มองไปรอบๆ สักครู่… คุณเห็นโลหะกี่ชิ้น? โดยปกติเมื่อเรานึกถึงโลหะ เราจะนึกถึงสารที่มีความแวววาวและทนทาน อย่างไรก็ตาม พวกมันยังพบได้ในอาหารและในร่างกายของเราอีกด้วย มาดูรายชื่อโลหะทั้งหมดที่นักวิทยาศาสตร์รู้จัก เรียนรู้คุณสมบัติพื้นฐานของพวกมัน และค้นหาว่าทำไมพวกมันถึงมีความพิเศษ
โลหะคืออะไร
ธาตุที่สูญเสียอิเล็กตรอนได้ง่าย มันวาว (สะท้อนแสง) อ่อนตัวได้ (ขึ้นรูปเป็นรูปทรงอื่นได้) และถือเป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดีเรียกว่าโลหะ สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญต่อวิถีชีวิตของเรา เนื่องจากไม่ได้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของโครงสร้างและเทคโนโลยีเท่านั้น แต่ยังจำเป็นต่อการผลิตสิ่งของเกือบทั้งหมดอีกด้วย โลหะยังอยู่ในร่างกายมนุษย์ เมื่อดูที่ฉลากส่วนผสมของวิตามินรวม คุณจะเห็นรายการสารประกอบหลายสิบรายการ
คุณอาจไม่เคยรู้มาก่อนว่าธาตุต่างๆ เช่น โซเดียม แคลเซียม แมกนีเซียม และสังกะสี เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับชีวิต และหากขาดจากร่างกาย สุขภาพของเราก็อาจตกอยู่ในอันตรายร้ายแรงได้ ตัวอย่างเช่น แคลเซียมจำเป็นสำหรับกระดูกที่แข็งแรง แมกนีเซียมสำหรับการเผาผลาญ สังกะสีช่วยเพิ่มการทำงานของระบบภูมิคุ้มกัน ในขณะที่ธาตุเหล็กช่วยให้เซลล์เม็ดเลือดนำออกซิเจนไปทั่วร่างกาย อย่างไรก็ตาม โลหะในร่างกายของเราแตกต่างจากโลหะในช้อนหรือสะพานเหล็กเนื่องจากสูญเสียอิเล็กตรอน พวกเขาถูกเรียกว่าไพเพอร์
โลหะมีคุณสมบัติในการต่อต้านเชื้อ ดังนั้นราวจับและที่จับในที่สาธารณะจึงมักทำจากองค์ประกอบเหล่านี้ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าเครื่องมือหลายอย่างทำมาจากเงินเพื่อป้องกันการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย ข้อต่อเทียมทำจากไททาเนียมอัลลอยด์ ซึ่งช่วยป้องกันการติดเชื้อและทำให้ผู้รับแข็งแรงขึ้น
โลหะในตารางธาตุ
ธาตุทั้งหมดในระบบธาตุของ Dmitri Mendeleev แบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่: โลหะและอโลหะ ครั้งแรกเป็นจำนวนมากที่สุด ธาตุส่วนใหญ่เป็นโลหะ (สีน้ำเงิน) อโลหะในตารางจะแสดงบนพื้นหลังสีเหลือง นอกจากนี้ยังมีกลุ่มของธาตุที่จัดอยู่ในประเภทเมทัลลอยด์ (สีแดง) โลหะทั้งหมดถูกจัดกลุ่มไว้ทางด้านซ้ายของโต๊ะ โปรดทราบว่าไฮโดรเจนถูกจัดกลุ่มด้วยโลหะที่มุมซ้ายบน อย่างไรก็ตามเรื่องนี้ก็ถือว่าไม่ใช่โลหะ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์บางคนตั้งทฤษฎีว่าอาจมีไฮโดรเจนที่เป็นโลหะในแกนกลางของดาวพฤหัสบดี
