A FÉMEK FIZIKAI ÉS KÉMIAI TULAJDONSÁGAI - KÉMIA - 2026

A fémek tulajdonságai, mind fizikai , mind kémiai szempontból kulcsfontosságúak számtalan műtárgy és műtárgy építéséhez, valamint dekoratív dísztárgyak készítéséhez különféle kultúrákban és ünnepségekben.

Az ősidők óta érdeklődést mutattak vonzó megjelenésük iránt, ellentétben a sziklák átlátszatlanságával. Ezek közül a legértékesebb tulajdonságok közül néhány a magas korrózióállóság, alacsony sűrűség, nagy keménység, szívósság és rugalmasság, többek között.

A fémeket első pillantásra felismerik fényes és általában ezüstözött felületükkel. Forrás: George Becker a Pexels segítségével.

A kémiában atomi szempontból inkább érdekli a fémeket: az ionok viselkedése a szerves és szervetlen vegyületekkel szemben. Hasonlóképpen, sók is előállíthatók fémekből nagyon specifikus felhasználásokra; például réz- és aranysók.

Azonban a fizikai tulajdonságok először ragadták az emberiséget. Általában jellemző, hogy tartósak, különösen a nemesfémek esetében. Így mindent, ami aranyra vagy ezüstre hasonlított, értékesnek ítélték; Érmék, ékszerek, ékszerek, láncok, szobrok, tányérok stb. készültek.

A természetben a fémek a leggyakoribb elemek. Csak vessen egy pillantást a periódusos táblára, hogy igazolja, hogy szinte valamennyi elem fémből áll. Nekik köszönhetően rendelkezésre álltak anyagok az elektromos áram vezetésére az elektronikus eszközökön belül; vagyis ők a technológia artériái és az épületek csontok.

A fémek fizikai tulajdonságai

A fémek fizikai tulajdonságai azok, amelyek meghatározzák és megkülönböztetik őket anyagként. Nem szükséges, hogy más anyagok által okozott átalakuláson menjen keresztül, hanem fizikai tevékenységekkel, például melegítéssel, deformálással, polírozással vagy egyszerűen ránézésre.

Ragyogás

A fémek túlnyomó része fényes, és szürkés vagy ezüst színű is. Van néhány kivétel: a higany fekete, a réz vöröses, az arany aranysárga, az ozmium pedig kékes árnyalatot mutat. Ez a fényerő annak a fotonoknak a felületével való kölcsönhatásából adódik, amely a fémkötéssel elektronikusan elhelyeződik.

Keménység

A fémek kemények, kivéve az lúgosokat és néhányat. Ez azt jelenti, hogy egy fémrúd megkarcolhatja a megható felületét. Az alkálifémek, például a rubídium esetében annyira lágyak, hogy körmükkel lekaparhatók; legalább a hús korrodálódásának megkezdése előtt.

hajlíthatóság

A fémek általában eltérő hőmérsékleten alakíthatók. Ha ütésbe kerülnek, és deformálódnak vagy összetörnek, nem törés vagy morzsolódás, akkor a fémről azt állítják, hogy temperönthető, és hajlékonyságot mutat. Nem minden fémet lehet alakítani.

Hajlékonyság

A fémek a megmunkálható képességeken túlmenően rugalmassá válhatnak. Ha egy fém elasztikus, akkor ugyanabban az irányban deformálódhat és úgy válhat, mint egy szál vagy huzal. Ha tudjuk, hogy egy fém kereskedelmezõ vezetõkerekekben, akkor megerõsíthetjük, hogy ez egy elasztikus fém; például réz- és aranyhuzalok.

Szintetikus aranykristályok. Alkimista-hp (beszéd) www.pse-mendelejew.de

Hő- és elektromos vezetőképesség

A fémek jó vezetőképesek mind a hő, mind az elektromosság számára. A legjobb hővezetők között van alumínium és réz; míg azok, amelyek a legjobb áramot vezetik, az ezüst, a réz és az arany. Ezért a réz az iparágban nagyra becsült fém kiváló hő- és elektromos vezetőképességével.

Rézhuzalok. Scott ehardt

Hangzás

A fémek szilárd anyagok. Két fém alkatrész ütése esetén minden fémre jellemző hang hallatszik. A szakértők és a fémek szerelmesei valójában képesek megkülönböztetni őket a kibocsátott hang alapján.

Magas olvadás és forráspont

A fémek olvadás előtt képesek ellenállni a magas hőmérsékleteknek. Egyes fémek, mint például a volfrám és az ozmium, 3422 ºC és 3033 ºC hőmérsékleten olvadnak. A cink (419,5 ° C) és a nátrium (97,79 ° C) azonban nagyon alacsony hőmérsékleten olvad.

Mindenekelőtt a cézium (28,44 ° C) és a gallium (29,76 ° C) azok, amelyek a legalacsonyabb hőmérsékleten olvadnak.

Ezen értékek alapján elképzelést kaphatunk arról, hogy miért használnak elektromos ívöt hegesztési folyamatokhoz és intenzív villanásokat okoznak.

Másrészt maga a magas olvadáspont azt jelzi, hogy szobahőmérsékleten (25 ° C) az összes fém szilárd; A higany kivételével, az egyetlen fém és a kevés kémiai elem közül az egyik folyékony.

Higany folyékony formában. Bionerd

ötvözetek

Noha ez nem olyan fizikai tulajdonság, a fémek keveredhetnek egymással, feltéve, hogy atomjaik képesek alkalmazkodni ötvözetek létrehozásához. Ezek tehát szilárd keverékek. Az egyik fémpár könnyebben ötvözhető, mint egy másik; és néhányuk valójában egyáltalán nem ötvözhető, mert köztük alacsony az affinitás.

