Elmagyarázzuk, mik azok a fémek, hogyan osztályozzák őket és mik a fizikai tulajdonságaik. Példák a fémekre és a nem fémekre.
Mik azok a fémek?
A területen kémia, fémek vagy fémek néven ismertek elemeket a Periódusos táblázat amelyeket az jellemez, hogy jó vezetői a elektromosság és től hőség. Ezek az elemek nagy sűrűségűek, és szobahőmérsékleten általában szilárdak (kivéve a higanyt). Sokan tükrözhetik továbbá a fény, amely megadja nekik jellegzetes fényét.
A fémek a legtöbb elem a periódusos rendszerben, és néhány a legnagyobb mennyiségben előforduló elemei között Földkéreg. Egy részük általában kisebb-nagyobb tisztaságú állapotban található meg a természet, bár a legtöbb a föld altalajból származó ásványok része, és el kell különíteni a emberi lény használni őket.
A fémeknek jellegzetes kötései vannak, az úgynevezett "fém linkek”. Ebben a típusú kötésben a fématomok úgy kapcsolódnak egymáshoz, hogy atommagjuk a vegyértékelektronokhoz csatlakozik (elektronok az utolsó elektronikus héjban, vagyis a legkülső elektronokban találhatók), amelyek egyfajta "felhőt" alkotnak körülötte. Így a fémes kötésben a fématomok nagyon közel helyezkednek el egymáshoz, és mindegyik "elmerül" vegyértékelektronjaiban, kialakítva a fémszerkezetet.
Másrészt fémek képződhetnek ionos kötések nem fémekkel (például klórral és fluorral), ami sók képződését eredményezi. Ez a fajta kötés a különböző előjelű ionok elektrosztatikus vonzásából jön létre, ahol a fémek pozitív ionokat (kationokat), a nemfémek pedig negatív ionokat (anionokat) alkotnak. Amikor ezek a sók feloldódnak a vízben, disszociálnak a sókká ionok.
Még a ötvözetek egyik fém másikkal (vagy nemfémmel) továbbra is fémes anyagok, mint az acél és a bronz esetében, bár keverékek homogén.
A fémek szolgálták a emberiség időtlen idők óta, köszönhetően annak ideális jellegének, hogy mindenféle szerszámot, szobrot vagy építményt formáljon, különleges fizikai tulajdonságai miatt:
- Képlékenység. Kompressziónak kitéve egyes fémek vékony homogén anyagrétegeket képezhetnek.
- Hajlékonyság. Ha húzóerőknek vannak kitéve, egyes fémek huzalokat vagy szálakat képezhetnek homogén anyagból.
- Kitartás. Képes ellenállni a törésnek, ha ki vannak téve erők hirtelen (ütődések, esések stb.).
- Mechanikai erő. Képes ellenállni a vontatásnak, a nyomásnak, a torziós és egyéb erőknek anélkül, hogy engedne szerkezet fizikai vagy deformált.
Ezen kívül fényességük miatt ideálisak ékszerek és díszítőelemek kovácsolására, valamint jó vezetőképességük miatt elektromosság nélkülözhetetlenné teszi őket az átvitelben elektromos áram a modern rendszerekben elektromos energia.
Fém típusok
A fémes elemek különféle típusúak lehetnek, ezek szerint csoportosulnak a periódusos rendszerben. Minden csoportnak megosztott tulajdonságai vannak:
- Alkáli fémek. Fényesek, puhák és normál körülmények között nagyon reakcióképesek Nyomás Y hőfok (1 atm és 25º C), így soha nem tisztaak a természet. Alacsony sűrűségűek, jó hő- és elektromos vezetők. Alacsony olvadáspontjuk és forráspontjuk is van. A periódusos rendszerben az I. csoportot foglalják el. Ebbe a csoportba tartozik a hidrogén is (ami nem fém).
- Alkáliföldfémek. A periódusos rendszer II. csoportjában találhatók. Nevét oxidjainak (korábban "földeknek") lúgos tulajdonságairól kapta. Általában keményebbek és kevésbé reakcióképesek, mint a lúgosak. Fényesek és jó hő- és elektromos vezetők. Alacsonyak sűrűség Y szín.
- Átmeneti fémek. A legtöbb fém ebbe a kategóriába tartozik. A periódusos rendszer középső részét foglalják el, és szinte mindegyik kemény, magas olvadáspontok Y forró, valamint jó hő- és elektromos vezetőképesség.