พันธะโลหะ
คุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมและมีประโยชน์มากมายองค์ประกอบเกี่ยวข้องกับการที่อะตอมเชื่อมต่อกัน สิ่งนี้สร้างการเชื่อมต่อบางอย่าง ปฏิกิริยาโลหะของอะตอมนำไปสู่การสร้างโครงสร้างโลหะ ทุกตัวอย่างขององค์ประกอบนี้ในชีวิตประจำวันตั้งแต่รถยนต์ไปจนถึงเหรียญในกระเป๋ารวมถึงการเชื่อมต่อโลหะ
ในระหว่างกระบวนการนี้ อะตอมของโลหะจะใช้อิเล็กตรอนภายนอกร่วมกันอย่างเท่าเทียมกัน อิเล็กตรอนที่ไหลระหว่างไอออนที่มีประจุบวกสามารถถ่ายเทความร้อนและไฟฟ้าได้ง่าย ทำให้องค์ประกอบเหล่านี้เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดี สายทองแดงใช้สำหรับจ่ายไฟ
ปฏิกิริยาของโลหะ
ปฏิกิริยาหมายถึงแนวโน้มของธาตุที่จะทำปฏิกิริยากับสารเคมีในสภาพแวดล้อม เธอแตกต่าง โลหะบางชนิด เช่น โพแทสเซียมและโซเดียม (ในคอลัมน์ 1 และ 2 ของตารางธาตุ) ทำปฏิกิริยากับสารเคมีหลายชนิดได้ง่าย และมักพบน้อยในรูปแบบธาตุบริสุทธิ์ ทั้งสองมักจะมีอยู่ในสารประกอบ (ยึดติดกับองค์ประกอบอื่นอย่างน้อยหนึ่งองค์ประกอบ) หรือเป็นไอออน (รูปแบบที่มีประจุของรูปแบบองค์ประกอบ)
ในทางกลับกัน มีโลหะอื่นๆ เรียกอีกอย่างว่าเครื่องประดับ ทองคำ เงิน และแพลตตินั่มไม่เกิดปฏิกิริยามากนักและมักเกิดขึ้นในรูปแบบบริสุทธิ์ โลหะเหล่านี้สูญเสียอิเล็กตรอนได้ง่ายกว่าโลหะที่ไม่ใช่โลหะ แต่ไม่ง่ายเหมือนโลหะที่มีปฏิกิริยาเช่นโซเดียม แพลตตินั่มค่อนข้างไม่เกิดปฏิกิริยาและทนต่อปฏิกิริยากับออกซิเจนได้มาก
คุณสมบัติขององค์ประกอบ
เมื่อคุณเรียนตัวอักษรในโรงเรียนประถม คุณพบว่าตัวอักษรทั้งหมดมีคุณสมบัติเฉพาะของตัวเอง ตัวอย่างเช่น บางเส้นมีเส้นตรง บางเส้นมีเส้นโค้ง และบางเส้นมีเส้นทั้งสองแบบ สามารถพูดได้เหมือนกันเกี่ยวกับองค์ประกอบ แต่ละคนมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ คุณสมบัติทางกายภาพเป็นคุณสมบัติที่มีอยู่ในสารบางชนิด จะเงาวาว นำความร้อนและไฟฟ้าได้ดีแค่ไหน ละลายที่อุณหภูมิเท่าไหร่ มีความหนาแน่นแค่ไหน
