในบรรดาตัวแทนนั้นมีความอ่อนมาก ยืดหยุ่นได้ และเหนียว และมีบางส่วนที่เปราะบางซึ่งผ่านการกลึง เหนียวและยืดหยุ่นได้มากที่สุด ได้แก่ ทอง เงิน ทองแดง อะลูมิเนียม และอื่นๆ เหนียวน้อยกว่า - ดีบุก ตะกั่ว แมงกานีส และอื่นๆ
- การนำไฟฟ้าและความร้อน. มันถูกครอบครองโดยตัวแทนทั้งหมดโดยไม่มีข้อยกเว้น โลหะเป็นตัวนำประเภทแรก
- จุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง. บนพื้นฐานนี้ พวกเขาจะแบ่งออกเป็นวัสดุทนไฟ (อุณหภูมิสูงกว่า 1500 องศา) หลอมได้ - ต่ำกว่าตัวเลขที่ระบุ
- โลหะเบาและหนักขึ้นอยู่กับความหนาแน่น ยิ่งมีขนาดเล็กเท่าใด น้ำหนักอะตอมของธาตุก็จะยิ่งเล็กลงเท่านั้น เบาที่สุดคือลิเธียม และหนักที่สุดคือออสเมียม
- ความแข็ง. เจ้าของสถิติสำหรับตัวบ่งชี้นี้คือโครเมียม และที่อ่อนที่สุดคือซีเซียม ซึ่งละลายในมือ
พารามิเตอร์ที่แสดงไว้ - นี่คือลักษณะทั่วไปของโลหะ นั่นคือทุกสิ่งที่รวมเป็นหนึ่งครอบครัวใหญ่ อย่างไรก็ตาม ควรเข้าใจว่ามีข้อยกเว้นสำหรับกฎทุกข้อ นอกจากนี้ยังมีองค์ประกอบประเภทนี้มากเกินไป ดังนั้นภายในครอบครัวนั้นเองมีการแบ่งออกเป็นกลุ่มต่างๆ ซึ่งเราจะพิจารณาด้านล่างและเราจะระบุคุณลักษณะเฉพาะ
คุณสมบัติทางเคมี
จากมุมมองของวิทยาศาสตร์เคมี โลหะทั้งหมดเป็นสารรีดิวซ์ และแข็งแรงมาก ยิ่งอิเล็กตรอนในระดับชั้นนอกน้อยลงและรัศมีอะตอมยิ่งใหญ่เท่าใด โลหะก็จะยิ่งแข็งแกร่งตามพารามิเตอร์ที่กำหนด
ด้วยเหตุนี้ โลหะสามารถทำปฏิกิริยากับ:
- อโลหะ;
- น้ำ;
- กรด;
- ด้วยด่าง (โลหะแอมโฟเทอริก);
- ออกไซด์;
- เกลือของโลหะที่อ่อนกว่า
นี่เป็นเพียงภาพรวมทั่วไปของคุณสมบัติทางเคมี ท้ายที่สุดแล้ว สำหรับแต่ละกลุ่มขององค์ประกอบ พวกเขาล้วนแต่เป็นรายบุคคลเท่านั้น
โลหะอัลคาไลน์เอิร์ท
ลักษณะทั่วไปของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ทมีดังนี้:
- มีอิเล็กตรอนสองตัวที่ระดับชั้นนอก
- พวกเขาเป็นกลุ่มที่สองของกลุ่มย่อยหลักของระบบธาตุ ยกเว้นเบริลเลียม
- ภายใต้สภาวะปกติ สิ่งเหล่านี้คือของแข็งที่ไม่สามารถตัดด้วยมีดได้
- โลหะธรรมดาๆ เป็นสีเทาเงิน หุ้มด้วยฟิล์มออกไซด์ในอากาศ
- กิจกรรมทางเคมีของพวกมันสูง มันเพิ่มขึ้นจากแมกนีเซียมเป็นเรเดียม
- แพร่หลายในธรรมชาติโดยเฉพาะแคลเซียม ในรูปแบบง่ายๆ ไม่พบพวกมันเนื่องจากมีกิจกรรมสูง แต่ก่อให้เกิดสารประกอบต่างๆ มากมายที่มีความสำคัญต่อมนุษย์
- สำคัญทางชีวภาพ. แคลเซียมและแมกนีเซียมเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของร่างกายมนุษย์และสัตว์. แมกนีเซียมก็เป็นส่วนหนึ่งของคลอโรฟิลล์ของพืชด้วย
ดังนั้น โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธเป็นองค์ประกอบทั่วไปของตระกูล s ซึ่งแสดงกิจกรรมทางเคมีสูงและเป็นสารรีดิวซ์อย่างแรงและมีส่วนสำคัญในกระบวนการทางชีววิทยาในร่างกาย
โลหะอัลคาไล
ลักษณะทั่วไปของโลหะอัลคาไลขึ้นต้นด้วยชื่อของมัน พวกเขาได้รับมันสำหรับความสามารถในการละลายในน้ำก่อตัวเป็นด่าง - ไฮดรอกไซด์ที่กัดกร่อน ปฏิกิริยากับน้ำรุนแรงมาก บางครั้งก็ไวไฟ สารเหล่านี้ไม่พบในรูปแบบอิสระในธรรมชาติ เนื่องจากมีกิจกรรมทางเคมีสูงเกินไป พวกมันทำปฏิกิริยากับอากาศ ไอน้ำ อโลหะ กรด ออกไซด์ และเกลือ แทบทุกอย่าง
