Fyzikální a chemické vlastnosti kovů

5199
Egbert Haynes
Fyzikální a chemické vlastnosti kovů

The vlastnosti kovů, Fyzikální i chemické jsou klíčem ke konstrukci nesčetných artefaktů a inženýrských prací, stejně jako dekorativních ozdob v různých kulturách a oslavách.. 

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

Kovy jsou na první pohled rozeznatelné podle lesklých a obvykle stříbrných 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 určených pro velmi specifická použití; například soli mědi a zlata.

Byly to však fyzikální vlastnosti, které lidstvo poprvé uchvátily. Obecně se vyznačují tím, že jsou trvanlivé, což platí zejména v případě ušlechtilých kovů. Tedy vše, co připomínalo zlato nebo stříbro, bylo považováno za cenné; byly vyrobeny mince, klenoty, šperky, řetízky, 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 tepny technologie a kosti budov.

Rejstřík článků

  • 1 Fyzikální vlastnosti kovů
    • 1.1 Brilantnost
    • 1.2 Tvrdost
    • 1.3 Malleabilita
    • 1.4 Tažnost
    • 1.5 Tepelná a elektrická vodivost
    • 1.6 Hlasitost
    • 1.7 Vysoká teplota tání a teplota varu
    • 1.8 Slitiny
  • 2 Chemické vlastnosti
    • 2.1 Struktury a odkazy
    • 2.2 Koroze
    • 2.3 Redukční činidla
    • 2.4 Reaktivita
  • 3 Odkazy

Fyzikální vlastnosti kovů

Fyzikální vlastnosti kovů jsou ty, které je definují a odlišují jako materiály. Není nutné, aby prošly jakoukoli transformací způsobenou jinými látkami, ale fyzickými akcemi, jako je zahřívání, deformace, leštění nebo prosté prohlížení..

Oslnivost

Drtivá většina kovů je lesklá a má také šedavé nebo stříbrné barvy. Existují určité výjimky: rtuť je černá, měď je načervenalá, zlaté zlato a osmium vykazuje modravé odstíny. Tento jas je způsoben interakcemi fotonů s jejich povrchem elektronicky delokalizovaným kovovou vazbou..

Tvrdost

Kovy jsou tvrdé, s výjimkou 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 seškrábnout nehtem; alespoň než začnou korodovat maso.

Kujnost

Kovy jsou obvykle tvárné při různých teplotách. Když jsou udeřeny, a pokud jsou deformovány nebo rozdrceny, aniž by se rozbily nebo se rozpadly, pak se říká, že kov je tvárný a vykazuje tvárnost. Ne všechny kovy jsou tvárné.

Kujnost

Kovy mohou být kromě toho, že jsou tvárné, také tvárné. Když je kov tvárný, je schopen podstoupit deformace ve stejném směru, čímž se stane, jako by šlo o nit nebo drát. Pokud je známo, že s kovem lze obchodovat v kabelových kolech, můžeme říci, že jde o tvárný kov; například měděné a zlaté dráty.

Krystaly ze syntetického zlata. Alchemist-hp (diskuse) www.pse-mendelejew.de [CC BY-SA 3.0 DE (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/deed.en)]

Tepelná a elektrická vodivost

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

Měděné dráty. Scott Ehardt [public domain]

Zvučnost

Kovy jsou zvukové materiály. Pokud jsou zasaženy dvě kovové části, bude pro každý kov vydáván charakteristický zvuk. Odborníci a milovníci kovů jsou ve skutečnosti schopni odlišit je podle zvuku, který vydávají.

Vysoká teplota tání a teplota varu

Kovy vydrží před roztavením vysoké teploty. Některé kovy, jako je wolfram a osmium, se taví při teplotách 3422 ° C, respektive 3033 ° C. Zinek (419,5 ° C) a sodík (97,79 ° C) se však taví při velmi nízkých teplotách..

Ze všeho jsou cesium (28,44 ° C) a galium (29,76 ° C) ty, které se taví při nejnižších teplotách.

Z těchto hodnot lze získat představu, proč se při svařování používá elektrický oblouk a způsobují intenzivní záblesky..

Na druhou stranu samotné vysoké teploty tání naznačují, že všechny kovy jsou pevné při pokojové teplotě (25 ° C); kromě rtuti, jediného kovu a jednoho z mála chemických prvků, který je kapalný.

Rtuť v kapalné formě. Bionerd [CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)]

Slitiny

I když to není taková fyzikální vlastnost, mohou se kovy navzájem mísit, pokud se jejich atomy dokáží přizpůsobit a vytvořit slitiny. Jedná se tedy o pevné směsi. Jeden pár kovů lze legovat snadněji než jiný; a některé ve skutečnosti nemohou být vůbec legované kvůli nízké afinitě mezi nimi.

