ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΜΕΤΑΛΛΩΝ από τον περιοδικό πίνακα

ο μέταλλα είναι το πιο άφθονα στοιχεία στο Περιοδικός Πίνακας. Χαρακτηρίζονται από: να είναι καλοί αγωγοί θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας, να είναι στερεοί σε θερμοκρασία δωματίου (με το με εξαίρεση τον υδράργυρο που είναι υγρός) και έχουν την ικανότητα να αντανακλούν το φως, έτσι παρουσιάζουν στιλπνότητα χαρακτηριστικό γνώρισμα.

Αλλά αυτό το υπέροχο σύνολο στοιχείων παρουσιάζεται ταξινομημένο μέσα στον περιοδικό πίνακα σε διαφορετικές ομάδες ή οικογένειες που αντικατοπτρίζουν τις ομοιότητες και τις διαφορές τους. Σε αυτό το μάθημα από έναν Δάσκαλο θα δούμε τι ταξινόμηση μετάλλων και ποια είναι τα χαρακτηριστικά και οι ιδιότητες των διαφόρων ομάδων που ορίζονται σε αυτήν την ταξινόμηση.

Όπως έχουμε ήδη αναφέρει, τα μέταλλα είναι τα περισσότερα στοιχεία του Περιοδικός Πίνακας. Διανέμονται στο δύο υπέροχα παιδιά που περιλαμβάνουν, σε κάθε περίπτωση, διάφορους υποτύπους που ομαδοποιούνται σε οικογένειες των διαφόρων ομάδων του περιοδικού πίνακα.

Παρακάτω παρουσιάζουμε μια σύντομη περιγραφή αυτής της ταξινόμησης, την οποία θα αναπτύξουμε με περισσότερες λεπτομέρειες στις ακόλουθες ενότητες.

• 1. Αντιπροσωπευτικά μέταλλα: μπλοκ του περιοδικού πίνακα.
• 1.1. Οικογένεια του αλκαλι μέταλλα
• 1.2. Οικογένεια του μέταλλα αλκαλικών γαιών
• 2. Μεταβατικά μέταλλα: μπλοκ d του περιοδικού πίνακα.
• 3. Μέταλλα εσωτερικής μετάβασης: μπλοκ f του περιοδικού πίνακα.
• 3.1. Λανθάνης: στοιχεία της 6ης περιόδου του πίνακα.
• 3.2. Ακτινίδες: στοιχεία της περιόδου 7 του πίνακα.
• 4. Μετα-μεταβατικά μέταλλα: p μπλοκ του περιοδικού πίνακα.

Τα αντιπροσωπευτικά στοιχεία ή τα κύρια στοιχεία είναι εκείνα τα στοιχεία που είναι πιο άφθονο στη φύση. Μεταξύ των μεταλλικών στοιχείων, αντιπροσωπευτικά στοιχεία είναι τα μέταλλα του μπλοκ s, δηλαδή, τα αλκαλικά στοιχεία (οικογένεια 1 του περιοδικού πίνακα) και τα στοιχεία αλκαλικής γαίας (οικογένεια 2 του περιοδικού πίνακα).

Σε αυτές τις δύο ομάδες βρίσκουμε πολύ αντιδραστικά στοιχεία, με έντονη τάση να οξειδώνονται (να χάσουν τα ηλεκτρόνια τους από το κέλυφος σθένους) και επομένως, είναι ισχυροί μειωτές άλλων στοιχείων. Στη φύση βρίσκονται στη μορφή ιοντικών αλάτων πολύ διαλυτών στο νερό, τα οξείδια ή τα υδροξείδια (ισχυρές βάσεις).

Αλκαλικά μέταλλα (ομάδα 1 του περιοδικού πίνακα)

