FYZIKÁLNÍ A CHEMICKÉ VLASTNOSTI KOVŮ - CHEMIE - 2025

Tyto vlastnosti kovů, a to jak fyzikálně-chemických, jsou klíčem k výstavbě nesčetných artefaktů a inženýrské stavby, stejně jako dekorační ozdoby v různých kulturách a slavnosti.

Od nepaměti vzbudili zvědavost pro svůj atraktivní vzhled, který kontrastoval s neprůhledností hornin. Mezi tyto nejcennější vlastnosti patří mimo jiné vysoká odolnost proti korozi, nízká hustota, velká tvrdost a houževnatost a elasticita.

Kovy jsou na první pohled rozeznatelné podle jejich lesklých a obvykle stříbrně tónovaných povrchů. Zdroj: George Becker přes Pexels.

V chemii se více zajímá o kovy z atomové perspektivy: chování jejich iontů proti organickým a anorganickým sloučeninám. Podobně mohou být soli připraveny z kovů pro velmi specifická použití; například soli mědi a zlata.

Lidské vlastnosti však nejprve uchvátily fyzické vlastnosti. Obecně se vyznačují trvanlivostí, což platí zejména v případě ušlechtilých kovů. Takže všechno, co připomínalo zlato nebo stříbro, bylo považováno za cenné; byly vyrobeny mince, šperky, šperky, řetězy, sochy, talíře atd.

Kovy jsou v přírodě nejhojnějšími prvky. Stačí se podívat na periodickou tabulku a potvrdit, že téměř všechny její prvky jsou kovové. Díky nim byly k dispozici materiály pro vedení elektrického proudu v elektronických zařízeních; to znamená, že jsou to technologické tepny a kosti budov.

Fyzikální vlastnosti kovů

Fyzikální vlastnosti kovů jsou ty, které je definují a rozlišují jako materiály. Není nutné, aby procházely jakoukoli přeměnou způsobenou jinými látkami, ale fyzickými činnostmi, jako je zahřívání, deformace, leštění nebo prosté prohlížení.

Oslnivost

Drtivá většina kovů je lesklá a mají také šedivé nebo stříbrné barvy. Existují některé výjimky: rtuť je černá, měď je načervenalá, zlato je zlatá a osmium vykazuje namodralé odstíny. Tento jas je způsoben interakcemi fotonů s povrchem elektronicky delokalizovaným kovovou vazbou.

Tvrdost

Kovy jsou tvrdé, kromě alkalických a některých dalších. To znamená, že kovová tyč bude schopna poškrábat povrch, kterého se dotkne. V případě alkalických kovů, jako je rubidium, jsou tak měkké, že je lze oškrábat nehtem; alespoň předtím, než začnou maso korodovat.

Kujnost

Kovy jsou obvykle tvárné při různých teplotách. Když je kov zasažen a pokud jsou deformovány nebo drceny bez lomu nebo drobení, pak se říká, že kov je kujný a vykazuje kujnost. Ne všechny kovy jsou kujné.

Kujnost

Kovy, kromě toho, že jsou tvárné, mohou být tažné. Když je kov tažný, je schopen podstoupit deformace ve stejném směru, jako by to byl závit nebo drát. Pokud je známo, že s kovem lze obchodovat v kabelových kolech, můžeme potvrdit, že se jedná o tvárný kov; například měděné a zlaté dráty.

Krystaly syntetického zlata. Alchemist-hp (talk) www.pse-mendelejew.de

Tepelná a elektrická vodivost

Kovy jsou dobrými vodiči tepla i elektřiny. Mezi nejlepší vodiče tepla máme hliník a měď; zatímco ti, kteří vedou elektřinu nejlépe, jsou stříbro, měď a zlato. Proto je měď v průmyslu vysoce oceňovanou pro svou vynikající tepelnou a elektrickou vodivost.

Měděné dráty. Scott ehardt

Zvučnost

Kovy jsou zvukové materiály. Pokud narazíte na dvě kovové části, vytvoří se pro každý kov charakteristický zvuk. Experti a milovníci kovů jsou ve skutečnosti schopni je rozlišit podle zvuku, který vydávají.

Vysoké teploty tání a varu

Kovy mohou odolávat vysokým teplotám před táním. Některé kovy, například wolfram a osmium, se tají při teplotách 3422 ºC a 3033 ºC. Zinek (419,5 ° C) a sodík (97,79 ° C) se však taví při velmi nízkých teplotách.

Mezi všemi, cesium (28,44 ° C) a gallium (29,76 ° C) jsou ty, které se taví při nejnižších teplotách.

Z těchto hodnot lze získat představu o tom, proč se elektrický oblouk používá ve svařovacích procesech a způsobují intenzivní záblesky.

Na druhé straně samotné vysoké teploty tání ukazují, že všechny kovy jsou pevné při pokojové teplotě (25 ° C); S výjimkou rtuti, jediného kovu a jednoho z mála chemických prvků, který je kapalný.

Rtuť v tekuté formě. Bionerd

Slitiny

Ačkoli ne jako taková fyzikální vlastnost, kovy se mohou navzájem mísit za předpokladu, že se jejich atomy dokážou přizpůsobit a vytvářet slitiny. Jedná se tedy o pevné směsi. Jeden pár kovů lze legovat snadněji než druhý; a některé ve skutečnosti nemohou být legovány vůbec kvůli nízké afinitě mezi nimi.

