TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ HÓA HỌC CỦA KIM LOẠI - HÓA HỌC - 2025

Các tính chất của kim loại, cả vật lý và hóa học, là chìa khóa để xây dựng vô số đồ tạo tác và công trình kỹ thuật, cũng như đồ trang trí trong các nền văn hóa và lễ kỷ niệm khác nhau.

Từ thời xa xưa, chúng đã khơi dậy sự tò mò vì vẻ ngoài hấp dẫn của chúng, tương phản với độ mờ của đá. Một số đặc tính có giá trị nhất này là khả năng chống ăn mòn cao, mật độ thấp, độ cứng lớn và độ dẻo dai và đàn hồi, trong số những đặc tính khác.

Kim loại có thể dễ dàng nhận biết ngay từ cái nhìn đầu tiên bởi bề mặt sáng bóng và thường có tông màu bạc. Nguồn: George Becker qua Pexels.

Trong hóa học, ông quan tâm nhiều hơn đến kim loại từ góc độ nguyên tử: hành vi của các ion của chúng đối với các hợp chất hữu cơ và vô cơ. Tương tự như vậy, muối có thể được điều chế từ kim loại cho những mục đích sử dụng rất cụ thể; ví dụ, đồng và muối vàng.

Tuy nhiên, đó là những đặc tính vật lý đầu tiên khiến con người say mê. Nói chung, chúng có đặc điểm là bền, điều này đặc biệt đúng trong trường hợp kim loại quý. Do đó, mọi thứ giống như vàng hoặc bạc đều được coi là có giá trị; tiền xu, đồ trang sức, đồ trang sức, dây chuyền, tượng, đĩa, v.v. đã được thực hiện.

Kim loại là nguyên tố phong phú nhất trong tự nhiên. Chỉ cần nhìn vào bảng tuần hoàn để chứng minh rằng hầu hết các nguyên tố của nó đều là kim loại. Nhờ chúng, vật liệu đã có sẵn để dẫn dòng điện trong các thiết bị điện tử; nghĩa là, chúng là động mạch của công nghệ và là xương của các tòa nhà.

Tính chất vật lý của kim loại

Tính chất vật lý của kim loại là những tính chất xác định và phân biệt chúng như vật liệu. Không nhất thiết chúng phải trải qua bất kỳ sự biến đổi nào do các chất khác gây ra, mà bằng các hành động vật lý như làm nóng chúng, làm biến dạng chúng, đánh bóng chúng, hoặc đơn giản là nhìn chúng.

Rực rỡ

Phần lớn các kim loại đều sáng bóng, và cũng có màu xám hoặc bạc. Có một số trường hợp ngoại lệ: thủy ngân có màu đen, đồng có màu đỏ, vàng là vàng và osmi có một số màu hơi xanh. Độ sáng này là do sự tương tác của các photon với bề mặt của nó được phân chia điện tử bởi liên kết kim loại.

Độ cứng

Kim loại cứng, ngoại trừ kim loại kiềm và một số kim loại khác. Điều này có nghĩa là một thanh kim loại sẽ có thể làm xước bề mặt mà nó tiếp xúc. Trong trường hợp kim loại kiềm, chẳng hạn như rubidi, chúng mềm đến mức có thể dùng móng tay cạo ra; ít nhất là trước khi chúng bắt đầu ăn mòn thịt.

Dễ uốn

Kim loại thường dễ uốn ở các nhiệt độ khác nhau. Khi bị va đập, và nếu chúng bị biến dạng hoặc bị nghiền nát mà không bị gãy hoặc vỡ vụn, thì kim loại được cho là dễ uốn và thể hiện tính dễ uốn. Không phải tất cả các kim loại đều dễ uốn.

Độ dẻo

Kim loại, ngoài việc dễ uốn, có thể dễ uốn. Khi một kim loại có tính dẻo, nó có khả năng bị biến dạng theo cùng một hướng, trở thành như thể nó là một sợi chỉ hoặc một sợi dây. Nếu biết một kim loại có thể kinh doanh trong bánh xe cáp, chúng ta có thể khẳng định đó là kim loại dẻo; ví dụ, dây đồng và vàng.

