אנו מסבירים מהן מתכות, כיצד הן מסווגות ומהן התכונות הפיזיקליות שלהן. דוגמאות למתכות ומהן לא-מתכות.
מהן מתכות?
בשדה של כִּימִיָה, ידועים כמתכות או מתכתיות אלה אלמנטים של ה טבלה מחזורית המאופיינים בכך שהם נהגים טובים של ה חַשְׁמַל ומ חוֹם. ליסודות אלה יש צפיפות גבוהה והם בדרך כלל מוצקים בטמפרטורת החדר (למעט כספית). רבים, יתר על כן, עשויים לשקף את אוֹר, מה שנותן להם את הברק האופייני להם.
מתכות הן היסודות הרבים ביותר בטבלה המחזורית וחלקם מהנפוצים ביותר בטבלה המחזורית. קרום כדור הארץ. חלק מהם נמצא בדרך כלל במצב של טוהר גדול או קטן יותר טֶבַע, למרות שרובם חלק ממינרלים מתת הקרקע של כדור הארץ ויש להפרידם על ידי ה בן אדם להשתמש בהם.
למתכות יש קשרים אופייניים הנקראים "קישורי מתכת". בסוג קשר זה, אטומי המתכת מקושרים זה לזה באופן שגרעיני האטום שלהם מתחברים לאלקטרוני הערכיות (אלקטרונים הממוקם במעטפת האלקטרונית האחרונה, כלומר האלקטרונים החיצוניים ביותר), היוצרים סביבה מעין "ענן". כך, בקשר המתכתי, האטומים המתכתיים ממוקמים קרוב מאוד זה לזה, וכולם "שקועים" באלקטרוני הערכיות שלהם, ויוצרים את המבנה המתכתי.
מצד שני, מתכות יכולות להיווצר קשרים יוניים עם לא מתכות (למשל, כלור ופלואור), מה שגורם להיווצרות מלחים. קשר מסוג זה נוצר על ידי משיכה אלקטרוסטטית בין יונים בעלי סימן שונה, כאשר מתכות יוצרות יונים חיוביים (קטיונים) ואי-מתכות יוצרות יונים שליליים (אניונים). כאשר המלחים הללו מתמוססים במים, הם מתפרקים לתוך שלהם יונים.
אפילו ה סגסוגות של מתכת אחת עם מתכת אחרת (או עם לא מתכת) ממשיכים להיות חומרים מתכתיים, כמו במקרה של פלדה וברונזה, למרות שהם תערובות הוֹמוֹגֵנִי.
מתכות שירתו את אֶנוֹשִׁיוּת מאז ומתמיד הודות לאופיו האידיאלי ליצור כלים, פסלים או מבנים מכל הסוגים, בשל תכונותיו הפיזיקליות המיוחדות:
- גְמִישׁוּת. כאשר הם נתונים לדחיסה, מתכות מסוימות עלולות ליצור יריעות דקות של חומר הומוגני.
- מְשִׁיכוּת. כאשר נתונות לכוחות מתיחה, מתכות מסוימות יכולות ליצור חוטים או גדילים של חומר הומוגני.
- עַקשָׁנוּת. יכולת להתנגד לשבר, כאשר הוא נתון כוחות פתאומי (בליטות, נפילות וכו').
- חוזק מכני. יכולת לעמוד במשיכה, דחיסה, פיתול וכוחות אחרים מבלי להיכנע מִבְנֶה פיזי או מעוות.
בנוסף, הברק שלהם הופך אותם לאידיאליים לזיוף תכשיטים ואלמנטים דקורטיביים ולהולכתם הטובה של חַשְׁמַל עושה אותם הכרחיים בהעברת ה- זרם חשמלי במערכות מודרניות של כוח חשמלי.
סוגי מתכת
יסודות מתכתיים יכולים להיות מסוגים שונים, לפיהם הם מקובצים בטבלה המחזורית. לכל קבוצה יש נכסים משותפים:
- מתכות אלקליות. הם מבריקים, רכים ותגובתיים מאוד בתנאים רגילים של לַחַץ י טֶמפֶּרָטוּרָה (1 atm ו-25º C), כך שהם לעולם אינם טהורים ב טֶבַע. יש להם צפיפות נמוכה והם מוליכים טובים של חום וחשמל. יש להם גם נקודות התכה ורתיחה נמוכות. בטבלה המחזורית הם תופסים את קבוצה I. בקבוצה זו נמצא גם מימן (שאינו מתכת).
- מתכות אלקליות. הם ממוקמים בקבוצה II של הטבלה המחזורית. שמו בא מהתכונות האלקליות של התחמוצות שלו (שנקראו בעבר "כדור הארץ"). הם בדרך כלל קשים יותר ותגובתיים פחות מאלקליים. הם מוליכים בהירים וטובים של חום וחשמל. יש להם נמוך צְפִיפוּת י צֶבַע.
- מתכות מעבר. רוב המתכות שייכות לקטגוריה זו. הם תופסים את האזור המרכזי של הטבלה המחזורית וכמעט כולם קשים, עם גבוה נקודות התכה י רְתִיחָה, והולכה טובה של חום וחשמל.
