Введення
Метали - простіречовини, що володіють в звичайних умовах характерними властивостями: високимиелектропровідністю і теплопровідністю, здатністю добре відображати світло (щообумовлює їх блиск і непрозорість), можливістю приймати потрібну формупід впливом зовнішніх сил (пластичністю). Існує й інше визначенняметалів - це хімічні елементи, що характеризуються здатністю віддаватизовнішні (валентні) електрони.
З усіх відомиххімічних елементів близько 90 є металами. Більшість неорганічнихсполук - це сполуки металів.
Існує кількатипів класифікації металів. Найбільш чіткою є класифікація металів вВідповідно до їх положенням у періодичній системі хімічних елементів -хімічна класифікація.
Якщо в В«довгомуВ» варіантіперіодичної таблиці провести пряму лінію через елементи бор і астат, толіворуч від цієї лінії розташуються метали, а праворуч від неї - неметали.
З точкизору будови атома метали підрозділяють на неперехідні і перехідні. Не-перехідніметали розташовуються в головних підгрупах періодичної системи і характеризуютьсятим, що в їх атомах відбувається послідовне заповнення електронних рівнівs і р. До непереходнимметалів відносять 22 елементи головних підгруп а: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Po.
Перехідніметали розташовуються в побічних підгрупах і характеризуються запаленням d - або f-електронних рівнів. До d-елементів відносяться 37металів побічних підгруп б: Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Sc, Y, La, Ac, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Mn , Tc, Re, Bh, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Hs, Mt. <
/p>
До f-елементів відносяться 14 лантаноїдів (Се, Рr, Nd, Рm, Sm, Еu, Gd, Тb, Dу, Але, Ег, Тm, Уb, Lu) і 14 актиноїдів (Тh, Ра, U, Np , Рu, Аm, Сm, Вk, Сf, ЕS, Fm, Мd, No, Lr).
Серед перехідних металів виділяють такожрідкісноземельні метали (Sc, Y, La і лантаноїди), платинові метали (Ru, Rh, Pd, Оs, Ir, Рt), трансуранові метали(Nр і елементи з більшою атомноюмасою).
Крімхімічної існує також, хоча і не загальноприйнята, але здавна склаласятехнічна класифікація металів. Вона не так логічна, як хімічна, - воснові її лежить то один, то інший практично важлива ознака металу. Залізо ісплави на його основі відносять до чорних металів, всі інші метали - докольоровим. Розрізняють легкі (Li, Ве, Мg, Тi та ін) і важкі метали (Мn, Fе, Со, Ni, Сu, Zn, Сd, Hg, Sn, Рb і ін), а також групитугоплавких (Тi,Zr, Hf, V, Nb, Та, Сr, Мо, W, Rе), дорогоцінних (Аg, Аu, платинові метали) ірадіоактивних (U, Тh, Nр, Рu і ін) металів. У геохімії виділяють також розсіяні (Ga, Ge, Hf, Re та ін) і рідкі (Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Re та ін) метали. Яквидно між групами чітких меж не існує.
Історичнадовідка
Незважаючи на те, що життя людського суспільства безметалів неможлива, ніхто точно не знає, коли і як людина почала впершеними користуватися. Найдавніші дійшли до нас письмена оповідають пропримітивних майстерень, в яких виплавили метал і виготовляли з ньоговироби. Значить, людина опанувала металами раніше, ніж писемність. Розкопуючистародавні поселення, археологи знаходять знаряддя праці і полювання, якими користувавсялюдина в ті далекі часи, - ножі, сокири, наконечники для стріл, голки,рибальські гачки та багато іншого. Чим древнє поселення, тим грубіше й примітивнішебули вироби людських рук. Найдавніші вироби з металів були знайденіпри розкопках поселень, що існували близько 8 тисяч років тому. Це були восновному прикраси із золота і срібла і наконечники стріл і копій з міді.
Грецьке слово В«металлонВ» спочатку означалокопі, рудники, звідси і відбувся термін В«металВ». У давнину вважалося, щоіснує тільки 7 металів: золото, срібло, мідь, олово, свинець, залізо іртуть. Це число співвідносилося з числом відомих тоді планет-Сонцем(Золото), Місяцем (срібло), Венерою (мідь), Юпітером (олово), Сатурном (свинець),Марсом (залізо), Меркурієм (ртуть) (див. малюнок). За алхімічнихуявленням, метали зароджувалися в земних надрах під впливом променів планеті поступово удосконалювалися, перетворюючись на золото.