- Lantanidész. Lantanoidoknak is nevezik őket, a periódusos rendszer úgynevezett „ritkaföldfémjei”, amelyek aktinidákkal együtt alkotják a „belső átmeneti elemeket”. Nagyon hasonló elemek egymáshoz, és nevük ellenére is nagyon nagy mennyiségben fordulnak elő a föld felszínén. Mágneses viselkedést mutatnak (amikor kölcsönhatásba lépnek egy mágneses mezővel, pl mágneses mező amely generál a mágnes) és spektrális (amikor sugárzás esik rájuk) nagyon jellemző.
- aktinidák. A ritkaföldfémekkel együtt "belső átmeneti elemeket" alkotnak, és nagyon hasonlítanak egymásra. Magasan mutatnak be atomszámok és sok közülük minden izotópjában radioaktív, ami miatt rendkívül ritkák a természetben.
- Transaktinidák. „Szupernehéz elemeknek” is nevezik azokat, amelyek túllépik az in atomszám az aktinidák közül a legnehezebb, Lawrencio. Ezeknek az elemeknek az összes izotópja nagyon rövid felezési idővel rendelkezik, mindegyik radioaktív, és laboratóriumi szintézissel nyerték őket, így megvan a megalkotásukért felelős fizikusok neve.
Példák fémekre
- Lúgos Lítium (Li), nátrium (Na), kálium (K), rubídium (Rb), cézium (Cs), francium (Fr).
- Alkáliföldek. Berillium (Be), magnézium (Mg), kalcium (Ca), stroncium (Sr), bárium (Ba) és rádium (Ra).
- Átmeneti fémek. Szkandium (Sc), titán (Ti), vanádium (V), króm (Cr), mangán (Mn), vas (Fe), kobalt (Co), nikkel (Se), réz (Cu), cink (Zn), ittrium (Y), cirkónium (Zr), nióbium (Nb), molibdén (Mo), technécium (Tc), ruténium (Ru), ródium (Rh), palládium (Pd), ezüst (Ag), kadmium (Cd), lutécium (Lu), hafnium (Hf), tantál (Ta), volfrám (W), rénium (Re), ozmium (Os), irídium (Ir), platina (Pd), arany (Au), higany (Hg), Lawrence (Lr), rutherfordium (Rf), dubnium (Db), seaborgium (Sg), bohrio (Bh), hasium (Hs), meitnerium (Mt), darmstadium (Ds), roentgénium (Rg), kopernicium (Cn).
- Ritkaföldfémek. Lantán (La), Cérium (Ce), Prazeodímium (Pr), Neodímium (Nd), Prométhium (Pm), Szamárium (Sm), Európium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb), Lutécium (Lu).
- aktinidák. Aktínium (Ac), tórium (Th), protaktinium (Pa), urán (U), neptunium (Np), plutónium (Pu), americium (Am), kúrium (Cm), berkelium (Bk), kalifornium (Cf), einsteinium (Es), fermium (Fm), mendelevium (Md), nobélium (No), Lawrencio (Lr).
- Transaktinidák. Rutherfordium (Rf), Dubnium (Db), Seaborgium (Sg), Bohrio (Bh), Hassium (Hs), Meitnerium (Mt), Darmstadium (Ds), Röntgénium (Rg), Kopernicium (Cn), Nihonium (Nh), flerovio (Fl), moscovio (Mc), livermorio (Lv), teneso (Ts).
Mik azok a nem fémek?
A nemfémek olyan elemek, amelyek tulajdonságai nagyon különböznek a fémek tulajdonságaitól, bár vannak olyan vegyületek is, amelyeket ún metalloidok, amelyek tulajdonságai és jellemzői a fémek és a nemfémek közötti köztes tulajdonságokkal rendelkeznek. Nemfémek képződnek kovalens kötések amikor kialakulnak molekulák közöttük. Ezek a vegyületek a fémekkel ellentétben nem jó elektromos áram- és hővezetők, és nem is fényesek.
Oxigén, szén, hidrogén, nitrogén, foszfor és kén, amelyek alapvető elemei élet, a nemfémek részét képezik. Ezek a nem fémes elemek lehetnek szilárdak, folyékonyak vagy gázneműek.
Főleg a következőképpen osztályozhatók:
- Halogének Fluor (F), klór (Cl), bróm (Br), jód (I), asztát (At) és tenez (Ts).
- nemesgázok. Hélium (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe), radon (Rn), oganezon (Og).
- Egyéb nem fémek. Hidrogén (H), szén (C), kén (S), szelén (Se), nitrogén (N), oxigén (O) és foszfor (P).