CLASIFICAREA METALELOR în tabelul periodic

metale sunt elemente mai abundente pe tabelul periodic. Acestea se caracterizează prin: fiind buni conductori de căldură și electricitate, fiind solizi la temperatura camerei (cu cu excepția mercurului care este lichid) și au capacitatea de a reflecta lumina, deci prezintă un luciu caracteristică.

Dar acest mare set de elemente este prezentat ordonat în cadrul tabelului periodic în diferite grupuri sau familii care reflectă asemănările și diferențele lor. În această lecție de la un PROFESOR vom vedea ce este clasificarea metalelor și care sunt caracteristicile și proprietățile diferitelor grupuri definite în această clasificare.

După cum am menționat deja, metalele sunt elementele majoritare ale tabelul periodic. Sunt distribuite în doi băieți grozavi care includ, în fiecare caz, diferite subtipuri care sunt grupate în familii ale diferitelor blocuri ale tabelului periodic.

Mai jos prezentăm o scurtă schiță a acestei clasificări, pe care o vom dezvolta mai detaliat în secțiunile următoare.

• 1. Metale reprezentative: blocul tabelului periodic.
• 1.1. Familia de Metale alcaline
• 1.2. Familia de metale alcalino-pământoase
• 2. Metale de tranziție: blocul d al tabelului periodic.
• 3. Metale de tranziție internă: blocul f al tabelului periodic.
• 3.1. Lantanide: elemente din a 6-a perioadă a tabelului.
• 3.2. Actinide: elemente ale perioadei 7 a tabelului.
• 4. Metale post-tranzitorii: blocul p al tabelului periodic.

Elementele reprezentative sau elementele principale sunt acele elemente care sunt mai abundentă în natură. Printre elementele metalice, elementele reprezentative sunt metalele bloc s, adică elementele alcaline (familia 1 a tabelului periodic) și elementele alcalino-pământoase (familia 2 a tabelului periodic).

În aceste două grupuri găsim elemente foarte reactive, cu o puternică tendință de oxidare (își pierd electronii din învelișul de valență) și, prin urmare, sunt puternici reductori ai altor elemente. În natură se găsesc sub formă de săruri ionice foarte solubile în apă, oxizi sau hidroxizi (baze puternice).

Metalele alcaline (grupa 1 a tabelului periodic)

• Metalele alcaline reprezintă 5% din scoarța terestră. Sodiu (Na) și potasiu (K) sunt cele mai abundente.
• Sunt elemente strălucitoare ca aspect argintiu, densitate scăzută, metale moi și foarte reactiv. Datorită reactivității lor ridicate, nu se găsesc în stare pură în natură. Punctele de fierbere sau evaporare ale metalelor alcaline sunt relativ scăzute și sunt buni conductori de căldură și electricitate.
• Din punctul de vedere al configurației lor electronice, ele sunt elemente care prezintă un singur electron ocupând orbitalul s al învelișului său de valență. Au o putere combinată de 1 (valență) și un număr de oxidare +1. Ele prezintă o mare tendință de a pierde electronul din coaja exterioară pentru a forma cationi.
• Ca bioelemente, metalele alcaline dezvoltă o rol important în organismele vii, în special sodiul și potasiul, care joacă un rol fundamental în transmiterea nervilor și, în cazul potasiului, în reglarea activității enzimei.
• Aceste metale au utilizări multiple în industrie. De exemplu, litiu (Li) este utilizat pentru a produce aliaje de aluminiu de înaltă rezistență, în producția de ceramică sau ca componente pentru baterii. De asemenea, are utilizări medicale, deoarece constituie o componentă a sistemului nervos, iar deficiența acestuia provoacă boli psihiatrice.

Notă: Grupa 1 a tabelului periodic include și hidrogen, care nu este un metal.

Metale alcalino-pământoase (grupa 2 a tabelului periodic):

• Metalele alcalino-pământoase reprezintă 4% din compoziția scoarței terestre. Sunt deosebit de abundente calciu (Ca) și magneziu (Mg).
• La fel ca metalele alcaline, aceste metale sunt foarte reactivi prin urmare, ele nu se găsesc în formă liberă în natură.
• Deși au caracteristici fizico-chimice similare cu metalele alcaline, ele tind să fie mai dure și mai puțin reactive decât metalele alcaline. Au densități mici și durități și puncte de topire mai mari decât cele ale metalelor alcaline.
• Din punct de vedere al configurației electronice, acestea se caracterizează prin prezentați orbitalul învelișului de valență umplut (adică ocupat de o pereche de electroni). Prin urmare, au o putere de combinare de 2 (valență) și un număr de oxidare de +2. Reacționează cu ușurință cu halogeni (grupa 17 a tabelului periodic), pentru a forma săruri ionice.
• Rolul tău de constituenții organismelor vii este deosebit de important în cazul calciului (Ca) și magneziului (Mg). Ionii de magneziu și calciu sunt cei mai abundenți ioni din apa de mare împreună cu ionul clorură (Cl^-).
• 99% din calciu din corpul nostru se găsește în schelet, dar în forma sa ionică are un rol fundamental în transmiterea nervului, funcția neuromusculară și reglarea enzimatic.
• Magneziul, sub forma sa ionică, îndeplinește funcții biologice importante în organismele vii, inclusiv cel mai proeminent, rolul său fundamental în fotosinteza plantelor ca componentă a clorofilă.
• Utilizările industriale ale metalelor alcalino-pământoase sunt diverse. Cele mai relevante sunt utilizarea calciului ca componentă a cimentului, utilizarea magneziului pentru elaborarea incendiilor artificial, ca acoperire a structurilor de fier pentru a preveni oxidarea lor sau ca componentă a aliajelor și oțelurilor ușoară.

