CLASSIFICATIE van METALEN uit het periodiek systeem

De metalen zijn de meer overvloedige elementen op de periodiek systeem. Ze worden gekenmerkt door: goede geleiders van warmte en elektriciteit, vast zijn bij kamertemperatuur (met de met uitzondering van kwik dat vloeibaar is) en het vermogen hebben om licht te reflecteren, zodat ze een glans geven karakteristiek.

Maar deze geweldige reeks elementen wordt geordend gepresenteerd in het periodiek systeem in verschillende groepen of families die hun overeenkomsten en verschillen weerspiegelen. In deze les van een LERAAR zullen we zien wat de classificatie van metalen en wat zijn de kenmerken en eigenschappen van de verschillende groepen die in deze classificatie zijn gedefinieerd.

Zoals we al hebben vermeld, zijn metalen de meerderheidselementen van de periodiek systeem. Ze zijn verdeeld in twee geweldige jongens die in elk geval verschillende subtypen omvatten die zijn gegroepeerd in families van de verschillende blokken van het periodiek systeem.

Hieronder geven we een korte schets van deze classificatie, die we in de volgende paragrafen nader zullen uitwerken.

• 1. Representatieve metalen: s blok van het periodiek systeem.
• 1.1. Familie van alkalimetalen
• 1.2. Familie van aardalkalimetalen
• 2. Overgangsmetalen: blok d van het periodiek systeem.
• 3. Interne overgangsmetalen: blok f van het periodiek systeem.
• 3.1. Lanthanidenide: elementen van de 6e periode van de tabel.
• 3.2. actiniden: elementen van de 7 periode van de tabel.
• 4. Post-overgangsmetalen: p blok van het periodiek systeem.

De representatieve elementen of hoofdelementen zijn die elementen die overvloediger in de natuur. Onder de metalen elementen zijn representatieve elementen de metalen van de blok s, dat wil zeggen de alkalische elementen (familie 1 van het periodiek systeem) en de aardalkali-elementen (familie 2 van het periodiek systeem).

In deze twee groepen vinden we zeer reactieve elementen, met een sterke neiging tot oxideren (verliezen hun elektronen uit de valentieschil) en daarom zijn ze krachtige reductiemiddelen van andere elementen. In de natuur worden ze aangetroffen in de vorm van ionische zouten die zeer goed oplosbaar zijn in water, oxiden of hydroxiden (sterke basen).

Alkalimetalen (groep 1 van het periodiek systeem)

• Alkalimetalen vertegenwoordigen 5% van de aardkorst. Natrium (Na) en Kalium (K) ze zijn het meest overvloedig.
• Zij zijn glanzende elementen zilverachtig uiterlijk, lage dichtheid, zachte metalen en zeer reactief. Vanwege hun hoge reactiviteit worden ze niet in hun pure staat in de natuur gevonden. De kook- of verdampingspunten van alkalimetalen zijn relatief laag en ze zijn goede geleiders van warmte en elektriciteit.
• Vanuit het oogpunt van hun elektronische configuratie zijn het elementen die een enkel elektron de s-orbitaal van zijn valentieschil bezetten. Ze hebben een combinerende kracht van 1 (valentie) en oxidatiegetal +1. Ze vertonen een grote neiging om het elektron uit de buitenste schil te verliezen om kationen te vormen.
• Als bio-elementen ontwikkelen alkalimetalen zich belangrijke rol in levende organismen, vooral natrium en kalium, die een fundamentele rol spelen bij de overdracht van zenuwen en, in het geval van kalium, bij het reguleren van de enzymactiviteit.
• Deze metalen hebben meerdere toepassingen in de industrie. Lithium (Li) wordt bijvoorbeeld gebruikt voor de productie van zeer sterke aluminiumlegeringen, bij de productie van keramiek of als batterijcomponenten. Het heeft ook medische toepassingen, aangezien het een bestanddeel van het zenuwstelsel vormt en het tekort ervan psychiatrische ziekten veroorzaakt.