Měď „vychází“ s cínem a mísí se s ní za vzniku bronzu; nebo se zinkem, k vytvoření mosazi. Slitiny nabízejí více alternativ, pokud kovy samy o sobě nemohou splnit požadované vlastnosti pro aplikaci; jako když chcete spojit lehkost jednoho kovu s houževnatostí jiného.

Chemické vlastnosti

Chemické vlastnosti jsou ty, které jsou vlastní jejich atomům a jak interagují s molekulami mimo své okolí, aby přestaly být kovy, a tak se transformovaly na jiné sloučeniny (oxidy, sulfidy, soli, organokovové komplexy atd.). Jde tedy o jejich reaktivitu a jejich strukturu.

Struktury a odkazy

Kovy, na rozdíl od nekovových prvků, nejsou seskupeny jako molekuly, MM, ale jako síť atomů M držených pohromadě svými vnějšími elektrony.

V tomto smyslu zůstávají kovové atomy silně spojeny „mořem elektronů“, které je koupe, a jdou všude; to znamená, že jsou delokalizováni, nejsou fixováni v žádné kovalentní vazbě, ale tvoří kovovou vazbu. Tato síť je velmi uspořádaná a opakující se, takže máme kovové krystaly.

Kovové krystaly různých velikostí a plných nedokonalostí a jejich kovové vazby jsou odpovědné za pozorované a měřené fyzikální vlastnosti kovů. Skutečnost, že jsou barevnými, jasnými, dobrými vodiči a zvukem, je způsobena jejich strukturou a elektronickou delokalizací.

Existují krystaly, kde jsou atomy kompaktnější než ostatní. Proto kovy mohou být stejně husté jako olovo, osmium nebo iridium; nebo tak lehké jako lithium, dokonce schopné plovoucí na vodě před reakcí.

Koroze

Kovy jsou náchylné ke korozi; i když několik z nich to může za normálních podmínek (ušlechtilé kovy) výjimečně odolat. Koroze je postupná oxidace kovového povrchu, která končí drobením a způsobuje skvrny a díry, které kazí jeho lesklý povrch, jakož i další nežádoucí barvy.

Kovy, jako je titan a iridium, mají vysokou odolnost proti korozi, protože vrstva jejich vytvořených oxidů nereaguje s vlhkostí, ani nedovolují kyslíku proniknout dovnitř kovu. A z nejjednodušších kovů, které korodují, máme železo, jehož rez je docela rozeznatelný jeho hnědou barvou.

Redukční činidla

Některé kovy jsou vynikajícími redukčními činidly. To znamená, že se vzdají svých elektronů jiným elektronově hladovým druhům. Výsledkem této reakce je, že se nakonec stávají kationty, ^{Mn +}, kde n je oxidační stav kovu; to znamená, jeho kladný náboj, který může být polyvalentní (větší než 1+).

Například se k redukci některých oxidů nebo chloridů používají alkalické kovy. Když k tomu dojde u sodíku, Na, ztratí svůj jediný valenční elektron (protože patří do skupiny 1) a stává se sodíkovým iontem nebo kationtem, Na ⁺ (monovalentní).

Totéž se děje s vápníkem, Ca (skupina 2), který ztratí dva elektrony místo pouze jednoho a zůstává jako dvojmocný kationt Ca2 ⁺.

Kovy mohou být použity jako redukční činidla, protože jsou to elektropozitivní prvky; častěji se vzdají svých elektronů, než aby je získali od jiných druhů.

Reaktivita

Jak už bylo řečeno, že elektrony mají tendenci ztratit elektrony, lze očekávat, že ve všech svých reakcích (nebo ve většině případů) skončí přeměnou na kationty. Nyní tyto kationty zjevně interagují s anionty a vytvářejí širokou škálu sloučenin.

Například kovy alkalických kovů a kovů alkalických zemin reagují přímo (a výbušně) s vodou za vzniku hydroxidů, M (OH) _n, tvořených ionty ^{Mn +} a OH ^- nebo vazbami M-OH.

Když kovy reagují s kyslíkem při vysokých teplotách (například ty, které dosáhly plamenem), se převádějí do M ₂ O _n oxidy (Na ₂ O, CaO, MgO, AI ₂ O ₃, atd.). Je to proto, že ve vzduchu máme kyslík; ale také dusík, a některé kovy mohou tvořit směs oxidů a nitridů, M ₃ N _N (TiN, AIN, GaN, Be ₃ N ₂, Ag ₃ N, atd.).

Kovy mohou být napadeny silnými kyselinami a zásadami. V prvním případě se získají soli a ve druhém opět hydroxidy nebo bazické komplexy.

Oxidová vrstva, která zakrývá některé kovy, brání kyselinám v napadení kovu. Například kyselina chlorovodíková nemůže rozpustit všechny kovy za vzniku svých příslušných ve vodě rozpustných chloridů kovů.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie (8. ed.). CENGAGE Učení.
2. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (Čtvrté vydání). Mc Graw Hill.
3. Home Science Tools. (2019). Lekce kovové vědy. Obnoveno z: learning-center.homesciencetools.com
4. Rosen Publishing Group. (2019). Kovy. Obnoveno z: pkphysicalscience.com
5. Toppr. (sf). Chemické vlastnosti kovů a nekovů. Obnoveno z: toppr.com
6. Wikipedia. (2019). Kov. Obnoveno z: en.wikipedia.org