คุณสมบัติทางเคมีรวมถึงคุณสมบัติที่สังเกตได้เมื่อพวกมันทำปฏิกิริยากับการสัมผัสกับออกซิเจนหากพวกมันไหม้ (การกักเก็บอิเล็กตรอนไว้ระหว่างปฏิกิริยาเคมีจะยากเพียงใด) องค์ประกอบที่แตกต่างกันสามารถแบ่งปันคุณสมบัติร่วมกันได้ ตัวอย่างเช่น เหล็กและทองแดงเป็นองค์ประกอบที่นำไฟฟ้าทั้งคู่ อย่างไรก็ตามไม่มีคุณสมบัติเหมือนกัน ตัวอย่างเช่น เมื่อเหล็กสัมผัสกับอากาศชื้น เหล็กจะเกิดสนิม แต่เมื่อทองแดงสัมผัสกับสภาวะเดียวกัน ก็จะได้สารเคลือบสีเขียวเฉพาะ นั่นคือเหตุผลที่เทพีเสรีภาพเป็นสีเขียวและไม่ขึ้นสนิม ทำจากทองแดงไม่ใช่เหล็ก)
การจัดองค์ประกอบ: โลหะและอโลหะ
การที่องค์ประกอบมีคุณสมบัติทั่วไปและไม่เหมือนใคร ทำให้สามารถจัดเรียงองค์ประกอบเหล่านั้นเป็นแผนภูมิที่สวยงามและเป็นระเบียบได้เรียกว่าตารางธาตุ มันจัดองค์ประกอบตามเลขอะตอมและคุณสมบัติ ดังนั้น ในตารางธาตุ เราพบองค์ประกอบที่จัดกลุ่มเข้าด้วยกันซึ่งมีคุณสมบัติร่วมกัน เหล็กและทองแดงอยู่ใกล้กัน ทั้งสองเป็นโลหะ เหล็กเขียนด้วยสัญลักษณ์ "Fe" และทองแดงเขียนด้วยสัญลักษณ์ "Cu"
ธาตุส่วนใหญ่ในตารางธาตุเป็นโลหะ และมักจะอยู่ทางด้านซ้ายของตาราง พวกมันถูกจัดกลุ่มเข้าด้วยกันเนื่องจากมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีบางอย่าง ตัวอย่างเช่น โลหะมีความหนาแน่น แวววาว เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดีและสูญเสียอิเล็กตรอนในปฏิกิริยาเคมีได้ง่าย ในทางตรงกันข้าม อโลหะมีคุณสมบัติตรงกันข้าม พวกมันไม่หนาแน่น ไม่นำความร้อนและไฟฟ้า และมักจะได้รับอิเล็กตรอนมากกว่าที่จะปล่อยพวกมันออกไป เมื่อเราดูตารางธาตุ เราจะเห็นว่าอโลหะส่วนใหญ่จัดกลุ่มอยู่ทางด้านขวา ธาตุเหล่านี้ได้แก่ ฮีเลียม คาร์บอน ไนโตรเจน และออกซิเจน
โลหะหนักคืออะไร
โลหะมีค่าค่อนข้างเยอะ บางชนิดสามารถสะสมในร่างกายและไม่ทำอันตรายใดๆ เช่น สตรอนเทียมธรรมชาติ (สูตร Sr) ซึ่งเป็นอะนาล็อกของแคลเซียม เนื่องจากมีการสะสมอย่างมีประสิทธิผลในเนื้อเยื่อกระดูก ข้อใดเรียกว่าหนักและเพราะเหตุใด ลองพิจารณาสี่ตัวอย่าง: ตะกั่ว ทองแดง ปรอท และสารหนู
องค์ประกอบเหล่านี้อยู่ที่ไหนและมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์อย่างไร? หนักโลหะเป็นโลหะ สารประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติซึ่งมีความหนาแน่นสูงมากเมื่อเทียบกับโลหะอื่นๆ - อย่างน้อยห้าเท่าของความหนาแน่นของน้ำ พวกมันเป็นพิษต่อมนุษย์ แม้แต่ขนาดเล็กก็สามารถนำไปสู่ผลร้ายแรง
