Какие бывают виды металлов и сплавов. Что относится к металлам

Задание 8.7. Какие металлы — Ba, Mg, Fe, Pb и Cu — могут реагировать с раствором серной кислоты? Почему; составить уравнения для возможных реакций.

Что относится к металлам

Виды металлов

Чтобы разобраться в классификации металлов, необходимо дать им определение. Металлами обычно называют простые элементы с характерными свойствами. Их основное свойство — отрицательный температурный коэффициент электропроводности. Это означает, что с повышением температуры электропроводность металлических проводников уменьшается, а при более низких температурах некоторые проводники переходят в состояние сверхпроводника. Для неметаллов, с другой стороны, этот коэффициент либо нейтральный, либо положительный.

Вторичными свойствами являются металлический блеск, пластичность, высокая плотность, высокая температура плавления, высокая тепло- и электропроводность. Кроме того, большинство металлов в окислительно-восстановительных реакциях действуют как восстановители. То есть, они отдают электроны, но в то же время окисляются. Однако этот набор свойств не является окончательным, так как многие химические элементы этого типа могут быть диаметрально противоположными. Более того, вероятно, все неметаллические материалы могут проявлять свойства металлов под высоким давлением.

Чистые металлы по своей природе очень редки, и на протяжении всей истории люди называли металлами не только простые вещества, но и руды или самородки, которые могут содержать другие химические элементы. Таким образом, в самом широком смысле к металлам относятся

• Очищенные от прочих включений металлы;
• Сплавы;
• Метллиды (сложные соединения, в том числе с неметаллами);
• Интерметаллиды (соединения металлов, часто образующие очень прочные, тугоплавкие и твёрдые структуры).

Классификация в химии

Можно лишь попытаться классифицировать эти объекты, но дать единую картину на данный момент не представляется возможным, так как это во многом зависит от точки зрения специалиста, подходящей для конкретного научного или промышленного применения. На самом базовом уровне классификация приведена в периодической таблице элементов, но даже в химии существуют разногласия по этому поводу.

В химии принято классифицировать металлы по числу атомов в их электронных оболочках и конечной степени заполнения электронных оболочек. По этому признаку вещества делятся на -s -p-f-d металлы. Далее различают щелочноземельные, щелочноземельные, переходные металлы и постпереходные. Однако эта классификация в большинстве случаев неприменима, так как не затрагивает многие важные и полезные вопросы, представляющие интерес в основном для металлургии.

Классификация по структуре кристаллической решётки

Различия в структуре кристаллических решеток различных металлов в твердом состоянии очевидны. Они могут характеризоваться одним из трех типов структуры

• Объёмоцентрированная кубическая решётка с 8 равноудалёнными атомами от взятого в качестве точки отсчёта атома и ещё 6 соседями на большем расстоянии;
• Плотноупакованная кубическая решётка с 12 равноудалёнными соседями;
• Плотноупакованная гексагональная решётка с 12 равноудалёнными соседями.

Для металлов в расплавленном и газообразном состоянии эти свойства не играют важной роли, так как кристаллическая структура атомов в этих состояниях нестабильна.

Металлы — это группы элементов в виде простых веществ с металлическими свойствами (например, пластичность, ковкость, блеск, электронная проводимость).

Характеристика металлов

Металлы — это группа из более чем 90 простых веществ из периодической таблицы Менделеева. Они редко встречаются в природе в чистом виде. Поэтому их почти всегда добывают из руд. Так называется вид минерала, который представляет собой комбинацию различных химических компонентов, например, того же металла, что и минерал. Металлы характеризуются различными свойствами и соответственно делятся на группы.

• твердость — сопротивление к проникновению в материал другого, более твердого тела;
• прочность — стойкость к разрушению под воздействием внешней нагрузки;
• упругость — изменение формы материала под воздействием внешних сил и восстановление ее после того, как эти силы перестают на нее воздействовать;
• пластичность — изменение формы материала под внешним воздействием и сохранение ее после устранения этого воздействия;
• износостойкость — сохранение хорошего внешнего вида и физических свойств материала после сильного трения;
• вязкость — способность материала вытягиваться под воздействием внешних сил;
• усталость — свойство материала выдерживать многократные нагрузки;
• жароустойчивость — сопротивление окислительным процессам при нагревании до высоких температур.

