该金属的特性物理和化学,是关键的无数文物和工程工作,以及在各种文化和庆典装饰品的建设。
自远古时代以来,它们就因其吸引人的外观而引起好奇,这与岩石的不透明性形成了对比。这些最有价值的特性中的一些是高耐腐蚀性,低密度,高硬度,韧性和弹性等。
乍一看,金属表面有光泽,通常是银色,因此可识别它们。资料来源:George Becker通过Pexels。
在化学方面,他从原子角度对金属更感兴趣:它们的离子对有机和无机化合物的行为。同样,可以从金属中制备盐以用于非常特殊的用途。例如,铜盐和金盐。
然而,正是物理特性才使人类着迷。通常,它们的特点是耐用,这在贵金属的情况下尤其如此。因此,所有类似于金或银的东西都被认为是有价值的。制作了硬币,珠宝,珠宝,链子,雕像,盘子等。
金属是自然界中最丰富的元素。只需看一下元素周期表即可证明其几乎所有元素都是金属。多亏了他们,材料才得以在电子设备中传导电流。也就是说,它们是技术的动脉和建筑物的骨骼。
金属的物理性质
金属的物理性质是定义和区分它们作为材料的那些性质。它们没有必要经历由其他物质引起的任何转变,而是通过诸如加热,变形,抛光它们或仅仅观察它们的物理动作而发生。
华晨
绝大多数金属是发亮的,并且还具有灰色或银色。有一些例外:汞是黑色的,铜是红色的,金是金的,而则显示出一些蓝色。该亮度是由于光子与其表面被金属键电子离域的相互作用所致。
硬度
金属是坚硬的,除了碱性金属和其他一些金属。这意味着金属条将能够刮擦其接触的表面。对于alkali等碱金属,它们是如此柔软,以至于可以用指甲刮掉。至少在它们开始腐蚀肉之前。
可延展性
金属通常在不同温度下具有韧性。当被击打时,如果它们变形或压碎而没有破裂或碎裂,则该金属被称为具有延展性并具有延展性。并非所有金属都是可锻的。
延展性
金属除了具有延展性外,还可以延展。当金属具有延展性时,它可以在同一方向上变形,就好像它是线或线一样。如果已知可以在电缆轮中交换一种金属,则可以断言它是易延展的金属。例如铜线和金线。
合成金晶体。炼金术师(对话)www.pse-mendelejew.de
导热系数
金属是热和电的良导体。在最好的热导体中,我们有铝和铜。导电性更好的是银,铜和金。因此,铜因其出色的导热性和导电性而在业界受到高度评价。
铜线。斯科特·埃哈特
声纳
金属是声音材料。如果敲击两个金属部件,则每种金属都会产生特征性的声音。金属专家和爱好者实际上能够通过它们发出的声音来区分它们。
高沸点
金属在熔化之前可以承受高温。某些金属(例如钨和)的熔化温度分别为3422ºC和3033ºC。但是,锌(419.5ºC)和钠(97.79ºC)在非常低的温度下熔化。
其中,铯(28.44℃)和镓(29.76℃)是在最低温度下熔化的那些。
从这些值可以得出关于为什么在焊接过程中使用电弧并引起强烈闪光的想法。
另一方面,高熔点本身表明所有金属在室温(25°C)下均为固体;除汞外,它是唯一的金属和为液态的少数化学元素之一。
液态汞。生物书呆子
合金类
尽管不是这样的物理性质,但金属可以彼此混合,只要它们的原子设法适应于生成合金。因此,它们是固体混合物。一对金属比另一对更容易合金化。实际上,由于它们之间的亲和力低,有些根本无法合金化。
铜与锡“混在一起”,与锡混合形成青铜;或与锌一起形成黄铜。当仅金属不能满足应用所需的特性时,合金提供了多种替代选择。就像您想将一种金属的亮度与另一种金属的韧性相结合时。
化学性质
化学性质是其原子固有的性质,以及它们如何与周围环境中的分子相互作用而不再是金属,而变成其他化合物(氧化物,硫化物,盐,有机金属配合物等)。然后是关于它们的反应性和结构。
结构和链接
金属与非金属元素不同,不是以分子MM的形式分组,而是以由其外部电子保持在一起的M原子的网络组成。
从这个意义上讲,金属原子仍然被沐浴在其中的``电子海''牢固地结合在一起,它们无处不在; 也就是说,它们是离域的,没有固定在任何共价键中,而是组成金属键。该网络非常有序且重复,因此我们具有金属晶体。
金属晶体的大小不同且充满缺陷,并且具有金属键,它们负责观察和测量金属的物理性质。它们具有彩色,明亮,良好的导体和声音的事实全都归因于它们的结构和电子离域。
在某些晶体中,原子比其他原子更紧密。因此,金属的密度可以与铅,或铱相同。或像锂一样轻,甚至能够在反应前漂浮在水上。
腐蚀
金属容易腐蚀;尽管其中有几个在正常条件下(贵金属)可以异常抵抗。腐蚀是金属表面的逐渐氧化,最终会导致破碎,从而导致污渍和孔洞损坏其光泽表面以及其他不良颜色。
诸如钛和铱之类的金属具有很高的耐腐蚀性,因为它们形成的氧化物层不会与湿气发生反应,也不会使氧气渗透到金属内部。在最容易腐蚀的金属中,我们有铁,铁的锈色可以通过棕色识别出来。
还原剂
一些金属是极好的还原剂。这意味着它们将电子交给其他渴望电子的物种。该反应的结果是它们最终变成阳离子M n +,其中n是金属的氧化态。也就是说,它的正电荷可以是多价的(大于1+)。
例如,碱金属用于还原某些氧化物或氯化物。当钠Na发生这种情况时,它失去唯一的价电子(因为它属于第1组)而变成钠离子或阳离子Na +(一价)。
与钙类似,Ca(第2组)会失去两个电子,而不是一个电子,并且仍然是Ca 2+的二价阳离子。
金属可以用作还原剂,因为它们是正电元素。他们更有可能放弃电子,而不是从其他物种获得电子。
反应性
话虽如此,电子往往会失去电子,因此可以预料,在所有(或大多数)反应中,它们最终都会转变成阳离子。现在,这些阳离子显然与阴离子相互作用,生成了多种化合物。
例如,碱金属和碱土金属与水直接(和爆炸)反应形成氢氧化物,M(OH)Ñ,由M形成的n +和OH -离子,或通过M-OH键。
当金属在高温下与氧气发生反应(例如被火焰所到达的氧气)时,它们会转变为M 2 O n氧化物(Na 2 O,CaO,MgO,Al 2 O 3等)。这是因为我们空气中有氧气。但也可以是氮,某些金属可以形成氧化物和氮化物M 3 N n(TiN,AlN,GaN,Be 3 N 2,Ag 3 N等)的混合物。
金属会被强酸和强碱侵蚀。在第一种情况下获得盐,在第二种情况下再次获得氢氧化物或碱性络合物。
覆盖某些金属的氧化物层可防止酸侵蚀金属。例如,盐酸不能溶解所有形成可溶于水的金属氯化物的金属。
参考文献
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