• Τα αλκαλικά μέταλλα αντιπροσωπεύουν το 5% του φλοιού της γης. Νάτριο (Na) και κάλιο (K) είναι τα πιο άφθονα.
• Αυτοί είναι γυαλιστερά στοιχεία ασημί σε εμφάνιση, χαμηλή πυκνότητα, μαλακά μέταλλα και πολύ αντιδραστικό. Λόγω της υψηλής αντιδραστικότητάς τους, δεν βρίσκονται στην καθαρή τους φύση. Τα σημεία βρασμού ή εξάτμισης των αλκαλικών μετάλλων είναι σχετικά χαμηλά και είναι καλοί αγωγοί θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας.
• Από την άποψη της ηλεκτρονικής τους διαμόρφωσης, είναι στοιχεία που παρουσιάζουν α μονό ηλεκτρόνιο καταλαμβάνει την τροχιά του κελύφους σθένους. Έχουν συνδυαστική ισχύ 1 (σθένος) και αριθμό οξείδωσης +1. Δείχνουν μεγάλη τάση να χάνουν το ηλεκτρόνιο από το εξωτερικό κέλυφος για να σχηματίσουν κατιόντα.
• Ως βιοστοιχεία, τα αλκαλικά μέταλλα αναπτύσσουν ένα σημαντικό ρόλο στους ζωντανούς οργανισμούς, ειδικά το νάτριο και το κάλιο, τα οποία παίζουν θεμελιώδη ρόλο στη μετάδοση των νεύρων και, στην περίπτωση του καλίου, στη ρύθμιση της ενζυματικής δραστηριότητας.
• Αυτά τα μέταλλα έχουν πολλαπλές χρήσεις στη βιομηχανία. Για παράδειγμα, το λίθιο (Li) χρησιμοποιείται για την παραγωγή κραμάτων αλουμινίου υψηλής αντοχής, στην παραγωγή κεραμικών ή ως εξαρτήματα μπαταρίας. Έχει επίσης ιατρικές χρήσεις αφού αποτελεί συστατικό του νευρικού συστήματος και η ανεπάρκεια του προκαλεί ψυχιατρικές παθήσεις.

Σημείωση: Η ομάδα 1 του περιοδικού πίνακα περιλαμβάνει επίσης το υδρογόνο, το οποίο δεν είναι μέταλλο.

Μέταλλα αλκαλικών γαιών (ομάδα 2 του περιοδικού πίνακα):

• Τα μέταλλα αλκαλικών γαιών αντιπροσωπεύουν το 4% της σύνθεσης του φλοιού της γης. Είναι ιδιαίτερα άφθονα ασβέστιο (Ca) και μαγνήσιο (Mg).
• Όπως τα αλκαλικά μέταλλα, αυτά τα μέταλλα είναι πολύ αντιδραστικά Επομένως, δεν βρίσκονται σε ελεύθερη μορφή στη φύση.
• Αν και έχουν παρόμοια φυσικοχημικά χαρακτηριστικά με τα αλκαλικά μέταλλα, τείνουν να είναι πιο σκληρά και λιγότερο αντιδραστικά από τα αλκαλικά μέταλλα. Έχουν χαμηλή πυκνότητα και σκληρότητα και σημεία τήξης υψηλότερα από εκείνα των μετάλλων αλκαλίων.
• Από την άποψη της διαμόρφωσης ηλεκτρονίων, χαρακτηρίζονται από παρουσιάστε την τροχιά s του γεμισμένου κελύφους σθένους (δηλαδή, καταλαμβάνεται από ένα ζευγάρι ηλεκτρονίων). Επομένως, έχουν συνδυαστική ισχύ 2 (σθένος) και αριθμό οξείδωσης +2. Αντιδρούν εύκολα με αλογόνα (ομάδα 17 του περιοδικού πίνακα), σχηματίζοντας ιοντικά άλατα.
• Ο ρόλος σας ως συστατικά των ζωντανών οργανισμών Είναι ιδιαίτερα σημαντικό στην περίπτωση του ασβεστίου (Ca) και του μαγνησίου (Mg). Τα ιόντα μαγνησίου και ασβεστίου είναι τα πιο άφθονα ιόντα στο θαλασσινό νερό μαζί με το ιόν χλωρίου (Cl^-).
• 99% του ασβεστίου στο σώμα μας βρίσκεται στον σκελετό, αλλά σε ιοντική μορφή έχει θεμελιώδη ρόλο στη μετάδοση των νεύρων, τη νευρομυϊκή λειτουργία και τη ρύθμιση ενζυματική.
• Το μαγνήσιο, στην ιοντική του μορφή, εκτελεί σημαντικές βιολογικές λειτουργίες σε ζωντανούς οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων το πιο σημαντικό, ο θεμελιώδης ρόλος του στη φωτοσύνθεση των φυτών ως συστατικό του χλωροφύλλη.
• Οι βιομηχανικές χρήσεις των μετάλλων αλκαλικής γαίας είναι ποικίλες. Η πιο σχετική είναι η χρήση ασβεστίου ως συστατικού τσιμέντου, η χρήση μαγνησίου για την επεξεργασία πυρκαγιών τεχνητή, ως επικάλυψη δομών σιδήρου για την αποτροπή της οξείδωσης ή ως συστατικό κράματος και χάλυβα φως.