Недавно ученые создали улучшенный алюминиевый сплав 6063, который убивает бактерии. Предполагается, что его можно использовать для изготовления ручек в больницах и других общественных местах.

Черные металлы

Три основные характеристики черных металлов — высокая плотность, высокая температура плавления и темный цвет. Поскольку черные металлы трудно обрабатывать в чистом виде, в них добавляют легирующие элементы (примеси) для изменения физических и химических свойств основного металла.

Для получения формы черных металлов их сначала нагревают до высоких температур, а затем прессуют.

Черные металлы делятся на пять подгрупп:.

Железные металлы

К ним относятся кобальт, никель и марганец. Они используются в качестве добавок к железу — чаще всего эти сплавы создают прочные стали и применяются в производстве различных компонентов больших машин, ножей и других изделий.

Сталь используется для изготовления прочных и красивых ножей, а также кухонных ножей.

Тугоплавкие металлы

В эту подгруппу входят ниобий, молибден, вольфрам и рений. Их общей особенностью является то, что температура плавления выше, чем у железа, т.е. выше 1539 градусов Цельсия. Они обычно используются для изготовления механических деталей и резьбы для различных лампочек.

Нити накаливания ламп накаливания обычно изготавливаются из вольфрама.

Урановые металлы

В эту группу входят уран, калифорний и другие радиоактивные металлы. Он используется только в атомной промышленности.

В древние времена уран использовался для изготовления желтых инструментов

Редкоземельные металлы

В эту группу входят руптан, празеодим, неодим и другие металлы. Все они серебристо-белые и имеют почти одинаковые химические свойства. Редкоземельные материалы трудно найти в земной коре, отсюда и их название. Они используются в ядерной энергетике и машиностроении. Например, редкоземельные металлы могут быть использованы для создания стекла, которое не пропускает ультрафиолетовое излучение.

Редкоземельный элемент скандий используется в ртутных газовых лампах.

Щелочноземельные металлы

В эту подгруппу входят бериллий, магний, кальций, радий и другие металлы. Все они имеют серый цвет и всегда остаются твердыми при комнатной температуре. В чистом виде он используется редко, разве что в ядерных реакторах.

Щелочной элемент бериллий используется для изготовления рентгеновских трубок, которые позволяют световым лучам выходить наружу.

Цветные металлы

Цветные металлы стоят дороже черных металлов из-за растущего спроса во всем мире. Они нужны в автомобильной, жилищно-коммунальной и высокотехнологичной промышленности. Это основной материал, используемый при производстве смартфонов и других электронных устройств. В строительной отрасли он необходим для всех видов арматуры, балок и уголков.

Железо и его сплавы считаются черными металлами, а все остальные — цветными.

Цветные металлы обычно делятся на три группы.

Тяжелые металлы

Медь, латунь и бронза считаются самыми важными представителями этой категории цветных металлов. Медь является наиболее популярной, поскольку она является отличным проводником электричества и широко используется в электронном оборудовании. Латунь используется в производстве различных проводов, подшипников и других металлических элементов. Медь часто используется при строительстве памятников из-за ее устойчивости к дождю, снегу и механическим повреждениям.

Легкие металлы

Наиболее популярными легкими металлами являются алюминий, магний и титан. Они очень растворимы и легче черных металлов. Алюминий широко используется в производстве самолетов и автомобилей благодаря своей коррозионной стойкости, пластичности и легкому весу. Магний широко используется в производстве корпусов для широкого спектра оборудования, от камер до двигателей. Титан очень прочный и легкий и используется при производстве космических ракет.

При контакте с воздухом алюминий быстро покрывается пленкой, которая защищает его от ржавчины.

Благородные металлы

К драгоценным металлам относятся золото, серебро и платина. Из-за сложности добычи и красоты они считаются самыми дорогими из драгоценных металлов. Их стоимость постоянно меняется, и вы можете вложить в них свои деньги, так как их можно приобрести в банках. Драгоценные металлы также широко используются в ювелирном деле. Они используются при изготовлении колец, браслетов и других ювелирных изделий.

