FIZIKALNE IN KEMIJSKE LASTNOSTI KOVIN - KEMIJA - 2025

Na lastnosti kovin, tako fizikalnih in kemijskih, so ključnega pomena za gradnjo nešteto artefaktov in gradnje, pa tudi kot dekorativni okraski v različnih kulturah in praznovanja.

Že od nekdaj so vzbujali radovednost zaradi svojega privlačnega videza, saj so opazili neprozornost skal. Nekatere izmed teh najbolj cenjenih lastnosti so med drugim visoka korozijska odpornost, nizka gostota, velika trdota in žilavost ter elastičnost.

Kovine so na prvi pogled prepoznavne po sijočih in običajno srebrno toniranih površinah. Vir: George Becker prek Pexelsov.

Kemija ga bolj zanima za kovine z atomskega vidika: obnašanje njihovih ionov do organskih in anorganskih spojin. Tudi soli se lahko pripravijo iz kovin za zelo specifične namene; na primer bakrene in zlate soli.

Vendar so fizične lastnosti človeka najprej očarale. Na splošno jih odlikuje trajnost, kar še posebej velja za plemenite kovine. Tako je vse, kar je spominjalo na zlato ali srebro, veljalo za dragoceno; izdelali so kovance, dragulje, dragulje, verige, kipe, plošče itd.

Kovine so najpogostejši elementi v naravi. Poglejte si le periodično tabelo in potrdite, da so skoraj vsi njeni elementi kovinski. Zahvaljujoč njim so bili na voljo materiali za vodenje električnega toka znotraj elektronskih naprav; to so arterije tehnologije in kosti stavb.

Fizikalne lastnosti kovin

Fizikalne lastnosti kovin so tiste, ki jih opredeljujejo in razlikujejo kot materiale. Ni nujno, da se podvržejo kakršni koli preobrazbi, ki jo povzročijo druge snovi, ampak fizična dejanja, kot so segrevanje, deformiranje, poliranje ali preprosto gledanje nanje.

Briljantnost

Velika večina kovin je sijočih, prav tako imajo sivkasto ali srebrno barvo. Nekaj ​​izjem je: živo srebro je črno, baker je rdečkast, zlato zlato in osmij ima nekaj modrikastih odtenkov. Ta svetlost je posledica interakcij fotonov s površino, ki jo elektronsko delokalizira kovinska vez.

Trdota

Kovine so trde, razen alkalnih in nekaterih drugih. To pomeni, da bo kovinska palica lahko opraskala površino, ki se je dotakne. Pri alkalnih kovinah, kot je rubidij, so tako mehke, da jih je mogoče strgati z nohtom; vsaj preden začnejo korodirati meso.

Kopnost

Kovine so pri različnih temperaturah običajno prepustne. Ko se udarijo in če se deformirajo ali zdrobijo, ne da bi se lomili ali zdrobili, potem naj bi bila kovina kovljiva in ima kovnost. Niso vse kovine popravljive.

Duktilnost

Kovine so, poleg tega, da so preproste, lahko tudi duktilne. Ko je kovina nodularna, je sposobna deformirati v isti smeri, tako da postane nit ali žica. Če je znano, da se s kovino lahko trguje v kablovskih kolesih, lahko trdimo, da gre za nodularno kovino; na primer bakrene in zlate žice.

Sintetični kristali zlata. Alkimist-hp (pogovor) www.pse-mendelejew.de

Toplotna in električna prevodnost

Kovine so dobri prevodniki toplote in električne energije. Med najboljšimi prevodniki toplote imamo aluminij in baker; medtem ko so tisti, ki najbolje vodijo elektriko, srebro, baker in zlato. Zato je baker kovina, ki je v industriji zelo cenjena zaradi svoje odlične toplotne in električne prevodnosti.

Bakrene žice Scott ehardt

Sončnost

Kovine so zvočni materiali. Če udarjata dva kovinska dela, bo za vsako kovino proizveden značilen zvok. Strokovnjaki in ljubitelji kovin jih pravzaprav znajo razlikovati po zvoku, ki ga oddajajo.

Visoka tališča in vrelišča

Kovine lahko pred taljenjem prenesejo visoke temperature. Nekatere kovine, na primer volfram in osmij, se topijo pri temperaturah 3422 ° C in 3033 ° C. Vendar se cink (419,5 ° C) in natrij (97,79 ° C) stopita pri zelo nizkih temperaturah.

Med vsemi sta cezij (28,44 ºC) in galij (29,76 ºC), ki se topi pri najnižjih temperaturah.

Iz teh vrednosti je mogoče dobiti idejo o tem, zakaj se električni lok uporablja pri varilnih postopkih in povzročajo intenzivne utripe.

Po drugi strani pa visoke točke taljenja kažejo, da so vse kovine trdne pri sobni temperaturi (25 ° C); Z izjemo živega srebra, edine kovine in enega redkih kemičnih elementov, ki je tekoč.

Živo srebro v tekoči obliki. Bionerd

Zlitine

Čeprav se kovine niso tako fizične lastnosti, se lahko kovine mešajo med seboj, pod pogojem, da se njihovi atomi uspejo prilagoditi, da ustvarijo zlitine. To so torej trdne mešanice. En par kovin je mogoče zlitine lažje kot drugega; nekaterih pa pravzaprav ni mogoče zlititi zaradi majhne afinitete med njimi.