- ตะกั่ว. เป็นโลหะหนักที่เป็นพิษต่อมนุษย์โดยเฉพาะเด็ก การเป็นพิษกับสารนี้อาจนำไปสู่ปัญหาทางระบบประสาท แม้ว่าครั้งหนึ่งมันเคยมีเสน่ห์ดึงดูดมากเนื่องจากมีความยืดหยุ่น ความหนาแน่นสูง และความสามารถในการดูดซับรังสีที่เป็นอันตราย ตะกั่วก็ถูกเลิกใช้ในหลาย ๆ ด้าน โลหะสีเงินอ่อน ๆ ที่พบบนโลกนี้เป็นอันตรายต่อมนุษย์และสะสมในร่างกายเมื่อเวลาผ่านไป สิ่งที่แย่ที่สุดคือคุณไม่สามารถกำจัดมันได้ มันนั่งสะสมและค่อย ๆ เป็นพิษต่อร่างกาย ตะกั่วเป็นพิษต่อระบบประสาทและอาจทำให้สมองเสียหายอย่างรุนแรงในเด็ก มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในปี ค.ศ. 1800 เพื่อสร้างเมคอัพ และจนกระทั่งปี พ.ศ. 2521 ถูกใช้เป็นส่วนผสมอย่างหนึ่งในการย้อมผม ทุกวันนี้ ตะกั่วถูกใช้เป็นหลักในแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ เป็นเกราะเอ็กซ์เรย์ หรือใช้เป็นฉนวนสำหรับวัสดุกัมมันตรังสี
- ทองแดง. เป็นโลหะหนักสีน้ำตาลแดงที่มีประโยชน์หลายอย่าง ทองแดงยังคงเป็นหนึ่งในตัวนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดีที่สุด และสายไฟฟ้าจำนวนมากทำจากโลหะนี้และหุ้มด้วยพลาสติกเหรียญซึ่งส่วนใหญ่เป็นการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยนั้นทำมาจากองค์ประกอบของระบบเป็นระยะเช่นกัน พิษของทองแดงแบบเฉียบพลันนั้นหาได้ยาก แต่เช่นเดียวกับตะกั่ว มันสามารถสะสมในเนื้อเยื่อ จนนำไปสู่ความเป็นพิษได้ในที่สุด ผู้ที่สัมผัสกับทองแดงหรือฝุ่นทองแดงจำนวนมากก็มีความเสี่ยงเช่นกัน
- ปรอท. โลหะนี้เป็นพิษในทุกรูปแบบและสามารถดูดซึมเข้าสู่ผิวหนังได้ เอกลักษณ์ของมันอยู่ที่ความจริงที่ว่ามันเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง บางครั้งเรียกว่า "เงินเร็ว" สามารถเห็นได้ในเทอร์โมมิเตอร์เพราะในฐานะของเหลว จะดูดซับความร้อน ปริมาตรที่เปลี่ยนแปลงไปแม้อุณหภูมิจะแตกต่างกันเพียงเล็กน้อย ซึ่งจะทำให้ปรอทขึ้นหรือลงในหลอดแก้วได้ เนื่องจากสารนี้เป็นสารพิษต่อระบบประสาท หลายบริษัทจึงเปลี่ยนมาใช้เทอร์โมมิเตอร์แอลกอฮอล์สีแดง
- สารหนู. ตั้งแต่สมัยโรมันจนถึงยุควิกตอเรียน สารหนูถือเป็น "ราชาแห่งยาพิษ" และเป็น "ยาพิษของกษัตริย์" ด้วย ประวัติศาสตร์เต็มไปด้วยตัวอย่างมากมายนับไม่ถ้วนของทั้งราชวงศ์และสามัญชนที่ทำการฆาตกรรมเพื่อผลประโยชน์ส่วนตัว โดยใช้สารหนูที่ไม่มีกลิ่น ไม่มีสี และรสจืด แม้จะมีอิทธิพลเชิงลบทั้งหมด แต่เมทัลลอยด์นี้ยังมีประโยชน์แม้ในทางการแพทย์ ตัวอย่างเช่น สารหนูไตรออกไซด์เป็นยาที่มีประสิทธิภาพมากที่ใช้รักษาผู้ป่วยมะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดเฉียบพลันกลุ่มโพรมัยอีโลไซติก
โลหะมีค่าคืออะไร