În cadrul clasificării metalelor trebuie să vorbim despre metale de tranziție sau metale ale blocul d, sunt cel mai abundent grup de metale și sunt grupate într-un în total 10 grupuri sau familii a tabelului periodic.

• Majoritatea metalelor de tranziție au caracteristici similare cu metalele reprezentative: sunt bune conductori de căldură și electricitate și reflectă lumina.
• Acestea prezintă o mare variabilitate în ceea ce privește duritatea și punctele de fierbere și topire, dar, în general, sunt mai greu și au puncte de topire și fierbere mai mari decât metalele alcaline și pământuri alcaline.
• De la punct de vedere chimic acestea se caracterizează prin: având multiple numere de coordonare (valențe) sau stări de oxidare, sunt de obicei catalizatori buni (capacitatea de a crește sau de a reduce viteza reacțiilor chimice) și de a forma compuși cu culoare și au capacitatea de a formează complexe de coordonare (compuși chimici cu un ion metalic în centru, atașat la o serie de liganzi dispuși la nivelul lor în jurul). Din acest motiv, metalele de tranziție formează cationi cu diferite sarcini.
• Densitatea este foarte variabilă în acest bloc de elemente, de la stronțiu cu densitate redusă la osmiu (Os), care este elementul cu cea mai mare densitate din tabelul periodic.
• Dacă ne uităm la configurația electronică a metalelor de tranziție, acestea se caracterizează prin prezentare parțial umplute orbitale d. Umplerea orbitalilor din acest bloc al tabelului periodic prezintă o serie de nereguli, care sunt reflectate în numerele multiple de oxidare dobândite de metale în acest bloc al tabelului periodic.

Fier (Fe) și titan (Ti): metale de tranziție mai abundente

• Fierul este cel mai abundent și reprezintă aproximativ 5% din greutatea scoarței terestre. Este rar să-l găsești în forma sa elementară în natură, unde se găsește în mod normal formând oxizi și carbonați.
• Fierul pur are puține utilizări, dar aliajele sale cu alte substanțe au multiple utilizări. Formele utile ale aliajelor de fier sunt fierul forjat (este un aliaj de fier care se caracterizează prin conținutul redus de carbon și conținutul ridicat de fier. Are proprietatea că poate fi turnat la cald și se întărește la răcire rapidă), fontă (care este, de asemenea, cunoscută sub numele de denumirea de fontă gri sau fontă, este un aliaj de fier, siliciu și carbon care conține cantități mici de mangan, fosfor și sulf; în care carbonul este sub formă de grafit) și oțel (un aliaj purificat de fier și carbon).
• Alte metale de tranziție utilizate pe scară largă în industrie sunt cupru și argint. În plus, multe metale de tranziție sunt utilizate în industrie ca catalizatori pentru reacțiile chimice.
• La nivel biologic, fierul în forma sa ionică are un rol fundamental în transport de oxigen, întrucât face parte din centrul activ al hemoglobinei și mioglobinei.

Metalele de tranziție internă sau metalele din blocul fSunt numite și pământuri rare. Acestea sunt grupate în două familii de elemente: lantanide si actinide. Sunt acele elemente metalice în care se găsesc electroni care ocupă orbitalii f. Elementele grupului de lantanide au ocupat parțial orbitalele f de nivelul 4 și actinidele cele de nivelul 5.

Lantanide sau lantanoide

• Acestea sunt cele 15 elemente ale tranziției interne care fac parte din perioada 6 a tabelului periodic al elementelor.
• Acest grup de elemente are proprietăți caracteristice comune. Este despre metale moi și strălucitoare de argint, Conductivitatea sa de căldură și electricitate este relativ scăzută în comparație cu alte metale. Sunt metale cu densitate mai mică decât metalele de tranziție.
• În natură, acestea se găsesc în proporții scăzute, făcând parte din multe minerale. Lantanidele au o capacitate mare de magnetizare sau magnetizare și se caracterizează și prin luminescența cationilor lor.
• Lantanidele au utilizări multiple în industrie în producția de magneți permanenți puternici, baterii reîncărcabile și fabricarea materialelor supraconductoare. Au aplicații multiple în domeniul opticii (fabricarea de tuburi și lămpi fluorescente, afișaje cu cristale lichide și lasere). Ele sunt, de asemenea, utilizate ca catalizatori pentru reacții chimice sau ca pigmenți.

Actinide sau actinoide

• Acestea sunt cele 15 elemente care alcătuiesc perioada 7 a tabelului periodic.
• Multe dintre ele au fost sintetizate artificial, dar se găsesc și în natură în proporții foarte mici.
• Ele prezintă un comportament similar cu cel al metalelor de tranziție (blocul d) și diferit de cel al lantanidelor. La fel ca în cazul multor metale, acestea au un luciu argintiu caracteristic.
• Ca grup, importanța lor constă în faptul că sunt toți elemente radioactive. Adică, acestea sunt elemente ale căror nuclee sunt instabile se dezintegrează, eliberând energie (energie nucleară) și dau naștere altor elemente chimice cu un nucleu mai stabil. Toți izotopii elementelor din acest grup sunt radioactive și au un timp de înjumătățire scurt. Cele mai abundente actinide din natură sunt uraniul (U) și toriul (Th).