A réz "megérkezik" az ónnal, és keveredik azzal, hogy bronzot képezzen; vagy cinkkel, sárgaréz kialakításához. Az ötvözetek több alternatívát kínálnak, ha a fémek önmagukban nem képesek kielégíteni az alkalmazáshoz szükséges tulajdonságokat; mint amikor az egyik fém könnyűségét a másik szilárdságával kívánja kombinálni.

Kémiai tulajdonságok

A kémiai tulajdonságok azok, amelyek az atomjaikban rejlő tulajdonságokkal rendelkeznek, és hogyan hatnak kölcsönhatásba a környezetükön kívüli molekulákkal, hogy ne váljanak fémekké, és más vegyületekké váljanak (oxidok, szulfidok, sók, fémorganikus komplexek stb.). A reakcióképességről és szerkezetükről van szó.

Szerkezetek és linkek

A fémeket, a nemfém elemekkel ellentétben, nem molekulákként, hanem MM-ként csoportosítják, hanem mint a külső elektronok által tartott M atomok hálózatát.

Ebben az értelemben a fématomokat továbbra is erősen egyesíti egy „elektronok tengere”, amely fürdik őket, és mindenütt eljutnak; vagyis delokalizálódnak, nem rögzülnek semmilyen kovalens kötésben, de képezik a fémkötést. Ez a hálózat nagyon rendezett és ismétlődő, tehát fémes kristályok vannak.

A fémek megfigyelt és mért fizikai tulajdonságai a különféle méretű, hiányosságokkal teli fémkristályok és fémkötésük felelősek. Az a tény, hogy színes, fényes, jó vezetők és a hang, mind szerkezetüknek és elektronikus áthelyezésüknek köszönhető.

Vannak olyan kristályok, amelyekben az atomok tömörebbek, mint mások. Ezért a fémek lehetnek olyan sűrűek, mint az ólom, az ozmium vagy az irídium; vagy olyan könnyű, mint lítium, még reagálás előtt is képes vízen úszónak lenni.

rozsdásodás

A fémek hajlamosak korrodálásra; bár számos közülük kivételesen ellenáll normál körülmények között (nemesfémek). A korrózió a fém felületének fokozatos oxidációja, amely összeomlik, és foltokat és lyukakat okoz, amelyek elrontják a fényes felületét, valamint más nemkívánatos színeket.

Az olyan fémek, mint a titán és az iridium, nagy ellenállással vannak a korrózióval szemben, mivel képződött oxidjaik rétege nem reagál a páratartalomra, és nem engedik, hogy az oxigén behatoljon a fém belsejébe. És a legkönnyebben korrodálódó fémek között van a vas, amelynek rozsda barna színében meglehetősen felismerhető.

Redukálószerek

Egyes fémek kiválóan redukáló szerek. Ez azt jelenti, hogy elhagyják elektronjaikat más elektron-éhes fajok számára. Ennek a reakciónak az eredménye, hogy kationokká válnak, M ^{n +}, ahol n a fém oxidációs állapota; vagyis pozitív töltése, amely többértékű lehet (1+ -nál nagyobb).

Például az alkálifémek felhasználhatók bizonyos oxidok vagy kloridok redukálására. Amikor ez történik nátriummal, Na-val, akkor elveszíti egyetlen vegyérték-elektronát (mivel az 1. csoporthoz tartozik), hogy nátrium-ion vagy kation, Na ⁺ (monovalens) legyen.

Hasonlóan a kalciumhoz, a Ca (2. csoport), amely csak egy elektron helyett két elektronot veszít el, és kétértékű Ca ²⁺ kation marad.

A fémek redukálószerként használhatók, mivel ezek elektropozitív elemek; sokkal inkább feladják elektronjaikat, mint hogy más fajoktól szerezzék meg őket.

Reakcióképesség

Miután azt mondta, hogy az elektronok elveszítik az elektronokat, elvárható, hogy minden (vagy a legtöbb) reakcióban kationokká alakuljon. Most ezek a kationok nyilvánvalóan kölcsönhatásba lépnek anionokkal, hogy a vegyületek széles skáláját hozzák létre.

Például, alkáli- és alkáliföldfémek közvetlenül reagálnak (és robbanásszerűen), vízzel reagáltatjuk, hidroxidok, M (OH) _n, által alkotott M ^{n +} és OH ^- ionok, vagy M-OH kötések.

Amikor a fémek magas hőmérsékleten reagálnak oxigénnel (például olyanokkal, amelyeket egy láng elér), ezek M ₂ O _n oxidokká alakulnak át (Na ₂ O, CaO, MgO, Al ₂ O ₃ stb.). Ennek oka az, hogy oxigén van a levegőben; de a nitrogén is, és egyes fémek oxidok és nitridek keverékét képezhetik, M ₃ N _n (TiN, AlN, GaN, Be ₃ N ₂, Ag ₃ N stb.).

A fémeket erős savak és bázisok támadhatják meg. Az első esetben sókat kapnak, a második esetben pedig hidroxidokat vagy bázikus komplexeket.

Az egyes fémeket borító oxidréteg megakadályozza, hogy a savak megtámadják a fémet. Például a sósav nem oldhatja meg az összes fémet, hogy megfelelő vízoldható fém-kloridokat képezzen.

Irodalom

1. Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
2. Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. (Negyedik kiadás). Mc Graw Hill.
3. Házi tudományos eszközök. (2019). Fémektudományi lecke. Helyreállítva a következőtől: learning-center.homesciencetools.com
4. A Rosen Kiadói Csoport. (2019). Metals. Helyreállítva: pkphysicalscience.com
5. Toppr. (Sf). A fémek és nemfémek kémiai tulajdonságai. Helyreállítva: toppr.com
6. Wikipedia. (2019). Fém. Helyreállítva: en.wikipedia.org