โลหะมีค่าก็คือโลหะนั้นอาจจะหายากหรือหายากและมีค่าทางเศรษฐกิจมาก รายการโลหะมีค่าอะไรบ้าง? มีทั้งหมดสาม:
- แพลตตินั่ม. แม้จะมีการหักเหของแสง แต่ก็ใช้ในเครื่องประดับ อิเล็กทรอนิกส์ รถยนต์ กระบวนการทางเคมี และแม้แต่ยา
- ทอง. โลหะล้ำค่านี้ใช้ทำเครื่องประดับและเหรียญทองคำ อย่างไรก็ตามมันมีประโยชน์อื่น ๆ อีกมากมาย ใช้ในยา การผลิต และห้องปฏิบัติการ
- เงิน. โลหะชั้นสูงนี้มีสีขาวเงินและอ่อนตัวได้มาก ในรูปบริสุทธิ์จะค่อนข้างหนัก เบากว่าตะกั่ว แต่หนักกว่าทองแดง
โลหะ: ประเภทและคุณสมบัติ
ธาตุส่วนใหญ่ถือได้ว่าเป็นโลหะ พวกเขาจะจัดกลุ่มอยู่ตรงกลางทางด้านซ้ายของตาราง โลหะได้แก่ ด่าง อัลคาไลน์เอิร์ธ ทรานสิชัน แลนทาไนด์ และแอกติไนด์
พวกมันมีบางอย่างที่เหมือนกันคือ:
- แข็งที่อุณหภูมิห้อง (ไม่รวมปรอท);
- มักจะเงา
- จุดหลอมเหลวสูง
- นำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี
- ความจุไอออไนซ์ต่ำ;
- อิเล็กโตรเนกาติวีตี้ต่ำ;
- ยืดหยุ่นได้ (ตามรูปทรงได้);
- พลาสติก (ดึงเป็นลวดได้);
- ความหนาแน่นสูง
- สารที่สูญเสียอิเล็กตรอนในปฏิกิริยา
รายชื่อโลหะที่นักวิทยาศาสตร์รู้จัก
- ลิเธียม;
- เบริลเลียม;
- โซเดียม;
- แมกนีเซียม;
- อลูมิเนียม
- โพแทสเซียม;
- แคลเซียม;
- สแกนเดียม;
- ไทเทเนี่ยม;
- วานาเดียม;
- chrome;
- แมงกานีส;
- เหล็ก;
- โคบอลต์;
- นิกเกิล;
- ทองแดง;
- สังกะสี;
- แกลเลียม;
- รูบิเดียม;
- สตรอนเทียม;
- อิตเทรียม;
- เซอร์โคเนียม
- ไนโอเบียม;
- โมลิบดีนัม;
- เทคนิค;
- รูทีเนียม;
- โรเดียม;
- แพลเลเดียม;
- เงิน;
- แคดเมียม;
- อินเดียม;
- โคเปอร์นิคัส;
- ซีเซียม;
- แบเรียม;
- tin;
- เหล็ก;
- บิสมัท;
- ตะกั่ว;
- ปรอท;
- ทังสเตน;
- ทอง;
- ทองคำขาว;
- osmium;
- แฮฟเนียม;
- เจอร์เมเนียม;
- อิริเดียม;
- ไนโอเบียม;
- รีเนียม;
- พลวง;
- แทลเลียม;
- แทนทาลัม;
- ฝรั่งเศส;
- ลิเวอร์มอเรียม
รู้จักองค์ประกอบทางเคมีประมาณ 105 ชนิด ซึ่งส่วนใหญ่เป็นโลหะ หลังเป็นองค์ประกอบทั่วไปในธรรมชาติ ซึ่งเกิดขึ้นทั้งในรูปแบบบริสุทธิ์และเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบต่างๆ
โลหะเกิดขึ้นในลำไส้ สามารถพบได้ในแหล่งน้ำต่าง ๆ ในองค์ประกอบของร่างกายของสัตว์และมนุษย์ ในพืช และแม้แต่ในบรรยากาศ ในตารางธาตุจะเริ่มต้นด้วยลิเธียม (โลหะที่มีสูตร Li) และลงท้ายด้วยลิเวอร์มอเรียม (Lv) ตารางยังคงถูกเติมเต็มด้วยองค์ประกอบใหม่ และส่วนใหญ่เป็นโลหะ