Из 118 элементов известных человеку 94 относится к металлам. Это элементы, которые образуют простые вещества с характерным блеском, высокой пластичностью и ковкостью. Какими еще свойствами обладают металлы? На какие группы они подразделяются? Давайте узнаем.
Металлы и их свойства
Описание металлов – дело нелегкое. Их сложно сравнить с другими элементами или веществами, известными в современном мире. В стандартном понимании металл – это твердое серое вещество с сильным блеском. Но все гораздо сложнее. Большинство из них действительно серого цвета, но оттенки у всех отличаются. У галлия он голубоватый, у висмута – розовый, у меди – ярко-красный, а вот цезий, стронций и золото имеют желтый оттенок.
По степени проявления своих свойств металлы очень разные. Но есть качества, которые их объединяют. Металлы относительно легко отдают электроны внешнего уровня, так как они слабо связаны с ядром атома. Их внутренняя структура представлена кристаллической решеткой, поэтому при нормальных условиях все они твердые. Исключение составляет лишь ртуть, которая твердеет только при температуре ниже -38,83 °C.
Металлы – это отличные проводники тепла и электричества. Многие из них очень пластичны, например золото, медь, чистый хром, серебро. Они способны гнуться или сминаться, не ломаясь. Другие же бывают довольно хрупкими (марганец, олово, висмут).
Группы металлов
В одних и тех же условиях металлы ведут себя неодинаково, что видно уже на примере ртути. Она очень легко становится жидкой, но далеко не все вещества ведут себя так же. В зависимости от температуры плавления выделяют легкоплавкие и тугоплавкие металлы. К последним относятся вольфрам, тантал, рений, молибден. Они плавятся при температурах больше 2000 °C.
Выделяют также тяжелые и легкие металлы. Тяжелые - свинец, кадмий, кобальт, ртуть, медь, ванадий, обладают большим атомным весом (больше 50) и высокой плотностью. У легких все ровно наоборот. К ним относятся алюминий, галлий, индий. Самым легким является литий, с плотностью 0,533 г/см³ и атомной массой 3.
В Периодической таблице выделяют также щелочную группу металлов (литий, натрий, калий, рубидий). Они довольно легко вступают в реакцию с водой, образуя растворимую щелочь или гидроксид. Все они очень активные, мягкие и намного легче воды. Существуют и щелочноземельные металлы (кальций, барий, стронций), щелочь с водой образуют уже их оксиды или земли. Они более твердые и не такие активные, как щелочные.
Исходя из разных свойств металлов их также подразделяют на:
- Переходные.
- Постпереходные.
- Цветные.
- Черные.
- Лантаноиды.
- Актиноиды.
- Благородные.
- Металлы платиновой группы.
- Редкоземельные.
Благородные металлы
Металлы в химических реакциях часто выступают как восстановители. Отдавая свои электроны, они подвергаются коррозийным процессам, которые их разрушают. Под действием окислителей на их поверхности образуются оксиды, гидроксиды, которые в народе называют ржавчиной.
Таким процессам подвержены многие металлы. Разрушителями для них могут быть газы и различные жидкости. Однако есть отдельный класс металлов, который практически не поддаются окислению и ржавчине. Это благородные металлы. Все они также относятся к редким и драгоценным. Их стоимость колеблется от 300 (серебро) долларов до 70 000 (родий) долларов за килограмм.
Благородными являются золото, серебро, а также металлы платиновой группы: платина, рутений, осмий, палладий, иридий, родий. Платина, палладий, золото и серебро очень пластичные, но слишком высоких температур не выдерживают. Остальные благородные металлы еще и тугоплавкие, они плавятся от температуры 2334 °C (рутений) до 3033 °C (осмий).
Все они стойко переносят воздействие воды и воздуха, но могут реагировать с более агрессивными веществами. Например, серебро легко растворяется в азотной кислоте, а от соприкосновения с йодом темнеет. Кстати, с помощью йода можно проверить, действительно ли изделие серебряное.
Нахождение в природе
Металлы широко распространены на нашей планете. В виде солей и соединений они содержатся в морской воде. Больше всего она полна магнием (0,12%) и кальцием (1,05%). В земной коре самый распространенный металл – это алюминий. Он составляет примерно 8% всей ее массы. В ней также содержится много железа (4,1%), кальция (4%), натрия (2,3%), магния (2,3%), калия (2,1%).
Но металлы присутствуют не только во внешней среде. Они присутствуют в любом живом организме, отвечая за многие жизненно важные функции. В человеческом теле содержится около 3% металлов. Железо в крови помогает гемоглобинам присоединять кислород и осуществлять обмен с углекислым газом. Магний есть в мышцах и нервной системе. Он участвует в синтезе белков, отвечает за расслабление мышц, тормозит возбуждение нервных окончаний.
Самые необходимые для нас: магний, железо, натрий, кальций, калий, цинк, медь, кобальт, марганец и молибден. Металлы содержатся в костях, в мозге, в тканях других органов. Мы получаем их с водой и продуктами питания, и постоянно нуждаемся в пополнении их запасов. При дефиците этих элементов организм работает неправильно, правда, их избыток тоже не на пользу.
Применение
Люди научились применять металлы практически во всех сферах своей жизни. Из них делают конструкционные материалы, провода, электротехнику, посуду. Неустойчивые радиоактивные элементы, такие как уран, калифорний, полоний, нашли применение в ядерной энергетике и производстве оружия.
Легкие и прочные металлы используют в космической технике и автомобилестроении. Различные элементы применяются в фармацевтике, пищевой, текстильной промышленности. Из них делают украшения, предметы быта, а также лекарства и медицинские инструменты. Литий, например, используется как антидепрессант, золото входит в средства против артрита и туберкулеза. Титан и тантал используют в хирургии для протезов и замены поврежденных частей организма.