Opmerking: Groep 1 van het periodiek systeem omvat ook waterstof, dat geen metaal is.

Aardalkalimetalen (groep 2 van het periodiek systeem):

• De aardalkalimetalen vertegenwoordigen 4% van de samenstelling van de aardkorst. Ze zijn vooral overvloedig calcium (Ca) en magnesium (Mg).
• Net als de alkalimetalen, deze metalen metal ze zijn erg reactief daarom worden ze niet in vrije vorm in de natuur gevonden.
• Hoewel ze fysisch-chemische eigenschappen hebben die vergelijkbaar zijn met die van alkalimetalen, zijn ze meestal harder en minder reactief dan alkalimetalen. Ze hebben een lage dichtheden en hardheden en smeltpunten hoger dan die van alkalimetalen.
• Vanuit het oogpunt van elektronenconfiguratie worden ze gekenmerkt door: presenteer de s-orbitaal van de valentieschil gevuld (dat wil zeggen, bezet door een elektronenpaar). Daarom hebben ze een combinerende kracht van 2 (valentie) en een oxidatiegetal van +2. Ze reageren gemakkelijk met halogenen (groep 17 van het periodiek systeem), om ionische zouten te vormen.
• Jouw rol als bestanddelen van levende organismen het is vooral belangrijk in het geval van calcium (Ca) en magnesium (Mg). Magnesium- en calciumionen zijn de meest voorkomende ionen in zeewater samen met het chloride-ion (Cl^-).
• 99% van het calcium in ons lichaam wordt gevonden in het skelet, maar in zijn ionische vorm speelt een fundamentele rol bij zenuwtransmissie, neuromusculaire functie en regulatie enzymatisch.
• Magnesium, in zijn ionische vorm, vervult belangrijke biologische functies in levende organismen, waaronder: de meest prominente, zijn fundamentele rol in de fotosynthese van planten als onderdeel van de chlorofyl.
• De industriële toepassingen van aardalkalimetalen zijn divers. De meest relevante zijn het gebruik van calcium als bestanddeel van cement, het gebruik van magnesium voor het ontstaan ​​van branden kunstmatig, als coating van ijzerstructuren om oxidatie te voorkomen of als onderdeel van legeringen en staal licht.

Binnen de classificatie van metalen hebben we het over overgangsmetalen of metalen van de blok d, zijn de meest voorkomende groep metalen en zijn gegroepeerd in a totaal 10 groepen of families van het periodiek systeem.

• De meeste overgangsmetalen hebben eigenschappen die vergelijkbaar zijn met representatieve metalen: ze zijn goed geleiders van warmte en elektriciteit en reflecteren licht.
• Ze vertonen een grote variabiliteit in termen van hardheid en kook- en smeltpunten, maar over het algemeen zijn ze: harder en hebben hogere smelt- en kookpunten dan alkalimetalen en aardalkaliën.
• Van de chemisch oogpunt ze worden gekenmerkt door: ze hebben meerdere coördinatiegetallen (valenties) of oxidatietoestanden, ze zijn meestal goede katalysatoren (vermogen om de snelheid van chemische reacties te verhogen of te verlagen) en het vormen van verbindingen met kleur en hebben het vermogen om vormen coördinatiecomplexen (chemische verbindingen met een metaalion in het midden, bevestigd aan een reeks liganden die aan hun in de omgeving van). Om deze reden vormen overgangsmetalen kationen met verschillende ladingen.
• Dichtheid is zeer variabel in dit blok elementen, van strontium met een lage dichtheid tot osmium (Os), het element met de hoogste dichtheid in het periodiek systeem.
• Als we kijken naar de elektronische configuratie van overgangsmetalen, worden ze gekenmerkt door presenteren gedeeltelijk gevulde d orbitalen. De vulling van de orbitalen in dit blok van het periodiek systeem vertoont een reeks onregelmatigheden, die: worden weerspiegeld in de meervoudige oxidatiegetallen die zijn verkregen door de metalen in dit blok van de tabel periodiek.