Baker se "spoji" s kositrom, z njim meša, da tvori bron; ali s cinkom, da tvori medenino. Zlitine ponujajo več drugih možnosti, če kovine same ne morejo izpolniti zahtevanih lastnosti za uporabo; kot kadar želite združiti lahkotnost ene kovine z trdnostjo druge.

Kemijske lastnosti

Kemične lastnosti so tiste, ki so lastne njihovim atomom in kako vplivajo na molekule zunaj njihovega okolja, da bi prenehale biti kovine, da postanejo druge spojine (oksidi, sulfidi, soli, organometalni kompleksi itd.). Nato gre za njihovo reaktivnost in strukture.

Strukture in povezave

Kovine, za razliko od nekovinskih elementov, niso združene kot molekule, MM, temveč kot mreža M atomov, ki jih držijo njihovi zunanji elektroni.

V tem smislu ostanejo kovinski atomi močno združeni z "morjem elektronov", ki jih kopajo, in gredo povsod; torej so delokalizirani, niso fiksirani v nobeni kovalentni vezi, ampak sestavljajo kovinsko vez. Ta mreža je zelo urejena in ponavljajoča, zato imamo kovinske kristale.

Kovinski kristali različnih velikosti in polnih nepopolnosti ter njihova kovinska vez so odgovorni za opažene in izmerjene fizične lastnosti kovin. Dejstvo, da so barvite, svetle, dobri dirigenti in zvok, je vse posledica njihove strukture in elektronske delokalizacije.

Obstajajo kristali, pri katerih so atomi bolj stisnjeni kot drugi. Zato so kovine lahko tako goste kot svinec, osmij ali iridij; ali tako lahka kot litij, ki celo plava po vodi, preden reagira.

Korozija

Kovine so občutljive na korozijo; čeprav se jih lahko več v normalnih pogojih (plemenite kovine) izjemoma upira. Korozija je postopna oksidacija kovinske površine, ki se konča razpadla, kar povzroči madeže in luknje, ki pokvarijo njeno sijočo površino, pa tudi druge nezaželene barve.

Kovine, kot sta titan in iridij, imajo visoko odpornost proti koroziji, saj plast njihovih tvorjenih oksidov ne reagira z vlago, prav tako ne omogočajo kisika, da bi prodrl v notranjost kovine. Od najlažjih kovin, ki jih korodiramo, imamo železo, katerega rja je precej prepoznavna po rjavi barvi.

Redukcijska sredstva

Nekatere kovine so odlična redukcijska sredstva. To pomeni, da odpovejo svoje elektrone drugim vrstam, ki so bile lačne z elektroni. Rezultat te reakcije je, da postanejo kationi, M ^{n +} , kjer je n oksidacijsko stanje kovine; torej njen pozitivni naboj, ki je lahko polivalenten (večji od 1+).

Na primer, alkalne kovine se uporabljajo za zmanjšanje nekaterih oksidov ali kloridov. Ko se to zgodi z natrijem, Na, izgubi edini valenčni elektron (ker spada v skupino 1), da postane natrijev ion ali kation, Na ⁺ (monovalent).

Podobno je s kalcijem tudi Ca (skupina 2), ki izgubi dva elektrona namesto samo enega in ostane kot dvovalenten kation Ca ²⁺ .

Kovine se lahko uporabljajo kot reducenti, ker so elektropozitivni elementi; bolj verjetno se bodo odpovedali svojim elektronom, kot pa da bi jih pridobili od drugih vrst.

Reaktivnost

Če rečemo, da elektroni izgubljajo elektrone, je pričakovati, da se v vseh njihovih reakcijah (ali večini) končajo s preoblikovanjem v katione. Zdaj ti kationi očitno delujejo z anioni, da ustvarijo širok spekter spojin.

Na primer, alkalne in zemeljsko zemeljske kovine neposredno (in eksplozivno) reagirajo z vodo, da tvorijo hidrokside, M (OH) _n , ki jih tvorijo M ^{n +} in OH ^- ioni ali M-OH vezi.

Ko kovine reagirajo s kisikom pri visokih temperaturah (kot so tiste, ki jih doseže plamen), se spremenijo v okside M ₂ O _n (Na ₂ O, CaO, MgO, Al ₂ O ₃ itd.). To je zato, ker imamo v zraku kisik; lahko pa tudi dušik in nekatere kovine tvorijo mešanico oksidov in nitridov, M ₃ N _n (TiN, AlN, GaN, Be ₃ N ₂ , Ag ₃ N itd.).

Kovine lahko napadejo močne kisline in baze. V prvem primeru dobimo soli, v drugem pa spet hidrokside ali bazične komplekse.

Oksidna plast, ki pokriva nekatere kovine, preprečuje napad kislin na kovino. Na primer, klorovodikova kislina ne more raztopiti vseh kovin, da bi nastala v njih topni kovinski kloridi.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
3. Domača orodja za znanost (2019). Lekcija o kovinah. Pridobljeno iz: learning-center.homesciencetools.com
4. Založniška skupina Rosen. (2019). Kovine. Pridobljeno: pkphysicalscience.com
5. Toppr. (sf). Kemične lastnosti kovin in nemetalov. Pridobljeno: toppr.com
6. Wikipedija. (2019). Kovinski. Pridobljeno: en.wikipedia.org