Подробнее об алюминии читайте в нашей статье о самых драгоценных металлах в мире.

(!) Обратите внимание, что высокореакционные металлы, реагирующие с водой в нормальных условиях, не вытесняют другие металлы из солевых растворов, поскольку они реагируют с водой, а не с солью.

Общая характеристика

Металлы — это группы элементов в виде простых веществ с металлическими свойствами (например, пластичность, ковкость, блеск, электронная проводимость).

Основное различие между минералами заключается в том, что они обладают только восстановительными свойствами и могут быть окислены только в результате реакции. В соединениях как элементарные положительно заряженные, так и составные ионы имеют только положительные степени окисления и образуют положительные центры.

Рисунок 1.Список металлов.

Как правило, металлы имеют небольшое количество электронов (1-3) на внешней поверхности элемента и не имеют высоких значений электроотрицательности. К металлам относятся все s-элементы (кроме водорода и гелия), d- и f-элементы, а также p-элементы в боратных звездах. Типичные металлы характеризуются большими размерами атомов, что облегчает эмиссию валентных электронов. Образующиеся катионы стабильны, поскольку имеют полную внешнюю электронную оболочку.

Таблица «Металлы»

В следующей таблице приведены группы цветных металлов.

Группа металлов	Металл
Щелочные	литий, натрий, калий и т.д.
Щелочноземельные	кальций, стронций, барий и т.д.
Переходные	уран, титан, железо, платина и т.д.
постпереходные	алюминий, свинец, олово и т.д.
Тугоплавкие	молибден, вольфрам
Цветные	медь, титан, магний и т.д.
Благородные	золото, серебро и т.д.

Металлы податливы и пластичны, особенно когда электроны находятся на внешней электронной поверхности атома, слои атомов могут перемещаться между собой, не повреждая кристаллическую решетку (щелочные металлы, медь, серебро и золото). Атомы непластичных, хрупких металлов хрома и марганца имеют большое количество валентных электронов.

Плотность, твердость и температура плавления металлов варьируются в широких пределах и зависят от атомного веса, атомной структуры и геометрии решетки. Самый легкий металл — литий (плотность 0,53 г/см3), а самый тяжелый — осмий (плотность 22,5 г/см3). Металлы с плотностью более 5 г/см3 называют тяжелыми металлами, а металлы с плотностью менее 5 г/см3 — легкими металлами.

Ртуть имеет самую низкую температуру плавления (-39°C), а самым тугоплавким металлом является вольфрам (температура плавления 3410°C). Энергия испарения вольфрама составляет 836 кДж/моль, а температура кипения — 5930°C.

Металлы реагируют как с простыми, так и со сложными веществами. Будучи типичными восстановителями, металлы реагируют почти со всеми окисляющими неметаллами (например, кислородом, серой, азотом).

Металлы также реагируют со сложными веществами, такими как оксиды, гидроксиды, растворы редких кислот и растворенные в воде щелочи.

в течение одного и того же периода времени металлические свойства ослабляются, а неметаллические свойства усиливаются — в пределах одной и той же группы (главной подгруппы) металлические свойства усиливаются, а неметаллические свойства ослабляются

Рисунок 3.Металлы в главной подгруппе.

Нахождение металлов и способы их получения

Алюминий — самый распространенный металлический элемент на Земле. За ним следуют железо, кальций и натрий.

Некоторые металлы встречаются в естественном состоянии (золото, ртуть и платина), но в основном в виде оксидов и солей.

Металлы попадают в организм путем металлургии (взятие из руды), пирометаллургии (получение с реакцией на высокие температуры), хоз-ва (экспорт из минералов в виде растворимых соединений) и электроанализа (получение металлов с плавлением электролизом и раствором).

Основные металлы: медь, алюминий, жесть, никель, цинк Драгоценные металлы: рододендрон, ртуть, серебро, рутений, осмий, иридий.

Некоторые разновидности этих металлов редко встречаются в природе и их трудно экспортировать. Металлы благородной группы включают.