Людина спочатку опанував самороднимі металами -золотом, сріблом, ртуттю. Першим штучно отриманим металом була мідь,потім вдалося освоїти отримання сплаву міді Соловйов - бронзи і тільки пізніше -заліза. У 1556 р. в Німеччині була видана книга німецького металурга Г.Агріколи В«Про гірництво і металургіюВ» - першим дійшов до нас детальнекерівництво по отриманню металів. Правда, в той час свинець, олово і вісмутще вважали різновидами одного металу. У 1789 р. французький хімік А.Лавуазьє у своєму керівництві з хімії дав список простих речовин, в якийвключив всі відомі тоді метали - сурму, срібло, вісмут, кобальт, олово,залізо, марганець, нікель, золото, платину, свинець, вольфрам і цинк. У мірурозвитку методів хімічного дослідження число відомих металів сталошвидко зростати. У 18 в. було відкрито 14 металів, в 19 в. - 38, в 20 в. - 25металів. В першій половині 19 ст. були відкриті супутники платини, отримані шляхомелектролізу лужні і лужноземельні метали. У середині століття методом спектральногоаналізу були відкриті цезій, рубідій, талій і індій. Блискуче підтвердилося існуванняметалів, передбачених Д. І. Менделєєвим на основі його періодичного закону(Це галій, скандій і германій). Відкриття радіоактивності в кінці 19 в.спричинило пошуки радіоактивних металів. Нарешті, методом ядернихперетворень в середині 20 ст. були отримані не існуючі в природі радіоактивніметали, зокрема трансуранові елементи.
Фізичні та хімічні властивості металів.
Всі метали - тверді речовини (крім ртуті,яка при звичайних умовах рідка), вони відрізняються від неметалів особливим видомзв'язку (металевий зв'язок). Валентні електрони слабо пов'язані з конкретниматомом, і всередині кожного металу існує так званий електронний газ.Більшість металів мають кристалічну структуру, і метал можнапредставити як В«жорсткуВ» кристалічну решітку з позитивних іонів (катіонів). Ці електрони можуть більш-менш пересуватися по металу. Воникомпенсують сили відштовхування між катіонами і, тим самим, зв'язують їх укомпактне тіло.
Всі метали володіють високою електричноюпровідністю (тобто вони провідники на відміну від неметалів-діелектриків),особливо мідь, срібло, золото, ртуть і алюміній; висока і теплопровідністьметалів. Відмітною властивістю багатьох металів є їх пластичність(Ковкість), внаслідок чого вони можуть бути прокатати в тонкі листи (фольгу) івитягнуті в дріт (олово, алюміній і ін), проте зустрічаються і доситькрихкі метали (цинк, сурма, вісмут).
У промисловості часто використовують не чистіметали, а їх суміші, звані сплавами. У сплаві властивості одного компонентазазвичай вдало доповнюють властивості іншого. Так, мідь володіє невисокоютвердістю і малопридатна для виготовлення деталей машин, сплави же міді зцинком, звані латунню, є вже досить твердими і широковикористовуються в машинобудуванні. Алюміній володіє хорошою пластичністю ідостатньою легкістю (малою щільністю), але занадто м'який. На його основіготують сплав аюралюмін (дюраль), що містить мідь, магній і марганець.Дюралюмин, не втрачаючи властивостей свого алюмінію, набуває високу твердість ітому використовується в авіаційній техніці. Сплави заліза з вуглецем (ідобавками інших металів) - це відомі чавун і сталь.
Метали дуже сильно розрізняються по щільності: улітію вона майже вдвічі менше, ніж у води (0,53 г/см), а у осмію - більш ніж у20 разів вище (22,61 г/см 3 ). Відрізняються метали і по твердості. Самім'які - лужні метали вони легко ріжуться ножем; найтвердіший метал - хром- Ріже скло. Велика різниця температур плавлення металів: ртуть - рідинапри звичайних умовах, цезій і галій плавляться при температурі людськоготіла, а найбільш тугоплавкий метал - вольфрам має температуру плавлення 3380В° С. Метали, температура плавлення яких вище 1000 В° С, відносять до тугоплавкимметалам, нижче - до легкоплавким. При високих темпера...