เนื่องจากโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ ที่ระดับชั้นนอกมีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวที่ปล่อยออกไปได้ง่าย เหล่านี้คือตัวรีดิวซ์ที่แรงที่สุด ซึ่งเป็นสาเหตุที่ใช้เวลานานพอสมควรกว่าจะได้มาในรูปบริสุทธิ์ สิ่งนี้เกิดขึ้นครั้งแรกโดย Humphrey Davy ในศตวรรษที่ 18 โดยอิเล็กโทรไลซิสของโซเดียมไฮดรอกไซด์ ตอนนี้ตัวแทนทั้งหมดของกลุ่มนี้ถูกขุดโดยใช้วิธีนี้
ลักษณะทั่วไปของโลหะอัลคาไลอยู่ที่ความจริงที่ว่าพวกมันประกอบด้วยกลุ่มแรกของกลุ่มย่อยหลักของระบบธาตุ ล้วนเป็นองค์ประกอบสำคัญที่สร้างสารประกอบธรรมชาติอันล้ำค่ามากมายที่มนุษย์ใช้
ลักษณะทั่วไปของโลหะตระกูลดีและเอฟ
องค์ประกอบกลุ่มนี้รวมไว้ทั้งหมดซึ่งการเกิดออกซิเดชันอาจแตกต่างกันไป ซึ่งหมายความว่า ขึ้นอยู่กับสภาวะ โลหะสามารถทำหน้าที่เป็นทั้งตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ องค์ประกอบดังกล่าวมีความสามารถที่ดีในการทำปฏิกิริยา ในหมู่พวกเขามีสาร amphoteric จำนวนมาก
ชื่อสามัญของอะตอมเหล่านี้คือธาตุทรานซิชัน พวกเขาได้รับมันเนื่องจากคุณสมบัติของพวกเขา พวกมันอยู่ตรงกลางระหว่างโลหะทั่วไปของตระกูล s และอโลหะของตระกูล p
ลักษณะทั่วไปของโลหะทรานสิชันบอกเป็นนัยถึงการกำหนดคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกัน มีดังต่อไปนี้:
- อิเล็กตรอนจำนวนมากในระดับชั้นนอก;
- รัศมีอะตอมขนาดใหญ่
- เกิดออกซิเดชันหลายสถานะ (จาก +3 ถึง +7);
- เวเลนซ์อิเล็กตรอนอยู่ที่ d- หรือ f-sublevel;
- จากระบบ 4-6 ช่วงใหญ่
เนื่องจากเป็นสารธรรมดา โลหะในกลุ่มนี้มีความแข็งแรงมาก เหนียวและยืดหยุ่นได้ จึงมีความสำคัญทางอุตสาหกรรมอย่างมาก
กลุ่มย่อยด้านข้างของระบบเป็นระยะ
ลักษณะทั่วไปของโลหะในกลุ่มย่อยรองตรงกับลักษณะเฉพาะของโลหะในช่วงเปลี่ยนผ่าน และไม่น่าแปลกใจเลย เพราะอันที่จริง มันคือสิ่งเดียวกันทุกประการ เป็นเพียงว่ากลุ่มย่อยด้านข้างของระบบถูกสร้างขึ้นอย่างแม่นยำโดยตัวแทนของตระกูล d และ f นั่นคือโลหะทรานซิชัน ดังนั้น เราสามารถพูดได้ว่าแนวคิดเหล่านี้เป็นคำพ้องความหมาย
ผู้ที่กระฉับกระเฉงและสำคัญที่สุดคือแถวแรกจากตัวแทน 10 คนจากสแกนเดียมถึงสังกะสี ทั้งหมดมีความสำคัญทางอุตสาหกรรมมากและบ่อยครั้งใช้โดยมนุษย์โดยเฉพาะสำหรับการถลุง
โลหะผสม
ลักษณะทั่วไปของโลหะและโลหะผสมช่วยให้เราเข้าใจว่าจะใช้สารเหล่านี้ได้ที่ไหนและอย่างไร สารประกอบดังกล่าวได้รับการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในทศวรรษที่ผ่านมา เนื่องจากมีการค้นพบและสังเคราะห์สารเติมแต่งใหม่ๆ มากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อปรับปรุงคุณภาพ
โลหะผสมที่มีชื่อเสียงที่สุดในวันนี้คือ:
- ทองเหลือง;
- ดูราลูมิน;
- เหล็กหล่อ;
- เหล็ก;
- บรอนซ์;
- จะชนะ
- nichrome และอื่นๆ
โลหะผสมคืออะไร? นี่คือส่วนผสมของโลหะที่ได้จากการถลุงโลหะในอุปกรณ์เตาเผาแบบพิเศษ ทำเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณสมบัติเหนือกว่าสารบริสุทธิ์ที่ก่อตัว
เปรียบเทียบคุณสมบัติของโลหะและอโลหะ
ถ้าเราพูดถึงคุณสมบัติทั่วไป ลักษณะของโลหะและอโลหะจะแตกต่างกันในจุดที่สำคัญมากจุดหนึ่ง: สำหรับคุณสมบัติหลังนี้ ไม่สามารถแยกแยะคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกันได้ เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีแตกต่างกันอย่างมาก
ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างลักษณะเฉพาะสำหรับอโลหะ เป็นไปได้ที่จะพิจารณาตัวแทนของแต่ละกลุ่มและอธิบายคุณสมบัติของแต่ละกลุ่มแยกกันเท่านั้น