Měď „vychází“ s cínem a mísí se s ním za vzniku bronzu; nebo se zinkem za vzniku mosazi. Slitiny nabízejí několik alternativ, když samotné kovy nemohou splnit požadované vlastnosti pro danou aplikaci; jako když chcete spojit lehkost jednoho kovu s houževnatostí druhého.

Chemické vlastnosti

Chemické vlastnosti jsou vlastnosti vlastní jejich atomům a to, jak interagují s molekulami mimo jejich prostředí, aby přestali být kovy, aby se staly jinými sloučeninami (oxidy, sulfidy, soli, organokovové komplexy atd.). Jde pak o jejich reaktivitu a jejich struktury.

Struktury a odkazy

Kovy, na rozdíl od nekovových prvků, nejsou seskupeny jako molekuly M-M, ale jako síť atomů M soudržných svými vnějšími elektrony.

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

Za pozorované a měřené fyzikální vlastnosti kovů jsou zodpovědné kovové krystaly různých velikostí plné nedokonalostí a jejich kovové vazby. Skutečnost, že jsou barevné, jasné, dobré vodiče a zdravé, vše je způsobeno jejich strukturou a elektronickým přemístěním.

Existují krystaly, kde jsou atomy kompaktnější než jiné. Proto mohou být kovy husté jako olovo, osmium nebo iridium; nebo lehký jako lithium, dokonce schopný plavat na vodě před reakcí.

Koroze

Kovy jsou náchylné ke korozi; i když několik z nich mu může za normálních podmínek (ušlechtilé kovy) výjimečně odolat. Koroze je postupná oxidace kovového povrchu, která se nakonec rozpadne a způsobí skvrny a díry, které zkazí jeho lesklý povrch, a také další nežádoucí barvy..

Kovy, jako je titan a iridium, mají vysokou odolnost proti korozi, protože vrstva jejich vytvořených oxidů nereaguje s vlhkostí ani neumožňuje pronikání kyslíku dovnitř kovu. A z nejjednodušších kovů, které korodují, máme železo, jehož rez je dobře rozpoznatelný podle hnědé barvy..

Redukční prostředky

Některé kovy jsou vynikajícími redukčními činidly. To znamená, že se vzdávají svých elektronů jiným druhům hladovým po elektronech. Výsledkem této reakce je, že se z nich nakonec stanou kationty, Mn+, kde n je oxidační stav kovu; tj. jeho kladný náboj, který může být polyvalentní (větší než 1+).

Například alkalické kovy se používají ke snížení obsahu některých oxidů nebo chloridů. Když k tomu dojde u sodíku, Na, ztrácí svůj jediný valenční elektron (protože patří do skupiny 1), aby se stal sodíkovým iontem nebo kationtem, Na+ (jednomocný).

Podobně jako vápník, Ca (skupina 2), který ztrácí dva elektrony místo pouze jednoho a zůstává jako dvojmocný kation Cadva+.

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

Reaktivita

Jak již bylo řečeno, elektrony mají tendenci elektrony ztrácet, lze tedy očekávat, že se při všech svých reakcích (nebo většině) transformují na kationty. Nyní tyto kationy zřejmě interagují s anionty za vzniku široké škály sloučenin..

Například alkalické kovy a kovy alkalických zemin reagují přímo (a výbušně) s vodou za vzniku hydroxidů, M (OH)n, tvořené ionty M.n+ a OH-, nebo M-OH vazbami.

Když kovy reagují s kyslíkem při vysokých teplotách (například plamenech), transformují se na oxidy M.dvaNEBOn (NadvaO, CaO, MgO, AldvaNEBO3, atd.). Je to proto, že máme ve vzduchu kyslík; ale také dusík a některé kovy mohou tvořit směs oxidů a nitridů, M.3Nn (TiN, AlN, GaN, Be3Ndva, Ag3N 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 pokrývá některé kovy, zabraňuje kyselinám v útoku na kov. Například kyselina chlorovodíková nemůže rozpustit všechny kovy tvořící jejich příslušné chloridy kovů rozpustné ve vodě.. 

Reference

  1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie. (8. vydání). Učení CENGAGE.
  2. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (Čtvrté vydání). Mc Graw Hill.
  3. Nástroje pro domácí vědu. (2019). Lekce vědy o kovech. Obnoveno z: learning-center.homesciencetools.com
  4. Vydavatelská skupina Rosen. (2019). Kovy. Obnoveno z: pkphysicalscience.com
  5. Toppr. (s.f.). Chemické vlastnosti kovů a nekovů. Obnoveno z: toppr.com
  6. Wikipedia. (2019). Kov. Obnoveno z: en.wikipedia.org

Zatím žádné komentáře