Люди знали о золоте еще в каменном веке. Самые драгоценные металлы в мире встречаются в природе в виде голосов с небольшим количеством примесей. Он также встречается в серебряных сплавах.

Золото отличается своей теплопроводностью и очень низким сопротивлением. Благодаря своим отличным втулочным свойствам этот материал используется в ювелирном производстве.

Серебро занимает второе место по ценности после золота. В природе он обычно встречается в виде серебряной руды. Серебро характеризуется мягкостью, пухлостью, тепло- и электропроводностью.

Платина, открытая в середине XX века, является редким материалом, встречающимся только в сплавах. Его чрезвычайно трудно извлечь. Ценность металла в том, что он не подвержен воздействию кислот. При нагревании платина не тускнеет и не окисляется.

Родос также относится к благородным металлам. Его цвет — голубое свечение. Родос устойчив к химическим веществам и перепадам температур, в то время как хрупкие металлы изменяются под воздействием механических нагрузок.

Классификация по твёрдости

Металл также можно разделить на твердый и мягкий.

Хром — самый сложный из всех чистых материалов в мире. Это один из высокоогнеупорных сортов, и его можно использовать очень хорошо. Еще один сложный элемент — вольфрам. Он характеризуется высокой температурой плавления, устойчивостью к высоким температурам и гибкостью. Она создает широкий спектр компонентов и мелких элементов для осветительных приборов. Вольфрам часто встречается в тяжелых сплавах. Твердые металлы не только трудно добывать, но и трудно найти на Земле. В основном они встречаются в встреченных камнях, упавших на землю.

К самым мягким металлам относятся калий, натрий, лубид и цезий. В эту группу также входят золото, серебро, медь и алюминий. Золото встречается в морских комплексах, осколках гранита и в человеческом теле. Внешние факторы могут разрушить драгоценные металлы. Мягкое серебро используется в производстве тортов и ювелирных изделий. Натрий широко используется практически во всех областях промышленности. Ртуть, самый мягкий в мире металл, используется в сельском хозяйстве, химической и электротехнической промышленности.

После перехода к периодической таблице металлы являются правыми элементами переходных металлов и левыми элементами металлоидов. Их также называют «плохими» или «другими» металлами из-за их свойств.

Классификация металлов: металлы, их сплавы, характеристики и другое

Металлы — это соединения, в которых индивиды расположены в нормальном порядке в виде узлов в решетке. Он обладает рядом особых качеств:.

• металлический блеск;
• твердость (исключение – ртуть);
• проводимость электрического тока и тепла;
• пластичность.

В химических реакциях металлы играют роль восстановителей. Это означает, что они склонны отдавать электроны другим индивидуумам. Металлы в чистом виде не отвечают за свои свойства. Люди обычно используют сплавы, которые представляют собой смеси двух или более металлических элементов.

Как классифицируются металлы

На сегодняшний день известно около 96 металлов. Все они имеют одинаковую металлическую кристаллическую решетку, но выполняют разные функции. Поэтому металлы классифицируются в соответствии с различными свойствами.

1. Щелочные (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)

1. Щелочноземельные (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra)

1. Переходные (Сu, Zn, Cr, Mn и др.)

Переходные металлы — это элементы побочной группы, индивиды которых содержат электроны в d- и f-тронах. В соединениях состояние окисления положительное. В соединениях индивиды используют электроны s и p силы и электроны d. Исходя из этого, в разделе d имеются валентные переменные. Это позволяет им образовывать сложные соединения.

Переходные металлы характеризуются низкой электронностью и переменной степенью окисления. Это твердые вещества с высокими температурами плавления и кипения.

Классификация по физическим свойствам

1. Тугоплавкие (Мо, W)

1. Цветные (Cu, Zn, Ni, Sn и др.)

1. Черные

1. Благородные (Au, Ag и металлы платиновой группы)

Драгоценные металлы — это металлы, которые не стираются и не окисляются. Они не реагируют с соляной кислотой. Драгоценные металлы часто называют драгоценными металлами.

Различные классификации позволяют эффективно использовать металлы и применять их в самых разных областях.