Tổng hợp tinh thể vàng. Alchemist-hp (nói chuyện) www.pse-mendelejew.de

Dẫn nhiệt và điện

Kim loại là chất dẫn điện tốt cả nhiệt và điện. Trong số các chất dẫn nhiệt tốt nhất chúng ta có nhôm và đồng; trong khi những chất dẫn điện tốt nhất là bạc, đồng và vàng. Do đó, đồng là kim loại được đánh giá cao trong công nghiệp về khả năng dẫn nhiệt và dẫn điện cực tốt.

Dây đồng. Scott ehardt

Sonority

Kim loại là vật liệu âm thanh. Nếu hai bộ phận kim loại bị va đập, âm thanh đặc trưng của mỗi kim loại sẽ được tạo ra. Các chuyên gia và những người yêu thích kim loại trên thực tế có thể phân biệt chúng bằng âm thanh chúng phát ra.

Điểm nóng chảy và sôi cao

Kim loại có thể chịu được nhiệt độ cao trước khi nóng chảy. Một số kim loại, chẳng hạn như vonfram và osmi, nóng chảy ở nhiệt độ tương ứng là 3422 ºC và 3033 ºC. Tuy nhiên, kẽm (419,5ºC) và natri (97,79ºC) nóng chảy ở nhiệt độ rất thấp.

Trong số tất cả, xêzi (28,44 ºC) và gali (29,76 ºC) là những chất nóng chảy ở nhiệt độ thấp nhất.

Từ những giá trị này có thể thu được một ý tưởng về lý do tại sao hồ quang điện được sử dụng trong quá trình hàn và gây ra hiện tượng nhấp nháy dữ dội.

Mặt khác, bản thân điểm nóng chảy cao chỉ ra rằng tất cả các kim loại đều ở thể rắn ở nhiệt độ phòng (25 ° C); Ngoại trừ thủy ngân, kim loại duy nhất và một trong số ít nguyên tố hóa học là chất lỏng.

Thủy ngân ở dạng lỏng. Bionerd

Hợp kim

Mặc dù không có tính chất vật lý như vậy, nhưng các kim loại có thể trộn lẫn với nhau, miễn là các nguyên tử của chúng thích ứng để tạo ra hợp kim. Do đó, đây là những hỗn hợp rắn. Một cặp kim loại có thể được tạo hợp kim dễ dàng hơn cặp kim loại khác; và một số trên thực tế hoàn toàn không thể được hợp kim do ái lực giữa chúng thấp.

Đồng "kết thân" với thiếc, trộn với nó để tạo thành đồng; hoặc với kẽm, để tạo thành đồng thau. Hợp kim cung cấp nhiều lựa chọn thay thế khi một mình kim loại không thể đáp ứng các đặc tính cần thiết cho một ứng dụng; như khi bạn muốn kết hợp độ nhẹ của kim loại này với độ bền của kim loại khác.

Tính chất hóa học

Tính chất hóa học là những đặc tính vốn có của nguyên tử và cách chúng tương tác với các phân tử bên ngoài môi trường để không còn là kim loại và do đó biến đổi thành các hợp chất khác (oxit, sunfua, muối, phức chất cơ kim, v.v.). Sau đó là về khả năng phản ứng và cấu trúc của chúng.

Cấu trúc và liên kết

Kim loại, không giống như các nguyên tố phi kim loại, không được nhóm lại dưới dạng phân tử, MM, mà là một mạng lưới các nguyên tử M được tổ chức với nhau bằng các electron bên ngoài của chúng.

Theo nghĩa này, các nguyên tử kim loại vẫn liên kết chặt chẽ bởi một “biển electron” tắm chúng, và chúng đi khắp mọi nơi; có nghĩa là, chúng được phân định vị, chúng không cố định trong bất kỳ liên kết cộng hóa trị nào, nhưng chúng tạo nên liên kết kim loại. Mạng lưới này rất trật tự và lặp đi lặp lại, vì vậy chúng ta có các tinh thể kim loại.

Các tinh thể kim loại, với các kích thước khác nhau và có đầy đủ các điểm không hoàn hảo, và liên kết kim loại của chúng, chịu trách nhiệm về các đặc tính vật lý quan sát và đo được của kim loại. Thực tế là chúng có nhiều màu sắc, sáng sủa, chất dẫn điện tốt và âm thanh đều là do cấu trúc và khả năng phân chia điện tử của chúng.