Στην ταξινόμηση των μετάλλων πρέπει να μιλήσουμε για τα μέταλλα μετάβασης ή τα μέταλλα του μπλοκ δ, είναι η πιο άφθονη ομάδα μετάλλων και ομαδοποιούνται σε α συνολικά 10 ομάδες ή οικογένειες του περιοδικού πίνακα.

• Τα περισσότερα μέταλλα μετάβασης έχουν χαρακτηριστικά παρόμοια με τα αντιπροσωπευτικά μέταλλα: είναι καλά αγωγοί θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας και αντανακλούν το φως.
• Δείχνουν μεγάλη μεταβλητότητα όσον αφορά τη σκληρότητα και τα σημεία βρασμού και τήξης, αλλά, γενικά, είναι σκληρότερα και έχουν υψηλότερα σημεία τήξης και βρασμού από τα αλκαλικά μέταλλα και αλκαλικές γαίες.
• Από το χημική άποψη Χαρακτηρίζονται από: με πολλαπλούς αριθμούς συντονισμού (σθένη) ή καταστάσεις οξείδωσης, είναι συνήθως καλοί καταλύτες (ικανότητα αύξησης ή μείωσης του ρυθμού των χημικών αντιδράσεων) και σχηματίζει ενώσεις με χρώμα και έχουν την ικανότητα να σχηματίζουν σύμπλοκα συντονισμού (χημικές ενώσεις με μεταλλικό ιόν στο κέντρο, προσαρτημένα σε μια σειρά προσδεμάτων διατεταγμένων σε αυτά περίπου). Για αυτόν τον λόγο, τα μέταλλα μετάβασης σχηματίζουν κατιόντα διαφορετικών χρεώσεων.
• Η πυκνότητα είναι πολύ μεταβλητή σε αυτό το μπλοκ στοιχείων, από στρόντιο με χαμηλή πυκνότητα έως όσμιο (Os), το οποίο είναι το στοιχείο με την υψηλότερη πυκνότητα στον περιοδικό πίνακα.
• Αν κοιτάξουμε την ηλεκτρονική διαμόρφωση των μετάλλων μετάβασης, χαρακτηρίζονται από παρουσίαση μερικώς γεμισμένα d τροχιακά. Η πλήρωση των τροχιακών σε αυτό το μπλοκ του περιοδικού πίνακα παρουσιάζει μια σειρά παρατυπιών, οι οποίες αντικατοπτρίζονται στους πολλαπλούς αριθμούς οξείδωσης που αποκτώνται από τα μέταλλα σε αυτό το μπλοκ του πίνακα περιοδικός.

Σίδηρος (Fe) και τιτάνιο (Ti): πιο άφθονα μέταλλα μετάβασης

• Ο σίδηρος είναι ο πιο άφθονος και αντιπροσωπεύει περίπου το 5% του βάρους του φλοιού της γης. Είναι σπάνιο να το βρείτε στη στοιχειώδη μορφή του στη φύση, όπου συνήθως βρίσκεται σχηματίζοντας οξείδια και ανθρακικά άλατα.
• Ο καθαρός σίδηρος έχει λίγες χρήσεις, αλλά τα κράματά του με άλλες ουσίες έχουν πολλαπλές χρήσεις. Οι χρήσιμες μορφές κραμάτων σιδήρου είναι ο σφυρήλατος σίδηρος (είναι ένα κράμα σιδήρου που χαρακτηρίζεται από τη χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα και την υψηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο. Έχει την ιδιότητα ότι μπορεί να είναι καυτό-καλούπι και σκληραίνει σε γρήγορη ψύξη), χυτοσίδηρο (το οποίο είναι επίσης γνωστό ως το όνομα του γκρίζου χυτοσίδηρου ή του χυτοσιδήρου, είναι ένα κράμα σιδήρου, πυριτίου και άνθρακα που περιέχει μικρές ποσότητες μαγγανίου, φωσφόρου και θείο; στον οποίο ο άνθρακας έχει τη μορφή γραφίτη) και ο χάλυβας (ένα καθαρισμένο κράμα σιδήρου και άνθρακα).
• Άλλα μεταβατικά μέταλλα που χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία είναι χαλκός και ασήμι. Επιπλέον, πολλά μεταβατικά μέταλλα χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία ως καταλύτες για χημικές αντιδράσεις.
• Σε βιολογικό επίπεδο, ο σίδηρος στην ιοντική του μορφή έχει θεμελιώδη ρόλο στο μεταφορά οξυγόνου, δεδομένου ότι είναι μέρος του ενεργού κέντρου της αιμοσφαιρίνης και της μυοσφαιρίνης.