IJzer (Fe) en titanium (Ti): meer overvloedige overgangsmetalen

• IJzer is het meest overvloedig en vertegenwoordigt ongeveer 5% van het gewicht van de aardkorst. Het is zeldzaam om het in zijn elementaire vorm in de natuur te vinden, waar het normaal gesproken oxiden en carbonaten vormt.
• Zuiver ijzer heeft weinig toepassingen, maar zijn legeringen met andere stoffen hebben meerdere toepassingen. De bruikbare vormen van ijzerlegeringen zijn smeedijzer (het is een ijzerlegering die wordt gekenmerkt door een laag koolstofgehalte en een hoog ijzergehalte. Het heeft de eigenschap dat het gloeiend heet kan worden gegoten en hardt uit bij snelle afkoeling), gietijzer (ook wel bekend als de naam van grijs gietijzer of gietijzer, het is een legering van ijzer, silicium en koolstof die kleine hoeveelheden mangaan, fosfor en zwavel; waarin koolstof de vorm heeft van grafiet) en staal (een gezuiverde legering van ijzer en koolstof).
• Andere overgangsmetalen die veel in de industrie worden gebruikt, zijn: koper en zilver. Daarnaast worden in de industrie veel overgangsmetalen gebruikt als katalysator voor chemische reacties.
• Op biologisch niveau speelt ijzer in zijn ionische vorm een ​​fundamentele rol in de zuurstof transport, omdat het deel uitmaakt van het actieve centrum van hemoglobine en myoglobine.

De interne overgangsmetalen of metalen van de blok fZe worden ook wel zeldzame aardmetalen genoemd. Ze zijn gegroepeerd in twee families van elementen: lanthaniden en de actiniden. Het zijn die metalen elementen waarin elektronen worden gevonden die de f-orbitalen bezetten. De elementen van de groep lanthaniden hebben gedeeltelijk de orbitalen van niveau 4 bezet en de actiniden die van niveau 5.

Lanthaniden of lanthanoïden

• Dit zijn de 15 elementen van interne transitie die deel uitmaken van de periode 6 van het periodiek systeem der elementen.
• Deze groep elementen heeft gemeenschappelijke kenmerkende eigenschappen. Gaat over zachte en zilverglanzende metalen, de geleidbaarheid van warmte en elektriciteit is relatief laag in vergelijking met andere metalen. Het zijn metalen met een lagere dichtheid dan overgangsmetalen.
• In de natuur worden ze in kleine hoeveelheden aangetroffen en maken ze deel uit van vele mineralen. Lanthaniden hebben een hoog vermogen tot magnetisatie of magnetisatie en worden ook gekenmerkt door de luminescentie van hun kationen.
• Lanthaniden hebben meerdere toepassingen in de industrie bij de productie van sterke permanente magneten, oplaadbare batterijen en de fabricage van supergeleidende materialen. Ze hebben meerdere toepassingen in de optica (productie van tl-buizen en lampen, lcd-schermen en lasers). Ze worden ook gebruikt als katalysatoren voor chemische reacties of als pigmenten.

Actiniden of actinoïden

• Het zijn de 15 elementen die deel uitmaken van de periode 7 van het periodiek systeem.
• Velen van hen zijn kunstmatig gesynthetiseerd, maar ze worden ook in zeer kleine hoeveelheden in de natuur aangetroffen.
• Ze vertonen een gedrag vergelijkbaar met dat van overgangsmetalen (blok d) en verschillend van dat van lanthaniden. Zoals bij veel metalen hebben ze een karakteristieke zilverachtige glans.
• Als groep ligt hun belang in het feit dat ze allemaal zijn radioactieve elementen. Dat wil zeggen, dit zijn elementen waarvan de kernen onstabiel desintegreren, waarbij energie vrijkomt (kernenergie) en aanleiding geeft tot andere chemische elementen met een stabielere kern. Alle isotopen van de elementen in deze groep zijn radioactief en hebben een korte halfwaardetijd. De meest voorkomende actiniden in de natuur zijn uranium (U) en thorium (Th).