Có những tinh thể mà các nguyên tử bị nén chặt hơn những tinh thể khác. Do đó, kim loại có thể dày đặc như chì, osmium hoặc iridi; hoặc nhẹ như liti, thậm chí có khả năng nổi trên mặt nước trước khi phản ứng.

Ăn mòn

Kim loại dễ bị ăn mòn; mặc dù một số trong số chúng có thể chống lại nó một cách đặc biệt trong điều kiện bình thường (kim loại quý). Ăn mòn là quá trình oxy hóa diễn tiến của bề mặt kim loại, cuối cùng sẽ vỡ vụn, gây ra các vết ố và lỗ làm hỏng bề mặt sáng bóng của nó, cũng như các màu không mong muốn khác.

Các kim loại như titan và iridi có khả năng chống ăn mòn cao, vì lớp oxit hình thành của chúng không phản ứng với độ ẩm, cũng như không cho phép oxy thâm nhập vào bên trong kim loại. Và trong số các kim loại dễ bị ăn mòn nhất chúng ta có sắt, có màu nâu khá dễ nhận biết khi rỉ sét.

Chất khử

Một số kim loại là chất khử tuyệt vời. Điều này có nghĩa là chúng nhường electron cho các loài đói electron khác. Kết quả của phản ứng này là cuối cùng chúng trở thành cation, M ^{n +} , trong đó n là trạng thái oxi hóa của kim loại; nghĩa là, điện tích dương của nó, có thể đa hóa trị (lớn hơn 1+).

Ví dụ, kim loại kiềm được sử dụng để khử một số oxit hoặc clorua. Khi điều này xảy ra với natri, Na, nó mất điện tử hóa trị duy nhất (vì nó thuộc nhóm 1) để trở thành ion natri hoặc cation, Na ⁺ (đơn hóa trị).

Tương tự với canxi, Ca (nhóm 2), mất hai điện tử thay vì chỉ một và vẫn ở dạng cation Ca ²⁺ hóa trị hai .

Kim loại có thể được dùng làm chất khử vì chúng là nguyên tố nhiễm điện; chúng có nhiều khả năng từ bỏ các electron của mình hơn là giành lấy chúng từ các loài khác.

Phản ứng

Đã nói rằng các điện tử có xu hướng mất đi các điện tử, người ta mong đợi rằng trong tất cả các phản ứng của chúng (hoặc hầu hết) chúng đều chuyển hóa thành cation. Bây giờ, các cation này dường như tương tác với các anion để tạo ra một loạt các hợp chất.

Ví dụ, các kim loại kiềm và kiềm thổ phản ứng trực tiếp (và gây nổ) với nước để tạo thành các hydroxit, M (OH) _n , được hình thành bởi các ion M ^{n +} và OH ^- hoặc bởi các liên kết M-OH.

Khi kim loại phản ứng với oxi ở nhiệt độ cao (chẳng hạn như ngọn lửa tiếp cận), chúng biến đổi thành các oxit M ₂ O _n (Na ₂ O, CaO, MgO, Al ₂ O ₃ , v.v.). Điều này là do chúng ta có oxy trong không khí; mà còn có nitơ, và một số kim loại có thể tạo hỗn hợp oxit và nitrit, M ₃ N _n (TiN, AlN, GaN, Be ₃ N ₂ , Ag ₃ N, v.v.).

Các kim loại có thể bị tấn công bởi axit và bazơ mạnh. Trong trường hợp đầu tiên thu được các muối, và trong trường hợp thứ hai lại thu được các hydroxit hoặc phức bazơ.

Lớp oxit bao phủ một số kim loại ngăn không cho axit tấn công kim loại. Ví dụ, axit clohiđric không thể hòa tan tất cả các kim loại để tạo thành các clorua kim loại tan trong nước tương ứng.

Người giới thiệu

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Học tập.
2. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ . (Tái bản lần thứ tư). Đồi Mc Graw.
3. Công cụ Khoa học tại nhà. (2019). Bài học Khoa học về kim loại. Đã khôi phục từ: learning-center.homesciencetools.com
4. Nhóm xuất bản Rosen. (2019). Kim loại. Phục hồi từ: pkphysicalscience.com
5. Toppr. (sf). Tính chất hóa học của kim loại và phi kim. Được khôi phục từ: toppr.com
6. Wikipedia. (2019). Kim loại. Khôi phục từ: en.wikipedia.org