Τα μέταλλα εσωτερικής μετάβασης ή τα μέταλλα του μπλοκ στΟνομάζονται επίσης σπάνιες γαίες. Ομαδοποιούνται σε δύο οικογένειες στοιχείων: λανθανίδες και το ακτινίδες. Είναι αυτά τα μεταλλικά στοιχεία στα οποία βρίσκονται ηλεκτρόνια που καταλαμβάνουν τα τροχιακά. Τα στοιχεία της ομάδας των λανθανίδων έχουν καταλάβει εν μέρει τα τροχιακά επίπεδα του επιπέδου 4 και τα ακτινίδια εκείνα του επιπέδου 5.

Lanthanides ή lanthanoids

• Είναι τα 15 στοιχεία της εσωτερικής μετάβασης που είναι μέρος του περίοδος 6 του περιοδικού πίνακα των στοιχείων.
• Αυτή η ομάδα στοιχείων έχει κοινές χαρακτηριστικές ιδιότητες. Είναι περίπου μαλακά και ασημένια μέταλλα, Η αγωγιμότητα της θερμότητας και του ηλεκτρισμού είναι σχετικά χαμηλή σε σύγκριση με άλλα μέταλλα. Είναι μέταλλα χαμηλότερης πυκνότητας από τα μέταλλα μετάβασης.
• Στη φύση, βρίσκονται σε χαμηλές αναλογίες, που αποτελούν μέρος πολλών μεταλλικά στοιχεία. Οι λανθανίδες έχουν υψηλή ικανότητα μαγνητισμού ή μαγνητισμού και χαρακτηρίζονται επίσης από τη φωτεινότητα των κατιόντων τους.
• Οι Lanthanides έχουν πολλαπλές χρήσεις στη βιομηχανία στην παραγωγή ισχυρών μόνιμων μαγνητών, επαναφορτιζόμενων μπαταριών και στην κατασκευή υπεραγώγιμων υλικών. Έχουν πολλές εφαρμογές στην οπτική (κατασκευή σωλήνων φθορισμού και λαμπτήρων, οθόνες υγρών κρυστάλλων και λέιζερ). Χρησιμοποιούνται επίσης ως καταλύτες για χημικές αντιδράσεις ή ως χρωστικές.

Ακτινοειδή ή ακτινοειδή

• Είναι τα 15 στοιχεία που αποτελούν το περίοδος 7 του περιοδικού πίνακα.
• Πολλά από αυτά έχουν συντεθεί τεχνητά, αλλά βρίσκονται επίσης στη φύση σε πολύ μικρές αναλογίες.
• Δείχνουν μια συμπεριφορά παρόμοια με εκείνη των μετάλλων μετάβασης (μπλοκ δ) και διαφορετική από εκείνη των λανθανιδών. Όπως στην περίπτωση πολλών μετάλλων, έχουν μια χαρακτηριστική ασημί γυαλάδα.
• Ως ομάδα, η σημασία τους έγκειται στο γεγονός ότι είναι όλοι ραδιενεργά στοιχεία. Δηλαδή, αυτά είναι στοιχεία των οποίων οι πυρήνες είναι ασταθείς αποσυντίθενται, απελευθερώνουν ενέργεια (πυρηνική ενέργεια) και δημιουργούν άλλα χημικά στοιχεία με έναν πιο σταθερό πυρήνα. Όλα τα ισότοπα των στοιχείων αυτής της ομάδας είναι ραδιενεργά και έχουν μικρό χρόνο ημιζωής. Τα πιο άφθονα ακτινίδια στη φύση είναι το ουράνιο (U) και το θόριο (Th).