- לנתנידים. נקראים גם lanthanoids, הם מה שנקרא "כדורי אדמה נדירים" של הטבלה המחזורית, אשר עם אקטינידים יוצרים את "יסודות המעבר הפנימיים". הם מאוד דומים זה לזה, ולמרות שמם, הם נמצאים בשפע מאוד על פני כדור הארץ. יש להם התנהגויות מגנטיות (כאשר הם מקיימים אינטראקציה עם שדה מגנטי, למשל, ה שדה מגנטי שיוצר א מַגנֵט) וספקטרלי (כאשר קרינה נופלת עליהם) אופייניים מאוד.
- אקטינידים. יחד עם כדורי אדמה נדירים, הם יוצרים את "יסודות המעבר הפנימיים", ודומים מאוד זה לזה. הם מציגים גבוה מספרים אטומיים ורבים מהם רדיואקטיביים בכל האיזוטופים שלהם, מה שהופך אותם לנדירים ביותר בטבע.
- טרנסאקטינידים. נקראים גם "אלמנטים סופר כבדים", הם אלה שעולים על פניהם מספר אטומי הכבד מבין האקטינידים, לורנסיו. לכל האיזוטופים של היסודות הללו יש זמן מחצית חיים קצר מאוד, כולם רדיואקטיביים והושגו בסינתזה במעבדה, ולכן יש להם את שמות הפיזיקאים האחראים ליצירתם.
דוגמאות למתכות
- בְּסִיסִי לִיתִיוּם (Li), נתרן (Na), אשלגן (K), רובידיום (Rb), צסיום (Cs), פרנציום (Fr).
- כדור הארץ אלקליין. בריליום (Be), מגנזיום (Mg), סידן (Ca), סטרונציום (Sr), בריום (Ba) ורדיום (Ra).
- מתכות מעבר. סקנדיום (Sc), טיטניום (Ti), ונדיום (V), כרום (Cr), מנגן (Mn), ברזל (Fe), קובלט (Co), ניקל (לא זה ולא זה), נְחוֹשֶׁת (Cu), אבץ (Zn), איטריום (Y), זירקוניום (Zr), ניוביום (Nb), מוליבדן (Mo), טכניום (Tc), רותניום (Ru), רודיום (Rh), פלדיום (Pd), כסף (Ag), קדמיום (Cd), לוטטיום (Lu), הפניום (Hf), טנטלום (Ta), טונגסטן (W), רניום (Re), אוסמיום (Os), אירידיום (Ir), פלטינה (Pd), זהב (Au), כספית (Hg), Lawrence (Lr), Rutherfordium (Rf), Dubnium (Db), Seaborgium (Sg), Bohrio (Bh), Hasium (Hs), Meitnerium (Mt), Darmstadium (Ds), Roentgenium (Rg), copernicium (Cn).
- כדורי אדמה נדירים. לנתנום (La), Cerium (Ce), Praseodymium (Pr), Neodymium (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), הולמיום (הו), ארביום (אר), תוליום (Tm), איטרביום (Yb), לוטטיום (לו).
- אקטינידים. אקטיניום (Ac), תוריום (Th), פרוטקטיניום (Pa), אורניום (U), נפטון (Np), פלוטוניום (Pu), אמריציום (Am), קוריום (Cm), ברקליום (Bk), קליפורניום (Cf), איינשטיין (Es), פרמיום (Fm), mendelevium (Md), נובליום (No), lawrencio (Lr).
- טרנסאקטינידים. Rutherfordium (Rf), Dubnium (Db), Seaborgium (Sg), Bohrio (Bh), Hassium (Hs), Meitnerium (Mt), Darmstadium (Ds), Roentgenium (Rg), Copernicium (Cn), Nihonium (Nh), flerovio (Fl), moscovio (Mc), livermorio (Lv), teneso (Ts).
מה זה לא מתכות?
לא מתכות הם יסודות בעלי תכונות שונות מאוד מאלו של מתכות, אם כי יש גם תרכובות הנקראות מטאלואידים, שיש להם תכונות ומאפיינים ביניים בין מתכות ללא מתכות. נוצרות לא מתכות קשרים קוולנטיים כאשר הם נוצרים מולקולות ביניהם. תרכובות אלו, בניגוד למתכות, אינן מוליכות טובות של זרם חשמלי וחום, והן אינן מבריקות.
חמצן, פחמן, מימן, חנקן, זרחן וגופרית, שהם היסודות הבסיסיים עבור חַיִים, הם חלק מהלא-מתכות. אלמנטים לא מתכתיים אלה יכולים להיות מוצקים, נוזליים או גזים.
הם מסווגים בעיקר כ:
- הלוגנים פלואור (F), כלור (Cl), ברום (Br), יוד (I), אסטאט (At) וטניס (Ts).
- גזים אצילים. הליום (He), ניאון (Ne), ארגון (Ar), קריפטון (Kr), קסנון (Xe), ראדון (Rn), אוגנסון (Og).
- אחרים שאינם מתכות. מימן (H), פחמן (C), גופרית (S), סלניום (Se), חנקן (N), חמצן (O) וזרחן (P).